Thiết kế và thử nghiệm tính năng của bê tông nhẹ sử dụng rơm

LỜI CẢM ƠN Đối với sinh viên thực khóa luận tốt nghiệp ln nội dung quan trọng Đó khoảng thời gian để sinh viên vận dụng kiến thức đƣợc học nhà trƣờng vào thực tế tiếp thu thêm kiến thức từ bên ngồi Tuy nhiên để hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp cố gắn nỗ lực thân em nhận đƣợc nhiều giúp đỡ tận tình tập thể cá nhân trƣờng Nhân dip , em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Ban Giám hiệu trƣờng Đại học Lâm nghiệp Việt Nam thầy cô Bộ môn khoa Cơ điện & Cơng trình , ngƣời truyền đạt, dạy dỗ em năm tháng học tập trƣờng Đặc biêt em xin chân thành cảm ơn : TS Đặng Văn Thanh ,ThS Nguyễn Văn Quân - giảng viên trƣờng Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam, ngƣời trực tiếp tận tình hƣớng dẫn em hồn thành tốt khóa luận tốt khóa luận tốt nghiệp với đề tài : “Thiết kế thử nghiệm tính bê tông nhẹ sử dụng rơm” Do thời gian thực khóa luận tốt nghiệp có hạn , kiến thức kinh nghiệm thân hạn chế lên khơng thể tránh khỏi sai sót , em mong nhận thêm đƣợc góp ý thầy bạn để khóa luận em đƣợc hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội , ngày 11 tháng 10 năm 2018 Sinh viên Vũ Đức Tâm MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ĐẶT VẤN ĐỀ CHƢƠNG 1TỔNG QUAN, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG ÁN NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan bê tông 1.1.1 Một số vấn đề chung bê tông 1.1.2 Tính chất bê tơng 1.1.2.1 Tính cơng tác bê tông 1.1.2.2 Tính lâu bền 1.1.2.3 Tính chống chịu bào mòn 1.1.2.4 Tính chống chịu nƣớc 1.1.2.5 Cƣờng độ bê tông 1.1.2.6 Tính thấm nƣớc bê tơng 1.1.2.7 Tính co nở thể tích bê tơng 1.1.2.8 Tính chịu nhiệt bê tơng 10 1.2 Tổng quan nguồn phế thải rơm phƣơng thức xử lý, tận dụng 11 1.2.1 Rơm rạ vấn đề ô nhiễm môi trƣờng đốt rơm rạ 11 1.2.2 Các phƣơng thức xử lý tận dụng nguồn rơm rạ 13 1.3 Kết nghiên cứu nƣớc 16 1.4 Vấn đề tồn định hƣớng nghiên cứu 18 1.5 Xác định nội dung phƣơng pháp nghiên cứu 19 1.5.1 Nội dung nghiên cứu 19 1.5.2 Phương pháp nghiên cứu 19 CHƢƠNG 2VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 20 2.1 Yêu cầu vật liệu chế tạo bê tông 20 2.1.1 Yêu cầu xi măng 20 2.1.2.1 Xi măng 20 2.1.2 Yêu cầu cốt liệu nhỏ 22 2.1.3 Yêu cầu cốt liệu lớn 24 2.1.4 Yêu cầu nước 26 2.1.5 Yêu cầu phụ gia 27 2.1.6 Rơm 29 2.2 Các phƣơng pháp thí nghiệm 30 2.2.1 Thí nghiệm xác định tính chất xi măng 30 2.2.2 Thí nghiệm xác định tính chất cát 30 2.2.3 Thí nghiệm xác định tính chất đá dăm 35 2.2.4 Thí nghiệm xác định độ sụt hỗn hợp bê tơng 39 2.2.5 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén bê tông 41 2.2.6 Thí nghiệm xác định khối lượng thể tích bê tơng 45 CHƢƠNG KẾ THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA BÊ TÔNG RƠM 49 3.1 Các phƣơng pháp thiết kế thành phần bê tông 49 3.2 Xác định phƣơng pháp thiết kế thành phần bê tông rơm 50 3.3 Trình tự kết tính tốn lý thuyết thành phần bê tơng 51 3.3.1 Xác định lượng nước nhào trộn 51 3.3.2 Xác định tỉ lệ xi măng/nước 52 3.3.3 Xác định lượng xi măng 53 3.3.4 Xác định lượng cốt liệu lớn cốt liệu nhỏ 54 3.3.4.1 Xác định lƣợng cốt liệu lớn 54 3.3.4.2 Xác định lƣợng cốt liệu nhỏ 55 3.3.5 Tổng hợp kết tính tốn lý thuyết 56 3.4 Xác định hàm lƣợng rơm thay cốt liệu thực nghiệm 56 3.4.1 Phương pháp thực nghiệm 56 3.4.2 Kết thực nghiệm 57 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM VÀ HIỆU CHỈNH THÀNH PHẦN BÊ TÔNG 59 4.1 Phƣơng án nghiên cứu 59 4.2 Khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng sợi tới độ sụt 59 4.2.1 Kết thí nghiệm độ sụt 59 4.2.2 Phân tích ảnh hưởng tới độ sụt 60 4.3 Khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng sợi tới khối lƣợng thể tích 61 4.3.1 Kết thí nghiệm khối lượng thể tích 61 4.3.2 Phân tích ảnh hưởng tới khối lượng thể tích 62 4.4 Khảo sát ảnh hƣởng tới cƣờng độ chịu nén 63 4.4.1 Kết thí nghiệm cường độ chịu nén 63 4.4.2 Phân tích ảnh hưởng tới cường độ chịu nén 63 4.5 Quan hệ khối lƣợng thể tích cƣờng độ chịu nén 65 4.5.1 Kết thí nghiệm 65 4.5.2 Phân tích quan hệ khối lượng thể tích cường độ chịu nén 65 KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Lựa chọn mác xi măng theo mác bê tông 20 Bảng 2 Một số tiêu kỹ thuật xi măng PCB-40 22 Bảng Thành phần hạt cát 23 Bảng Quy định hàm lƣợng tạp chất cát 24 Bảng Thành phần hạt cốt liêu lớn 25 Bảng Hàm lƣợng bùn, bụi, sét cốt liệu lớn 25 Bảng Mác đá dăm từ đá thiên nhiên theo độ nén dập 26 Bảng Quy định với nƣớc trộn hỗn hợp bê tông 27 Bảng Kích thƣớc bên côn sụt Abrams 40 Bảng 10 Hệ số điều chỉnh kích thƣớc mẫu khơng tiêu chuẩn 44 Bảng Độ sụt hỗn hợp bê tông nên dùng cho dạng kết cấu 51 Bảng Lƣợng nƣớc dùng trộn bê tông 52 Bảng 3 Hệ số chất lƣợng vật liệu 53 Bảng Lƣợng xi măng tối thiểu theo TCVN 54 Bảng Hệ số dƣ vữa bê tông 54 Bảng Kết tính tốn lý thuyết thành phần vật liệu 56 Bảng Kết thiết kế thành phần vật liệu 58 Bảng Kết kiểm tra tính bê tơng rơm 58 Bảng Thành phần vật liệu chế tạo nhóm mẫu 59 Bảng Kết thí nghiệm ảnh hƣởng hàm lƣợng rơm tới độ sụt 60 Bảng Kết thí nghiệm ảnh hƣởng hàm lƣợng rơm tới KLTT 61 Bảng 4 Kết thí nghiệm ảnh hƣởng hàm lƣợng rơm tới cƣờng độ chịu nén 63 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.Quy cách qúa trình xử lý sợi rơm 29 Hình 2 Dụng cụ thí nghiệm đo độ sụt hỗn hợp bê tơng 41 Hình Máy nén thủy lực xác định cƣờng độ chịu nén 45 Hình Qúa trình thực nghiệm thử dần 57 Hình Đồ thị quan hệ hàm lƣợng rơm độ sụt 60 Hình Đồ thi quan hệ hàm lƣợng rơm khối lƣợng thể tích 62 Hình Đồ thị quan hệ hàm lƣợng rơm cƣờng độ chịu nén 64 Hình 4 Đồ thị quan hệ khối lƣợng thể tích cƣờng độ chịu nén 65 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên đầy đủ C Cát Đ Đá CLL Cốt liệu lớn CLL Cốt liệu nhỏ TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam X/N Tỉ lệ xi măng-nƣớc S Độ sụt X Xi măng N Nƣớc ĐẶT VẤN ĐỀ Rơm rạ nguồn phế thải nông nghiệp, bao gồm phần thân cành lúa, sau tuốt hạt lúa Rơm rạ chiếm khoảng nửa sản lƣợng ngũ cốc, nhƣ lúa mạch, lúa mì lúa gạo Trong trƣờng hợp nƣớc ta, rơm rạ chủ yếu phát sinh từ lúa nƣớc đƣợc đề cập chủ yếu đến tài liệu Đã có lúc rơm rạ đƣợc coi loại sản phẩm phụ hữu ích thu hoạch đƣợc, nhƣng nhu cầu lƣơng thực mà sản lƣợng lúa ngày gia tăng, với nguồn rơm rạ tận dụng hết, nên rơm rạ trở thành nguồn phế thải khó xử lý nông nghiệp.Mặc dù nguồn phụ phẩm có chứa vật chất mang lại lợi ích cho xã hội, song giá trị thực thƣờng bị bỏ qua chi phí lớn cho công đoạn thu thập, vận chuyển công nghệ xử lý để sử dụng cách hữu ích Việc đốt ngồi trời nguồn phế thải gây vấn đề môi trƣờng, làm ảnh hƣởng đến sức khỏe ngƣời đồng thời thất thoát nguồn tài nguyên Nếu nguồn phế thải tận dụng để tăng cƣờng cho sản xuất lƣơng thực hay sản xuất vật liệu xây dựng chúng khơng cịn nguồn phế thải mà trở thành nguồn nguyên liệu Để khắc phục vấn đề việc sử dụng rơm xây dựng đặc biệt xử dụng rơm làm chất độn sản xuất bê tông nhẹ giải pháp hữu hiệu đƣợc lựa chọn Giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng khối lƣợng lớn chất thải nông nghiệp từ rơm nghiên cứu chế tạo loại bê tông nhẹ mới, giúp giảm thiểu chi phí xây dựng, thi cơng nhẹ nhàng giúp dễ dàng vận chuyển cách âm cách nhiệt tốt Các cơng trình nghiên cứu chủ đề hạn chế, nên nhằm đƣa đƣợc kết đúng, xác khách quan cần thí nghiệm trực tiếp nhiều lần mẫu Với mục đích kiểm chứng thực nghiệm số tính chất bê tơng thƣờng bê tơng nhẹ sử dụng rơm Qua làm rõ so sánh đƣa kết luận cho ƣu nhƣợc điểm hai loại bê tơng Từ phân tích lựa chọn đề tài : “Thiết kế thử nghiệm tính bê tơng nhẹ sử dụng rơm” có tính cấp thiết thực tế cao CHƢƠNG TỔNG QUAN, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG ÁN NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan bê tông 1.1.1 Một số vấn đề chung bê tông Bê tông xi măng (bê tông) loại vật liệu đá nhân tạo nhận đƣợc sau làm rắn hỗn hợp bê tông Hỗn hợp bê tông (bê tông tƣơi) hỗn hợp bao gồm: cốt liệu, xi măng, nƣớc, phụ gia (nếu có) đƣợc lựa chọn tính tốn thành phần hợp lý, nhào trộn đồng đều, có tính dẻo, tính dính, độ linh động, nhƣng chƣa rắn chƣa có cƣờng độ Bê tơng có cấu trúc phức tạp, đƣợc tạo thành từ ba thành phần bản: cốt liệu, đá xi măng hệ thống lỗ rỗng, mao quản Cốt liệu hạt cát, đá, có hình dạng, kích thƣớc, đặc trƣng, bề mặt, cƣờng độ khác Đá xi măng đƣợc tạo thành từ xi măng tƣơng tác với nƣớc để giời gian cho rắn lại Hệ thống mao quản lỗ rỗng chứa nƣớc, khơng khí nƣớc Cốt liệu thành phần chính, tạo nên khung chịu lực bê tơng Nó hạt vật liệu dạng rời, có nguồn gốc tự nhiên nhân tạo, có thành phần hạt xác định, nhào trộn với xi măng nƣớc đơng cứng, rắn nhƣ đá Theo kích thƣớc hạt, cốt liệu dùng để chế tạo bê tông đƣợc phân cốt liệu nhỏ cốt liệu lớn Cốt liệu nhỏ (fine aggregate) hỗn hợp hạt cốt liệu có kích thƣớc chủ yếu từ 0,14mm đến 0,5mm Cốt liệ nhỏ cát tự nhiên, cát nghiền hỗn hợp cát tự nhiên cát nghiền Cốt liệu lớn (coare aggregate) hỗn hợp hạt cốt liệu có kích thƣớc 5mm đến 70mm Cốt liệu lớn đá dăm, sỏi, sỏi dăm, hỗn hợp loại với Đá dăm (crushed rock) loại cốt liệu lớn đƣợc sản xuất cách nghiền đá tự nhiên Sỏi (gravel) loại cốt liệu lớn đƣợc hình thành q trình phong hóa tự nhiên Sỏi dăm (crushed gravel) loại cốt liệu lớn đƣợc sản xuất cách đập, nghiền sỏi, cuội có kích thƣớc lớn Cốt liệu lớn đƣợc cung cấp dƣới dạng hỗn hợp nhiều cỡ hạt cỡ hạt riêng biệt Thành phần hạt cốt liệu lớn biểu thị lƣợng sót tích lũy mặt sàng tiêu chuẩn, đƣợc quy định theo tiêu chuẩn hành Việt Nam: TCVN 7570-2006 Trong bê tông, cốt liệu lớn sau đƣợc hồ xi măng gắn kết lại đóng vai trị khung chịu lực; cốt liệu nhỏ lấp lỗ rỗng cốt liệu lớn làm tăng độ đặc, đồng thời đảm bào khả co ngót cho bê tơng; chết kết dính nƣớc thành phần hoạt tính bê tơng, lấp đầy lỗ rỗng hạt cốt liệu, đồng thời đóng vai trị làm chất bơi trơn tạo độ dẻo cho bê tơng; q trình ngƣng kết rắn chắc, hồ chất kết dính có nhiệm vụ liên kết hạt cốt kiệu với tạo thành khối; cần cải thiện số tính chất hỗn hợp bê tông bê tông, đáp ứng u cầu thi cơng sử dụng sử dụng thêm chất phụ gia Khi nghiên cứu nhƣ sử dụng loại bê tông, ta thƣờng đặc biệt quan tâm đến tính cơng tác (độ sụt) hỗn hợp cƣờng độ bê tông Độ sụt tiêu quan trọng việc đánh giá tính cơng tác, tính chất đảm bảo tính dễ tạo hình, dễ thi cơng cho hỗn hợp bê tơng, biểu thị khả lấp đầy khuôn nhƣng đảm bảo đƣợc độ đồng điều kiện đầm nén định Hỗn hợp có độ sụt lớn, việc thi cơng có phần dễ dàng nhanh hơn, nhƣng độ đồng thành phần nhƣ chất lƣợng bê tơng khó đƣợc đảm bảo Việc lựa chọn độ sụt bê tông phụ thuộc đặc điểm kết cấ, điều kiện thi công R = 0,1.X = 0,1.292 = 29,2 (kg) Đ = 0,6.Đ0 = 0,5.1197 ≈ 718 (kg) Tổng hợp kết thiết kế thành phần vật liệu ban đầu cho bê tông nhẹ độn rơm đƣợc thể Bảng 3-7 Bảng Kết thiết kế thành phần vật liệu D (kg) C (kg) X (kg) N (lít) R (kg) 718 747 292 205 29,2 Từ kết tính toán lý thuyết thực nghiệm thử dần để chọn hàm lƣợng thành phần vật liệu ( Bảng 3-7), đề tài chế tạo mẫu thí nghiệm để kiểm tra tính cơng hỗn hợp bê tơng (đánh giá Độ sụt - S), khối lƣợng thể tích (γ0) cƣờng độ chịu nén (Rb) bê tông Kết kiểm tra đƣợc ghi Bảng 3-8 Bảng Kết kiểm tra tính bê tông rơm Chỉ tiêu Mẫu 01 Mẫu 02 Mẫu 03 Trung bình S, cm 6 6,3 Rb, MPa 6,2 6,0 6,77 6,32 γ0, g/cm3 1,83 1,88 1,85 1,85 Từ kết kiểm tra Bảng 3-8 cho thấy: loại hỗn hợp bê tông nhẹ độn rơm đảm bảo tính cơng tác, đồng thời đạt yêu cầu tiêu khối lƣợng thể tích cƣờng độ quy định với bê tông nhẹ 58 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM VÀ HIỆU CHỈNH THÀNH PHẦN BÊ TÔNG 4.1 Phƣơng án nghiên cứu Để hiệu chỉnh thành phần bê tông rơm, đề tài thực nghiệm khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng rơm đến tính cơng tác, đến khối lƣợng thể tích đến cƣờng độ chịu nén bê tông, từ kết thiết kế thành phần vật liệu cho bê tông rơm, đề tài chế tạo xác định tính với nhóm mẫu có hàm lƣợng rơm khơ biến đổi khoảng tƣơng ứng 10 ÷ 18% (so với khối lƣợng xi măng); cụ thể thành phần vật liệu chế tạo nhóm mẫu đƣợc ghi Bảng 4-1 Bảng Thành phần vật liệu chế tạo nhóm mẫu Nhóm mẫu D (kg) C (kg) X (kg) N (lít) R (kg) M10% 718 747 292 205 29,20 M12% 718 747 292 205 32,58 M14% 718 747 292 205 36,50 M16% 718 747 292 205 40,15 M18% 718 747 292 205 43,80 4.2 Khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng sợi tới độ sụt 4.2.1 Kết thí nghiệm độ sụt Kết thí nghiệm độ sụt ban đầu (S1) độ sụt sau 30 phút (S30) với mẫu hỗn hợp bê tơng rơm có hàm lƣợng rơm thay đổi khoảng tƣơng ứng 10%; 12%; 14%; 16% 18% đƣợc ghi Bảng 4-2 59 Bảng Kết thí nghiệm ảnh hưởng hàm lượng rơm tới độ sụt Độ sụt hỗn hợp, cm Hàm Nhóm lƣợng Lần Lần Lần Trung bình mẫu (%) S1 S30 S1 S30 S1 S30 S1 S30 M10% 10 6.0 4.5 6.0 4.0 7.0 5.5 6.3 4.7 M12% 12 5.0 4.0 5.5 3.5 5.0 3.5 5.2 3.7 M14% 14 4.0 3.0 4.0 2.5 3.5 2.0 3.8 2.5 M16% 16 2.5 1.0 1.5 0.0 2.0 0.5 2.0 0.5 M18% 18 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 4.2.2 Phân tích ảnh hưởng tới độ sụt Đồ thị quan hệ hàm lƣợng rơm độ sụt nhóm mẫu hỗn hợp bê tơng rơm đƣợc thể Hình 4-1 Hình Đồ thị quan hệ hàm lượng rơm độ sụt 60 Từ kết bảng 4-2 cho thấy: độ sụt hỗn hợp bê tông thỏa mãn yêu cầu, nhiên có 01 nhóm mẫu không đo đƣợc độ sụt sau lèn hỗn hợp cột sụt rút lên hỗn hợp bám chặt côn (hỗn hợp không tụt khỏi – khơng đảm bảo tính cơng tác) Quan hệ hàm lƣợng rơm độ sụt hỗn hợp đƣợc mơ tả công thức (4-1) (4-2) S1 = - 0,7917R + 14,15 (4-1) S30 = - 0,625R + 11,017 (4-2) Trong đó: S1 – độ sụt hỗn hợp sau nhào trộn, cm; S30 – độ sụt hỗn hợp sau nhào trộn 30 phút, cm; R – hàm lƣợng rơm sử dụng (tỉ lệ phần trăm khối lƣợng rơm khô so với xi măng), % 4.3 Khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng sợi tới khối lƣợng thể tích 4.3.1 Kết thí nghiệm khối lượng thể tích Kết thí nghiệm khối lƣợng thể tích trạng thái khô tự nhiên (γk) trạng thái bão hịa nƣớc (γbh) mẫu bê tơng rơm có hàm lƣợng rơm thay đổi khoảng tƣơng ứng 10%; 12%; 14%; 16% 18% đƣợc ghi Bảng 4-3 Bảng Kết thí nghiệm ảnh hưởng hàm lượng rơm tới KLTT Khối lƣợng thể tích (g/cm3) Nhó Hàm m lƣợn mẫu g (%) γk γbh γk γbh γk γbh γk γbh M10% 10 1.83 2.10 1.88 2.16 1.85 2.15 1.85 2.14 M12% 12 1.85 2.13 1.81 2.10 1.84 2.11 1.83 2.11 M14% 14 1.83 2.08 1.77 2.03 1.80 2.05 1.80 2.05 M16% 16 1.71 1.90 1.76 2.00 1.80 2.02 1.76 1.97 M18% 18 1.75 1.88 1.69 1.82 1.71 1.86 1.72 1.85 Lần Lần 61 Lần Trung bình 4.3.2 Phân tích ảnh hưởng tới khối lượng thể tích Đồ thị quan hệ hàm lƣợng rơm khối lƣợng thể tích nhóm mẫu bê tơng rơm đƣợc thể Hình 4-2 Từ kết bảng 4-3 cho thấy: khối lƣợng thể tích bê tơng đảm bảo phù hợp với quy định tiêu chuẩn Việt Nam bê tông nhẹ (bê tông nhẹ có γ < 1,9T/m3) 2,2 Khối lƣợng thể tích, g/cm3 y = -0,0353x + 2,5207 R² = 0,9385 2,0 1,8 y = -0,0172x + 2,0324 R² = 0,9826 1,6 28 ngày - khô tự nhiên 28 ngày - bão hịa 1,4 Linear (28 ngày - khơ tự nhiên) Linear (28 ngày - bão hòa) 1,2 10 12 14 16 18 Hàm lƣợng rơm, % Hình Đồ thi quan hệ hàm lượng rơm khối lượng thể tích Quan hệ hàm lƣợng rơm khối lƣợng thể tích đƣợc mơ tả cơng thức (4-3) (4-4) γk = - 0,0172R + 2,0324 (4-3) γbh = - 0,0353R + 2,5207 (4-3) Trong đó: 62 γk – khối lƣợng thể tích bê tơng độn rơm trạng thái khô tự nhiên điều kiện phịng thí nghiệm tuổi 28 ngày, g/cm3; γbh – khối lƣợng thể tích bê tơng độn rơm trạng thái ngâm bão hòa nƣớc sau giờ, g/cm3; R – hàm lƣợng rơm sử dụng (tỉ lệ phần trăm khối lƣợng rơm khô so với xi măng), % 4.4 Khảo sát ảnh hƣởng tới cƣờng độ chịu nén 4.4.1 Kết thí nghiệm cường độ chịu nén Kết thí nghiệm cƣờng độ chịu nén trạng thái khô tự nhiên (Rb) trạng thái bão hịa nƣớc (Rbh) mẫu bê tơng rơm có hàm lƣợng rơm thay đổi khoảng tƣơng ứng 10%; 12%; 14%; 16% 18% tuổi 28 ngày đƣợc ghi Bảng 4-4 Bảng 4-4 Kết thí nghiệm ảnh hƣởng hàm lƣợng rơm tới cƣờng độ chịu nén Bảng 4 Kết thí nghiệm ảnh hưởng hàm lượng rơm tới cường độ chịu nén Cƣờng độ chịu nén (MPa) Nhó Hàm m lƣợn mẫu g (%) Rb Rbh Rb Rbh Rb Rbh Rb Rbh M10% 10 6.20 4.3 6.00 4.20 6.77 4.74 6.32 4.4 M12% 12 5.50 4.0 5.45 3.92 6.00 4.32 5.65 4.1 M14% 14 5.13 3.7 4.40 3.26 4.80 3.50 4.78 3.5 M16% 16 4.21 3.2 3.90 2.93 4.10 3.12 4.07 3.1 M18% 18 3.50 2.7 3.80 3.00 3.03 2.33 3.44 2.7 Lần Lần Lần Trung bình 4.4.2 Phân tích ảnh hưởng tới cường độ chịu nén Đồ thị quan hệ hàm lƣợng rơm cƣờng độ chịu nén nhóm mẫu bê tơng rơm đƣợc thể Hình 4-3 63 Cƣờng độ, MPa y = -0,367x + 9,9907 R² = 0,9971 y = -0,2251x + 6,6985 R² = 0,9954 28 ngày - bão hịa 28 ngày - khơ tự nhiên Linear (28 ngày - bão hòa) Linear (28 ngày - khô tự nhiên) 10 12 14 16 18 Hàm lƣợng rơm, % Hình Đồ thị quan hệ hàm lượng rơm cường độ chịu nén Từ kết bảng 4-4 cho thấy: cƣờng độ bê tông đảm bảo phù hợp với quy định tiêu chuẩn Việt Nam bê tơng nhẹ (bê tơng nhẹ có Rb = 1,5 ÷ 50MPa) Quan hệ hàm lƣợng rơm cƣờng độ chịu nén đƣợc mơ tả công thức (4-5) (4-6) Rb = - 0,367R + 9,9907 (4-5) Rbh = - 0,2251R + 6,6985 (4-6) Trong đó: Rb – cƣờng độ bê tơng độn rơm trạng thái khơ tự nhiên điều kiện phịng thí nghiệm tuổi 28 ngày, MPa; Rbh – cƣờng độ bê tông độn rơm tuổi 28 ngày ngâm bão hòa nƣớc sau giờ, MPa; R – hàm lƣợng rơm sử dụng (tỉ lệ phần trăm khối lƣợng rơm khô so với xi măng), % 64 4.5 Quan hệ khối lƣợng thể tích cƣờng độ chịu nén 4.5.1 Kết thí nghiệm Kết thí nghiệm khối lƣợng thể tích cƣờng độ chịu nén mẫu bê tơng rơm có hàm lƣợng rơm thay đổi khoảng tƣơng ứng 10%; 12%; 14%; 16% 18% đƣợc ghi Bảng 4-2, Bảng 4-3 Bảng 4-4 4.5.2 Phân tích quan hệ khối lượng thể tích cường độ chịu nén Đồ thị quan hệ khối lƣợng thể tích cƣờng độ chịu nén nhóm mẫu bê tơng rơm đƣợc thể Hình 4-4 Cƣờng độ, MPa y = 20,897x - 32,582 R² = 0,9753 y = 12,85x - 19,471 R² = 0,9789 28 ngày - bão hịa 28 ngày - khơ tự nhiên Linear (28 ngày - bão hòa) Linear (28 ngày - khô tự nhiên) 1,70 1,75 1,80 1,85 1,90 Khối lƣợng thể tích, g/cm3 Hình 4 Đồ thị quan hệ khối lượng thể tích cường độ chịu nén Từ kết thí nghiệm đồ thị Hình 3-4 cho thấy: cƣờng độ bê tơng độn rơm tỉ lệ nghịch với khối lƣợng thể tích Trong phạm vi nghiên cứu đề tài, quan hệ khối lƣợng thể tích cƣờng độ chịu nén đƣợc mô tả công thức (4-7) (4-8) Rb = 20,897 γk - 32,582 (4-7) Rbh = 12,85 γbh - 19,471 (4-8) 65 Trong đó: Rb – cƣờng độ bê tông độn rơm trạng thái khơ tự nhiên điều kiện phịng thí nghiệm tuổi 28 ngày, MPa; Rbh – cƣờng độ bê tông độn rơm tuổi 28 ngày ngâm bão hòa nƣớc sau giờ, g/cm3; γk – khối lƣợng thể tích bê tơng độn rơm trạng thái khơ tự nhiên điều kiện phịng thí nghiệm, g/cm3; γbh – khối lƣợng thể tích bê tơng độn rơm trạng thái ngâm bão hòa nƣớc sau giờ, g/cm3 66 KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ Kết luận: Qua trình nghiên cứu, đề tài đạt đƣợc số kết với kết luận nhƣ sau: - Việc nghiên cứu sử dụng hợp lý nguồn phế thải rơm rạ cần thiết, khơng đơn có ý nghĩa kinh tế mà mang ý nghĩa đặc biệt mơi trƣờng; đó, giới nƣớc số lƣợng nghiên cứu sử dụng rơm rạ, đặc biệt sử dụng rơm rạ làm vật liệu xây dựng hạn chế - Bằng phƣơng pháp tính tốn kết hợp thực nghiệm, đề tài thiết kế đƣợc thành phần bê tông nhẹ sử dụng chất độn rơm; qua kết thí nghiệm kiểm tra cho thấy: hỗn hợp bê tông độn rơm với hàm lƣợng vật liệu thành phần lựa chọn đảm bảo tính cơng tác, đồng thời đạt yêu cầu tiêu khối lƣợng thể tích cƣờng độ quy định với bê tơng nhẹ - Từ kết thí nghiệm nhóm mẫu rằng, hàm lƣợng chất độn rơm ảnh hƣởng rõ rệt đến tính cơng tác hỗn hợp, đến cƣờng độ đến khối lƣợng thể tích bê tông Trên sở yêu cầu tiêu kỹ thuật (tính cơng tác hỗn hợp; cƣờng độ khối lƣợng thể tích bê tông), lựa chọn hàm lƣợng chất độn rơm hợp lý khoảng 10 – 16% - Từ kết thí nghiệm bƣớc đầu nhận thấy, bê tơng sử dụng chất độn rơm với thành phần lựa chọn hợp lý đáp ứng đƣợc yêu cầu quy định với bê tơng nhẹ dùng xây dựng cơng trình Tồn tại: Qua trình nghiên cứu, đề tài nhận số điểm hạn chế chƣa giải đƣợc nhƣ sau: - Chỉ tiêu nghiên cứu chƣa nhiều, chƣa đầy đủ: nghiên cứu tính cơng tác, khối lƣợng thể tích cƣờng độ chịu nén; 67 - Số lƣợng mẫu thí nghiệm cịn hạn chế: kết thí nghiệm trị số trung bình, chƣa xác định đƣợc trị số đặc trƣng; - Chƣa nghiên cứu đƣợc tính chất – lý – hóa rơm phƣơng pháp xử lý sợi rơm để tìm phƣơng pháp sử dụng tối ƣu Kiến nghị: Qua trình nghiên cứu, sở kết đạt đƣợc điểm hạn chế, đề tài kiến nghị số vấn đề nhƣ sau: - Việc nghiên cứu sử dụng rơm làm vật liệu xây dựng cấn thiết có nhiều ý nghĩa nên cần đƣợc tiếp tục; - Cần có nghiên cứu tính chất – lý – hóa rơm phƣơng pháp xử lý sợi rơm để tìm phƣơng pháp sử dụng sợi rơm làm chất độn bê tơng cho vừa đảm bảo tính kỹ thuật, vừa đảm bảo tính kinh tế, nhƣ tính khả thi cho địa bàn nơng nghiệp – nơng thôn; - Cần nghiên với số lƣợng mẫu đủ lớn, đồng thời nghiên cứu thêm số tiêu quan trọng khác loại bê tơng tạo nhƣ: tính cách âm, tính cách nhiệt, độ bền nƣớc, tính thấm nƣớc, để có kết luận tồn diện 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Larisa Brojan, Alja Petric Peggi L.Clouston A COMPARATIVE STUDY OF BRICK AND STRAW BALE WALL SYSTEMS FROM ENVIRONMENTAL, ECONOMICAL AND ENERGY PERSPECTIVES ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 2013 1: 920-926 [2] Larisa Brojan, Peggi L Clouston Advantages and disadvantages of straw-bale buiding Architecture Research, 2014 1: 21-26 [3] Muhammad Usman Farooqi Majid Ali Compressive Behavior of Wheat Straw Reinforced Concrete for Pavement Applications Fourth International Conference on Sustainable Construction Materials and Technologies, Las Vegas, USA, August 7-11, 2016 [4] Jun Liu, Honghong Zhou Bing Zhang Effect of Rice Straw Amount Portion on Physical Properties of Adding Admixtures Hollow Block Advanced Materials Research, 2012: 727-732 [5] Andrew Alcorn Michael Donn Life Cycle Potential of Strawbale and Timber for Carbon Sequestration in House Construction Coventry University and the University of Wisconsin Milwaukee Centre for By-products Utilization, Second International Conference on Sustainable Construction Materials and Technologies, June 28 – June 30, 2010 [6] Min Hall Earth and Straw Bale: An investigation of their performance and potential as building materials in New Zealand Victoria University of Wellington, Master thesis of Architecture 2012 [7] Behzad Sodagar, Deepak Rai, Barbara Jones, Jakub Wihan Dr Rosi Fieldson The carbon reduction potential of strawbale housing Building Research & Information, 2011, 39 (1): 727-732 [8] Phạm Duy Hữu tác giả Vật liệu xây dựng 2011 Nhà xuất Giao thông vân tải, Hà Nội, 2011 [9] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2682: 2009 – Xi măng Poóc lăng – Yêu cầu kỹ thuật Hà Nội, 2009 [10] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7570: 2006 – Cốt liệu cho bê tông vữa – Yêu cầu kỹ thuật Hà Nội, 2006 [11] Tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 302: 2004 – Nƣớc trộn bê tông vữa – Yêu cầu kỹ thuật Hà Nội, 2004 [12] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 8826: 2011 – Phụ gia hóa học cho bê tơng Hà Nội, 2011 [13] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6016: 1995 – Xác định giới hạn bền nén xi măng Hà Nội, 1995 [14] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6017: 1995 – Xác định thời gian đông kết lƣợng nƣớc tiêu chuẩn xi măng Hà Nội, 1995 [15] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-2: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa Phƣơng pháp thử - Phần 2: Xác định thành phần hạt Hà Nội, 2006 [16] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-4: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa Phƣơng pháp thử - Phần 4: Xác định khối lƣợng riêng, khối lƣợng thể tích độ hút nƣớc Hà Nội, 2006 [17] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-5: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa Phƣơng pháp thử - Phần 5: Xác định khối lƣợng riêng, khối lƣợng thể tích độ hút nƣớc đá gốc hạt cốt liệu lớn Hà Nội, 2006 [18] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-6: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa Phƣơng pháp thử - Phần 6: Xác định khối lƣợng thể tích xốp độ hổng Hà Nội, 2006 [19] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-8: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa Phƣơng pháp thử - Phần 8: Xác định hàm lƣợng bùn, bụi, sét cốt liệu hàm lƣợng sét cục cốt liệu nhỏ Hà Nội, 2006 [20] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-9: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa Phƣơng pháp thử - Phần 9: Xác định tạp chất hữu Hà Nội, 2006 [21] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-10: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa Phƣơng pháp thử - Phần 10: Xác định cƣờng độ hệ số hoá mềm đá gốc Hà Nội, 2006 [22] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6016: 1995 – Xác định giới hạn bền nén xi măng Hà Nội, 1995 [23] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6017: 1995 – Xác định thời gian đông kết lƣợng nƣớc tiêu chuẩn xi măng Hà Nội, 1995 [24] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-2: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa Phƣơng pháp thử - Phần 2: Xác định thành phần hạt Hà Nội, 2006 [25] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-4: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa Phƣơng pháp thử - Phần 4: Xác định khối lƣợng riêng, khối lƣợng thể tích độ hút nƣớc Hà Nội, 2006 [26] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-5: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa Phƣơng pháp thử - Phần 5: Xác định khối lƣợng riêng, khối lƣợng thể tích độ hút nƣớc đá gốc hạt cốt liệu lớn Hà Nội, 2006 [27] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-8: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa Phƣơng pháp thử - Phần 8: Xác định hàm lƣợng bùn, bụi, sét cốt liệu hàm lƣợng sét cục cốt liệu nhỏ Hà Nội, 2006 [28] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-6: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa Phƣơng pháp thử - Phần 6: Xác định khối lƣợng thể tích xốp độ hổng Hà Nội, 2006 [29] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-9: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa Phƣơng pháp thử - Phần 9: Xác định tạp chất hữu Hà Nội, 2006 [30] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-10: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa Phƣơng pháp thử - Phần 10: Xác định cƣờng độ hệ số hoá mềm đá gốc Hà Nội, 2006 [31] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-11: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa Phƣơng pháp thử - Phần 11: Xác định độ nén dập hệ số hoá mềm cốt liệu lớn Hà Nội, 2006 [32] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-12: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa Phƣơng pháp thử - Phần 12: Xác định độ hao mòn va đập cốt liệu lớn máy Los Angeles Hà Nội, 2006 [33] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-13: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa Phƣơng pháp thử - Phần 13: Xác định hàm lƣợng hạt thoi dẹt cốt liệu lớn Hà Nội, 2006 [34] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3106: 1993 - Hỗn hợp bê tông nặng – Phƣơng pháp thử - Phƣơng pháp xác định độ sụt Hà Nội, 1993 [35] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3118: 1993 - Bê tông nặng – Phƣơng pháp thử Phƣơng pháp xác định cƣờng độ nén Hà Nội, 1993 ... ? ?Thiết kế thử nghiệm tính bê tơng nhẹ sử dụng rơm? ?? có tính cấp thiết thực tế cao CHƢƠNG TỔNG QUAN, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG ÁN NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan bê tông 1.1.1 Một số vấn đề chung bê tông Bê tông. .. BẢN CỦA BÊ TÔNG RƠM 49 3.1 Các phƣơng pháp thiết kế thành phần bê tông 49 3.2 Xác định phƣơng pháp thiết kế thành phần bê tông rơm 50 3.3 Trình tự kết tính tốn lý thuyết thành phần bê tông. .. cứu tổng quan bê tông sử dụng sợi rơm bê tông; - Lựa chọn vật liệu thành phần dùng chế tạo bê tông rơm; - Lựa chọn phƣơng pháp thiết kế thành phần bê tông rơm; - Nghiên cứu thực nghiệm hiệu chỉnh