41
3.5 Thí nghiệm xác định cƣờng độ bê tơng
3.5.1 Thí nghiệm nén
Xác định cƣờng độ chịu nén của bê tơng. Cƣờng độ chịu nén đƣợc tính theo TCVN 3118:1993.
Việc nén mẫu đƣợc tiến hành tại Phịng thí nghiệm vật liệu Trƣờng ĐHSPKT TP.HCM. Kết quả nén mẫu đƣợc ghi nhận cho từng tổ mẫu ứng với từng cấp phối để tiến hành tổng hợp, tính tốn cƣờng độ
(a) Máy nén mẫu (b) Màn hình hiển thị
Hình 3-14: Thí nghiệm nén mẫu bê tơng
3.5.2 Thí nghiệm uốn
Xác định cƣờng độ chịu uốn của bê tơng. Cƣờng độ chịu uốn đƣợc tính theo TCVN 3120:1993.
Việc uốn mẫu đƣợc tiến hành tại Phịng thí nghiệm vật liệu Trƣờng ĐHSPKT TP.HCM. Kết quả nén mẫu đƣợc ghi nhận cho từng tổ mẫu ứng với từng cấp phối để tiến hành tổng hợp, tính tốn cƣờng độ.
42
Hình 3-15: Thí nghiệm uốn mẫu bê tơng
3.5.3 Thí nghiệm ép chẻ
Xác định cƣờng độ chịu kéo của bê tơng.Cƣờng độ chị kéo đƣợc tính tốn theo TCVN 3119:1993.
Việc uốn mẫu đƣợc tiến hành tại Phịng thí nghiệm vật liệu Trƣờng ĐHSPKT TP.HCM. Kết quả nén mẫu đƣợc ghi nhận cho từng tổ mẫu ứng với từng cấp phối để tiến hành tổng hợp, tính tốn cƣờng độ.
43
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN
4.1 Ảnh hƣởng của sợi gia cƣờng đến cƣờng độ chịu nén của bê tông
4.1.1 Ảnh hƣởng của sợi thủy tinh đến cƣờng độ chịu nén của GPC và OPC
Thay đổi tỷ lệ khối lƣợng sợi thủy tinh và kích thƣớc sợi trong thành phần các cấp phối bê tông Geopolymer và bê tơng xi măng. Sau đó dƣỡng hộ nhiệt ở 1000C trong 8 giờ rồi đặt mẫu tĩnh định trong 24h tiếp theo. Thực hiện phƣơng pháp nén phá hoại mẫu để xác định cƣờng độ chịu nén nhƣ bảng 4.1.
Bảng 4.1. Kết quả thí nghiệm nén mẫu bê tông
Mẫu Loại BT Chiều dài sợi Hàm lƣợng sợi Cƣờng độ chịu nén
cm % MPa G1.TT5.00 GPC 5 0,0 28,138 G1.TT5.02 GPC 5 0,2 32,181 G1.TT5.04 GPC 5 0,4 36,011 G1.TT5.08 GPC 5 0,8 31,471 G1.TT3.02 GPC 3 0,2 31,121 G1.TT3.04 GPC 3 0,4 37,133 G1.TT3.08 GPC 3 0,8 35,602 X1.TT5.00 OPC 5 0,0 25,114 X1.TT5.02 OPC 5 0,2 30,967 X1.TT5.04 OPC 5 0,4 32,779 X1.TT5.08 OPC 5 0,8 28,110 X1.TT3.02 OPC 3 0,2 28,645 X1.TT3.04 OPC 3 0,4 32,448 X1.TT3.08 OPC 3 0,8 34,171
Tại cấp phối GPC và OPC sử dụng sợi thủy tinh kích thƣớc 5 cm thì cƣờng độ chịu nén của cả 2 loại cấp phối đều tăng khi tăng hàm lƣợng sợi thủy tinh từ 0% đến 0,4%. Tại cấp phối G1.TT5 cƣờng độ chịu nén tăng từ 28.138 MPa đến 36.011 MPa (tăng 27%), X1.TT5 tăng từ 25.114 MPa đến 32.779 MPa ( tăng 35% ). Khi tiếp tục tăng hàm lƣợng sợi thủy tinh từ 0,4% đến 0,8% thì cƣờng độ chịu nén của hai cấp phối đều giảm, thấp nhất là 28.11 MPa ở cấp phối X1.TT5 ( hình 4.1).
44
Hình 4-1: Cƣờng độ chịu nén của cấp phối GPC và OPC sử dụng sợi thủy tinh kích
thƣớc 5cm
Xét về cƣờng độ chịu nén của cấp phối GPC và OPC sử dụng sợi thủy tinh theo từng loại kích thƣớc khác nhau thì cƣờng độ chịu nén lớn nhất là 37.133 MPa ở cấp phối GP1.TT3 sử dụng hàm lƣợng sợi thủy tinh là 0,4%. Tƣơng tự ở các cấp phối GPC và OPC sử dụng sợi thủy tinh cấp phối 3 cm thì cƣờng độ chịu nén tăng đều khi tăng hàm lƣợng sợi thủy tinh từ 0% đến 0,4%. Tuy nhiên khi tăng hàm lƣợng sợi thủy tinh từ 0,4% đến 0,8% thì cấp phối xi măng X1.TT3 vẫn tiếp tục phát triển cƣờng độ từ 32.448 MPa đến 34.171 MPa (tăng 5%).
45
Hình 4-2: Cƣờng độ chịu nén của cấp phối GPC và OPC sử dụng sợi thủy tinh kích
thƣớc 3 cm
Cƣờng độ chịu nén của cấp phối GPC sử dụng sợi thủy tinh kích thƣớc 5 cm và 3 cm đều tăng khi sử dụng hàm lƣợng sợi thủy tinh từ 0% đến 4%. Tuy nhiên khi tăng hàm lƣợng sợi thủy tinh từ 0,4% đến 0,8%, cƣờng độ của cấp phối G1.TT5 giảm 5%, còn cƣờng độ của cấp phối G1.TT3 tiếp tục tăng 5%.
46
Hình 4-3: Cƣờng độ chịu nén của cấp phối GPC và OPC sử dụng sợi thủy tinh kích
thƣớc 3 cm
Nhìn chung khi tăng hàm lƣợng sợi thủy tinh trong cấp phối thì cƣờng độ chịu nén cũng tăng theo. Ở các cấp phối GPC và OPC sử dụng sợi 5 cm có cƣờng độ chịu nén thấp hơn khi sử dụng sợi thủy tinh 3 cm là do kích thƣớc sợi dài khó điều chỉnh sự đồng nhất trong việc phân bố, sắp xếp các sợi trong thành phần cấp phối.
(a) (b) (c)
Hình 4-4: Hình ảnh so sánh tƣơng quan thể tích sợi thủy tinh so với thể tích mẫu
a) Hàm lƣợng sợi 0,2% b) Hàm lƣợng sợi 0,4% c) Hàm lƣợng sợi 0,8%
47
Tuy nhiên nếu hàm lƣợng sợi thủy tinh nhiều sẽ ảnh hƣởng trực tiếp đến cƣờng độ của GPC và OPC do tính hút nƣớc cao của sợi thủy tinh sẽ làm ảnh hƣởng đến tính cơng tác, độ sụt của bê tơng, làm giảm tính đặc chắc của mẫu. Bên cạnh đó khi hàm lƣợng sợi thủy tinh chiếm q nhiều thể tích mẫu ( hình 4.4c ) sẽ gây vón cục hỗn hợp bê tông, làm cho các thành phần cốt liệu trong bê tông không đồng nhất từ đó ảnh hƣởng đến cƣờng độ chịu nén của bê tông.
4.1.2 Ảnh hƣởng của sợi thủy tinh và sợi thép đến cƣờng độ chịu nén của GPC và OPC
Tại cấp phối GPC sử dụng sợi thủy tinh và GPC sử dụng sợi thép kích thƣớc 5 cm thì cƣờng độ chịu nén của cả 2 loại cấp phối đều tăng khi tăng hàm lƣợng sợi thủy tinh từ 0% đến 0,4%. Tại cấp phối G1.TT5 cƣờng độ chịu nén tăng từ 28.138 MPa đến 36.011 MPa ( tăng 27% ), G1.TH tăng từ 28.131 MPa đến 31.727 MPa ( tăng 12% ).
Hình 4-5: Cƣờng độ chịu nén của cấp phối GPC sợi thủy tinh kích thƣớc 5cm và
48
Xét về cƣờng độ chịu nén của cấp phối GPC sử dụng sợi thủy tinh và GPC sử dụng sợi thép theo từng loại kích thƣớc khác nhau thì cƣờng độ chịu nén lớn nhất là 37.133 MPa ở cấp phối GP1.TT3 sử dụng hàm lƣợng sợi thủy tinh là 0,4%. Đối với cấp phối G1.TT3 và G1.TH thì cƣờng độ chịu nén của G1.TT3 đạt giá trị cao nhất là 37.13 MPa ở tỷ lệ phần trăm khối lƣợng là 0,4%, tuy nhiên cƣờng độ chịu nén cao nhất của cấp phối G1.TH đạt đƣợc là 32.15 MPa ở tỷ lệ phần trăm khối lƣợng sợi là 0,8%. Ở các cấp phối sử dụng sợi thép nhìn chung giá trị cƣờng độ chịu nén tăng dần đều ở cấp phối xi măng và khơng có dấu hiệu giảm cƣờng độ. Ở cấp phối G1.TT3 cƣờng độ chịu nén giảm 4% khi tăng hàm lƣợng giảm khi tăng hàm lƣợng sợi từ 0,4% đến 0,8%.
Hình 4-6: Cƣờng độ chịu nén của cấp phối GPC sợi thủy tinh kích thƣớc 3cm và
GPC sợi thép
Khi tiếp tục tăng hàm lƣợng sợi thủy tinh từ 0,4% đến 0,8% thì cƣờng độ chịu nén của hai cấp phối đều giảm, thấp nhất là 31.366 MPa ở cấp phối X1.TH ( hình 4.6 ). Khi sử dụng sợi thép cho các cấp phối GPC và OPC và khi tăng hàm lƣợng từ 0% đến 0,4% thì ở cấp thối G1.TT3 có mức tăng cƣờng độ là 31% ( từ 28.13 MPa đến 36.011 MPa).
49
Hình 4-7: Cƣờng độ chịu nén của cấp phối GPC sợi thủy tinh kích thƣớc 5 cm và
OPC sợi thép
Sợi thép làm tăng khả năng liên kết giữa các thành phần cốt liệu trong cấp phối. Bên cạnh đó sự phân bố của sợi thép trong cấp phối là đồng đều vì chiều dài sợi vừa phải khơng q dài nên không bị chồng chất lên nhau, đảm bảo đƣợc tính đồng nhất của cấp phối làm tăng độ đặc chắc, giúp cải thiện cƣờng độ bê tông. Mặt khác sợi thép không hút nƣớc nên khi tăng tỉ lệ phần trăm khối lƣợng sợi thì cấp phối vẫn khơng bị mất nƣớc, đảm bảo đƣợc tính cơng tác tốt của mẫu. Từ đó khơng làm giảm cƣờng độ GPC và OPC.
4.2 Ảnh hƣởng của sợi gia cƣờng đến cƣờng độ chịu uốn của bê tông
Thay đổi tỷ lệ khối lƣợng sợi thủy tinh và kích thƣớc sợi trong thành phần các cấp phối bê tông Geopolymer và bê tông xi măng. Sau đó dƣỡng hộ nhiệt ở 1000C trong 8 giờ rồi đặt mẫu tĩnh định trong 24h tiếp theo. Thực hiện phƣơng pháp uốn phá hoại mẫu để xác định cƣờng độ uốn nhƣ bảng 4.2.
50
Bảng 4.2. Kết quả thí nghiệm uốn mẫu bê tơng
Mẫu Loại BT Chiều dài sợi Hàm lƣợng sợi Cƣờng độ chịu uốn
cm % MPa G1.TT5.00 GPC 5 0,0 5,009 G1.TT5.02 GPC 5 0,2 5,713 G1.TT5.04 GPC 5 0,4 7,026 G1.TT5.08 GPC 5 0,8 5,268 G1.TT3.02 GPC 3 0,2 5,217 G1.TT3.04 GPC 3 0,4 6,410 G1.TT3.08 GPC 3 0,8 6,010 X1.TT5.00 OPC 5 0,0 4,660 X1.TT5.02 OPC 5 0,2 5,429 X1.TT5.04 OPC 5 0,4 5,980 X1.TT5.08 OPC 5 0,8 4,905 X1.TT3.02 OPC 3 0,2 5,004 X1.TT3.04 OPC 3 0,4 5,555 X1.TT3.08 OPC 3 0,8 6,007
4.2.1 Ảnh hƣởng của sợi thủy tinh đến cƣờng độ chịu uốn của GPC và OPC
Xét về cƣờng độ chịu uốn của cấp phối GPC và OPC sử dụng sợi thủy tinh theo từng loại kích thƣớc khác nhau thì cƣờng độ chịu uốn lớn nhất là 7.026 MPa ở cấp phối GP1.TT5 sử dụng hàm lƣợng sợi thủy tinh là 0,4%. Tại cấp phối GPC và OPC sử dụng sợi thủy tinh kích thƣớc 5 cm thì cƣờng độ chịu uốn của cả 2 loại cấp phối đều tăng khi tăng hàm lƣợng sợi thủy tinh từ 0% đến 0,4%. Tại cấp phối G1.TT5 cƣờng độ chịu uốn tăng từ 5.009 MPa đến 7.026 MPa ( tăng 40% ), X1.TT5 tăng từ 4.66 MPa đến 5.98 MPa ( tăng 22% ). Khi tiếp tục tăng hàm lƣợng sợi thủy tinh từ 0,4% đến 0,8% thì cƣờng độ chịu nén của hai cấp phối đều giảm, thấp nhất là 4.905 MPa ở cấp phối X1.TT5 ( hình 4.7).
51
Hình 4-8: Cƣờng độ chịu uốn của cấp phối GPC và OPC sợi thủy tinh kích thƣớc 5
cm
Tƣơng tự ở các cấp phối GPC và OPC sử dụng sợi thủy tinh cấp phối 3 cm thì cƣờng độ chịu nén tăng đều khi tăng hàm lƣợng sợi thủy tinh từ 0% đến 0,4%. Tuy nhiên khi tăng hàm lƣợng sợi thủy tinh từ 0,4% đến 0,8% thì cấp phối xi măng X1.TT3 vẫn tiếp tục phát triển cƣờng độ từ 5.555 MPa đến 6.007 MPa ( tăng 7%).
52
Hình 4-9: Cƣờng độ chịu uốn của cấp phối GPC và OPC sợi thủy tinh kích thƣớc 3
cm
Nhìn chung khi tăng hàm lƣợng sợi thủy tinh trong cấp phối thì cƣờng độ chịu uốn cũng tăng theo. Ở các cấp phối GPC và OPC sử dụng sợi 5 cm có cƣờng độ chịu uốn thấp hơn khi sử dụng sợi thủy tinh 3 cm là do kích thƣớc sợi dài khó điều chỉnh sự đồng nhất trong việc phân bố, sắp xếp các sợi trong thành phần cấp phối
53
Hình 4-10: Cƣờng độ chịu uốn của cấp phối GPC của sợi thủy tinh kích thƣớc 5 cm
và 3 cm
Tuy nhiên nếu hàm lƣợng sợi thủy tinh nhiều sẽ ảnh hƣởng trực tiếp đến cƣờng độ của GPC và OPC do tính hút nƣớc cao của sợi thủy tinh sẽ làm ảnh hƣởng đến tính cơng tác, độ sụt của bê tơng, làm giảm tính đặc chắc của mẫu. Bên cạnh đó khi hàm lƣợng sợi thủy tinh chiếm q nhiều thể tích mẫu ( hình 4.4c ) sẽ gây vón cục hỗn hợp bê tông, làm cho các thành phần cốt liệu trong bê tông không đồng nhất từ đó ảnh hƣởng đến cƣờng độ chịu uốn của bê tông.
4.2.2 Ảnh hƣởng của sợi thủy tinh và sợi thép đến cƣờng độ chịu uốn của GPC và OPC
Xét về cƣờng độ chịu uốn của cấp phối GPC sử dụng sợi thủy tinh và GPC sử dụng sợi thép theo từng loại kích thƣớc khác nhau thì cƣờng độ chịu uốn lớn nhất là 7.026 MPa ở cấp phối GP1.TT5 sử dụng hàm lƣợng sợi thủy tinh là 0,4%. Tại cấp phối G1.TT5 cƣờng độ chịu uốn tăng từ 5.009 MPa đến 7.026 MPa ( tăng 40% ), G1.TH tăng từ 4,66 MPa đến 5,655 MPa ( tăng 17% ).
54
Hình 4-11: Cƣờng độ chịu uốn của cấp phối GPC sợi thủy tinh kích thƣớc 5cm và
GPC sợi thép
Tại cấp phối GPC sử dụng sợi thủy tinh kích thƣớc 3 cm và GPC sử dụng sợi thép thì cƣờng độ chịu nén của cả 2 loại cấp phối đều tăng khi tăng hàm lƣợng sợi thủy tinh từ 0% đến 0,4%. Đối với cấp phối G1.TT3 và G1.TH thì cƣờng độ chịu nén của G1.TT3 đạt giá trị cao nhất là 6.41 MPa ở tỷ lệ phần trăm khối lƣợng là 0,4%, tuy nhiên cƣờng độ chịu uốn cao nhất của cấp phối G1.TH đạt đƣợc là 5.872 MPa ở tỷ lệ phần trăm khối lƣợng sợi là 0,8%. Ở các cấp phối sử dụng sợi thép nhìn chung giá trị cƣờng độ chịu nén tăng dần đều ở cấp phối xi măng và khơng có dấu hiệu giảm cƣờng độ. Ở cấp phối G1.TT3 cƣờng độ chịu nén giảm 4% khi tăng hàm lƣợng giảm khi tăng hàm lƣợng sợi từ 0,4% đến 0,8%.
55
Hình 4-12: Cƣờng độ chịu uốn của cấp phối GPC sợi thủy tinh kích thƣớc 3 cm và
OPC sợi thép
Khi tiếp tục tăng hàm lƣợng sợi thủy tinh từ 0,4% đến 0,8% thì cƣờng độ chịu uốn của hai cấp phối đều giảm, thấp nhất là 5,268 MPa ở cấp phối X1.TT5 ( hình 4.12 ). Khi sử dụng sợi thép cho các cấp phối GPC và OPC và khi tăng hàm lƣợng từ 0% đến 0,4% thì ở cấp thối G1.TT3 có mức tăng cƣờng độ là 27% ( từ 5,009 MPa đến 6,41 MPa).
56
Hình 4-13: Cƣờng độ chịu uốn của cấp phối GPC sợi thủy tinh kích thƣớc 5cm và
OPC sợi thép
Sợi thép làm tăng khả năng liên kết giữa các thành phần cốt liệu trong cấp phối. Bên cạnh đó sự phân bố của sợi thép trong cấp phối là đồng đều vì chiều dài sợi vừa phải không quá dài nên không bị chồng chất lên nhau, đảm bảo đƣợc tính đồng nhất của cấp phối làm tăng độ đặc chắc, giúp cải thiện cƣờng độ bê tông. Mặt khác sợi thép không hút nƣớc nên khi tăng tỉ lệ phần trăm khối lƣợng sợi thì cấp phối vẫn khơng bị mất nƣớc, đảm bảo đƣợc tính cơng tác tốt của mẫu. Từ đó khơng làm giảm cƣờng độ GPC và OPC.
4.3 Ảnh hƣởng của sợi gia cƣờng đến cƣờng độ chịu kéo của bê tông
Thay đổi tỷ lệ khối lƣợng sợi thủy tinh và kích thƣớc sợi trong thành phần các cấp phối bê tơng Geopolymer và bê tơng xi măng. Sau đó dƣỡng hộ nhiệt ở 1000C trong 8 giờ rồi đặt mẫu tĩnh định trong 24h tiếp theo. Thực hiện phƣơng pháp ép chẻ phá hoại mẫu để xác định cƣờng độ kéo nhƣ bảng 4.3.
57
Bảng 4.3. Kết quả thí nghiệm ép chẻ mẫu bê tơng
Mẫu Loại BT Chiều dài sợi Hàm lƣợng sợi Cƣờng độ chịu kéo
cm % MPa G1.TT5.00 GPC 5 0,0 6,953 G1.TT5.02 GPC 5 0,2 8,299 G1.TT5.04 GPC 5 0,4 9,187 G1.TT5.08 GPC 5 0,8 8,564 G1.TT3.02 GPC 3 0,2 8,607 G1.TT3.04 GPC 3 0,4 9,144 G1.TT3.08 GPC 3 0,8 10,341 X1.TT5.00 OPC 5 0,0 6,489 X1.TT5.02 OPC 5 0,2 8,302 X1.TT5.04 OPC 5 0,4 9,844 X1.TT5.08 OPC 5 0,8 8,032 X1.TT3.02 OPC 3 0,2 7,865 X1.TT3.04 OPC 3 0,4 8,083 X1.TT3.08 OPC 3 0,8 8,496
4.3.1 Ảnh hƣởng của sợi thủy tinh đến cƣờng độ chịu kéo của GPC và OPC
Tại cấp phối GPC và OPC sử dụng sợi thủy tinh kích thƣớc 5 cm thì cƣờng độ chịu kéo của cả 2 loại cấp phối đều tăng khi tăng hàm lƣợng sợi thủy tinh từ 0% đến 0,4%. Tại cấp phối G1.TT5 cƣờng độ chịu kéo tăng từ 6,953 MPa đến 9.187 MPa ( tăng 32% ), X1.TT5 tăng từ 6.489 MPa đến 9.844 MPa ( tăng 51% ). Khi tiếp tục tăng hàm lƣợng sợi thủy tinh từ 0,4% đến 0,8% thì cƣờng độ chịu kéo của hai cấp phối đều giảm, thấp nhất là 8.032 MPa ở cấp phối X1.TT5 ( hình 4.14 )
58
Hình 4-14: Cƣờng độ chịu kéo của cấp phối GPC và OPC của sợi thủy tinh kích
thƣớc 5 cm
Xét về cƣờng độ chịu kéo của cấp phối GPC và OPC sử dụng sợi thủy tinh theo từng loại kích thƣớc khác nhau thì cƣờng độ chịu kéo lớn nhất là 10.341 MPa ở cấp phối G1.TT3 sử dụng hàm lƣợng sợi thủy tinh là 0,8. Ở các cấp phối GPC và OPC sử dụng sợi thủy tinh cấp phối 3 cm thì cƣờng độ chịu kéo tăng đều khi tăng hàm lƣợng sợi thủy tinh từ 0% đến 0,4%. Và khi tăng hàm lƣợng sợi thủy tinh từ 0,4% đến 0,8% thì cấp phối G1.TT3 và X1.TT3 vẫn tiếp tục phát triển cƣờng độ.