Nghiên cứu tìm hiểu các lý luận về bê tông, trên cơ sở đó sẽ lựa chọn các yếu tố cho vật liệu chế tạo sản phẩm bê tông. Phạm vi nghiên cứu trong luận văn học viên chọn vật liệu sử dụng để đạt đợc tính chất sản phẩm theo yêu cầu nghiên cứu.
- Nghiên cứu cốt liệu cho bê tông đặc biệt nặng .
Khối lợng thể tích của bê tông đợc quyết định chủ yếu bởi khối lợng thể tích của cốt liệu vì cốt liệu sử dụng trong bê tông chiếm đến 80% thể tích. Đánh giá sử dụng đúng loại cốt liệu sẽ đảm đạt khối lợng thể tích cho bê tông đặc biệt nặng.
Trong bê tông nói chung và trong bê tông đặc biệt nặng nặng nói riêng, cốt liệu không những ảnh hởng tới khối lợng thể tích mà còn ảnh hởng rất lớn đến các tính chất của hỗn hợp bê tông về tính công tác, độ tách nớc; ảnh hởng đến các tính chất cơ lý của bê tông nh cờng độ chịu kéo, nén, cờng độ bào mòn, chịu va đập; Ngoài ra cốt liệu đóng vai trò quan trọng tạo nên bộ khung vững chắc, chịu lực và nâng cao các tính chất cho bê tông.
Bảng 2.1: Cốt liệu cho bê tông đặc biệt nặng Cốt liệu Khối lợng thể tích bê tông (kg/m3) Cốt liệu Khối lợng thể tích bê tông (kg/m3) Barit ( BaSO4 ≥ 94%) 3.300 ữ 4.200 Ferosilic (0,12mm) 6.300 Magnhetit (Fe3O4) 4.650 ữ 4.800 Hạt sắt chuyên dụng 6.800 ữ 7.500 Gematit (Fe2O3) 4.900 ữ 5.100 Cát sắt 7.500 Ilmenhit (FeTiO3) 4.600 Limonhit 2.500 ữ 3.000 Hạt gang (5ữ14mm) 7.200 Vụn kim loại 3.600 ữ 5.000 Xỉ phốt phát nhiệt điện 5.800 ữ 6.200 Gang (0,3 ữ 8mm) 3.700 ữ 7.600 Dăm magnhetit 2.900 ữ 3.600 Hạt chì (0,1 ữ 8mm) 11.300
+ Cốt liệu lớn: Vì độ lớn cốt liệu ảnh hởng đến tổng diện bề mặt hỗn hợp cốt liệu, nó ảnh hởng tới khả năng hấp thụ nớc của hỗn hợp cốt liệu và lợng hồ xi măng cũng nh bề dầy lớp hồ phủ trên mặt cốt liệu. Ta cần lựa chọn cỡ hạt, giá trị Dmax cốt liệu phù hợp cho định hớng nghiên cứu. Giá trị Dmax lựa chọn có những ảnh hởng nhất định tới các tính chất hỗn hợp bê tông bơm và bê tông nghiên cứu. Khi cỡ hạt thay đổi thì tổng diện tích bề mặt hỗn hợp cốt liệu thay đổi ảnh hởng tính công tác hỗn hợp bê tông. Ví nh tăng khi Dmax giảm, tăng hàm lợng cốt liệu nhỏ và mịn thì sẽ làm tăng tổng tỷ diện tích bề mặt của hỗn hợp cốt liệu làm tăng lợng nớc thấm ớt bề mặt cốt liệu; nghiên cứu cho thấy cờng độ bê tông đạt đợc cao nhất sẽ ứng với một giá trị cỡ hạt lớn nhất (Dmax) tối u (Hình 2.12). [11]
Với hỗn hợp bê tông bơm do yếu tố của thiết bị và đờng ống bơm đề tài không chọn Dmax lớn và nếu Dmax lớn cũng sẽ tăng tính phân tầng cho hỗn hợp bê tông. Đề tài chọn Dmax =20 để đảm bảo độ đồng nhất hỗn hợp bê tông và phù hợp cho sản phẩm bê tông thông dụng cho thi công các kết cấu xây dựng phổ biến.
Cốt liệu dùng cho đề tài sẽ đợc nghiền từ quặng Barit Tuyên Quang và sàng rồi phối hợp với nhau để đợc hỗn hợp cốt liệu dùng cho bê tông siêu nặng nghiên cứu.
Hình 2.12: ảnh hởng cốt liệu lớn đến sự phát triển cờng độ bê tông.
+ Cốt liệu nhỏ (Cát): Kích thớc, tính chất bề mặt hạt và lợng dùng cốt liệu nhỏ cho bê tông là nhân tố quan trọng ảnh hởng trực tiếp tới tính chất sản phẩm.
Cát có nhiệm vụ kết hợp với phần chất kết dính tạo thành hỗn hợp vữa lấp đầy phần rỗng do cốt liệu lớn để lại, làm chặt và đồng nhất hỗn hợp bê tông. Việc lựa chọn sử dụng loại và lợng dùng cát ảnh hởng đến khả năng nâng cao cờng độ bê tông (Hình 2.13) [11].
Đề tài nghiên cứu sử dụng cát nghiền từ quặng Barit Tuyên Quang tạo thành các cỡ hạt hợp lý và phối hợp lại trên cơ sở tính toán để đạt cấp phối sử dụng. Với hàm lợng cốt liệu lớn đã chọn thì hàm lợng cát cũng tơng ứng để phù hợp cho tính chất sản phẩm nghiên cứu. Vì cát sử dụng cho đề tài là dạng cát nghiền nên độ hút nớc của đá gốc sẽ ảnh hởng lợng dùng nớc và thời gian giảm tính dẻo trong hỗn hợp bê tông. Thờng thì bề mặt cát nghiền nhiều góc cạnh nên cần một lợng nớc và lợng xi măng lớn hơn để thấm ớt và bao phủ bề mặt nhằm giảm đi ma sát trong hỗn hợp vữa. Bê tông cát nghiền có lợng nớc sử dụng cao, độ tách nớc cao làm khó khăn trong việc thi công bằng phơng pháp bơm. Để khống chế nhợc điểm này ta sẽ dùng hỗn hợp phụ gia nghiên cứu đa vào để cải thiện các nhợc điểm trên.
Hình 2.13: ảnh hởng loại cát và thành phần cát đến cờng độ bê tông.
+ Cốt liệu mịn (vi cốt liệu): Đối với bê tông đặc biệt nặng nghiên cứu trong đề tài việc sử dụng vi cốt liệu trong hỗn hợp là cần thiết vì cốt liệu nặng ảnh hởng rất lớn đến tính phân tầng cho hỗn hợp bê tông bơm. Với việc bổ sung một lợng chất độn mịn sẽ tăng tính đồng nhất, tăng cờng hiệu quả liên kết miền tiếp xúc giữa đá xi măng và cốt liệu, tăng độ đặc chắc cũng nh cờng độ cho bê tông.
Trong đề tài học viên sử dụng vi cốt liệu là bột đá nghiền mịn từ quặng Barit Tuyên Quang. Vi cốt liệu và cốt liệu cùng nguồn gốc quặng sẽ tăng tính đồng nhất trong hỗn hợp vữa, giảm độ tách vữa, tăng tính công tác cho hỗn hợp bê tông.
- Lựa chọn chất kết dính:
Chất kết dính dùng cho nghiên cứu rất đa dạng, sử dụng nguồn xi măng pooc hoặc nguồn xi măng pooc lăng hỗn hợp. Để đánh giá đợc vai trò tác động của hỗn hợp phụ gia, đề tài nghiên cứu chọn xi măng pooc lăng để khống chế tối đa hàm l- ợng phụ gia khi đa vào nghiền cùng xi măng.
Đề tài lựa chọn chất kết dính là xi măng pooc lăng PC Bút sơn và sử hỗn hợp phụ gia nghiên cứu để chế tạo bê tông siêu nặng.
Nớc dùng cho nghiên cứu bê tông đặc biệt nặng trong đề tài cũng yêu cầu nh quy định cho bê tông thờng theo TCVN. Nớc sử dụng không đợc lẫn tạp chất và đạt các yêu cầu chất lợng theo TCVN.
- Phụ gia cho bê tông:
Các nguồn phụ gia hiện nay dạng dung dịch có thể hòa tan nhanh vào nớc nhng không đồng nghĩa với yếu tố tơng tác phản ứng nhanh với các hạt xi măng. Nhợc điểm nữa là phụ gia dạng lỏng thờng có hàm lợng nhỏ 1 ữ 2% nên tỷ lệ nớc đi kèm là lớn nên khó kiểm soát chính xác hàm lợng nớc đi kèm trong phụ gia khi đa vào sử dụng.
Để giải quyết vấn đề này, đề tài nghiên cứu hỗn hợp phụ gia dạng bột khô, sử dụng phơng pháp nghiền phối trộn làm đồng nhất hỗn hợp phụ gia. Các thành phần hạt vi cốt liệu mang phụ gia trên bề mặt có độ mịn cao hơn xi măng dễ dàng chui vào khoảng không giữa các hạt xi măng tăng hiệu quả tơng tác của phụ gia lên rất nhiều. u điểm thêm nữa là ta có thể khống chế đa phụ gia vào thành phần bê tông với hàm lợng lớn hơn và điều chỉnh lợng dùng nớc dễ dàng hơn [4].