CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
4.2. Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước
4.2.3. Ảnh hưởng của độ nhớt hồ CKD tới sự phân bố độ rỗng theo hướng tạo hình của BTRTN
Để đánh giá ảnh hưởng của độ nhớt hồ CKD đến phân bố độ rỗng theo chiều cao mẫu BTRTN hình trụ, kích thước 100×200 mm với phương pháp tạo hình được thể hiện trong mục 3.2.2, mẫu được cắt thành các lát, mặt cắt vuông góc với chiều cao của mẫu, quy ước mặt đáy có độ cao là 0 cm và tăng dần lên mặt thoáng.
Xác định số lượng mặt cắt hợp lý trên mỗi mẫu. Sử dụng các cấp phối đảm bảo không xảy ra hiện tượng phân tầng ở các độ rỗng thiết kế: 14%; 20% và 26%.
Xác định độ rỗng thực tế của các mẫu bằng phương pháp cân trong nước, đánh số thứ tự các mẫu, tiến hành cắt lần lượt các mẫu thành 3, 4, 5,…, 15 lát. Tiến hành xác định độ rỗng của từng mặt cắt, sau đó lấy trung bình được độ rỗng của mẫu bằng phương pháp hình ảnh. Kết quả xác định được thể hiện trong Hình 4.10.
Hình 4.10 Quan hệ giữa số lượng mặt cắt và độ rỗng của mẫu bằng phương pháp phân tích hình ảnh
Theo kết quả xác định độ rỗng bằng phương pháp hình ảnh ở Hình 4.10 ta thấy: khi số lượng mặt cắt ít (3 đến 7 mặt cắt) giữa các lần thì biên độ dao động độ rỗng lớn, có thể lệch nhau đến 4,5% so với độ rỗng thực tế, tiếp tục tăng dần số mặt cắt thì giữa các lần độ rỗng dần ổn định và tiến gần đến độ rỗng thiết kế và độ rỗng thực tế của mẫu hay độ chính xác tăng lên. Từ 10 mặt cắt trở lên độ rỗng thay đổi không đáng kể, biên độ dao động tiến về đường thẳng (ổn định). Vậy để đảm bảm độ chính xác cũng như thuận lợi cho quá trình cắt mẫu (mẫu không bị bong tách khi cắt) tác giả đề xuất xác định độ rỗng và cấu trúc rỗng của BTRTN bằng phương pháp hình ảnh với 11 mặt cắt.
Theo các kết quả khảo sát đề tài lựa chọn 3 hỗn hợp CKD có độ nhớt khác nhau có đặc điểm được thể hiện trong Bảng 4.4. Sau đó tính toán thành phần cấp phối bê tông ứng 3 độ rỗng thiết kế là 14%; 20% và 26% với 2 loại cốt liệu đá dăm cỡ (5-10) mm và đá dăm cỡ hạt (10-20) mm được cấp phối Bảng 4.5.
Bảng 4.4 Đặc điểm của hồ CKD
Ký hiệu Tỷ lệ N/CKD
Hàm lượng FA,
%
Hàm lượng SF,
%
Độ nhớt, mmPa.s
Log(thời gian chảy)
V19 0,24 30 0 19 1,47
V32 0,24 20 10 32 1,52
V69 0,22 20 10 69 1,87
8 14 20 26
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Độ rỗng thiết kế, %
Số mặt cắt
Bảng 4.5 Cấp phối ứng với các độ nhớt của hồ CKD
T T
Ký hiệu cấp phối
Độ nhớt hồ CKD, mmPa.s
Lượng dùng vật liệu thành phần cho 1 m3 bê tông, kg Đá
5-10
Đá
10-20 X FA SF N PGSD
1 V19/5/14 19 1604 0 311,6 133,6 0,0 106,8 1,8
2 V19/5/20 19 1604 0 242,5 103,9 0,0 83,1 1,4
3 V19/5/26 19 1604 0 173,3 74,3 0,0 59,4 1,0
4 V32/5/14 32 1604 0 311,4 89,0 44,5 106,8 1,8
5 V32/5/20 32 1604 0 242,3 69,2 34,6 83,1 1,4
6 V32/5/26 32 1604 0 173,2 49,5 24,7 59,4 1,0
7 V69/5/14 69 1604 0 322,0 92,0 46,0 101,2 1,8
8 V69/5/20 69 1604 0 250,5 71,6 35,8 78,7 1,4
9 V69/5/26 69 1604 0 179,1 51,2 25,6 56,3 1,0
10 V19/10/14 19 0 1554 332,6 142,5 0,0 114,0 1,9 11 V19/10/20 19 0 1554 263,4 112,9 0,0 90,3 1,5
12 V19/10/26 19 0 1554 194,3 83,3 0,0 66,6 1,1
13 V32/10/14 32 0 1554 332,4 95,0 47,5 114,0 1,9 14 V32/10/20 32 0 1554 263,3 75,2 37,6 90,3 1,5 15 V32/10/26 32 0 1554 194,1 55,5 27,7 66,6 1,1 16 V69/10/14 69 0 1554 343,7 98,2 49,1 108,0 2,0 17 V69/10/20 69 0 1554 272,2 77,8 38,9 85,6 1,6 18 V69/10/26 69 0 1554 200,8 57,4 28,7 63,1 1,1
Ghi chú: Ký hiệu mẫu V19/5/14 được hiểu là sử dụng hồ CKD có độ nhớt 19 mmPa.s, đá dăm cỡ hạt (5-10) mm, độ rỗng thiết kế là 14%.
Tiến hành thí nghiệm với 2 cỡ hạt đá (5-10) mm và (10-20) mm, ở các độ rỗng thiết kế: 14%; 20%; 26%. Sau khi chế tạo mẫu và bảo dưỡng, tiến hành xác định phân bố độ rỗng theo chiều cao mẫu bằng phương pháp hình ảnh, các mặt cắt của mẫu được thể hiện trong Hình 4.11 và Hình 4.12, kết quả đánh giá độ rỗng theo chiều cao mẫu được thể hiện trong Hình 4.14 và Hình 4.15.
H=18 cm H=16 cm H=14 cm
H=12 cm H=10 cm H=8 cm
H=6 cm H=4 cm H=2 cm
Hình 4.11Mặt cắt mẫu theo chiều cao, khi sử dụng hỗn hợp CKD V69, độ rỗng thiết kế 20%, cốt liệu sử dụng (5-10) mm
H=18 cm H=16 cm H=14 cm
H=12 cm H=10 cm H=8 cm
H=6 cm H=4 cm H=2 cm
Hình 4.12 Mặt cắt mẫu theo chiều cao, khi sử dụng hỗn hợp CKD V69, độ rỗng thiết kế 20%, cốt liệu sử dụng (10-20) mm
a) khi sử dụng cốt liệu sử dụng (5-10) mm b) khi sử dụng cốt liệu sử dụng (10-20) mm
Hình 4.13 Mặt cắt dọc mẫu, khi sử dụng hỗn hợp CKD V69 với độ rỗng 20%
Hình 4.14 Ảnh hưởng của độ nhớt đến phân bố độ rỗng theo chiều cao của BTRTN khi sử dụng cỡ hạt (5-10) mm
Hình 4.15 Ảnh hưởng của độ nhớt đến phân bố độ rỗng theo chiều cao của BTRTN khi sử dụng cỡ hạt (10-20) mm
Từ các kết quả thực nghiệm ta thấy:
- Khi sử dụng hồ CKD có độ nhớt 19 mmPa.s (V19) ở cả 3 độ rỗng thiết kế và cả 2 cỡ hạt cốt liệu đều xảy ra hiện tượng tách hồ CKD (đường màu xanh dương): ở các mặt cắt trên cùng (mặt cắt 18 cm và 20 cm) độ rỗng rất lớn so với độ rỗng thiết kế trong khoảng (27-31)% ở cả 3 độ rỗng thiết kế, sở dĩ như vậy là do hồ không bám được xung quanh hạt cốt liệu mà bị tách ra rơi xuống các lớp dưới. Sau đó độ rỗng giảm nhanh ở các mặt cắt tiếp theo, đặc biệt ở mặt đáy (mặt cắt 0 cm) với độ rỗng thiết kế 14% (lượng dùng hồ lớn) độ rỗng bằng 0 (đặc hoàn toàn) làm mất khả năng
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Độ cao mẫu, cm
Độ rỗng, % V19/5/14
V32/5/14 V69/5/14 V19/5/20 V32/5/20 V69/5/20 V19/5/26 V32/5/26 V69/5/26
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Độ cao mẫu, cm
Độ rỗng, % V19/10/14
V32/10/14 V69/10/14 V19/10/20 V32/10/20 V69/10/20 V19/10/26 V32/10/26 V69/10/26
cho nước thấm qua của bê tông. Với độ nhớt này thì chỉ phù hợp khi cần chế tạo BTRTN có độ rỗng rất lớn (khoảng 30%).
Hình 4.16 Hiện tượng tách hồ CKD trong BTRTN
- Khi sử dụng hồ CKD có độ nhớt 32 mmPa.s (V32) ở cả 3 độ rỗng thiết kế và 2 cỡ hạt thì hiện tượng tách hồ CKD vẫn xảy ra (đường màu đỏ): các mặt cắt trên (mặt cắt ở 18 cm và 20 cm) có độ rỗng cao hơn độ rỗng thiết kế trong khoảng (25-30)%, do khi tạo hình hồ CKD một phần bị tách ra rơi xuống dưới, độ rỗng giảm dần ở các mặt cắt tiếp theo, độ rỗng ở mặt đáy rất nhỏ làm giảm nhanh hệ số thoát nước của BTRTN.
Với độ nhớt này thì phù hợp khi cần chế tạo BTRTN có độ rỗng lớn (khoảng 28%).
- Khi sử dụng hồ CKD có độ nhớt 69 mmPa.s (V69) ở cả 3 độ rỗng thiết kế ứng với 2 cỡ hạt thì không còn hiện tượng tách hồ CKD (đường màu xanh lá), độ rỗng phân bố tương đối đều theo chiều cao mẫu, biên độ dao động độ rỗng giữa các mặt cắt nhỏ (khoảng 20%), đây là hỗn hợp CKD phù hợp để chế tạo BTRTN.
- Theo kết quả phân tích ảnh hưởng của độ nhớt hồ CKD tới chiều dầy tối đa hồ CKD xung quanh hạt cốt liệu, kết hợp với phân tích ảnh hưởng của độ nhớt tới phân bố độ rỗng theo chiều cao mẫu. Để thuận lợi cho thiết kế và thi công BTRTN có độ rỗng 15-30%, không xảy ra hiện tượng tách hồ CKD, độ rỗng phân bố đều thì độ nhớt hồ CKD phải lớn hơn 60 mmPa.s.