Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén

Mẫu

Sự biến thiên cường độ chịu uốn mẫu có xỉ thép thay thế so với mẫu đối chứng (%) TT % thay thế 3 7 28 56 1 0% 20.361 28.32 30.789 32.214 2 20% 12.458 26.325 30.344 31.033 3 40% 16.453 23.365 31.25 34.562 4 60% 13.254 22.541 27.245 28.325 5 80% 10.236 20.392 26.354 28.361 6 100% 6.328 16.236 20.369 21.254

Bảng 4. 5: Sự biến thiên cường độ chịu nén của mẫu có xỉ thép thay thế một phần xi măng so với mẫu đối chứng

Mẫu

Sự biến thiên cường độ chịu nén mẫu có xỉ thép thay thế so với mẫu đối chứng (%) TT % thay thế 3 7 28 56 1 0% 0.00 0.00 0.00 0.00 2 20% -38.81 -7.04 -1.45 -3.67 3 40% -19.19 -17.50 1.50 7.29 4 60% -34.90 -20.41 -11.51 -12.07 5 80% -49.73 -27.99 -14.40 -11.96 6 100% -68.92 -42.67 -33.84 -34.02

Hình 4. 18: Biểu độ cường độ chịu nén mẫu thí nghiệm theo thời gian dưỡng hộ

0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 3 7 28 56 C ư ờng đ ộ chịu nén (M p a)

Thời gian dưỡng hộ (ngày)

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Biểu đồ thể hiện:

- Sự phát triển cường độ chịu nén ở các mẫu thí nghiệm tăng mạnh từ 0 đến 28 ngày tuổi, sau đó tăng nhẹ đến ngày 56, thể hiện qua độ dốc của đồ thị.

- Cường độ chịu nén ở mẫu có hàm lượng thay thế xỉ thép M3 (40%) phát triển vượt cường độ chịu nén của mẫu đối chứng M1 (0%), ở ngày 28 cao hơn 1.49%, ở ngày 56 cao hơn 7.28%.

- Cường độ chịu nén ở các mẫu còn lại nhỏ hơn so với mẫu đối chứng ở tất cả các ngày tuổi, trong đó mẫu có hàm lượng thay thế xỉ thép M6 (100%) là nhỏ nhất.

Hình 4. 19: Biểu đồ cường độ chịu nén mẫu thí nghiệm theo phần trăm thay thế xỉ thép

Biểu đồ thể hiện:

- Nhìn chung, cường độ chịu nén của các mẫu có xu hướng giảm theo hàm lượng thay thế xỉ thép và tăng theo thời gian dưỡng hộ.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 20 40 60 80 100 Cườ ng đ ộ ch ịu uố n (M p a) Phần trăm thay thế xỉ thép (%) 3 ngày 7 ngày 28 ngày 56 ngày

- Ở 3 ngày tuổi, trong các mẫu có hàm lượng xỉ thép thay thế, mẫu M3 (40%) có cường độ chịu nén cao nhất 16.453Mpa, nhưng nhỏ hơn mẫu đối chứng 23.75% .

- Ở 7 ngày tuổi, trong các mẫu có hàm lượng xỉ thép thay thế, mẫu M2 (20%) có cường độ chịu nén cao nhất 23.365Mpa, nhưng nhỏ hơn mẫu đối chứng 21.2% . - Trong giai đoạn 7-28 ngày tuổi, cường độ chịu nén mẫu đối chứng phát triển chậm lại, trong khi các mẫu M2 (20%), M3 (40%) tiếp tục phát triển mạnh, tiến gần và vượt cường độ chịu nén mẫu đối chứng. Ở 28 ngày tuổi, trong các mẫu có hàm lượng xỉ thép thay thế, mẫu M3 (40%) có cường độ chịu nén cao nhất 31.250Mpa cao hơn mẫu đối chứng 1.49%.

- Trong giai đoạn 28-56 ngày tuổi, cường độ chịu nén tất cả các mẫu phát triển chậm lại và hầu như tăng không đáng kể. Ở 56 ngày tuổi, trong các mẫu có hàm lượng xỉ thép thay thế, mẫu M3 (40%) có cường độ chịu nén cao nhất 34.562Mpa so hơn mẫu đối chứng 7.28%.

Đánh giá kết quả:

Bằng nghiên cứu cơ sở lý thuyết cấp phối, phương pháp phối trộn, lý thuyết gia cố vật liệu và nghiên cứu thí nghiệm trong phịng được thiết kế, quy hoạch đầy đủ, phân tích thống kê tin cậy rút ra những nhận xét kết luận sau:

- Các mẫu có hàm lượng xỉ thép thay cát lớn hơn 60% cho kết quả không khả quan về mặt chịu lực, việc thay thế quá nhiều xỉ thép làm giảm khả năng chịu lực so với mẫu được đúc với cốt liệu thông thường

- Các mẫu có hàm lượng xỉ thép thay cát từ 20-40% cho kết quả về mặt chịu lực xấp xỉ và cao hơn so với mẫu được đúc với cốt liệu thông thường khi đạt đủ ngày tuổi (56 ngày

KẾT LUẬN

Kết luận chung:

- Khi hàm lượng thay thế xỉ thép tăng lên thì cường độ mẫu giảm đi.

- Cường độ mẫu thí nghiệm phát triển chậm trong giai đoạn từ 0-7 ngày tuổi, có cường độ thấp hơn so với mẫu đối chứng, sau đó cường độ các mẫu thí nghiệm phát triển mạnh tiến gần (giai đoạn 7-28 ngày tuổi) và vượt cường độ mẫu đối chứng trong giai đoạn 28-56 ngày tuổi

- Các mẫu có hàm lượng xỉ thép thay cát lớn hơn 60% cho kết quả không khả quan về mặt chịu lực, việc thay thế quá nhiều xỉ thép làm giảm khả năng chịu lực so với mẫu được đúc với cốt liệu thơng thường

- Các mẫu có hàm lượng xỉ thép thay cát từ 20-40% cho kết quả về mặt chịu lực xấp xỉ và cao hơn so với mẫu được đúc với cốt liệu thông thường khi đạt đủ ngày tuổi (56 ngày)

Kiến nghị

Trên cơ sở tổng quan về tình hình nghiên cứu và ứng dụng xỉ thép ở Việt Nam và trên thế giới, tác giả rút ra một số kết luận như sau:

 Xỉ thép hoàn toàn đáp ứng các yêu cầu để có thể được sử dụng như một loại vật liệu xây dựng mà không gây ra các tác động xấu đối với môi trường;

 Xỉ thép nên được sử dụng như một loại vật liệu địa phương nhằm đảm bảo hiệu quả kinh tế, vì khi vận chuyển xỉ thép đi quá xa, giá thành có thể cao hơn dùng vật liệu đá tự nhiên;

 Cần có nhiều hơn nữa các nghiên cứu về vật liệu xỉ thép, đặc biết là các thí nghiệm hiện trường để có cơ sở tổng quát và tin cậy hơn trong việc ứng dụng loại vật liệu này vào thực tế;

 Để xỉ thép được áp dụng rộng rãi, cần xây dựng và sớm ban hành hệ thống tiêu chuẩn về việc sử dụng xỉ thép, chú trọng vào vấn đề xác định thành phần hóa học của xỉ thép, đảm bảo xỉ thép khơng có chứa các chất gây hại cho mơi trường và con người.

 Nên sử dụng xỉ thép để thay thế một phần xi măng trong quá trình tạo vữa xi măng. Xỉ thép được dùng chế tạo vữa xi măng sẽ giảm được nhiều kinh phí để xử lý loại phế thải công nghiệp, hạn chế việc ô nhiễm môi trường do xỉ thép gây ra; đồng thời, hạn chế việc sử dụng cát tức hạn chế việc khai thác tài nguyên, hạn chế việc ô nhiễm mơi trường trong q trình sản xuất xi măng.

 Các mẫu vữa có hàm lượng xỉ thép phù hợp với công năng của vữa đáp ứng đủ yêu cầu về cường độ và độ bền. Cần đẩy mạnh mức độ sử dung xỉ thép trong vữa xi măng ra khỏi quy mơ phịng thí nghiệm và ứng dụng cao hơn ngoài thực tế.

Ý nghĩa nghiên cứu:

- Nghiên cứu phần nào đã giúp làm thay đổi suy nghĩ của mọi người về một vật liệu tưởng chừng như bỏ đi nhưng nó vẫn có thể sử dụng được và thay thế phần nào xi măng, bảo vệ được môi trường tự nhiên

- Tuy nhiên nghiên cứu vẫn chưa thể giúp đánh giá được việc sử dụng xỉ thép làm phụ gia có gây tác hại nào khi sử dụng lâu dài ngoài thực tế hay không. - Việc thực hiện nghiên cứu góp phần mở ra thêm hướng phát triển khác như tìm ra được một phụ liệu mới cũng giúp đảm bảo cường độ xi măng và bảo vệ môi trường như: tro trấu, tro bay,…

Hướng nghiên cứu tiếp

 Nghiên cứu thực nghiệm hiện trường để đánh giá giải pháp phối trộn xỉ thép trong vữa xây dựng ngồi cơng trường.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

ASTM A820-01, “Sợi thép cho bê tông. Yêu cầu kỹ thuật”.

TCVN 11586:2016, “Xỉ lò cao hoạt hoá nghiền mịn cho bê tông và vữa”. TCVN 2682:2009, “Xi măng Poóclăng. Yêu cầu kỹ thuật”.

TCVN 3106:2007, “Hỗn hợp bê tông nặng. Phương pháp thử độ sụt”. TCVN 3118:2012, “Bê tông nặng. Phương pháp xác định cường độ nén”. TCVN 7570:2006, “Cốt liệu cho bê tông và vữa. Yêu cầu kĩ thuật” ASTM C 1240 -00, “Standard Specification for Silica Fume Used in Cementitious

Mixtures”.

De Larrard F, Sedran T (1994), "Optimization of ultra-high-performance concrete by

the use of a packing model", Cement and Concrete Research. 24(6), p. 997-1009.

Eng. Pshtivan N. Shakor, Prof.S.S. Pimplikar (2011), “Glass Fiber Reinforced Concrete

Use in Construction”, International Journal of Technology and Engineering System: Jan

- Mach 2011,Vol.2, No.2.

Hartmann J, Graybeal B (2001), "Testing of ultra-high performance concrete girders,

Proc. PCI annualconvention", Oct. Reno. NV, USA.

Jacques Resplendino, Jérôme Petitjean (2003), Ultra-High Performance Concrete: First Recommendations and Examples of Application, ISHPC. Jones M, Zheng L, Newlands M (2002), "Comparison of particle packing models for

proportioning concrete constitutents for minimum voids ratio", Materials and Structures. 35(5), p. 301-309.

SỬ DỤNG XỈ THÉP LÀM CỐT LIỆU NHỎ CHO VỮA XI MĂNG PORTLAND < SV2021-67/ KHCN-QHQT-SV >

GVHD: ThS. Nguyễn Thanh Tú Chủ nhiệm đề tài : Ơng Văn Bình Dương Email: 17149057@student.hcmute.edu.vn

Đơn vị: Khoa Đào tạo Chất lượng cao, Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh

I.ĐẶT VẤN ĐỀ

III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

TÀI LIỆU THAM KHẢO

. Cát sông thường được sử dụng để làm cốt liệu nhỏ cho hỗn hợp bê tông và vữa. Loại vật liệu ngày càng khan hiếm do nhu cầu quá lớn và việc khai thác gây ảnh hưởng xấu tới môi trường và an sinh xã hội. Dự án về phương pháp sử dụng cốt liệu “xỉ lò cao – phế thải của công nghiệp luyện gang thép” để thay một phần hoặc hoàn toàn thay thế cốt liệu đem lại nguồn lợi lớn về kinh tế, góp phần bảo vệ môi trường và tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên. Đây là một giải pháp cần thiết cho sự phát triển vững mạnh của nền cơng nghiệp xây dựng nói riêng và sự phát triển của đất nước nói chung.

II. NỘI DUNGNGHIÊN CỨU

Tóm tắt: Tìm hiểu về tính chất lý hóa của xỉ thép và từ đó tiền hành

nghiên cứu khả năng thay thế một phần hay hoàn toàn cát làm cốt liệu nhỏ cho vữa xi măng Portland

Xỉ thép: Là phế thải trong công nghiệp luyện kim, làm phế phẩm trong quá

trình sản xuất kim loại từ quặng sét hay q trình tinh chế kim loại khơng nguyên chất

Phân Loại xỉ thép:

- Xỉ thép được làm lạnh chậm bằng khơng khí, - Xỉ làm lạnh nhanh hơn có kem theo một lượng nước có hạn

Ứng dụng của Xỉ thép:

- Xỉ thép cho bê tơng nhựa:

- Xỉ thép cho cơng trình thủy lợi:

Thiết kế cấp phối bê tông:

% Xỉ thép Xi măng (g) Cát (g) Nước (g) Xỉ thép (g) Tổng KL(g) 0% 463 1273 208 0 1944 20% 476 1047 214 262 1998 40% 489 808 220 538 2055 60% 504 554 227 831 2116 80% 519 285 234 1142 2180 100% 535 0 241 1472 2248

II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

+ Nghiên cứu lý thuyết các đặc tính cơ lý của xỉ thép và các ứng dụng của xỉ thép trong lĩnh vực xây dựng.

+ Thực hiện các thí nghiệm xác định cường độ vữa xi măng dựa trên tiêu chuẩn TCVN 3121-2003, ‘Vữa xây dựng – Phương pháp thử’.

Firs t Chuẩn bị dụng cụ và vật liệu đúc mẫu Tiến hành đúc mẫu Sec ond Bảo dưỡng sau khi mẫu

khơ Thi rd Thí nghiệm đúc, uốn mẫu La st

+ Lấy mẫu được bảo dưỡng từng nhóm lắp vào bộ gá uốn. Mặt tiếp xúc với các gối uốn là 2 mặt bên tiếp xúc với các thành khuôn khi tạo mẫu. Tiến hành uốn mẫu với tốc độ tăng tải từ 10N/s – 50N/s cho đến khi mẫu bị phá huỷ. Ghi lại tải trọng phá huỷ

lớn nhất

+ Mẫu thí nghiệm nén là 12 nửa viên mẫu gãy sau khi đã thí nghiệm uốn. Đặt tấm nén vào giữa thớt nén dưới của máy nén, sau đó đặt mẫu vào bộ tấm nén, sao cho hai mặt mẫu tiếp xúc với tấm nén là 2 mặt tiếp xúc với thành khuôn khi tạo mẫu. Nén mẫu với tốc độ tăng tải từ 100N/s – 300N/s cho đến khi mẫu bị phá huỷ. Ghi lại tải trọng phá huỷ lớn nhất.

Mẫu Cường độ chịu uốn (Mpa) theo thời gian dưỡng hộ (ngày) TT % thay thế 3 7 28 56 1 0% 4.689 7.562 8.412 8.845 2 20% 3.741 6.543 8.567 9.255 3 40% 3.487 6.823 9.023 9.125 4 60% 4.261 5.741 7.563 8.012 5 80% 2.987 5.123 7.145 7.512 6 100% 2.878 4.015 6.345 7.024

BẢNG 1:Kết quả thí nghiệm cường độ chịu uốn MẪU VỮA SAU KHI KHƠ

BẢNG 2:Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén

Mẫu Sự biến thiên cường độ chịu uốn mẫu có xỉ thép thay thế so với mẫu đối chứng (%)

TT % thay thế 3 7 28 56 1 0% 20.361 28.32 30.789 32.214 2 20% 12.458 26.325 30.344 31.033 3 40% 16.453 23.365 31.25 34.562 4 60% 13.254 22.541 27.245 28.325 5 80% 10.236 20.392 26.354 28.361 6 100% 6.328 16.236 20.369 21.254 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 3 7 28 56 Cườn g độ c h ịu u ố n (Mp a)

Thời gian dưỡng hộ (ngày)

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Hình 1: Biểu đồ cường độ chịu uốn mẫu thí nghiệm theo thời gian dưỡng hộ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 20 40 60 80 100 Cườn g đ ộ c h ịu uốn (Mp a) Phần trăm thay thế xỉ thép (%) 3 ngày 7 ngày 28 ngày 56 ngày 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 3 7 28 56 Cườn g đ ộ c hị u né n (Mp a)

Thời gian dưỡng hộ (ngày)

0% 20% 40% 60% 80% 100% 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 20 40 60 80 100 Cườn g độ c hị u u ốn (Mp a) Phần trăm thay thế xỉ thép (%) 3 ngày 7 ngày 28 ngày 56 ngày

Hình 2: Biểu đồ cường độ chịu uốn mẫu thí nghiệm theo phần trăm thay thế xỉ thép

Hình 3: Biểu đồ cường độ chịu nén mẫu thí nghiệm theo thời gian dưỡng hộ

Hình 4: Biểu đồ cường độ chịu nén mẫu thí nghiệm theo phần trăm thay thế xỉ thép

+ Khi hàm lượng thay thế xỉ thép tăng lên thì cường độ mẫu giảm đi. - Cường độ mẫu thí nghiệm phát triển chậm trong giai đoạn từ 0-7 ngày tuổi, có cường độ thấp hơn so với mẫu đối chứng, sau đó cường độ các mẫu thí nghiệm phát triển mạnh tiến gần (giai đoạn 7-28 ngày tuổi) và vượt cường độ mẫu đối chứng trong giai đoạn 28-56 ngày tuổi

IV. KẾT LUẬN

ASTM A820-01, “Sợi thép cho bê tông. Yêu cầu kỹ thuật”. TCVN 11586:2016, “Xỉ lị cao hoạt hố nghiền mịn cho bê tơng và vữa”. TCVN 2682:2009, “Xi măng Pclăng. u cầu kỹ thuật”. TCVN 3106:2007, “Hỗn hợp bê tông nặng. Phương pháp thử độ sụt”. TCVN 3118:2012, “Bê tông nặng. Phương pháp xác định cường độ nén”.

CÁC CƠNG TRÌNH SỬ DỤNG XỈ THÉP LÀM CỐT LIỆU NHỎ

Hầm nối sân bay syney Sân vận động Colonial Melboune

Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén

:Sơ đồ thí nghiệm uốn mẫu

Cơng nghệ xử lý xỉ thép