D (kg) C (kg) X (kg) N (lít) R (kg)
718 747 292 205 29,2
Từ kết quả tính tốn lý thuyết và thực nghiệm thử dần để chọn ra hàm lƣợng các thành phần vật liệu ( Bảng 3-7), đề tài chế tạo các mẫu thí nghiệm để kiểm tra tính cơng các của hỗn hợp bê tơng (đánh giá bằng Độ sụt - S), khối lƣợng thể tích (γ0) và cƣờng độ chịu nén (Rb) của bê tông. Kết quả kiểm tra đƣợc ghi ở Bảng 3-8.
Bảng 3. 8. Kết quả kiểm tra các tính năng cơ bản của bê tơng rơm Chỉ tiêu Mẫu 01 Mẫu 02 Mẫu 03 Trung bình
S, cm 6 6 7 6,3
Rb, MPa 6,2 6,0 6,77 6,32
γ0, g/cm3 1,83 1,88 1,85 1,85
Từ kết quả kiểm tra ở Bảng 3-8 cho thấy: loại hỗn hợp bê tông nhẹ độn rơm đảm bảo về tính cơng tác, đồng thời đạt u cầu về chỉ tiêu khối lƣợng thể tích và cƣờng độ quy định với bê tơng nhẹ.
CHƢƠNG 4
THỰC NGHIỆM VÀ HIỆU CHỈNH THÀNH PHẦN BÊ TÔNG
4.1. Phƣơng án nghiên cứu
Để hiệu chỉnh thành phần bê tông rơm, đề tài thực nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng rơm đến tính cơng tác, đến khối lƣợng thể tích và đến cƣờng độ chịu nén của bê tông, từ kết quả thiết kế các thành phần vật liệu cơ bản cho bê tông rơm, đề tài chế tạo và xác định các tính năng với các nhóm mẫu có hàm lƣợng rơm khơ biến đổi trong khoảng tƣơng ứng 10 ÷ 18% (so với khối lƣợng xi măng); cụ thể về các thành phần vật liệu chế tạo các nhóm mẫu đƣợc ghi ở Bảng 4-1.
Bảng 4. 1. Thành phần vật liệu chế tạo các nhóm mẫu
Nhóm mẫu D (kg) C (kg) X (kg) N (lít) R (kg) M10% 718 747 292 205 29,20 M12% 718 747 292 205 32,58 M14% 718 747 292 205 36,50 M16% 718 747 292 205 40,15 M18% 718 747 292 205 43,80
4.2. Khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng sợi tới độ sụt
4.2.1. Kết quả thí nghiệm độ sụt
Kết quả thí nghiệm độ sụt ban đầu (S1) và độ sụt sau 30 phút (S30) với các mẫu hỗn hợp bê tơng rơm có hàm lƣợng rơm thay đổi các khoảng tƣơng ứng 10%; 12%; 14%; 16% và 18% đƣợc ghi ở Bảng 4-2.
Bảng 4. 2. Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của hàm lượng rơm tới độ sụt Nhóm mẫu Hàm lƣợng (%) Độ sụt của hỗn hợp, cm Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình S1 S30 S1 S30 S1 S30 S1 S30 M10% 10 6.0 4.5 6.0 4.0 7.0 5.5 6.3 4.7 M12% 12 5.0 4.0 5.5 3.5 5.0 3.5 5.2 3.7 M14% 14 4.0 3.0 4.0 2.5 3.5 2.0 3.8 2.5 M16% 16 2.5 1.0 1.5 0.0 2.0 0.5 2.0 0.5 M18% 18 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
4.2.2. Phân tích sự ảnh hưởng tới độ sụt
Đồ thị quan hệ giữa hàm lƣợng rơm và độ sụt của các nhóm mẫu hỗn hợp bê tơng rơm đƣợc thể hiện ở Hình 4-1.
Từ kết quả ở bảng 4-2 cho thấy: độ sụt của hỗn hợp bê tông về cơ bản thỏa mãn yêu cầu, tuy nhiên có 01 nhóm mẫu khơng đo đƣợc độ sụt do sau khi lèn hỗn hợp trong cột sụt và rút cơn lên thì hỗn hợp vẫn bám chặt trong côn (hỗn hợp không tụt ra khỏi cơn – khơng đảm bảo tính cơng tác).
Quan hệ giữa hàm lƣợng rơm và độ sụt của hỗn hợp có thể đƣợc mơ tả bởi các công thức (4-1) và (4-2).
S1 = - 0,7917R + 14,15 (4-1)
S30 = - 0,625R + 11,017 (4-2)
Trong đó:
S1 – độ sụt của hỗn hợp ngay sau nhào trộn, cm;
S30 – độ sụt của hỗn hợp ngay sau nhào trộn 30 phút, cm;
R – hàm lƣợng rơm sử dụng (tỉ lệ phần trăm về khối lƣợng rơm khô so với xi măng), %.
4.3. Khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng sợi tới khối lƣợng thể tích
4.3.1. Kết quả thí nghiệm khối lượng thể tích
Kết quả thí nghiệm khối lƣợng thể tích ở trạng thái khơ tự nhiên (γk) và ở trạng thái bão hòa nƣớc (γbh) của các mẫu bê tơng rơm có hàm lƣợng rơm
thay đổi ở các khoảng tƣơng ứng 10%; 12%; 14%; 16% và 18% đƣợc ghi ở Bảng 4-3.
Bảng 4. 3. Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của hàm lượng rơm tới KLTT
Nhó m mẫu Hàm lƣợn g (%) Khối lƣợng thể tích (g/cm3) Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình γk γbh γk γbh γk γbh γk γbh M10% 10 1.83 2.10 1.88 2.16 1.85 2.15 1.85 2.14 M12% 12 1.85 2.13 1.81 2.10 1.84 2.11 1.83 2.11 M14% 14 1.83 2.08 1.77 2.03 1.80 2.05 1.80 2.05 M16% 16 1.71 1.90 1.76 2.00 1.80 2.02 1.76 1.97 M18% 18 1.75 1.88 1.69 1.82 1.71 1.86 1.72 1.85
4.3.2. Phân tích sự ảnh hưởng tới khối lượng thể tích
Đồ thị quan hệ giữa hàm lƣợng rơm và khối lƣợng thể tích của các nhóm mẫu bê tơng rơm đƣợc thể hiện ở Hình 4-2.
Từ kết quả ở bảng 4-3 cho thấy: khối lƣợng thể tích của bê tơng về cơ bản đều đảm bảo phù hợp với quy định của tiêu chuẩn Việt Nam về bê tông nhẹ (bê tơng nhẹ có γ < 1,9T/m3).
Hình 4. 2. Đồ thi quan hệ hàm lượng rơm và khối lượng thể tích
Quan hệ giữa hàm lƣợng rơm và khối lƣợng thể tích có thể đƣợc mơ tả bởi các công thức (4-3) và (4-4). γk = - 0,0172R + 2,0324 (4-3) γbh = - 0,0353R + 2,5207 (4-3) Trong đó: y = -0,0172x + 2,0324 R² = 0,9826 y = -0,0353x + 2,5207 R² = 0,9385 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 10 12 14 16 18 Khố i l ƣợng thể tíc h, g/ cm 3 Hàm lƣợng rơm, %
28 ngày - khô tự nhiên 28 ngày - bão hịa
Linear (28 ngày - khơ tự nhiên) Linear (28 ngày - bão hịa)
γk – khối lƣợng thể tích của bê tông độn rơm ở trạng thái khô tự nhiên trong điều kiện phịng thí nghiệm ở tuổi 28 ngày, g/cm3
;
γbh – khối lƣợng thể tích của bê tơng độn rơm ở trạng thái ngâm bão hòa nƣớc sau 3 giờ, g/cm3
;
R – hàm lƣợng rơm sử dụng (tỉ lệ phần trăm về khối lƣợng rơm khô so với xi măng), %.
4.4. Khảo sát ảnh hƣởng tới cƣờng độ chịu nén
4.4.1. Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén
Kết quả thí nghiệm cƣờng độ chịu nén ở trạng thái khơ tự nhiên (Rb) và ở trạng thái bão hịa nƣớc (Rbh) của các mẫu bê tơng rơm có hàm lƣợng rơm thay đổi các khoảng tƣơng ứng 10%; 12%; 14%; 16% và 18% ở tuổi 28 ngày đƣợc ghi ở Bảng 4-4.
Bảng 4-4. Kết quả thí nghiệm ảnh hƣởng của hàm lƣợng rơm tới cƣờng độ chịu nén
Bảng 4. 4. Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của hàm lượng rơm tới cường độ chịu nén Nhó m mẫu Hàm lƣợn g (%) Cƣờng độ chịu nén (MPa) Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình Rb Rbh Rb Rbh Rb Rbh Rb Rbh M10% 10 6.20 4.3 6.00 4.20 6.77 4.74 6.32 4.4 M12% 12 5.50 4.0 5.45 3.92 6.00 4.32 5.65 4.1 M14% 14 5.13 3.7 4.40 3.26 4.80 3.50 4.78 3.5 M16% 16 4.21 3.2 3.90 2.93 4.10 3.12 4.07 3.1 M18% 18 3.50 2.7 3.80 3.00 3.03 2.33 3.44 2.7
4.4.2. Phân tích sự ảnh hưởng tới cường độ chịu nén
Đồ thị quan hệ giữa hàm lƣợng rơm và cƣờng độ chịu nén của các nhóm mẫu bê tơng rơm đƣợc thể hiện ở Hình 4-3.
Hình 4. 3. Đồ thị quan hệ hàm lượng rơm và cường độ chịu nén
Từ kết quả ở bảng 4-4 cho thấy: cƣờng độ của bê tông về cơ bản đều đảm bảo phù hợp với quy định của tiêu chuẩn Việt Nam về bê tông nhẹ (bê tơng nhẹ có Rb = 1,5 ÷ 50MPa).
Quan hệ giữa hàm lƣợng rơm và cƣờng độ chịu nén có thể đƣợc mơ tả bởi các cơng thức (4-5) và (4-6).
Rb = - 0,367R + 9,9907 (4-5)
Rbh = - 0,2251R + 6,6985 (4-6)
Trong đó:
Rb – cƣờng độ của bê tơng độn rơm ở trạng thái khô tự nhiên trong điều kiện phịng thí nghiệm ở tuổi 28 ngày, MPa;
Rbh – cƣờng độ của bê tông độn rơm ở tuổi 28 ngày và ngâm bão hòa nƣớc sau 3 giờ, MPa;
R – hàm lƣợng rơm sử dụng (tỉ lệ phần trăm về khối lƣợng rơm khô so với xi măng), %. y = -0,2251x + 6,6985 R² = 0,9954 y = -0,367x + 9,9907 R² = 0,9971 0 1 2 3 4 5 6 7 10 12 14 16 18 C ƣờng độ , M P a Hàm lƣợng rơm, %
28 ngày - bão hịa
28 ngày - khơ tự nhiên
Linear (28 ngày - bão hịa)
Linear (28 ngày - khơ tự nhiên)
4.5. Quan hệ khối lƣợng thể tích và cƣờng độ chịu nén
4.5.1. Kết quả thí nghiệm
Kết quả thí nghiệm khối lƣợng thể tích và cƣờng độ chịu nén của các mẫu bê tông rơm có hàm lƣợng rơm thay đổi các khoảng tƣơng ứng 10%; 12%; 14%; 16% và 18% đƣợc ghi ở Bảng 4-2, Bảng 4-3 và Bảng 4-4.
4.5.2. Phân tích quan hệ khối lượng thể tích và cường độ chịu nén
Đồ thị quan hệ giữa khối lƣợng thể tích và cƣờng độ chịu nén của các nhóm mẫu bê tơng rơm đƣợc thể hiện ở Hình 4-4.
Hình 4. 4. Đồ thị quan hệ khối lượng thể tích và cường độ chịu nén
Từ kết quả thí nghiệm và đồ thị ở Hình 3-4 cho thấy: cƣờng độ của bê tông độn rơm tỉ lệ nghịch với khối lƣợng thể tích. Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, quan hệ giữa khối lƣợng thể tích và cƣờng độ chịu nén có thể đƣợc mơ tả bởi các cơng thức (4-7) và (4-8).
Rb = 20,897 γk - 32,582 (4-7) Rbh = 12,85 γbh - 19,471 (4-8) y = 12,85x - 19,471 R² = 0,9789 y = 20,897x - 32,582 R² = 0,9753 0 1 2 3 4 5 6 7 1,70 1,75 1,80 1,85 1,90 C ƣờng độ , M P a Khối lƣợng thể tích, g/cm3
28 ngày - bão hịa
28 ngày - khơ tự nhiên
Linear (28 ngày - bão hịa)
Trong đó:
Rb – cƣờng độ của bê tông độn rơm ở trạng thái khơ tự nhiên trong điều kiện phịng thí nghiệm ở tuổi 28 ngày, MPa;
Rbh – cƣờng độ của bê tông độn rơm ở tuổi 28 ngày và ngâm bão hòa nƣớc sau 5 giờ, g/cm3
;
γk – khối lƣợng thể tích của bê tơng độn rơm ở trạng thái khơ tự nhiên trong điều kiện phịng thí nghiệm, g/cm3
;
γbh – khối lƣợng thể tích của bê tơng độn rơm ở trạng thái ngâm bão
hòa nƣớc sau 3 giờ, g/cm3
KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ
Kết luận:
Qua quá trình nghiên cứu, đề tài đã đạt đƣợc một số kết quả cùng với các kết luận cơ bản nhƣ sau:
- Việc nghiên cứu sử dụng hợp lý nguồn phế thải rơm rạ là cần thiết, nó khơng chỉ đơn thuần có ý nghĩa về kinh tế mà cịn mang ý nghĩa đặc biệt về mơi trƣờng; trong khi đó, cả trên thế giới và trong nƣớc số lƣợng các nghiên cứu về sử dụng rơm rạ, đặc biệt là sử dụng rơm rạ làm vật liệu xây dựng còn rất hạn chế.
- Bằng phƣơng pháp tính tốn kết hợp thực nghiệm, đề tài đã thiết kế đƣợc thành phần cơ bản của bê tông nhẹ sử dụng chất độn rơm; qua kết quả thí nghiệm kiểm tra cho thấy: hỗn hợp bê tơng độn rơm với hàm lƣợng các vật liệu thành phần lựa chọn đã đảm bảo tính cơng tác, đồng thời đạt u cầu về chỉ tiêu khối lƣợng thể tích và cƣờng độ quy định với bê tơng nhẹ.
- Từ kết quả thí nghiệm của các nhóm mẫu cũng chỉ ra rằng, hàm lƣợng chất độn rơm ảnh hƣởng rõ rệt đến tính cơng tác của hỗn hợp, đến cƣờng độ và đến khối lƣợng thể tích của bê tơng. Trên cơ sở u cầu về các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản (tính cơng tác của hỗn hợp; cƣờng độ và khối lƣợng thể tích của bê tơng), lựa chọn hàm lƣợng chất độn rơm hợp lý trong khoảng 10 – 16%.
- Từ kết quả thí nghiệm bƣớc đầu có thể nhận thấy, bê tông sử dụng chất độn rơm với thành phần lựa chọn hợp lý sẽ đáp ứng đƣợc yêu cầu quy định với bê tông nhẹ dùng trong xây dựng cơng trình.
Tồn tại:
Qua quá trình nghiên cứu, đề tài cũng nhận ra một số điểm còn hạn chế chƣa giải quyết đƣợc nhƣ sau:
- Chỉ tiêu nghiên cứu chƣa nhiều, chƣa đầy đủ: mới chỉ nghiên cứu về tính cơng tác, khối lƣợng thể tích và cƣờng độ chịu nén;
- Số lƣợng mẫu thí nghiệm cịn hạn chế: kết quả thí nghiệm mới chỉ là các trị số trung bình, chƣa xác định đƣợc các trị số đặc trƣng;
- Chƣa nghiên cứu đƣợc các tính chất cơ – lý – hóa của rơm và các phƣơng pháp xử lý sợi rơm để tìm ra phƣơng pháp sử dụng tối ƣu.
Kiến nghị:
Qua quá trình nghiên cứu, trên cơ sở các kết quả đạt đƣợc và những điểm hạn chế, đề tài kiến nghị một số vấn đề nhƣ sau:
- Việc nghiên cứu sử dụng rơm làm vật liệu xây dựng là cấn thiết và có nhiều ý nghĩa nên cần đƣợc tiếp tục;
- Cần có nghiên cứu các tính chất cơ – lý – hóa của rơm và phƣơng pháp xử lý sợi rơm để tìm ra phƣơng pháp sử dụng sợi rơm làm chất độn bê tơng sao cho vừa đảm bảo tính kỹ thuật, vừa đảm bảo tính kinh tế, cũng nhƣ tính khả thi cho địa bàn nơng nghiệp – nông thôn;
- Cần nghiên với số lƣợng mẫu đủ lớn, đồng thời nghiên cứu thêm một số chỉ tiêu quan trọng khác của loại bê tông tạo ra nhƣ: tính cách âm, tính cách nhiệt, độ bền nƣớc, tính thấm nƣớc, ... để có các kết luận tồn diện hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Larisa Brojan, Alja Petric và Peggi L.Clouston. A COMPARATIVE STUDY
OF BRICK AND STRAW BALE WALL SYSTEMS FROM
ENVIRONMENTAL, ECONOMICAL AND ENERGY PERSPECTIVES. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 2013. 1: 920-926.
[2] Larisa Brojan, Peggi L. Clouston. Advantages and disadvantages of straw-bale buiding. Architecture Research, 2014. 1: 21-26.
[3] Muhammad Usman Farooqi và Majid Ali. Compressive Behavior of Wheat Straw Reinforced Concrete for Pavement Applications. Fourth International Conference on Sustainable Construction Materials and Technologies, Las Vegas, USA, August 7-11, 2016.
[4] Jun Liu, Honghong Zhou và Bing Zhang. Effect of Rice Straw Amount Portion on Physical Properties of Adding Admixtures Hollow Block. Advanced Materials Research, 2012: 727-732.
[5] Andrew Alcorn và Michael Donn. Life Cycle Potential of Strawbale and Timber for Carbon Sequestration in House Construction. Coventry University and the University of Wisconsin Milwaukee Centre for By-products Utilization, Second International Conference on Sustainable Construction Materials and Technologies, June 28 – June 30, 2010.
[6] Min Hall. Earth and Straw Bale: An investigation of their performance and potential as building materials in New Zealand. Victoria University of Wellington, Master thesis of Architecture 2012.
[7] Behzad Sodagar, Deepak Rai, Barbara Jones, Jakub Wihan và Dr Rosi Fieldson. The carbon reduction potential of strawbale housing. Building Research & Information, 2011, 39 (1): 727-732.
[8] Phạm Duy Hữu cùng các tác giả. Vật liệu xây dựng 2011. Nhà xuất bản Giao thông vân tải, Hà Nội, 2011.
[9] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2682: 2009 – Xi măng Poóc lăng – Yêu cầu kỹ thuật. Hà Nội, 2009.
[10] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7570: 2006 – Cốt liệu cho bê tông và vữa – Yêu cầu kỹ thuật. Hà Nội, 2006.
[11] Tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 302: 2004 – Nƣớc trộn bê tông và vữa – Yêu cầu kỹ thuật. Hà Nội, 2004.
[12] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 8826: 2011 – Phụ gia hóa học cho bê tông. Hà Nội, 2011.
[13] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6016: 1995 – Xác định giới hạn bền nén của xi măng. Hà Nội, 1995.
[14] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6017: 1995 – Xác định thời gian đông kết và lƣợng nƣớc tiêu chuẩn của xi măng. Hà Nội, 1995.
[15] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-2: 2006 - Cốt liệu cho bê tông và vữa - Phƣơng pháp thử - Phần 2: Xác định thành phần hạt. Hà Nội, 2006.
[16] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-4: 2006 - Cốt liệu cho bê tông và vữa - Phƣơng pháp thử - Phần 4: Xác định khối lƣợng riêng, khối lƣợng thể tích và độ hút nƣớc. Hà Nội, 2006.
[17] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-5: 2006 - Cốt liệu cho bê tông và vữa - Phƣơng pháp thử - Phần 5: Xác định khối lƣợng riêng, khối lƣợng thể tích và độ hút nƣớc của đá gốc và hạt cốt liệu lớn. Hà Nội, 2006
[18] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-6: 2006 - Cốt liệu cho bê tông và vữa - Phƣơng pháp thử - Phần 6: Xác định khối lƣợng thể tích xốp và độ hổng. Hà