1.3 Tình hình nghiên cứu xỉ thép trên thế giới và tại Việt Nam
1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Mục tiêu tiết kiệm năng lượng, giảm khai thác tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường trong lĩnh vực vật liệu xây dựng được nhiều nước trên thế giới quan tâm nghiên cứu. Trên thế giới việc nghiên cứu và sử dụng xỉ thép để chế tạo bê tông chủ yếu đi theo hai xu hướng chính: bê tông xi măng và bê tông asphalt.
Khi so sánh tính chất vật lý của xỉ th p và đá vôi, kết quả từ nghiên cứu “So sánh các tính chất của bê tông cốt liệu xỉ thép và bê tông cốt liệu đá vôi” [3] của M.
Maslehuddin, Alfarabi M. Sharif, M. Shameem, M. Ibrahim, & M.S. Barry cho số liệu như bảng 1.1. Từ kết quả phân tích cho thấy mặc dù khối lượng riêng của xỉ thép cao hơn đá vôi nhưng các thông số khác đều tốt hơn hoặc tương đương. Trong đó đặc tính nổi trội của xỉ th p là có độ mài mòn thấp đáng kể so với đá dăm thiên nhiên – đây là yếu tố có lợi khi sử dụng cho bê tông trong các công trình đường giao thông.
Bảng 1.1: So sánh tính chất vật lý của xỉ th p và đá vôi [3]
Tính chất vật lý Đá vôi Xỉ thép Khối lượng riêng, g/cm3
Độ hút nước, %
Hàm lượng bụi sét, %.
Hàm lượng Chloride, % Hàm lượng sulfate, % pH
Độ mài mòn, %
2,51 2,20 0,60 0,006
0,2 - 24,2
3,51 0,85 0,067 0,006 0,008 11,34 11,6
Cũng theo nghiên cứu này, khi mẫu bê tông được chế tạo với hàm lượng xi măng 400kg/m3, tỉ lệ N/X=0.4 và tỉ lệ cốt liệu lớn/ tổng cốt liệu là 0,6 (đá vôi); 0,45; 0,50;
0,55; 0,60, 0;65 (xỉ thép) thì các tính chất cơ lý hầu như đều được cải thiện.
HVTH: Tôn Nữ Phương Nhi 9
Bảng 1.2: Kết quả thí nghiệm của mẫu bê tông cốt liệu đá dăm và bê tông cốt liệu xỉ thép [3]
Kết quả
BT cốt liệu đá dăm
(60%)
BT cốt liệu xỉ thép
45% 50% 55% 60% 65%
Khối lượng thể tích, kg/m3 Cường độ nén, MPa Cường độ uốn, MPa
Cường độ kéo khi bửa, MPa
Độ hút nước, %
Thể tích l r ng hở, %
2330 39,7 3,96 6,33 5,33 13,6
2436 31,4 3,47 5,79 4,51 13,58
2523 37,7 3,61 6,06 4,33 11,87
2653 37,6 3,69 6,11 3,89 11,69
2736 41,6 3,81 6,26 3,71 11,12
2769 42,7 4,21 6,35 3,64 10,04 Theo một nghiên cứu khác của Khidhair J.Mohammed, Falak O.Abbas &
Mohammed O.Abbas “Ứng dụng xỉ thép trong cải thiện các tính chất của bê tông”
[1], khi thay thế đá dăm bằng 25, 50 và 60% xỉ thì độ hút nước của bê tông giảm (hình 1.13) đồng thời cường độ nén và uốn của mẫu thí nghiệm đều tăng lên phụ thuộc vào hàm lượng xỉ thay thế (hình 1.14 và 1.15).
Hình 1.13: Quan hệ giữa hàm lượng xỉ thay thế đá dăm và độ hút nước của mẫu [1]
HVTH: Tôn Nữ Phương Nhi 10
Hình 1.14: Quan hệ giữa cường độ nén sau 7 ngày (1) và 28 ngày (2) với hàm lượng xỉ thay thế [1]
Hình 1.15: Ảnh hưởng của hàm lượng xỉ th p đến cường độ chịu uốn [1]
Luận văn thạc sỹ của Jigar P.Patel, “Ứng dụng của cốt liệu xỉ trong bê tông” [2], đã nghiên cứu chế tạo bê tông cốt liệu xỉ thép với hàm lượng xỉ thay thế đá 25%, 50%, 75% và 100%, kết quả thu được như sau:
HVTH: Tôn Nữ Phương Nhi 11
Cường độ chịu nén: mẫu bê tông 7 và 28 ngày có cường độ chịu nén vào khoảng 35 MPa. Mẫu bê tông thay thế cốt liệu xỉ 50% cốt liệu lớn có cường độ chịu nén là 35 MPa và 100% là 40 MPa. Các mẫu thay thế 75% cốt liệu xỉ có cường độ hơn 35 MPa, các mẫu còn lại có cường độ hơn 28 MPa.
Bảng 1.3: Kết quả cường độ chịu nén sau 7 và 28 ngày [2]
Phần trăm thay thế, %
Cường độ chịu n n sau 7 ngày Cường độ chịu n n sau 28 ngày Mẫu A, MPa Mẫu B, MPa Mẫu A, MPa Mẫu B, MPa
0 35 35 43 35
25 32 32 29 35
50 29 29 35 35
75 23 23 29 30
100A% 25 20 29 31
100B% 30 37 42 42
Tất cả các mẫu đều vượt qua cường độ tối thiểu yêu cầu (28 MPa).
Cường độ chịu k o: Cường độ chịu kéo sau 28 ngày khoảng 3,5 MPa trong khi bê tông sử dụng cốt liệu đá dăm vào khoảng 3 MPa. Kết quả cho thấy các mẫu đều có cường độ chịu kéo xấp xỉ khoản 500 psi (3,47 MPa) trừ mẫu có 75% cốt liệu xỉ.
Bảng 1.4: Kết quả cường độ chịu kéo sau 7 và 28 ngày [2]
Phần trăm thay thế,
%
Cường độ chịu k o sau 7 ngày Cường độ chịu k o sau 28 ngày Mẫu A, MPa Mẫu B, MPa Mẫu A, MPa Mẫu B, MPa
0 3,26 3,20 3,98 4,57
25 3,73 3,66 3,35 3,9
50 3,57 3,43 4,35 3,42
75 2,57 * 4,05 2,93
HVTH: Tôn Nữ Phương Nhi 12
100A% 2,89 2,59 3,15 3,88
100B% 4,09 3,24 4,06 4,00
Cường độ chịu uốn: Hầu hết cường độ chịu uốn trong khoảng 4.14 MPa, so với bê tông sử dụng cốt liệu đá dăm là 6 MPa thì bê tông sử dụng cốt liệu xỉ thép đạt yêu cầu.
Khối lượng thể tích: khối lượng thể tích vào khoảng 2352-2717 kg/m3 . Bảng 1.5: Kết quả khối lượng thể tích thực tế và thiết kế [2]
% cốt liệu xỉ Khối lượng thể tích thiết kế kg/m3
Khối lượng thể tích thực tế kg/m3
0% 2243 2352
25% 2324 2443
50% 2405 2489
75% 2486 2508
100%b 2567 2717
100% 2567 2717