Biểu đồ thành phần hạt đá dăm - Ảnh hưởng của sợi- 123docz.net

Bảng 3.8: Kết quả thí nghiệm đá

3.1.5 Nƣớc pha dung dịch NaOH

Nƣớc dùng phải theo TCVN 302:2004 “Nƣớc trộn bê tông và vữa – Yêu cầu kỹ thuật”.

Hình 3-8: Nƣớc sạch dùng cho thí nghiệm pha loãng NaOH khan

STT Chỉ tiêu kiểm tra Đơn vị Kết quả PP thử nghiệm

1 Khối lƣợng riêng g/cm3 2,63 TCVN 7572-4 : 2006

2 Khối lƣợng thể tích g/cm3 2,77 TCVN 7572-4 : 2006

Nƣớc dùng pha lỗng NaOH khan phải đảm bảo khơng chứa các thành phần hóa học tạp chất để khơng ảnh hƣởng xấu đến thời gian tĩnh định và đóng rắn của GPC.

3.1.6 Sợi thủy tinh

Nghiên cứu này sử dụng vật liệu nền là GPC tổng hợp từ tro bay, kết hợp sử dụng sợi thủy tinh có sự thay đổi về hàm lƣợng trong cấp phối bê tông.

Sử dụng sợi thủy tinh sử dụng có chiều dài sợi là 5cm và 3cm.

Sợi thủy tinh dùng trong thí nghiệm có các thơng số kỹ thuật nhƣ sau: Mật độ: 2400 Tex(gam/km).

Đƣờng kính sợi đơn: 17 µm. Độ bền gãy: 0,4 N/Tex. Độ bền kéo đứt: 1970 MPa.

3.1.7 Sợi thép

Để so sánh với các mẫu sử dụng sợi thủy tinh, nghiên cứu này còn sử dụng thêm sợi thép để so sánh, đánh giá khả năng chống nứt của GPC. Sợi thép sử dụng có đƣờng kính 0,9 mm và chiều dài 5cm. Dùng cho bê tông cốt sợi thép theo tiêu chuẩn ASTM C1116.

TT Thông số kỹ thuật của sợi thép Sợi thép dẹt dài 5cm

1 Hình dạng sợi, tiết diện ngang của sợi Sợi dẹt, lƣợn sóng

2 Số lƣợng sợi (sợi /kg) 1.840

3 Chiều dài sợi (mm) 50

4 Đƣờng kính sợi, đƣờng kính tƣơng đƣơng (mm) 1,31

5 Tỷ lệ hƣớng sợi 39,7

6 Cƣờng độ chịu kéo (daN/cm2) >10.000

3.2 Tính tốn cấp phối GPC sử dụng sợi thủy tinh

Giống nhƣ bê tông sử dụng chất kết dính xi măng portland, tổng khối lƣợng của cốt liệu của GPC chiếm khoảng 75% đến 80%.

Tƣơng tự bê tông thông thƣờng, việc thiết kế hỗn hợp GPC dựa vào các chỉ tiêu đặc trƣng của nó nhƣ cƣờng độ, tính cơng tác...Trong GPC, các yếu tố ảnh hƣởng đến đặc trƣng bao gồm tỷ lệ khối lƣợng dung dịch alkali trên tro bay, nhiệt độ,

Cấp phối mẫu đƣợc tính cho từng tổ mẫu theo tỷ lệ thủy tinh lỏng (TTL) trên NaOH (SS/SH) và đƣợc tổng hợp theo bảng sau:

Bảng 3-9. Tỷ lệ các thành phần cấp phối mẫu GPC.

Ký hiệu SS/SH FA/AL % KL Sợi

thủy tinh %KL Sợi thép Chiều dài sợi % % cm G1.TT5.00 1,750 1,230 0,0 - 5 G1.TT5.02 1,750 1,230 0,2 - 5 G1.TT5.04 1,750 1,230 0,4 - 5 G1.TT5.08 1,750 1,230 0,8 - 5 G1.TT3.02 1,750 1,230 0,2 - 3 G1.TT3.04 1,750 1,230 0,4 - 3 G1.TT3.08 1,750 1,230 0,8 - 3 G1.TH5.02 1,750 1,230 - 0,2 5 G1.TH5.04 1,750 1,230 - 0,4 5 G1.TH5.08 1,750 1,230 - 0,8 5

Bảng 3-10. Thành phần khối lƣợng cấp phối GPC cho 1m3 bê tông

Ký hiệu Đá (kg) Tro bay (kg) Cát (kg) NaOH (kg) TTL (kg) Nƣớc (kg) Sợi Thủy tinh (kg) Sợi thép (kg) G1.TT5.00 1068,2 324,0 694,3 95,8 167,7 5,26 0,0 - G1.TT5.02 1068,2 324,0 694,3 95,8 167,7 5,26 4,7 - G1.TT5.04 1068,2 324,0 694,3 95,8 167,7 5,26 9,4 -

38 G1.TT5.08 1068,2 324,0 694,3 95,8 167,7 5,26 18,8 - G1.TH5.02 1068,2 324,0 694,3 95,8 167,7 5,26 - 4,7 G1.TH5.04 1068,2 324,0 694,3 95,8 167,7 5,26 - 9,4 G1.TH5.08 1068,2 324,0 694,3 95,8 167,7 5,26 - 18,8 3.3 Số lƣợng mẫu thí nghiệm

Trong quá trình làm thí nghiệm có tất cả 180 mẫu chia ra làm 60 tổ mẫu tùy vào loại sợi, hàm lƣợng sợi và kích thƣớc sợi, mỗi tổ mẫu đều có 3 mẫu thí nghiệm.

Cấp phối G1.TT5: có 12 mẫu nén, 12 mẫu uốn, 12 mẫu ép chẻ. Cấp phối G1.TT3: có 9 mẫu nén, 9 mẫu uốn, 9 mẫu ép chẻ. Cấp phối G1.TH5: có 9 mẫu nén, 9 mẫu uốn, 9 mẫu ép chẻ. Cấp phối X1.TT5: có 12 mẫu nén, 12 mẫu uốn, 12 mẫu ép chẻ. Cấp phối X1.TT3: có 9 mẫu nén, 9 mẫu uốn, 9 mẫu ép chẻ. Cấp phối X1.TH5: có 9 mẫu nén, 9 mẫu uốn, 9 mẫu ép chẻ.

3.4 Quy trình chế tạo mẫu thí nghiệm

Với từng cấp phối mẫu nêu trên, ta triển khai đúc mẫu hình trụ kích thƣớc 100x200 (mm) và mẫu hình hộp chữ nhật với kích thƣớc 400x100x100 (mm) để xác định cƣờng độ chịu nén, cƣờng độ chịu uốn, cƣờng độ chịu kéo. Ứng với từng tổ mẫu, việc thực hiện theo trình tự nhƣ sau:

Bƣớc 1: Chuẩn bị nguyên vật liệu, khuôn mẫu

Nguyên vật liệu sử dụng đúc mẫu đƣợc chuẩn bị sẵn, riêng đối với vật liệu đá, cát đƣợc tiến hành rửa sạch và phơi khô trƣớc khi sử dụng.

Các vật liệu đƣợc tính cho từng tổ mẫu (03 mẫu/1 tổ) đƣợc tính tốn và cân đo từng chủng loại.

Khuôn mẫu đƣợc vệ sinh và gia công lại đảm bảo độ kín, chặt chẽ trong suốt q trình đúc mẫu.

Trộn khô phối liệu bao gồm đá, cát, tro bay và sợi. Sau khi đều thì tiền hành đổ dung dịch vào và tiếp tục trộn đều cho đến khi bê tông đạt yêu cầu.

Tiến hành kiểm tra độ sụt mẫu bằng dụng cụ đo độ sụt.

Hình 3-11: Bê tơng sau khi nhào trộn

Đổ bê tông vào khuôn thành 2 lớp và tiến hành đầm bằng que đầm (25-30 lần/ lớp).

Làm phằng bề mặt mẫu sau khi đúc và lƣu mẫu tại phòng thí nghiệm trong thời gian 7 ngày. Sau đó tháo khn và tiến hành dƣỡng hộ nhiệt

Hình 3-12: Các mẫu bê tông sau khi nhào trộn

Bƣớc 3: Dƣỡng hộ nhiệt

Mẫu đƣợc dƣỡng hộ nhiệt ở nhiệt độ 1000C trong thời gian 8 giờ. Sau đó đƣợc lƣu tại điều kiện thƣờng trong khoảng từ 5-7 ngày trƣớc khi tiến hành nén mẫu.

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.

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.

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 tơng

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).

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%).

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%.

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%

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 quá nhiều thể tích mẫu ( hình 4.4c ) sẽ gây vón cục hỗn hợp bê tơng, làm cho các thành phần cốt liệu trong bê tông khơng 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

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).

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 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.

4.2 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 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 uốn phá hoại mẫu để xác định cƣờng độ uốn nhƣ bảng 4.2.

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).

Hình 4-8: Cƣờng độ chịu uốn của cấp phối GPC và OPC sợi thủy tinh kích thƣớc 5

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%).

Hình 4-9: Cƣờng độ chịu uốn của cấp phối GPC và OPC sợi thủy tinh kích thƣớc 3