7. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
3.1 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN VẬT LIỆU SỬ DỤNG
Luận án đã sử dụng xi măng PC40 Bút Sơn để nghiên cứu. Kết quả các tính chất cơ bản của xi măng được nêu ở Bảng 3.1. Thành phần hóa xi măng Bút Sơn được nêu ở Bảng 3.2 và thành phần hạt của XM được thể hiện ở Hình 3.1
Bảng 3.1 Các tính chất cơ bản của xi măng PC40 Bút Sơn
STT Tính chất Đơn vị Kết quả Yêu cầu Phương pháp thử
1 Khối lượng riêng g/cm3 3,05 - TCVN 4030:2003
2
Độ mịn
Lượng sót sàng 0,09mm Độ mịn Blaine
% cm2/g
3,5 3380
10
2800
TCVN 4030:2003 3 Kớch thước hạt trung àm 16,68 Phõn tớch lazer 4 Độ dẻo tiêu chuẩn % 30,5 - TCVN 6017:2015 5 Độ ổn định thể tích mm 1,50 10 TCVN 6017:2015 6
Thời gian đông kết - Bắt đầu - Kết thúc
phút
phút 150
240 45
375
TCVN 6017:2015
7
Cường độ nén - Tuổi 3 ngày - Tuổi 28 ngày
MPa 24,6
46,1 21,0
40,0 TCVN 6016:2011 Bảng 3.2 Thành phần hóa của xi măng và các phụ gia khoáng
Vật liệu
Thành phần hóa, (%)
SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO CaO Na2O K2O SO3 MKN XM 19,96 0,1 4,94 3,11 3,12 61,46 0,26 0,78 1,99 3,23 SF 95,03 0,09 0,17 0,04 0,45 0,84 0,16 0,74 0,0 1,59 FA 59,7 0,52 23,9 6,38 1,95 0,63 0,38 1,17 0,03 1,37 TiO2 0,17 98,7 0,09 0,02 0,00 0,04 0,00 0,3 0,0 0,21
Hình 3.1 Sự phân bố thành phần hạt của các vật liệu CKD
Kết quả thí nghiệm cho thấy xi măng PC40 Bút Sơn thí nghiệm đạt yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 2682-2009.
3.1.2 Phụ gia khoáng 3.1.2.1 Silica fume
Luận án sử dụng Silicafume (SF) dạng hạt rời do Công ty Elkem cung cấp có sẵn trên thị trường Việt Nam. Tính chất kỹ thuật của SF được trình bày trong Bảng 3.3. Thành phần hóa của SF được trình bày trong Bảng 3.2, thành phần hạt của SF được trình bày trong Hình 3.1, SEM của SF được trình bày trong Hình 3.2
Bảng 3.3 Đặc tính kỹ thuật của SF sử dụng trong nghiên cứu
STT Tính chất Đơn vị Kết quả Phương pháp thử
1 Khối lượng riêng g/cm3 2,2 TCVN 4030:2003
2 Khối lượng thể tích kg/m3 250 TCVN 4030:2003
3 Hoạt tính cường độ đối với xi
măng % 112,5 TCVN 8827-2011
4 Kớch thước hạt trung bỡnh àm 0,15 Phõn tớch Laser Kết quả thí nghiệm cho thấy SF thỏa mãn theo tiêu chuẩn TCVN 8827-2011 3.1.2.2 Tro bay
Luận án sử dụng loại FA siêu mịn đã tuyển của nhà máy nhiệt điện Phả Lại, loại tro này thuộc loại F theo ASTM C618. Tính chất cơ lý cơ bản của FA được xác định dựa theo chỉ dẫn trong tiêu chuẩn TCVN 10302-2014. Các kết quả tính chất kỹ thuật của FA được trình bày trong Bảng 3.4, thành phần hóa của FA được trình bày trong Bảng 3.2 và thành phần hạt của FA được trình bày trong Hình 3.1, SEM của tro bay được trình bày trong Hình 3.2.
100 2030 4050 6070 8090 100
0,01 0,1 1 10 100
Lượng lọt tích lũy (%)
Cỡ sàng, (àm)
XM FA
TiO2-T TiO2-SM
SF
Bảng 3.4 Các tính chất cơ bản của tro bay
STT Tính chất Đơn vị Kết quả Phương pháp thử
1 Khối lượng riêng g/cm3 2,45 TCVN 4030:2003
2 Khối lượng thể tích kg/m3 1045 TCVN 4030:2003 3 Hoạt tính so với xi măng % 82,5 TCVN 6882:2001 4 Kớch thước hạt trung bỡnh àm 7,87 Phõn tớch Laser 5 Tổng hàm lượng (CaO + MgO),
% % 2,12
6
Chỉ số kiềm
3 2 2
) (
O Al SiO
MgO Mk CaO
- 0,025
7 Chỉ số hoạt tính, Ma =
Al2O3/SiO2 - 0,5
8 Tổng hàm lượng (Na2O + K2O),
% % 6,58
9 Tổng (SiO2+ Al2O3+ Fe2O3), % % 87,73
Đánh giá kết quả: Qua chỉ số kiềm, tất cả các mẫu tro đều có Mk< 0,6; thuộc loại siêu axit. Hơn nữa, Mk<0,1 nên loại tro này thuộc loại trơ.Lượng MKN < 6%. Hàm lượng kiềm tổng (Na2O + K2O) của các mẫu tro đều <10% tro bay sử dụng trong luận án đạt yêu cầu theo TCVN 10302-2014.
3.1.3 Phụ gia trơ
Mục đích sử dụng của PGK trơ này để đánh giá vai trò vật lý của SF, FA. Trong luận án phụ gia trơ được sử dụng là hai loại bột ôxit titan (TiO2) thô và siêu mịn có sẵn trờn thị trường Việt Nam. Loại ụxit titan siờu mịn (TiO2-SM) kớch thước hạt 0,11 àm dùng để đánh giá vai trò vật lý của SF. Loại ôxit titan thô (TiO2-T) được nghiền mịn đến kớch thước hạt 7,59 àm dựng đểđỏnh giỏ vai trũ vật lý của FA. Xột về mặt húa học trong môi trường nước hoặc hồ xi măng đây là một chất trơ. Thành phần hạt, hình ảnh ôxit titan và các PGK được trình bày trong Hình 3.1 Hình 3.2. Tính chất cơ lý, thành phần hóa của ôxit TiO2 được trình bày trong Bảng 3.5, Bảng 3.2
Bảng 3.5 Các tính chất cơ bản của bột ôxit titan
STT Tính chất Đơn vị TiO2-SM TiO2-T Phương pháp thử 1 Khối lượng riêng g/cm3 4,18 4,18 TCVN 4030:2003 2 Khối lượng thể tích kg/m3 1145 1210 TCVN 4030:2003
2 Chỉ số hoạt tính % 81,3 72,4 TCVN 6882:2001 3 Kích thước hạt
trung bỡnh àm 0,11 7,59 Laser
(a) SEM của SF (b) SEM của FA (c) SEM của TiO2 Hình 3.2 Ảnh SEM của phụ gia khoáng sử dụng trong đề tài
3.1.4 Cốt liệu
3.1.4.1 Cốt liệu nhỏ cát sông
Trong đề tài này cốt liệu nhỏ được sử dụng là cát tự nhiên sông Lô, đây là loại cốt liệu phổ biến ở Việt Nam. Theo các nghiên cứu trên thế giới [16, 125] để chế tạo được VHSC nên sử dụng cát hạt thô với mô đun độ lớn >3,0, ít bụi bùn sét chính vì vậy luận án sử dụng các loại cát: Loại I cát hạt thô nguồn với mô đun độ lớn 3,06 và được rửa sạch loại bỏ tạp chất, loại cát này sẽ được sử dụng xuyên suốt quá trình của luận án được ký hiệu là C. Loại II là cát có mô đun độ lớn thấp hơn 2,58 được ký hiệu là C-ĐC và Loại III là cát mịn sông Hồng (CM) với mô đun độ lớn 1,1 làm mẫu đối chứng đánh giá ảnh hưởng mô đun độ lớn của cốt liệu nhỏ đến khả năng chế tạo VHSC. Kết quả tính chất của các loại cát nghiên cứu được nêu ở Bảng 3.6
Bảng 3.6 Kết quả tính chất cơ bản của cốt liệu nhỏ
STT Tên chỉ tiêu Đơn vị C C-ĐC CM Phương pháp thử 1 Khối lượng riêng g/cm3 2,66 2,65 2,59 TCVN 7572:2006 2 Khối lượng thể tích xốp kg/m3 1510 1480 1340 TCVN 7572:2006 3 Độ rỗng ở trạng thái xốp % 43 44,3 51,7 TCVN 7572:2006 4 Độ ẩm bão hoà khô bề
mặt % 1,05 1,08 1,8 TCVN 7572:2006
5 Mô đun độ lớn cát 3,06 2,58 1,1 TCVN 7572:2006 6 Hàm lượng bụi, bùn, sét % - 1,1 1,15 TCVN 7572:2006
7 Thành phần hạt Phù hợp Kí hiệu mẫu Lượng sót tích lũy của cát, %
Mô đun độ lớn 0,14
(mm)
0,315 (mm)
0,630 (mm)
1,25 (mm)
2,5 (mm)
C 98,1 86,3 66,1 37,1 18,6 3,06
C-ĐC 94,1 78,2 50,4 28,1 7 2,58
CM 68,5 35,4 6,1 - - 1,1
Nhận xét: Các tính chất của hai loại cát sử dụng trong luận án đều thỏa mãn theo TCVN 7572-2006.
3.1.4.2 Cốt liệu lớn
Trên thế giới VHSC thường sử dụng các loại đá có khối lượng thể tích lớn, cường độ đá gốc cao đạt yêu cầu chế tạo VHSC bao gồm đá bazan, đá granit, đá vôi cường độ cao [126] [115, 132], kích thước lớn nhất của cốt liệu khoảng từ 10-14 mm [96] [115].
Trước thực trạng nguồn cốt liệu lớn ở Việt Nam đề tài lựa chọn một loại cốt liệu sử dụng xuyên suốt luận án là cốt liệu đá Bazan ở nguồn gốc Hà Tây, loại kích thước Dmax= 10 mm được sử dụng xuyên suốt luận án, loại Dmax=5 mm và 20 mm được sử dụng làm đối chứng. Kết quả tính chất của đá được trình bày trong Bảng 3.7
Bảng 3.7 Kết quả tính chất cơ bản của cốt liệu lớn sử dụng trong nghiên cứu STT Tên chỉ tiêu Đơn vị 5mm 10mm 20mm Phương pháp thử
1 Khối lượng riêng g/cm3 2,71 2,7 2,7 TCVN 7572:2006 2 Khối lượng thể tích xốp kg/m3 1610 1480 1460 TCVN 7572:2006 3 Độ rỗng ở trạng thái xốp % 40,5 45,1 45,9 TCVN 7572:2006 4 Độ ẩm bão hoà khô bề
mặt % 0,96 0,5 0,5 TCVN 7572:2006
5 Hàm lượng bụi, bùn, sét % - - - TCVN 7572:2006 6 Hàm lượng hạt thoi dẹt % - 6,2 5,4 TCVN 7572:2006 7 Độ nén dập trong xi lanh % - 6,8 4,3 TCVN 7572:2006 Nhận xét: Các tính chất của loại đá sử dụng trong luận án đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn TCVN 7570-2006
3.1.5 Cốt sợi
Cốt sợi sử dụng trong đề tài là cốt sợi thép ký hiệu : M0530-VH nguồn gốc CHLB Đức. Thông số kỹ thuật của sợi thép được trình bày trong Bảng 3.8
Bảng 3.8 Thông số kỹ thuật của sợi thép
Thông số Kết quả Hình ảnh
Đường kính sợi (d) 1mm ± 0,04mm
Hình 3.3 Cốt sợi sử dụng trong nghiên cứu
Chiều dài sợi (l) 30mm Tỉ lệ hướng sợi (l/d) 30 Chiều dài móc 2 – 4 mm Chiều sâu móc 1,8mm + 0,3mm
Góc uốn (α và α’) 45o
Góc xoắn của sợi < 30o Khối lượng riêng (g/cm3) 7,8 Số lượng sợi trong 1kg 17.400
Độ bền kéo >1200MPa
Tiêu chuẩn: ASTM A820/A820M-04; EN 14889-1 3.1.6 Phụ gia siêu dẻo
Phụ gia siêu dẻo : Phụ gia siêu dẻo sử dụng trong luận án là Glenium ACE 388.
Thành phần chính: Gốc polycarboxylic ether (PCE) cải tiến, màu sắc màu nâu đậm.
Tỉ trọng: 1,06. Phụ gia thuộc loại F theo tiêu chuẩn ASTM C494 3.1.7 Nước