Nghiên cứu thực nghiệm khả năng chống xâm thực axit của bê tông có sử dụng một số loại rác thải công nghiệp

0 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - PHẠM CÔNG TUẤN TRUNG C C NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM KHẢ NĂNG CHỐNG XÂM THỰC AXİT CỦA BÊ TƠNG CĨ SỬ DỤNG MỘT SỐ LOẠİ RÁC THẢİ CÔNG NGHİỆP R L T U D LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHİỆP Đà Nẵng - Năm 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - PHẠM CÔNG TUẤN TRUNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM KHẢ NĂNG CHỐNG XÂM THỰC AXİT CỦA BÊ TÔNG CĨ SỬ DỤNG MỘT SỐ LOẠİ RÁC THẢİ CƠNG NGHİỆP C C R L T U D Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp Mã số: 8580201 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN VĂN CHÍNH Đà Nẵng - Năm 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả luận văn Phạm Cơng Tuấn trung C C U D R L T MỤC LỤC Mở đầu: Mục tiêu đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN BÊ TƠNG VÀ CÁC ĐẶC TÍNH CƠ LÝ, ĐỘ BỀN CỦA BÊ TÔNG 1.1 Bê tông 1.1.1 Nguồn gốc bê tông 1.1.2 Các loại bê tông đại điển hình 1.1.2.1 Bê tông cốt thép C C 1.1.2.2 Bê tông tiêu thấm 1.1.2.3 Bê tông sinh học R L T 1.1.2.4 Bê tông nano 1.2 Các tính chất lý bê tông U D 1.2.1 Tính công tác 1.2.2 Tính co ngót 1.2.3 Cường độ chịu nén 1.2.4 Tính chống thấm bê tơng 10 1.2.5 Các đặc tính độ bền bê tơng 10 1.2.5.1 Ngun nhân ăn mịn kết cấu bê tơng cốt thép mơi trường biển 10 1.2.5.2 Q trình Carbonat hố bê tơng 11 1.2.5.3 Sự xâm nhập ion clorua 12 1.2.5.4 Nguyên nhân xâm thực hư hại bê tông mơi trường hố chất 13 1.2.5.5 Biện pháp bảo vệ kết cấu bê tông cốt thép khỏi ăn mòn 14 1.3 Kết luận Chương 15 CHƯƠNG 2: MỘT SỐ LOẠI RÁC THẢI CÔNG NGHIỆP VÀ ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG 16 2.1 Giới thiệu 16 2.2 Tro bay 16 2.2.1 Khái niệm tro bay 16 2.2.2 Các nguyên tố vi lượng tro bay 19 2.2.3 Cấu trúc hình thái tro bay 19 2.2.4 Phân loại tro bay 20 2.2.5 Tính ưu việt tro bay 24 2.2.6 Các cơng trình nghiên cứu ứng dung tro bay lĩnh vực xây dựng 26 2.2.6.1 Cơng trình nước 26 2.2.6.2 Cơng trình ngồi nước 27 2.3 Tro xỉ lò cao 28 2.3.1 Phân loại xỉ lò cao 28 2.3.2 Tính chất xỉ lị cao xỉ thép 29 2.3.2.1 Đặc tính xỉ lị cao 29 2.3.2.2 Ảnh hưởng đến môi trường 30 2.4 Metakaolin 35 2.4.1 Khái niệm 35 C C 2.4.2 Thành phần hóa học chất Metakaolin 36 R L T 2.4.3 Phân loại 37 2.4.4 Ứng dụng lĩnh vực xây dựng 38 2.5 Kết luận chương 39 U D CHƯƠNG 3: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG CHỐNG XÂM THỰC AXIT CỦA BÊ TÔNG CĨ SỬ DỤNG TRO BAY VÀ TRO XỈ LỊ CAO 39 3.1 Giới thiệu chung 39 3.2 Chương trình thí nghiệm 39 3.2.1 Tiêu chuẩn áp dụng 39 3.2.2 Vật liệu thí nghiệm 40 3.2.3 Thiết bị sử dụng 51 3.2.3.1 Ván khuôn 51 3.2.3.2 Máy trộn 51 3.2.3.3 Thiết bị đầm bê tông 52 3.2.3.4 Thiết bị đo độ sụt 52 3.2.3.5 Máy nén mẫu kiểm tra cường độ bê tông 53 3.2.3.6 Cân điện tử 54 3.2.4 Thành phần cấp phối bê tông 55 3.2.5 Quy trình đúc mẫu bão dưỡng mẫu 55 3.2.6 Quy trình thực ngâm mẫu bê tông dung dịch axit 10% 60 3.2.7 Xác định cường độ chịu nén bê tông 62 3.3 Kết thảo luận 63 3.3.1 Độ sụt mẫu bê tông 63 3.3.2 Ảnh hưởng tro bay, xỉ lò cao đến bề mặt bê tông xâm thực axit 64 3.3.3 Ảnh hưởng tro bay, xỉ lò cao đến giảm khối lượng xâm thực dung dịch axit 69 3.3.4 Ảnh hưởng tro bay xỉ lò cao đến suy giảm cường độ axit 72 3.4 Kết luận chương 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75 Kết luận 76 Kiến nghị 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 C C U D R L T TÓM TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM KHẢ NĂNG CHỐNG XÂM THỰC AXİT CỦA BÊ TƠNG CĨ SỬ DỤNG MỘT SỐ LOẠİ RÁC THẢİ CƠNG NGHİỆP Học viên: Phạm Công Tuấn Trung Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp Mã số: 60.58.02.08 Khóa: K36, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng Tóm tắt Đề tài nghiên cứu ảnh hưởng tro bay loại F từ nhà máy nhiệt điện Vũng Án xỉ lò cao S95 cường độ chịu nén khả chống xâm thực axít bê tơng Tỉ lệ thành phần cấp phối xi măng: cát: đá = : : giữ không đổi suốt thí nghiệm Xi măng portland thay tro bay loại F xỉ lò cao S95 với tổng tỉ lệ thay 20%, tỉ lệ nước/chất kết dính (tổng xi măng, tro bay xỉ lị cao) 0.6 Các thí nghiệm cường độ chịu nén chống xâm thực axit thực mẫu lập phương kích thước 100x100x100mm đến thời điểm sau 90 ngày ngâm dung dịch axit sulphuric H2SO4 10% C C R L T U D Kết thí nghiệm cho thấy nằm giới hạn nghiên cứu đề tài, tro bay xỉ lị cao góp phần nâng cao độ linh động vữa bê tơng Tro bay xỉ lị cao nâng cao khả chống xâm thực axit bê tông thông qua việc giảm hư hại bề mặt, giảm hao hụt khối lượng suy giảm cường độ chịu nén Khả chống xâm thực axit tăng hàm lượng tro bay thay xi măng lớn, nhiên khả chống xâm thực axit giảm dần hàm lượng xỉ lò cao thay xi măng tăng lên Nằm giới hạn nghiên cứu đề tài, cấp phối tối ưu cho việc chống xâm thực dung dịch axit sulphuric H2SO4 10% sử dụng kết hợp tro bay xỉ lò cao 5% xỉ lò cao 15% tro bay Từ khóa: cường độ chịu nén, xâm thực axit, tro bay, xỉ lị cao, bê tơng THE STUDY OF THE ACID ANTI – INVASIVE CAPABILITY OF CONCRETE USING SOME TYPES OF INDUSTRIAL WASTE Abstract The thesis investigated the effect of GGBS, fly ash on the acid resistance of concrete The mix composition was cementitious material (OPC+ fly ash+ GGBS): sand: coarse aggregate: water of 1:2:3:0.6 in which 20% by mass of total cementitious materials of cement was replaced by class F fly ash and GGBS The tests were conducted on the cubes dimensions of 100x100x100mm at up to 90 days immersed in 10% H2SO4 solution The results show that within the range of investigation, both fly ash and GGBS improved the workability of fresh concrete Both fly ash and GGBS increase the acid resistance of concrete by reduction in surafce deterioration, mass loss and compressive strength loss The more fly ash used the better acid resistance of concrete, however the less improvement of acid resistance appeared when GGBS proportion is increased The proportion of 15% fly ash and 5% of GGBS is recommended to use to replace 20% OPC for acid resistance C C U D R L T Keywords: compressive strength, acid resistance, fly ash, GGBS, concrete DANH MỤC HÌNH ẢNH Số hiệu hình Hình 1.1 Tro núi lửa pozzolana - Bê tơng thời cổ đại Hình 1.2 Đấu trường Colosseum - Rome, Italy Hình 1.3 Bê tơng cốt thép Hình 1.4 Bê tơng tiêu thấm Hình 1.5 Bê tơng nano Hình 1.6 Cơng trình bị xâm thực nước biển 10 Hình 1.7 Q trình Carbonat hố bê tơng 12 Hình 1.8 Kết cấu cầu cảng bị xâm thực nước biển 12 Hình 1.9 Quá trình xâm nhập ion clorua Hình 2.1 Tro bay Hình 2.2 Sự tương phản kích thước hạt tro bay hình cầu lớn hạt nhỏ 19 Hình 2.3 Biểu diễn đặc trưng dạng 19 Hình 2.4 Cấu trúc hạt tro bay sau tiếp xúc ngắn với dung dịch HF 20 Hình 2.5 Cấu trúc tro bay tiếp xúc dung dịch HF thời gian dài 20 Hình 2.6 Biểu đồ lượng tro bay tạo thành, tro bay sử dụng phần trăm sử dụng tro bay Trung Quốc từ 2001-2008 23 Hình 2.7 Đập Puylaurent Pháp 27 Hình 2.8 Bê tơng asphalt sử dụng 27 Hình 2.9 Phân loại xỉ lị cao, thép 27 Tên hình Trang C C R L T U D 13 17 Hình 2.10 Sơ đồ cơng nghệ q trình tạo xỉ lị cao 29 Hình 2.11 Thành phần hạt xỉ hạt lò cao nhà máy gang thép Việt Nam 30 Hình 2.12 Cấu tạo chất Kaolin 35 Hình 2.13 Chất Metakaolin 36 Hình 3.1 Biểu đồ phân tích tỉ lệ hạt 42 Hình 3.2 Cốt liệu trộn bê tơng phơi khơ hồn tồn 42 Hình 3.3 Phân tích tỉ lệ theo sàng 45 Hình 3.4 Cốt liệu trộn bê tơng phơi khơ hồn tồn 45 Hình 3.5 Chuẩn bị ván khn 51 Số hiệu hình Hình 3.6 Máy trộn bê tơng 52 Hình 3.7 Cơn thử độ sụt 52 Hình 3.8 Máy nén bê tơng TYA 2000 54 Hình 3.9 Cân điện tử 55 Tên hình Trang Hình 3.10 Mẫu bê tơng ngâm nước 56 Hình 3.11 Mẫu bê tơng ngâm dung dịch axit 56 Hình 3.12 Quy trình thực thí nghiệm 58 Hình 3.13 Đo khối lượng vật liệu cân điện tử 59 Hình 3.14 Sử dụng bạt nilong che miệng máy trộn sau cho vật liệu vào máy 59 Hình 3.15 Lấy mẫu đo độ sụt 59 C C Hình 3.16 Đo độ sụt bê tơng R L T Hình 3.17 Đổ bê tơng vào khn Hình 3.18 Dán phiếu bê tơng cấp phối 59 59 60 Hình 3.19 Đặt mẫu cố định chỗ tránh tác động mạnh 60 Hình 3.20 Dưỡng hộ mẫu bê tơng nước 60 Hình 3.21 Xếp mẫu bê tơng vào thùng 61 Hình 3.22 Đo khối lượng nước 61 Hình 3.23 Đổ dung dịch axit vào ca nhựa 61 Hình 3.24 Cân khối lượng axit cần dùng 61 Hình 3.25 Tiến hành pha lỗng axit sulphuric 98% với nước 61 U D Hình 3.26 Ngâm mẫu bê tông dung dịch axit sulphuric 10% từ 28 đến 90 ngày 62 Hình 3.27 Tiến hành phơi khơ mẫu để xác định khối lượng bị hao hụt ngâm dung dịch axit 62 Hình 3.28 Cân khối lượng bê tông để xác định phần trăm hao hụt bị xâm thực dung dịch axit 62 Hình 3.29 Kiểm tra máy nén bê tơng 63 Hình 3.30 Nén mẫu bê tơng 63 Hình 3.31 Biểu đồ độ sụt bê tông cấp phối 64 Bề mặt mẫu bê tông sau ngâm dung dịch axit sulphuric 10% 68 Hình 3.33 Biểu đồ chênh lệch khối lượng bê tông sau ngâm dd axit 28, 56, 90 72 Hình 3.32 79 [18] Ramesh C Joshi, Rajinder P Lohtia, Fly ash in concrete, Gordon and Breach Science, 1997 [19] Z Sarbak, A Stanczyk and M Kramer-Wachowiak, Characterisation ofsurface properties of various fly, Powder Technology, 2004, 145, 82-87 [20] Baogua Ma et al., The compositions, surface texture, absorption, and binding properties of fly ash in China, Environment International, 1999, 25 (4), 423-432 [21] Fariborz Goodarzi, Characteristics and composition of fly ash from Canadian coal-fired power plants, Fuel, 2006, 85, 1418-1427 [22] Sidney Diamond, Particle morphologies in fly ash, Cement and concrete Research, 1986, 16, 569-579 [23] Fly ash in Concrete Applications, Lafarge North America Cement Operting Regions C C [24] ASTM standard specification for coal fly ash and raw or calcined natural pozzolan for use in concrete (C618-05), Annual book of ASTM standards, concrete and aggregates, Vol.04.02 American Society for Testing Materials, 2005 R L T U D [25] Fly Ash Utilization in China, Market landscape and Policy Analysis, 2010 [26] Manorama Gupta and S.P Singh, Fly ash production and its utilization in different countries, Ultra Chemistry, 2013, 9(1), 156-160 [27] European Coal Combustion Products Association, www.ecoba.com [28] Hans Joachim Feuerborn, Coal combustion products in European update on production and utilisation, standardisation and relulation, World of Coal ash (WOCA) conference, May 9-12, 2011, in Denver, CO, USA [29] Ministry of Environment and Forests, Government of India –Utilisation of Fly Ash by Thermal power plants Notification, S.O.979(E) Dated 27th August, 2003 [30] Department of Forests, Ecology and Environment, Government Karnataka, Utility Bonanza from Dust-Fly Ash, Parisara, 2(6), 2007 of [31] Federal Highway administration, Fly ash in asphalt pavements, United States Department of Transportation - Federal Highway Administration, 29/06/2006 [32] Trinh Quang Minh (Le juillet 2012), Utilisation du métakaolin par substitution partielle du ciment dans les applications géotechniques d’injection et de scellement d’ancrage, Thèse de Doctorat, Université de Toulouse [33] Shanghai the standards high calcium fly ash concrete application of technical regulations DBJ08-230-98(Chinese Edition); 80 * Nguồn Internet [34] http://khoaxaydung.duytan.edu.vn/media/84935/chuong-2.pdf [35] https://vatlieuxaydung.org.vn/vlxd-ket-cau/be-tong/nhung-dieu-co-the-ban-chuabiet-ve-be-tong-5811.htm [36] http://thandaleminhkhoa.com.vn/tin-tuc/tro-bay-la-gi-phan-loai-tro-bay.html [37] http://flyash2012.missionenergy.org/intro.html [38] https://vatlieuxaydung.org.vn/vlxd-ket-cau/be-tong/su-an-mon-ket-cau-be-tongcot-thep-nguyen-nhan-va-cach-phong-tranh-3838.htm [39] https://www.vinaonesteel.com/vi/blogs-detail/bai-viet-Blogs/an-mon-ket-cau-betong-cot-thep-nguyen-nhan-la-day.html [40] http://chonganmonhoachat.com/hien-tuong-an-mon-be-tong-trong-moi-truongbien-va-moi-truong-hoa-chat-nd,9322 C C [41] http://tapchimoitruong.vn/pages/article.aspx?item=S%E1%BB%ADd%E1%BB%A5ng-x%E1%BB%89-gang-v%C3%A0-x%E1%BB%89th%C3%A9p-l%C3%A0m-v%E1%BA%ADt-li%E1%BB%87u-x%C3%A2yd%E1%BB%B1ng-46297 [42] https://trobayvn.com/1151-2/ R L T U D [43] http://wasi.org.vn/hop-chat-cao-lanh-kaolin-va-mot-so-tac-dung-doi-voi-caytrong/ [44] http://www.idm.gov.vn/nguon_luc/Xuat_ban/2008/A307/a75.htm [45] http://pvpower-ht.vn/phu-pham-nha-may-nhiet-dien-vung-ang-1-thanh-chinhpham-trong-xay-dung.htm [46] https://www.hoaphat.com.vn/cong-nghe/quy-trinh-san-xuat-thep-theo-congnghe-lo-cao.html C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T ... mang lại hiệu chống xâm thực axit cho bê tông mà đạt yêu cầu cường độ Đây lý tác giả làm đề tài ? ?Nghiên cứu thực nghiệm khả chống xâm thực axit bê tơng có sử dụng số loại rác thải công nghiệp? ?? U... PHẠM CÔNG TUẤN TRUNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM KHẢ NĂNG CHỐNG XÂM THỰC AXİT CỦA BÊ TƠNG CĨ SỬ DỤNG MỘT SỐ LOẠİ RÁC THẢİ CÔNG NGHİỆP C C R L T U D Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng. .. 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 C C U D R L T TÓM TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM KHẢ NĂNG CHỐNG XÂM THỰC AXİT CỦA BÊ TƠNG CĨ SỬ DỤNG MỘT SỐ LOẠİ RÁC THẢİ CƠNG NGHİỆP Học viên: Phạm