Nghiên cứu thực nghiệm khả năng chống xâm thực chloride của bê tông có sử dụng tro bay và xỉ lò cao (tt)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  LÊ NGUYỄN HOÀNG HUY NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM KHẢ NĂNG CHỐNG XÂM THỰC CHLORIDE CỦA BÊ TƠNG CĨ SỬ DỤNG TRO BAY VÀ XỈ LÒ CAO C C R UT.L D Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Dân dụng Cơng nghiệp Mã số: 85.80.201 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP Đà Nẵng – Năm 2020 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Văn Chính Phản biện 1: PGS.TS Trương Hồi Chính Phản biện 2: PGS.TS Phạm Thanh Tùng C C R UT.L D Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Xây dựng cơng trình Dân dụng Công nghiệp họp Trường Đại học Bách khoa vào ngày 24 tháng 01 năm 2021 Có thể tìm hiểu luận văn tại:  Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách khoa  Thư viện Khoa Xây dựng Dân dụng Công nghiệp, Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Sự xâm thực ion clo qua lớp bê tông nguyên nhân gây ăn mịn hư hại cốt thép bê tơng, từ làm giảm tuổi thọ cấu kiện bê tông Đồng thời, để tăng cường sử dụng rộng rãi loại chất thải công nghiệp trộn vào bê tơng tro bay, xỉ lị cao làm giảm tỉ lệ xi măng bê tông Mặt khác, giải đầu cho loại chất thải công nghiệp giảm ô nhiễm môi trường Tro bay loại thải phẩm bụi mịn thu phận lắng bụi khí thải nhà máy nhiệt điện từ q trình đốt than Xỉ lị cao rác thải ngành công nghiệp luyện gang thép, sản phẩm phụ trình luyện quặng oxit sắt thành gang C C R UT.L Việc tận dụng phế thải xỉ lò cao sản xuất xi măng góp phần vào việc xử lý nguồn phế thải cơng nghiệp xi măng xỉ lị cao thực D có nhiều tính chất đặc biệt bền mơi trường nước biển, bền sunfat, toả nhiệt, phù hợp với bê tông khối lớn, chống thấm tốt Từ phân tích trên, để cải thiện khả chống thấm ion clo bền môi trường xâm thực tận dụng nguồn nguyên liệu tro bay, xỉ lò cao giúp giải lượng đáng kể chất thải từ nhà máy gang thép, nhiệt điện Tác giả lựa chọn đề tài “Nghiên cứu thực nghiệm khả chống xâm thực Chloride bê tơng có sử dụng tro bay xỉ lò cao” Mục tiêu đề tài Đánh giá ảnh hưởng tro bay xỉ lò cao đến khả chống xâm thực chloride bê tông (tổng khối lượng tro bay xỉ lò cao thay xi măng 20% tỉ lệ thay thành phần 5%, 10%, 15%, 20%) Đối tượng phạm vi nghiên cứu Các loại vật liệu: (i) Tro bay (Nhà máy Nhiệt điện Vũng Áng Hà Tĩnh); (ii) Xỉ lò cao S95 Hòa Phát; (iii) Cát Túy Loan (Đà Nẵng); (iv) Đá Phước Tường (Đà Nẵng); (vi) Xi măng Sơng Gianh Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng tro bay xỉ lò cao đến khả chống xâm thực ion clo bê tông đến 28, 56, 120 ngày Xem xét mức độ ảnh hưởng tro bay hay xỉ lò cao lớn kháng xâm thực ion clo bê tơng, từ tìm tỉ lệ tốt tro bay xỉ lò cao việc thay tổng tỉ lệ 20% xi măng Phương pháp nghiên cứu Thí nghiệm khả kháng xâm thực ion clo bê tơng có thành phần tỷ lệ ro bay xỉ lò cao thay xi măng 20% C C R UT.L tổng lượng bột dựa TCVN, phương pháp thí nghiệm bê tơng Phân tích thảo luận kết thí nghiệm D Đánh giá ảnh hưởng tro bay xỉ lò cao đến khả chống xâm thực ion clo bê tông Kết dự kiến Xác định khả sử dụng tro bay xỉ lò cao bê tông để cải thiện khả kháng xâm thực ion clo bê tông Đưa kiến nghị thiết kế thành phần cấp phối bê tông Cấu trúc luận văn Mở đầu Chương 1: Tổng quan bê tông xi măng tro bay Chương 2: Phương pháp thực nghiệm phân tích thành phần vật liệu cường độ chịu nén bê tông Chương 3: Quy trình thí nghiệm xử lý kết Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo CHƯƠNG TỞNG QUAN VỀ TRO BAY VÀ XỈ LỊ CAO 1.1 Tổng quan tro bay Quá trình đốt than để vận hành nhà máy nhiệt điện (NMNĐ) thải sản phẩm cháy bao gồm: Tro đá (xỉ đá lò) hay gọi xỉ, hạt thơ, to thu đá lị đốt; Tro bay hạt tro mịn lên thu lại lọc bụi; 1.1.1.Công nghệ đốt than Hiện nay, nhà máy nhiệt điện đốt than Việt Nam sử dụng hai loại công nghệ đốt: Công nghệ lị đốt than phun PC Cơng nghệ lị tầng sơi tuần hồn - CFB 1.1.2 Các tính chất đặc trưng tro, xỉ nhiệt điện C C R UT.L 1.1.2.1 Tro bay nhà máy nhiệt điện sử dụng cơng nghệ đốt PC Tro hình thành trình đốt than nghiền D mịn nhiệt độ cao 14000 C-16000 C, tro thu gồm hỗn hợp hạt bị nóng chảy hạt than chưa cháy hết 1.1.2.2 Tro bay nhà máy nhiệt điện sử dụng công nghệ CFBC Quá trình đốt than tầng sơi nhiệt độ khoảng 800oC - 900oC đốt tuần hoàn lâu lò đốt Các hạt than đốt cháy, phần tro than vỡ mịn nhẹ bay lên khí nóng gọi tro bay, phần tro than dạng hạt to rơi xuống đáy làm lạnh nhanh gọi xỉ 1.1.3 Thành phần hóa học tro bay Tro nhà máy nhiệt điện gồm chủ yếu sản phẩm tạo thành từ trình phân hủy biến đổi chất khống có than đá Thơng thường, tro đáy lị chiếm khoảng 25% tro bay chiếm khoảng 75% tổng lượng tro thải Hầu hết loại tro bay hợp chất silicat bao gồm oxit kim loại SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, MgO, CaO,… 1.1.4 Cấu trúc hình thái tro bay Hầu hết hạt tro bay có dạng hình cầu với kích thước hạt khác nhau, hạt có kích thước lớn thường dạng bọc có hình dạng khác Các hạt tro bay chia làm hai dạng: dạng đặc dạng rỗng Thông thường, hạt tro bay hình cầu, rắn gọi hạt đặc hạt tro bay hình cầu mà bên rỗng có tỷ trọng thấp 1,0 g/cm3 gọi hạt rỗng 1.1.5 Sản lượng tro bay nước Mỹ quốc gia tiêu thụ điện hàng đầu C C R UT.L giới nước có sản lượng sản phẩm từ trình đốt cháy than đá nhà máy nhiệt điện lớn giới Năm 2007, Mỹ D tạo 125 triệu sản phẩm từ than đá bao gồm tro bay, tro đáy lò, xỉ lò,… Ở Việt Nam, phần lớn nhà máy nhiệt điện đốt than chủ yếu tập trung phía Bắc, gần nguồn than Tổng công suất nhà máy nhiệt điện vận hành tính thời điểm 2010 4.250 MW [11] dự kiến vào năm 2020 7.240 MW 1.1.6 Phân loại tro bay Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 10302 – 2014: Phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tông, vữa xây xi măng Theo cách phân loại Canada, tro bay chia làm ba loại: F, CI, C Trên giới nay, tro bay thường phân loại theo tiêu chuẩn ASTM C618 1.1.6 Yêu cầu kỹ thuật tro bay Tro bay dùng cho bê tông vữa cần đáp ứng tiêu chất lượng quy định bảng TCVN 10302:2014 Tro bay dung xi măng cần đáp ứng tiêu chất lượng quy định bảng TCVN 10302:2014 1.2 Tổng quan xỉ lò cao Xỉ lò cao (xỉ gang) phụ phẩm phụ q trình luyện quặng oxít sắt thành gang lị cao Xỉ lị cao thường có hàm lượng oxít canxi lớn, CaO từ 40% ÷ 48%, SiO2 từ 35% ÷ 38%, Al2O3 từ 6% ÷ 18%, tổng hàm lượng CaO + MgO thường đạt 40% ÷ 50% hay cao C C R UT.L 1.2.1 Phân loại xỉ lò cao Xỉ lò cao tạo trình sản xuất gang Tùy thuộc D vào quy trình làm nguội, xỉ lò cao chia thành hai loại: (i) xỉ lò cao làm nguội chậm (viết tắt xỉ ABFS); (ii) xỉ hạt lò cao (viết tắt xỉ GBFS), làm nguội nhanh nước 1.2.1.1 Xỉ lị cao làm nguội chậm (xỉ ABFS) Xỉ nóng chảy hình thành từ lị cao tháo sân (bãi) làm nguội Tại đây, xỉ nóng chảy làm nguội tự nhiên phun nước, chúng đông cứng thành dạng giống đá với cấu trúc tinh thể 1.2.1.2 Xỉ hạt lị cao (xỉ GBF) Xỉ nóng chảy hình thành từ lò cao tháo chảy mương dẫn phun nước với áp lực cao để làm lạnh nhanh tạo nên hạt giống hạt cát có cấu trúc xốp Các hạt xỉ trộn với nước tạo nên hỗn hợp lỏng bơm bãi khử nước, hạt xỉ róc nước tự nhiên 1.2.2 Đặc tính xỉ lị cao Một số đặc tính xỉ lị cao: Thành phần hóa học; Thành phần hạt; Khối lượng thể tích; Khối lượng thể tích xốp; Tính nở ổn định thể tích ; Độ hút nước; Tính chất học v.v 1.3 Tổng quan bê tông Bê tông đá nhân tạo, chế tạo từ vật liệu rời (cát, đá, sỏi) chất kết dính (thường xi măng), nước thêm phụ gia 1.3.1 Đặc tính lý bê tơng C C R UT.L 1.3.1.1 Cường độ bê tông Cường độ đặc tính học chủ yếu bê tơng, tiêu D quan trọng thể khả chịu lực bê tông Để xác định cường độ bê tơng thường dùng thí nghiệm mẫu Xác định cường độ bê tông theo thời gian theo tiêu chuẩn TCVN 3118:1993 1.3.1.2 Biến dạng bê tông Bê tông bị biến dạng gồm: biến dạng ban đầu co ngót, biến dạng tác dụng tải trọng, nhiệt độ biến dạng từ biến 1.3.1.3 Độ bền chống thấm ion clo Ion clo nguyên nhân gây ăn mịn kết cấu bê tơng cốt thép sử dụng môi trường biển Sự xâm nhập ion clo qua lớp bê tông bảo vệ thúc đẩy q trình ăn mịn cốt thép, ảnh hưởng đến khả chịu lực kết cấu Việc đánh giá độ thấm ion clo qua bê tong xác định phương pháp đo điện lượng theo TCVN 9337-2012 [19] 1.3.2 Một số đặc tính độ bền bê tơng 1.3.2.1 Tính cơng tác Tính cơng tác hay cịn gọi tính dễ tạo hình, tính chất kỹ thuật hỗn hợp bê tơng 1.3.2.2 Tính co ngót Trong q trình rắn chắc, bê tơng thường phát sinh biến dạng thể tích, nở nước co lại khơng khí 1.3.2.3 Tính lâu bền Bê tơng lâu bền có khả chống chịu mức độ thỏa mãn ảnh hưởng q trình sử dụng phong hóa, tác động hóa học hay bào mịn C C R UT.L 1.3.2.4 Tính chống chịu phá hủy hóa học Tác động phá hủy bê tơng tồn hay phần tác động D hóa học hàm lượng kiềm xi măng thành phần khoáng chất cốt liệu bê tơng 1.3.2.5 Tính chống chịu bào mịn: Các ngun tắc gây bào mịn bê tơng tượng khí thực, di chuyển vật liệu trà sát dòng chảy nước, trà sát tác động giao thơng, luồng gió thổi …, 1.3.2.6 Tính chịu nước Bê tơng đơng cứng hồn tồn có khả chống chịu nước thực tiễn cốt liệu lớp XM kết dính 1.4 Các nghiên cứu nước nước độ bền chống chloride bê tông Sự thâm nhập chloride vào bê tơng ngun nhân gây ăn mòn cốt thép, chloride thâm nhập vào bê tơng phá hủy lớp màng bảo vệ xung quanh cốt thép gây ăn mòn cốt thép Ăn mịn cốt thép bê tơng nguyên nhân gây nên hư hại kết cấu bê tông cốt thép, đặc biệt kết cấu mơi trường biển 1.4 Tình hình nghiên cứu nước Trần Văn Miền cộng nghiên cứu đặc tính thẩm thấu ion Clo bê tơng có sử dụng xỉ lị cao Kết thí nghiệm cho thấy, hàm lượng xỉ lị cao thay xi măng PC50 tăng từ 0% đến 50% hệ số khuếch tán ion Clo bê tơng giảm dần hàm lượng ion clo liên kết bê tông tăng tương ứng C C R UT.L Đặng Thị Thanh Lê, nghiên cứu ảnh hưởng vật liệu Nano D SiO2 điều chế từ tro trấu đến khả chống thấm Ion clo bê tông Kết nghiên cứu cho thấy việc sử dụng nano SiO2 điều chế từ tro trấu bê tông xi măng làm tăng khả chống thấm Ion clo bê tơng 1.4 Tình hình nghiên cứu ngồi nước Hiện có nhiều nghiên cứu khác giới ảnh hưởng chloride đến ăn mòn cốt thép bê tông, nhân tố ảnh hưởng đến xâm nhập in clorua vào bê tông Roma Loser [24] cộng nghiên cứu khả chống xâm thực clorua bê tông chế tạo từ nhiều loại chất kết dính tỉ lệ nước/ chất kết dính khác từ ba phương pháp thấm chlorua tự nhiên, gia tốc thấm chlorua đo độ dẫn điện Nhóm tác giả kết luận khả chống xâm thực chloride bê tông phụ thuộc loại chất kết dính tỉ lệ nước/ chất kết dính 10 - Do vật liệu sử dụng để chế tạo bê tông bị nhiễm mặn từ đầu - Do khuyết tán từ bên vào Mức độ xâm thực ion clo vào miền bê tông cận cốt thép phụ thuộc chủ yếu vào: - Điều kiện môi trường làm việc cụ thể kết cấu: Vùng ngập nước, vùng nước lên xuống, vùng khí biển ven biển - Khả ngăn cản ion clo lớp bê tông bảo vệ cốt thép: Có thể đánh giá khả thơng qua mác chống thấm chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép C C R UT.L 2.1.2 Sự ăn mòn cốt thép bê tơng Ăn mịn cốt thép bê tơng ngun nhân D gây nên hư hại kết cấu bê tông cốt thép, đặc biệt kết cấu môi trường biển Quá trình khuếch tán ion clo vào bê tơng ăn mịn cốt thép bê tơng gây hư hại kết cấu mô tả trình hai giai đoạn, gồm: Giai đoạn khởi đầu ăn mòn giai đoạn lan truyền ăn mòn Giai đoạn khởi đầu ăn mòn thời gian kể từ kết cấu bắt đầu tiếp xúc với ion clo ion clo xâm nhập vào bê tông tập trung bề mặt cốt thép đạt đến ngưỡng nồng độ gây ăn mòn Giai đoạn lan truyền ăn mòn thời gian kể từ cốt thép bắt đầu bị ăn mịn tới ăn mịn gây nứt hồn tồn bê tơng bảo vệ tới diện tích tiết diện cốt thép bị giảm ăn mòn, dẫn đến kết cấu khơng cịn thỏa mãn trạng thái giới hạn (TTGH) chịu lực 11 Sự có mặt ion clo miền bê tông cận cốt thép, hàm lượng giới hạn định phá vỡ màng thụ động Fe2O3 , lớp màng thụ động bị phá hủy, trao đổi electron điện cực kết hợp với cung cấp oxi điều kiện mơi trường, phản ứng hóa học xảy để tạo thành rỉ sắt, gây ăn mòn phá hủy cốt thép 2.1.3 Ngưỡng chloride giới hạn Cốt thép bê tơng bảo vệ khỏi xâm thực lớp màng thụ động hình thành bề mặt thép Lớp màng thụ động khơng thể trì mà bị phá hủy hàm lượng clorua đạt đến giới hạn hàm lượng định Giới hạn hàm lượng clorua gọi hàm lượng clorua tới hạn Sự xâm nhập ion clo C C R UT.L phá huỷ lớp thụ động bề mặt cốt thép bê tơng trước ăn mịn bê tơng Hàm lượng clorua tới hạn thay đổi khác tùy theo D tiêu chuẩn, nêu bảng 2.1 Bảng 2.1 Hàm lượng ion clo tới hạn theo số tiêu chuẩn Tiêu chuẩn Hàm lượng ion clo tới hạn (% khối lượng xi măng) BS 8110 (1985) 0,4 ACI 222 (1994) 0,2 AS 3600 (1994) 0.8 (kg/m3) CEB-FIP 0,4 ACI 318 0,2 NS 3420 – Na Uy 0,4 12 2.2 Các phương pháp xác định nồng độ chloride 2.2.1 Phương pháp khoan lấy mẫu bột Phương pháp xác định nồng độ clo bê tông thực theo tiêu chuẩn TCVN 7572-15:2006 Theo tiêu chuẩn này, nồng độ clo bề mặt mẫu bê tông thường xác định trực tiếp cách cắt lớp bề mặt mẫu bê tông mỏng khoảng 3-5mm nghiền thành bột chiết phương pháp hòa tan nước Hàm lượng clo dung dịch lọc sau xác định phương pháp chuẩn độ dung dịch Bạc Nitrat (AgNO3) Hàm lượng clo sau chuyển sang nồng độ clo bề mặt theo phần trăm theo khối lượng bê tông 2.2.2 Phương pháp thí nghiệm nhanh (ASTM C1202/TCVN 9337- C C R UT.L 2012) D Theo tiêu chuẩn này, mẫu bê tông sử dụng có đường kính 100 mm, chiều dày 50 mm Các mẫu thí nghiệm thấm ion clo sơn chống thấm, hút chân không ngâm nước Mẫu đặt ngăn, ngăn chứa dung dịch NaCl 3%, ngăn lại chứa dung dịch NaOH 0,3N, mặt tiếp xúc với dung dịch natri clorua NaCl 3%, mặt tiếp xúc với dung dịch natri hydroxit NaOH 3N Thí nghiệm tiến hành theo nguyên tắc áp dòng điện chiều điện 60V vào hai mặt mẫu thử, cực âm nối với mặt mẫu ngăn chứa dung dịch NaCl, cực dương nối với mặt mẫu ngăn chứa dung dịch NaOH Sau cho dòng điện chiều qua mẫu khoảng thời gian giờ, khả thấm ion clo qua bê tông xác định thông qua giá trị tổng điện lượng truyền qua mẫu thử thời gian 6h, chia thành mức: cao, trung bình, thấp, thấp, khơng thấm 13 CHƯƠNG THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG CHỐNG XÂM THỰC CHLORIDE CỦA BÊ TÔNG CĨ SỬ DỤNG TRO BAY VÀ XỈ LỊ CAO 3.1 Mục đích thí nghiệm Ngày nay, có nhiều nghiên cứu khác nhằm tìm nguồn vật liệu thay xi măng để nâng cao độ bền chống xâm thực clorua bê tơng Chương trình bày kết nghiên cứu thực nghiệm khả chống xâm thực clorua bê tơng có tro bay xỉ lò cao sử dụng để thay xi măng Phương pháp thí nghiệm xác định nhanh điện lượng sử dụng để thí nghiệm mức độ xâm thực ion clorua thời điểm 28, 56 120 ngày tuổi C C R UT.L 3.2 Chương trình thí nghiệm D 3.2.1 Tiêu chuẩn áp dụng TCVN 3105:1993 - Hỗn hợp bê tông nặng bê tông nặng Lấy mẫu, chế tạo bảo dưỡng mẫu thử; TCVN 3106:1993 - Hỗn hợp bê tông nặng; TCVN 10302:2014 - Phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tơng; TCVN 11586:2016 - Xỉ hạt lò cao nghiền mịn dùng cho bê tông vữa; TCVN 9337:2012 - Bê tông nặng - xác định độ thấm ion clo phương pháp đo điện lượng; TCVN 3118:1993 - Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ nén; TCVN 4506: 2012 - Nước cho bê tông vữa - Yêu cầu kỹ thuật; TCVN 7570:2006 - Yêu cầu kỹ thuật cốt liệu dùng cho bê tông vữa; TCVN 7572-15:2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa - Phương pháp thử; TCVN 6260:2009 - Xi măng poóc lăng hỗn hợp - Yêu cầu kỹ thuật; TCVN 7572-15:2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa Phương pháp thử - Phần 15: Xác định hàm lượng clorua 14 3.2.2 Vật liệu, dụng cụ, thiết bị dung để thí nghiệm 3.2.2.1 Vật liệu thí nghiệm Xi măng sử dụng xi măng Sơng Gianh PCB40 có tiêu chất lượng nêu bảng 3.1 Tro bay sử dụng loại tro bay loại F từ nhà máy thủy điện Vũng Áng có tiêu kỹ thuật nêu bảng 3.2 Xỉ lò cao sử dụng loại S95 Hịa Phát có tiêu kỹ thuật nêu bảng 3.3 Đá sử dụng loại 1x2 Phước Tường, Đà Nẵng, có tiêu chất lượng nêu bảng 3.4 Cát Túy Loan, Đà Nẵng, có tiêu chất lượng nêu C C R UT.L bảng 3.5 (Kết thí nghiệm tiêu lý vật liệu nêu D bảng 3.1; bảng 3.2, bảng 3.3, bảng 3.4, bảng 3.5 trình bày chương 3) Nước sử dụng để trộn cấp phối hỗn hợp bê tông bảo dưỡng bê tông nước lấy phịng thí nghiệm kết cấu cơng trình, khoa xây dựng dân dụng công nghiệp, trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Tất cốt liệu trước đúc mẫu sàn phơi khô, đảm bảo mẽ trộn điều kiện để công tác thí nghiệm đạt tính khách quan 3.2.2.2 Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm Khn đúc: Dùng khn thép lập phương kích thước 150x150x150 trụ kích thước 150x300, xem hình 3.1 Máy trộn: Sử dụng máy trộn dung tích 350l, xem hình 3.2 15 Máy đầm dùi: Xem hình 3.3 Bộ sàng vật liệu tiêu chuẩn: Xem hình 3.4 Dụng cụ đo độ sụt: Xem hình 3.5 Cân điện tử: Sử dụng cân đếm Ohaus 30kg/1g Xem hình 3.6 Thiết bị thí nghiệm cường độ chịu nén: Sử dụng máy SYE2000, nhãn hiệu SANYU để thí nghiệm cường độ chịu nén mẫu bê tông, xem hình 3.7 Thiết bị thí nghiệm đo mức độ thấm ion clo: Dùng máy đo thấm ion clo, kiểu NJ-LDT-6, số hiệu NJ(2007)0889A, xem Hình 3.8 Hình 3.9 Bộ gá mẫu, xem Hình 3.10 C C R UT.L Máy bình hút chân khơng, xem Hình 3.11 Máy khoan, cắt gia cơng mẫu, xem Hình 3.12 D 3.2.3 Thành phần cấp phối bê tông Thành phần cấp phối bê tơng có sử dụng tro bay tro xỉ lò cao thay xi măng nêu Bảng 3.6 Các mẫu thí nghiệm chia làm nhóm cấp phối khác (M1, M2, M3, M4, M5, M6) với tỉ lệ nước/bột (N/B)= 0.6, nhóm cấp phối gồm mẫu lập phương 150x150x150 dùng để xác định cường độ chịu nén mẫu trụ kích thước DxH=150x300 dùng để xác định độ thấm clorua thời điểm 28, 56 120 ngày Mỗi mẫu trụ 150x300 khoan cắt mẫu thí nghiệm (D100x50) dung để xác định độ thấm ion clorua Bột định nghĩa tổng xi măng, tro bay xỉ lị cao Trong nhóm cấp phối tro bay xỉ lò cao sử dụng để thay phần xi măng với tỉ lệ tương ứng 0% (mẫu đối chứng), 5%, 15% 20% 16 Bảng 3.6 Thành phần tỉ lệ cấp phối bê tông Tổng bột (%) Tên Nước/(T Cát Đá B+XLC Tro bay Xỉ lò cao Xi măng XM+X (TB) (XLC) (XM) LC+TB M1 0 100 0.6 M2 20 80 0.6 M3 15 80 0.6 M4 10 10 80 0.6 M5 15 80 0.6 M6 20 0.6 mẫu + XM) C C R L 80 DUT Khối lượng xi măng, tro bay, xỉ lò cao, đá, cát, nước cho mẫu cấp phối nêu Bảng 3.7 Bảng 3.7 Khối lượng vật tư đúc mẫu Tên Khối Xi Tro Xỉ lò Tổng Đá Cát Nước mẫu lượng mẻ măng bay cao bột 1x2 (kg) (kg) trộn (kg) (kg) (kg) (kg) (kg) (kg) M1 115,678 - 20- 0- 0- 20 60 40 12 M2 115,678- 16- 0- 4- 20 60 40 12 M3 115,678- 16- 1- 3- 20 60 40 12 M4 115,678- 16- 2- 2- 20 60 40 12 M5 115,678- 16- 3- 1- 20 60 40 12 M6 115,678- 16- 4- 0- 20 60 40 12 17 3.2.4 Đúc mẫu bảo dưỡng mẫu 3.2.4.1 Đúc mẫu Các mẫu đúc phịng thí nghiệm kết cấu cơng trình, khoa xây dựng DD&CN, Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Cốt liệu trước đúc mẫu sàn, phơi khô đảm bảo mẽ trộn điều kiện để cơng tác thí nghiệm Các viên mẫu bê tông đúc khn kín, khơng thấm nước, khơng gây phản ứng với xi măng có bơi chất chống dính mặt tiếp xúc với hỗn hợp Có mẻ trơn tương ứng với cấp phối M1, M2, M3, M4, M5, M6, cấp phối đúc 10 viên mẫu lập phương 150x150x150 (dùng 01 viên dự phòng) 03 viên mẫu trụ 150x300 C C R UT.L 3.2.4.1 Bảo dưỡng D Các mẫu tháo ván khuôn sau 24h đúc mẫu, sau mẫu dưỡng hộ cách ngâm nước bể phịng thí nghiệm kết cấu cơng trình, Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng 3.2.5 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén mẫu bê tơng 3.2.5.1 Quy trình thí nghiệm Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén theo TCVN 3118:1993 3.2.5.2 Công thức xác định cường độ chịu nén Cường độ nén mẫu bê tơng viên (R) tính daN/cm2 (kG/cm2) theo công thức: P R  F Thử nghiệm thực Phịng Thí nghiệm kết cấu cơng trình, Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Thiết bị sử dụng máy nén mẫu điện tử SYE 2000 18 3.2.6 Thí nghiệm xác định khả chống xâm thực chloride Thử nghiệm xác định độ thấm ion clo bê tơng thực phịng LAS - XD 1295 đặt dự án Khu liên hợp sản xuất gang thép Hòa Phát Dung Quất, thiết bị sử dụng máy đo thấm ion clo kiểu NJ-LDT-6, số hiệu NJ(2007)0889A 3.3 Kết thảo luận 3.3.1 Cường độ chịu nén bê tơng có tro bay tro xỉ lò cao Cường độ chịu nén hỗn hợp bê tông mẫu thử, chêch lệch cường độ mẫu M2, M3, M4, M5, M6 so với mẫu chuẩn M1 độ tuổi 28, 56, 120 ngày nêu bảng 3.10 bảng 3.11 Biểu đồ so sánh cường độ chịu nén mẫu bê tơng xem hình 3.40 C C R UT.L Bảng 3.10 Cường độ chịu nén hỗn hợp bê tông Stt D Tên mẫu M(XM:TB:XLC) - Cường độ chịu nén (MPa) 28 ngày 56 ngày 120 ngày M1(100,0,0) 34.3 40.8 42.2 M2(80,0,20) 37.3 39.8 42.3 M3(80,5,15) 37.6 40.2 42.2 M4(80,10,10) 32.7 36.1 40.8 M5(80,15,5) 31.0 34.7 39.5 M6(80,20,0) 31.2 32.7 39.3 19 Bảng 3.11 So sánh cường độ chịu nén hỗn hợp bê tông mẫu M2, M3, M4, M5, M6, so với mẫu M1 Stt Tên mẫu - Chêch lệch cường độ chịu nén so với mẫu đối chứng M1 (%) M(XM:TB:XLC) 28 ngày - 56 ngày- 120 ngày M1(100,0,0) 0 M2(80,0,20) 8.7 -2.5 0.1 M3(80,5,15) 9.5 -1.6 M4(80,10,10) -4.7 -11.7 -3.3 M5(80,15,5) -9.6 M6(80,20,0) C C R L DUT -9.1 -15.1 -6.4 -19.9 -7.0 Hình 3.40 Biểu đồ cường độ chịu nén hỗn hợp bê tông Nhận xét: - Đối với mẫu cấp phối M2(XM:TB:XLC) – M2(80:0:20): Khi sử dụng 20% xỉ lị cao thay 20% xi măng cường độ chịu nén tăng so với mẫu đối chứng không xỉ lò cao thời điểm 28, giảm so với mẫu đối chứng khơng xỉ lị cao thời điểm 56, 120 ngày, mức giảm không lớn - Đối với mẫu cấp phối M6(XM:TB:XLC) – M6(80:20:0): Khi sử dụng 20% tro bay thay 20% xi măng cường độ chịu nén giảm so với mẫu đối chứng không tro bay thời điểm 28, 56 120 ngày - Đối với mẫu cấp phối M3(XM:TB:XLC) – M3(80:5:15): Khi sử dụng 5% tro bay thay 5% xi măng 15% xỉ lò cao thay 20 15% xi măng cường độ chịu nén tăng so với mẫu đối chứng khơng xỉ lị cao thời điểm 28, giảm với mẫu đối chứng không xỉ lò cao thời điểm 56, 120 ngày, mức giảm không lớn - Đối với mẫu cấp phối M4(XM:TB:XLC) – M4(80:10:10) mẫu M5(XM:TB:XLC) – M5(80:15:5): Khi lần lược sử dụng 10% TB thay 10% XM 15% TB thay 15% xi măng cường độ chịu nén giảm so với mẫu đối chứng thời điểm 28, 56 120 ngày 3.3.2 Tổng điện lượng truyền qua bê tơng Kết thí nghiệm thấm ion clo qua bê tông cấp phối thời điểm 28, 56 120 ngày tuổi nêu Bảng 3.12 Biểu đồ kết thí nghiệm thấm ion clo qua bê tông cấp phối thời C C R UT.L điểm 28, 56 120 ngày tuổi xem hình 3.39 Bảng 3.12 Kết thí nghiệm đo thấm ion clo qua bê tông D Kết đo điện lượng truyền qua mẫu (Culông) Thời Tên mẫu M(XM:TB:XLC) điểm thí nghiệm M1 M2 M3 M4 M5 M6 (100:0:0) (80:0:20) (80:5:15) (80:10:10) (80:15:5) (80:20:0) 28 3834 1852 1610 1906.6 2081.7 2155.7 56 3087.6 1365.8 1119.3 1040.8 1234.9 1156.2 120 2690.8 913 665.2 577.3 568.2 574.0 (ngày) Hình 3.41 Biểu đồ độ thấm ion clo mẫu bê tông (xem tồn văn) Nhận xét: 21 - Nhìn chung tất mẫu có sử dụng Tro bay xỉ lị cao thay xi măng có mức độ thấm ion clo thấp mẫu đối chứng (không tro bay khơng xỉ lị cao) thời điểm 28, 56, 120 ngày, đồng thời trình trộn bê tông nhận thấy độ sụt tăng rõ vớicác mẫu 10%, 15%, 20% tro bay thay xi măng - Đối với mẫu cấp phối M2(XM:TB:XLC) – M2(80:0:20): Khi sử dụng 20% xỉ lò cao thay 20% xi măng mức độ thấm ion clo giảm nhiều so với mẫu đối chứng khơng xỉ lị cao thời điểm 28, 56, 120 ngày - Đối với mẫu cấp phối M6(XM:TB:XLC) – M6(80:20:0): Khi sử dụng 20% tro bay thay 20% xi măng mức độ thấm ion clo giảm nhiều so với mẫu đối chứng không tro bay thời C C R UT.L điểm 28, 56, 120 ngày - So sánh độ thấm ion clo mẫu M2(XM:TB:XLC) – D M2(80:0:20) với mẫu M6(XM:TB:XLC) – M6(80:20:0) (i) thời điểm 28 ngày: độ thấm ion clo M2 thấp M6; (ii) thời điểm 56 ngày, 120 ngày: độ thấm ion clo M2 cao M6, không lớn - Đối với mẫu cấp phối M3(XM:TB:XLC) – M3(80:5:15): Khi sử dụng 5% tro bay thay 5% xi măng 15% xỉ lò cao thay 15% xi măng mức độ thấm ion clo giảm nhiều so với mẫu đối chứng khơng tro bay, khơng xỉ lị cao thời điểm 28, 56, 120 ngày Đồng thời độ thấm ion clo mẫu M3 thấp mẫu M2(XM:TB:XLC) – M2(80:0:20) thời điểm 28, 56, 120 ngày - Đối với mẫu cấp phối M4(XM:TB:XLC) – M4(80:10:10) mẫu M5(XM:TB:XLC) – M5(80:15:5): Độ thấm hai mẫu M4 M5 có khác khơng lớn, xem tương đương Độ thấm ion clo hai mẫu thấp nhiều so với mẫu đối chứng khơng 22 tro bay, khơng xỉ lị cao thời điểm 28, 56, 120 ngày Đồng thời, độ thấm ion clo hai mẫu M4 M5 cao mẫu M2(XM:TB:XLC) – M2(80:0:20) thời điểm 28 ngày, 56 ngày, thời điểm 120 ngày độ thấm ion clo M2 cao M4, M5 - Tại thời điểm 28 ngày, độ thấm ion clorua mẫu M3 (có 5%TB 15%XLC) thấp với giá trị tương ứng laf1610.3 Cu lơng Trong thời điểm 56 ngày, độ thấm ion clorua mẫu M4 (10% tro bay 10% XLC) thấp với giá trị tương ứng 1040.8 Cu lông Tại thời điểm 120 ngày, độ thấm ion clorua mẫu M6 (20%TB) thấp với giá trị tương ứng 574 Culong, đồng thời độ thấm ion clorua mẫu M4 (577.3 Culong) không chênh lệch nhiều so với mẫu M6 Do thấy C C R UT.L tuổi tăng khả chống thấm ion clorua bê tông chứa tro bay tăng nhiều so với bê tơng xỉ lị cao, thấy với D thành phần cấp phối chứa 10% tro bay 10% xỉ lị cao sử dụng để đạt khả chống thấm clorua tốt thời điểm 56 120 ngày 3.4 Kết chương Với kết thí nghiệm cường độ chịu nén độ thấm ion clo mẫu cấp phối bê tơng, có số kết luận: - Cường độ chịu nén mẫu bê tơng có tro bay xỉ lò cao thay 20% xi măng (M2, M3) đạt đến cường độ tương đương lớn mẫu đối chứng (M1) gần mẫu đối chứng mẫu bê tông M4, M5, M6 với giảm cường độ có khoảng 7% so với mẫu đối chứng thời điểm 120 ngày tuổi 23 - Tro bay xỉ lò cao sử dụng đồng thời để thay 20% xi măng, với tỉ lệ thay tương ứng 5%, 10%, 15% 20% để tăng khả chống thấm ion clo qua bê tông - Khi tuổi tăng khả chống thấm ion clorua bê tông chứa tro bay tăng nhiều so với bê tơng xỉ lị cao, thấy với thành phần cấp phối chứa 10% tro bay 10% xỉ lị cao sử dụng để đạt khả chống thấm clorua tốt thời điểm 56 120 ngày, đồng thời giảm cường độ chịu nén thời điểm 120 ngày 3,3% so với mẫu đối chứng D C C R UT.L 24 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Cường độ chịu nén mẫu bê tơng có tro bay xỉ lò cao thay 20% xi măng đạt đến cường độ tương đương (với giảm cường độ khoảng 7% so với mẫu đối chứng) lớn mẫu đối chứng thời điểm 120 ngày tuổi Tro bay xỉ lị cao sử dụng đồng thời để thay 20% xi măng nhằm tăng cường khả chống thấm ion clo qua bê tông Nằm giới hạn nghiên cứu đề tài, tác giả đề xuất sử dụng 10% tro bay, 10% xỉ lị cao S95 thay xi măng góp phần C C R UT.L nâng cao khả chống thấm ion clo qua bê tông đảm bảo cường chịu nén gần so với mẫu đối chứng D Kiến nghị Việc sử dụng tro bay xỉ lò cao thay xi măng thành phần cấp phối bê tông với tỉ lệ hợp lý nâng cao khẳ chống thấm ion clo qua bê tông, hạ thấp giá thành sản xuất bê tông thương phẩm đặc biệt giải tốn bảo vệ mơi trường vô cấp thiết xã hội Kết đề tài sở để tác giả tiếp tục xây dựng cấp phối bê tông thương phẩm sử dụng từ 10% tro bay 10% xỉ lò cao thay 20% xi măng, dự án Dung Quất ... đề tài ? ?Nghiên cứu thực nghiệm khả chống xâm thực Chloride bê tơng có sử dụng tro bay xỉ lò cao? ?? Mục tiêu đề tài Đánh giá ảnh hưởng tro bay xỉ lò cao đến khả chống xâm thực chloride bê tơng (tổng... thí nghiệm bê tơng Phân tích thảo luận kết thí nghiệm D Đánh giá ảnh hưởng tro bay xỉ lò cao đến khả chống xâm thực ion clo bê tông Kết dự kiến Xác định khả sử dụng tro bay xỉ lò cao bê tông. .. cao độ bền chống xâm thực clorua bê tơng Chương trình bày kết nghiên cứu thực nghiệm khả chống xâm thực clorua bê tơng có tro bay xỉ lò cao sử dụng để thay xi măng Phương pháp thí nghiệm xác