Nghiên cứu phạm vi sử dụng của một số loại xi măng portland phổ biến ở miền nam trong các công trình xây dựng trên địa bàn tp hồ chí minh

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - NGUYỄN THỊ HOÀNG YẾN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU PHẠM VI SỬ DỤNG CỦA MỘT SỐ LOẠI XI MĂNG PORTLAND PHỔ BIẾN Ở MIỀN NAM TRONG CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG TRÊN ĐỊA BÀN TP HỒ CHÍ MINH Chuyên ngành Mã số ngành : Vật Liệu Và Cấu Kiện Xây Dựng : 2.15.06 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2004 LỜI CẢM ƠN Sau khoảng thời gian năm học tập nghiên cứu Được giúp đỡ nhiệt tình quý thầy cô trình giảng dạy hướng dẫn làm luận văn, giúp đỡ phòng thí nghiệm ngòai Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM, giúp đỡ đồng nghiệp sinh viên chuyên ngành vật liệu xây dựng, em hoàn thành luận văn Cao Học Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trường Đại Học Bách Khoa, Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng – Bộ Môn Vật Liệu Xây Dựng, phòng thí nghiệm vật liệu xây dựng, phòng thí nghiệm thạch học thuộc viện dầu khí Việt Nam Đặc biệt GS.TSKH Võ Đình Lương – Giáo Viên hướng dẫn chính, tận tình hướng dẫn giúp đỡ trình làm luận văn Cao Học Tôi xin chân thành cảm ơn bạn đồng nghiệp, bạn sinh viên chuyên ngành Vật Liệu Xây Dựng tham gia đóng góp ý kiến giúp đỡ trình làm thí nghiệm phục vụ cho đề tài tốt nghiệp cao học Mặc dù cố gắng hòan thành tốt luận văn Nhưng thời gian kiến thức có hạn, luận văn tốt nghiệp cao học hẳn thiếu sót Vì vậy, kính mong quý thầy cô, quý anh chị bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến để em khắc phục nâng cao kiến thức Một lần em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô, phòng thí nghiệm ngòai Trường Đại Học Bách Khoa, bạn đồng nghịêp sinh viên nhiều ! HVTH : NGUYỄN THỊ HOÀNG YẾN TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Tên đề tài : “Nghiên cứu phạm vi sử dụng số loại xi măng Portland phổ biến miền Nam công trình xây dựng địa bàn TP Hồ Chí Minh” Tính cấp thiết đề tài Trong TCVN phân loại xi măng có nhiều chủng loại : xi măng portland, xi măng portland hỗn hợp, xi măng xỉ hạt lò cao, xi măng portland puzơlan, xi măng bền sulphat … Tuy nhiên, nay, thị trường miền Nam nói chung sử dụng loại xi măng phổ biến xi măng portland (PC) xi măng porltand hỗn hợp (PCB) Trong phổ biến PC30, PC40, PCB30, PCB40 TCVN có qui định yêu cầu kỹ thuật cụ thể tính chất lý thành phần hóa cho hầu hết loại xi măng Nhưng tiêu chuẩn thiết kế, TCVN đề cập đến việc phân loại môi trường theo mức độ ăn mòn khác mà chưa nêu cụ thể loại xi măng phép không phép sử dụng môi trường đặc trưng cho vùng Mục tiêu phạm vi nghiên cứu Xác định phạm vi sử dụng loại xi măng phổ biến thị trường miền Nam công trình xây dựng TP Hồ Chí Minh Phương pháp nghiên cứu Phương pháp đối chứng để kiểm tra độ bền bê môi trường thử nghiệm : phương pháp lý, hóa lý (thử độ pH), phương pháp phân tích đại (phân tích nhiệt, phân tích nhiễu xạ Rơnghen, kính hiển vi điện tử quét) Những đóng góp luận văn Đề tài luận văn góp phần bổ sung phần đóng góp việc sử dụng loại xi măng cách hợp lý thị trường miền Nam công trình xây dựng TP Hồ Chí Minh Cấu trúc luận văn Luận văn bao gồm phần mở đầu, chương, phần kết luận tài liệu tham khảo Luận văn gồm 103 trang thuyết minh, 12 bảng biểu, 50 hình vẽ đồ thị MỤC LỤC Trang phụ bìa Nhiệm vụ luận văn Thạc Só Lời cảm ơn Muïc luïc Danh mục baûng Danh mục hình vẽ đồ thị MỞ ÑAÀU CHƯƠNG : TỔNG QUAN Vấn đề sử dụng xi măng nước ta giới Sự phá hủy cấu trúc bê tông môi trường xâm thực nói chung TP Hồ Chí Minh nói riêng 14 CHƯƠNG : CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 35 Cơ sở khoa học đề tài 35 Phương pháp nghiên cứu 38 CHƯƠNG : NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 43 Nguyên vật liệu môi trường thử nghiệm 43 Các kết nghiên cứu thực nghiệm khả thích hợp loại xi măng PC40, PCB30, PCB40 môi trường TP Hồ Chí Minh (Bình Chánh, Cần Giờ, Thủ Thiêm) 45 CHƯƠNG : KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ 100 Phuï luïc 104 Tài liệu tham khảo 107 DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 : Xi măng hỗn hợp theo tiêu chuẩn ASTM C595 Bảng 1.2 : Các loại xi măng yêu cầu cho bê tông tiếp xúc với sulphat môi trường đất nước 11 Bảng 1.3 : Ứng dụng phổ biến loại xi măng công trình xây dựng 11 Bảng 1.4 : Phân loại xi măng theo yêu cầu sử dụng 13 Bảng 1.5 : Sự tạo thành sản phẩm hydrat hóa từ C3A 25 Bảng 3.1 : Các tính chất kỹ thuật loại xi măng thử nghiệm 43 Bảng 3.2 : Kết thử nghiệm nước 44 Bảng 3.3 : Kết cường độ nén loại xi măng môi trường thử nghiệm 45 Bảng 3.4 : Các tính chất lý cát 47 Bảng 3.5 : Kết phân tích rây sàng cát 47 Bảng 3.6 : Các tính chất lý đá dăm 48 Bảng 3.7 : Kết phân tích rây sàng đá dăm 49 Bảng 3.8 : Cấp phối bê tông đúc mẫu thử nghiệm loại xi măng 50 Bảng 3.9 : Kết cường độ nén bê tông loại xi măng môi trường thử nghiệm 50 Bảng 3.10 : Hàm lượng Ca(OH)2 mẫu phân tích nhiệt 52 Bảng 3.11 : Độ pH mẫu xi măng hydrat hóa 98 Bảng 3.12 : Bảng kiến nghị sử dụng loại xi măng môi trường khảo sát 101 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 : Xi măng Portland bột mịn mà trộn với nước trở thành chất keo liên kết cốt liệu bê tông Hình 1.2 : Các ứng dụng tiêu biểu cho xi măng sử dụng với mục đích thông thường Hình 1.3 : Xi măng bền sulfat trung bình xi măng bền sulfat cao cải thiện độ bền sulfat cấu kiện bê tông Hình 1.4 : Xi măng phát triển cường độ cao sớm sử dụng cho bê tông yêu cầu phát triển cường độ sớm Hình 1.5 : Xi măng tỏa nhiệt trung bình tỏa nhiệt thấp tối thiểu nhiệt tỏa cấu kiện khối lớn công trình khối Hình 1.6 : Các mẫu sử dụng thí nghiệm tiếp xúc với sulfat Hình 1.7 : Thành phần khoáng quan trọng xi măng alite belit 15 Hình 1.8 : Sơ đồ mô tả trình hydrat hóa hồ xi măng 18 Hình 1.9 : Mô tả sơ đồ trình hydrat hoá hạt xi măng 22 Hình 1.10 : Mô tả tốc độ nhiệt hydrat hóa tỏa theo thời gian trình hydrat hóa 23 Hình 3.1 : Cường độ nén mẫu vữa xi măng PC40 tỉ lệ : môi trường nước thử nghiệm 45 Hình 3.2 : Cường độ nén mẫu vữa xi măng PCB30 tỉ lệ : môi trường nước thử nghiệm 46 Hình 3.3 : Cường độ nén mẫu vữa xi măng PCB40 tỉ lệ : môi trường nước thử nghiệm 46 Hình 3.4 : Biểu đồ cấp phối thành phần hạt cát 48 Hình 3.5 : Biểu đồ cấp phối hạt đá dăm 49 Hình 3.6 : Cường độ nén mẫu bê tông PC40 môi trường nước thử nghiệm 51 Hình 3.7 : Cường độ nén mẫu bê tông PCB30 môi trường nước thử nghiệm 51 Hình 3.8 : Cường độ nén mẫu bê tông PCB40 môi trường nước thử nghiệm Hình 3.9 : Biểu đồ DTA xi măng PC40 ngâm nước Bình Chánh 51 53 Hình 3.10 : Biểu đồ DTA xi măng PC40 ngâm nước Cần Giờ 54 Hình 3.11 : Biểu đồ DTA xi măng PC40 ngâm nước Thủ Thiêm 55 Hình 3.12 : So sánh biểu đồ DTA xi măng PC40 ngâm nước Bình Chánh, Cần Giờ, Thủ Thiêm với nước thường Hình 3.13 : Đồ thị biễu diễn hàm lượng Ca(OH)2 xi măng PC40 56 57 Hình 3.14 : Biểu đồ DTA xi măng PCB40 ngâm nước Bình Chánh 58 Hình 3.15 : Biểu đồ DTA xi măng PCB40 ngâm nước Cần Giờ 59 Hình 3.16 : Biểu đồ DTA xi măng PCB40 ngâm nước Thủ Thiêm 60 Hình 3.17 : So sánh biểu đồ DTA xi măng PCB40 ngâm nước Bình Chánh, Cần Giờ, Thủ Thiêm với nước thường Hình 3.18 : Đồ thị biễu diễn hàm lượng Ca(OH)2 xi măng PCB40 61 62 Hình 3.19 : Biểu đồ DTA xi măng PCB30 ngâm nước Bình Chánh 63 Hình 3.20 : Biểu đồ DTA xi măng PCB30 ngâm nước Cần Giờ 64 Hình 3.21 : Biểu đồ DTA xi măng PCB30 ngâm nước Thủ Thiêm 65 Hình 3.22 : So sánh biểu đồ DTA xi măng PCB30 ngâm nước Bình Chánh, Cần Giờ, Thủ Thiêm với nước thường 66 Hình 3.23 : Đồ thị biễu diễn hàm lượng Ca(OH)2 xi măng PCB30 67 Hình 3.24 : Biểu đồ xray xi măng PC40 nước thường 69 Hình 3.25 : Biểu đồ xray xi măng PC40 ngâm nước Bình Chánh 70 Hình 3.26 : Biểu đồ xray xi măng PC40 ngâm nước Cần Giờ 71 Hình 3.27 : Biểu đồ xray xi măng PC40 n ngâm nước Thủ Thiêm 72 Hình 3.28 : Biểu đồ xray xi măng PC40 nước Bình Chánh, Cần Giờ, Thủ Thiêm so với môi trường nước thường Hình 3.29 : Biểu đồ xray xi măng PCB40 ngâm nước thường 73 75 Hình 3.30 : Biểu đồ xray xi măng PCB40 ngâm nước Bình Chánh 76 Hình 3.31 : Biểu đồ xray xi măng PCB40 ngâm nước Cần Giờ 77 Hình 3.32 : Biểu đồ xray xi măng PCB40 ngâm nước Thủ Thiêm 78 Hình 3.33 : Biểu đồ xray xi măng PCB40 Holcim nước Bình Chánh, Cần Giờ, Thủ Thiêm so với môi trường nước thường 79 Hình 3.34 : Biểu đồ xray xi măng PCB30 ngâm nước thường 81 Hình 3.35 : Biểu đồ xray xi măng PCB30 ngâm nước Cần Giơ 82 Hình 3.36 : Biểu đồ xray xi măng PCB30 ngâm nước Cần Giờ 83 Hình 3.37 : Biểu đồ xray xi măng PCB30 ngâm nước Thủ Thiêm 84 Hình 3.38 : Biểu đồ xray xi măng PCB30 Hà Tiên nước Bình Chánh, Cần Giờ, Thủ Thiêm so với môi trường nước thường 85 Hình 3.39 : Hình SEM xi măng PC40 nước thường Bình Chánh 87 Hình 3.40 : Hình SEM xi măng PC40 nước thường Cần Giờ 88 Hình 3.41 : Hình SEM xi măng PC40 nước thường Thủ Thiêm 89 Hình 3.42 : Hình SEM xi măng PCB40 nước thường Bình Chánh 91 Hình 3.43 : Hình SEM xi măng PCB40 nước thường Cần Giờ 92 Hình 3.44 : Hình SEM xi măng PCB40 nước thường Thủ Thiêm 93 Hình 3.45 : Hình SEM xi măng PCB30 nước thường Bình Chánh 95 Hình 3.46 : Hình SEM xi măng PCB30 nước thường Cần Giờ 96 Hình 3.47 : Hình SEM xi măng PCB30 nước thường Thủ Thiêm 97 Hình 3.48 : Đồ thị biễu diễn độ pH xi măng PC40 theo thời gian 98 Hình 3.49 : Đồ thị biễu diễn độ pH xi măng PCB30 theo thời gian 99 Hình 3.50 : Đồ thị biễu diễn độ pH xi măng PCB40 theo thời gian 99 MỞ ĐẦU Cùng với phát triển đất nước, TP Hồ Chí Minh ngày chứng tỏ thành phố công nghiệp phát triển Các công trình xây dựng ngày nhiều để đáp ứng nhu cầu phát triển thành phố Các khu công nghiệp quan trọng phát triển ven thành phố Tuy nhiên, vùng đất ven thành phố : Bình Chánh, Nhà Bè, Cần Giờ … lại nằm vùng đất yếu đất bị nhiễm chua mặn nặng Những công trình xây dựng vùng đất qua thời gian bê tông tiếp xúc trực tiếp với môi trường nước phèn mặn cho thấy nhiều kết cấu bê tông bị ăn mòn mạnh, phá hủy mặt lẫn phần có cốt thép bê tông dùng xi măng Portland thông thường, để giải vấn đề chống ăn mòn cho bê tông vùng thường dùng xi măng bền sulfat, xi măng Portland puzolan, xi măng puzolan Hiện nay, ngành sản xuất xi măng nước ta phát triển mạnh, nhiều nhà máy nước : nhà máy xi măng Holcim, Hà Tiên, Hải Phòng, Nghi Sơn… khẳng định vai trò ngành xây dựng không đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng nước nước ta phải nhập thêm clinke từ nước nghiền với phụ gia vô nước để tạo thành xi măng đáp ứng thêm cho thị trường Từ đó, cho thấy xi măng nước ta phong phú tập trung vào xi măng Portland xi măng Portland hỗn hợp (PC PCB) để đáp ứng nhu cầu sản xuất hàng loạt với khối lượng lớn Chính điều việc sử dụng xi măng nước ta nói chung riêng TP Hồ Chí Minh chưa chuẩn xác theo vùng cụ thể chưa đưa vào tiêu chuẩn Thêm vào đó, nguồn phụ gia vô chế tạo xi măng hỗn hợp nhà máy khác theo vùng mà nhà máy khai thác làm cho khác xi măng hỗn hợp nhà máy sản xuất khác Vì vậy, việc khảo sát phạm vi sử dụng loại xi măng phổ biến cho công trình xây dựng vùng cụ thể điều cần thiết Do điều kiện thời gian kinh phí thực đề tài có hạn chế nên luận văn tập trung số nhãn hiệu xi măng ổn định sử dụng phổ biến có thị trường Tp Hồ Chí Minh : xi măng PC40 Chinfon, xi măng PCB30 Hà Tiên, xi măng PCB40 Sao Mai địa bàn thành phố chọn vùng có khả gây ăn mòn cho bê tông vùng nước phèn Bình Chánh, nước lợ Cần Giờ nước Thủ Thiêm tiêu biểu cho nước ngầm vùng nội thành TP Hồ Chí Minh C C C PC40NT90 PC40NT180 PC40NT28 Hình 3.24 : Biểu đồ xray xi măng PC40 Chinfon môi trường nước thường sau thời điểm 28, 90 180 ngày C C C PC40BC28 PC40BC90 PC40BC180 Hình 3.25 : Biểu đồ xray xi măng PC40 Chinfon ngâm nước Bình Chánh sau thời điểm 28, 90 180 ngày C C C PC40CG90 PC40CG180 PC40CG28 Hình 3.26 : Biểu đồ xray xi măng PC40 Chinfon ngâm nước Cần Giờ sau thời điểm 28, 90 180 ngày C C C PC40TT90 PC40TT180 PC40TT28 Hình 3.27 : Biểu đồ xray xi măng PC40 Chinfon ngâm nước Thủ Thiêm sau thời điểm 28, 90 180 ngày C C C PC40NT180 PC40BC180 PC40CG180 PC40TT180 Hình3.28 : Biểu đồ xray xi măng PC40 Chinfon nước Bình Chánh, Cần Giờ, Thủ Thiêm so với môi trường nước thường C C C PCB40NT28 PCB40NT90 PCB40NT180 Hình 3.29 : Biểu đồ xray xi măng PCB40 ngâm nước thường sau thời điểm 28, 90 180 ngày C C C PCB40BCT90 PCB40BC28 PCB40BC180 Hình 30 : Biểu đồ xray xi măng PCB40 ngâm nước Bình Chánh sau thời điểm 28, 90 180 ngày C C C PCB40CG90 PCB40CG180 PCB40CG28 Hình 3.31 : Biểu đồ xray xi măng PCB40 ngâm nước Cần Giờ sau thời điểm 28, 90 180 ngày C C C PCB40TT28 PCB40TT90 PCB40TT180 Hình 3.32 : Biểu đồ xray xi măng PCB40 ngâm nước Thủ Thiêm sau thời điểm 28, 90 180 ngày C C C PCB40NT28 PCB40BC180 PCB40CG180 PCB40TT180 Hình 3.33 : Biểu đồ xray xi măng PCB40 Holcim nước Bình Chánh, Cần Giờ, Thủ Thiêm so với môi trường nước thường C C C PCB30NT28 PCB30NT90 PCB30NT180 Hình 3.34 : Biểu đồ xray xi măng PCB30 ngâm nước thường sau thời điểm 28, 90 180 ngày C C C PCB30BC28 PCB30BC90 PCB30BC180 Hình 3.35 : Biểu đồ xray xi măng PCB30 ngâm nước Cần Giờ sau thời điểm 28, 90 180 ngày C C C PCB30CG90 PCB30CG180 PCB30CG28 Hình 3.36 : Biểu đồ xray xi măng PCB30 ngâm nước Cần Giờ sau thời điểm 28, 90 180 ngày C C C PCB30TT28 PCB30TT90 PCB30TT180 Hình 3.37 : Biểu đồ xray xi măng PCB30 ngâm nước Thủ Thiêm sau thời điểm 28, 90 180 ngày C C C PCB30NT180 PCB30BC180 PCB30CG180 PCB30TT180 Hình 3.38 : Biểu đồ xray xi măng PCB30 Hà Tiên nước Bình Chánh, Cần Giờ, Thủ Thiêm so với môi trường nước thường ... ? ?Nghiên cứu phạm vi sử dụng số loại xi măng Portland phổ biến miền Nam công trình xây dựng địa bàn TP Hồ Chí Minh? ?? Tính cấp thiết đề tài Trong TCVN phân loại xi măng có nhiều chủng loại : xi măng. .. măng portland, xi măng portland hỗn hợp, xi măng xỉ hạt lò cao, xi măng portland puzơlan, xi măng bền sulphat … Tuy nhiên, nay, thị trường miền Nam nói chung sử dụng loại xi măng phổ biến xi măng. .. nguyên liệu sử dụng, thiết cần phải kiểm tra thích hợp loại xi măng sử dụng công trình xây dựng môi trường cụ thể Các nhà nghiên cứu xi măng nước phân loại xi măng theo yêu cầu sử dụng cụ thể