Nghiên cứu chế tạo bê tông tiêu thấm nước trên cơ sở xi măng fico

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐINH CAO TUẤN ĐINH CAO TUẤN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG TIÊU THẤM NƯỚC TRÊN CƠ SỞ XI MĂNG FiCO KỸ THUẬT HÓA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HÓA HỌC KHÓA 2015B Hà Nội – Năm 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐINH CAO TUẤN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG TIÊU THẤM NƯỚC TRÊN CƠ SỞ XI MĂNG FiCO Chuyên ngành : KỸ THUẬT HÓA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS HUỲNH ĐỨC MINH Hà Nội – Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sỹ kỹ thuật “Nghiên cứu chế tạo bê tông tiêu thấm nước sở xi măng FiCO” cơng trình nghiên cứu hướng dẫn khoa học PGS.TS Huỳnh Đức Minh Các kết nghiên cứu luận văn tơi tự tìm hiểu, phân tích hồn tồn trung thực, đáng tin cậy, số liệu tính tốn hồn tồn xác chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu TP Hồ Chí Minh tháng năm 2018 ĐINH CAO TUẤN LỜI CÁM ƠN Trước tiên em xin chân thành cảm ơn đến PGS.TS Huỳnh Đức Minh TS Nguyễn Thành Đông trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành luận văn Xin cảm ơn quý thầy cô Viện Kỹ thuật Hóa Học mơn Cơng nghệ vật liệu Silicat hướng dẫn, giúp đỡ trình thực đề tài luận án Tơi xin chân thành cảm ơn đến lãnh đạo Công Ty Cổ Phần Xi Măng FiCO, Nhà Máy Xi Măng FiCO Tây Ninh, Phòng Quản Lý Chất Lượng – Nhà Máy Xi Măng Tây Ninh tạo thời gian giúp đỡ tơi q trình nghiên cứu thực đề tài Ngồi ra, tơi xin gửi lời cảm ơn đến Phòng, Ban, Phân xưởng Nhà Máy Xi Măng Tây Ninh trực tiếp gián tiếp hỗ trợ thời gian cơng việc để tơi có đủ thời gian hoàn thành luận văn Mặc dù cố gắng nghiên cứu tìm hiểu luân văn tơi khơng thể tránh khỏi thiếu sót phương tiện nghiên cứu, hạn chế thời gian kinh nghiệm Kính mong đóng góp ý kiến Thầy,Cô để luận văn tốt nghiệp tơi hồn thiện TP Hồ Chí Minh, ngày…tháng…năm… Sinh viên ĐINH CAO TUẤN MỤC LỤC Lý chọn đề tài: Mục đích nghiên cứu 3 Ý nghĩa thực tế đề tài Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Phân loại 1.3 Bê tông tiêu thấm nước 1.3.1 Tổng quan Bê tông tiêu thấm nước 1.3.2 Cấp phối Bê tông tiêu thấm nước 1.3.3 Cấu trúc Bê tông tiêu thấm nước 1.3.4Quan hệ tính thấm độ rỗng Bê tơng tiêu thấm nước 10 1.3.5 Ảnh hưởng cở hạt tới kích thước lỗ rỗng 11 1.4Một sốcơng trình nghiên cứu BTTTN 12 1.4.1 Các nghiên cứu giới 12 1.4.2 Các nghiên cứu nước 15 1.5 Tiêu chuẩn thiết kế BTTTN 20 1.6 Nguyên Liệu 23 1.6.1 Xi măng pooc lăng hỗn hợp 23 1.6.2 Cốt liệu 25 1.6.3 Nước 27 1.6.4 Phụ gia 27 1.7 Kết luận tổng quan 29 1.7.1 Tỷ lệ nước xi măng 29 1.7.2 Kích thước hàm lượng cốt liệu 29 1.7.3 Phụ gia cho BTTTN 30 CHƯƠNG 2: NỘI DUNG THỰC NGHIỆM 31 2.1 Quy trình tiến hành nghiên cứu thực nghiệm 31 2.2 Nguyên liệu sử dụng 32 2.2.1 Xi măng pooc lăng 32 2.2.2Cốt liệu đá, cát 33 2.2.2.1 Xuất xứ - Bảo quản đá 33 2.2.2.2 Xuất xứ - Bảo quản cát 33 2.2.2.3 Các tiêu đá,cát 34 2.2.3 Phụ gia 34 2.2.3.1 Phụ gia bê tông Lotus R339P 34 2.2.3.2 Silica fume 36 2.3 Quá trình tiến hành đúc mẫu 37 2.3.1 Nguyên liệu 38 2.3.2 Rửa phơi đá,cát 39 2.3.3 Sàng 40 2.3.4 Trộn đổ mẫu 40 2.3.5 Bảo dưỡng 42 2.4 Các phương pháp thí nghiệm 43 2.4.1 Thí nghiệm xác định độ lưu động bê tông 43 2.4.2 Thí nghiệm xác định độ rỗng tồn phần BTTTN 44 2.4.3 Thí nghiệm xác định hệ số thấm BTTTN 45 2.4.4 Thí nghiệm xác định cường độ nén 47 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 49 3.1 Tính cơng tác hỗn hợp BTTTN: 49 3.2 Ảnh hưởng tỷ lệ cát/đá đến tính chất BTTTN 50 3.3 Ảnh hưởng tỷ lệ cốt liệu/xi măng đến tính chất BTTTN 53 3.4 Ảnh hưởng tỷ lệnước/xi măng đến q trình tạo hình tính chất BTTTN 55 3.5 Ảnh hưởng kích thước đá đến tính chất bê tơng 59 3.6 Ảnh hưởng hình dạng đá đến tính chất bê tơng 61 3.7 Ảnh hưởng phụ gia đến tính chất bê tơng 63 3.8 Mối liên hệ yếu tố khảo sát 65 3.8.1 Kích thước hạt – Cường độ chịu nén 65 3.8.2 Kích thước hạt – Độ rỗng 66 Kết luận 68 Kiến nghị 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1 Bảng tỷ lệ cấp phối số nghiên cứu Bảng Chỉ tiêu kỹ thuật XMP FiCO 32 Bảng 2 Thành phần hóa – thành phần khống 33 Bảng Tính chất vật lý cốt liệu đá 34 Bảng Tính chất vật lý cốt liệu cát 34 Bảng Thông số sản phẩm phụ gia 36 Bảng Thông số kỹ thuật 36 Bảng Thông số kỹ thuật 37 Bảng Sai lệch cho phép thời gian thử cường độ nén đá bê tông 48 Bảng Bảng cấp phối tỉ lệ Đ/X 53 Bảng Thông số kỹ thuật BTTTN thay đổi tỷ lệ cốt liệu/xi măng 53 Bảng 3 Bảng cấp phối bê tông X17 với tỷ lệ N/X thay đổi 56 Bảng Sự biến đổi thông số kỹ thuật BTTTN tỷ lệ N/X thay đổi 56 Bảng 7Bảng cấp phối BTTTN với kích thước đá khác 59 Bảng 8Giá trị kết khảo sát ảnh hưởng kích thước đá 59 Bảng 9Bảng cấp phối hình dạng đá 61 Bảng 10Giá trị kết khảo sát ảnh hưởng hình dạng đá 62 Bảng 11Bảng cấp phối sử dụng phụ gia 64 Bảng 12Giá trị kết khảo sát ảnh hưởng phụ gia 64 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1 Ứng dụng BTTTN Hình Bê tơng tiêu thấm nước Hình Mơ tả cấu trúc BTTTN 10 Hình Mối quan hệ độ rỗng- tính thấm 11 Hình Sự thay đổi kích thước lỗ rỗng thay đổi kích thước cốt liệu 12 Hình Đồ thị mối quan hệ cường độ nén hệ số thấm 13 Hình Mối quan hệ tỷ khối độ rỗng 15 Hình Mối quan hệ kích thước hạt độ rỗng 17 Hình Mối quan hệ cường độ cỡ hạt 18 Hình 10 Mối quan hệ kích thước hạt độ rỗng 19 Hình 11 Mối quan hệ kích thước hạt độ thấm 19 Hình 12 Mối quan hệ độ rỗng độ thấm 20 Hình 13 Kỹ thuật đường dùng BTTTN [13] 21 Hình 14 Q trình thi cơng bề mặt BTTTN[17] 23 Hình 15 Xi-măng PcLăng 24 Hình 16 Cốt liệu cát 25 Hình 17 Cốt liệu đá 26 Hình Nguyên lý tác dụng phụ gia 35 Hình 2 Quy trình sản xuất BTTTN 38 Hình Đá, cát rửa phơi khơ ngồi trời 39 Hình 2.4Đá sau sàng 40 Hình Khn mẫu khn 42 Hình Mẫu bảo dưỡng 42 Hình Khn nón cụt 43 Hình Cách đo độ sụt hỗn hợp bê tông 44 Hình 9Thiết bị xác định tốc độ tiêu thoát nước 46 Hình 10 Thiết bị xác định cường độ nén 47 Hình a Độ sụt – b Bê tơng phân tầng 49 Hình c Độ sụt – d Bê tơng tốt không phân tầng 49 Hình 3 Sự thay đổi cường độ nén thay dổi tỷ lệ cát/đá 51 Hình Sự thay đổi tốc độ tiêu thoát nước thay dổi tỷ lệ cát/đá 52 Hình Sự thay đổi cường độ nén thay đổi hàm lượng xi măng 54 Hình Sự thay đổi tốc độ tiêu thoát nước thay đổi hàm lượng xi măng 54 Hình Sự thay đổi cường độ nén tỷ lệ N/X thay đổi 57 Hình Sự thay đổi tốc độ tiêu thoát nước tỷ lệ N/X thay đổi 57 Hình Mẫu bê-tơng bị bít bề mặt đáy (a) mẫu không bị (b) 58 Hình 10 Sự thay đổi cường độ nén thay đổi kích thước đá 60 Hình 11 Sự thay đổi tốc độ tiêu nước thay đổi kích thước đá 60 Hình 12 Đá loại D (a) đá loại T (b) 61 Hình 13 Đồ thị thay đổi cường độ nén thay đổi hình dạng đá 62 Hình 14 Đồ thị thay đổi tốc độ tiêu thoát nước thay đổi hình dạng đá 63 Hình 15 Đồ thị mối quan hệ kích thước hạt cường độ nén 65 Hình 16 Đồ thị mối quan hệ kích thước hạt độ rỗng 66 Hình 17 Mặt cắt mẫu bê tông 67 25 20 15 10 N28 N33 ngày 14 ngày N42 28 ngày Hình Sự thay đổi cường độ nén tỷ lệ N/X thay đổi T5X15 T5X17 T5X19 Hình Sự thay đổi tốc độ tiêu thoát nước tỷ lệ N/X thay đổi Từ bảng kết bảng 3.6 hình 3.5, hình 3.6 cho thấy tỷ lệ N/X tăng dần từ 0,28/1 (mẫu N28) lên 0,33/1 (mẫu N33) tương ứng với hàm lượng nước tăng dần cường độ nén tăng tốc độ tiêu nước mẫu bê tơng có xu hướng giảm Ngun nhân cịn q ít, nước chỉđủ hấp phụ bề mặt vật rắn, nhờ lực hút phân tử hạt xi măng nước tạo nên màng nước hấp phụ, màng nước liên hết bền hạt xi măng chưa tạo liên kết bền hạt cốt liệu.Tuy nhiên, tăng đến giá trị N/X=0,42/1 (mẫu N44) SVTH:ĐINH CAO TUẤNPage 57 cường độ tốc độ tiêu thoát nước mẫu lại có tượng sụt giảm Nguyên nhân lượng nước nhiều làm cho hồ xi măng có độ linh động cao, hồ bám dính xung quanh hạt cốt liệu khơng kịp kết dính lại đóng rắn tạo cường độ mà bị chảy xuống đáy khn đóng rắn bịt kín bề mặt (hình 3.7 a) nên mẫu bê tơng khó nước cường độ giảm xuống Khi sử dụng nước với lượng thích hợp khơng xảy tượng phân tầng trôi xi măng xuống đáy khuôn hình 3.7 b a b Hình Mẫu bê-tơng bị bít bề mặt đáy (a) mẫu khơng bị (b) Như vậy, thấy với tỷ lệ N/X = 0,33/1 mẫu bê tơng có cường độ nén cao khả tiêu thoát nước đạt giá trị cao so sánh với mẫu khác Do đó, tỷ lệ N/X = 0,33/1 xem tỷ lệ nước thích hợp cho việc đúc mẫu BTTTN Với tỷ lệ xi măng 17%, cát 10%, đá 73% N/X = 0,33/1 cho thấy lượng xi măng nước sử dụng tối ưu để tạo BTTTN có cường độ tốc độ tiêu nước đạt mục tiêu nghiên cứu Trên sở đó, đề tài tiếp tục sử dụng tỷ lệ để tiến hành khảo sát ảnh hưởng kích thước loại đá