Internal curing of high strength concrete with fine expanded clay aggregate

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CAO THÀNH ĐẠT NGHIÊN CỨU DƯỠNG HỘ BÊN TRONG CHO BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO SỬ DỤNG CÁT KERAMZIT INTERNAL CURING OF HIGH-STRENGTH CONCRETE WITH FINE EXPANDED CLAY AGGREGATE Chuyên nghành: Kỹ Thuật Xây Dựng Mã số: 8580201 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2020 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học 1: TS Bùi Phương Trinh (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ hướng dẫn khoa học 2: TS Vũ Quốc Hoàng (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS TS Nguyễn Ninh Thụy (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2: TS Võ Việt Hải (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP HCM ngày 29 tháng năm 2020 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) PGS TS Lê Anh Tuấn PGS TS Trần Cao Thanh Ngọc PGS TS Nguyễn Ninh Thụy TS Võ Việt Hải PGS TS Nguyễn Minh Long Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn đã được sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG Ký tên TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Ký tên ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Cao Thành Đạt MSHV: 1870429 Ngày, tháng, năm sinh: 06/10/1995 Nơi sinh: TP.HCM Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Mã số: 8580201 I TÊN ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU DƯỠNG HỘ BÊN TRONG CHO BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO SỬ DỤNG CÁT KERAMZIT” “INTERNAL CURING OF HIGH-STRENGTH CONCRETE WITH FINE EXPANDED CLAY AGGREGATE” II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Tổng quan nghiên cứu và ngoài nước phương pháp dưỡng hộ bên trong; Đề xuất hệ nguyên vật liệu để chế tạo bê tông cường độ cao thiết kế cấp phối bê tông sử dụng cát keramzit vật liệu dưỡng hộ bên cho bê tông; Đề xuất các phương pháp thực nghiệm để đánh giá hiệu quả dưỡng hộ bên cho bê tông từ việc thay thế cát sông cát keramzit III IV V NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 10/02/2020 NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03/08/2020 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS BÙI PHƯƠNG TRINH TS VŨ QUỐC HOÀNG Tp HCM, ngày tháng năm 2020 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN TS BÙI PHƯƠNG TRINH TS VŨ QUỐC HOÀNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP HVTH: CAO THÀNH ĐẠT LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật Xây dựng là bước cuối cùng hành trình hoàn thành chương trình đào tạo thạc sĩ Thông qua quá trình thực hiện luận văn, học viên được học thêm kiến thức chuyên môn cũng nâng cao các kĩ nghiên cứu Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp, ngoài sự cố gắng và nỗ lực của bản thân, đã nhận được sự giúp đỡ rất nhiều từ thầy cô Trường Đại Học Bách Khoa TPHCM, đặc biệt là thầy cô Bợ mơn Vật liệu Xây dựng và Phịng thí nghiệm Kết cấu Công trình đã dẫn dắt và truyền đạt cho những kiến thức cũng là sự hỗ trợ nhiệt tình từ những sinh viên theo học chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật Vật liệu Xây dựng Đặc biệt, xin cảm ơn Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG-HCM đã hỗ trợ thời gian và phương tiện vật chất cho nghiên cứu này Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Cô TS Bùi Phương Trinh, Thầy TS Vũ Quốc Hoàng Thầy TS Bùi Đức Vinh Nhờ sự góp ý của Thầy Cô những vấn đề nghiên cứu đã giúp có được những nhận định đúng đắn cũng cách tiếp cận nghiên cứu hiệu quả Luận văn thạc sĩ đã hoàn thành thời gian quy định với sự cố gắng của bản thân, nhiên không có những sai sót Mong Thầy Cô góp ý để có thể hoàn thiện luận văn tốt nhất có thể Tp HCM, tháng năm 2020 HVCH CAO THÀNH ĐẠT GVHD 1: TS BÙI PHƯƠNG TRINH GVHD 2: TS VŨ QUỐC HOÀNG TRANG i LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP HVTH: CAO THÀNH ĐẠT TĨM TẮT Bê tơng cường đợ cao (High – Strength Concrete – HSC) thường có độ co ngót cao; nguyên nhân là tỉ lệ nước chất kết dính (N/CKD) thấp Phương pháp dưỡng hộ bên góp phần giảm được sự co ngót cách sử dụng các hạt cốt liệu nhẹ (Lightweight Aggregate – LWA) các hạt dưỡng hộ bên LWA được ngâm bão hòa nước và sau đó, làm khô bề mặt trước tiến hành đúc mẫu giúp giảm co ngót cho bê tông một cách hiệu quả nhất Nghiên cứu này đánh giá ảnh hưởng của phương pháp dưỡng hộ bên việc sử dụng cát keramzit (Fine Expanded Clay Aggregate – FECA) một hạt cốt liệu nhẹ đến các chỉ tiêu lý cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo uốn, khối lượng thể tích, đợ hút nước, thể tích lỡ rỡng tính co ngót của bê tơng cường đợ cao Nghiên cứu này đề xuất việc sử dụng FECA cốt liệu nhỏ thay thế cho cát sông có cỡ hạt từ 1.25 đến mm với tỉ lệ thay thế lần lượt là 0, 25, 50, 75 và 100% theo thể tích Nghiên cứu đã chỉ việc thay thế FECA không những cải thiện được cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo uốn mà còn góp phần cải thiện tính co ngót nợi sinh mà khơng ảnh hưởng đến khối lượng thể tích của HSC Khi so sánh giữa hai chế độ dưỡng hộ, cường độ của mẫu được dưỡng hộ hai ngày nước, sau đó dưỡng hộ kín tấm polyethylene (Curing type 1-C1) có cường độ cao hơn mẫu được dưỡng hộ kín (Curing type 2-C2) tại 28 ngày tuổi Từ kết quả nghiên cứu, nhận thấy việc thay thế cát sơng có cỡ hạt 1.25 đến mm 100% FECA là đạt hiệu tối ưu nhất Nguyên nhân có thể hiệu quả của dưỡng hộ bên đã vượt qua được những ảnh hưởng tiêu cực từ cấu trúc lỗ rỗng của FECA, giúp cho HSC cải thiện được nhiều tính chất giảm được tính co ngót nợi sinh, cải thiện được cường đợ chịu nén và cường độ kéo uốn, hạn chế được độ hút nước và thể tích lỡ rỡng bê tơng tại 28 ngày tuổi GVHD 1: TS BÙI PHƯƠNG TRINH GVHD 2: TS VŨ QUỐC HOÀNG TRANG ii LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP HVTH: CAO THÀNH ĐẠT ABSTRACT Generally, high-strength concrete (HSC) has high shrinkage, resulting from a low ratio of water to binder (w/b) Internal curing contributes to reducing shrinkage by using lightweight aggregate (LWA) as an internal curing agent LWA was prepared under saturated surface dry condition (SSD) to achieve the highest efficiency of the reduction of shrinkage of concrete In this study, the effect of internal curing by using fine expanded clay aggregate (FECA) as one of LWAs on mechanical properties such as compressive strength, flexural strength, bulk density, water absorption, volume of voids and shrinkage of HSC was investigated The replacement ratios of river sand with particle sizes in the range of 1.25 to mm by FECA were 0, 25, 50, 75 and 100% by volume The experimental results showed that the FECA replacement not only improved the compressive and flexural strengths but also contributed to improving the autogenous shrinkage and no change of the bulk density of HSC The compressive strength of the concrete cured in water for two days following by sealed with polyethylene sheet (curing type 1-C1) was higher than that of the concrete cured under sealed condition (curing type 2-C2) at 28 days The optimal mixture in this research was the concrete with 100% FECA replacement This result can be explained that the effectiveness of internal curing exceeded the negative effect in terms of porous structure of FECA, resulting in a reduction of autogenous shrinkage, an improvement of compressive and flexural strengths, a decrease in water absorption and volume of voids in concrete at the age of 28 days GVHD 1: TS BÙI PHƯƠNG TRINH GVHD 2: TS VŨ QUỐC HOÀNG TRANG iii LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP HVTH: CAO THÀNH ĐẠT LỜI CAM ĐOAN Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ là công trình nghiên cứu được và các cộng sự thực hiện hoàn thành dưới sự hướng dẫn của TS Bùi Phương Trinh và TS Vũ Quốc Hoàng Các số liệu và những kết luận bài nghiên cứu này là hoàn toàn trung thực và chưa xuất hiện các tài liệu trước Tôi xin cam kết chịu hoàn toàn trách nhiệm lời cam đoan Học viên Cao Thành Đạt GVHD 1: TS BÙI PHƯƠNG TRINH GVHD 2: TS VŨ QUỐC HOÀNG TRANG iv LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP HVTH: CAO THÀNH ĐẠT MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH ẢNH iv DANH MỤC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1.1 Phương pháp dưỡng hộ bên 1.1.2 Cốt liệu rỗng nhẹ 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ NGOÀI NƯỚC .4 1.2.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 11 1.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 16 1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU .17 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC 18 2.1 XI MĂNG PORTLAND 18 2.1.1 Thành phần khoáng của PC 18 2.1.2 Quá trình hydrat hóa của PC 20 2.2 ẢNH HƯỞNG CỦA THÀNH PHẦN CỠ HẠT VÀ TRẠNG THÁI BỀ MẶT HẠT CỐT LIỆU 21 2.3 CO NGÓT NỘI SINH CỦA BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO 23 2.3.1 Tổng quát co ngót 23 2.3.2 Khái niệm co ngót nội sinh 24 2.3.3 Cơ chế hình thành co ngót nội sinh 27 2.3.4 Nguyên lý xác định co ngót nội sinh 28 GVHD 1: TS BÙI PHƯƠNG TRINH GVHD 2: TS VŨ QUỐC HOÀNG TRANG i LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 2.4 HVTH: CAO THÀNH ĐẠT DƯỠNG HỘ BÊN TRONG 29 2.4.1 Tổng quan dưỡng hộ 29 2.4.2 Dưỡng hộ bên 31 CHƯƠNG 3: HỆ NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35 3.1 HỆ NGUYÊN VẬT LIỆU .35 3.1.1 Xi măng 35 3.1.2 Cát 36 3.1.3 Đá 37 3.1.4 Nước 38 3.1.5 Cốt liệu nhỏ keramzit – FECA .39 3.1.6 Phụ gia 42 3.2 THIẾT KẾ CẤP PHỐI 42 3.2.1 Cấp phối bê tông HSC 42 3.2.2 Quy trình nhào trộn hỗn hợp bê tông 44 3.3 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM .45 3.3.1 Phương pháp thử độ sụt (TCVN 3106:1993) .45 3.3.2 Phương pháp thử cường độ chịu nén (TCVN 3118:1993) 47 3.3.3 Phương pháp thử cường độ chịu kéo uốn (TCVN 3119:1993) .48 3.3.4 Phương pháp xác định co ngót nội sinh .49 3.3.5 Khối lượng thể tích của bê tông (TCVN 3115:1993) 52 3.3.6 Kiểm tra độ hút nước của bê tơng thể tích lỡ rỡng hở của bê tông (ASTM C642-06) .54 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 58 4.1 ĐỘ SỤT CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG 58 4.2 KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH BÊ TÔNG 58 GVHD 1: TS BÙI PHƯƠNG TRINH GVHD 2: TS VŨ QUỐC HOÀNG TRANG ii LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 4.3 HVTH: CAO THÀNH ĐẠT CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN 59 4.3.1 Ảnh hưởng của hàm lượng hạt FECA thay thế 59 4.3.2 Ảnh hưởng của các chế độ dưỡng hộ 69 4.4 CƯỜNG ĐỘ CHỊU KÉO KHI UỐN 73 4.4.1 Ảnh hưởng của hàm lượng hạt FECA thay thế 73 4.4.2 Sự tương quan giữa cường độ chịu kéo uốn và cường độ chịu nén 76 4.5 TÍNH CO NGÓT NỘI SINH 78 4.5.1 Tính co ngót nội sinh ngày tuổi .78 4.5.2 Co ngót nội sinh 28 ngày tuổi .79 4.6 ĐỘ HÚT NƯỚC VÀ THỂ TÍCH LỖ RỠNG HỞ 82 4.6.1 Đợ hút nước 82 4.6.2 Thể tích lỗ rỗng hở 83 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85 5.1 KẾT LUẬN 85 5.2 KIẾN NGHỊ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI .87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 DANH MỤC THAM GIA CÁC BÀI BÁO, TẠP CHÍ 93 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 94 GVHD 1: TS BÙI PHƯƠNG TRINH GVHD 2: TS VŨ QUỐC HOÀNG TRANG iii LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP HVTH: CAO THÀNH ĐẠT Co ngót nội sinh (m/m) 200 R00 100 R50 R100 0 12 16 20 24 28 -100 -200 -300 -400 -500 Thời gian (ngày) Hình 4.16 Co ngót nợi sinh của bê tông 28 ngày tuổi Tốc độ phát triển độ co ngót nội sinh trung bình từ ngày đến 28 ngày tuổi xác định theo công thức (4.3) và được thể hiện ở Hình 4.17 Tớc độ phát triển co ngót trung bình   28   25 (m/m.ngày) (4.3) Trong đó:  28 là giá trị co ngót nội ở 28 ngày tuổi;  là giá trị co ngót nội sinh ở ngày tuổi Tốc độ phát triển độ co trung bình giảm đáng kể thay thế cát sông FECA Cụ thể, co ngót của mẫu đối chứng R00 sau mỗi ngày tuổi đã tăng thêm 10.35 m/ngày còn với mẫu R50 và R100 lần lượt là 7.73 và 6.80 m/ngày Sự chêch lệch độ tăng co ngót trung bình giữa R50 và R100 so với mẫu R00 lần lượt là 29.05% và 37.96% Tốc độ phát triển độ co ngót nội sinh của các mẫu phụ thuộc lớn vào hiệu quả của việc dưỡng hộ bên Cụ thể là khả trì được độ ẩm tương đối bên của bê tông của các mẫu có chứa FECA tốt so với mẫu không chứa FECA, dẫn đến giảm được tốc độ phát triển co ngót trung bình GVHD 1: TS BÙI PHƯƠNG TRINH GVHD 2: TS VŨ Q́C HOÀNG TRANG 80 Tốc đợ phát triển trung bình từ ngày tuổi đến 28 ngày tuổi (m/m.ngày) LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP HVTH: CAO THÀNH ĐẠT 15.00 12.00 10.35 9.00 7.73 6.80 6.00 3.00 0.00 50 100 Hàm lượng thay (%) Hình 4.17 Tớc độ phát triển độ co ngót nội sinh trung bình Hình 4.18 thể hiện tỉ sớ đợ co ngót nợi sinh giữa các mẫu thay thế cát sông FECA ở trạng thái SSD so với mẫu đối chứng không sử dụng FECA Kết quả cho thấy tỉ số độ co ngót nội sinh giữa các mẫu R50 và R100 giảm lần lượt là 0.71 và 0.43 Tỉ số này cho thấy hiệu quả rõ ràng của phương pháp dưỡng hộ bên đến co ngót nội sinh của bê tông Khi bê tông sử dụng hạt FECA ở trạng thái SSD Tỷ lệ độ co ngót giữa mẫu thay FECA so với mẫu đối chứng thì độ co ngót của bê tông được giảm đáng kể 1.00 1.00 0.80 0.71 0.60 0.43 0.40 0.20 0.00 50 Hàm lượng thay (%) 100 Hình 4.18 Tỷ lệ đợ co ngót nội sinh giữa các mẫu thay thế FECA so với mẫu đối chứng (R00) tại 28 ngày tuổi GVHD 1: TS BÙI PHƯƠNG TRINH GVHD 2: TS VŨ QUỐC HOÀNG TRANG 81 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 4.6 4.6.1 HVTH: CAO THÀNH ĐẠT ĐỢ HÚT NƯỚC VÀ THỂ TÍCH LỠ RỠNG HỞ Đợ hút nước Hình 4.19 thể hiện đợ hút nước của bê tơng có khơng có sử dụng hạt FECA ở trạng thái SSD Kết quả cho thấy việc sử dụng FECA đã làm giảm độ hút nước của mẫu bê tông so sánh với mẫu đối chứng Đặc biệt là mẫu thay thế 100% FECA cho cát sông có độ hút nước là thấp nhất 2.05% Điều này được giải thích hiệu quả của dưỡng hộ bên việc sử dụng FECA, giúp cho bê tông cải Độ hút nước sau ngâm (%) thiện được độ đặc chắc nhờ đó độ hút nước của bê tông đã giảm 5.00 4.00 3.59 3.00 2.46 2.38 2.50 2.05 2.00 1.00 0.00 00 25 50 75 100 Hàm lượng thay (%) Hình 4.19 Đợ hút nước của bê tơng có khơng có sử dụng hạt ở FECA ở trạng thái bão hòa nước khô bề mặt Saturated Surface -Dry – SSD Hình 4.20 thể hiện sự tương quan giữa cường đợ chịu nén và độ hút nước của bê tông tại 28 ngày tuổi Kết quả cho thấy cường độ chịu nén và độ hút nước của bê tông có sự tương quan rất cao, R2 = 0.933 Điều này chứng tỏ bê tông có cường độ càng cao thì độ hút nước càng thấp GVHD 1: TS BÙI PHƯƠNG TRINH GVHD 2: TS VŨ QUỐC HOÀNG TRANG 82 LUẬN VĂN TỚT NGHIỆP HVTH: CAO THÀNH ĐẠT 28 ngày Đợ hút nước (%) 4.00 y = -0.087x + 9.610 R² = 0.933 3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 70 75 80 85 Cường đợ chịu nén (MPa) 90 Hình 4.20 Sự tương quan giữa cường độ chịu nén và độ hút nước của bê tơng tại 28 ngày tuổi 4.6.2 Thể tích lỗ rỗng hở Hình 4.21 thể hiện thể tích lỡ rỡng hở của bê tơng có khơng có sử dụng hạt FECA trạng thái SSD Kết quả cho thấy việc sử dụng FECA đã làm giảm thể tích lỡ rỗng hở của mẫu bê tông sử dụng FECA so sánh với mẫu đối chứng ở tuổi 28 ngày Điều này được giải thích hiệu quả của dưỡng hộ bên việc sử dụng FECA đã làm tăng độ đặc chắc của bê tông; từ đó, giảm được thể tích lỗ rỗng hở Đặc biệt là mẫu thay thế 100% FECA thì thể tích lỗ rỗng hở có giá trị là thấp nhất 2.80% Điều này chứng minh mẫu thay thế 100% FECA (R100) là mẫu có hàm lượng FECA thay thế tối ưu nhất GVHD 1: TS BÙI PHƯƠNG TRINH GVHD 2: TS VŨ QUỐC HOÀNG TRANG 83 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thể tích lỗ rỗng hở (%) 5.00 HVTH: CAO THÀNH ĐẠT 4.40 4.00 3.13 3.10 3.44 3.00 2.80 2.00 1.00 0.00 00 25 50 75 Hàm lượng thay (%) 100 Hình 4.21 Thể tích lỡ rỡng hở của bê tơng có khơng có sử dụng hạt ở FECA ở trạng thái SSD Hình 4.22 thể hiện sự tương quan giữa cường độ chịu nén và thể tích lỗ rỗng hở của bê tông tại 28 ngày tuổi Kết quả cho thấy cường độ chịu nén và thể tích lỗ rỗng hở của bê tông có sự tương quan rất cao, R2 = 0.949 Xu hướng này là tương tự với bê tông thông thường, mẫu bê tông có thể tích lỗ rỗng hở càng ít thì cường độ Thể tích lỗ rỗng hở (%) chịu nén của bê tông càng cao [16] 28 ngày 5.00 y = -0.093x + 10.850 R² = 0.949 4.50 4.00 3.50 3.00 2.50 2.00 70 75 80 85 Cường đợ chịu nén (MPa) 90 Hình 4.22 Sự tương quan giữa cường độ chịu nén và thể tích lỗ rỗng hở của bê tông tại 28 ngày tuổi GVHD 1: TS BÙI PHƯƠNG TRINH GVHD 2: TS VŨ QUỐC HOÀNG TRANG 84 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP HVTH: CAO THÀNH ĐẠT CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN Nhiều nghiên cứu và ngoài nước đã chỉ bê tông cường độ cao rất dễ bị nứt hiện tượng co ngót mà chủ yếu là co ngót nội sinh Do đó có nhiều phương pháp được đề xuất nhằm giúp giảm thiểu được sự co ngót nợi sinh, đó có phương pháp dưỡng hộ bên Phương pháp này đã và được nghiên cứu ở nhiều nơi thế giới Hiệu quả của phương pháp này đã được chứng minh giúp bê tông giảm được co ngót nội sinh từ đó hạn chế được sự hình thành vết nứt Trong nghiên cứu này, hạt đất sét nung nở phồng (Fine Expanded Clay Aggregate – FECA) còn được gọi là hạt keramzit, được sử dụng thay thế một phần cát sông đóng vai trò là thành phần dưỡng hộ bên cho bê tông cường độ cao Cát keramzit được chuẩn bị ở trạng thái bão hòa nước khô bề mặt (SSD) trước nhào trộn bê tông Để khảo sát được sự ảnh hưởng của việc sử dụng FECA trạng thái SSD đến các tính chất của bê tông cường độ cao, tiến hành đúc mẫu với hàm lượng thay thế theo thể tích cát sông có cỡ hạt 1.25 đến mm lần lượt là 0, 25, 50, 75 và 100% Trong nghiên cứu này, các tính chất được khảo sát bao gồm: cường độ chịu nén của bê tông tại 1, 3, và 28 ngày tuổi được áp dụng ở hai chế độ dưỡng hộ bao gồm C1 dưỡng hộ hai ngày nước sau đó dưỡng hộ kín; và C2 dưỡng hộ kín, cường độ chịu kéo uốn của mẫu bê tông tại 28 ngày tuổi ở chế độ dưỡng hộ C1, co ngót nội sinh của bê tông, khới lượng thể tích, đợ hút nước và thể tích lỗ rỗng hở bê tông Kết quả nghiên cứu cho thấy: 1) Cường độ chịu nén a) Ảnh hưởng của hàm lượng FECA thay thế Mẫu bê tông sử dụng FECA có cường độ cao mẫu đối chứng tại 1, 3, 7, 28 ngày tuổi Chứng tỏ cường độ của bê tông được cải thiện hiệu quả nhờ vào dưỡng hộ bên việc sử dụng FECA GVHD 1: TS BÙI PHƯƠNG TRINH GVHD 2: TS VŨ QUỐC HOÀNG TRANG 85 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP HVTH: CAO THÀNH ĐẠT Mức độ tăng cường độ phụ thuộc lớn vào hàm lượng thay thế mức độ nhả nước của FECA mà định hướng nghiên cứu sau để làm rõ hiệu quả của dưỡng hộ bên Hàm lượng thay thế tối ưu nhất ở điều kiện dưỡng hộ C1 là thay thế 100% FECA ở trạng thái SSD b) Ảnh hưởng của chế độ dưỡng hộ Ảnh hưởng của việc dưỡng hộ theo chế độ C1 và chế độ C2 đến cường độ chịu nén tại và ngày tuổi là không rõ ràng Tuy nhiên, cường độ chịu nén của tất cả mẫu được dưỡng hộ theo chế độ C1 cao cường độ chịu nén của mẫu được dưỡng hộ theo chế độ C2 tại 28 ngày Nhìn chung, hiệu quả của dưỡng hộ ngày nước và sau đó dưỡng hộ kín (chế độ C1) và dưỡng hộ kín (chế độ C2) không có sự khác biệt lớn đến cường độ nén của bê tông Tuy nhiên, hiệu quả của dưỡng hộ bên hạt FECA giúp tăng cường độ của bê tông so với mẫu đối chứng không sử dụng hạt FECA 2) Cường độ chịu kéo uốn Các mẫu sử dụng FECA trạng thái SSD có cường độ chịu kéo uốn cao so với mẫu đối chứng Chứng tỏ hiệu quả dưỡng hộ bên giúp cải thiện được cường độ chịu kéo uốn Mẫu thay thế 50% FECA là mẫu có hàm lượng thay thế tối ưu nhất 3) Co ngót nội sinh Co ngót nội sinh của bê tông cường độ cao được cải thiện sử dụng FECA thay thế cho cát sông Hàm lượng sử dụng càng cao thì co ngót nội sinh càng giảm Chứng tỏ hiệu quả của lượng nước được giải phóng từ FECA đã giúp trì được độ ẩm bên từ đó giảm được co ngót Hàm lượng thay thế tối ưu để giảm co ngót nội sinh là hàm lượng thay thế 100% FECA 4) Khối lượng thể tích Mặc dù hạt FECA rỡng nhẹ làm giảm khới lượng thể tích của bê tông bài nghiên cứu này, khối lượng thể tích của bê tông vẫn không thay đổi đáng kể GVHD 1: TS BÙI PHƯƠNG TRINH GVHD 2: TS VŨ QUỐC HOÀNG TRANG 86 LUẬN VĂN TỚT NGHIỆP HVTH: CAO THÀNH ĐẠT 5) Đợ hút nước và thể tích lỗ rỗng hở a) Độ hút nước Độ hút nước giảm tăng hàm lượng FECA là hiệu quả của dưỡng hộ bên thúc đẩy quá trình hydrat hóa làm tăng độ đặc chắc b) Thể tích lỗ rỗng hở Thể tích lỗ rông hở của bê tông giảm hàm lượng sử dụng FECA tăng lên Tuy các mẫu sử dụng FECA có lỗ rỗng nhiều lượng nước được nhả từ các lỗ rỗng này làm cho hệ trở nên rắn chắc, dẫn đến thể tích lỡ rỡng hở bê tông sử dụng FECA thấp so với mẫu đối chứng KIẾN NGHỊ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 5.2 - Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng FECA thay thế đến cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo uốn tại các tuổi tiếp theo 56, 91 và 365 ngày, đặc biệt là sự tương quan giữa cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo uốn - Khảo sát độ ẩm bên của bê tông cường độ cao sử dụng hạt FECA - Nghiên cứu ảnh hưởng của các trạng thái hạt FECA khác đến các tính chất cấu trúc của bê tông - Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng FECA đến các cấu kiện bê tông làm việc thực tế, đặc biệt là các cấu kiện làm việc môi trường ăn mòn cao - Nghiên cứu đề xuất mô hình dự đoán độ co ngót nội sinh của bê tông dựa mô hình ACI 209R-92 [45] GVHD 1: TS BÙI PHƯƠNG TRINH GVHD 2: TS VŨ QUỐC HOÀNG TRANG 87 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP HVTH: CAO THÀNH ĐẠT TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A C 363, “High-Strength Concrete (ACI 363R),” Spec Publ., 2005 [2] P Minh, “Hiệu quả sử dụng bê tông cường độ cao thiết kế kết cấu nhà nhiều tầng,” Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng - ĐHXD, vol 3, no SE-Bài báo khoa học, Apr 2018 [3] S Zhutovsky, K Kovler, and A Bentur, “Efficiency of lightweight aggregates for internal curing of high strength concrete to eliminate autogenous shrinkage,” Mater Struct Constr., vol 34, no 246, pp 97–101, 2002 [4] Z Jun, H Yudong, and Z Jiajia, “Evaluation of shrinkage induced cracking in concrete with impact of internal curing and water to cement ratio,” J Adv Concr Technol., vol 14, no 7, pp 324–334, 2016 [5] A Bentur, S I Igarashi, and K Kovler, “Prevention of autogenous shrinkage in high-strength concrete by internal curing using wet lightweight aggregates,” Cem Concr Res., vol 31, no 11, pp 1587–1591, 2001 [6] K Kovler, A Souslikov, and A Bentur, “Pre-soaked lightweight aggregates as additives for internal curing of high-strength concretes,” Cem Concr Aggregates, vol 26, no 2, pp 131–138, 2004 [7] F Liu, J Wang, X Qian, and J Hollingsworth, “Internal curing of high performance concrete using cenospheres,” Cem Concr Res., vol 95, pp 39– 46, 2017 [8] D Shen, J Jiang, J Shen, P Yao, and G Jiang, “Influence of prewetted lightweight aggregates on the behavior and cracking potential of internally cured concrete at an early age,” Constr Build Mater., vol 99, no 1, pp 260– 271, 2015 [9] D Shen, X Wang, D Cheng, J Zhang, and G Jiang, “Effect of internal curing with super absorbent polymers on autogenous shrinkage of concrete at early age,” Constr Build Mater., vol 106, no 1, pp 512–522, 2016 [10] T Ji, D D Zheng, X F Chen, X J Lin, and H C Wu, “Effect of prewetting degree of ceramsite on the early-age autogenous shrinkage of lightweight GVHD 1: TS BÙI PHƯƠNG TRINH GVHD 2: TS VŨ QUỐC HOÀNG TRANG 88 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP HVTH: CAO THÀNH ĐẠT aggregate concrete,” Constr Build Mater., vol 98, pp 102–111, 2015 [11] W J W D.P.Bentz, “Internal Curing: A 2010 State-of-the- Art Review (No NISTIR 7765),” Natl Inst Stand Technol Rep 7765, no February 2011, p 82, 2011 [12] S D Hwang, K H Khayat, and D Youssef, “Effect of moist curing and use of lightweight sand on characteristics of high-performance concrete,” Mater Struct Constr., vol 46, no 1–2, pp 35–46, 2013 [13] R Madandoust, M Kazemi, P K Talebi, and J de Brito, “Effect of the curing type on the mechanical properties of lightweight concrete with polypropylene and steel fibres,” Constr Build Mater., vol 223, pp 1038– 1052, 2019 [14] “Bê tông nhẹ cốt liệu rỗng vật liệu thô phổ biến hiện xây dựng.” [Online] Available: https://vatlieuxaydungdanang.vn/be-tong-nhe-cot-lieurong-vat-lieu-tho-pho-bien-hien-nay-trong-xay-dung-9015.html [15] “Bê tông nhẹ cốt liệu sỏi keramzit.” [Online] Available: http://vienbetong.vn/danh-muc-san-pham/tong-nhe-cot-lieu-soi-keramzit/ [16] N T Q.-N T R, Giáo trình cơng nghệ bê tơng xi măng 2003 [17] D H Nguyen, B V Tran, and V L Phung, “Nghiên cứu biện pháp giảm phân tầng cho hỗn hợp bê tông keramzit tự lèn,” 2009 [18] H S Le, “Nghiên cứu ảnh hưởng của cốt liệu mịn từ đất sét nung nở phồng đến cường độ nén của bê tông,” Đại học Bách Khoa TP HCM, 2020 [19] X Ma, J Liu, and C Shi, “A review on the use of LWA as an internal curing agent of high performance cement-based materials,” Constr Build Mater., vol 218, no August, pp 385–393, 2019 [20] C Chaitanya, P Prasad, D Neeraja, and A Ravitheja, “Effect of LECA on mechanical properties of self-curing concrete,” Mater Today Proc., vol 19, no xxxx, pp 484–488, 2019 [21] L S Rasheed and L M Ridha Mahmmoud, “Clay brick waste as internal curing agent in normal weight concrete,” no December 2014, 2016 [22] J H Kim, S W Choi, K M Lee, and Y C Choi, “Influence of internal GVHD 1: TS BÙI PHƯƠNG TRINH GVHD 2: TS VŨ QUỐC HOÀNG TRANG 89 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP HVTH: CAO THÀNH ĐẠT curing on the pore size distribution of high strength concrete,” Constr Build Mater., vol 192, pp 50–57, 2018 [23] P Lura, O M Jensen, and S I Igarashi, “Experimental observation of internal water curing of concrete,” Mater Struct Constr., vol 40, no 2, pp 211–220, 2007 [24] M Suzuki, M Seddik Meddah, and R Sato, “Use of porous ceramic waste aggregates for internal curing of high-performance concrete,” Cem Concr Res., vol 39, no 5, pp 373–381, 2009 [25] K C Thai, D H Pham, and T C Dang, “Ảnh hưởng của keramzit đến cường độ chịu nén của bê tông nhẹ,” Tạp Chí Khoa học Giao thông, vol 50, 2016 [26] V T Nguyễn, “Nghiên cứu sử dụng polime siêu thấm để giảm co ngót tự sinh của bê tông chất lượng siêu cao,” Tạp Chí Khoa Học Công Nghệ Xây Dựng, vol 23, pp 75–84, 2015 [27] T H Huynh, Giáo trình kỹ thuật sản xuất chất kết dính 2017 [28] A Crumbie, G Walenta, and T Füllmann, “Where is the iron? Clinker microanalysis with XRD Rietveld, optical microscopy/point counting, Bogue and SEM-EDS techniques,” Cem Concr Res., vol 36, no 8, pp 1542–1547, 2006 [29] S T Erdoǧan, “Effect of clinker phase distribution within cement particles on properties of a hydrating cement paste,” Constr Build Mater., vol 38, pp 941–949, 2013 [30] T Xie, C Fang, M S Mohamad Ali, and P Visintin, “Characterizations of autogenous and drying shrinkage of ultra-high performance concrete (UHPC): An experimental study,” Cem Concr Compos., vol 91, no May, pp 156– 173, 2018 [31] D W Fowler, J J Allen, K J Folliard, M E Kreger, and H G Wheat, “The effect of the aggregates characteristics on the performance of portland cement concrete,” 2003 [32] J M Rodriguez, T Edeskär, and S Knutsson, “Particle shape quantities and GVHD 1: TS BÙI PHƯƠNG TRINH GVHD 2: TS VŨ QUỐC HOÀNG TRANG 90 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP HVTH: CAO THÀNH ĐẠT measurement techniques-A review,” Electron J Geotech Eng., vol 18 A, pp 169–198, 2013 [33] J Punkki, “Effect of water absorption by aggregates on properties of high strength lightweight concrete,” Proc Int Symp Struct Light Aggreg Concr., vol Sandefjord, no December, pp 604–616, 1995 [34] S H Kosmatka, B Kerkhoff, and C P William, Design and Control Design and Control of 2008 [35] J Weiss, “Internal curing for concrete pavements,” FHWA Tech Br., no July, pp 1–7, 2016 [36] E Holt, “Contribution of mixture design to chemical and autogenous shrinkage of concrete at early ages,” Cem Concr Res., vol 35, no 3, pp 464–472, 2005 [37] L Wu, N Farzadnia, C Shi, Z Zhang, and H Wang, “Autogenous shrinkage of high performance concrete: A review,” Constr Build Mater., vol 149, no September, pp 62–75, 2017 [38] G Sant, “A discussion of analysis approaches for determining time-zero from chemical shrinkage and autogenous strain measurements in cement paste,” no January, pp 375–383, 2006 [39] A C I Committee, “ACI 308-2016 Guide to external curing of concrete.” [40] Y Xs, Y Srgvixi, and F Sqqmxxii, “ACI 308R-01 R08 Guide to curing concrete,” Am Concr Inst., p 31, 2008 [41] J Justs, M Wyrzykowski, D Bajare, and P Lura, “Internal curing by superabsorbent polymers in ultra-high performance concrete,” Cem Concr Res., vol 76, pp 82–90, 2015 [42] M B Solutions, N H Masterease, M B Solutions, and N G Masterease, “MasterEase ® 3051.” [43] R Raju, M M Paul, and K a Aboobacker, “Strength performance of concrete using bottom ash as fine aggregate,” Int J Res Eng Technol., vol 2, no 9, pp 111–122, 2014 [44] R Henkensiefken, D Bentz, T Nantung, and J Weiss, “Volume change and GVHD 1: TS BÙI PHƯƠNG TRINH GVHD 2: TS VŨ QUỐC HOÀNG TRANG 91 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP HVTH: CAO THÀNH ĐẠT cracking in internally cured mixtures made with saturated lightweight aggregate under sealed and unsealed conditions,” Cem Concr Compos., vol 31, no 7, pp 427–437, 2009 [45] ACI committe 209R-92, “Prediction of creep, shrinkage, and temperature effects in concrete structures, American Concrete Institute,” vol 92, no Reapproved, pp 1–47, 1992 GVHD 1: TS BÙI PHƯƠNG TRINH GVHD 2: TS VŨ QUỐC HOÀNG TRANG 92 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP HVTH: CAO THÀNH ĐẠT DANH MỤC THAM GIA CÁC BÀI BÁO, TẠP CHÍ Cao T.D., Bùi P.T., Vũ Q.H., “Nghiên cứu ảnh hưởng của hạt cát keramzit vật liệu dưỡng hộ bên đến cường độ chịu nén và co ngót nội sinh của bê tông cường độ cao,” Tạp chí Xây dựng, tháng 9/2020 H.S Le, T.D.K Nguyen, N.N.H Dinh, T.D Cao, P.T Bui “Effect of replacement of river sand by fine expanded clay aggregate under saturated surfacedry condition on compressive strength of concrete,” presented at the 14th South East Asian Technical University Consortium, Bangkok, Thailand, 2020 GVHD 1: TS BÙI PHƯƠNG TRINH GVHD 2: TS VŨ QUỐC HOÀNG TRANG 93 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP HVTH: CAO THÀNH ĐẠT LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Cao Thành Đạt Ngày tháng năm sinh: 06/10/1995 Nơi sinh: Thành phố Hồ Chí Minh Địa chỉ liên lạc: C18 Cư Xá Vĩnh Hội, đường Khánh Hội, P5, Q4, TPHCM Điện thoại: 0935527069 Email 1: thanhdat.06101995@gmail.com Email 2: 1870429@hcmut.edu.vn QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC Thời gian học từ tháng 8/2013 đến tháng 4/2018 Nơi học: Đại học Bách Khoa TP.HCM Ngành học: Kỹ thuật vật liệu và cấu kiện xây dựng CAO HỌC Thời gian học từ tháng 8/2018 Nơi học: Đại học Bách Khoa TP.HCM Ngành học: Kỹ thuật xây dựng GVHD 1: TS BÙI PHƯƠNG TRINH GVHD 2: TS VŨ QUỐC HOÀNG TRANG 94 ... BÊN TRONG CHO BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO SỬ DỤNG CÁT KERAMZIT” ? ?INTERNAL CURING OF HIGH- STRENGTH CONCRETE WITH FINE EXPANDED CLAY AGGREGATE? ?? II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Tổng quan nghiên cứu và ngoài... an internal curing agent LWA was prepared under saturated surface dry condition (SSD) to achieve the highest efficiency of the reduction of shrinkage of concrete In this study, the effect of internal. .. internal curing by using fine expanded clay aggregate (FECA) as one of LWAs on mechanical properties such as compressive strength, flexural strength, bulk density, water absorption, volume of voids