(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu tăng cường khả năng chống ăn mòn trong môi trường nước biển cho bê tông hạt mịn kết hợp phụ gia placc cr

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THUẬN THIÊN NGHIÊN CỨU TĂNG CƯỜNG KHẢ NĂNG CHỐNG ĂN MỊN TRONG MƠI TRƯỜNG NƯỚC BIỂN CHO BÊ TÔNG HẠT MỊN KẾT HỢP PHỤ GIA PLACC-CR NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP – 60580208 SKC006072 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THUẬN THIÊN NGHIÊN CỨU TĂNG CƢỜNG KHẢ NĂNG CHỐNG ĂN MỊN TRONG MƠI TRƢỜNG NƢỚC BIỂN CHO BÊ TÔNG HẠT MỊN KẾT HỢP PHỤ GIA PLACC-CR NGÀNH : KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP – 60580208 Hƣớng dẫn khóa học: PGS.TS: PHAN ĐỨC HÙNG Tp Hồ Chí Minh, Tháng 7/2019 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Nguyễn Thuận Thiên Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 30-05-1988 Nơi sinh: Tiềng Giang Quê quán: Tƣờng Đa, Châu Thành, Bến Tre Dân tộc: Kinh Chức vụ, đơn vị công tác trƣớc học tập, nghiên cứu: DNTN Thanh Chỗ riêng địa liên lạc: Đông an 6, Mỹ Xuyên, Long Xuyên, An Giang Điện thoại quan: 02963844024 Fax: Điện thoại nhà riêng: 093081173 E-mail: nguyenthuanthien1988@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Thời gian đào tạo từ Hệ đào tạo: đến Nơi học (trƣờng, thành phố): Ngành học: Đại học: Hệ đào tạo: Vừa học vừa làm Thời gian đào tạo từ 09/2010 đến 09/2015 Nơi học (trƣờng, thành phố): Đại Học Cơng Nghệ Sài Gịn Ngành học: Xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: Ngƣời hƣớng dẫn: Thạc sỹ: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ 28/08/2018 đến 28/02/2019 Nơi học (trƣờng, thành phố): Đại học SPKT TP.HCM Ngành học: Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng công nghiệp i Tên luận văn: Nghiên cứu tăng cƣờng khả chống ăn mịn mơi trƣờng nƣớc biển cho bê tông hạt mịn kết hợp phụ gia PLACC-CR Ngày & nơi bảo vệ luận văn: Ngày 21/7/2019 trƣờng Đại học SPKT TP.HCM Ngƣời hƣớng dẫn: PGS.TS Phan Đức Hùng Tiến sĩ: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ …/… đến …/ … Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Anh văn cấp độ B1 khung Châu Âu Học vị học hàm chức vụ kỹ thuật đƣợc thức cấp; số ngày & nơi cấp: III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Năm 2010 đến IV CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ: XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN (Ký tên, đóng dấu) Ngày …… tháng 08 năm 2019 Ngƣời khai ký tên Hình 13 Cƣờng độ chịu nén mẫu có phối trộn 5-10% SF 10-20 % FA phụ gia Placc-cr 2,5% ngâm theo thời gian dung dịch NaCl 10% Hình 4.13 nhận thấy cấp phối CP6 với hàm lƣợng SF10% FA 10% với hàm lƣợng Placc-cr đƣợc nâng lên 2,5% cho giá trị tốt cấp phối lại cụ thể nhƣ: sau 60 ngày cƣờng độ chịu nén mẫu 15.196 (MPa) sau 140 ngày tiếp xúc với dung dịch ăn mịn là: 9.368 (Mpa) Sau đó, so sánh cấp phối CP6 với cấp phối khác cho kết nhƣ sau: - Khi so sánh cấp phối CP6 CP5 cƣờng độ cấp phối CP6 cao cấp phối CP5 thời điểm 60 ngày ngâm dung dịch 7.33% thời điểm 140 ngày ngâm dung dịch 7.88% - Cấp phối CP6 CP7 cƣờng độ cấp phối CP6 cao cấp phối CP7 thời điểm 60 ngày ngâm dung dịch 12,91% thời điểm 140 ngày ngâm dung dịch 14,78% Cấp phối CP6 CP8 đề cập phần Nhận thấy hàm lƣợng phụ gia SF đƣợc nâng lên làm gia tăng cƣờng độ đáng kể, tạo sản phẩm bê tông chất lƣợng cao chống chịu tốt môi trƣờng ăn mịn Và có thêm phụ gia Placc-cr độ bền học bê tơng tiếp xúc với dung dịch ăn mòn đƣợc tăng lên đáng kể 80 4.4.3 Cƣờng độ chịu nén bê tông hạt mịn kết hợp với phụ gia Placc-cr 3,0% ngâm dung dịch NaCl 10% Bảng 4.18 Kết thí nghiệm cƣờng độ chịu nén bê tơng hạt mịn với hàm lƣợng SF 5- 10% FA 10-20% kết hợp phụ gia chống ăn mòn Placc-cr 3,0% (MPa) Các mẫu 5%S+10-20%FA+ OPC Ngày SF CP9 CP11 CP13 CP15 CP17 Ngày SF CP10 CP12 CP14 CP16 CP17 81 (a) Cƣờng độ chịu nén mẫu có phối trộn 5% SF 10% FA có khơng có phụ gia Placc-cr ngâm theo thời gian dung dịch NaCl 10% (b) Cƣờng độ chịu nén mẫu có phối trộn 5% SF 20% FA có khơng có phụ gia Placc-cr ngâm theo thời gian dung dịch NaCl 10% 82 (c) Cƣờng độ chịu nén mẫu có phối trộn 10% SF 10% FA có khơng có phụ gia Placc-cr ngâm theo thời gian dung dịch NaCl 10% (d) Cƣờng độ chịu nén mẫu có phối trộn 10% SF 20% FA có khơng có phụ gia Placc-cr ngâm theo thời gian dung dịch NaCl 10% 83 (e) Cƣờng độ chịu nén mẫu có phối trộn 10% SF 20% FA phụ gia Placc-cr ngâm theo thời gian dung dịch NaCl 10% Hình 14 Cƣờng độ chịu nén mẫu có phối trộn 5- 10% SF 10- 20% FA có khơng có phụ gia Placc-cr 3,0% ngâm theo thời gian dung dịch NaCl 10% Thí nghiệm tƣơng tự nhƣ hàm lƣợng Placc-cr 2.0%, 2,5% cho kết tƣơng tự ngâm dung dịch NaCl 10% Ở biểu đồ 4.14.a, 4.14.b, hàm lƣợng SF giữ % thay xi măng hàm lƣợng FA thay đổi từ 10-20 % thay xi măng mẫu có khơng có tham gia phụ gia Placc-cr nhận thấy: - Mẫu CP9 cho cƣờng độ cao vào cao mẫu CP13 cấp phối nhƣng khơng có tham gia phụ gia chống ăn mòn thời điểm 60 ngày 6.51 % thời điểm 140 ngày 7.14% - Mẫu CP11 cho cƣờng độ cao vào cao mẫu CP15 cấp phối nhƣng khơng có tham gia phụ gia chống ăn mòn thời điểm 60 ngày 6.4 % thời điểm 140 ngày 7.77% Ở biểu đồ 4.14.c, 4.14.d, hàm lƣợng SF đƣợc tăng lên 10 % thay xi măng hàm lƣợng FA thay đổi từ 10-20 % thay xi măng mẫu có khơng có tham gia phụ gia Placc-cr nhận thấy: 84 - Mẫu CP10 cho cƣờng độ cao vào cao mẫu CP14 cấp phối nhƣng khơng có tham gia phụ gia chống ăn mòn thời điểm 60 ngày 7,69 % thời điểm 140 ngày 8,49% - Mẫu CP12 cho cƣờng độ cao mẫu CP16 cấp phối nhƣng khơng có tham gia phụ gia chống ăn mịn thời điểm 60 ngày 5,39 % thời điểm 140 ngày 6.52% Ở hình 4.14.e, nhận thấy cấp phối CP10 với hàm lƣợng SF 10% FA 10% với hàm lƣợng Placc-cr đƣợc nâng lên 2,5% cho giá trị tốt cấp phối lại cụ thể nhƣ: sau 60 ngày cƣờng độ chịu nén mẫu 15.196 (MPa), sau 140 ngày tiếp xúc với dung dịch ăn mòn 9.368 (MPa) so sánh với cấp phối khác nhƣ: - So sánh cấp phối CP10 CP11 cƣờng độ cấp phối CP10 cao cấp phối CP11 thời điểm 60 ngày ngâm dung dịch 11,9% thời điểm 140 ngày ngâm dung dịch 11.44% - So sánh cấp phối CP10 CP9 cƣờng độ cấp phối CP10 cao cấp phối CP9 thời điểm 60 ngày ngâm dung dịch 6.58% thời điểm 140 ngày ngâm dung dịch 6.7% Cấp phối CP10 CP12 diễn tƣơng tự cấp phối CP10 cho giá trị cao cấp phối CP12 Bảng 4.19 Cƣờng độ chịu nén mẫu bê tông hạt mịn cao với thay đổi phụ gia Placc-cr 2,0%; 2,5%; 3,0% ngâm dung dịch NaCl 10% (MPa) Ngày SF CP2 CP6 CP10 CP17 85 Hình 15 Cƣờng độ chịu nén mẫu cao với thay đổi phụ gia Placc-cr 2,0%; 2,5%; 3,0% ngâm dung dịch NaCl 10% Đối với mẫu có tham gia phụ gia Placc-cr cho cƣờng độ cao mẫu khơng có phụ gia placc-cr mẫu đối chứng Qua thể đƣợc tính ức chế q trình ăn mịn bê tơng mơi trƣờng nƣớc biển có tham gia phụ gia Placc-cr Tại thời điểm kiểm tra cƣờng độ chịu nén cƣờng độ cấp phối CP2, CP6, CP10 cho cƣờng độ cao tiếp xúc trực tiếp với dung dịch ăn mòn, với hàm lƣợng SF 10% FA 10 % Trong q trình thí nghiệm lƣợng phụ gia khuyến cáo nên dùng 2.0% Thảo luận đánh giá suy giảm bê tông Mức độ kháng nén mẫu sau 140 ngày tiếp xúc với dung dịch NaCl 10% nhƣ số liệu nêu tƣơng đối nhỏ vì: + Thời gian tiếp xúc mẫu với dung dịch NaCl 10 % tƣơng đối ngắn làm phịng thí nghiệm khơng phải ngồi thực tế mơi trƣờng bên ngồi 86 + Kích thƣớc bề mặt mẫu tiếp xúc với dung dịch tƣơng đối nhỏ 100x200mm (dung dịch NaCl 10% để làm tăng tốc độ ăn mòn mẫu q trình thí nghiệm) Trong q trình tìm hiểu mở rộng thêm liệu với kết giảm cƣờng độ chịu nén mẫu trình thí nghiệm thể cơng tƣơng đối nhẹ dung dịch NaCl 10% vào mẫu cấp phối CP17 (đối chứng) đƣợc nhận thấy qua việc thay đổi khối lƣợng mẫu, đƣợc ghi nhận trình thí nghiệm tiếp xúc với dung dịch NaCl 10% 140 ngày ngâm mẫu Sự gia tăng trọng lƣợng mẫu đƣợc cho tăng trọng lƣợng mẫu thí nghiệm đƣợc cho xâm nhập kết tủa muối mao quan cấu trúc bê tông Các nghiên cứu trƣớc vào năm 1950 1970 báo cáo mở rộng mức suy thoái nghiêm trọng cấu trúc bê tông tiếp xúc với nƣớc biển [8] Lý hồi cơng trình thƣờng sử dụng xi măng có làm lƣợng C 3A cao làm tăng giãn nở làm nứt vỡ cơng trình Hàm lƣợng C 3A lớn 11% làm gia tăng giả nở vết nứt tăng đáng kể [7] Ngày xi măng thƣờng dùng có hàm lƣợng C 3A tối đa khoảng 9% Theo việc sử dụng xi măng Portland loại tiếp xúc với môi trƣờng nƣớc biển đƣợc giảm nhẹ Các đặc tính giãn nở đƣợc giảm nhẹ diện Clorua với muối sunfat nƣớc biển [7] Ngay hình thành ettringite thạch cao đƣợc hình thành, ứng suất mở rộng giảm nhiều diện đồng thời ion Clorua [7] Gần Gjorv Kashino thiết lập chi tiết độ bền bê tông từ cầu tàu 60 năm tuổi trƣớc kết cấu bị phá hủy Bê tông đƣợc khảo sát loại bê tơng khơng có phụ gia cuộn khí với hàm lƣợng xi măng 350kg/m , tỷ lệ N/X 0.53 (cƣờng độ thiết kế 30 MPa) Thí nghiệm lõi bê tơng lấy từ sàn khơng có ăn mịn hóa học, cƣờng độ tốt, khơng có tƣợng thấm sau 60 năm tiếp xúc với nƣớc biển Gjorv Kashino tổng kết phần thấp mặt cầu, ion Clo ngấm sau vào 80 mm hàm lƣợng Clo đọng bề mặt thép chiếm khoảng 0.05-0.1% khối lƣợng bê tông 87 Ở phần ngậm nƣớc hoàn toàn kết cấu, hàm lƣợng muối Clo chiếm 0.30.35%.[7] Nhƣ biểu đồ nêu bậc lên tính cơng tác tốt phụ gia khoáng đặc biệt hàm lƣợng SF ảnh hƣởng lớn đến trình chống lại tác nhân ăn mơi trƣờng NaCl 10% Hiệu suất vƣợt trội SF FA đƣợc thể qua khả chống thấm trơ mặc hóa học mơi trƣờng NaCl 10% Do làm giảm tính thấm bê tông thông qua thông số thay đổi khối lƣợng, cƣờng độ kháng nén mẫu xuốt trình ngâm mẫu 140 ngày Khi kết hợp với phụ gia placc-cr thể đƣợc tính nêu có phần vƣợt trội mẫu khơng có phụ gia placc-cr 88 CHƢƠNG KẾT LUẬN 5.1 Kết luận Đề tài sử dụng kết hợp xi măng truyền thống với kết hợp với nguồn nguyên liệu phụ phẩm, phế phầm từ ngành công nghiệp khác nhƣ tro bay, silic kết hợp công nghệ bê tông chất lƣợng cao để tăng cao khả chống ăn mịn mơi trƣờng biển Đề tài nghiên cứu với mục tiêu xác định độ linh động, độ bền môi trƣờng nƣớc biển theo thời gian Từ hƣớng đến áp dụng vào thực tế nhằm nhu vụ cho nhu cầu xây dựng cơng trình từ nhà dân dụng, đến cơng trình đặc biệt quan trọng nhƣ cơng trình biển, cơng trình hải đảo cầu phao biển, cần có khả chống ăn mịn cao Từ kết nghiên cứu dựa lý thuyết kết hợp với thí nghiệm thực tế rút nhận xét, đánh giá kết luận nhƣ sau: Lƣợng nƣớc để trộn hỗn hợp quan trong q trình ninh kết bê tơng đặt biệt bê tơng chất lƣợng cao Khi có tham gia kết hợp tro bay, silicafume làm giảm lƣợng nƣớc trộn từ 10-20 % với lƣợng nƣớc tiêu chuẩn cho vào tạo nên kết cấu đặc chắc, lỗ rộng, bọt khí hơn, tạo cho q trình thủy hóa xi măng đƣợc tối đa Nhận thấy gia tăng khối lƣợng ngâm dung dịch NaCl 10% Sử dụng phụ gia khoáng tro bay kết hợp với silicafume phụ gia Placc-cr làm giảm đáng kể hàm lƣợng C-H q trình thủy hóa xi măng, đồng thời làm tăng hàm lƣợng liên kết C-H-S đem lại hiệu tốt tiếp xúc với môi trƣờng ăn mịn Sau 140 ngày mẫu bê tơng tiếp xúc với dung dịch ăn mòn NaCl 10% nhận thấy cƣờng độ mẫu có tham gia phụ gia khống tro bay silicafume với hàm lƣợng SF 10% FA 10% cấp phối CP14 cho cƣờng độ chịu nén tốt mẫu sử dụng bê tông thông thƣờng mẫu không dùng phụ gia chống ăn mong Placc-cr 89 Về mẫu có tham gia phụ gia chống ăn mòn Placc-cr cho hiệu suất tốt cƣờng độ chịu nén, làm giảm gia tăng khối lƣợng mẫu tiếp xúc với dung dịch ăn mòn NaCl 10% Xét khả chống chịu lại tác nhân ăn mịn cấp phối CP2, CP6, CP10 cho giá trị tốt với hàm lƣợng SF 10% FA 10% kết hợp với phụ gia chống ăn mòn Placc-cr với hàm lƣợng từ 2,0% - 2,5% - 3,0% Nhƣ vậy, dùng phụ gia khoáng (SF+FA) kết hợp với phụ gia Placc-cr tạo bê tông có độ đặc chắc, chống thấm tốt, bảo vệ chống ăn tác nhân ăn mịn ngồi mơi trƣờng Làm tăng cao tuổi thọ khai thác cơng trình ngồi biển Tăng tính kinh tế, hiểu sử dụng 5.2 Hƣớng phát triển đóng góp đề tài Kết thí nghiệm cho thấy phát triển cƣờng độ chịu nén, thay đổi khối lƣợng mẫu bê tông hạt mịn kết hợp với phụ gia chống ăn mịn Placc-cr mơi trƣờng ăn mịn NaCl 10%, cho thấy đƣợc hiểu sử dụng cơng trình biển với thời gian khai thác lâu so với cơng trình sửa dụng bê tơng thông thƣờng Và phƣơng án khác để thay sửa dụng cơng trình địi hỏi cao chống ăn mòn, với nghiên cứu trƣớc vật liệu nhân tạo sửa dụng cho cơng trình chịu ăn mịn cao nhƣ nƣớc biển, hồ chứa với hàm lƣợng NaCl cao Ngoài cịn dự đốn nghiên cứu sau để ứng dụng bê tông hạt mịn kết hợp với phụ gia Placc-cr môi trƣờng xâm thực khác nhƣ môi trƣờng axit, bazơ, hệ thống cống nhà máy hóa chất với hàm lƣợng chất ăn mòn cao, … để phát huy ƣu điểm bê tông hạt mịn kết hợp phụ gia Placc-cr Trong thành phần cấp phối hàm lƣợng nƣớc chất kết dính quan trong qua trình tăng độ đặc chắc, cƣờng độ chịu nén mẫu bê tơng thay đổi hàm lƣợng nƣớc chất kết dính 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GS Phạm Duy Hữu cộng Bêtông cường độ cao chất lượng cao NXB Hà Nội, năm 2008 [2] Atwood W.G and Johnson A.A The disingtegration of Cement in sea water Transaction, ASCE, V87, paper No 1533, 1924 [3] Gjorv Odd.E Stell corrosionin Concrete Structure Exposed to Norwegian Marine Environment, Concrete Internatianal, April 1994 [4] Mehta P.K Durability of Concrete in marine Environment- A Review proceedings of 1st International conference “Perfomance of Concrete in marine Environment” St Andrews by sea SP-65 ACI publication, 1980 [5] Mehta P.K Durability of Concrete in marine Environment- A Fresh look Proceedings of 2st International conference “Perfomance of Concrete in marine Environment” St Andrews by sea ACI publication, 1988 [6] GS.TS Phạm Duy Hữu Công nghệ bê tông bê tông đặc biệt Hà Nội, 2015 [7] PGS.TS Phạm Hữu Hanh Bê tơng cho cơng trình biển NXB Xây dựng, 2012 [8] TS Nguyễn Mạnh Phát Lý thuyết ăn mịn chống ăn mịn bê tơng – bê tông cốt thép xây dựng NXB Xây dựng, 2007 [9] TCVN 7576:2005 Cát xây dựng- Yêu cầu kỹ thuật NXB xây dựng Hà Nội, 2006 [10] TCVN 7572:2006 Cốt liệu cho bê tông vữa NXB xây dựng Hà Nội, 2006 [11] TCVN 4560:2012 Nước trộn bê tông vữa – yêu cầu kỹ thuật NXB xây dựng Hà Nội, 2012 [12] TCVN 3105: 2007 Lấy mẫu, chế tạo bảo dưỡng mẫu bê tông NXB xây dựng Hà Nội, 2011 [13] TCVN 3106-1993 Hỗn hợp bê tông nặng – Phương pháp thử độ sụt NXB xâydựng Hà Nội, 2011 91 [14] TCVN 3118:1993 Bê tông nặng – phương pháp xác định cường độ nén NXB xây dựng Hà Nội, 1993 [15] J J Brooks, cộng Effect of admixtures on the setting times of highstrength concrete Cement and Concrete Composites, vol 22, no 4, pp 293– 301, 2000 [16] Trần Tấn Khoa Nghiên cứu nâng cao chất lƣợng bê tông hạt mịn cốt sợi thép hỗn hợp Luận văn thạc sĩ, Đại học Sƣ phạm kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, 2017 [17] Cao, Liana, B Fly Ash Concrete In Marine Environments, from CSIRO Research Report Bre No 062 Fly Ash Reference Data Sheet No 6(2000) Ash Development Association of Australia, 2000 92 ... trí nghiên cứu Đề tài ? ?Nghiên cứu tăng cường khả chống ăn mịn mơi trường nước biển cho bê tông hạt mịn kết hợp phụ gia PLACC- CR? ?? tiếp nối cơng trình nghiên cứu công nghệ bê tông hạt mịn dùng cho. .. THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THUẬN THIÊN NGHIÊN CỨU TĂNG CƢỜNG KHẢ NĂNG CHỐNG ĂN MỊN TRONG MƠI TRƢỜNG NƢỚC BIỂN CHO BÊ TÔNG HẠT MỊN KẾT HỢP PHỤ GIA PLACC- CR NGÀNH : KỸ THUẬT XÂY... dụng cơng nghiệp i Tên luận văn: Nghiên cứu tăng cƣờng khả chống ăn mịn mơi trƣờng nƣớc biển cho bê tông hạt mịn kết hợp phụ gia PLACC- CR Ngày & nơi bảo vệ luận văn: Ngày 21/7/2019 trƣờng Đại