3. CHƯƠNG NGHIấN CỨU SO SÁNH MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ Lí
3.2. Ảnh hưởng của tro bay nhiệt điện và puzơlan thiờn nhiờn đến cường
độ chống kộo của BTĐL
Cũng như bờ tụng thường, phương phỏp xỏc định cường độ khỏng kộo của BTĐL cú thể dựng phương phỏp kộo theo tõm trục và uốn đứt góy. Thử chống theo tõm trục tương đối khú vỡ khuyết tật của mẫu thử hoặc tải trọng để lệch tõm một chỳt cũng ảnh hưởng đến kết quả thử làm cho kết quả thớ nghiệm thiếu chớnh xỏc, cho nờn thường dựng phương phỏp uốn đứt góy. So với cường độ khỏng nộn thỡ cường độ khỏng kộo của bờ tụng thường khụng được coi trọng cho lắm, bởi vỡ bờ tụng cú yờu cầu chống kộo thường dựng bờ tụng cốt thộp, hơn nữa thớ nghiệm cường độ khỏng kộo tõm trục khú hơn thớ nghiệm cường độ khỏng nộn, độ chớnh xỏc cũng kộm hơn, biờn độ thay đổi tỷ số nộn kộo cũng tương đối lớn. Thường thỡ cường độ kộo đứt do uốn bằng 1/13 ~ 1/9 cường độ khỏng nộn; cũn cường độ kộo theo trục bằng 1/15 ~ 1/6 cường độ khỏng nộn.
Cỏc nguyờn nhõn chủ yếu ảnh hưởng đến cường độ khỏng kộo của BTĐL là: Tỷ lệ nước keo; lượng trộn phụ gia khoỏng hoạt tớnh; đường kớnh hạt trung bỡnh phõn cấp cốt liệu, mật độ liờn quan của vữa cỏt, tuổi, tiếp giỏp mặt tầng…
Trong BTĐL sử dụng cựng loại PGK như nhau, cường độ khỏng kộo hướng trục tăng khi tỷ lệ nước keo giảm. Khi tỷ lệ keo như nhau, thay đổi tăng lượng chất độn PGK thỡ cường độ khỏng kộo hướng trục của BTĐL giảm.
Cường độ khỏng kộo của BTĐL tăng theo tuổi của bờ tụng. Khi sử dụng phụ gia khoỏng cho BTĐL, cường độ khỏng kộo thời kỳ đầu của bờ tụng phỏt triển chậm, nhưng càng về sau, cường độ khỏng kộo của BTĐL phỏt triển càng nhanh. Điều này được giải thớch do trong quỏ trỡnh thủy húa giai đoạn đầu, cỏc phản ứng Puzơlanic diễn ra chưa nhiều, sản phẩm thủy húa sinh ra ớt. Nhưng càng về sau, tốc độ thủy húa tăng nhanh, quỏ trỡnh này sản sinh ra một lượng lớn Silicat Canxi thủy húa dạng sợi, chỳng liờn tiếp giao thoa với nhau tạo thành cường độ kết cấu cao, tạo ra khu kết cấu cú tớnh chống kộo lớn đồng thời làm tăng khu kết dớnh quỏ độ của cốt liệu với vữa keo dớnh cứng húa. Do vậy mà nõng cao rừ rệt cường độ khỏng kộo thời kỳ sau của BTĐL.
Trong luận văn, học viờn chủ yếu nghiờn cứu ảnh hưởng của cỏc loại phụ gia khoỏng hoạt tớnh, cụ thể là ảnh hưởng của Tro bay nhiệt điện và Puzơlan thiờn nhiờn đến cường độ khỏng kộo của BTĐL.
Kết quả thớ nghiệm ở một số cụng trỡnh cụ thể sử dụng PGK hoạt tớnh là Puzơlan thiờn nhiờn cho kết quả như trong bảng 3.8; cỏc thớ nghiệm sử dụng PGK hoạt tớnh là tro bay nhiệt điện cho kết quả như trong bảng 3.9
Bảng 3.8: Kết quả Rk (MPa) trung bỡnh cỏc mẫu thớ nghiệm của cỏc cụng trỡnh sử dụng PGK Puzơlan thiờn nhiờn
STT Cụng trỡnh Cường độ khỏng kộo (Mpa)
R90 R180 R365
1 Tõn Mỹ 1.54 1.85 2.16
2 Nước Trong 1.51 1.68 1.74
Bảng 3.9: Kết quả Rk(MPa) trung bỡnh cỏc mẫu thớ nghiệm của cỏc cụng trỡnh sử dụng PGK Tro bay
STT Cụng trỡnh Cường độ khỏng kộo (Mpa)
R90 R180 R365
1 Tõn Mỹ 2.34 2.67 3.10
2 Nước Trong 1.88 1.94 2.65
3 Bản Vẽ 1.11 1.19 1.33
Hỡnh 3.2: Biểu đồ so sỏnh cường độ khỏng kộo của BTĐL khi sử dụng PGK tro bay và Puzơlan thiờn nhiờn
Từ kết quả trờn nhận thấy: Cường độ khỏng kộo của BTĐL sử dụng tro bay nhiệt điện cao cường độ khỏng kộo của BTĐL sử dụng Puzơlan thiờn nhiờn ở cả độ tuổi 90 ngày, 180 ngày và 365 ngày.
3.3. Ảnh hưởng của tro bay nhiệt điện và puzơlan thiờn nhiờn đến cường độ khỏng nộn của BTĐL độ khỏng nộn của BTĐL
Cường độ khỏng nộn là chỉ tiờu quan trọng trong thiết kế kết cấu BTĐL; là tham số chủ yếu của thiết kế tỷ lệ cấp phối BTĐL.
Cường độ khỏng nộn của BTĐL thớ nghiệm trờn mẫu lập phương kớch thước 150mm x150mm x150mm.
BTĐL là loại siờu khụ cứng, hàm lượng vữa tương đối ớt, húa lỏng khú, lực ma sỏt giữa cỏc cốt liệu thụ cũng lớn nếu chỉ tăng tải trọng bề mặt ; ảnh hưởng dung trọng cũng khụng lớn và chỉ làm cho tiếp xỳc giữa cỏc hạt tăng lờn. Muốn cho mật độ bờ mặt thay đổi thỡ phải làm cho kết cấu của nú biến dạng, cũng cú nghĩa là làm cho cỏc hạt thắng được trở lực ma sỏt giữa chỳng mà di chuyển. Ở điều kiện tĩnh lực, trở lực ma sỏt này rất lớn, nhưng dưới tỏc dụng của động lực, cỏc hạt mịn ở vào trạng thỏi rung động chảy, cũn cỏc hạt thụ thỡ được sắp xếp lại thành kết cấu chắc, ổn định. Do vật BTĐL phải dựng rung động để đầm chặt.
Tiến hành nghiờn cứu về cơ lý của việc đầm chắc BTĐL đó phỏt hiện:
- Cường độ khỏng nộn của BTĐL tăng theo gia tốc rung, khi gia tốc cực đại lớn hơn 5g (g = 9,81m/s2) thỡ sự tăng trưởng cường độ khỏng nộn cú xu thế giảm dần đến ổn định. Do vậy, điều kiện tiờn quyết để nghiờn cứu cường độ khỏng nộn của BTĐL là phải tỏc dụng rung động làm cho nú húa lỏng đạt đến mật độ rắn chắc. Loại BTĐL này mới cú kết cấu đạt yờu cầu thiết kế.
- Cường độ khỏng nộn của BTĐL tăng theo thời gian rung động, kộo dài thời gian rung vượt quỏ hai lần thời gian giới hạn húa lỏng (2Vc) thỡ độ tăng tưởng cường độ khỏng nộn cú xu thế ổn định.
- Chỉ cần BTĐL đạt đến đủ đặc chắc, bất kể là dựng loại mỏy nào để tạo hỡnh mẫu thử thỡ cường độ khỏng nộn khụng cú gỡ khỏc biệt lắm.
Trong luận văn, học viờn chủ yếu nghiờn cứu ảnh hưởng của hai loại phụ gia khoỏng hoạt tớnh là tro bay nhiệt điện và Puzơlan thiờn nhiờn đến cường độ khỏng nộn của BTĐL.
Cường độ khỏng nộn của BTĐL cũng như bờ tụng thường trong điều kiện trộn một lượng chất độn nhất định thỡ cường độ giảm khi tỷ lệ chất kết dớnh tăng.
Trong BTĐL cú trộn phụ gia khoỏng, cường độ sớm của bờ tụng cú thể giảm và phỏt triển chậm hơn so với bờ tụng khụng dựng phụ gia, nhưng về sau cường độ phỏt triển rất nhanh. Chất lượng của phụ gia ảnh hưởng đến quy luật phỏt triển cường độ BTĐL khụng giống nhau. Cường độ sớm của BTĐL giảm theo lượng độn phụ gia tăng, cũn cường độ thời gian cú tỷ lệ tăng khi lượng phụ gia tăng, tuỳ thuộc vào loại phụ gia. Tăng lượng trộn phụ gia tuy cú làm giảm cường độ khỏng nộn sớm của BTĐL, điều này cũng khụng quan trọng lắm đối với bờ tụng thể tớch lớn, nhưng lượng phụ gia đú sẽ cải thiện được tớnh cụng tỏc của BTĐL, làm giảm sự toả nhiệt của bờ tụng và trỏnh sự phõn ly của cốt liệu, điều này rất quan trong trong quỏ trỡnh thi cụng BTĐL.
Nghiờn cứu đó chứng minh: Khi lượng chất keo dớnh và tỷ lệ nước keo khụng đổi, trong tỡnh hỡnh trộn ớt phụ gia thỡ khụng ảnh hưởng nhiều đến cường độ khỏng nộn của BTĐL, nhưng khi trộn với lượng nhiều thỡ cường độ khỏng nộn của bờ tụng giảm rừ rệt. Điều đú là do trong bờ tụng nhiều phụ gia, xi măng lại tương đối ớt, cường độ sớm của bờ tụng giảm, nồng độ Ca(OH)2
tham gia phản ứng lần 2 giảm thấp, vỡ thế mà ảnh hưởng đến mức độ phản ứng thuỷ hoỏ của phụ gia, tăng tỷ lệ lỗ mao quản là làm giảm thấp cường độ của bờ tụng.
Với loại bờ tụng khụ, nghốo chất kết dớnh thỡ lượng keo dớnh và lượng nước dựng là rất ớt, tức là thể tớch vữa xi măng và vữa cỏt tương đối ớt, vữa khụng đủ để nhột đầy cỏc lỗ hổng khụng khớ. Khi duy trỡ cho tỷ lệ keo nước khụng đổi cũng cú nghĩa là tăng thờm lượng keo dớnh thỡ lượng vữa keo tăng, tỷ lệ khe rỗng nhỏ đi, cường độ của bờ tụng cũng tăng theo. Nhưng khi lượng keo tăng đến mức cú thể bao bọc cốt liệu và nhột đầy cỏc khe lỗ khớ thỡ lượng keo nhiều hay ớt ảnh hưởng cực nhỏ đến cường độ.
Kết quả thớ nghiệm cường độ khỏng nộn theo thớ nghiệm của một số cụng trỡnh sử dụng PGK Puzơlan thiờn nhiờn được thể hiện trong bảng 3, cỏc cụng trỡnh sử dụng PGK 10tro bay nhiệt điện được thể hiện trong bảng 3.11.
Bảng 3.10: Kết quả trị số RN (MPa) trung bỡnh cỏc mẫu thớ nghiệm của cỏc cụng trỡnh sử dụng Puzơlan thiờn nhiờn
STT Cụng trỡnh Cường độ khỏng nộn (Mpa) R7 R28 R90 R180 R365 1 Tõn Mỹ 8.40 15.37 20.73 28.70 30.57 2 Nước Trong 9.10 15.20 19.63 24.30 25.87 5 Bản Vẽ 6.17 11.37 21.00 23.40 25.75
Bảng 3.11: Kết quả trị số RN(MPa) trung bỡnh cỏc mẫu thớ nghiệm của cỏc cụng trỡnh sử dụng Tro bay
STT Cụng trỡnh Cường độ khỏng nộn (Mpa) R7 R28 R90 R180 R365 1 Tõn Mỹ 15.40 25.80 32.30 33.73 36.58 2 Nước Trong 13.63 22.77 27.10 30.57 34.58 5 Bản Vẽ 10.09 16.33 21.57 24.83 26.75
Hỡnh 3.3: Biểu đồ so sỏnh cường độ khỏng nộn của BTĐL khi sử dụng PGK tro bay và Puzơlan thiờn nhiờn
Nhận xột:
Từ kết quả tổng hợp trong cỏc bảng 3.10, 3.11 và biểu đồ hỡnh 3.3, so sỏnh giữa kết quả dựng PGK là tro bay và Puzơlan thiờn nhiờn thấy: Đối với bờ tụng đầm lăn sử dụng PGK là tro bay thỡ tốc độ đạt cường độ khỏng nộn của bờ tụng ở ngày tuổi sớm cũng như ở giai đoạn sau và đến ngày tuổi thiết kế thỡ tốc độ phỏt triển cường độ của bờ tụng đầm lăn sử dụng tro bay nhanh hơn và đạt cường độ cao hơn so với bờ tụng đầm lăn sử dụng Puzơlan thiờn nhiờn.
Khi sử dụng tro bay thỡ cường độ ở ngày tuổi thiết kế (90 ngày) thường vượt nhiều so với cường độ nộn thiết kế từ 30ữ 60% với trờn cựng cấp phối thớ nghiệm. Khi sử dụng Puzơlan thiờn nhiờn, cường độ chỉ tăng từ 3ữ 10% so với cường độ thiết kế yờu cầu (R90TK). Do vậy những cụng trỡnh cú nguồn PGK Puzơlan thiờn nhiờn gần cụng trỡnh xõy dựng chỳng ta cần nghiờn cứu đưa vào sử dụng để giảm giỏ thành xõy dựng mà vẫn đảm bảo cường độ thiế kế theo yờu cầu đặt ra.
3.4. Ảnh hưởng của tro bay nhiệt điện và puzơlan thiờn nhiờn đến tớnh chống thấm của BTĐL chống thấm của BTĐL
Tớnh thấm nước của bờ tụng là tớnh chất để nước thấm qua chiều dầy của nú khi giữa hai bề mặt bờ tụng cú sự chờnh lệch ỏp suất thủy tĩnh. Tớnh chất này khỏc tớnh hỳt nước được định nghĩa là khả năng hỳt và giữ nước của bờ tụng ở điều kiện bỡnh thường. Như đó nờu trong phần mở đầu, tớnh thấm nước cú ý nghĩa quan trọng đối với cỏc cụng trỡnh bờ tụng tiếp xỳc với nước, trong đú cú cụng trỡnh thủy lợi, đặc biệt là khi cú sự chờnh lệc ỏp suất thủy tĩnh ở hai mặt của kết cấu.
Tớnh thấm nước gõy nờn cỏc hiện tượng mất nước trong cỏc hồ chứa, kờnh mương, cầu mỏng dẫn nước và gõy ra thấm dột đối với cỏc cụng trỡnh dõn dụng, ảnh hưởng đến sinh hoạt và cuộc sống. Điều nghiờm trọng là nú thỳc đẩy quỏ trỡnh ăn mũn bờ tụng và bờ tụng cốt thộp, làm giảm tuổi thọ và tớnh ổn định của cụng trỡnh, nhất là khi trong nước cú chứa cỏc yếu tố ăn mũn và đặc biệt là khi cú chứa ion Cl-
.
Tớnh thấm nước thường được biểu thị bằng mỏc chống thấm, được ký hiệu là W (trước đõy là B, CT).
Mỏc chống thấm là khả năng của bờ tụng khụng cho nước thấm qua dưới ỏp lực thủy tĩnh. Khi thớ nghiệm xỏc định độ chống thấm của tổ mẫu (6 viờn hỡnh trụ, kớch thước 150 x 150 mm hoặc hỡnh lập phương 150x150x150 mm) là cấp ỏp lực lớn nhất mà ở trong đú 4 trong 6 viờn mẫu chưa bị nước thấm qua. Từ ỏp lực nước mà ở đú 4 trong 6 viờn đó bị thấm nước (ỏp lực mà tại đú dừng việc thử) trừ đi 2 sẽ cho mỏc chống thấm của bờ tụng W.
Như vậy: Mỏc chống thấm của bờ tụng W (hoặc B) là hiệu số của cấp ỏp lực khi dừng thử ( tớnh bằng atm ) mà ở đú bốn trong sỏu viờn mẫu thử đó bị nước xuyờn qua trừ đi 2. Áp lực đú gọi là mỏc chống thấm của bờ tụng và ký hiệu là W2, W4, W6, W8, W10 & W12 (hoặc B2, B4, B6, B8, B10, B12).
Tớnh chống thấm hay mỏc chống thấm của bờ tụng cũng chịu ảnh hưởng tổng hợp của nhiều yếu tố. Trong luận văn này, học viờn chỉ nghiờn cứu ảnh hưởng của phụ gia khoỏng hoạt tớnh đến khả năng chống thấm của BTĐL.
Phụ gia khoỏng trong bờ tụng ngoài cỏc tỏc dụng hoạt tớnh húa học cũn cú tỏc dụng cơ học, đú là loại chất độn mịn cải thiện cấp phối hạt cốt liệu, lấp đầy lỗ rỗng giữa cỏc hạt cốt liệu trong BTĐL, hàm lượng sử dụng trong thành phần bờ tụng tương đối lớn. Chất độn mịn trong bờ tụng, do đặc tớnh về kớch
cỡ hạt là rất nhỏ nờn nú cú tỏc dụng làm giảm cỏc lỗ rỗng và giảm thấm trong bờ tụng.
Trong BTĐL nhiều chất độn, tỷ lệ N/CKD ớt, nhưng vỡ trộn thờm nhiều PGK (tro bay hoặc Puzơlan thiờn nhiờn) làm cho tổng diện tớch bề mặt của vật liệu kết dớnh giảm mỏng; bởi vậy khụng gian sinh trưởng của sản vật thủy húa tương đối nhỏ, mức độ kết tinh của hạt C-S-H tương đối thấp, nhưng số lượng hạt C-S-H kết tinh so với bờ tụng khụ nghốo CKD lại nhiều. Tinh thể ở trạng thỏi hạt chặt chẽ, kẽ rỗng giữa cỏc sản vật thủy húa tương đối nhỏ, kết cấu chặt chẽ, cường độ của chỳng tương đối cao, chống thấm tương đối tốt.
Trong sản vật thủy húa, ngoài C-S-H cũn cú Ca(OH)2. Chỳng là sản vật do thủy húa giữa thành phần khoỏng chất được nung C3S và C2S, chiếm 20%~25% thể rắn trong vữa xi măng thủy húa. Thời gian đầu xi măng thủy húa thường thấy sản vật cú 6 gúc tương đối hoàn chỉnh, hỡnh dạng của chỳng thường bị ảnh hưởng bởi khụng gian cú hạn, mức độ thủy húa và tạp chất trong đú. Khi xi măng đó thủy húa tới một mức độ nhất định, Ca(OH)2thường chốn chặt giữa cỏc sản vật thủy húa C-S-H, tương đối khú thấy được hỡnh dạng hoàn chỉnh của chỳng. C3A.3CaSO4.31H2O ở dạng kim, cột, cũng cú dạng 6 gúc. Trong xi măng pooclăng phổ thụng, C3A.3CaSO4.31H2O cuối cựng chuyển húa thành dạng tinh thể 6 mặt. Trong BTĐL, CaSO4.2H2O tương đối ớt nờn sự chuyển húa thành C3A.3CaSO4.31H2O thấp.
Việc trộn thờm chất độn sẽ cải thiện tớnh thẩm thấu của bờ tụng, mức độ được cải thiện biến đổi tựy thuộc ở loại, chất lượng và số lượng của chất độn. Một số chất độn sẽ cải thiện tớnh chống thấm của bờ tụng, một số chất độn khi thờm một lượng thớch hợp cú thể làm cho tớnh chống thẩm ở thời kỳ đầu của bờ tụng kộm đi nhưng thời kỳ sau lại được cải thiện.
Trong luận văn này, học viờn tiến hành nghiờn cứu ảnh hưởng của 2 loại chất độn- PGK hoạt tớnh là Tro bay nhiệt điện và Puzơlan thiờn nhiờn đến tớnh chống thấm của BTĐL.
Tro bay là một loại hỗn hợp cú hoạt tớnh tốt. Trong hỗn hợp BTĐL tỉ lệ trộn tro bay vào khoảng 30 đến 70% tổng lượng CKD, cú cụng trỡnh trộn tới 80% tổng lượng CKD. Việc pha trộn như vậy dẫn đến bờ tụng cú thể nõng cao khả năng chống thấm, cường độ của thời kỳ sau, đồng thời cú thể giảm bớt khả năng xuất hiện khe nứt. Trong BTĐL, việc trộn tro bay cũn cú thể lấp khe rỗng của cốt liệu nhỏ khoảng 35-40%, độ rỗng này nếu khụng được vữa tro bay lấp đầy, thỡ mật độ bờ tụng giảm thấp, lực dớnh kết giữa cỏc lớp bờ tụng đầm nộn giảm yếu. Từ cỏc cụng trỡnh thực tiễn chứng minh, bờ tụng đầm lăn trộn tro bay với liều lượng thớch hợp cú thể giảm thiểu lượng xi măng trong bờ tụng, nõng cao tớnh chống thấm và độ chặt của bờ tụng, nõng cao năng lực chống phõn ly, giảm bớt nhiệt thủy húa của bờ tụng, điều này đối với