CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
4.2. Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước
4.2.4. Ảnh hưởng của cường độ nén đá CKD đến cường độ nén BTRTN
Tác giả tiến hành sử dụng 2 hỗn hợp CKD là: 100%XM và hỗn hợp gồm:
70%XM+10%SF+20%FA, kết hợp cùng với PGSD, ứng với 3 tỷ lệ N/CKD (0,2;
0,22; 0,24) để được phân bố dải cường độ của đá CKD, đồng thời đảm bảo độ nhớt
của hồ CKD để không xảy ra hiện tượng tách hồ CKD trong quá trình tạo hình, cường độ nén của đá CKD được xác định trên mẫu có kích thước 50x50x50 mm. Sau đó sử dụng các hỗn hợp CKD này chế tạo mẫu BTRTN ứng với các độ rỗng thiết kế 14%;
17%; 20%; 23% và 26%, tiến hành xác định cường độ nén của BTRTN. Mối quan hệ giữa cường độ nén của đá CKD với cường độ nén của BTRTN được thể hiện trong Hình 4.17 và Hình 4.18.
Bảng 4.6 Kết quả xác định cường độ nén của BTRTN
STT
Cường độ đá CKD,
MPa
Cường độ BTRTN ứng với độ rỗng thiết kế, MPa
Đá 5-10 mm Đá 10-20 mm
14% 17% 20% 23% 26% 14% 17% 20% 23% 26%
1 77 23,1 19,5 17,2 16,5 15,0 21,0 19,3 16,7 15,6 14,2 2 82 26,8 25,3 23,0 20,4 19,7 24,2 23,2 21,2 20,6 17,3 3 91 29,7 27,2 25,6 24,5 22,6 26,2 24,9 24,1 21,5 20,1 4 95 30,6 28,8 27,9 26,7 24,5 27,5 26,9 24,5 23,6 23,6 5 101 32,5 31,2 29,5 28,3 27,7 29,3 27,5 26,3 25,9 24,5 6 108 32,2 30,9 29,8 28,5 27,5 29,0 27,8 26,6 25,7 24,6
Hình 4.17 Quan hệ cường độ nén đá CKD với cường độ nén BTRTN khi sử
dụng cỡ hạt (5-10) mm
Hình 4.18 Quan hệ cường độ nén đá CKD với cường độ nén BTRTN khi sử
dụng cỡ hạt (10-20) mm
14 17 20 23 26 29 32 35
75 80 85 90 95 100 105 110
Cường độ nén của BTRTN, MPa
Cường độ nén của CKD, MPa r=14%
r=17%
r=20%
r=23%
r=26% 11
14 17 20 23 26 29 32
75 80 85 90 95 100 105 110
Cường độ nén của BTRTN, MPa
Cường độ nén của CKD, MPa r=14%
r=17%
r=20%
r=23%
r=26%
Qua kết quả thực nghiệm ta thấy:
- Khi tăng cường độ đá CKD từ 77 MPa lên 91 MPa (tăng 18,2%), với cốt liệu (5- 10)mm cường độ nén BTRTN tăng trung bình đạt 33,6%, với cốt liệu (10-20)mm cường độ nén BTRTN tăng trung bình đạt 24,4%. Ta thấy tốc độ tăng cường độ BTRTN nhanh hơn tốc độ tăng cường độ đá CKD. Lúc này cường độ BTRTN chủ yếu phụ thuộc vào cường độ đá CKD: cường độ đá CKD tăng sẽ làm tăng nhanh cường độ BTRTN.
- Khi tăng cường độ đá CKD từ 91 MPa lên 101 MPa (tăng 11,0%), với cốt liệu (5- 10)mm cường độ nén BTRTN tăng trung bình đạt 12,2%, với cốt liệu (10-20)mm cường độ nén BTRTN tăng trung bình đạt 10,7%. Tốc độ tăng cường độ của BTRTN đã giảm rõ rệt so với khoảng đầu, là do khi cường độ đá CKD đã khá cao thì cường độ BTRTN ngoài phụ thuộc vào cường độ đá CKD còn phụ thuộc vào cường độ của hạt cốt liệu, lúc này một số hạt cốt liệu dạng hình thoi dẹt bắt đầu bị gẫy ngang.
- Khi cường độ đá CKD tăng từ 101 MPa lên 108 MPa cường độ ở tất cả các độ rỗng và với cả 2 loại cốt liệu cường độ BTRTN không tăng. Với khoảng này cường độ đá CKD đã khá cao, lúc này cường độ BTRTN không còn phụ thuộc vào cường độ đá CKD mà chủ yếu phụ thuộc vào: khả năng sắp xếp của các hạt cốt liệu, cường độ hạt cốt liệu. Khi xét phân bố ứng suất vào các hạt cốt liệu, đặc biệt trong BTRTN đa số các hạt cốt liệu lớn chịu ứng suất uốn, nên khi cường độ CKD đủ lớn thì điểm phá hoại của BTRTN lại chính là hạt cốt liệu, các hạt thường sẽ bị gẫy ngang, được thể hiện trong Hình 4.19 đa số các hạt cốt liệu đều bị phá hủy. Do vậy, muốn tiếp tục nâng cao cường độ BTRTN cần phải thực hiện kết hợp thêm các biện pháp khác nhau.
a) Mẫu sử dụng cốt liệu 5-10 mm b) Mẫu sử dụng cốt liệu 10-20 mm Hình 4.19 Mẫu BTRTN sau khi thí nghiệm nén
- Với cùng độ rỗng thiết kế, cường độ đá CKD thì cường độ của BTRTN khi sử dụng đá (5-10) mm cao hơn khi sử dụng đá (10-20) mm. Với độ rỗng thiết kế 20%, cường độ đá CKD 91 MPa thì khi sử dụng đá (5-10) mm cường độ BTRTN đạt 24,0 MPa, khi sử dụng đá (10-20) mm cường đạt 21,1 MPa. Kích hạt cốt liệu giảm làm tăng số điểm tiếp xúc giữa các hạt trên cùng một đơn vị diện tích, do đó làm giảm đáng kể ứng suất phân bố vào các vùng này khi có tải trọng tác dụng làm tăng cường độ BTRTN.
- Với mỗi độ rỗng thiết kế khác nhau ta sẽ tính được tương ứng với một chiều dầy CKD bọc xung quanh hạt cốt liệu nhất định, từ đó thiết lập được mối quan hệ giữa chiều dầy CKD bọc xung quanh hạt cốt liệu với cường độ nén của BTRTN, được thể hiện trong Hình 4.20 và Hình 4.21. Từ kết quả ta thấy:
+ Chiều dầy CKD bọc xung quanh bề mặt hạt cốt liệu tăng thì cường độ của BTRTN tăng dần, khi đó làm tăng được vùng liên kết giữa đá CKD với hạt cốt liệu, nhưng đồng thời chúng cũng làm giảm độ rỗng giữa các hạt cốt liệu làm giảm Hệ số thoát nước của BTRTN.
+ Khi cùng chiều dầy CKD, tăng cường độ đá CKD từ 77 MPa lên 95 MPa thì cường độ tăng dần, nhưng khi cường độ đá CKD đạt khoảng 100 MPa thì cường độ BTRTN gần như không thay đổi, lúc này cường độ của đá CKD đã vượt quá cường độ của hạt cốt liệu.
Hình 4.20 Quan hệ giữa chiều dầy CKD bọc xung quang bề mặt hạt với cường độ
nén, khi sử dụng cốt liệu (5-10)mm
Hình 4.21 Quan hệ giữa chiều dầy CKD bọc xung quang bề mặt hạt với cường độ
nén, khi sử dụng cốt liệu (10-20)mm - Quan hệ giữa cường độ đá CKD với cường độ BTRTN làm cơ sở trong thiết kế cấp phối BTRTN, giúp lựa chọn hỗn hợp CKD có cường độ phù hợp với yêu cầu cường độ của BTRTN.