Báo cáo khoa học: "NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG CÁT KHI SỬ DỤNG CÁC LOẠI CHẤT ĐỘN MỊN "

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

116
lượt xem 18
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tóm tắt: Chất độn mịn (filler) trong bê tông cát là một phần cốt liệu mịn rất quan trọng làm kéo dài dải cấp phối hạt, tăng độ đặc cho hỗn hợp cốt liệu và giảm việc sử dụng xi măng. Nghiên cứu thực nghiệm này để kiểm tra sự thay đổi cường độ chịu nén, kéo uốn của bê tông cát khi sử dụng các chất độn mịn là bột đá vôi, tro bay và muội silic.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG CÁT KHI SỬ DỤNG CÁC LOẠI CHẤT ĐỘN MỊN "

NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG CÁT KHI SỬ DỤNG CÁC LOẠI CHẤT ĐỘN MỊN ThS. NGUYỄN THANH SANG Viện KH và CN xây dựng GT Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Chất độn mịn (filler) trong bê tông cát là một phần cốt liệu mịn rất quan trọng làm kéo dài dải cấp phối hạt, tăng độ đặc cho hỗn hợp cốt liệu và giảm việc sử dụng xi măng. Nghiên cứu thực nghiệm này để kiểm tra sự thay đổi cường độ chịu nén, kéo uốn của bê tông cát khi sử dụng các chất độn mịn là bột đá vôi, tro bay và muội silic. Summary: Filler is an important composition for sand concrete; it elongates the grading of aggregate and increases the density of aggregate mixes, thereby reducing cement content. Exprerimental study inspects the changeable tensile and compressive strength of sand concrete with limestone powder, fly ash, and silic fume. I. GIỚI THIỆU Ngày nay, nhiều quốc gia trên thế giới đều có chương trình khuyến khích sử dụng vật liệu địa phương trong xây dựng, bê tông cát là một dạng vật liệu có thể tận dụng vật liệu địa phương [1]. Ở Việt Nam có một số vùng rất giàu cát nên việc sử dụng cát trong xây dựng có tính khả TCT2 thi cao, có thể giảm ô nhiễm môi trường và tại nạn trong quá trình khai thác đá, hạ giá thành vận chuyển. Trong bê tông cát, cát là bộ khung cốt liệu, và được kéo dài dải cấp phối bằng cách sử dụng thêm chất độn mịn như bụi tro bay hoặc bột đá vôi. Nghiên cứu này đề cập đến sự ảnh hưởng của các chất bộn mịn đến cường độ chịu nén và kéo uốn của bê tông cát. II. VẬT LIỆU CHẾ TẠO Nguyên tắc sử chế tạo bê tông cát là giảm đường kính lớn nhất của cốt liệu (D = 5 mm) và kéo dài dải hạt bằng cách cho thêm vào trong thành phần chất độn mịn là các loại bột khoáng nghiền mịn [3]. Vật liệu chế tạo bê tông cát bao gồm: 2.1. Cát Cát đ ư ợc sử dụng là cát thô Trị An và cát mịn Vĩnh Long đ ư ợc tiến hành làm thí nghiệm và trộn với nhau theo tỷ lệ 6/4 (bảng 1). Các chỉ tiêu cơ lý của cát đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn cốt liệu cho bê tông TCVN 7570- 2006 và ASTM. 2.2. Xi măng Trong thí nghiệm này sử dụng xi măng Nghi S ơ n PCB40. Xi măng Nghi Sơn PCB40 đáp ứng được đồng thời các yêu cầu như hàm lượng C2S cao, lượng C3A và C4AF thấp, có tỷ diện bề mặt lớn, khả năng giữ nước tốt, hạn chế được hiện tượng phân tầng tách nước, phù hợp với nhiều loại bê tông. Loại xi măng này có thời gian bắt đầu ninh kết từ 60 ÷ 120 phút, có các chỉ
tiêu kỹ thuật đạt theo TCVN 6260:1997 (bảng 2). Bảng 1. Thành phần hạt của cát thô Trị An và cát mịn Vĩnh Long Đường kính Lượng lọt sàng cát Lượng lọt sàng cát Lượng lọt sàng hỗn Theo ASTM C33 sàng mm mịn Vĩnh Long thô Trị An hợp cát 9.5 100 100 100 100 4.75 99.9 94.50 97.74 95 ÷ 100 2.36 96.6 79 89.56 80 ÷ 100 1.18 93.0 56.5 78.4 50 ÷ 85 0.6 83.0 22 58.6 25 ÷ 60 0.3 52.0 5.5 33.4 5 ÷ 30 0.15 2.0 0 1.2 0 ÷ 10 Mk 1.73 3.33 Bảng 2. Thành phần khoáng vật của xi măng Nghi Sơn PCB40 C3S C2S C3A C4AF PGK 51.0 25.0 5.10 10.0 8.9 2.3 Các chất độn mịn * Tro bay Tro bay là một phụ gia hoạt tính cao, còn đ ư ợc gọi là puzzolan nhân tạo, có tính puzzolan cao, thành phần của nó nó bao gồm: silic oxit, nhôm oxít, canxi oxit, mange oxit là lưu huỳnh oxít và một lượng than chưa cháy hết (gọi là hàm lượng mất khi nung). Tro bay loại F chỉ có tính puzzolan còn tro bay loại C có thêm đặc tính dính kết. CT 2 Tro bay là những hạt cầu mịn, cỡ hạt 1 μm đến 1000 μm, tỉ diện 250 đến 350 m2/kg. Yêu cầu về thành phần hoá học của loại tro dùng trong nghiên cứu này ghi trong bảng 3. Bảng 3. Thành phần hóa học của tro bay Phú Mỹ Tro bay loại Tro bay loại Thành phần Tro bay Phú Mỹ F C Silic dioxit (SiO2) + Nhôm ôxit (Al2O3) + sắt ôxit 70 50 94 (Fe2O3), min, % Sunfua trioxit (SO3), max, % 5,0 5,0 0.1 Độ ẩm, max, % 3,0 3,0 3,0 (1) Lượng mất khi nung, max, % 6,0 6,0 0.6 (2) Độ kiềm chuyển đổi sang Na2O, max, % 1,5 1,5 0,1 o Lượng sót trên sàng 45 μm (N 325), (phương pháp 34 34 34 sàng ướt), max, %. (1) Nếu như tro bay loại F thì cho phép lấy lên đến 12%, nếu báo cáo về phẩm chất hoặc kết qảu thí nghiệm chấp nhận được. (2) Chỉ áp dụng khi bê tông dùng cốt liệu có phản ứng kiềm và xi măng có hàm lượng kiềm đạt tới giới hạn . Độ mịn của tro bay được biểu thị lượng sót tích lũy trên sàng 45μm (No 325) tính bằng %. Số 24 – 11/2008 19 Tạp chí KHOA HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
Chỉ tiêu này không vượt quá 34% đối với cả hai loại tro bay. Các chỉ tiêu vật lý khác của tro bay phải phù hợp với các qui định của tiêu chuẩn ASTM C618-03. Tro bay trong nghiên cứu này thuộc loại F có tính pozzulan không có tính dính kết. Hàm lượng tro bay có thể từ 10÷25% so với lượng xi măng sử dụng trong bê tông. * Bột đá vôi Bột đá vôi là sản phẩm của quá trình nghiền mịn đá vôi (h ơ n 90% hạt lọt qua sàng 0,075). Hàm lượng CaCO3 cao hơn 90%, có khi lên tới 97- 99%. Nó có ư u điểm là rắn chắc nhanh và c ư ờng độ cao h ơ n vôi nhuyễn do tận dụng đ ư ợc nhiệt l ư ợng tỏa ra khi tôi để tạo ra phản ứng silicat. Theo tài liệu [4] cho thấy lượng bột đá vôi để đảm bảo cả về độ dẻo và cường độ của bê tông cát nên dùng là 125 ÷ 150kg. Bột mịn dùng trong nghiên cứu là bột đá vôi nghiền mịn có thành phần khoáng vật và các thông số vật lý trình bày ở bảng sau. Bảng 4. Các chỉ tiêu kỹ thuật của bột đá vôi dùng làm chất độn mịn Chỉ tiêu kỹ thuật Kết quả thí nghiệm Quy định tiêu chuẩn Lượng lọt qua sàng 0.063 mm 82% >70 % 321m2/kg >220m2/kg Độ mịn Blaine Tổng lượng khoáng (CaCO3+MgCO3) - >90% Tổng hàm lượng CaCO3 98% >65% Hàm lượng hợp chất hữu cơ 0.1%
3.2. Chuẩn bị mẫu Bê tông được trộn với thành phần vật liệu như đã trình bày ở trên, ban đầu trộn khô sau đó trộn ướt, để bảm bảo độ chặt thì bê tông được đầm trên đầm rung tiêu chuẩn. Mẫu thí nghiệm gồm: 36 mẫu trụ, kích thước 150 x 300 mm 36 mẫu dầm, kích thước 100 x 100 x 400 mm. Mẫu thí nghiệm được bảo dưỡng ở 27°C, độ ẩm > 90%. Sau 24 giờ thì tháo khuôn và ngâm vào bể nước đến ngày thí nghiệm. 3.3. Thí nghiệm cường độ chịu nén của mẫu thử bê tông Máy nén 300T hãng ELE đã được kiểm định của Viện đo lường chất lượng, phòng Thí nghiệm VLXD đại học giao thông vận tải. Các mẫu thử được thử nghiệm theo tuổi 7, 14, 28 ngày theo ASTM C39. Mẫu thử ở trạng thái khô và được làm phẳng bề mặt của mẫu. Tốc độ tăng tải 5.3 kN/s (tự động đặt theo máy đo Mode 1). 3.4. Thí nghiệm cường độ chịu uốn của mẫu thử bê tông Thử nghiệm uốn mẫu theo ASTM C78-02, mẫu dầm trạng thái uốn theo kiểu 3 điểm đặt lực. Tốc độ tăng tải cho thí nghiệm uốn là 0.2 kN/s. IV. KẾT QUẢ Các kết quả thực nghiệm với các loại chất độn mịn của bê tông cát bột đá vôi và tro bay được thống kê trong các bảng 4 và bảng 5. Và biểu đồ hình 1 và hình 2 chỉ mối quan hệ cường độ và tuổi của bê tông. CT 2 Bảng 4. Kết quả cường độ chịu nén của mẫu thử bê tông cát Mẫu đối chứng Mẫu có bột đá vôi Mẫu có tro bay Mẫu có muội silic Ngày tuổi (CO), (MPa) (CV), MPa (CFA), MPa (CFA), MPa Rn 7 ngày tuổi 25.41 29.05 31.02 33.80 Rn 14 ngày tuổi 28.52 33.65 40.71 43.11 Rn 28 ngày tuổi 35.78 38.73 41.91 46.34 Hình 1. Biểu đồ so sánh cường độ chịu nén theo ngày tuổi Số 24 – 11/2008 21 Tạp chí KHOA HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
Bảng 5. Kết quả cường độ chịu kéo uốn của mẫu thử bê tông cát Mẫu có muội Mẫu đối chứng (CO), Mẫu có bột đá vôi Mẫu có tro bay Ngày tuổi (MPa) (CV), MPa (CFA), MPa (CSF), MPa Rn 7 ngày tuổi 3.30 3.76 3.82 3.74 Rn 14 ngày tuổi 3.74 4.22 4.87 4.73 Rn 28 ngày tuổi 3.89 4.35 4.49 4.56 Hình 2. Biểu đồ so sánh cường độ kéo theo ngày tuổi V. KẾT LUẬN Cường độ chịu nén của mẫu bê tông cát khi sử dụng muội silic (CSF) với hàm lượng 45kg (10% XM); tro bay (CFA) với hàm lượng 90 kg (20% XM); bột đá vôi (CV) cao hơn cường độ chịu nén của mẫu đối chứng không sử dụng chất độn mịn (CO) lần lượt là: 30%; 17%; 8%. TCT2 Cường độ mẫu bê tông cát CSF và CFA phát triển nhanh hơn so với mẫu CV và CO ở giai đoạn từ 7 đến 14 ngày. Nhưng giai đoạn từ 14 đến 28 ngày lại chậm hơn so với tốc độ phát triển cường độ khi sử dụng bột đá vôi CV. Vì vậy khi cần tăng cường độ sớm có thể dùng chất độn tro bay hoặc muội silic thay thế cho chất độn bột đá vôi. Cường độ chịu kéo uốn của mẫu bê tông cát khi sử dụng muội silic (CSF) với hàm lượng 45kg (10% XM); tro bay (CFA) với hàm lượng 90kg (20% XM); bột đá vôi (CV) cao hơn cường độ kéo uốn của mẫu chứng không sử dụng bột đá vôi (CO) lần lượt là: 17%; 15%; 11%. Các thí nghiệm trên đang được tiến hành thí nghiệm nhiều hơn nữa để xác định hệ số pozzulan của muội silic, tro bay và khả năng hoạt tính của bột đá vôi nghiền mịn. Nghiên cứu cần làm thêm các thí nghiệm về sự kết hợp làm việc của các loại chất độn mịn để nâng cao khả năng kết hợp các chất độn mịn. Tài liệu tham khảo [1] Béton de sable, caractéristiques et pratiques d’utilisation, Synthése du Projet National de Recherche et Développement SABLOCRETE, vol. 237, Presses de l’Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, Paris, ISBN: 2-85978-221-4, 1994, (in French). [2] AFNOR Standard NF P 18-500, Bétons de sables, 12 p, Juin 1995. [3] ThS Nguyễn Thanh Sang; Nghiên cứu thành phần, cường độ của bê tông cát sử dụng bột cát nghiền ; Tạp chí KHGTVT số 12 tháng 11/2005; trường ĐH GTVT; trang 106. [4] NCS. ThS Nguyễn Thanh Sang, GS.TS Phạm Duy Hữu; Nghiên cứu ảnh hưởng của bột đá vôi đến tính dẻo và cường độ bê tông cát ở Việt nam; Tạp chí GTVT 07/2007; trang 30♦