Nghiên cứu sử dụng metakaolin việt nam cêế tạo bê tông cường độ cao, ứng dụng cho công trình thủy lợi

LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu sử dụng Metakaolin Việt Nam chế tạo bê tông cường độ cao, ứng dụng cho cơng trình thủy lợi” tác giả hoàn thành thời hạn quy định đảm bảo đầy đủ yêu cầu đề cương phê duyệt Trong trình thực hiện, nhờ giúp đỡ tận tình thầy, giáo Trường Đại Học Thuỷ Lợi, công ty tư vấn, phịng thí nghiệm, tác giả hồn thành luận văn Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Trịnh Quang Minh TS Vũ Quốc Vương, Trường Đại học Thuỷ Lợi Hà Nội tận tình hướng dẫn giúp đỡ để tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy cô trường Đại học Thuỷ Lợi Hà Nội, thầy khoa Cơng trình tận tụy giảng dạy tác giả suốt trình học đại học cao học trường Tuy có cố gắng, song thời gian có hạn, trình độ thân cịn hạn chế, luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp trao đổi chân thành thầy cô giáo,các anh chị em bạn bè đồng nghiệp Tác giả mong muốn vấn đề tồn tác giả phát triển mức độ nghiên cứu sâu hơn, góp phần ứng dụng kiến thức khoa học vào phục vụ đời sống sản xuất Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 21 tháng 05 năm 2014 HỌC VIÊN Chu Mạnh Quân LỜI CAM ĐOAN Họ tên học viên: CHU MẠNH QUÂN Lớp cao học: CH20C11 Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu sử dụng Metakaolin Việt Nam chế tạo bê tông cường độ cao, ứng dụng cho cơng trình thủy lợi” Tơi xin cam đoan đề tài luận văn tơi hồn tồn tơi làm, kết nghiên cứu thí nghiệm, tính tốn trung thực Trong q trình làm luận văn tơi có tham khảo tài liệu liên quan nhằm khẳng định thêm tin cậy tính cấp thiết đề tài Tôi không chép từ nguồn khác, vi phạm xin chịu trách nhiệm trước Khoa Nhà trường Hà Nội, ngày 21 tháng 05 năm 2014 Học viên Chu Mạnh Quân MỤC LỤC MỞ ĐẦU ……………………………………………………………………………1 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH THỦY LỢI Ở VIỆT NAM VÀ CÁC NGHIÊN CỨU METAKAOLIN TRÊN THẾ GIỚI ……………………………… 1.1 Tình hình xây dựng cơng trình Thủy Lợi Việt Nam ………………………… 1.2 Tình hình nghiên cứu Metakaolin giới ……………………………… 1.2.1 Tính chất Metakaolin …………………………………………………… 1.2.2 Ảnh hưởng Metakaolin đến tính chất bê tơng …………………… 11 1.3 Kết luận chương ……………………………………………………………… 21 CHƯƠNG VẬT LIỆU SỬ DỤNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM…………………… 23 2.1 Vật liệu sử dụng để sản xuất bê tông cường độ cao ………………………… 23 2.1.1 Metakaolin ………………………………………………………………… 23 2.1.2 Xi măng …………………………………………………………………… 24 2.1.3 Cát ………………………………………………………………………… 26 2.1.4 Đá ………………………………………………………………………… 29 2.1.5 Nước ……………………………………………………………………… 31 2.1.6 Phụ gia ……………………………………………………………………… 31 2.2 Thành phần cấp phối phương pháp thí nghiệm…………………………… 32 2.2.1 Thành phần cấp phối ……………………………………………………… 32 2.2.2 Công tác chuẩn bị ………………………………………………………… 33 2.2.3 Công tác đúc mẫu ………………………………………………………… 35 2.3 Phương pháp thí nghiệm mẫu………………………………………………… 38 2.3.1 Phương pháp xác định cường độ chịu nén ………………………………… 38 2.3.2 Phương pháp xác định cường độ chịu kéo ép chẻ …………………… 39 2.3.3 Phương pháp xác định độ chống thấm …………………………………… 40 2.4 Kết luận chương 2…………………………………………………………… 41 CHƯƠNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM, ỨNG DỤNG VÀ CƠNG NGHỆ THI CƠNG BÊ TÔNG SỬ DỤNG METAKAOLIN ……………………………………………………… 43 3.1 Kết thí nghiệm bàn luận……………………………………………… 43 3.1.1 Thí nghiệm hỗn hợp bê tơng ……………………………………………… 43 3.1.2 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén bê tông ………………………… 45 3.1.3 Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo ép chẻ bê tơng……………… 51 3.1.4 Thí nghiệm xác định độ chống thấm bê tông ………………………… 54 3.2 Khả ứng dụng bê tông sử dụng vật liệu Metakaolin Việt Nam ………… 57 3.3 Công nghệ thi công bê tông ………………………………………………… 58 3.4 Kết luận chương …………………………………………………………… 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ …………………………………………………… 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………………… 62 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Thủy điện Sơn La ……………………………………………………… Hình 1.2: Thủy điện Lai Châu ………………………………………………………6 Hình 1.3: Thủy điện Bản Chát …………………………………………………… Hình 1.4: Biểu đồ độ hút nước mẫu bê tông theo nghiên cứu Khatib Clay …………………………………………………………………………… 12 Hình 1.5: Biểu đồ thay đổi bán kính lỗ rỗng bê tơng ứng với mẫu có Metakaolin [Khatib Wild, 1996] …………………………………………… 14 Hình 1.6 Cường độ nén mẫu vữa xi măng [Li Ding, 2003]……………… 18 Hình 1.7: Biểu đồ kết thí nghiệm Courard đồng nghiệp (2003) cường độ chịu uốn vữa ……………………………………………………… 20 Hình 2.1: Vật liệu Metakaolin …………………………………………………… 24 Hình 2.2: Xi măng PCB30 ……………………………………………………… 25 Hình 2.3: Cân điện tử phục vụ thí nghiệm thành phần cấp phối cát …………… 27 Hình 2.4: Máy sàng điện sàng tiêu chuẩn ………………………………… 27 Hình 2.5: Biểu đồ đường cấp phối cát …………………………………………… 28 Hình 2.6: Cân điện tử phục vụ thí nghiệm thành phần cấp phối đá ……………… 29 Hình 2.7: Phụ gia Vmat-PC01 ………………………………………………… 32 Hình 2.8: Máy trộn bê tơng khay chứa vật liệu ……………………………… 34 Hình 2.9: Bàn rung đo độ sụt …………………………………………… 34 Hình 2.10: Máy thí nghiệm nén, ép chẻ thí nghiệm độ chống thấm ………… 35 Hình 2.11: Bộ thí nghiệm ép chẻ bê tơng ………………………………………… 40 Hình 2.12: Sơ đồ máy thí nghiệm độ chống thấm ……………………………… 41 Hình 3.1: Mẫu bê tơng sau nén kết nén ……………………………… 46 Hình 3.2: Biểu đồ cường độ chịu nén mẫu bê tông (sử dụng xi măng PCB30) …………………………………………………………………………… 49 Hình 3.3: Biểu đồ cường độ chịu nén mẫu bê tông với tỉ lệ MK khác (sử dụng xi măng PC40) ………………………………………………………… 51 Hình 3.4: Biểu đồ cường độ chịu kéo ép chẻ bê tông ……………………… 54 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Kết đánh giá ảnh đến môi trường sản xuất Metakaolin theo phương pháp đèn chớp sản xuất xi măng ……………………………………… Bảng 1.2: Thành phần hóa học Metakaolin ………………………………… 11 Bảng 1.3 Kết thí nghiệm Courard đồng nghiệp (2003) độ hút nước (% khối lượng) mẫu vữa có xi măng CEM I 42.5, Metakaolin Kaolin …………………………………………………………………………… 12 Bảng 1.4: Đường kính trung bình lỗ rỗng vữa [Poon đồng nghiệp, 2001]……………………………………………………………………………… 15 Bảng 1.5: Kết thí nghiệm cường độ bê tông Wild đồng nghiệp (1996) 16 Bảng 1.6: Kết thí nghiệm nghiên cứu Brooks Johari (2001) ………… 17 Bảng 1.7: Kết thí nghiệm Qian Li (2001) cường độ chịu kéo …… .19 Bảng 1.8: Kết thí nghiệm Qian Li (2001) cường độ chịu uốn …… 19 Bảng 2.1: Thành phần hóa học Metakaolin ………………………………… 23 Bảng 2.2: Tính chất hóa lý Metakaolin Việt Nam …………………………… 24 Bảng 2.3: Kết thí nghiệm tiêu lý xi măng PCB30 …………… 25 Bảng 2.4: Kết thí nghiệm tiêu lý xi măng PC40 ………………26 Bảng 2.5: Tổng hợp thí nghiệm thành phần hạt cát ………………………… 28 Bảng 2.6 : Kết thí nghiệm tiêu lý vật liệu cát ……………… 29 Bảng 2.7: Tổng hợp thí nghiệm thành phần hạt đá ………………………… 30 Bảng 2.8 : Kết thí nghiệm tiêu lý vật liệu đá ……………… 31 Bảng 2.9: Cấp phối bê tông ……………………………………………………… 33 Bảng 2.10: Thành phần chất kết dính cấp phối bê tông …………………… 33 Bảng 2.11: Số lượng mẫu đúc để thí nghiệm (sử dụng xi măng PCB30) ……… 36 Bảng 2.12: Số lượng mẫu đúc để thí nghiệm (sử dụng xi măng PC40) ………… 36 Bảng 3.1: Kết thí nghiệm độ sụt hỗn hợp bê tơng ……………………… 44 Bảng 3.2: Cường độ chịu nén mẫu bê tơng có 0% Metakaolin (sử dụng xi măng PCB30) ………………………………………………………………… 47 Bảng 3.3: Cường độ chịu nén mẫu bê tơng có 10% Metakaolin (sử dụng xi măng PCB30) ………………………………………………………………… 47 Bảng 3.4: Cường độ chịu nén mẫu bê tơng có 20% Metakaolin (sử dụng xi măng PCB30) ………………………………………………………………… 47 Bảng 3.5: Cường độ chịu nén mẫu bê tơng có 30% Metakaolin (sử dụng xi măng PCB30) ………………………………………………………………… 48 Bảng 3.6: Cường độ chịu nén mẫu bê tơng có 0% Metakaolin (sử dụng xi măng PC40) …………………………………………………………………… 48 Bảng 3.7: Cường độ chịu nén mẫu bê tơng có 10% Metakaolin (sử dụng xi măng PC40) …………………………………………………………………… 48 Bảng 3.8: Cường độ nén tổ mẫu bê tông (sử dụng xi măng PCB30) …… 49 Bảng 3.9: Cường độ nén tổ mẫu bê tông (sử dụng xi măng PC40) …… 51 Bảng 3.10: Cường độ ép chẻ mẫu bê tơng có 0% Metakaolin ……………… 52 Bảng 3.11: Cường độ ép chẻ mẫu bê tơng có 10% Metakaolin ……………… 53 Bảng 3.12: Cường độ ép chẻ mẫu bê tơng có 20% Metakaolin ……………… 53 Bảng 3.13: Cường độ ép chẻ mẫu bê tơng có 30% Metakaolin ……………… 53 Bảng 3.14: Cường độ ép chẻ tổ mẫu bê tông …………………………… 54 Bảng 3.15: Kết thí nghiệm độ chống thấm tổ mẫu bê tông (sử dụng xi măng PCB 30) ………………………………………………………………… 55 Bảng 3.16: Kết thí nghiệm độ chống thấm tổ mẫu bê tông (sử dụng xi măng PC 40) …………………………………………………………………… 56 Bảng 3.17: Độ chống thấm tổ mẫu bê tông ……………………………… 56 -1- MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài Q trình sản xuất xi măng thải mơi trường hàm lượng lớn CO Như biết, thành phần xi măng clanhke, hàm lượng canxi oxit chiếm tỷ lệ đáng kể Quá trình sản xuất CaO cách nung đá vôi thải môi trường hàm lượng CO lớn theo phương trình (1): CaCO = CaO + CO ↑ 100g 56g (1) 44g Ngồi q trình nung xít canxi, xít nhơm, xít sắt, xít silic … để tạo clanhke đòi hỏi nhiệt độ lên tới 1400 - 1500°C, tiêu tốn nhiệt lớn, hàm lượng CO thải môi trường trình nung lên đến 400-500 kg/tấn clanhke Như thấy rằng, để sản xuất xi măng, lượng khí thải CO mơi trường xấp xỉ CO Trong đó, ngành công nghiệp xây dựng ngày tiêu thụ hàm lượng lớn xi măng Theo thông tin http://ashui.com/mag/vatlieu-thietbi/vat-lieu-xay-dung/2610-xi-mangnovacem-se-thay-the-xi-mang-portland.html [25] thống kê giới năm 2009, có đến 2,8 tỉ xi măng sản xuất, lượng khí CO thải mơi trường chiếm 5% tổng lượng khí thải tồn cầu Chính việc tìm kiếm loại vật liệu khác thân thiện với mơi trường, để thay phần xi măng có ý nghĩa thiết thực Bê tông sử dụng cho cơng trình thủy lợi thơng thường vật liệu có mác từ 20-30 Mpa, số cấu kiện đặc biệt sử dụng bê tơng mác cao Tuy nhiên, bê tông thường mác từ 20-30 Mpa khả -2- chống thấm không cao Đây tính chất quan trọng vật liệu xây dựng cơng trình thủy lợi Nhiều nghiên cứu mác chống thấm bê tông không phụ thuộc vào cường độ bê tơng, mà cịn phụ thuộc vào thành phần cấp phối sử dụng Việc sử dụng bê tông mác cao để cải thiện mác chống thấm cho bê tơng đơi lãng phí, việc chế tạo loại bê tông mác cao vừa phải, có mác chống thấm cao để xây dựng cơng trình thủy lợi giải pháp kinh tế Metakaolin (MK) vật liệu khống hoạt tính có tác dụng hóa lý, có khả kết hợp với vơi để tạo chất kết dính cải thiện cường độ bê tơng Ngồi Metakaolin len lỏi vào lỗ rỗng bê tông để tăng độ chặt cho bê tơng, từ tăng mác chống thấm cho bê tông Đối với vật liệu Metakaolin truyền thống sản xuất Metakaolin sản sinh môi trường 150 – 200 kg CO , sản xuất theo phương pháp “flash”: để sản xuất Metakaolin sản sinh 96kg CO theo tài liệu nghiên cứu Trịnh Quang Minh [2] Như việc sản xuất xi măng gây ô nhiễm môi trường sản xuất Metakaolin, sản xuất xi măng thải môi trường lượng CO nhiều gấp khoảng - 10 lần lượng CO thải sản xuất Metakaolin Một ưu điểm Metakaolin đáng quan tâm, giống muội silic hay tro bay, Metakaolin vật liệu puzolan, thay phần xi măng hỗn hợp bê tông, làm giảm nhiệt lượng tạo q trình thủy hóa xi măng, giảm vết nứt co ngót bê tơng ngày sau đổ Tính chất phù hợp để ứng dụng xây dựng đập thủy điện, lượng bê tông yêu cầu lần đổ lớn Ở Việt Nam, theo tài liệu [13], nguồn tài nguyên để sản xuất Metakaolin lớn với trữ lượng Kaolin vào khoảng 900 triệu Nhưng việc nghiên cứu sử dụng Metakaolin nước ta lại hạn chế, có cơng trình - 51 - kết dính bê tơng bê tơng cho cường độ nén cao Như đề cập chương 1, sử dụng Metakaolin để sản xuất bê tông, hạt Metakaolin len lỏi lấp đầy lỗ rỗng bên bê tông khiến cho hỗn hợp bê tơng trở nên đặc có cường độ nén cao so với bê tông Metakaolin Trên giới có nhiều nghiên cứu với hàm lượng Metakaolin hợp lý để sản xuất bê tông làm cho hỗn hợp bê tơng đặc nhất, nghiên cứu Khatib Wild (1996) Kết thí nghiệm giải thích với hàm lượng Metakaolin chất kết dính bê tơng 20% làm cho bê tơng trạng thái đặc Với mẫu bê tơng có 10% Metakaolin lượng Metakaolin chưa đủ để làm cho lỗ rỗng giảm tối đa, chưa làm cho bê tơng trạng thái đặc mẫu bê tơng có 20% Metakaolin khiến cho mẫu bê tơng có 10% Metakaolin có cường độ nén thấp mẫu bê tơng có 20% Metakaolin Với trường hợp mẫu bê tơng khơng có Metakaolin, cường độ nén thấp hẳn so với mẫu bê tông có 10%, 20% Metakaolin, điều lý giải số lượng lỗ rỗng mẫu bê tơng khơng có Metakaolin lớn so với mẫu bê tơng có 10%, 20% Metakaolin Điều khiến cho độ đặc bê tơng khơng có Metakaolin khơng bê tơng khơng có 10%, 20% Metakaolin, kéo theo cường độ nén mẫu bê tơng khơng có Metakaolin thấp cường độ nén mẫu bê tơng có 10%, 20% Metakaolin Nhưng lượng Metakaolin bê tông 30%, hỗn hợp bê tơng có cường độ nén thấp so với mẫu khơng có Metakaolin có 10%, 20% Metakaolin Điều giải thích: với Metakaolin chiếm 30% chất kết dính nhiều để tham gia phản ứng puzolan, lượng Ca(OH) - 52 - không đủ để tiêu thụ hết lượng Metakaolin có mẫu bê tơng, khiến bê tơng có lượng Metakaolin trơ (khơng tham gia vào phản ứng puzolan) nguyên nhân dẫn đến cường độ chịu nén bê tông giảm - Với mẫu bê tông sử dụng xi măng PC40 Từ kết thí nghiệm xác định cường độ nén mẫu bê tông sử dụng xi măng PC40 mục 3.1.2.1 tác giả lập bảng tổng hợp: bảng 3.9 Bảng 3.9: Cường độ nén tổ mẫu bê tông (sử dụng xi măng PC40) Cường độ nén (Mpa) 0% MK 10% MK R7 38,9 43,0 R28 47,3 51,4 Từ kết bảng 3.9 vẽ biểu đồ hình 3.3: Cường độ (MPa) 60 50 40 R7 30 R28 20 10 0% 10% %MK Hình 3.3: Biểu đồ cường độ chịu chịu nén mẫu bê tông với tỉ lệ MK khác (sử dụng xi măng PC40) Kết thí nghiệm với mẫu bê tơng sử dụng xi măng PC40 chứng minh có mặt Metakaolin bê tông làm tăng cường độ chịu nén bê tông Cường độ chịu nén mẫu bê tông sử dụng xi măng PC40 cao cường độ nén mẫu bê tông sử dụng xi măng PCB30 mác xi măng PC40 lớn mác xi măng PCB30 Như có mặt lượng Metakaolin phù hợp bê tông làm tăng cường độ chịu nén bê tông so với bê tông khơng có Metakaolin, - 53 - đặc biệt với lượng Metakaolin 20% chất kết dính bê tơng bê tơng có cường độ lớn Bê tơng khơng nên trộn q nhiều Metakaolin bê tơng có lượng Metakaolin trơ khơng tham gia phản ứng puzolan, làm giảm cường độ chịu nén bê tơng 3.1.3 Thí nghiệm xác định xác định cường độ chịu kéo ép chẻ bê tông 3.1.3.1 Kết thí nghiệm Với thí nghiệm ép chẻ tác giả tiến hành với mẫu bê tông sử dụng loại xi măng PCB30 - Với mẫu bê tơng có 0% Metakaolin: Tác giả tiến hành thí nghiệm ép chẻ mẫu bê tông ngày tuổi ngày tuổi (R7), 28 ngày tuổi (R28), 90 ngày tuổi (R90) Với ngày tuổi tác giả tiến hành thí nghiệm tổ mẫu gồm viên mẫu hình trụ kích thước 150x300 mm Kết nhận giá trị trung bình giá trị tổ mẫu Cường độ ép chẻ mẫu tính theo cơng thức: R kc = Trong đó: 2P ; π H D R kc : Cường độ kéo ép chẻ, Mpa; P: Tải trọng phá hủy mẫu mẫu hình trụ, N; H: Chiều cao mẫu hình trụ (chiều dài đường sinh), mm; D: Đường kính đáy mẫu hình trụ, mm Kết thí nghiệm mẫu bê tơng có 0% Metakaolin: Bảng 3.10: Cường độ ép chẻ mẫu bê tơng có 0% Metakaolin Cường độ ép chẻ (Mpa) Mẫu Mẫu Mẫu Trung bình R7 3,96 4,17 4,03 4,06 R28 4,88 4,67 4,60 4,72 R90 4,95 5,02 5,02 5,00 - Mẫu bê tơng có 10% Metakaolin: Tác giả luận văn tiến hành thí - 54 - nghiệm ép chẻ tương tự thí nghiệm mẫu bê tơng có 0% Metakaolin kết thí nghiệm bảng 3.11: Bảng 3.11: Cường độ ép chẻ mẫu bê tơng có 10% Metakaolin Cường độ ép chẻ Mẫu Mẫu Mẫu R7 4,24 4,46 4,46 4,39 R28 4,81 4,95 4,88 4,88 R90 5,16 5,16 5,23 5,19 (Mpa) Trung bình - Mẫu bê tơng có 20% Metakaolin: Tác giả luận văn tiến hành thí nghiệm ép chẻ tương tự kết thí nghiệm bảng 3.12: Bảng 3.12: Cường độ ép chẻ mẫu bê tơng có 20% Metakaolin Cường độ ép chẻ Mẫu Mẫu Mẫu R7 4,53 4,53 4,46 4,50 R28 4,95 4,88 4,95 4,93 R90 5,38 5,31 5,31 5,33 (Mpa) Trung bình - Mẫu bê tơng có 30% Metakaolin: Tác giả luận văn tiến hành thí nghiệm ép chẻ tương tự kết thí nghiệm: Bảng 3.13: Cường độ ép chẻ mẫu bê tơng có 30% Metakaolin Cường độ ép chẻ Mẫu Mẫu Mẫu R7 3,68 3,68 3,89 3,75 R28 4,60 4,39 4,39 4,46 R90 4,60 4,74 4,74 4,69 (Mpa) Trung bình 3.1.3.2 Bàn luận Từ kết thí nghiệm xác định cường độ kéo ép chẻ mẫu bê - 55 - tông sử dụng xi măng PCB30 mục 3.1.3.1 tác giả lập bảng tổng hợp (bảng 3.14) Bảng 3.14: Cường độ ép chẻ tổ mẫu bê tông Cường độ ép chẻ 0% MK 10% MK 20% MK 30% MK R7 4,06 4,39 4,50 3,75 R28 4,72 4,88 4,93 4,46 R90 5,00 5,19 5,33 4,69 (Mpa) Kết bảng 3.14 thể qua biểu đồ hinh 3.4: 6,00 Cường độ (MPa) 5,00 4,00 R7 3,00 R28 R90 2,00 1,00 0,00 0% 10% 20% 30% %MK Hình 3.4: Biểu đồ cường độ chịu kéo ép chẻ bê tông Dựa vào bảng 3.8 hình 3.2 thấy cường độ ép chẻ mẫu bê tông ngày tuổi R7, R28, R90 có kết sau: R(20%MK) > R(10%MK) > R(0%MK) > R(30%MK) Kết thí nghiệm hỗn hợp bê tông thay lượng xi măng lượng Metakaolin chất kết dính, cường độ ép chẻ bê tông thay đổi Đặc biệt lượng Metakaolin chiếm 20% chất kết dính bê tơng có cường độ ép chẻ cao Cách giải thích kết nghiên cứu thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo ép chẻ mẫu bê tông giống cách giải thích kết thí nghiệm xác định - 56 - cường độ chịu nén mẫu bê tông 3.1.4 Thí nghiệm xác định xác định độ chống thấm bê tơng 3.1.4.1 Kết thí nghiệm - Mẫu bê tông sử dụng xi măng PCB30 + Với mẫu bê tơng có 0% Metakaolin: Tác giả tiến hành thí nghiệm thấm mẫu bê tông 28 ngày tuổi đạt mác chống thấm W12 + Với mẫu bê tơng có 10% Metakaolin: Tác giả tiến hành thí nghiệm thấm mẫu bê tông 28 ngày tuổi đạt mác chống thấm W16 + Với mẫu bê tơng có 20% Metakaolin: Tác giả tiến hành thí nghiệm thấm mẫu bê tông 28 ngày tuổi đạt mác chống thấm W16 + Với mẫu bê tơng có 30% Metakaolin: Tác giả tiến hành thí nghiệm thấm mẫu bê tông 28 ngày tuổi đạt mác chống thấm W14 Tổng hợp kết thí nghiệm thấm bê tơng bảng 3.15 Bảng 3.15: Kết thí nghiệm độ chống thấm tổ mẫu bê tông (sử dụng xi măng PCB 30) Mác chống thấm (W) 0% MK 10% MK 20% MK 30% MK Xi măng PCB30 12 16 16 14 - Mẫu bê tông sử dụng xi măng PC40 + Với mẫu bê tơng có 0% Metakaolin: Cũng giống mẫu bê tông sử dụng xi măng PCB30, tác giả tiến hành thí nghiệm thấm mẫu bê tơng với ngày tuổi 28 ngày Kết thí nghiệm thấm mác chống thấm mẫu bê tơng có 0% Metakaolin W14 + Với mẫu bê tơng có 10% Metakaolin: Tác giả tiến hành thí nghiệm thấm mẫu bê tơng với ngày tuổi 28 ngày có kết tổ mẫu đạt mác chống thấm W18 Tổng hợp kết thí nghiệm thấm bê tơng bảng 3.16 - 57 - Bảng 3.16: Kết thí nghiệm độ chống thấm tổ mẫu bê tông (sử dụng xi măng PC 40) Mác chống thấm (W) 0% MK 10% MK Xi măng PC40 14 18 3.1.4.2 Bàn luận Từ kết thí nghiệm xác định độ chống thấm mẫu bê tông mục 3.1.4.1 tác giả lập bảng tổng hợp (3.17) Bảng 3.17: Độ chống thấm tổ mẫu bê tông Mác chống thấm (at) 0% MK 10% MK 20% MK 30% MK Xi măng PCB30 12 16 16 14 Xi măng PC40 14 18 - - - Với mẫu bê tông sử dụng xi măng PCB30 Dựa vào bảng 3.17 ta thấy độ chống thấm mẫu có 10% Metakaolin 20% Metakaolin cao Còn với mẫu khơng có Metakaolin mẫu có 30% Metakaolin có độ chống thấm thấp so với hai loại mẫu có 10% 20% Metakaolin Kết thí nghiệm lượng Metakaolin bê tông 10%, 20% chất kết dính hỗn hợp bê tơng có độ chống thấm cao so với mẫu khơng có Metakaolin Ngun nhân vật liệu Metakaolin vật liệu có kích thước hạt nhỏ so với kích thước hạt xi măng, lấp vào lỗ rỗng bên bê tông Chính có mặt Metakaolin hỗn hợp bê tơng khiến cho bê tơng trở nên đặc có độ chống thấm cao so với bê tơng khơng có Metakaolin Khi hàm lượng Metakaolin bê tơng 30% bê tơng có cường độ nén thấp so với mẫu bê tông có 10%, 20% Metakaolin Do vật liệu Metakaolin có tính liên kết vật liệu so với xi măng nên với lượng Metakaolin chất kết dính bê tơng lớn 20% chất kết dính - 58 - bê tơng bê tơng có độ chống thấm nhỏ so bê tơng có 20% Metakaolin Chính làm giảm độ chống thấm bê tông ảnh hưởng tới chất lượng bê tông - Với mẫu bê tông sử dụng xi măng PC40: Kết thí nghiệm có mặt 10% Metakaolin chất kết dính cải thiện đáng kể độ chống thấm bê tông Điều khẳng định việc sử dụng vật liệu Metakaolin để sản xuất bê tơng có độ chống thấm cao phù hợp Kết thí nghiệm cho ta thấy sử dụng xi măng PC40, độ chống thấm mẫu bê tông cao mẫu bê tơng sử dụng xi măng PCB30 Điều giải thích, sử dụng xi măng PC40 mẫu bê tơng có mác cao so với mẫu bê tơng sử dụng xi măng PCB30, có nghĩa mẫu bê tông sử dụng xi măng PC40 có độ đặc kéo theo độ chống thấm mẫu bê tông cao mẫu bê tông sử dụng xi măng PCB30 Trên thực tế bê tông có mác 35 - 40 Mpa có độ chống thấm tương đương vào khoảng W10 - W12 theo kết thí nghiệm trung tâm thí nghiệm LAS-XD07 Như với mác bê tơng tương đương mẫu bê tơng có Metakaolin cải thiện độ chống thấm bê tông 3.2 Khả ứng dụng bê tông sử dụng vật liệu Metakaolin Việt Nam Việc sử dụng Metakaolin để sản xuất bê tông, loại bê tông phổ biến nước sử dụng vào cơng trình giới: Từ cơng trình thủy lợi, thủy điện, nhà cao tầng, nhà thấp tầng, … Tuy nhiên Việt Nam loại bê tông chưa áp dụng cho công trình xây dựng vật liệu Metakaolin Việt Nam nghiên cứu tính tác dụng, nên việc lựa chọn sử dụng vật liệu Metakaolin Việt Nam để sản xuất bê tơng cịn Kết nghiên cứu luận văn nhiều ưu điểm - 59 - loại bê tông sử dụng vật liệu Metakaolin Việt Nam để sản xuất, đặc biệt cải thiện đáng kể cường độ nén, kéo độ chống thấm Với ưu điểm việc áp dụng bê tơng có sử dụng vật liệu Metakaolin Việt Nam vào công trình Việt Nam hợp lý cần thiết có khả làm tăng tuổi thọ cơng trình Đặc biệt cơng trình thủy lợi vấn đề chống thấm vấn đề quan trọng Việc áp dụng loại bê tông vào cơng trình thuỷ lợi hồn tồn khả thi hợp lý Bởi theo kết nghiên cứu luận văn loại bê tơng sử dụng vật liệu Metakaolin Việt Nam có mác bê tơng độ chống thấm cao bê tông thường Khi áp dụng bê tơng vào cơng trình thủy lợi, đặc biệt với cấu kiện có cốt thép bê tông vật liệu lý tưởng để bảo vệ cốt thép làm cho tuổi thọ cơng trình kéo dài Loại bê tông sử dụng vật liệu Metakaolin Việt Nam cịn áp dụng cho cấu kiện đặc biệt có mác bê tơng cao hay cấu kiện cơng trình u cầu độ bền kéo cao Kết nghiên cứu luận văn làm tài liệu tham khảo cho đơn vị tư vấn, chủ đầu tư xây dựng cơng trình 3.3 Công nghệ thi công bê tông Việc lựa chọn công nghệ thi cơng bê tơng cơng trình xây dựng quan trọng Bởi cơng trình có tính chất đặc thù riêng, để thi cơng bê tông sản xuất cấu kiện đem lại chất lượng sản phẩm hiệu kinh tế cao nhất, phải đưa biện pháp thi công hữu hiệu Chính ta cần phải lựa chọn cơng nghệ thi cơng bê tơng phù hợp Có nhiều cơng nghệ thi cơng áp dụng cho việc thi công loại bê tông luận văn: Thi công bê tong theo phương pháp thủ công, thi công theo phương pháp bơm Các phương pháp tuân thủ theo - 60 - TCVN 4453-1995, để đảm bảo yêu cầu an toàn, kỹ thuật, chất lượng 3.4 Kết luận chương Như từ kết thí nghiệm cường độ nén, cường độ kéo ép chẻ, độ chống thấm mẫu bê tông, thấy việc sử dụng vật liệu Metakaolin để sản xuất loại bê tơng có nhiều tính vượt trội bê tơng thường: Đó cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo, độ chống thấm tăng Việc lựa chọn tỉ lệ Metakaolin chất kết dính quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến sản phẩm bê tông sau Với kết nghiên cứu nên chọn tỉ lệ phần trăm vật liệu Metakaolin chất kết dính bê tông 10% - 20% để trộn bê tông đem lại cho ta sản phẩm bê tơng có chất lượng tốt Loại bê tơng có cường độ nén, kéo, độ chống thấm cao loại bê tông thường, nên việc áp dụng vào công trình xây dựng Việt Nam phù hợp khả thi, đặc biệt cơng trình Thủy lợi Việc lựa chọn công nghệ thi công bê tơng cho cơng trình xây dựng nói chung cơng trình thủy lợi nói riêng cần thiết quan trọng, có lựa chọn cơng nghệ, biện pháp thi cơng, chất lượng sản phẩm bê tơng cơng trình cao đảm bảo tiết kiệm chi phí thi cơng - 61 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - Sử dụng vật liệu Metakaolin Việt Nam thay lượng xi măng hợp lý để sản xuất bê tông cho ta hỗn hợp bê tơng có nhiều tính cải thiện so với bê tông không thường: + Tăng cường độ chịu nén + Tăng cường độ chịu kéo ép chẻ + Tăng khả chống thấm Không vậy, việc sử dụng Metakaolin để thay phần xi măng bê tông làm giảm ô nhiễm môi trường, giảm chi phí liên quan - Những tồn q trình thực luận văn: Do thời gian có hạn trình độ có hạn nên tác giả khơng thể tránh khỏi thiếu sót chưa thu thập hết thông tin, tài liệu vật liệu Metakaolin, tìm hiểu tính chất vật liệu Đồng thời tác giả chưa nghiên cứu hết tính ưu biệt bê tơng sử dụng vật liệu Metakaolin để sản xuất, nghiên cứu việc tăng cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo ép chẻ,và tăng khả chống thấm bê tông - Kiến nghị hướng nghiên cứu tiếp theo: sử dụng vật liệu Metakaolin luận văn nghiên cứu ảnh hưởng vật liệu MK tới số tính chất bê tơng Hơn vật liệu Metakaolin khai thác từ mỏ Kaolin Phú Thọ Rất mỏ Kaolin khác nước ta có hàm lượng thành phần hóa học khác nhau, làm thay đổi tính chất, chất lượng bê tơng Chính hướng nghiên cứu mở rộng luận văn sử dụng thêm Metakaolin có nguồn từ mỏ Kaolin khác nhau, nghiên cứu thêm tính chất khác bê tơng sử dụng vật liệu Metakaolin Việt Nam như: khả chống ăn mịn, lỗ rỗng bê tơng, độ thấm clorua, cacbonat hóa… để áp dụng hiệu loại bê tông - 62 - vào cơng trình xây dựng nói chung cơng trình thủy lợi nói riêng - 63 - TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tiếng Việt [1] Bộ xây dựng, TCVN 3105 – 2007 Phương pháp thử độ sụt bê tông – Yêu cầu kỹ thuật [2] Bộ xây dựng, TCVN 3116 – 2007 Phương pháp xác định độ chống thấm – Bê tông nặng [3] Bộ xây dựng, TCVN 3118 – 2007 Phương pháp xác định cường độ chịu nén bê tông nặng [4] Bộ xây dựng, TCVN 4453 – 1995 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép tồn khối – Quy phạm thi cơng nghiệm thu [5] Bộ xây dựng, TCVN 6260 – 2009 Xi măng pooc lăng hỗn hợp – Yêu cầu kỹ thuật [6] Bộ xây dựng, TCVN 6282 – 2009 Xi măng pooc lăng – Yêu cầu kỹ thuật [7] Bộ xây dựng, TCVN 7572 – 2006 Cốt liệu cho bê tông vữa – Phương pháp thử [8] Bộ xây dựng, TCVN 8862 – 2011 Quy trình thí nghiệm xác định cường độ kéo ép chẻ vật liệu hạt liên kết chất kết dính [9] Bộ xây dựng, TCVN 9340 – 2012 Hỗn hợp bê tông trộn sẵn – Yêu cầu đánh giá chất lượng nghiệm thu [10].Bộ xây dựng, TCXDVN 302 – 2004 Nước trộn bê tông vữa – Yêu cầu kỹ thuật [11].Công ty CP tư vấn Sông Đà – Trung Tâm thí nghiệm Xây dựng Sơng Đà (LAS-XD07) (2012), Kết thí nghiệm xác định độ chống thấm bê tơng tầng hầm cơng trình “Tổ hợp chung cư cao tầng Nam XaLa” Hà Nội - 64 - [12].Trần Quốc Tế (2006), Nghiên cứu hồn thiện cơng nghệ sản xuất Metacaolanh, Báo cáo tổng kết khoa học công nghệ, Bộ xây dựng – Viện vật liệu xây dựng [13].Viện vật liệu xây dựng (2000); quy hoạch tổng thể ngành công nghiệp vật liệu xây dựng Việt Nam đến năm 2010 định hướng đến 2020; Báo cáo tổng kết dự án, Hà Nội II Tiếng Anh [14].Badogiannis E., Tsivilis S., Papadakis V.G., Chaniotakis E (2002), The effects of metakaolin on concrete properties, Proceedings of Dundee Conference, pp.81-89 [15].Cyr M., Trinh M., Husson B., Casaux-Ginestet G., (2013), Design of MK-cement grouts intended for soil nailing, Elsevier Editorial System(tm) for Construction & Building Materials, 41, 857-867 [16].Imrich Kusnir (2000), Mineral resources of Vietnam, Acta Montanistica Slovaca Roenik 5, 2, 165-172 [17].Murat M (1983), Hydration reaction and hardening of calcined clays and related minerals I.Preliminary investigation on metakaolinite, Cement and Concrete Research, vol.13, pp.259-266 [18].Sabir B.B., S Wild and J Bai (2001), Metakaolin and calcined clays as pozzolans for concrete: a review, Cement and Concrete Composites, vol.23, issue 6, pp 441-454 [19].Trinh M., Cyr M., Husson B., Casaux-G., Robit P., (November 23-25, 2011), Use of metakaolin in grout seal applications, 2nd International Seminar INVACO - Innovation & Valorisation in Civil Engineering & Construction Materials & Construction Materials, Rabat (Morocco) - 65 - [20].Wild S., Khatib J.-M, Jones A., (1996), Relative strength, pozzolanic activity and cement hydration in superplasticized metakaolin concrete, Cement and Concrete Research, vol.26, pp.1537-1544 [21].Wild S., Khatib J.M., (1997), Portlandite consumption in metakaolin cement pastes and mortars, cement and concrete research, vol 27, n°1, pp.137-146 III Tiếng Pháp [22].Robit P., Cyr M., Husson B., Casaux-G., Trinh M., (JNGG 4-5-6 juillet 2012), Coulis de faible émission carbone base de métakaolin, Congrès national de géotechnique et de géologie de l’ingénieur, Bordeaux, France [23].San Nicolas R., (2011), Approche performantielle des bétons avec métakaolins obtenus par calnination flash, Thèse de Doctorat, Université de Toulouse [24].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 IV Website [25].http://ashui.com/mag/vatlieu-thietbi/vat-lieu-xay-dung/2610-xi-mangnovacem -se-thay-the-xi-mang-portland.html ... xuất bê tông sử dụng rộng rãi giới, Việt Nam nghiên cứu bước đầu dừng lại nghiên cứu cường độ bê tông pha phụ gia Metakaolin Việc nghiên cứu sử dụng vật liệu Metakaolin Việt Nam để sản xuất bê tông. .. CH20C11 Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Tên đề tài luận văn: ? ?Nghiên cứu sử dụng Metakaolin Việt Nam chế tạo bê tông cường độ cao, ứng dụng cho cơng trình thủy lợi? ?? Tơi xin cam đoan đề tài... mẫu - Nghiên cứu bê tơng pha phụ gia Metakaolin - Đánh giá kết thu bàn luận - Ứng dụng công nghệ thi công bê tông 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu vật liệu Metakaolin Việt Nam sử dụng