3.1.1.1 Kết quả thí nghiệm
Trộn bê tông với cấp phốitheo bảng 2.9 và 2.10, tác giả tiến hành kiểm tra độ sụt của bê tông theo quy trình đã nêu ở mục 2.2.3
+ Với chất kết dính là 100% xi măng: Hỗn hợp bê tông có độ sụt
12cm.
+ Với chất kết dính là 90% xi măng và 10% Metakaolin: Hỗn hợp bê tông có độ sụt 7cm. Thông thường thi công bê tông của các công trình xây
dựng chủ yếu là sử dụng bơm. Theo kinh nghiệm thi công của tác giả, để đảm bảo thi công được bằng bơm (bơm cần, bơm tĩnh) các công trình nhà dân dụng, các hố móng của công trình thủy lợi ... bê tông đó phải có độ sụt tối thiểu 11-12cm. Do đó tác giả điều chỉnh độ sụt bê tông bằng cách tăng lượng phụ gia Vmat-PC01 trong cấp phối bê tông lên từ 1% đến 1,2%. Lúc
này hỗn hợp bê tông đã được kiểm tra lại độ sụt và có độ sụt 13cm
+ Với chất kết dính là 80% xi măng và 20% Metakaolin: Hỗn hợp bê tông có độ sụt là 7cm. Tương tư như vậy, tác giả điều chỉnh độ sụt bê tông bằng cách tăng lượng phụ gia Vmat-PC01 trong cấp phối bê tông lên từ 1,2%
đến 1,5%. Lúc này hỗn hợp bê tông đã được kiểm tra lại độ sụt và có độ sụt
12,5cm
+ Với chất kết dính là 70% xi măng và 30% Metakaolin: Hỗn hợp bê tông có độ sụt 11,5cm.
Tổng hợp kết quả thí nghiệm bê tông độ sụt củahỗn hợp bê tông trong
Bảng 3.1: Kết quả thí nghiệm độ sụt của hỗn hợp bê tông Metakaolin Phụ gia Độ sụt (cm) 0% MK 1,0% 12 10% MK 1,0% 7 10% MK 1,2% 13 20% MK 1,2% 7 20% MK 1,5% 12,5 30% MK 1,5% 11,5
Để đảm bảo có thể thi công bê tông bằng bơm, tác giả đã điều chỉnh lượng phụ gia để hỗn hợp bê tông có độ linh động cao và các hỗn hợp bê tông đó tác giả tiến hành đúc mẫu để thí nghiệm. Các mẫu bê tông được đúc để thí
nghiệm nén, kéo, thấm: 0%MK, 1% phụ gia; 10%MK, 1,2% phụ gia; 20%MK 1,5% phụ gia, 30%MK, 1,5% phụ gia.
3.1.1.2 Các bàn luận về độ sụt của hỗn hợp bê tông
+ Từ kết quả kiểm tra độ sụt của hỗn hợp bê tông, thấy rằng với cùng một cấp phối, nhưng chất kết dính khi thay thế một lượng xi măng bằng một lượng Metakaolin như vậy, thì hỗn hợp bê tông đó có độ sụt thay đổi. Cụ thể hỗn hợp bê tông có độ sụt giảm đi
+ Thí nghiệm độ sụt bê tông đã chỉ ra rằng sự có mặt của vật liệu
Metakaolin đã làm giảm độ linh động của bê tông. Trong chất kết dính của cấp phối trộn, khi thay thế một lượng xi măng đúng bằng một lượng
Metakaolin bằng 10% chất kết dính với hàm lượng phụ gia Vmat-PC01 (1%)
thì độ sụt bê tông đã giảm một cách đáng kể: Từ 12cm xuống 7cm. Như ta đã biết cùng một lượng phụ gia siêu dẻo nhất định thì độ sụt của hỗn hợp bê tông phụ thuộc vào lượng nước trộn. Nếu tăng lượng nước lên, thì hỗn hợp bê tông đó sẽ có độ sụt tăng lên và ngược lại, nếu giảm lượng nước trong hỗn hợp bê tông đó, thì độ sụt sẽ giảm đi. Như vậy mẫu bê tông có sự xuất hiện
của Metakaolin có độ tiêu thụ nước cao hơn mẫu bê tông không có
Metakaolin.
+ Để điều chỉnh độ sụt của hỗn hợp bê tông tăng lên mà không ảnh hưởng đến chất lượng của bê tông, tác giả tăng lượng phụ gia siêu dẻo lên
một lượng phù hợp. Bởi phụ gia Vmat-PC01 có tính chất làm tăng đô linh động của bê tông nhưng phải trong phạm vi cho phép. Khi tăng lượng phụ
gia siêu dẻotrong hỗn hợp bê tông lên thì độ linh động của bê tông cũng tăng lên và ngược lại khi giảm lượng phụ gia siêu dẻo trong hỗn hợp bê tông, thì
độ linh động của bê tông cũng giảm đi. Lượng phụ gia siêu dẻo trong hỗn hợp bê tông được điều chỉnh tăng từ 1% lên 1,2%. Lúc này độ sụt của hỗn hợp bê tông là 13 cm.
+ Cũng với cấp phối này, khi thay thế 20% xi măng bằng 20%
Metakaolin trong chất kết dính, lượng phụ gia Vmat-PC01 là 1,2% thì hỗn hợp bê tông có độ sụt là 7cm. Điều này khẳng định lại vật liệu Metakaolin
làm giảm độ linh động của hỗn hợp bê tông. Cũng như mẻ trộn với 10%
Metakaolin, với mẻ trộn này tác giả cũng điều chỉnh độ sụt bằng cách tăng lượng phụ gia siêu dẻo từ 1,2% lên 1,5%. Lúc này hỗn hợp bê tông được kiểm tra lại và có độ sụt là 12,5 cm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Khi thay thế 30% xi măng bằng 30% Metakaolin trong chất kết dính, lượng phụ gia Vmat-PC01 là 1,5%, thì hỗn hợp bê tông có độ sụt là 11,5cm. Lúc này lượng phụ gia vẫn là 1,5%, hàm lượng của Metakaolin tăng lên là 30% trong chất kết dính, thì độ sụt của hỗn hợp bê tông không giảm đi (từ 12,5cm xuống còn 11,5cm). Như vậy khi hàm lượng Metakaolin tăng lên, thì
độ sụt của bê tông cũng giảm đi.
Việc xuất hiện vật liệu Metakaolin trong bê tông làm giảm độ linh động của bê tông và càng tăng hàm lượng Metakaolin thì bê tông đó càng giảm độ linh động có thể được giải thích như sau: vật liệu Metakaolin sử
dụng của đề tài có diện tích bề mặt (4326cm2/g) lớn hơn diện thích bề mặt của xi măng (khoảng 3500cm2/g), nên độ tiêu thụ nước của Metakaolin là
nhiều hơn so với xi măng. Chính vì vậy bê tông có hàm lượng Metakaolin
càng lớn, thì bê tông đó có độ linh động (độ sụt) càng thấp
Như vậy sau khi thí nghiệm ở trạng thái tươi của hỗn hợp bê tông (thí nghiệm độ sụt) ta đã thấy được sự có mặt của vật liệu Metakaolin trong hỗn hợp bê tông đã làm giảm độ linh động của hỗn hợp bê tông. Để hỗn hợp bê tông có tính công tác cao, cần điều chỉnh lượng phụ gia cho hợp lý mà không
ảnh hưởng tới chất lượng của bê tông.
3.1.2 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của bê tông
3.1.2.1 Kết quả thí nghiệm
a. Mẫu bê tông sử dụng xi măng PCB30
+ Với mẫu bê tông có 0% Metakaolin: Tác giả luận văn tiến hành thí nghiệm nén mẫu bê tông ở các ngày tuổi lần lượt là 7 ngày tuổi (R7), 28 ngày tuổi (R28), 90 ngày tuổi (R90). Với mỗi ngày tuổi tác giả tiến hành thí nghiệm 1 tổ mẫu gồm 3 viên mẫu hình trụ kích thước 150x300 mm. Kết quả nhận được là giá trị trung bình của 3 giá trị của 3 tổ mẫu trên.
Kết quả thí nghiệm nén mẫu bê tông:
Bảng 3.2: Cường độ chịu nén của mẫu bê tông có 0% Metakaolin (sử dụng xi măng PCB30)
Cường độ nén (Mpa) Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Trung bình
R7 34,0 34,6 34,6 34,4
R28 38,0 38,0 37,3 37,8 R90 40,7 40,1 40,1 40,3
+ Với mẫu bê tông có 10% Metakaolin: Tác giả luận văn tiến hành thí nghiệm nén tương tự như mẫu bê tông có 0% Metakaolin và có được kết quả
nén như ở bảng 3.3:
Bảng 3.3: Cường độ chịu nén của mẫu bê tông có 10% Metakaolin (sử dụng xi măng PCB30)
Cường độ nén (Mpa) Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Trung bình
R7 37,3 37,3 38,0 37,6
R28 44,1 43,5 43,5 43,7 R90 45,5 45,5 44,8 45,3
+ Với mẫu bê tông có 20% Metakaolin: Tác giả luận văn tiến hành thí nghiệm nén tương tự và có được kết quả nén ở bảng 3.4:
Bảng 3.4: Cường độ chịu nén của mẫu bê tông có 20% Metakaolin (sử dụng xi măng PCB30)
Cường độ nén (Mpa) Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Trung bình
R7 38,0 38,0 38,0 38,0
R28 44,8 44,1 44,1 44,4 R90 45,5 46,2 46,2 45,9
+ Với mẫu bê tông có 30% Metakaolin: Tác giả luận văn tiến hành thí nghiệm nén tương tự và có được kết quả thí nghiệm:
Bảng 3.5: Cường độ chịu nén của mẫu bê tông có 30% Metakaolin (sử dụng xi măng PCB30) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cường độ nén (Mpa) Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Trung bình
R7 31,9 32,6 32,6 32,4
R28 36,0 35,3 36,0 35,8 R90 38,0 38,7 38,7 38,5
b. Mẫu bê tông sử dụng xi măng PC40
+ Với mẫu bê tông có 0% Metakaolin: Tác giả luận văn tiến hành thí nghiệm nén mẫu bê tông với các ngày tuổi lần lượt là 7 ngày tuổi (R7), 28 ngày tuổi (R28). Với mỗi ngày tuổi tác giả tiến hành thí nghiệm 1 tổ mẫu gồm 3 viên mẫu hình trụ kích thước 150x300 mm. Kết quả nén mẫu:
Bảng 3.6: Cường độ chịu nén của mẫu bê tông có 0% Metakaolin (sử dụng xi măng PC40)
Cường độ nén (Mpa) Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Trung bình
R7 38,7 38,7 39,4 38,9
R28 46,9 47,5 47,5 47,3
+ Với mẫu bê tông có 10% Metakaolin: Tác giả luận văn tiến hành thí nghiệm nén tương tự và có được kết quả nén như ở bảng 3.7:
Bảng 3.7: Cường độ chịu nén của mẫu bê tông có 10% Metakaolin (sử dụng xi măng PC40)
Cường độ nén (Mpa) Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Trung bình
R7 42,8 43,5 42,8 43,0
R28 51,6 51,6 50,9 51,4
- Với mẫu bê tông sử dụng xi măng PCB30
Từ các kết quả thí nghiệm xác định cường độ nén mẫu bê tông sử dụng xi măng PCB30 ở mục 3.1.2.1 tác giả tổng hợp ở bảng 3.8:
Bảng 3.8: Cường độ nén của các tổ mẫu bê tông (sử dụng xi măng PCB30)
Cường độ nén (Mpa) 0% MK 10% MK 20% MK 30% MK R7 34,4 37,6 38,0 32,4 R28 37,8 43,7 44,4 35,8 R90 40,3 45,3 45,9 38,5 Từ kết quả ở bảng 3.8 vẽbiểu đồ hình 3.2: 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 1 2 3 4 Cư ờn g độ (M Pa ) R7 R28 R90
Hình 3.2: Biểu đồ cường độ chịu nén của mẫu bê tông với tỉ lệ MK khác nhau
(sử dụng xi măng PCB30)
Dựa vào bảng 3.8 và hình 3.2 ta thấy được cường độ nén của các mẫu
bê tông ởcác ngày tuổi R7, R28, R90 có kết quảnhư sau:
R(20%MK) > R(10%MK) > R(0%MK) > R(30%MK)
Do kích thước hạt Metakaolin của đề tài có kích thước nhỏ hơn kích thước hạt xi măng không nhiều nên kết quả thí nghiệm cho thấy mác của bê
tông không cao.
Kết quả thí nghiệm đã chỉ ra rằng trong hỗn hợp bê tông khi thay thế một lượng xi măng bằng một lượng Metakaolin trong chất kết dính thì cường
độ nén của bê tông thay đổi. Đặc biệt lượng chiếm 20% chất
kết dính trong bê tông thì bê tông cho cường độ nén cao nhất.
Như đã đề cập ở chương 1, khi sử dụng Metakaolin để sản xuất bê tông, hạt Metakaolin có thể len lỏi và lấp đầy các lỗ rỗng bên trong bê tông khiến cho hỗn hợp bê tông đó trở nên đặc chắc hơn và có cường độ nén cao hơn so với bê tông không có Metakaolin. Trên thế giới cũng có nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng với một hàm lượng Metakaolin hợp lý để sản xuất bê tông sẽ
làm cho hỗn hợp bê tông đó đặc chắc nhất, như nghiên cứu của Khatib và (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Wild (1996).
Kết quả thí nghiệm có thể được giải thích với hàm lượng Metakaolin trong chất kết dính của bê tông là 20% làm cho bê tông đó ở trạng thái đặc chắc nhất. Với mẫu bê tông có 10% Metakaolin thì lượng Metakaolin chưa đủ để làm cho các lỗ rỗng giảm tối đa, chính vì vậy nó chưa làm cho bê tông đó ở trạng thái đặc chắc như mẫu bê tông có 20% Metakaolin khiến cho mẫu
bê tông có 10% Metakaolin có cường độ nén thấp hơn mẫu bê tông có 20%
Metakaolin.
Với trường hợp mẫu bê tông không có Metakaolin, cường độ nén thấp hơn hẳn so với mẫu bê tông có 10%, 20% Metakaolin, điều này cũng có thể được lý giải do số lượng lỗ rỗng trong mẫu bê tông không có Metakaolin là
lớn hơn so với mẫu bê tông có 10%, 20% Metakaolin. Điều này khiến cho độ đặc chắc của bê tông không có Metakaolin không bằng bê tông không có 10%, 20% Metakaolin, kéo theo cường độ nén của mẫu bê tông không có
Metakaolin thấp hơn cường độ nén của mẫu bê tông có 10%, 20%
Metakaolin.
Nhưng lượng Metakaolin trong bê tông là 30%, thì hỗn hợp bê tông đó có cường độ nén thấp hơn so với mẫu không có Metakaolin và có 10%, 20% Metakaolin. Điều này có thể được giải thích: do với Metakaolin chiếm 30% chất kết dính là quá nhiều để tham gia phản ứng puzolan, lượng Ca(OH)2 sẽ
không đủ để tiêu thụ hết lượng Metakaolin có trong mẫu bê tông, khiến trong bê tông có một lượng Metakaolin trơ (không tham gia vào phản ứng puzolan)
và nó là nguyên nhân dẫn đến cường độ chịu nén của bê tông giảm.
- Với mẫu bê tông sử dụng xi măng PC40
Từ các kết quả thí nghiệm xác định cường độ nén mẫu bê tông sử dụng xi măng PC40 ở mục 3.1.2.1 tác giả lập bảng tổng hợp:bảng 3.9
Bảng 3.9: Cường độ nén của các tổ mẫu bê tông (sử dụng xi măng PC40)
Cường độ nén (Mpa) 0% MK 10% MK R7 38,9 43,0 R28 47,3 51,4 Từ kết quả ở bảng 3.9 vẽ biểu đồ hình 3.3: 0 10 20 30 40 50 60 1 2 Cư ờn g độ (M Pa ) R7 R28
Hình 3.3: Biểu đồ cường độ chịu chịu nén của mẫu bê tông với tỉ lệ MK khác
nhau (sử dụng xi măng PC40)
Kết quả thí nghiệm với mẫu bê tông sử dụng xi măng PC40 cũng chứng minh được sự có mặt của Metakaolin trong bê tông làm tăng cường độ chịu nén của bê tông. Cường độ chịu nén của mẫu bê tông sử dụng xi măng
PC40 cao hơn cường độ nén của mẫu bê tông sử dụng xi măng PCB30 do
mác xi măng PC40 lớn hơn mác xi măng PCB30.
Như vậy sự có mặt một lượng Metakaolin phù hợp trong bê tông sẽ làm tăng cường độ chịu nén của bê tông so với bê tông không có Metakaolin,
đặc biệt với lượng Metakaolin bằng 20% chất kết dính trong bê tông thì bê tông có cường độ lớn nhất. Bê tông không nên trộn quá nhiều Metakaolin bởi
vì trong bê tông sẽ có một lượng Metakaolin trơ không tham gia phản ứng
puzolan, làm giảm cường độ chịu nén của bê tông.
3.1.3 Thí nghiệm xác định xác định cường độ chịu kéo khi ép chẻ bê tông
3.1.3.1 Kết quả thí nghiệm
Với thí nghiệm ép chẻ tác giả chỉ tiến hành với các mẫu bê tông sửdụng loại xi măng PCB30.
- Với mẫu bê tông có 0% Metakaolin: Tác giả tiến hành thí nghiệm ép
chẻ mẫu bê tông ở các ngày tuổi lần lượt là 7 ngày tuổi (R7), 28 ngày tuổi (R28), 90 ngày tuổi (R90). Với mỗi ngày tuổi tác giả tiến hành thí nghiệm 1 tổ mẫu gồm 3 viên mẫu hình trụ kích thước 150x300 mm. Kết quả nhận được là giá trị trung bình của 3 giá trịcủa 3 tổ mẫu trên.
Cường độ ép chẻ của mẫu tính theo công thức: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Rkc = D H P . . 2 π ;
Trong đó: Rkc : Cường độ kéo khi ép chẻ, Mpa;
P: Tải trọng khi phá hủy mẫu mẫu hình trụ, N;
H: Chiều cao của mẫu hình trụ (chiều dài đường sinh), mm;
D: Đường kính đáy mẫu hình trụ, mm.
Kết quả thí nghiệm mẫu bê tông có 0% Metakaolin:
Bảng 3.10: Cường độ ép chẻ của mẫu bê tông có 0% Metakaolin
Cường độ ép chẻ (Mpa) Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Trung bình
R7 3,96 4,17 4,03 4,06
R28 4,88 4,67 4,60 4,72 R90 4,95 5,02 5,02 5,00 - Mẫu bê tông có 10% Metakaolin: Tác giả luận văn tiến hành thí
nghiệm ép chẻ tương tự như thí nghiệm mẫu bê tông có 0% Metakaolin và
được kết quả thí nghiệm như ở bảng 3.11:
Bảng 3.11: Cường độ ép chẻ của mẫu bê tông có 10% Metakaolin
Cườngđộ ép chẻ
(Mpa) Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3
Trung bình
R7 4,24 4,46 4,46 4,39
R28 4,81 4,95 4,88 4,88 R90 5,16 5,16 5,23 5,19 - Mẫu bê tông có 20% Metakaolin: Tác giả luận văn tiến hành thí nghiệm ép chẻ tương tự và được kết quả thí nghiệm như ở bảng 3.12:
Bảng 3.12: Cường độ ép chẻ của mẫu bê tông có 20% Metakaolin
Cường độ ép chẻ
(Mpa) Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3
Trung bình
R7 4,53 4,53 4,46 4,50
R28 4,95 4,88 4,95 4,93 R90 5,38 5,31 5,31 5,33 - Mẫu bê tông có 30% Metakaolin: Tác giả luận văn tiến hành thí nghiệm ép chẻ tương tự và được kết quả thí nghiệm:
Bảng 3.13: Cường độ ép chẻ của mẫu bê tông có 30% Metakaolin
Cường độ ép chẻ