II. Cơ sở khoa học của việc thay thế Cát bằng Tro bay
4.3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ Tro bay thay thế Cát đến cường độ và khố
thể tích
4.3.2.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ Tro bay thay thế Cát đối với mẫu bê tông khí
chưng áp KLTT M600
1. Cường độ và khối lượng thể tích của mẫu bê tông khí chưng áp KLTT M600
Kết quả thí nghiệm cường độ và khối lượng thể tích của mẫu bê tông khí chưng áp KLTT M600 được thể hiện tại bảng 4.2 và hình 4.4, 4.5,4.6, 4.7:
Bảng 4.2: Bảng kết quả thí nghiệm cường độ và khối lượng thể tích mẫu bê tông khí chưngáp KLTT M600 KLTT STT Kí hiệu mẫu KLTT ẩm, kg/m3 KLTTkhô, kg/m3 Cường độ nén ẩm, Mpa Cường độ nén khô, Mpa 600 1 CT0 837,9 649,8 3,57 4,62 2 CT1 826,7 641,8 3,82 4,83 3 CT2 822,6 637,5 3,88 5,06 4 CT3 817,9 623,4 3,93 5,46 5 CT4 810,7 613,6 3,87 5,35 6 CT5 809,9 595,0 3,83 5,14
Hình 4.4: Biểu đồ khối lượng thể tích ẩm của mẫu bê tông khí chưng áp KLTT M600
Hình 4.5: Biểu đồ khối lượng thể tích khô của mẫu bê tông khí chưng áp KLTTM600
Hình 4.6: Biểu đồ cường độ nén ẩm của mẫu bê tông khí chưng áp KLTT M600
2. So sánh cường độ nén mẫu trước sấy và sau sấy của M600
Hình 4.8: Cường độ nén mẫu trước sấy và sau sấy đối với mẫu KLTT M600
Nhận xét:
Từ bảng kết quả thí nghiệm và đồ thị cho thấy:
1. Cường độ và khối lượng thể tích ẩm của mẫu bê tông khí chưng áp KLTT M600
Khi thay thế cát bằng một hàm lượng tro bay 20%; 40%; 60%; 80%; 100% thì khối lượng thể tích ẩm của mẫu bê tông khí chưng áp giảm dần, tuy nhiên độ giảm nhỏ không đáng kể. Ngược lại, khi tỷ lệ thay thế cát của tro bay tăng lên thì cường độ mẫu ẩm tăng lên và tăng rất mạnh. Đặc biệt, cường độ mẫu ẩm tăng cao nhất ở cấp phối CT3 (tỷ lệ thay thế là 60%). Cụ thể như sau:
− Khi thay thế 20% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích ẩm giảm 1,34% và cường độ mẫu ẩm tăng 7%.
− Khi thay thế 40% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích ẩm giảm 1,83% và cường độ mẫu ẩm tăng 8,68%.
− Khi thay thế 60% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích ẩm giảm 2,39% và cường độ mẫu ẩm tăng 10,08%.
− Khi thay thế 80% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích ẩm giảm 3,25% và cường độ mẫu ẩm tăng 8,40%.
− Khi thay thế 100% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích ẩm giảm 3,34% và cường độ mẫu ẩm thăng 7,28%.
2. Cường độ và khối lượng thể tích khô của mẫu bê tông khí chưng áp KLTT M600
Khi thay thế cát bằng một hàm lượng tro bay 20%; 40%; 60%; 80%; 100% thì khối lượng thể tích khô của mẫu bê tông khí chưng áp giảm dần, tuy nhiên độ giảm nhỏ không đáng kể. Ngược lại, khi tỷ lệ thay thế cát của tro bay tăng lên thì cường độ tăng lên và tăng rất mạnh, đặc biệt, cường độ tăng cao nhất ở cấp phối CT3 (tỷ lệ thay thế là 60%). Cụ thể như sau:
- Khi thay thế 20% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích khô giảm 1,23% và
cường độ tăng 4,55%.
- Khi thay thế 40% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích khô giảm 1,89% và
cường độ tăng 9,52%.
- Khi thay thế 60% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích khô giảm 4,06% và cường độ tăng 18,18%.
- Khi thay thế 80% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích khô giảm 5,57% và cường độ tăng 15,80%.
- Khi thay thế 100% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích khô giảm 8,43% và cường độ tăng 11,26%.
3. So sánh cường độ nén mẫu trước sấy và sau sấy của M600
Khi thay thế cát bằng một hàm lượng tro bay 20%; 40%; 60%; 80%; 100% ta
nhận thấy các mẫu ẩm có cường độ kém hơn hẳn so với mẫu được sấy khô:
Có thể giải thích sự chênh lệch cường độ của các mẫu bê tông khí chưng áp thí nghiệm trước sấy và sau khi sấy như sau:
- Khoáng chính trong gạch bê tông khí là khoáng tobermorit. Khoáng này có các dạng chính là :
+ 1,13nm tobermorit ( Ca5Si6O16(OH)2.4H2O) + 1,4 nm tobermorit(Ca5Si6O16(OH)2.5H2O)
Theo H. F. W. Taylor thì khoáng 1,4 nm tobermorit có cấu trúc lớp và có khả năng tách lớp nước để hình thành 1,13nm tobermorit và ngược lại. Ta có cân bằng như sau:
Mà khoáng 1,13nm tobermorit có cường độ cao hơn so với khoáng 1,4 nm tobermorite nên khi sấy thì sẽ giúp tăng cường độ của mẫu nhờ sự tách nước của khoáng 1,4nm tobermorit.
Tùy theo điều kiện độ ẩm mà phản ứng chuyển dịch cân bằng về bên nào.
Nếu để mẫu trong điều kiện không khí khô, thì phản ứng chuyển dịch về phía tạo ra 1.13nm tobermorit, giúp tăng cường độ của mẫu. Khi để mẫu trong điều kiện không khí ẩm ướt, thì phản ứng chuyển dịch về phía tạo ra 1,4 nm tobermorit, nên gạch sau khi chưng mà bảo quản không tốt thì chất lượng sản phẩm giảm từ từ. Điều này giúp giải thích việc độ ẩm ảnh hưởng mạnh tới cường độ của mẫu.
Tương tự như vậy đối với mẫu KLTT M700, mẫu KLTT M800 cũng giải thích tương tự.
4.3.2.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ Tro bay thay thế Cát đối với mẫu bê tông khí
chưng áp KLTT M700
1. Cường độ và khối lượng thể tích của mẫu bê tông khí chưng áp KLTT M700
Kết quả thí nghiệm cường độ và khối lượng thể tích của mẫu bê tông khí chưng áp KLTT M700 được thể hiện tại bảng 4.3 và hình 4.9, 4.10, 4.11, 4.12:
Bảng 4.3: Bảng kết quả thí nghiệm cường độ và khối lượng thể tích mẫu bê tông khí chưng áp KLTT M700 KLTT STT Kí hiệu mẫu KLTT ẩm, kg/m3 KLTTkhô, kg/m3 Cường độ nén ẩm, Mpa Cường độ nén khô, Mpa 700 1 CT0 944,3 750,1 4,30 5,51 2 CT1 934,3 746,7 4,62 5,87 3 CT2 925,5 742,5 4,79 6,15 4 CT3 923,9 732,8 5,19 6,60 5 CT4 914,0 726,9 5,07 6,52 6 CT5 875,5 718,7 5,01 6,47
Hình 4.9: Biểu đồ khối lượng thể tích ẩm của mẫu bê tông khí chưng áp KLTT M700
Hình 4.10: Biểu đồ khối lượng thể tích khô của mẫu bê tông khí chưng áp KLTTM700
Hình 4.11: Biểu đồ cường độ nén ẩm của mẫu bê tông khí chưng áp KLTT M700
Hình 4.12: Biểu đồ cường độ nén khô của mẫu bê tông khí chưng áp KLTT M700
2. So sánh cường độ nén mẫu trước sấy và sau sấy của M700
Hình 4.13: Cường độ nén mẫu trước sấy và sau sấy đối với mẫu KLTT M700
Nhận xét:
Từ bảng kết quả thí nghiệm và đồ thị cho thấy:
1. Cường độ và khối lượng thể tích ẩm của mẫu bê tông khí chưng áp KLTT M700
Khi thay thế cát bằng một hàm lượng tro bay 20%; 40%; 60%; 80%; 100% thì khối lượng thể tích ẩm của mẫu bê tông khí chưng áp giảm dần, tuy nhiên độ giảm nhỏ không đáng kể. Ngược lại, khi tỷ lệ thay thế cát của tro bay tăng lên thì cường độ mẫu ẩm tăng lên và tăng rất mạnh. Đặc biệt, cường độ mẫu ẩm tăng cao nhất ở cấp phối CT3 (tỷ lệ thay thế là 60%). Cụ thể như sau:
- Khi thay thế 20% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích ẩm giảm 1,06% và cường độ mẫu ẩm tăng 7,44%.
- Khi thay thế 40% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích ẩm giảm 1,99% và cường độ mẫu ẩm tăng 11,40%.
- Khi thay thế 60% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích ẩm giảm 2,16% và cường độ mẫu ẩm tăng 20,70%.
- Khi thay thế 80% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích ẩm giảm 3,21% và cường độ mẫu ẩm tăng 17,90%.
- Khi thay thế 100% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích ẩm giảm 7,29% và cường độ mẫu ẩm thăng 16,51%.
2. Cường độ và khối lượng thể tích khô của mẫu bê tông khí chưng áp KLTT M700
Khi thay thế cát bằng một hàm lượng tro bay 20%; 40%; 60%; 80%; 100% thì khối lượng thể tích khô của mẫu bê tông khí chưng áp giảm dần, tuy nhiên độ giảm nhỏ không đáng kể. Ngược lại, khi tỷ lệ thay thế cát của tro bay tăng lên thì cường độ tăng lên và tăng rất mạnh, đặc biệt, cường độ tăng cao nhất ở cấp phối CT3 (tỷ lệ thay thế là 60%). Cụ thể như sau:
- Khi thay thế 20% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích khô giảm 0,45% và cường độ tăng 6,53%.
- Khi thay thế 40% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích khô giảm 1,01% và cường độ tăng 11,62%.
- Khi thay thế 60% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích khô giảm 2,31% và cường độ tăng 19,78%.
- Khi thay thế 80% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích khô giảm 3,10% và cường độ tăng 18,33%.
- Khi thay thế 100% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích khô giảm 4,19% và cường độ tăng 17,42%.
4.3.2.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ Tro bay thay thế Cát đối với mẫu bê tông khí
chưng áp KLTT M800
1. Cường độ và khối lượng thể tích của mẫu bê tông khí chưng áp KLTT M800
Kết quả thí nghiệm cường độ và khối lượng thể tích của mẫu bê tông khí chưng áp KLTT M800 được thể hiện tại bảng 4.4 và hình 4.14, 4.15, 4.16, 4.17:
Bảng 4.4: Bảng kết quả thí nghiệm cường độ và khối lượng thể tích mẫu bê tông khí chưng áp KLTT M800 KLTT STT Kí hiệu mẫu KLTT ẩm, kg/m3 KLTTkhô, kg/m3 Cường độ nén ẩm, Mpa Cường độ nén khô, Mpa 800 1 CT0 1089,2 846,7 6,43 8,02 2 CT1 1064,2 844,5 6,79 8,43 3 CT2 1055,9 839,6 7,20 8,91 4 CT3 1049,8 835,5 7,22 9,48 5 CT4 1042,4 833,2 7,68 9,32 6 CT5 1036,9 831,6 7,50 9,20
Hình 4.14: Biểu đồ khối lượng thể tích ẩm của mẫu bê tông khí chưng áp KLTT M800
Hình 4.15: Biểu đồ khối lượng thể tích khô của mẫu bê tông khí chưng áp KLTT M800
Hình 4.16: Biểu đồ cường độ nén ẩm của mẫu bê tông khí chưng áp KLTT M800
Hình 4.17: Biểu đồ cường độ nén khô của mẫu bê tông khí chưng áp KLTT M800
2. So sánh cường độ nén mẫu trước sấy và sau sấy của M800
Hình 4.18: Cường độ nén mẫu trước sấy và sau sấy đối với mẫu KLTT M800
Nhận xét:
Từ bảng kết quả thí nghiệm và đồ thị cho thấy:
1. Cường độ và khối lượng thể tích ẩm của mẫu bê tông khí chưng áp KLTT M800
Khi thay thế cát bằng một hàm lượng tro bay 20%; 40%; 60%; 80%; 100% thì khối lượng thể tích ẩm của mẫu bê tông khí chưng áp giảm dần, tuy nhiên độ giảm nhỏ không đáng kể. Ngược lại, khi tỷ lệ thay thế cát của tro bay tăng lên thì cường độ mẫu ẩm tăng lên và tăng rất mạnh. Đặc biệt, cường độ mẫu ẩm tăng cao nhất ở cấp phối CT4 (tỷ lệ thay thế 80%). Cụ thể như sau:
- Khi thay thế 20% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích ẩm giảm 2,30% và cường độ mẫu ẩm tăng 5,60%.
- Khi thay thế 40% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích ẩm giảm 3,06% và cường độ mẫu ẩm tăng 11,98%.
- Khi thay thế 60% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích ẩm giảm 3,62% và cường độ mẫu ẩm tăng 12,29%.
- Khi thay thế 80% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích ẩm giảm 4,30% và cường độ mẫu ẩm tăng 19,44%.
- Khi thay thế 100% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích ẩm giảm 4,80% và cường độ mẫu ẩm tăng 16,64%.
2. Cường độ và khối lượng thể tích khô của mẫu bê tông khí chưng áp KLTT M800
Khi thay thế cát bằng một hàm lượng tro bay 20%; 40%; 60%; 80%; 100% thì khối lượng thể tích khô của mẫu bê tông khí chưng áp giảm dần, tuy nhiên độ giảm nhỏ không đáng kể. Ngược lại, khi tỷ lệ thay thế cát của tro bay tăng lên thì cường độ tăng lên và tăng rất mạnh, đặc biệt, cường độ tăng cao nhất ở cấp phối CT3 (tỷ lệ thay thế là 60%). Cụ thể như sau:
- Khi thay thế 20% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích khô giảm 0,26% và cường độ tăng 5,11%.
- Khi thay thế 40% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích khô giảm 0,84% và cường độ tăng 11,10%.
- Khi thay thế 60% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích khô giảm 1,32% và cường độ tăng 18,21%.
- Khi thay thế 80% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích khô giảm 1,59% và cường độ tăng 16,21%.
- Khi thay thế 100% cát bởi tro bay, khối lượng thể tích khô giảm 1,78% và cường độ tăng 14,71%.
So với mẫu KLTTM600 và M700 thì mẫu KLTTM800 có tỉ lệ thay đổi khối lượng thể tích khô là rất nhỏ khi thay thế hàm lượng cát bởi tro bay. Tuy nhiên, cường độ của mẫu bê tông khí chưng áp vẫn tăng lên rất đáng kể.
Có thể giải thích sự chênh lệch cường độ của các mẫu bê tông khí chưng áp thí nghiệm như sau:
- Cường độ phần vữa tạo các vách ngăn giữa các lỗ rỗng càng cao thì sẽ đảm bảo cho bê tông khí có cường độ càng cao khi các điều kiện khác không đổi. Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ vữa là chất kết dính và cấu tử silic, tỷ lệ phối hợp
giữa chúng, hoạt tính chất kết dính, tỷ lệ N/R, độ nghiền mịn các cấu tử, mức độ đặc chắc của phần vữa, chế độ cứng rắn sau khi tạo hình. Khi các yếu tố khác ảnh hưởng đến cường độ vách ngăn không thay đổi (chất kết dính, cấu tử silic, hệ số silic, chế độ cứng rắn sau tạo hình) thì cường độ vách ngăn chủ yếu phụ thuộc vào tỷ lệ N/R. Tỷ lệ N/R lớn, trong quá trình cứng rắn lượng nước dư thừa sẽ tạo nên các lỗ rỗng mao quản ở thành vách ngăn, làm giảm độ đặc chắc của vách ngăn, đặc biệt khi hình thành các mạng lưới lỗ rỗng mao quản thông nhau, chúng làm giảm tương ứng tiết diện làm việc (chịu lực) của các vách ngăn giữa các lỗ rỗng gây nên sự tập trung ứng suất trong thể tích nhỏ của vật liệu, làm giảm rõ nét cường độ của nó. Ngược lại, khi tỷ lệ N/R thấp làm giảm đáng kể lượng nước dư thừa, hạn chế hình thành các lỗ rỗng mao quản và các mạng lưới lỗ rỗng mao quản thông nhau, cải thiện độ đặc chắc của vách ngăn, làm tăng tiết diện chịu lực, tăng cường độ. Vì vậy để tăng cường độ cho bê tông khí mà không làm thay đổi nhiều về khối lượng thể tích của cấp phối đã đặt ra ta có thể làm sắp xếp lại các lỗ rỗng, tạo ra các lỗ rỗng dạng hình cầu có kích thước đồng đều nhau, sắp xếp chặt chẽ giữa các lỗ rỗng. Đồng thời làm mỏng và đặc chắc các vách ngăn giữa các lỗ rỗng.
Tro bay trong bê tông là một phụ gia khoáng hoạt tính gốc puzolan. Khi pha vào xi măng tro bay làm giảm đáng kể lượng nước hòa trộn. Trong bê tông khí chưng áp, tro bay nghiền mịn vừa đóng vai trò cốt liệu, vừa đóng vai trò chất phản ứng. So với cát nghiền mịn, tro bay có độ hoạt tính lớn hơn rất nhiều. Khi chưng áp, tro bay phản ứng triệt để với Ca(OH)2 để tạo khoáng hình thành lên cường độ cho bê tông.
-Trong bê tông khí chưng áp tồn tại các thành phần khoáng: Z-phase (CS2H2), 1.1nm tobermorite (C5S6H5), 1.4nm tobermorite (C5S6H6), xononil (C6S6H), afwillite (C3S2H3), a-C2S hydrate, gyrolite (C2S3H2), hillebrandite (C2SH), C-S- H(I), C-S-H(II). 1.1 nm tobermorite được gọi đơn giản là tobermorite. Tính chất của một số khoáng như sau: C-S-H(I): có cường độ cao nhưng sau 6 tháng tăng tỉ trọng, ảm cường độ - điều này ảnh hưởng xấu tới các tính chất của bê tông khí.
Tobermorite: có cường độ cao sau 6 tháng giữ được tỉ trọng, cường độ tăng 20%. Xononil có cường độ cao sau 6 tháng, tỉ trọng tăng 20%, cường độ nén tăng mạnh, nhưng cường độ kéo giảm mạnh. Lưu ý 1 đặc tính của khoáng xononil là khả năng lấp đầy không gian rất kém. Các khoáng còn lại có cường độ quá kém, hoặc tỉ trọng không phù hợp. Theo nhận xét trên cùng với điều kiện hình thành của các khoáng thì khoáng Tobermorite là khoáng phù hợp nhất cho các sản phẩm bê tông khí.
4.3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ Tro bay thay thế Cát đến độ co khô của bê tông khí
chưng áp
Độ co khô của bê tông khí chưng áp là hiệu số thay đổi chiều dài của mẫu thử bê tông khí chưng áp ở trạng thái độ ẩm 30% và 6% được xác định theo TCVN 7959 – 2011.
1. KLTT M600
Bảng 4.5: Kết quả thí nghiệm độ ẩm và thay đổi chiều dài của mẫu bê tông khí
chưng áp KLTT M600
STT
Kết quả tính toán độ ẩm Wi(%) và thay đổi chiều dài εi (%)
CT0 (0%) CT1 (20%) CT2 (40%) CT3 (60%) CT4 (80%) CT5
(100%)
Wi εi.10-2 Wi εi.10-2 Wi εi.10-2 Wi εi.10-2 Wi εi.10-2 Wi εi.10-2
Sau khi
Lần 1 33,6 -0,28 34,8 -0,42 32,3 -0,65 33,4 -0,69 36,2 -0,66 37,3 -0,72 Lần 2 29,8 -0,46 32,2 -0,54 29,7 -0,86 30,1 -0,78 33,5 -0,82 34,6 -0,87