Bê tông cao su – vật liệu mới cho kết cấu xây dựng đặc biệt

Trong bài viết này tác giả đề cập đến vật liệu xây dựng mới – bê tông cao su. Tỉ lệ cốt liệu, phương pháp chế tạo, các tính chất cơ–lý, hóa và lĩnh vực sử dụng của bê tông cao su được trình bày cụ thể.

THÔNG BÁO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ* SỐ 1-2012 54 BÊ TÔNG CAO SU – VẬT LIỆU MỚI CHO KẾT CẤU XÂY DỰNG ĐẶC BIỆT Phó tr ởng Phịng KH&HTQT, tr ng TS Nguyễn Phan Duy i học X y d ng Miền Trung Tóm tắt: Trong báo tác giả đề cập đến vật liệu x y d ng – bê tông cao su Tỉ lệ cốt liệu, ph ơng pháp chế t o, tính chất cơ–lý, hóa lĩnh v c sử dụng bê tơng cao su đ ợc trình bày cụ thể Các nghiên cứu khoa học lĩnh v c bê tông cao su chứng minh rằng, vật liệu sử dụng để chế t o kết cấu x y d ng có khả chịu l c lớn chống ăn mịn cao, đồng th i sử dụng để chế t o lớp bảo vệ cho kết cấu bê tông đ ợc sử dụng mơi tr ng có tính ăn mịn Từ khóa: Polyme bê tông, vật liệu mới, bê tông cao su, vật liệu chống ăn mòn Đặt vấn đề Một toán cấp bách khoa học x y d ng th i điểm nghiên cứu chế t o vật liệu dùng để chế t o kết cấu sản – L u huỳnh kỹ thuật – có màu vàng sáng, khối l ợng riêng 2070 kg/m3, nhiệt độ nóng chảy 114 0C; – Chất xúc tiến l u hóa – Thiuram-D d ng bột màu trắng xám, có khối l ợng riêng phẩm x y d ng theo yêu cầu x y d ng đ i, đặc biệt th i kỳ phát triển v ợt bậc nhà cao tầng Một vật 1300…1400 kg/m3 nhiệt độ nóng chảy 140…154 0C; – Chất ho t hóa cho s l u hóa – liệu phải kể đến bê tơng cao su [1] Bê tông cao su vật liệu phức hợp đ ợc nghiên cứu thí nghiệm t i tr ng i học tổng hợp quốc gia kiến trúc – x y d ng Voronezh d ới s h ớng dẫn giáo s Kẽm ơxít ZnO có d ng bột màu trắng khối l ợng riêng 5600…5700 kg/m3; – Canxi ơxít CaO – bột màu trắng, khối l ợng riêng 2500…2900 kg/m3 dùng để khử n ớc có hỗ hợp vữa Potapov Yuri Borisovich Khác với bê tông xi măng, bê tông cao su sử dụng chất kết dính cao su tổng hợp (thay cho xi măng n ớc) sở l u hóa cao su Vật liệu sử dụng ph ơng pháp chế t o bê tông cao su T ơng t nh bê tông xi măng, bê tông cao su sử dụng cốt – Cốt liệu mịn tro thải nhà máy nhiệt điện Nhiều nhà nghiên cứu tiến hành thí nghiệm vật liệu kết cấu bê tông cao su với tỉ lệ cấp phối khác nhau, kết họ đ a đ ợc tỉ lệ cấp phối tối u cho bê tông cao su, tỉ lệ đ ợc thể bảng liệu thô (cát, sỏi), cốt liệu mịn chất kết dính Ngồi để q trình l u hóa cao su xảy thuận lợi cần sử dụng thêm hóa chất phụ gia sau: Q trình trộn đổ bê tơng cao su đ ợc tiến hành nh sau: ầu tiên ta tiến hành trộn cao su với hỗn hợp hóa chất (Thiuram-D, ZnO, CaO), sau bổ sung cốt THƠNG BÁO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ* SỐ 1-2012 55 liệu mịn, cuối bổ sung cốt liệu thô hợp đ ợc trộn tiến hành đổ hỗ hộp trộn Trong trình trộn vữa cần vào khn (ván khn) Sau khi hồn tất phải đảm bảo s hịa tan tất hóa việc đổ bê tông cao su ván khuôn với chất cao su lỏng (khơng bị bón viên) hỗn hợp vữa đ ợc nun nóng nhiệt L u ý rằng, bê tông cao su kị n ớc nên tất cốt liệu thô mịn phải đ ợc đảm bảo khơ khơng cịn n ớc Sử dụng hỗn độ 120 0C để bê tông cao su khô cứng, th i gian nun cần thiết 12 gi [1, 4] Bảng – Tỉ lệ cấp phối tối u cho bê tông cao su Tên thành phần Cao su lỏng tổng hợp L u huỳnh kỹ thuật Thiuram–D ZnO CaO Tro thải mịn nhà máy nhiệt điện Cát Sỏi Tỉ lệ % khối l ợng thành phần 8,0 4,0 0,4 1,6 0,5 7,0 24,0 Cịn l i (54,5) Tính chất cơ-lý hóa bê tơng cao su cứu chứng tỏ rằng, bê tơng cao su có độ Các nhà khoa học tiến hành nghiên cứu bê tông cao su với lo i cao su tổng hợp khác độ sệt riêng, điển bền ăn mòn cao, tính chất cơ-lý thuận lợi cho kết cấu chịu l c lớn Những tính chất cơ-lý hóa bê tơng cao su với tỉ lệ hình cao su lỏng tổng hợp mác SKDN-N, ECKDP-N PBN Các thí nghiệm nghiên cấp phối tối u (bảng 1) đ ợc trình bày bảng [1] Bảng – Tính chất cơ-lý hóa bê tơng cao su Tính chất C ng độ chịu nén, MPa C ng độ chịu kéo, MPa Mô đun đàn hồi Е10–4, MPa Hệ số dài h n nén Hệ số Poisson ộ chịu nhiệt, 0С ộ hút ẩm, tỉ lệ % khối l ợng ộ sụt, mm/m Mác cao su lỏng tổng hợp PBN SKDN-N ECKDP-N 60,0…120,0 76,9…100,3 25,5 8,0…25,0 13,0…18,0 5,5 1,2…3,5 1,5…1,8 – 0,77…0,78 0,72…0,76 – 0,18…0,35 0,20…0,30 – 90…100 100…110 – 0,05 0,05 1,50 0,17…0,21 – THÔNG BÁO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ* SỐ 1-2012 Hệ số độ bền ăn mịn mơi tr n ớc Dung dịch axít sunfurit 30 % Dung dịch axít clohiđric 5% Dung dịch axít nitrơ 3% Dung dịch axít lactic 10% Dung dịch natri hidroxit 10% 56 ng: 1,00 0,95 0,81 0,81 0,95 0,97 1,00 0,95 – 0,80 – 0,95 – – – – – – tông cao su có độ bền ăn mịn cao, bê tông cao su bảng dễ dàng nhận thấy rằng, bê tơng cao su có c ng độ chịu kéo nén cao so với bê thích hợp cho việc chế t o kết cấu chế t o lớp bảo vệ cho kết cấu bê tông cốt thép làm việc mơi tr ng có tính tơng th ng, đặc biệt bê tông cao su từ cao su tổng hợp PBN Vì thích hợp cho việc chế t o kết cấu x y d ng có khả chịu l c lớn, dặc biệt kết cấu chịu tải trọng động Ngồi tính chất ăn mịn D a kết thí nghiệm nén mẩu thử chuẩn nhà nghiên cứu x y d ng biểu đồ quan hệ ứng suất biến d ng bê tông cao su PBN với tỉ lệ tối u đuợc thể hóa học bê tơng cao su đ ợc trình bày bảng chứng minh đ ợc rằng, bê hình vẽ [1] Ứng suấ t σ, % Sau ph n tích tính chất cơ-lý 120 100 80 60 40 20 0 0,2 0,4 0,6 1,2 1,4 Biến dạng ε, % Hình – Biểu đồ quan hệ ứng suất biến d ng nén bê tông cao su (PBN) ến th i điểm có nhiều cơng trình nghiên cứu thiết lập lý 0,8 1,0 tuyết tính tốn cho kết cấu x y d ng tảng bê tông cao su Tuy bê THÔNG BÁO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ* SỐ 1-2012 57 tông cao su ch a đ ợc sử dụng rộng rãi Theo kiến nghị nhà nghiên xây d ng Tr ớc hết tính cứu bê tơng cao su đặc biệt hiệu sử chất cần thiết cho việc tính toán thiết kế dụng để chế t o kết cấu bảo vệ bê tông cao su ch a đ ợc chuẩn hóa, chi tiết kết cấu làm việc d ới tác dụng nhiều đặc thù làm việc kết cấu x y d ng từ bê tông cao su ch a đ ợc nghiên cứu Tuy nhiên với tính chất mơi tr ng ăn mịn cao Ngồi bê tơng cao su sử dụng để làm mặt đ ng s n bay, đ ng ô tô t i nơi có l u l ợng cơ-lý hóa học v ợt trội so với bê tông từ xi măng, bê tơng cao su dễ dàng tìm đ ợc giao thơng lớn [2, 3, 4, 5] vị trí x y d ng đ i Nh có c ng độ chịu kéo nén cao nên sử Kết luận S đ i vật liệu bê tơng cao su với tính chất cơ-lý hóa học thuận dụng bê tơng cao su cho kết cấu chịu l c lợi đánh dấu b ớc phát triển làm giảm tiên tốn vật liệu tải trọng tồn cơng trình iều làm giảm chi lĩnh v c khoa học x y d ng góp phần giải vấn đề cấp bách kết cấu x y phí sản xuất sử dụng Vả l i trọng l ợng th n kết cấu giảm nên tải trọng truyền xuống móng cơng trình giảm, d ng, đặc biệt kết cấu cho nhà cao tầng kết cấu sử dụng mơi tr ng có tính ăn mịn cao Liên hệ với điều kiện Việt Nam, dẫm đến giảm chi phí x y d ng móng cho cơng trình ặc biệt với khả chống ăn mịn cao nên kết cấu từ bê tơng cao su có tuổi thọ độ bền cao Tuy nhiên, vật liệu bê tơng cao su có giá thành cao so với bê tơng th ng, cần phải c n nhắc hiệu kinh tế sử dụng lo i vật liệu n ớc ta có b biển trải dài khắp đất n ớc có nhiều cơng trình gần biển cơng trình biển, nơi mà có tính ăn mịn cao việc sử dụng vật liệu bê tơng cao su cho kết cấu giải pháp tốt Vì việc nghiên cứu phát triển vật liệu điều kiện Việt Nam h ớng phát triển có tính cấp bách cao TÀI LIỆU THAM KHẢO [1.] Borisov Y M Những vật liệu phức hợp hiệu từ cao su tổng hợp PBN Luận án tiến sĩ Voronezh, 1998 [2.] Chmykhov V A Sức bền bê tông cao su d ới tác dụng mơi tr ng ăn mịn Luận án tiến sĩ Voronezh, 2002 [3.] Nguyễn Phan Duy Khảo sát độ bền khả chống nứt tiết diện thẳng góc phần tử chịu uốn từ bê tông cao su cốt sợi ph n tán Luận án th c sỹ Voronezh, 2007 [4.] Nguyễn Phan Duy Phần tử chịu uốn hai lớp kết cấu x y d ng từ bê tông th ng bê tông cao su Luận án tiến sĩ Voronezh, 2010 [5.] Polikutin A E ộ bền khả chống nứt tiết diện nghiêng phần tử chịu uốn kết cấu x y d ng từ bê tông cao su Luận án tiến sĩ Voronezh, 2002  ... 0,95 – 0,80 – 0,95 – – – – – – tơng cao su có độ bền ăn mịn cao, bê tơng cao su bảng dễ dàng nhận thấy rằng, bê tông cao su có c ng độ chịu kéo nén cao so với bê thích hợp cho việc chế t o kết cấu. .. vệ cho kết cấu bê tông cốt thép làm việc mơi tr ng có tính tơng th ng, đặc biệt bê tông cao su từ cao su tổng hợp PBN Vì thích hợp cho việc chế t o kết cấu x y d ng có khả chịu l c lớn, dặc biệt. .. kéo nén cao nên sử Kết luận S đ i vật liệu bê tơng cao su với tính chất cơ-lý hóa học thuận dụng bê tơng cao su cho kết cấu chịu l c lợi đánh dấu b ớc phát triển làm giảm tiên tốn vật liệu tải