Báo cáo tóm tắt đề tài khoa học và công nghệ cấp ĐH: Ảnh hưởng của tro bay đến độ bền và khả năng chống ăn mòn cốt thép trong bê tông

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

QUỸ PHÁT TRIỂN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

BÁO CÁO TÓM TẮT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Ảnh hưởng của tro bay đến độ bền và khả năng chống ăn mòn cốt thép trong bê tông

Mã số: B2017-ĐN02-21

Chủ nhiệm đề tài: TS. Nguyễn Văn Chính

Đà Nẵng, 5/2019

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

QUỸ PHÁT TRIỂN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

BÁO CÁO TÓM TẮT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Ảnh hưởng của tro bay đến độ bền và khả năng chống ăn mòn cốt thép trong bê tông

Mã số: B2017-ĐN02-21

Xác nhận của tổ chức chủ trì Chủ nhiệm đề tài

TS. Nguyễn Văn Chính

Đà Nẵng, 5/2019

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA

Chủ nhiệm đề tài

TS. Nguyễn Văn Chính

Khoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp

Trường Đại học Bách Khoa- Đại học Đà Nẵng

Thành viên tham gia

PGS TS. Trần Quang Hưng

Khoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp

Trường Đại học Bách Khoa- Đại học Đà Nẵng

ThS. Lê Xuân Dũng

Khoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp

Trường Đại học Bách Khoa- Đại học Đà Nẵng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -------

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1. Thông tin chung:

- Tên đề tài: Ảnh hưởng của tro bay đến độ bền và khả năng chống ăn mòn cốt thép trong bê tông

- Mã số: B2017-ĐN02-21

- Chủ nhiệm đề tài: TS. Nguyễn Văn Chính

- Tổ chức chủ trì: Trường Đại học Bách Khoa- Đại học Đà Nẵng

- Thời gian thực hiện: 6/2017-5/2019

2. Mục tiêu:

Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ thành phần của các loại tro bay khác nhau thay thế xi

măng đến các đặc tính cơ lí (cường độ chịu nén, cường độ chịu uốn, độ co ngót, khả

năng chống thấm), độ bền (thông qua khả năng chống xâm thực của axit) và khả năng

chống ăn mòn của cốt thép trong bê tông làm việc tại môi trường biển. Từ đó đề xuất

loại tro bay phù hợp, thành phần tỉ lệ tối ưu của tro bay trong bê tông, sao cho đạt được

đồ bền và khả năng chống ăn mòn tốt nhất, góp phần cho việc sử dụng tro bay trong các

công trình xây dựng thực tế làm việc tại môi trường biển. Hơn nữa, khi sử dụng tro bay

góp phần giảm thiểu chất thải CO2 ra môi trường, nâng cao hiệu quả kinh tế xã hội.

3. Tính mới và sáng tạo:

Sử dụng tro bay từ nhà máy nhiệt điện tại Việt Nam làm thành phần thay thế xi măng

nhằm nâng cao một số đặc tính cơ lý và khả năng chống ăn mòn cốt thép trong bê tông

iii

4. Kết quả nghiên cứu:

• Xác định vai trò của tro bay trong việc nâng cao cường độ chịu nén và chịu kéo

lâu dài của bê tông

• Tro bay thay thế xi măng ở tỉ lệ 20% và 40% góp phần nâng cao khả năng chống

thấm của bê tông

• Tro bay thay thế xi măng nhưng tỉ lệ N/B không thay đổi làm gia tăng co ngót

của bê tông

• Tro bay làm tăng khả năng chống lại sự xâm thực của axit sulphuric vào bê tông,

bởi vì tro bay góp phần giảm đi sự bào mòn bề mặt, sự mất mát khối lượng, sự

suy giảm cường độ chịu nén

• Ăn mòn cốt thép trong bê tông làm suy giảm khả năng chịu uốn của dầm BTCT.

Do đó cần nghiên cứu các loại vật liệu bê tông có khả năng chống ăn mòn cốt

thép trong bê tông.

• Tro bay góp phần nhỏ vào việc trì hoãn sự bắt đầu xuất hiện ăn mòn cốt thép

trong bê tông và tỉ lệ tro bay thay thế xi măng được xem tốt nhất là 10%.

5. Sản phẩm:

• 01 bài báo khoa học trong nước (Tạp chí Khoa học và công nghệ- Đại học Đà

Nẵng)

• 02 bài báo khoa học xuất bản trên tạp chí quốc tế SCIE (Structure and

Infrastructure Engineering Journal và Materials Journal)

• 02 học viên cao học.

6. Phương thức chuyển giao, địa chỉ ứng dụng, tác động và lợi ích mang lại của kết quả nghiên cứu:

Tro bay đóng góp tích cực vào việc nâng cao một số đặc tính cơ học, độ bền và khả

năng chống ăn mòn cốt thép trong bê tông. Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể được

chuyển giao cho các nhà máy sản xuất bê tông và nhà máy nhiệt điện trong việc góp

phần đưa tro bay vào công nghệ sản xuất bê tông.

Tổ chức chủ trì

Ngày 10 tháng 05 năm 2019 Chủ nhiệm đề tài

TS. Nguyễn Văn Chính

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1. General information:

Project title: Effect of fly ash on the durability and corrosion resistance of concrete

Code number: B2017-ĐN02-21

Coordinator: TS. Nguyễn Văn Chính

Implementing institution: The University of Danang- University of Science and Technology

Duration: from June 2017 to May 2019

2. Objective(s):

The project investigates the effect of fly ash on some mechanical properties (the

compressive strength, flexural strength), physical properties (shrinkage), acid resistance

and corrosion resistance of steel in concrete. Based on the test results, the optimum

proportion of fly ash replacement to original portlan cement is recommended. Moreover

the more fly ash used to replace OPC the better sustainable construction as fly ash

contributes to CO2 reduction due to Portland cement production.

3. Creativeness and innovativeness:

Using the fly ash available in Vietnam to replace origin Portland cement for improving

some mechanical, physical properties; durability and corrosion resistance of steel in

concrete.

4. Research results:

• Fly ash contributes to increase the long term compressive strength and flexural

strength of concrete

• Fly ash improve the water resistance of concrete

• When water and cementitious ration is kept constantly, fly ash contributed to

increase the dry shrinkage.

• Fly ash increases the acid resistance of concrete as it reduced the surface

degradation, mass loss and compressive strength loss due to acid attack.

• Corrosion of steel in concrete reduced the flexural strength of reinforced

concrete beams. Therefore, the research on the material to replace OPC is

neccessary.

• Fly ash has a litle possitive affect on the probability of corrosion of steel in

concrete and the optimum proportion is 10%.

5. Products:

• 01 national journals published (Journal of Science and Technology- UD)

• 02 SCIE journals published (Structure and Infrastructure Engineering Journal

and Materials Journal)

• 02 master students

6. Transfer alternatives, application institutions, impacts and benefits of research results:

Fly ash has positive contribution on some mechanical, physical properties; durability

and corrosion resistance of steel in concrete. The results of this project can be transferred

to the power station and concrete technology companies for using fly ash to replace

vii

partly OPC.

MỞ ĐẦU

1. Tình hình nghiên cứu và tính cấp thiết của đề tài

Trong các thành phần chế tạo bê tông, xi măng đóng vai trò rất quan trọng. Quá trình

sản xuất xi măng tiêu thụ năng lượng rất lớn đồng thời thải ra một lượng lớn CO2 gây ô

nhiễm môi trường. Các nhà khoa học đang nghiên cứu để giảm thiểu lượng khí thải CO2,

bảo vệ môi trường sống. Một trong những phướng án hiệu quả nhất là nghiên cứu ra các

loại vật liệu mới thay thế một phần hoặc toàn bộ xi măng cho bê tông, nâng cao độ bền

kết cấu bê tông cốt thép, đồng thời đảm bảo phát triển xây dựng bền vững. Một trong

những loại vật liệu có tiềm năng thay thế cho xi măng là tro bay.

2. Mục tiêu đề tài

Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ thành phần của các loại tro bay khác nhau thay

thế xi măng đến các đặc tính cơ lí (cường độ chịu nén, cường độ chịu uốn, độ co ngót,

khả năng chống thấm), độ bền (thông qua khả năng chống xâm thực của axit) và khả

năng chống ăn mòn của cốt thép trong bê tông làm việc tại môi trường biển. Từ đó đề

xuất loại tro bay phù hợp, thành phần tỉ lệ tối ưu của tro bay trong bê tông, sao cho đạt

được đồ bền và khả năng chống ăn mòn tốt nhất, góp phần cho việc sử dụng tro bay

trong các công trình xây dựng thực tế làm việc tại môi trường biển. Hơn nữa, khi sử

dụng tro bay góp phần giảm thiểu chất thải CO2 ra môi trường, nâng cao hiệu quả kinh

tế xã hội.

3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

• Tìm hiểu về đặc tính thành phần hóa học của tro bay Phả Lại, Hải Dương, Việt

Nam

• Đặc tính cơ học của bê tông có sử dụng tro bay thay thế xi măng Portland (cường

độ chịu nén, cường độ chịu uốn)

• Đặc tính vật lí của bê tông có sử dụng tro bay thay thế xi măng Portland (co ngót)

• Khả năng chống xâm thực axit của bê tông có sử dụng tro bay thay thế xi măng

Portland

• Ảnh hưởng của ăn mòn cốt thép đồi với khả năng chịu lực của dầm BTCT và khả

năng chống ăn mòn của cốt thép trong bê tông có sử dụng tro bay thay thế một

phần xi măng Portland

3.2 Phạm vi nghiên cứu

• Tro bay nhà máy nhiệt điện Phả Lại (Hải Dương) và tro bay Duyên Hải (Trà

Vinh) được sủ dụng trong công trình nghiên cứu.

• Nghiên cứu thực nghiệm các đặc tính cơ lý (cường độ chịu nén, cường độ chịu

uốn, co ngót), khả năng chống xâm thực axit, khả năng chống ăn mòn của cốt

thép trong bê tông.

4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

4.1 Cách tiếp cận

• Tìm hiểu các công trình nghiên cứu về tro bay trên thế giới cũng như tại Việt

Nam

• Tiến hành đánh giá đặc tính thành phần hóa học của loại tro bay cần nghiên cứu

dựa trên các số liệu từ nhà phân phối sản phẩm tro bay

• Chủ nhiệm đề tài lên kế hoạch chi tiết cho các thí nghiệm cần thực hiện và tiến

hành thí nghiệm, phân tích kết quả để đưa ra kết luận

4.2. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu thực nghiệm các đặc tính cơ lí, khả năng chống xâm thực axit và khả

năng chống ăn mòn của bê tông có sử dụng tro bay thay thế xi măng Portland.

Từ đó phân tích thảo luận kết quả để đề xuất phạm vi ứng dụng cũng như tỉ lệ

thành phần tro bay hợp lí nhằm nâng cao độ bền và khả năng chống ăn mòn của

cốt thép trong bê tông.

5. Nội dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu gồm Mở đầu

Chương 1 Tổng quan về việc sử dụng tro bay thay thế xi măng Portland trong bê tông

1.1 Khái niệm về tro bay và các loại tro bay

1.2 Các đặc tính cơ lí, độ bền của vật liệu bê tông có tro bay và tiêu chuẩn thí nghiệm áp

dụng

1.3 Khả năng chống ăn mòn của cốt thép trong bê tông

1.4 Các nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam

Chương 2 Ảnh hưởng của tro bay đến đặc tính cơ học của bê tông

2.1 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của bê tông có tro bay

2.2 Thí nghiệm xác định cường độ chịu uốn của bê tông có tro bay

2.3 Phân tích kết quả và kết luận

Chương 3 Ảnh hưởng của tro bay đến khả năng chống thấm của bê tông

3.1 Giới thiệu

3.2 Chương trình thí nghiệm

3.3 Kết quả và thảo luận

3.4 Kết luận chương

Chương 4 Ảnh hưởng của tro bay đến co ngót của bê tông

4.1 Lựa chọn thành phần cấp phối và tiến hành chuẩn bị mẫu thí nghiệm

4.2 Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của tro bay đến co ngót của bê tông

4.3 Phân tích kết quả và kết luận

Chương 5 Khả năng chống xâm thực axit của bê tông có tro bay

5.1 Lựa chọn thành phần cấp phối và tiến hành chuẩn bị mẫu thí nghiệm

5.2 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của vật liệu sau thời gian làm việc trong

môi trường axit

5.3. Phân tích kết quả và kết luận

Chương 6: Khả năng chống ăn mòn của cốt thép trong bê tông tro bay

6.1 Lựa chọn thành phần cấp phối và chuẩn bị mẫu thí nghiệm

6.2 Tiến hành thí nghiệm xác định khả năng ăn mòn của cốt thép trong bê tông tro bay

sau thời gian ngâm mẫu trong môi trường chứa chloride

6.3 Phân tích kết quả và kết luận

Kết luận chung và kiến nghị

Chương 1 Nghiên cứu tổng quan về việc sử dụng tro bay thay thế

xi măng trong bê tông

1.1. Tổng quan và phạm vi ứng dụng của tro bay trong lĩnh vực xây dựng

1.1.1. Khái nệm chung về tro bay

Tro bay là phế thải sinh ra khi đốt các nguyên liệu hóa thạch như than đá, than

nâu (Hình 1.1) [9].

Hình 1.1 Tro bay

1.1.2. Phân loại tro bay

Trên thế giới hiện nay, thường phân loại tro bay theo tiêu chuẩn ASTM C618.

Theo cách phân loại này thì phụ thuộc vào thành phần các hợp chất mà tro bay được

phân làm hai loại là loại C và loại F [11].

Bảng 1.1. Tiêu chuẩn tro bay theo ASTM [11]

Các yêu cầu theo tiêu chuẩn ASTM C618 Đơn vị Lớn nhất /nhỏ nhất Nhóm F Nhóm C

Yêu cầu hóa học

nhỏ nhất 70 50 % SiO2 + Al2O3 + Fe2O3

% lớn nhất 5 5 SO3

Hàm lượng ẩm % lớn nhất 3 3

Hàm lượng mất khi nung % lớn nhất 5 5

Yêu cầu hóa học không bắt buộc

Chất kiềm % 1,5 1,5

Yêu cầu vật lý

Độ mịn (+325) % lớn nhất 34 34

Hoạt tính pozzolanic so với xi măng (7 ngày) % nhỏ nhất 75 75

Hoạt tính pozzolanic so với xi măng (28 % nhỏ nhất 75 75 ngày)

Lượng nước yêu cầu % lớn nhất 105 105

Độ nở trong nồi hấp % lớn nhất 0,8 0,8

Yêu cầu độ đồng đều về tỷ trọng % lớn nhất 5 5

Yêu cầu độ đồng đều về độ mịn % lớn nhất 5 5

1.1.3. Thành phần hóa học trong tro bay

Bảng 1.2 Thành phần hóa học của tro bay theo vùng miền [13]

Khoảng (% khối lượng)

Thành phần

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O P2O5 TiO2 MnO SO3 MKN

Châu Âu 28,5-59,7 12,5-35,6 2,6-21,2 0,5-28,9 0,6-3,8 0,1-1,9 0,4-4,0 0,1-1,7 0,5-2,6 0,03-0,2 0,1–12,7 0,8–32,8

Mỹ 37,8-58,5 19,1-28,6 6,8-25,5 1,4-22,4 0,7-4,8 0,3-1,8 0,9-2,6 0,1-0,3 1,1-1,6 - 0,1–2,1 0,2–11,0

Trung Quốc 35,6-57,2 18,8-55,0 2,3-19,3 1,1-7,0 0,7-4,8 0,6-1,3 0,8-0,9 1,1-1,5 0,2-0,7 - 1,0–2,9 -

Ấn Độ 50,2-59,7 14,0-32,4 2,7-14,4 0,6-2,6 0,1-2,1 0,5-1,2 0,8-4,7 0,1-0,6 1,0-2,7 0,5-1,4 - 0,5-5,0

Australia 48,8-66,0 17,0-27,8 1,1-13,9 2,9-5,3 0,3-2,0 0,2-1,3 1,1-2,9 0,2-3,9 1,3-3,7 - 0,1–0,6 -

1.1.4. Các nguyên tố vi lượng trong tro bay

Hàm lượng các nguyên tố vi lượng trong tro bay phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng của

chúng có trong nguyên liệu ban đầu.

1.1.5. Cấu trúc hình thái của tro bay

Hầu hết các hạt tro bay đều có dạng hình cầu với các kích thước hạt khác nhau, các

hạt có kích thước lớn thường ở dạng bọc và có hình dạng rất khác nhau [16]. Các hạt tro

bay được chia ra làm hai dạng: dạng đặc và dạng rỗng.

1.1.6. Một số công trình nghiên cứu về tro bay trong lĩnh vực xây dựng ở Việt Nam

Nước ta hiện đang trong quá trình phát triển xây dựng cầu cống, các công trình

thuỷ điện, các đê kè. Tro bay được dùng làm phụ gia bê tông khối lớn cho các công

trình đập thuỷ điện áp dụng công nghệ đổ bê tông đầm lăn như nhà máy thuỷ điện Sơn

La, Bản Vẽ, Sông Tranh 2,… và một số công trình khác như đập Bái Thượng (Thanh

Hoá), đập Tân Giang (Ninh Thuận), đập Lòng Sông (Bình Thuận),… [17]

1.1.7. Ứng dụng tro bay trong một số lĩnh vực và công trình trên thế giới

• Tro bay dùng làm vật liệu điền lấp

• Tro bay cải thiện độ bền và kết cấu của bê tông dẫn đến tăng tuổi thọ của

đường.

• Gạch không nung từ tro bay

1.2. Vai trò của tro bay đối với sự phát triển bền vững

Những lợi ích của việc sử dụng tro bay trong bê tông và vữa xi măng hướng tới phát

triển bền vững bao gồm:

- Giảm lượng khí thải CO2 ra môi trường.

- Giảm nguồn vật liệu xi măng poc lăng.

- Tái sử dụng các sản phẩm thải công nghiệp.

- Nâng cao độ bền của bê tông.

Calciuin Silicate hydrate (CSH): tạo cường độ bê tông

Xi măng poc lăng + Nước:

Vôi tự do (CaOH): không tạo cường độ bê tông

Calciuin Silicate hydrate (CSH): tạo cường độ bê tông

Xi măng poc lăng + Nước + Tro bay:

Vôi tự do (CaOH) + tro bay

1.3. Phản ứng pozzolan của tro bay trong bê tông

Hình 1.2.Phản ứng pozzolan của tro bay trong bê tông

1.4 Kết luận chương

Với những đặc điểm trên, cùng với những nghiên cứu và phạm vi ứng dụng tro

bay trong xây dựng ở Việt Nam và nước ngoài, cho thấy tro bay là một nguồn nguyên

liệu phế thải công nghiệp dưới dạng bụi khí thải hạt mịn thu được từ quá trình đốt cháy

nhiên liệu thang đá trong các nhà máy nhiệt điện. Các công trình có sử dụng tro bay sẽ

đem đến nhiều lợi ích to lớn và rất thiết thực cho ngành công nghiệp xây dựng, góp phần

bảo vệ môi trường.

Chương 2 Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của tro bay đến đặc

tính cơ học của bê tông

2.1. Giới thiệu chung

Đặc tính cơ học của bê tông thể hiện qua cường độ của bê tông. Cường độ của bê tông

là chỉ tiêu quan trọng thể hiện khả năng chịu lực của vật liệu.

2.2.1. Cường độ chịu nén của bê tông

2.1.2. Cường độ chịu kéo của bê tông

2.2. Chương trình thí nghiệm

2.2.1 Vật liệu sử dụng trong thí nghiệm

2.2.2. Các thành phần cấp phối của hỗn hợp bê tông

Bảng 2.1. Thành phần cấp phối của hỗn hợp bê tông và chi tiết mẫu thí nghiệm

Tro bay

Đá

Nước

Độ sụt

Xi măng

Nhóm

Tên mẫu

N/B

(TB)

Cát (kg)

(kg)

(cm)

1x2 (kg)

(kg)

G1

G2

G3

0.42 M1(0%.0.42) 0.42 M2(10%.0.42) 0.42 M3(20%.0.42) 0.42 M4(40%.0.42) 0.5 M5(0%.0.50) 0.5 M6(10%.0.50) 0.5 M7(20%.0.50) 0.5 M8(40%.0.50) M9(0%.0.55) 0.55 M10(10%.0.55) 0.55 M11(20%.0.55) 0.55 M12(40%.0.55) 0.55

22.0 19.8 17.6 13.2 22.0 19.8 17.6 13.2 22.0 19.8 17.6 13.2

0 2.2 4.4 8.8 0 2.2 4.4 8.8 0 2.2 4.4 8.8

66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66

44 44 44 44 44 44 44 44 44 44 44 44

9.24 9.24 9.24 9.24 11.0 11.0 11.0 11.0 12.1 12.1 12.1 12.1

3 3.3 3.4 5.5 7 11 19 20 10 20 25 29

2.2.3. Xác định độ sụt của hỗn hợp bê tông

2.2.4. Đúc mẫu và dưỡng hộ mẫu

a. Dưỡng hộ mẫu nén

b. Dưỡng hộ mẫu uốn

Hình 2.1 Dưỡng hộ mẫu thí nghiệm

2.2.5. Thí nghiệm nén mẫu

Hình 2.2 Thí nghiệm nén mẫu

2.2.6 Thí nghiệm uốn mẫu

Hình 2.3 Thí nghiệm uốn dầm bê tông theo sơ đồ 3 điểm

2.3. Các kết quả thí nghiệm và thảo luận

2.3.1. Độ sụt của hỗn hợp bê tông ướt

Độ sụt của hỗn hợp bê tông được đo và kết quả trình bày ở Bảng 2.3.

2.3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ tro bay đến sự phát triển cường độ chịu nén của bê tông

Bảng 2.2. Cường độ chịu nén của các mẫu thí nghiệm

Cường độ chịu nén (MPa) tại tuổi (ngày) Nhóm Tên mẫu 1 7 14 28 56 90

M1(0%.0.42) M2(10%.0.42) M3(20%.0.42) M4(40%.0.42) M5(0%.0.50) M6(10%.0.50) M7(20%.0.50) M8(40%.0.50) M9(0%.0.55) M10(10%.0.55) M11(20%.0.55) M12(40%.0.55) 18.03 9.68 11.59 6.07 11.98 10.96 6.66 4.47 10.31 7.49 6.06 3.39 41.53 26.22 30.81 17.67 30.33 27.51 21.34 14.83 27.36 22.81 18.83 12.46 42.00 31.11 38.34 21.55 36.71 31.96 26.06 20.82 29.74 25.01 22.88 16.55 44.86 33.22 44.90 30.87 34.84 35.42 30.46 25.23 35.02 28.63 27.01 21.41 46.15 34.73 44.86 33.15 36.03 38.79 34.28 27.27 34.29 31.20 27.46 23.97 38.45 23.45 27.74 14.50 28.15 23.49 17.43 11.26 21.49 17.82 14.51 8.80

2.3.2.1 Nhóm 1 (N/B=0.42)

) a P M

ị

( n é n u h c ộ đ g n ờ ư C

M1(0%.0.42) M2(10%.0.42) M3(20%.0.42) M4(40%.0.42)

100

Tuổi (ngày)

Hình 2.4 Cường độ chịu nén của các mẫu nhóm G1 (N/B=0.42)

) a P M

ị

M5(0%.0.5) M6(10%.0.5) M7(20%.0.5) M8(40%.0.5)

( n é n u h c ộ đ g n ờ ư C

100

40 60 Tuổi (ngày)

2.3.2.2 Nhóm G2 (N/B=0.5)

Hình 2.5 Cường độ chịu nén của các mẫu bê tông nhóm G2 (N/B=0.50)

) a P M

ị

M9(0%.0.55)

M10(10%.0.55)

M11(20%.0.55)

( n é n u h c ộ đ g n ờ ư C

M12(40%.0.55)

40 35 30 25 20 15 10 5 0

100

Tuổi (ngày)

2.3.2.3 Nhóm 3 (N/B=0.55)

Hình 2.6 Cường độ chịu nén của các mẫu bê tông nhómG3 (N/B=0.55)

Nhận xét chung

• Nhìn tổng thể, cường độ chịu nén của các mẫu có tro bay thay thế xi măng tiếp

tục phát triển sau 90 ngày dưỡng hộ trong môi trường nước. Có thể thấy được

rằng cường độ chịu nén của các mẫu tro bay sẽ tiếp tục phát triển mặc dù tốc độ

phát triển cường độ chậm hơn so với giai đoạn đầu trước 28 ngày. Tuy nhiên

cường độ chịu nén của mẫu đối chứng (0%TB) dường như không phát triển nhiều

sau 28 ngày.

• Tro bay làm suy giảm cường độ chịu nén của bê tông ở giai đoạn đầu (trước 56

ngày), tuy nhiên càng về sau 56 ngày, tro bay góp phần gia tăng cường độ chịu

nén thậm chí co mẫu có cường độ chịu nén cao hơn mẫu đối chứng. Ví dụ, mẫu

20%TB với tỉ lệ N/B=0.42 có cường độ chịu nén gần bằng mẫu đối chứng cùng

nhóm 0%TB, N/B=0.42 tại thời điểm 56 ngày (Hình 2.5). Cường độ chịu nén của

mẫu 10%TB khi N/B=0.5 cao hơn cường độ mẫu đối chứng 0%TB, N/B=0.5 tại

thời điểm 28 ngày. Khi N/B=0.5(nhóm G2) mặc dù đến 90 ngày cường độ chịu

nén của mẫu tro bay 20% và 40% vẫn nhỏ hơn mẫu đối chứng, tuy nhiên xu

hướng phát triển cường độ cho thấy đến thời điểm lâu hơn cường độ chịu nén của

mẫu tro bay sẽ cao hơn cường độ chịu nén mẫu đối chứng.

• Nhìn chung, khi N/B=0.42 mẫu có hàm lượng tro bay 20% có cường độ chịu nén

cao hơn mẫu có hàm lượng 10% và mẫu có hàm lượng 10%Tb có cường độ chịu

nén cao hơn mẫu 40%TB. Khi N/B=0.5, trước 56 ngày, mẫu có hàm lượng tro

bay 10% có cường độ chịu nén cao hơn mẫu có 20%TB và mẫu 20%TB có cường

độ chịu nén cao hơn mẫu có hàm lượng 40%TB.

2.3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ tro bay đến sự phát triển cường độ chịu kéo của bê tông

Bảng 2.3. Cường độ chịu kéo của các mẫu bê tông

Nhóm Tên mẫu 7 56 28 90 14

Cường độ chịu kéo (MPa) tại tuổi (ngày) 1 3.06 5.14 6.25 6.66 6.92 6.92 M1(0%.0.42) 1.94 4.46 4.69 5.68 5.70 6.45 M2(10%.0.42) 2.42 4.22 5.40 6.10 6.83 7.94 M3(20%.0.42) 0.75 2.35 3.95 4.89 5.67 5.87 M4(40%.0.42) 2.17 4.50 5.40 5.64 6.10 5.88 M5(0%.0.5) 1.96 4.11 4.51 5.94 5.88 6.08 M6(10%.0.5) 1.31 3.25 4.23 5.58 6.06 6.36 M7(20%.0.5) 0.79 2.42 3.42 5.58 5.49 5.56 M8(40%.0.5) M9(0%.0.55) 2.20 4.13 5.22 5.40 5.78 5.48 M10(10%.0.55) 1.69 4.03 4.54 4.64 6.08 6.37 M11(20%.0.55) 1.38 2.81 3.91 4.41 5.78 6.40 M12(40%.0.55) 0.57 2.07 2.37 3.67 4.85 5.19 G3

ị

) a P M

(

) n ố u ( o é k u h c ộ đ g n ờ ư C

M1(0%.0.42) M2(10%.0.42) M3(20%.0.42) M4(40%.0.42)

100

Tuổi (ngày)

Hình 2.7 Cường độ chịu kéo của mẫu nhóm G1 (N/B=0.42)

ị

) a P M

(

M5(0%.0.5) M6(10%.0.5) M7(20%.0.5) M8(40%.0.5)

) n ố u ( o é k u h c ộ đ g n ờ ư C

100

Tuổi (ngày)

2.3.3.2 Nhóm G2 (N/B=0.5)

Hình 2.8 Cường độ chịu kéo của mẫu nhóm G2 (N/B=0.5)

ị

2.3.3.3 Nhóm G3 (N/B=0.55)

) a P M

(

M9(0%.0.55) M10(10%.0.55) M11(20%.0.55) M12(40%.0.55)

) n ố u ( o é k u h c ộ đ g n ờ ư C

100

Tuổi (ngày)

Hình 2.9 Cường độ chịu kéo của mẫu nhóm G3 (N/B=0.55)

2.4 Kết luận chương

• Nằm trong phạm vi nghiên cứu tỉ lệ tro bay thay thế xi măng là 10%, 20% và

40%, tro bay làm suy giảm cường độ chịu nén của bê tông ở tuổi trước 56 ngày

khi N/B=0.42 và trước tuổi 28 ngày khi N/B=0.5. Sau đó, cường độ chịu nén của

các mẫu tro bay thay thế xi măng tiếp tục tăng khi được dưỡng hộ trong môi

trường nước, trong khi cường độ chịu nén của mẫu đối chứng (0%TB) dường

như không tăng nữa.

• Tro bay làm giảm cường độ chịu kéo của bê tông ở tuổi trước 28 ngay hoặc 56

ngày tùy theo hàm lượng thay thế xi măng và N/B. Sau thời điểm 28 hoặc 56

ngày cường độ chịu kéo của mẫu tro bay sẽ tiếp tục phát triển cao hơn cường độ

chịu kéo của mẫu đối chứng vì cường độ chịu kéo mẫu đối chứng (0%TB) dường

như không phát triển sau 28 ngày nhưng cường độ chịu kéo mẫu tro bay (10%TB,

20%TB, 40%TB) tiếp tục phát triển

Chương 3 Ảnh hưởng của tro bay đến khả năng chống thấm cuả bê tông

3. 1 Giới thiệu

3.2. Chương trình thí nghiệm 3.2.1 Vật liệu

3.2.2. Thành phần cấp phối hỗn hợp bê tông

Bảng 3.1 Tỉ lệ thành phần cấp phối

Tên Cát Nước

M0 (0%FA) M1 (10%FA) M2 (20%FA) M3 (40%FA) Xi măng 1 0,9 0,8 0,6 Tro Đá bay 1x2 2,7 2,2 0 0,1 2,7 2,2 0,2 2,7 2,2 0,4 2,7 2,2 Phụ gia 0,008 0,008 0,008 0,008 Độ sụt (cm) 8 9 12 15 0,3 0,3 0,3 0,3

3. 2.3 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của bê tông

3.2.4 Thí nghiệm xác định cấp chống thấm của bê tông

Hình 3.1 Thí nghiệm xác định cấp chống thấm của bê tông

3.3. Kết quả và thảo luận

M0(0%FA)

M1(10%FA)

M2(20%FA)

M3(40%FA)

) a P M

ị

( n é n u h c ộ đ g n ờ ư C

Tuổi (ngày)

3.3.1 Ảnh hưởng của tro bay đến cường độ chịu nén của bê tông có phụ gia

Hình 3.2 Cường độ chịu nén của các hỗn hợp bê tông

3.3.2. Ảnh hưởng của tro bay đến khả năng chống thấm của bê tông

M0(0%FA) M1(10%FA) M2(20%FA) M3(40%FA)

) 2 m c / N a d (

m ấ h t ộ đ p ấ C

t=28

t=90

t=56 Tuổi (ngày)

Cấp chống thấm của hỗn hợp bê tông thể hiện trong Hình 3.3.

Hình 3.3 Cấp chống thấm của các hỗn hợp bê tông

3.4 Kết luận

• Mặc dù hàm lượng lớn tro bay được sử dụng thay thế xi măng (40%), cường độ

chịu nén và cấp chống thấm tăng sau 56 ngày tuổi.

• Tro bay khi được thay thế xi măng ở tỉ lệ 20% và 40% góp phần tăng khả năng

chống thấm của bê tông.

• Với các tỉ lệ tro bay được sử dụng thay thế xi măng được khảo sát thì tỉ lệ 20%

là tốt nhất vì góp phần tăng cường đồng thời cường độ chịu nén và khả năng

chống thấm của bê tông sau 28 ngày.

Chương 4 Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của tro bay đến co ngót của bê tông

4.1. Giới thiệu chung

Chương này tác gải trình bày ảnh hưởng của các thành phần tỉ lệ tro bay khác nhau

được sử dụng để thay thế xi măng đến co ngót khô (dry shrinkage) của bê tông. Thí

nghiệm theo tiêu chuẩn Anh BS 19320-8:2009. “Xác định co ngót khô của mẫu thí

nghiệm hiện trường hoặc tại phòng thí nghiệm” [32].

4.2. Chương trình thí nghiệm

4.2.1. Vật liệu sử dụng trong thí nghiệm

4.2.2. Các thành phần cấp phối của hỗn hợp bê tông

Bảng 4.1.Thành phần cấp phối của hỗn hợp bê tông và chi tiết mẫu thí nghiệm

Tro bay

Đá

Nước

Cát

Xi măng

Nhóm

Tên mẫu

Nước/Bột

(TB)

(kg)

1x2 (kg)

(kg)

G1

G2

M1(0%.0.42) M2(10%.0.42) M3(20%.0.42) M4(40%.0.42) M5(0%.0.50) M6(10%.0.50) M7(20%.0.50) M8(40%.0.50)

0.42 0.42 0.42 0.42 0.5 0.5 0.5 0.5

22.0 19.8 17.6 13.2 22.0 19.8 17.6 13.2

0 2.2 4.4 8.8 0 2.2 4.4 8.8

66 66 66 66 66 66 66 66

44 44 44 44 44 44 44 44

9.24 9.24 9.24 9.24 11.0 11.0 11.0 11.0

G3

M9(0%.0.55) M10(10%.0.55) M11(20%.0.55) M12(40%.0.55)

0.55 0.55 0.55 0.55

22.0 19.8 17.6 13.2

0 2.2 4.4 8.8

66 66 66 66

44 44 44 44

12.1 12.1 12.1 12.1

4.2.3. Đúc mẫu và dưỡng hộ mẫu

4.2.4.Đo đơn vị co ngót và tính toán biến dạng co ngót

Hình 4.1 Tiến hành đo đơn vị co ngót

250

200

4.3 Kết quả và thảo luận

o r c i m

i

150 ) n a r t s

100

( ô h k t ó g n o C

M1(0%,0.42) M2(10%,0.42) M3(20%,0.42) M4(40%,0.42)

Tuổi (ngày)

250

200

150

) n a r t s o r c i m

M5(0%,0.5)

100

( ô h k

M6(10%,0.5)

M7(20%,0.5)

t ó g n o C

M8(40%,0.5)

Tuổi (ngày)

Hình 4.2. Co ngót khô của các mẫu bê tông nhóm 1(G1- N/B=0.42)

Hình 4.3. Co ngót khô của các mẫu bê tông nhóm 2(G2- N/B=0.50)

350

300

250

200

) n a r t s o r c i m

150

( ô h k

M9(0%,0.55)

100

M10(10%,0.55)

M11(20%,0.55)

t ó g n o C

M12(40%,0.55)

Tuổi (ngày)

Hình 4.4. Co ngót khô của các mẫu bê tông nhóm 3(G3- N/B=0.55)

4.4. Kết luận chương

• Co ngót là một trong những chỉ tiêu vật lý quan trọng đánh giá chất lượng của

bê tông vì nó liên quan đến sự xuất hiện vết nứt trên bề mặt bê tông.

• Tro bay thay thế xi măng nhưng tỉ lệ N/B không thay đổi làm gia tăng co ngót

của bê tông

• Cần phải có hướng giảm lượng nước trộn khi tro bay được sử dụng thay thế xi

măng nhằm giảm co ngót khô của bê tông.

Chương 5 Thí nghiệm khả năng chống xâm thực axit của bê tông có tro bay

5.1. Giới thiệu chung

Chương này tác giả nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của tro bay trong khả năng

chống lại sự tấn công của axit sulphuric của bê tông. Các tỉ lệ tro bay thay thế xi

măng được nghiên cứu là 10%, 20% và 40%. Các thông số kỹ thuật được đưa vào

đánh giá bao gồm: sự hư hại bề mặt của bê tông, sự suy giảm khối lượng và sự suy

giảm cường độ chịu nén.

5.2. Chương trình thí nghiệm

5.2.1 Vật liệu

5.2.2. Thành phần cấp phối các hỗn hợp bê tông

Bảng 5.1. Thành phần cấp phối của hỗn hợp bê tông và chi tiết mẫu thí nghiệm

Tro bay

Xi

Nước

măng

Nhóm

Tên mẫu

N/B

(TB)

Đá 1x2

Cát (kg)

(kg)

M1(0%.0.42)

0.42

22.0

0

66

44

9.24 M2(10%.0.42)

0.42

19.8

2.2

66

44

9.24 G1

M3(20%.0.42)

0.42

17.6

4.4

66

44

9.24 M4(40%.0.42)

0.42

13.2

8.8

66

44

9.24 M5(0%.0.50)

0.5

22.0

0

66

44

11.0 M6(10%.0.50)

0.5

19.8

2.2

66

44

11.0 G2

M7(20%.0.50)

0.5

17.6

4.4

66

44

11.0 M8(40%.0.50)

0.5

13.2

8.8

66

44

11.0 M9(0%.0.55)

0.55

22.0

0

66

44

12.1 M10(10%.0.55)

0.55

19.8

2.2

66

44

12.1 G3

M11(20%.0.55)

0.55

17.6

4.4

66

44

12.1 M12(40%.0.55)

0.55

13.2

8.8

66

44

12.1

5.2.3. Quy trình thí nghiệm

Khả năng chống xâm thực axit của bê tông được thí nghiệm dựa trên việc hiệu chỉnh

Tiêu chuẩn Mỹ ASTM C267- Tiêu chuẩn thí nghiệm về khả năng chống xâm thực hóa

hoạc của vữa, và bê tông [33].

5.3. Kết quả và thảo luận

5.3.1 Khảo sát bề mặt bê tông

Hình 5.1 Bề mặt của các mẫu bê tông sau khi ngâm trong dung dịch axit 10%H2SO4

5.3.2 Sự mất mát khối lượng

Nhóm

Tên mẫu

Sự suy giảm khối lượng (%)

Khối lượng trước khi ngâm trong dung dich axit sulphuric 10% (g)

Khối lượng sau khi trong dung ngâm dich axit sulphuric 10% (g)

M1(0%.0.42)

2537.5

2248

-11.4

M2(10%.0.42)

2469

2322

-6.0

M3(20%.0.42)

2504

2331

-6.9

M4(40%.0.42)

2524.5

2487

-1.5

M5(0%.0.50)

2522.5

2289

-9.3

M6(10%.0.50)

2483

2316.5

-6.7

M7(20%.0.50)

2548.5

2381

-6.6

M8(40%.0.50)

2526.5

2516.5

-0.4

M9(0%.0.55)

2530

2374.5

-6.1

M10(10%.0.55)

2531

2420

-4.4

M11(20%.0.55)

2517

2484

-1.3

M12(40%.0.55)

2445

2435

-0.4

Bảng 5.2. Sự mất mát khối lượng của các mẫu bê tông sau khi ngâm trong dung dịch axit

5.3.3 Sự suy giảm cường độ chịu nén

Nhóm

Tên mẫu

Sự suy giảm cường độ chịu nén (%)

Lực nén phá hoại trong mẫu ngâm dung axit dịc sulphuric 10% (kN)

Lực nén phá mẫu hoại ngâm trong nước (kN)

M1(0%.0.42)

467.43

181.185

-61.2

M2(10%.0.42)

364.815

168.195

-53.9

M3(20%.0.42)

370.795

219.51

-40.8

M4(40%.0.42)

336.465

220.97

-34.3

M5(0%.0.50)

410.255

204.885

-50.1

M6(10%.0.50)

338.1

213.305

-36.9

M7(20%.0.50)

334.235

152.385

-54.4

M8(40%.0.50)

312.055

186.865

-40.1

M9(0%.0.55)

359.9

185.51

-48.5

M10(10%.0.55)

242.795

200.64

-17.4

M11(20%.0.55)

298.23

230.23

-22.8

M12(40%.0.55)

247.515

217.2

-12.2

Bảng 5.3. Sự suy giảm cường độ chịu nén của bê tông sau khi ngâm trong axit

5.4 Kết luận chương

Từ những kết quả bên trên, những kết luận sau có thể rút ra:

• Tro bay làm tăng khả năng chống lại sự xâm thực của axit sulphuric vào bê

tông, bởi vì tro bay góp phần giảm đi sự bào mòn bề mặt, sự mất mát khối

lượng, sự suy giảm cường độ chịu nén

• Tỉ lệ tro bay thay thế xi măng càng lớn thì khả năng chống xâm thực axit

sulphuric càng lớn

• Nằm trong giới hạn nghiên cứu của đề tài, tỉ lệ N/B=0.55 thể hiện khả năng

chống xâm thực axit sulphuric tốt nhất.

Chương 6 Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của ăn mòn cốt thép đối với dầm bê tông và khả năng chống ăn mòn của cốt thép trong bê tông có tro bay

6.1. Ảnh hưởng của ăn mòn cốt thép trong bê tông đối với khả năng chịu uốn của

dầm bê tông cốt thép

6.1.1 Giới thiệu chung

Phần này tác giả sử dụng phương pháp gia tốc ăn mòn cốt thép trong dầm bằng phương

pháp điện cực dương, từ đó xem xét ảnh hưởng của ăn mòn cốt thép đến khả năng chịu

uốn của dầm bê tông cốt thép.

6.1.2 Chương trình thí nghiệm

6.1.2.1 Mẫu thí nghiệm

Hình 6.1. Chi tiết dầm BTCT

Bảng 6.1. Chi tiết về nhóm mẫu thí nghiệm

Tên dầm Nhóm mẫu

Cấp ăn mòn (%) Thời gian Phút

0 4512 2256 1128 450 0 9023 4512 2256 902 0 22560 11280 5640 Mật độ dòng diện (mA/cm2) 0 0.25 0.5 1.0 2.5 0 0.25 0.5 1.0 2.5 0 0.25 0.5 1.0 Cường độ dòng diện (mA) 0 180.55 361.10 722.20 1805.50 0 180.55 361.10 722.20 1805.50 0 180.55 361.10 722.20 G1/0.0/0.0 G1/0.5/0.25 G1/0.5/0.5 G1/0.5/1.0 G1/0.5/2.5 G2/0.0/0.0 G2/1.0/0.25 G2/1.0/0.5 G2/1.0/1.0 G2/1.0/2.5 G3/0.0/0.0 G3/2.5/0.25 G3/2.5/0.5 G3/2.5/1.0 G2 G3 0.0 0.5 0.5 0.5 0.5 0.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.0 2.5 2.5 2.5

G3/ 2.5/2.5 G4/0.0/0.0 G4/5.0/0.25 G4/5.0/0.5 G4/5.0/1.0 G4/5.0/2.5 G4 2.5 0.0 5.0 5.0 5.0 5.0 2.5 0 0.25 0.5 1.0 2.5 1805.50 0 180.55 361.10 722.20 1805.50 2256 0 45116 22560 11280 4512

6.1.2.2 Gia tốc ăn mòn cốt thép trong dầm bê tông

Hình 6.2. Gia tốc ăn mòn cốt thép trong các dầm BTCT

6.1.2.3 Uốn dầm bê tông cốt thép dùng sơ đồ 4 điểm

Hình 6.3. Thí nghiệm uốn dầm BTCT

6.1.3. Kết quả thí nghiệm

6.1.3.1. Sự suy giảm khả năng chịu uốn của dầm BTCT do ăn mòn

Bảng 6.2. Giá trị lực uốn phá hoại của dầm BTCT

Tốc độ ăn mòn

Cấp ăn mòn

Tên dầm

Chuyển vị giữa dầm

Nhóm mẫu

G1

G2

G3

G4

(%) 0.0 0.5 0.5 0.5 0.5 0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.0 2.5 2.5 2.5 2.5 0.0 5.0 5.0 5.0 5.0

Lực phá hoại (kN) 56.0 54.5 53.7 52.7 55.8 56.1 53.9 54.0 52.4 54.3 55.5 51.2 52.1 51.7 53.3 55.0 47.3 43.3 45.2 47.4

(mm) 15.4 11.9 13.8 13.1 14.9 14.6 12.4 13.6 9.9 13.1 15.2 13.4 12.4 14.0 13.0 17.4 14.1 17.0 13.4 16.4

(mA/cm2) 0 0.25 0.5 1.0 2.5 0 0.25 0.5 1.0 2.5 0 0.25 0.5 1.0 2.5 0 0.25 0.5 1.0 2.5

G1/0.0/0 G1/0.5/0.25 G1/0.5/0.5 G1/0.5/1.0 G1/0.5/2.5 G2/0.0/0 G2/1.0/0.25 G2/1.0/0.5 G2/1.0/1.0 G2/1.0/2.5 G3/0.0/0 G3/2.5/0.25 G3/2.5/0.5 G3/2.5/1.0 G3/2.5/2.5 G4/0.0/0 G4/5.0/0.25 G4/5.0/0.5 G4/5.0/1.0 G4/5.0/2.5

)

N k ( n ố u

60 50 40 30 20 10 0

G1(0.5%)

G2(1.0%)

G3(2.5%)

G4(5%)

ạ o h á h p c ự L

CT (0%, 0mA/cm2)

56.06

55.52

54.98

0.25 mA/cm2

54.5

53.9

51.2

47.3

0.5 mA/cm2

53.7

52.1

43.3

1mA/cm2

52.7

52.4

51.7

45.2

2.5mA/cm2

55.8

54.3

53.3

47.4

Hình 6.4. Quan hệ giữa lực uốn phá hoại và cấp độ ăn mòn

6.2 Ảnh hưởng của tro bay đến khả năng chống ăn mòn cốt thép trong bê tông

6.2.1 Giới thiệu chung

Phần này trình bày nghiên cứu thực nghiệm khả năng chống lại sự xuất hiện ăn mòn cốt

thép trong bê tông có sử dụng tro bay bằng cách đo nửa điện thế của cốt thép trong bê

tông khi được dưỡng hộ trong dung dịch muối.

6.2.2. Chương trình thí nghiệm

Khảo sát khả năng bắt đầu xuất hiện ăn mòn của cốt thép trong các mẫu bê tông có và

không có tro bay được thực hiện trên những dầm BTCT kích thước mặt cắt ngang

100x100mm và chiều dài 500mm, trong đó thanh thép tròn trơn CI đường kính 8 được

đặt bên dưới mặt đáy dầm (xem Hình 6.5). Sau 28 ngày dưỡng hộ trong môi trường

nước, tất cả các dầm được chuyển sang bể chứa dung dịch muối Nacl 5%. Ba phần tư

dầm được ngâm trong dung dịch muối nhằm mô phỏng môi trường biển của các kết cấu

làm việc ngập không hoàn toàn dưới nước biển tạo ra môi trường ăn mòn [42]. Dung

dich muối NaCl 5% được thay thế hằng tháng. Nửa điện thế của các thanh thép được đo

đến 301 ngày.

Hình 6.5. Chi tiết mẫu thí nghiệm và đo nửa điện thế của cốt thép trong dầm bê tông cốt thép

Sau 301 ngày ngâm trong dung dịc muối NaCl 5% để đo nửa điện thế của cốt thép, tất

cả các dầm được uốn theo sơ đồ 3 điểm để xác định khả năng chịu uốn (xem Hình 6.6).

Hình 6.6. Thí nghiệm uốn dầm BTCT theo sơ đồ 3 điểm

6.2.3 Kết quả và thảo luận

a. G1(w/cm=0.42)

100

150

200

250

300

350

-100

s v ( l

-200

) V m

-300

a i t n e t o p

l l

-400

( ) l C g A / g A

-500

e c f l a H

-600

Time (days)

M1(0%0.42)

M2(10%0.42)

M3(20%0.42)

M4(40%0.42)

b. G2(w/cm=0.5)

100

150

200

250

300

350

-100

s v ( l

V m

-200

-300

a i t n e t o p

l l

-400

( ) l C g A / g A

-500

e c f l a H

-600

Time (days)

M5(0%0.5)

M6(10%0.5)

M7(20%0.5)

M8(40%0.5)

6.2.3.1 Giá trị nửa điện thế của cốt thép

c. G3(W/CM=0.55)

100

150

200

250

300

350

-100

-200

) l C g A / g A s v ( l

-300

) V m

(

-400

a i t n e t o p

l l

-500

-600

e c f l a H

Time (days)

M9(0%0.55)

M10(10%0.55)

M11(20%0.55)

M12(40%0.55)

Hình 6.7. Nửa điện thế của cốt thép trong dầm bê tông

5.2.3.2 Cường độ chịu uốn của dầm

Bảng 6.3. Cường độ lúc chảy dẻo và lúc phá hoại của dầm

Nhóm

Tên mẫu

Kích thước (mm x mm x mm)

Lực chảy dẻo (kN)

Lực phá hoại (kN)

1

2

3 M1(0%FA, 0.42) M2(10%FA, 0.42) M3(20%FA, 0.42) M4(40%FA, 0.42) M5(0%FA, 0.50) M6(10%FA, 0.50) M7(20%FA, 0.50) M8(40%FA, 0.50) M9(0%FA, 0.50) M10(10%FA, 0.55) M11(20%FA, 0.55) M12(40%FA, 0.55)

100x100x500 100x100x500 100x100x500 100x100x500 100x100x500 100x100x500 100x100x500 100x100x500 100x100x500 100x100x500 100x100x500 100x100x500

21 15.5 16.6 16.3 16 17 16.2 15.8 14 18 14.5 15.5

21.55 16.23 18.9 17.08 17.32 18.45 17.97 16.95 16.71 19.02 17.66 18.73

6.3 Kết luận chương

• Ăn mòn cốt thép trong bê tông làm suy giảm khả năng chịu uốn của dầm BTCT.

Do đó cần nghiên cứu các loại vật liệu bê tông có khả năng chống ăn mòn cốt

thép trong bê tông.

• Phương pháp điện cực dương có thể được sử dụng để gia tốc ăn mòn cốt thép

trong bê tông.

• Tro bay góp phần nhỏ vào việc trì hoãn sự bắt đầu xuất hiện ăn mòn cốt thép

trong bê tông và tỉ lệ tro bay thay thế xi măng được xem tốt nhất là 10%.

• Sau thời gian gia tốc ăn mòn tự nhiên trong dung dịch muối NaCl 5% thì dầm

BTCT có 10% và 20% tro bay thay thế xi măng có khả năng chịu uốn lớn hơn so

với dầm không có tro bay.

Chương 7 Kết luận chung và kiến nghị

7.1 Kết luận chung

7.1.1. Vai trò của tro bay trong ngành công nghiệp vật liệu xây dựng và phát triển bền

vững

• Việc sử dụng tro bay như là vật liệu thay thế trong bê tông thì đã được biết

đến trước đó với nhiều ưu điểm bao gồm vấn đề kinh tế và kỹ thuật trong đó

nâng cao khả năng làm việc của bê tông tươi, nâng cao độ bền của bê tông.

Tro bay có thể góp phần trực tiếp vào sự phát triển bền vững đồng thời vẫn

đảm bảo các yếu tố kỹ thuật khác và nâng cao hiệu quả kinh tế [28].

• Để nâng cao vấn đề xây dựng phát triển bền vững, bê tông và vữa xây dựng

được sử dụng tro bay thay thế một phần xi măng. Những lợi ích của việc sử

dụng tro bay trong bê tông và vữa xi măng hướng tới phát triển bền vững bao

gồm:

- Giảm lượng khí thải CO2 ra môi trường.

- Giảm nguồn vật liệu xi măng poc lăng.

- Tái sử dụng các sản phẩm thải công nghiệp.

- Nâng cao độ bền của bê tông.

7.1.2. Ảnh hưởng của tro bay đến cường độ của bê tông

• Khi tro bay được sử dụng để thay thế một phần xi măng với tỉ lệ tương ứng là 0%

(mẫu đối chứng), 10%, 20% và 40% với tỉ lệ nước/bột (N/B)=0.42, 0.5 tương

ứng thì ta thấy tro bay góp phần làm tăng độ sụt của hỗn hợp bê tông.

• Nằm trong phạm vi nghiên cứu tỉ lệ tro bay thay thế xi măng là 10%, 20% và

40%, tro bay làm suy giảm cường độ chịu nén của bê tông ở tuổi trước 56 ngày

khi N/B=0.42 và trước tuổi 28 ngày khi N/B=0.5. Sau đó, cường độ chịu nén của

các mẫu tro bay thay thế xi măng tiếp tục tăng khi được dưỡng hộ trong môi

trường nước, trong khi cường độ chịu nén của mẫu đối chứng (0%TB) dường

như không tăng nữa.

• Mặc dù đến 90 ngày cường độ chịu nén của các mẫu tro bay 40% vẫn nhỏ hơn

mẫu đối chứng, tuy nhiên xu hướng phát triển cường độ cho thấy đến thời điểm

lâu hơn cường độ chịu nén của mẫu tro bay sẽ cao hơn cường độ chịu nén mẫu

đối chứng.

• Tổng quát tro bay làm giảm cường độ chịu kéo của bê tông ở tuổi trước 28 ngay

hoặc 56 ngày tùy theo hàm lượng thay thế xi măng và N/B. Sau thời điểm 28

hoặc 56 ngày cường độ chịu kéo của mẫu tro bay sẽ tiếp tục phát triển cao hơn

cường độ chịu kéo của mẫu đối chứng vì cường độ chịu kéo mẫu đối chứng

(0%TB) dường như không phát triển sau 28 ngày nhưng cường độ chịu kéo mẫu

tro bay (10%TB, 20%TB, 40%TB) tiếp tục phát triển.

• Nên sử dụng tro bay để thay thế một phần xi măng trong quá trình tạo thành phần

cấp phối bê tông. Tro được dùng chế tạo bê tông sẽ giảm được nhiều kinh phí để

xử lý loại phế thải công nghiệp, hạn chế việc ô nhiễm môi trường do tro bay gây

ra, đồng thời hạn chế việc sử dụng xi măng và hạn chế việc khai thác tài nguyên

thiên nhiên.

• Tỷ lệ N/B và tỷ lệ tro bay thay thế một phần xi măng cần phải lựa chọn sao cho

độ sụt trong bê tông được đảm bảo để cường độ chịu nén, cường độ chịu uốn

trong bê tông đạt tốt nhất và đảm bảo khả năng làm việc của bê tông. Nằm trong

giới hạn nghiên cứu của luận văn, tác giả đề xuất sử dụng tỉ lệ tro bay thay thế xi

măng là 20%. Sau 90 ngày cường độ chịu kéo của mẫu có tro bay thay thế 20%

xi măng đều lớn hơn cường độ chịu kéo mẫu đối chứng và đồng thời lớn hơn

cường độ chịu kéo của mẫu 10%TB và 40%TB trong khi đó cường độ chịu nén

của mẫu bê tông có 20% tro bay gần bằng cường độ chịu nén của mẫu đối chứng.

7.1.3. Ảnh hưởng của tro bay đến khả năng chống thấm của bê tông

• Tro bay khi được thay thế xi măng ở tỉ lệ 20% và 40% góp phần tăng khả năng

chống thấm của bê tông.

• Với các tỉ lệ tro bay được sử dụng thay thế xi măng được khảo sát (10%, 20%

và 40%) thì tỉ lệ 20% là tốt nhất vì góp phần tăng cường đồng thời cường độ

chịu nén và khả năng chống thấm của bê tông sau 28 ngày.

7.1.4. Ảnh hưởng của tro bay đến co ngót của bê tông

• Co ngót là một trong những chỉ tiêu vật lý quan trọng đánh giá chất lượng của

bê tông vì nó liên quan đến sự xuất hiện vết nứt trên bề mặt bê tông.

• Tro bay thay thế xi măng nhưng tỉ lệ N/B không thay đổi làm gia tăng co ngót

của bê tông

• Cần phải có hướng giảm lượng nước trộn khi tro bay được sử dụng thay thế xi

măng nhằm giảm co ngót khô của bê tông.

7.1.5. Ảnh hưởng của tro bay đến khả năng chống lại xâm thực axit của bê tông.

• Tro bay làm tăng khả năng chống lại sự xâm thực của axit sulphuric vào bê

tông, bởi vì tro bay góp phần giảm đi sự bào mòn bề mặt, sự mất mát khối

lượng, sự suy giảm cường độ chịu nén

• Tỉ lệ tro bay thay thế xi măng càng lớn thì khả năng chống xâm thực axit

sulphuric càng lớn

• Nằm trong giới hạn nghiên cứu của đề tài, tỉ lệ N/B=0.55 thể hiện khả năng

chống xâm thực axit sulphuric tốt nhất.

7.1.6. Ảnh hưởng của ăn mòn cốt thép đến khả năng chịu lực của dầm BTCT và vai trò

của tro bay trong việc chống ăn mòn cốt thép trong bê tông.

• Ăn mòn cốt thép trong bê tông làm suy giảm khả năng chịu uốn của dầm BTCT.

Do đó cần nghiên cứu các loại vật liệu bê tông có khả năng chống ăn mòn cốt

thép trong bê tông.

• Phương pháp điện cực dương có thể được sử dụng để gia tốc ăn mòn cốt thép

trong bê tông.

• Tro bay góp phần nhỏ vào việc trì hoãn sự bắt đầu xuất hiện ăn mòn cốt thép

trong bê tông và tỉ lệ tro bay thay thế xi măng được xem tốt nhất là 10%.

• Sau thời gian gia tốc ăn mòn tự nhiên trong dung dịch muối NaCl 5% thì dầm

BTCT có 10% và 20% tro bay thay thế xi măng có khả năng chịu uốn lớn hơn so

với dầm không có tro bay.

7.2 Kiến nghị

Từ những kết quả nghiên cứu đã đạt được trong báo cáo này, tác giả đề xuất những vấn

đề sau cần tiếp tục được quan tâm nghiên cứu.

• Nghiên cứu ảnh hưởng của các tỉ lệ tro bay thay thế xi măng khác nhau (5%,

15%, 25%,..) đối với các đặc tính cơ học, vật lý, độ bền và khả năng chống lại sự

bắt đầu xuất hiện ăn mòn cốt thép trong bê tông

• Ứng dụng những kỹ thuật nghiên cứu chuyên sâu hơn về cấu trúc vi phân tử của

bê tông khi sử dụng tro bay để thay thế xi măng, ví dụ như kỹ thuật chụp ảnh

SEM, kỹ thuật XRD, FTIR.

• Nghiên cứu sự làm việc và khả năng chịu lực của cấu kiện BTCT cụ thể khi tro

bay được sử dụng để thay thế một phần xi măng.

• Sử dụng phương pháp gia tốc ăn mòn cốt thép để nghiên cứu ảnh hưởng của tro

bay đến khả năng chống ăn mòn cốt thép trong dầm BTCT.