Nghiên cứu ứng dụng vụn bêtông thay thế một phần đá tự thiên trong hỗn hợp bêtông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ NGỌC PHƯƠNG THANH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VỤN BÊTÔNG THAY THẾ MỘT PHẦN ĐÁ TỰ NHIÊN TRONG HỖN HỢP BÊTƠNG NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP – 60580208 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ NGỌC PHƯƠNG THANH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VỤN BÊTÔNG THAY THẾ MỘT PHẦN ĐÁ TỰ NHIÊN TRONG HỖN HỢP BÊTÔNG NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP - 60580208 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 / 2018 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ NGỌC PHƯƠNG THANH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VỤN BÊTÔNG THAY THẾ MỘT PHẦN ĐÁ TỰ NHIÊN TRONG HỖN HỢP BÊTÔNG NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP - 60580208 Hướng dẫn khoa học: TS LÊ ANH THẮNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 / 2018 ii iii iv v vi vii viii ix - Cường độ chịu uốn mẫu dầm bêtông sử dụng vụn bêtông thay không chênh lệch nhiều với mẫu bêtông đối chứng 4.2.3 Kết thí nghiệm uốn dầm bêtơng cốt thép: Kết kiểm tra tải trọng phá hoại dầm thí nghiệm kích thước 200x300x3300 trình bày bảng sau: Bảng 18 Bảng tổng hợp tải trọng phá hoại độ sụt dầm thí nghiệm TÊN MẪU P (kN) Độ sụt (cm) RB1 136.2 10.4 RB2 138.8 10.6 DC1 138.31 11.0 DC2 145.11 11.2 Hình 43 Biểu đồ so sánh độ sụt dầm thí nghiệm - Qua biểu đồ ta thấy bê tông đá đối chứng có độ sụt tương đối linh động bê tông sử dụng vụn bêtông thay cốt liệu tự nhiên vụn bêtơng có độ hút nước cao đá tự nhiên 45 a) Kết kiểm tra cường độ phá hoại dầm bêtơng cốt thép: Hình 44 Biểu đồ so sánh cường độ phá hoại dầm thí nghiệm - Cường độ phá hoại dầm bêtông cốt thép sử dụng vụn bêtông thay 20% đá tự nhiên chênh lệch không nhiều so với dầm sử dụng cốt liệu tự nhiên Điều cho thấy với tỉ lệ thay định, vụn bêtông gây ảnh hưởng không đáng kể đến khả chịu lực cấu kiện bêtông cốt thép - Biểu đồ cho thấy cường độ chịu nén mẫu bêtông 150x150x150 dầm sử dụng vụn bêtông giảm khả chịu lực dầm không chênh lệch đáng kể với dầm bêtông sử dụng đá tự nhiên b) Kết kiểm tra chuyển vị dầm bêtông cốt thép ứng với cấp áp lực: Bảng 19 Bảng tổng hợp chuyển vị dầm bêtông cốt thép ứng với cấp tải trọng Chuyển vị (mm) Tải trọng (kN) RB1 RB2 DC1 DC2 0 0 25 2.92 3.8 3.12 2.91 50 5.44 6.94 6.39 6.03 46 75 7.15 20.3 9.51 8.98 100 10.69 23.43 12.38 11.62 125 13.78 28.61 19.82 15.66 Hình 45 Biểu đồ so sánh cường độ phá hoại dầm thí nghiệm - Tổng hợp số liệu thí nghiệm ta thấy q trình chuyển vị ứng với cấp áp lực dầm bêtông cốt thép sử dụng vụn bêtông thay đá tự nhiên RB1 hồn tồn tương đồng khơng chênh lệch lớn với dầm bêtông đối chứng Riêng mẫu dầm RB2 từ cấp tải trọng 50KN có chuyển vị lớn mẫu dầm đối chứng, nguyên nhân q trình đổ bêtơng bị nước (thể mặt ngồi dầm) c) Sơ đồ vết nứt dầm bêtơng cốt thép: Sơ đồ vết nứt dầm đối chứng DC1: - Các nét màu đỏ nét vẽ lại vị trí hình dáng vết nứt dầm - Trong đó: + M00 - Tải trọng dầm + M01, M04: chuyển vị đứng vị trí cách gối đoạn 1m + M02: chuyển vị đứng vị trí dầm 47 Hình 46 Sơ đồ vết nứt dầm DC1 Hình 47 Số liệu đọc cảm biến dầm DC1 trước phá hoại Sơ đồ vết nứt dầm đối chứng DC2: - Các nét màu đỏ nét vẽ lại vị trí hình dáng vết nứt dầm - Trong đó: + M00 - Tải trọng dầm + M01, M04: chuyển vị đứng vị trí cách gối đoạn 1m + M02: chuyển vị đứng vị trí dầm 48 Hình 48 Sơ đồ vết nứt dầm DC2 Hình 49 Số liệu đọc cảm biến dầm DC2 trước phá hoại Sơ đồ vết nứt dầm bêtông sử dụng vụn bêtông thay RB1: - Các nét màu đỏ nét vẽ lại vị trí hình dáng vết nứt dầm - Trong đó: + M00 - Tải trọng dầm + M01, M02: chuyển vị đứng vị trí cách gối đoạn 1m + M04: chuyển vị đứng vị trí dầm 49 Hình 50 Sơ đồ vết nứt dầm RB1 Hình 51 Số liệu đọc cảm biến dầm RB1trước phá hoại Sơ đồ vết nứt dầm bê tông sử dụng vụn bêtông thay RB2: - Các nét màu đỏ nét vẽ lại vị trí hình dáng vết nứt dầm - Trong đó: + M00 - Tải trọng dầm + M01, M04: chuyển vị đứng vị trí cách gối đoạn 1m + M02: chuyển vị đứng vị trí dầm 50 Hình 52 Sơ đồ vết nứt dầm RB2 Hình 53 Số liệu đọc cảm biến dầm RB1trước phá hoại Hình 54 Biểu đồ quan hệ tải trọng chuyển vị dầm - Do hình chụp vị trí vết nứt dầm có góc chụp khác nên để so sánh, dùng phần mềm Autocad vẽ lại vết nứt dầm theo hình chụp đo chiều 51 dài vết nứt xuất dầm Hình 55 So sánh sơ đồ xuất vết nứt dầm DC1, DC2, RB1, RB2 Kết thực nghiệm uốn dầm bêtông cốt thép cho thấy: - Chuyển vị dầm bêtông cốt thép sử dụng vụn bêtông thay dầm đối chứng tương đương dầm cấu kiện chịu uốn, thép chịu lực lớp nên bêtơng chưa tới ngưỡng phá hoại giịn, tỉ lệ vụn bêtông thấp nên chưa ảnh hưởng rõ rệt tới cấu kiện chịu uốn 52 - Với thành phần cấp phối nhau, thay 20% đá tự nhiên vụn bêtông không ảnh hưởng đến khả chịu lực dầm - Theo sơ đồ xuất vết nứt dầm, dầm bêtông cốt thép sử dụng vụn bêtơng có vết nứt xuất vị trí 1m dầm, chiều dài vết nứt tương đồng với dầm bêtông đối chứng sử dụng cốt liệu đá tự nhiên 53 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 5.1 Kết luận: Qua kết thực nghiệm, rút kết luận sau : - Khả sử dụng vụn bêtông thay phần cốt liệu tự nhiên chế tạo bêtơng hồn tồn khả thi Các kết thí nghiệm cho thấy tỉ lệ vụn bêtơng thay cao cường độ bêtơng giảm cường độ vụn thay không cao đá tự nhiên - Có thể sử dụng vụn bêtơng cường độ cao để thay hoàn toàn đá tự nhiên chế tạo bêtông cường độ thấp cường độ vụn đúc cấu kiện bêtông cường độ thấp (gạch, chi tiết trang trí…) - Kết uốn dầm bêtông cốt thép cho thấy thay đá tự nhiên vụn bêtông với tỉ lệ hợp lý (20%) không gây ảnh hưởng đến khả chịu lực chuyển vị dầm bêtông cốt thép - Vụn bêtông thay đá có ảnh hưởng đến độ sụt phát triển cường độ bêtơng tính chất hút nước vụn bêtông cao đá tự nhiên - Việc sử dụng vụn bêtông giải vấn đề nhiễm mơi trường, tiết kiệm chi phí vận chuyển xử lý vụn bêtông - Việc sử dụng vụn bêtông phù hợp với xu hướng sử dụng vật liệu sạch, tận dụng chất thải xây dựng góp phần bảo vệ môi trường Với kết nghiên cứu trên, theo đà phát triển khoa học kỹ thuật lĩnh vực phụ gia chế tạo bêtong u cầu bảo vệ mơi trường, vụn bêtơng hồn tồn ứng dụng vào sản xuất bêtông, gạch loại vật liệu xây dựng khác Tuy nhiên chưa có chế khuyến khích tạo điều kiện từ quan quản lý nhà nước nên vụn bêtơng cịn chưa sử dụng tiềm 54 mang lại Cần xem vụn bêtông loại cốt liệu xây dựng tương tự cát, đá cốt liệu thô khác công nhận quan quản lý nhà nước việc ban hành tiêu chuẩn phân loại vụn bêtông phạm vi ứng dụng vụn bêtông 5.2 Hướng nghiên cứu Ở nước ta, vụn bêtông chưa quan tâm sử dụng nước tiên tiến Tuy nhiên với tốc độ phát triển ngành xây dựng nước, việc nghiên cứu phân loại tái sử dụng vụn bêtơng cần thiết để góp phần bảo vệ môi trường tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên Để đưa vụn bêtông ứng dụng trực tiếp vào sản xuất vật liệu xây dựng nghiên cứu theo hướng sau: - Nghiên cứu phân loại vụn bêtông: Cần tiến hành thực nghiệm phân loại vụn bêtông theo thực tế ứng dụng loại vụn bêtơng thu từ q trình phá dỡ cơng trình hữu - Nghiên cứu ứng dụng vụn bêtông mịn: Trong q trình phá dỡ cơng trình hữu phân loại vụn bêtơng, ngồi hạt bêtơng thơ thu thập cịn có loại hạt mịn (bao gồm gạch vụn, bêtông vụn, hạt bụi ximăng, cát ) Các loại cốt liệu hồn tồn tận dụng để thay cát tự nhiên công tác xây tô, chế tạo cấu kiện bêtông cường độ thấp để tiến tới tái sử dụng hoàn toàn vật liệu vụn bêtông - Nghiên cứu cường độ bêtông sử dụng vụn bêtông thay đá tự nhiên: cần có nghiên cứu hướng sử dụng loại phụ gia vật liệu làm tăng cường độ bêtông (sợi thép, sợi thủy tinh ) xem khả tăng cường độ bêtông chế tạo từ vụn bêtông - Nghiên cứu phương pháp tái chế, phân loại vụn bêtông: Cần nghiên cứu phương pháp tái chế vụn bêtông nhằm phân loại thu lại loại 55 vật liệu tốt hỗn hợp vụn bêtông để đa dạng hóa ứng dụng vụn bêtơng tơng - Nghiên cứu dây chuyền công nghệ ứng dụng vụn bêtông: Việc sử dụng gạch không nung nhằm tận dụng vụn bêtông góp phần bảo vệ mơi trường hướng ứng dụng nay, nghiên cứu kết hợp dây chuyền chế tạo máy nghiền -> ray sàng phân loại -> phối trộn vụn bêtông vữa -> sản xuất gạch không nung Dây chuyền chế tạo gạch khơng nung nên nghiên cứu theo hướng ứng dụng trực tiếp cơng trình xây dựng nhằm giảm chi phí vận chuyển tận dụng nguồn vụn bêtơng chỗ Để sử dụng vụn bêtông tái chế loại cốt liệu bêtơng cần có quy định cụ thể quan quản lý nhà nước, nên có thêm nghiên cứu ứng dụng vào dự án cụ thể Sử dụng vụn bêtơng tái chế góp phần bảo vệ môi trường, bảo vệ tài nguyên thiên nhiên đất nước 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] R Sri Ravindrarajah Bsc (Eng), PhD and C T Tam BE, ME, PhD, MICE, FIEM, MIEA ust, “Properties of concrete made with crushed concrete as coarse aggregate”, National University of Singapore, 1985 [2] RILEM, ‘RILEM Technical Recommendations for the testing and use of construction materials’, Taylor & Francis Group, 1994 [3] Mirjana Malesev, Vlastimir Radonjanin and Snezana Marinkovic, “Recycled Concrete as Aggregate for Structural Concrete Production,” Publisher of Open Access Journal , 30 April 2010 [4] Brett Micheal Schoppe, “Shrinkage & Modulus of Elasticiti in Concrete with Recycled Aggregates” , April 2011 [5] Sim Yi, Cindy Koh, “Sustainable rehabilitaion of Aircraft stands using recycled concrete aggregates,” Passenger Terminal Expo 2011 [6] Mirjana Malesev, Vlastimir Radonjanin Gordana Broceta, “Properties of recycled Aggregate Concrete,” Contemporary Materials, Vol 2, 2014 [7] http://sokhoahoc.sonla.gov.vn/tin-tuc/848_2811/Xay-dung-mo-hinh-ung-dungcong-nghe-san-xuat-gach-khong-nung-tu-dat-doi-va-nguyen-lieu-san-co-tai-tinhSon-La.htm , 2015 [8] http://www.baoxaydung.com.vn/news/vn/vat-lieu/su-dung-hieu-qua-cot-lieu-betong-tai-che-o-cac-nuoc-phat-trien.html, 2017 [9] Greg Slaughter, “Construction of Newzealand first 100% rycycled road”, Fulton Hogan Ltd, 2006 [9] TCVN 3105:2007 Phương pháp thử độ sụt bê tông – Yêu cầu kỹ thuật [10] TCVN 3118:2007 Phương pháp xác định cường độ chịu nén bê tông nặng [11] TCVN 6260:2009 Xi măng pooc lăng hỗn hợp - Yêu cầu kỹ thuật [12] TCVN 6282:2009 Xi măng pooc lăng - Yêu cầu kỹ thuật [13] TCVN 4453 : 1995 Quy trình trộn bê tơng [14] TCVN 5574: 2012 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế [15] TCVN 7572: 2006 Cốt liệu cho bêtông vữa – Phương pháp thử S K L 0 ... thay 20% đá tự nhiên vụn bêtông RC40 Tổ mẫu thay 40% đá tự nhiên vụn bêtông RC60 Tổ mẫu thay 60% đá tự nhiên vụn bêtông 13 RC80 Tổ mẫu thay 80% đá tự nhiên vụn bêtông RC100 Tổ mẫu thay 100% đá. .. 20% đá tự nhiên vụn bêtông ẩm 11 RS40 Tổ mẫu thay 40% đá tự nhiên vụn bêtông ẩm 12 RD20 Tổ mẫu thay 20% đá tự nhiên vụn bêtông khô 13 RD40 Tổ mẫu thay 40% đá tự nhiên vụn bêtông khô Tổ mẫu thay. .. LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ NGỌC PHƯƠNG THANH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VỤN BÊTÔNG THAY THẾ MỘT PHẦN ĐÁ TỰ NHIÊN TRONG HỖN HỢP BÊTÔNG NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP - 60580208 Hướng