Hình 4.7 Biểu đồ ảnh hưởng của kích thước sợi thép đến độ mài mòn (Loại sợi thẳng) 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 Đ ộ m ài m òn ( g/ cm 2) Hàm lượng sợi thép (%)
Ảnh hưởng hàm lượng & kích thước sợi đến độ mài mòn (Sợi thẳng)
L=3.5 cm L=6 cm
66
Hình 4.8 Cường độ chịu nén bê tông geopolymer sử dụng sợi thẳng
Từ các kết quả đạt được có thể kết luận, khi ĐMM của bê tông giảm thì bê tông có xu hướng cứng hơn khó bị phá hủy hơn, ngoài ra còn nhờ sự hổ trợ của lượng sợi thép được thêm vào làm cho bê tông khó bị mài mòn hơn.
Kết quả thí nghiệm xét ảnh hưởng sợi thẳng đến ĐMM (Hình 4.7 và 4.8) phù hợp với nhận xét, đánh giá như đối với sợ Hook. Với kích thước sợi 6 cm, Cường độ chịu nén là 21.06 MPa, 33.18 và 38.03, tương ứng với HLS được bổ sung 1%, 1.5% và 2% với ĐMM 0.59 g/cm2, 0.41 g/cm2 và 0.27 g/cm2. Từ các kết quả thu được, để nâng cao chất lượng bê tông, thông qua việc giảm ĐMM bê tông. HLS 2% và kích thước sợi là 6 cm đạt hiệu quả cải thiện nhất.
Hình 4.8 cho thấy, Xét trên cả hai loại sợi, cường độ chịu nén tại HLS 0.5% sấp xỉ bằng cường độ chịu nén tại HLS 1.5%. Giá trị cường độ tương ứng là 22.01 MPa và 23.64 MPa đối với sợi có L= 3.5 cm và giá trị cường độ tương ứng 31.49 MPa (0.5%) và 33.18 MPa (1.5%) cho sợi có L= 6 cm. Cường độ chịu nén chênh lệch 39.4% so với cấp phối không chứa sợi khi HLS 2% (Sợi L=3.5 cm), cường độ chịu nén sai khác 77.7% so với cấp phối không chứa sợi khi HLS 2% ( Sợi L=6cm).
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 0.5 1 1.5 2 C ư ờn g độ c hị u né n (MP a) Hàm lượng sợi thép (%)
Ảnh hưởng hàm lượng sợi và kích thước sợi thẳng
L=3.5 cm L=6 cm Không sợi
67
Đánh giá chung: Khi cường độ bê tông càng lớn, độ mài mòn bê tông càng
nhỏ. Cần định lượng HLS phù hợp để, giúp cải thiện chất lượng bê tông, thông qua việc giảm độ mài mòn. Theo điều kiện thực tế, HLS 2% cho cả hai kính thước sợi 6.0 cm và 3.5cm đạt hiệu quả thay thế.
68
5. Chương 5. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 5.1 Kết luận
Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi bổ sung thành phần sợi thép trong cấp phối bê tông Geopolymer nhằm cải thiện độ mài mòn, yếu tố được biết đến ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bê tông. Một số kết luận được rút ra như sau:
ĐMM đối với bê tông sợi thép trung bình từ 0.45 g/cm2 – 0.7 g/cm2.
HLS hợp lý trong cấp phối bê tông Geopolymer từ 1% đến 2%, cải thiện chất lượng bê tông thông qua việc giảm ĐMM. Đối với sợi Hook, khi HLS=2% ĐMM lớn nhất 41.28 g/cm2, Đối với sợi Thẳng, khi HLS=2% ĐMM đạt 37.4 g/cm2, Khi sử dụng chiều dài sợi L=3.5cm.
HLS có tác động mạnh đến ĐMM, khi HLS (1% ~ 2%), ĐMM chênh lệch sấp xĩ một nửa giá trị ban đầu 0.71 g/cm2 so với 0.33 g/cm2 – bê tông sợi Hook (L=3.5). 0.46 g/cm2 so với 0.2 g/cm2 – bê tông sợi thẳng (L=3.5)
Quan hệ giữa ĐMM và Cường độ chịu nén là tỷ lệ nghịch, bê tông sử dụng chiều dài sợi lớn hơn, cho cường độ chịu nén lớn hơn và ĐMM nhỏ hơn. Xét cùng một kích thước sợi Hook có L=3.5mm, Cường độ chịu nén thấp nhất 15.4 MPa tương ứng với ĐMM cao nhất 0.71 g/cm2. Với L= 6mm thì cường độ chịu nén 20.58 MPa tương ứng ĐMM 0.2 g/cm2.
Một kết luận rút ra được từ kết quả quả đạt được, HLS 2% là giá trị để ĐMM lớn nhất trong phạm vi nghiên cứu. Tại HLS này, ĐMM cải thiện từ 27% đến 40%. Cùng với đó, tại HLS 1% không làm tăng ĐMM.
5.2 Hướng phát triển đề tài
Ngoài những kết quả đã đạt được, báo cáo cũng còn một số hạn chế như: chưa khảo sát được vùng giá trị HLS làm giảm ĐMM đến mức thấp nhất hay các
69
yếu tố khác như phối hợp các loại sợi, bổ sung phụ gia,…ảnh hưởng đến ĐMM và khảo sát đến mức độ vi mô của vật liệu cấu thành. Một khó khăn gặp phải trong quá trình nghiên cứu đó là hạn chế về thiết bị, nên chưa kiểm tra bằng nhiều phương pháp và chưa kết hợp các phương pháp thí nghiệm, để đưa ra cái nhìn khách quan và chính xác nhất cho một hiện tượng gặp phải khi nghiên cứu.
Các kết quả của nghiên cứu có thể kế thừa và phát triển rộng hơn, đánh giá toàn bộ các yếu tố, không chỉ dừng lại ở khảo sát đánh giá độ mài mòn của bê tông Geopolymer sử dụng sợi thép. Có thể mở rộng ra các đánh giá liên quan đến những yếu tố ăn mòn, chủng loại sợi đến độ mài mòn, cũng như đưa ra được các giải pháp khắc phục.
Kết quả nghiên cứu góp phần làm phong phú thêm cơ sở dữ liệu khoa học cho lĩnh vực vật liệu thân thiện với môi trường, đồng thời việc gia cường thêm sợi thép để tăng khả năng chống mài mòn đối với cấu kiện bê tông.
70
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Thomas T. C. Hsu, Floyd O. Slate, Gerald M. Sturman, George Winter, "Microcracking of Plain Concrete and the Shape of the Stress-Strain Curve,"
Journal Proceedings, vol. 60, no. 2, pp. 209-224, 1936.
[2] J.Davidovits, Geopolymers – Inorganic polymeric new materials, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 1991.
[3] J.Davidovits, "Properties of Geopolymer Cement," in International conference
on Alkaline cements and concretes, 1994.
[4] B. V. Rangan, D. Hardjito, "Development and Properties of Low-calcium fly ash based Geopolymer concrete," Faculty of Engineering Curtin University of Technology Perth, Australia, 2005.
[5] M. Bakri, Abdullah, K. Hussin, M. Binhussain, I. Nizar, R. Razak, Y. Zarina, "Microstructure study in optimization of high strength fly ash based geopolymer," in Advanced Material Research, 2012, pp. 2173-2180.
[6] Hardjito, "Studies of fly ash-based geopolymer concrete," Dept. of Civil Engineering, 2005.
[7] D. Naveen Kumar, K. Ramujee, "Abrasion resistance of polypropylene fiber reinforced geopolymer concrete," Journal of Emerging Technologies and
Innovative Research (JETIR), vol. 4, no. 11, pp. 276-283, 2015.
[8] Romualdi, J., Baston, G., "Mechanics of crack arrest in concrete," ASCE, vol. 89, no. 3, pp. 147-168, 1963.
[9] Charles. H., Henage , Doberty. T.J., "Analysis of reinforced fibrous concrete,"
ASCE, vol. 2, no. 1, pp. 177-188, 1976.
[10] Naaman A.E., Shah S.P., "Pull Out Mechanism in Steel-Fibre Reinforced Concrete," ASCE, vol. 102, no. 8, pp. 1537-1548, 1976.
71
Magazine of Concrete Research, vol. 28, no. 96, pp. 157-161, 1976.
[12] V. Ramakrishnan, Terje Brandshaug, W.V. Coyle, and Ernest K. Schrader, "A comparative evaluation of concrete reinforced with straight steel fibres and fibres with deformed ends glued together in to bundles," Journal Proceedings,
vol. 77, no. 3, pp. 135-143, 1980.
[13] Kukreja C.B, Kaushik S.K., Kanchi M.B., Jain O.P., "Flexural characteristics of steel fibre reinforced concrete," Concrete Journal, pp. 184-188, 1980. [14] Tống Tôn Kiên cùng cộng sự, "Bê tông geopolymer – những thành tựu, tính
chất và ứng dụng," in Hội nghị khoa học kỷ niệm 50 năm ngày thành lập Viện
KHCN xây dựng, 2013.
[15] Nguyễn Văn Dũng, "Nghiên cứu chế tạo bê tông Geopolymer từ tro bay," tạp
chí khoa học và công nghệ Đà Nẵng, 2014.
[16] Nguyễn Viết Trung, Bê tông cốt sợi thép, Nhà xuất bản xây dựng, 2010.
[17] Trần Bá Việt, "Bê tông cốt sợi hỗn hợp: tính năng cao phù hợp với khí hậu Việt Nam," Viện Khoa Học- Công Nghệ Xây Dựng, 2015.
[18] M. Olivia, "Durability Related Properties of Low Calcium Fly ash based Geopolymer Concrete,," Curtin University of Technology, 2011.
[19] Anil Khajuria, Kailash Bohra, P. Balaguru, "Long Term Durability of Synthetic Fibers in Concrete," ACI, vol. 126, pp. 851-868, 1991.
[20] Makhova, "Crystallization of basalt fibers," Glass Ceram, vol. 25, p. 672–674, 1968.
[21] S. Marikunte, P. Soroushian, "Statistical evaluation of long-term durability characteristics of cellulose fiber reinforced cement composites," Materials
Journal, vol. 91, no. 6, pp. 607-616, 1995.
[22] Y. Liu, "Improving the abrasion resistance of hydraulic-concrete containing surface crack by adding silica fume," Constr. Build. Mater, vol. 21, pp. 972- 977, 2007.
72
[23] X.H. Cai, Z. He, S.W. Tang, X.R. Chen, "Abrasion erosion characteristics of concrete made with moderate heat Portland cement, fly ash and silica fume using sandblasting test," Constr. Build. Mater, vol. 127, p. 804–814, 2016. [24] S.K. Rao, P. Sravana, T. C. Rao, "Abrasion resistance and mechanical
properties of Roller Compacted Concrete with GGBS," Constr. Build. Mater.,
vol. 114, pp. 925-933, 2016.
[25] Z. He, X. Chen, X. Cai, "Influence and mechanism of micro/nano-mineral admixtures on the abrasion resistance of concrete," Constr. Build. Mater, vol. 197, p. 91–98, 2019.
[26] R. Siddique, "Effect of fine aggregate replacement with Class F fly ash on the abrasion resistance of concrete," Cem. Concr. Res, vol. 33, pp. 1877-1881, 2003.
[27] A. García, D.C. Fresno, J.A. Polanco,, "Effect of dry-shaking treatment on concrete pavement properties," Constr. Build. Mater, vol. 22, pp. 2202-2211, 2008.
[28] R.Siddique, K. Kapoor, El-HadjKadri, R. Bennacer, "Effect of polyester fibres on the compressive strength and abrasion resistance of HVFA concrete,"
Constr. Build. Mater, vol. 29, pp. 270-278., 2012.
[29] Richards IG, "Tobermorite/jennite and tobermorite/calcium hydroxide-based models for the structure of C–S–H, applicability to hardened pastes of tricalcium silicate, beta-dicalcium silicate, Portland cement, and blends of Portland cement with blast furnace slag, Metaka," Cem Concr Res, vol. 34, p. 1733–1777, 2004.
[30] A.M. Ramezanianpour, Kh. Esmaeili, S.A. Ghahari, A.A. Ramezanianpour,, "Influence of initial steam curing and different types of mineral additives on mechanical and durability properties of self-compacting concrete," Constr.
Build. Mater, vol. 73, pp. 187-194, 2014.
73
with class C fly ash," ACI, vol. 92, pp. 649-659, 1995.
[32] C.D. Atis, "High volume fly ash abrasion resistant concrete," J. Mater. Civ.
Eng., pp. 274-277, 2002.
[33] C.D. Atis, "Abrasion-porosity-strength model for fly ash concrete," J. Mater.
Civ. Eng., pp. 408-410, 2003.
[34] A. Nanni, "Abrasion resistance of roller-compacted concrete,," ACI, vol. 86, pp. 559-565, 1989.
[35] Zoran J.Grdic, Gordana A. Toplicic Curcic, N. Ristic, D. Iva, "Abrasion resistance of concrete micro-reinforced with polypropylene fibers,"
Construction and Building Materials, vol. 27, no. 1, pp. 304-312, 2012.
[36] Cristina V.Silva, Janete E.Zorzi, Robinson C.D.Cruz, Denise C.C.Dal Molin,, "Experimental evidence that micro and macrostructural surface properties markedly influence on abrasion resistance of concretes," Wear, Vols. 422-423, pp. 191-200, 2019.
[37] E.K. Horszczaruk, "Hydro-abrasive erosion of high performance fiber- reinforced concrete," Wear, vol. 267, pp. 110-115, 2009.
[38] Juhong Han, Mengmeng Zhao, Jingyu Chen, Xiaofang Lan, "Effects of steel fiber length and coarse aggregate maximum size on mechanical properties of steel fiber reinforced concrete," Construction and Building Materials, vol. 209, pp. 577-591, 2019.