Đánh giá hiệu quả của tro bay đối với hiện tượng nứt của bê tông sớm tuổi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - - NGUYỄN VĂN MINH ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA TRO BAY ĐỐI VỚI HIỆN TƢỢNG NỨT CỦA BÊ TÔNG SỚM TUỔI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP Đà Nẵng - Năm 2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - - NGUYỄN VĂN MINH ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA TRO BAY ĐỐI VỚI HIỆN TƢỢNG NỨT CỦA BÊ TÔNG SỚM TUỔI Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp Mã số: 8580201 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN QUANG HƢNG Đà Nẵng - Năm 2019 LỜI CẢM ƠN Qua trình nỗ lực phấn đấu học tập nghiên cứu thân với giúp đỡ tận tình thầy, giáo Trường ĐH Bách Khoa Đà Nẵng bạn bè đồng nghiệp, luận văn thạc sĩ ứng dụng “Đánh giá hiệu tro bay tƣợng nứt bê tơng sớm tuổi” tác giả hồn thành Để có thành này, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Quang Hƣng TS Nguyễn Văn Hƣớng tận tình hướng dẫn, bảo trình thực luận văn Cuối tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tồn thể Thầy, giáo khoa Xây dựng Dân dụng Công nghiệp, Trường Đại học Bách Khoa, gia đình, bạn bè động viên, tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn Mặc dù cố gắng hạn chế thời gian, kiến thức khoa học kinh nghiệm thực tế thân tác giả cịn nên luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận ý kiến đóng góp trao đổi chân thành giúp tác giả hoàn thiện đề tài luận văn Xin trân trọng cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 01 tháng 04 năm 2018 Học viên thực Nguyễn Văn Minh LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Văn Minh ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA TRO BAY ĐỐI VỚI HIỆN TƢỢNG NỨT CỦA BÊ TÔNG SỚM TUỔI Học viên: NGUYỄN VĂN MINH Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng DD VÀ CN Mã số: 60.58.02.08 Khóa: K34 Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng Tóm tắt: Hiện tượng nứt bê tông độ tuổi sớm trước sau bê tông khô cứng xảy phổ biến, mang đến hậu giảm chất lượng, giảm độ bền cơng trình, chi phí xử lý tốn Hiện tượng nứt bê tông non ứng xử học vật liệu giảm thể tích dịch chuyển pha bê tơng khơng cịn tính dẻo Ngun nhân tượng do: co ngót hóa học, co ngót dẻo, co ngót khơ, biến dạng nhiệt nứt tượng phân tầng tách nước Sự nứt bê tông tuổi sớm phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: tính chất vật liệu, kết cấu cơng trình, thi cơng, điều kiện mơi trường… Do đó, luận văn nghiên cứu đóng góp tro bay vào tính chất bê tơng ảnh hưởng đến thời điểm gây nứt đánh giá mức độ tiềm gây nứt bê tông sớm tuổi Kết nghiên cứu cho thấy, với mẫu có tro dạng bê tông nhỏ so với mẫu khơng có tro bay thời điểm, biến dạng nứt tro bay kéo dài so với mẫu có tro bay 1,5 ngày Từ khóa: Nứt; nứt sớm tuổi; co ngót hóa học; co ngót dẻo; co ngót khơ ASSESSMENT OF EFFICIENCY FOR ASH BAY FOR CRACKING FOR CONCRETE AT EARLY- AGE Abstract – The cracking phenomenon of concrete at early age during and after hardening of concrete is very common, resulting in reduced quality, reduced durability and costly processing costs The cracking phenomenon of concrete is the mechanical reaction of the material due to the reduction of volume and the movement of phases as the concrete isn’t plasticty The cause of this phenomenon is due to: chemical shrinkage, plastic shrinkage, drying shrinkage, thermal deformation and cracking due to stratification and water splingtting The cracking of early age concrete depends on many factors such as: material properties, structure works, construction, environmental conditions…Therefore, the thesis will study the contribution of fly ash to the properties of concrete and its effect to the time of cracking as well as assess the crack potential of early concrete The study results show that, with samples with deformed fly ash of concrete smaller than the sample without fly ash at the same time, and the cracking deformation of fly ash lasts longer than the sample with fly ash 1,5 days Keywords: Cracking, cracking early age; chemical shrinkage; plastic shrinkage; drying shrinkage MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Tóm tắt luận văn Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục hình MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Cấu trúc luận văn Chƣơng TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƢỢNG NỨT CỦA BÊ TÔNG Ở ĐỘ TUỔI SỚM 1.1 Quá trình hydrat xi măng 1.1.1 Phản ứng thủy hóa xi măng 1.1.2 Quá trình rắn hồ xi măng 1.2 Sự phát triển cấu trúc bê tông sớm tuổi 1.2.1 Cấu trúc hồ đá xi măng 1.2.2 Cấu trúc hỗn hợp bê tông 1.2.3 Sự hình thành cấu trúc hỗn hợp bê tông 20 1.3 Tổng quan tính chất bê tơng tươi bê tông cứng rắn 24 1.3.1 Lực phân tử bêtông 24 1.3.1.1 Lực Culông 24 1.3.1.2 Lực Vandecvan (lực hút) 25 1.3.1.3 Lực đẩy 25 1.3.2 Sự hấp thụ (sự hút) 25 1.3.3 Cơ chế hệ thống keo 26 1.3.3.1 Chuyển động Brown 26 1.3.3.2 Tính xúc biến bêtơng 26 1.4 Tổng quan tượng nguyên nhân nứt bê tông sớm tuổi 28 1.4.1 Khái niệm gây nứt 28 1.4.2 Nguyên nhân gây vết nứt thường gặp bêtông 28 1.5 Tổng quan phương pháp đo co ngót bê tơng tuổi sớm 30 1.5.1 Nhóm đo theo biến dạng dài 30 1.5.2 Nhóm đo theo biến dạng thể tích 33 1.6 Kết luận chương 33 Chƣơng XÂY DỰNG THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH THỜI ĐIỂM VÀ ỨNG SUẤT GÂY NỨT CỦA BÊ TÔNG Ở ĐỘ TUỔI SỚM 34 2.1 Vật liệu thí nghiệm 34 2.1.1 Xi măng 34 2.1.2 Cát 34 2.1.3 Đá 35 2.1.4 Nước 36 2.1.5 Phụ gia 36 2.1.6 Tro bay 37 2.2 Thí nghiệm xác định tính chất tro bay 38 2.2.1 Cơ sở lý thuyết xác định tính chất tro bay 38 2.2.2 Các kết thu từ phương pháp thí nghiệm 42 2.6 Kết luận chương 47 Chƣơng ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA TRO BAY ĐẾN VẾT NỨT BÊ TÔNG SỚM TUỔI 48 3.1 Thiết kế mẫu thí nghiệm 48 3.1.1 Thiết kế cấp phối bê tông 48 3.1.2 Chương trình thí nghiệm 50 3.2 Các biện pháp giảm tượng nứt 55 3.2.1 Các giải pháp liên quan đến vật liệu 55 3.2.2 Các giải pháp liên quan đến thi công 55 3.2.3 Phụ gia hóa học 56 3.3 Kết luận chương 56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao) DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ASTM : American Society for Testing and Materials ACI : American Concrete Institute BTKL : Bê tông khối lớn BT : Bê tông CVC : Conventional Vibrated Concrete CP : Cấp phối Dmax : Đường kính cốt liệu lớn FA : Fly Ash Mđl : Mô đun độ lớn N/X : Nước/Xi măng N/CKD : Nước/Chất kết dính OPC : Ordinary Portland Cement PC : Portland Cement PCB : Portland Cement Blended PGK : Phụ gia khoáng PGH : Phụ gia hóa RCC : Roller compacted Concrete TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN : Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam XM : Xi măng DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Q trình đóng rắn xi măng Portland Hình 1.2 Ảnh vi cấu trúc sản phẩm hyđrat Hình 1.3 Kích thước đặc trưng pha rắn dạng lỗ rỗng Hình 1.4 Sơ đồ mô loại nước liên quan đến CSH Hình 1.5 Sơ đồ hình thành chất keo tụ Hình 1.6: Sơ đồ hình thành cấu trúc cấu trúc đơng tụ từ hạt kích thước keo với vỏ sonvát Hình 1.7 Sự tác động phụ gia khí kỵ nước 10 Hình 1.8 Tác động phụ gia ưa nước (chất làm chảy) 12 Hình 1.9 Tác dụng PGSD 13 Hình 1.10 Động học thủy hóa hồ ximăng 14 Hình 1.11 Sơ đồ dịch chuyển phần tử ximăng hình thành mặt phẳng trượt hồ ximăng 15 Hình 1.12 Sơ đồ hình thành mặt phẳng trượt vùng tiếp xúc hỗn hợp bêtông gần bề mặt cốt liệu 15 Hình 1.13 a) Ảnh hưởng cốt liệu đến nước (b) hồ xi măng 17 Hình 1.14 Dạng cấu trúc hỗn hợp bêtơng ảnh hưởng chúng đén lượng cần nước hỗn hợp độ lưu động 17 Hình 1.15 Các dạng cấu trúc bê tơng 19 Hình 1.16 Sơ đồ trình biến cấu trúc hồ đá ximăng thủy hóa ximăng 21 Hình 1.17 Các sơ đồ trình thủy hóa ximăng 22 Hình 1.18 Sự biến đổi thể tích pha lỏng rắn hệ ximăng – nước thủy hóa ximăng (ở tỷ lệ N/X