Nghiên cứu sử dụng hạt vi cầu rỗng từ tro bay thay thế một phần cốt liệu nhỏ cho chế tạo bê tông nhẹ chịu lực

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

16
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Nghiên cứu sử dụng hạt vi cầu rỗng từ tro bay thay thế một phần cốt liệu nhỏ cho chế tạo bê tông nhẹ chịu lực trình bày kết quả nghiên cứu sử dụng các hạt vi cầu rỗng từ tro bay, còn gọi là hạt cenosphere(FAC) thay thế một phần hoặc hoàn toàn cốt cốt liệu nhỏ trong bê tông để chế tạo loại bê tông nhẹ chịu lực với khối lượng thể tích (KLTT) trong khoảng từ 1300 đến 1800 kg/m3, cường độ nén trên 40 MPa.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu sử dụng hạt vi cầu rỗng từ tro bay thay thế một phần cốt liệu nhỏ cho chế tạo bê tông nhẹ chịu lực

Tạp chí Vật liệu và Xây dựng Tập 11. Số 6 (2021) 1JKLrQFứXVửGụQJKạWYLFầXUỗQJWừWURED\WKD\WKếPộWSKầQ FốWOLệXQKỏFKRFKếWạRErW{QJQKẹFKịXOựF /r9LệW+QJ /r7UXQJ7KjQK 1JX\ễn Văn TuấQ 9LệQ9ậWOLệX[k\GựQJ6ố1JX\ễQ7UmL47KDQK;XkQ+j1ộL Trường ĐạLKọF[k\GựQJ+j1ộL6ố*Lải Phóng, Q. Hai Bà Trưng, Hà NộL TỪ KHOÁ TÓM TẮT Hạt vi cầu rỗng từ tro bay %jLEiRQj\WUuQKEj\NếWTXảQJKLrQFứXVửGụQJFiFKạWYLFầXUỗQJWừWURED\FzQJọLOjKạWFHQRVSKHUH %ê tông nhẹ )$&
WKD\WKếPộWSKầQKRặFKRjQWRjQFốWFốWOLệXQKỏtrong bê tông đểFKếWạRORạLErW{QJQKẹFKịX %ê tông nhẹ chịu lực OựFYớLNKối lượQJWKểWtFK./77
WURQJNKRảQJWừ1300 đếQNJP , cường độQpQWUrQ03D &HQRVSKHUHV Cát đượFVửGụQJWKD\WKếPộWSKầQFHQRVSKHUHVởFiFWỷOệFiW)$&OjYjWKHR %ê tông nhẹ cường độ cao &ốt liệu nhẹ WKểWtFK.ếWTXảWKtQJKLệPFKRWKấ\NKLWKD\WKếFiWEởL)$&NKối lượQJWKểWtFKFủDErW{QJJLảP tương ứQJWừNJPFủDPẫXFiW[XốQJFzQNJPNKLWKD\WKếKRjQWRjQFốWOLệXFiW EằQJ)$&7X\QKLrQFiFWtQKFKất cơ học cơ bảQFủDErW{QJVửGụng FAC như cường độnén, cường độ Xốn, mô đun đàn hồLEịJLảm, độhút nước tăng, mặc dù cường độULrQJWỷOệcường độQpQVRYớL./77
tăng đáng kể .(
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
LQFUHDVHGVLJQLILFDQWO\ *LớLWKLệX chúng phụ thuộc nhiều vào các cấu tạo của hệ thống lỗ rỗng, nhưng nói FKXQJở mức tương đối cao, thường từ 6đến >@Khi bê tông sử 7KHR$&,>@, bê tông nhẹ kết cấu là loại bê tông cốt liệu dụng các loại cốt liệu nhẹ, khả năng chống thấm bị giảm, đặc biệt khi sử nhẹ có cường độ từ 17 MPa trở lên, tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép dụng cả cốt liệu nhẹ loại lớn và cốt liệu nhỏ>@Ngoài ra, việc hình dạng của &KkXÇX(1>@) qui định bê tông nhẹ kết cấu là loại từ LC 8/9 góc cạnh, phân bốlỗ rỗng không đồng đều nên độ hút nước (ở trạng thái trở lên, tức cường độ nén đặc trưng mẫu trụ tối thiểu là 8 MPa và 9 MPa SSD) của cốt liệu nhẹ từ các loại vật liệu này dao động lớn. Chính vì vậy, với mẫu lập phương. Cho đến nay, Fác loại cốt liệu sử dụng cho chế tạo loại bê tông cốt liệu nhẹ này tương đối nhạy cảm trong môi trường ẩm các loại bê tông nhẹ này thường là cốt liệu nhẹ nhân tạo được chế tạo từ do sự hút ẩm làm thay đổi khối lượng thể tích, thể tích của bê tông, cũng đất sét, đá phiến sét, phiến sét được nung phồng nở. Ưu điểm của loại như khả năng xâm nhập dễ dàng hơn của các yếu tố xâm thực vào bê cốt liệu này là có thể chế tạo ra được hạt cốt liệu với kích thước theo tông làm ảnh hưởng đến độ bền lâu và khả năng bảo vệ cốt thép của bê mong muốn từ cốt liệu lớn đến cốt liệu nhỏ. Các hạt cốt liệu nhẹ nung nở tông. Ngoài ra, để sản xuất được cốt liệu nhẹnhân tạophải trải qua nhiều có cấu trúc xốp lớn. Với mỗiloại cốt liệu nhẹ nàythườngFymột giới công đoạn, điều này làm tăng giá thành và phát thải khí COWURQJTXi hạn cường độ néntối đa có thể đạt được, phụ thuộc vào cỡ hạt lớn nhất trình sản xuất chúng. của cốt liệu, ví dụ mức giới hạn khoảng03Dvới cốt liệu nhẹ Dmax Bên cạnh các loại bê tông cốt liệu nhẹ phổ biến, bê tông nhẹ sử PP7KHR$&,14 thì với các loại cốt liệu nhẹ phổ biến hiện nay, dụng hạt vi cầu rỗng từ tro bayFHQRVSKHUH(FAC) được quan tâm và cường độ bê tông được chế tạo ổn định là khoảng 27,6 MPa >@1JRjL phát triểntrong khoảng hơn thập niên trở lại đây. FAClà các hạt nhẹ ra, do các loại cốt liệunhẹ truyền thống có cấu trúc xốp, độ hút nước của có trong tro bay nhà máy nhiệt điện, khối lượng thể tích của chúng *Liên hệ tác giả: lvhung210@gmail.com JOMC 21 NhậnQJj\Vửa xongQJj\/2021, chấpnhận đăng
Tạp chí Vật liệu và Xây dựng Tập 11. Số 6 (2021) thường trong khoảng 0,4đến 0,9JFP, kích thước hạt trong khoảng đun đàn hồi được xác định tương ứng biến dạng ở tải trọng 40% cường m, với các hạt chủ yếu trong khoảng 20m, chúng là những độ bê tông trên trên mẫu trụ 150x300 mm theo ASTM C469. Khối hạt có kích thước lớn trong tro bay so với các hạt tro bay khác có kích lượng thể tích và độ hút nước được xác định với mẫu kích thước thước hạt chủ yếu dưới 20m, chiều dày thành vách trong khoảng 1 40x40x160 mm ở trạng thái khô theo tiêu chuẩn BS EN 1015 đến P > @. Theo báo cáo của một số nghiên cứu các hạt Mẫu bê tông được sấy khô đến khối lượng không đổi ở 105R&YjFkQ cenosphere có lớp vỏ có khả năng chống thấm khí và nước >@, khả được khối lượng mẫu khô, sau đó ngâm bão hòa nước trong 48 h để năng kháng nén dập của hạt khoảng 15,603D>@, cao hơn khá cân khối lượng ẩm. Độ hút nước là phần trăm chênh lệch khối lượng nhiều so với cốt liệu nhẹ phổ biến là keramzit trong khoảng 0,82 mẫu ẩm và mẫu sấy khô của 3 mẫu thí nghiệm song song. 03D>@. Chính vì vậy, các nghiên cứu về sử dụng cenosphereVOjPYL cốt liệu nhẹ cho chế tạo bê tông nhẹ cường độ cao được thực hiện khá %ảQJ7tQKFKất cơ lý của xi măng, silica fume, cenosphere, cát sửGụQJ nhiều trong trong những năm gần đây. Bê tông nhẹ sử dụng cenospheres ;L 6LOLFD &iW 7tQKFKất cơ lý &HQRVSKHUHV được ghi nhận có ./77thấp và cường độ cao hơn so với các loại bê măng IXPH tông cốt liệu nhẹ truyền thống. Bê tông sử dụng FAC cơ bản đáp ứng .Kối lượQJULrQJJFP
được tiêu chuẩn yêu cầu về cường độ với bê tông nhẹ kết cấu với dải Độhút nướF
KLTT từ khoảng 1NJPtrở lên. Do vậy, loại bê tông nhẹ này có 7KờLJLDQEắt đông kếW thể phân loại là bê tông chịu lựcvới nhiều ưu điểm nổi trội so với loại SK~W
bê tông cốt liệu nhẹ truyền thống. Loại bê tông này thường không sử %ắt đầX dụng cốt liệu lớn, mà kích thước hạt lớn nhất thường là hạt cát hoặc .ếWWK~F hạt vi cầu.Bên cạnh các ưu điểm về cường độ, nhiềunghiên cứu đã chỉ 'LệQWtFKEềPặWULrQJ ra, tương tự như các loại bê tông cốt liệu nhẹ khác, bê tông sử dụng FP J
FAC có đặc tính dòn và mô đun đàn hồi thấp là những nhược điểm làm Kích thướFKạWWUXQJEuQK hạn chế ứng dụng chúng>@. Vấn đề này xuất phát từ nguyên P
QKkQbê tông sử dụng FACkhông có bộ khung cốt liệu đặc chắc như Cường độQpQQJj\03D
bê tông thông thường, các hạt FAC có kích thước nhỏ và độ rỗng lớn &KỉVốKRạWWtQK
hơn so với cốt liệu thông thường Để cải thiện khả năngchịu uốn và mô đun đàn hồi của bê tông sử dụng FAC, nghiên cứu này sử dụng kết hợp cốt liệu đặc chắc là cát &ấSSKốLYậWOLệXYjTX\WUuQKWUộQ)$&6/:& tự nhiên với FAC với vai trò là cốt liệu cho chế tạo loại bê tông nhẹ chịu lực (FAC SLWC)Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu một số tính chất của )$&6/:&và so sánh với bê tông thông thường với cốt Chất kết dính sử dụng gồm xi măng OPC và SF với tỷ lệ 10% thay liệu là cát tự nhiên. thế xi măng. Các cấp phối FAC SLWC được được nghiên cứu với tỷ lệ cát/cenosphere thay đổi 0, 20, 40, 60, 80 Yj% theo thể tích, tương 9ậWOLệu và phương pháp nghiên cứX ứng với thể tích FAC trong HHBT là 0, 20, 22, 25, 29, 3YjYj 9ậWOLệXQJKLrQFứX cấp phối đối chứng sử dụng cốt liệu là 100% cát. Các cấp phối được NKống chế cùng tỷ lệ N/CKD=0,4 và hàm lượng CKD=750 kg/m&KL Vật liệu cho chế tạo )$&6/:&gồm cát sông cỡ hạt đến tiết tỷ lệ vật liệu sử dụng trong nghiên cứu thể hiện ở Bảng PPcenospheres (FAC) từ tro bayQKjPi\nhiệt điện, chất kết dính gồm xi măng poóc lăng loại PCWKHR7&91YjVLOLFDIXPH &iW &HQRVSKHUHV ;0 6) (SF) của hãng Elkem, phụ gia siêu sẻo gốc polycarboxylate PCE loại F theo ASTM C494 và nước máy. Tính chất vật liệu sử dụng được tUuQK Lượng lọt sàng (%) bày tương ứng trong Bảng và thành phần hạt của vật liệu thể hiện WURQJ+uQKYj+uQK Phương pháp thí nghiệP Độ chảy của hỗn hợp bê tông được xác định theo TCVN 3121 2:2003. Giá trị độ chảy được lấy bằng trung bình đường kính của hai Cỡ hạt (mm) lần đo vuông góc. Cường độ nén và uốn FAC SLWC được xác định với +uQKThành phần hạt vật liệu mẫu kích thước 40x40x160 mm theo tiêu chuẩn TCVN 6016:2011.0{ JOMC 22
Tạp chí Vật liệu và Xây dựng Tập 11. Số 6 (2021) +uQK+uQKGạQJKạWFHQRVSKHUHVửGụQJWURQJQJKLrQFứX Bảng Tỷ lệ thành phần vật liệu thí nghiệm 7KjQKSKầQ&.' 7ỷOệFiW)$&WKHR Hàm lượQJ)$& &ấSSKốL 7ỷOệ1&.' WKHRNKối lượQJ
WKểWtFK
WKHRWKểWtFK
6) ;0 ĐCFiW
56 56 56 56 56 56 4X\WUuQKWUộQ do đó làm giảm lượng nước tự do trong hệ dẫn đến tính linh động của hỗn hợp bê tông giảm. Ngoài ra, do đặc tính của các hạt FAC nên độ Máy trộn sử dụng trong nghiên cứu là máy trộn hành tinh / hút nước của FAC để đạt độ ẩm bão hòa cao hơn nhiều so với cát như Quy trình cấp vật liệu trộn vào máy như sau: Xi măngvà phụ gia khoáng thể hiện trong Bảng 1 cũng là nguyên nhân quan trọng làm giảm lượng được đưa vào máy trộn khô đều trong khoảng 2 phút, sau đó cho nước tự do trong hỗn hợp. khoảng 70% nước trộn đều trong khoảng 2 phút, làm sạch cối trộn và Trong trường hợp giữ cố định độ chảy xòe của hỗn hợp bê tông trong cho phụ gia siêu dẻo +30% nước còn lại trộn đều trong vòng 2SK~W khoảng 180mm và các thông số cấp phối tỷ lệ N/CKD=0YjKjP Liều lượng PGSD được điều chỉnh để hỗn hợp bê tông đảm bảo tính lượng CKD=750 kg/mđược giữ nguyên thì lượng phụ gia siêu dẻo đã công tác như mong muốn. phải điều chỉnh tăng lên theo hàm lượng FAC trong hệ như thể thiện WURQJ+uQKE .ếWTXảQJKLrQFứXYjEjQOXậQ 7tQKF{QJWiF .Kối lượQJWKểWtFK Độ chảy của hỗn hợp bê tông )$&6/:&với tỷ lệ N/CKD=0 Với tỷ lệ cát/FAC thay đổi từ 0 đến 100%, tương ứng với hàm và hàm lượng phụ gia siêu dẻo cố định 0,6% thể hiện trong +uQKD lượng FAC trong hỗn hợp bê tông thay đổi từ 42 đến 20% (theo thể tích) cho thấy, khi hàm lượng FAC trong hỗn hợp bê tông tăng thì hỗn hợp thì có thể thấy khối lượng thể tích của bê tông ở trạng thái khô từ 1782 bê tông có xu hướng giảm tính công tác khi đánh giá thông qua độ chảy giảm xuống còn 1312 kg/mtrong khi mẫu đối chứng là 2180 kg/m xòe. Cụ thể độ chảy xòe của hỗn hợp bê tông giảm của mẫu đối chứng mức độ giảm tương ứng là18,3 đến 39,8% so với mẫu đối chứng (+uQK là 215 mm giảm xuống còn 180 PP Yj mm, tương ứng giảm ). Như vậy, với tỷ lệ N/CKD =0,4 và hàm lượng CKD=750 kg/mWKu khoảng 8,8 đến 26,5% so với mẫu đối chứng khi thể tích FAC tăng KLTT nhỏ nhất đạt được là khoảng 1312 kg/m. Trong trường hợp muốn trong khoảng từ 2đến 4% so với mẫu đối chứng. Hiện tượng giảm giảm khối lượng thể tích bê tông xuống dưới mức 1312 kg/mWKuFyKDL tính linh động của hỗn hợp bê tông có thể giải thích là do tổng tỷ diện cách chủ yếu để giải quyết, thứ nhất vẫn cố định tỷ lệ N/CKD thì cần phải của các hạt FAC lớn hơn so với cát nên khi thay thế cát bởi FAC thì giảm hàm lượng chất kết dính để tăng hàm lượng FAC, ngược lại khi cố tổng diện tích bề mặt trong hệ tăng lên (điều này cũng có thể thấy độ định hàm lượng CKD thì cần tăng tỷ lệ N/CKD, tuy nhiên khi đó cường hút nước để đạt trạng thái bão hòa khô bề mặt của FAC lớn hơn cát) độ của bê tông sẽ giảm. JOMC 23
Tạp chí Vật liệu và Xây dựng Tập 11. Số 6 (2021) (D) Hàm lượng PGSD 25 Độ chảy xòe % so ĐC 30 (E) 0,80 25 Hàm lượng PGSD (%) 20 Thay đổi so ĐC (%) Độ chảy xòe (mm) 0,60 20 15 15 0,40 10 10 0,20 5 5 0 0 0,00 100% 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 100% 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 cát Tỷ lệ cát/FAC (%vol.) cát Tỷ lệ cát/FAC (%vol.) +uQKTính công tác của HHBT đánh giá thông qua độ chảy xòe KLTT 28d 2,40 0 2,20 Thay đổi so ĐC-28d -5 Khối lượng thể tích (kg/m3) 2,00 Thay đổi so ĐC (%) 1,80 -10 1,60 -15 1,40 -20 1,20 1,00 -25 0,80 -30 0,60 -35 0,40 0,20 -40 0,00 -45 100% 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 cát Tỷ lệ cát/FAC (%vol.) +uQKẢnh hưởng của tỷ lệ FAC thay thế cát đến KLTT của FAC SLWC Cường độQpQ hydroxyt (CH) sinh từ phản ứng thủy hóa của xi măng tạo nên khoáng hydro canxi silicate (CSH) và làm giảm lượng CH điều này sẽ giúp cải Khi xét đến ảnh hưởng của hàm lượng FAC đến cường độ )$& thiện tốt hơn vùng ITZ. Tuy nhiên, tốc độ phản ứng puzolanic xảy ra 6/:&, từ kết quả thí nghiệm thể hiện trong +uQKcó thể thấy, khi tăng chậm so với phản ứng thủy hóa của xi măng và khi lượng FAC trong hệ tỷ lệ FAC trong thành phần thì cường độ nén của bê tông có xu hướng tăng quá cao sẽ dư thừa so với nồng độ CH trong hệ để các phản ứng giảm ở các tuổi thí nghiệm 3, 7, 28 và 91 ngày. Cụ thể với tỷ lệ FAC puzolanic có thể tiếp tục xảy ra. Ngoài ra, khi sử dụng hạt FACErW{QJ khảo sát từ 0 đến 4% theo thể tích của ++%7thì cường độ nén tuổi 3, cũng được ghi nhận chứa nhiều lỗ rỗng bọt khí hơn. Điều này là GRFiF 7, 28 và 91 ngày của bê tông mẫu đối chứngtương ứngtừ 39 hạt FAC có kích thước nhỏ, làm tăng đáng kể diện tích bề mặt trong hệ, Yj1 MPa, giảm tương ứng với cấp phối có khả năng thấm ướt vật liệuthấp, khi trộn bê tông sẽ tăng hàm lượng tỷ lệ )$&% và giảm 15Yjvới cấp phối có tỷ lệ khí cuối vào hỗn hợp. Hiện tượng này này cũng được chỉ ra trong )$&43%. Điều này cho thấy, hàm lượng FAC là yếu tố ảnh hưởng đến nghiên cứu của Wang>@Tăng hàm lượng bọt khí, với ciFOỗ rỗng cường độ nén của )$&6/:&ở cả các tuổi sớm và tuổi muộn, tuy rằng kích thước lớn cũng là nguyên nhân làm giảm cường độ của bê tông. mức độ giảm cường độ ở tuổi muộn thấp hơn so với tuổi sớm. Hiện Một thông số nữa để đánh giá phẩm chất của vật liệu thường tượng giảm cường độ của )$&6/:& khi sử dụng FAC thay thế một được sử dụng để đánh giá cho bê tông nhẹ là cường độ riêng, đó là tỷ phần cát tự nhiên cũng đã được một số nghiên cứu chỉ ra và được giải số giữa cường độ và khối lượng thể tích của bê tông nhẹ. Đối với các thích do một số nguyên nhân chủ yếu sau. Đầu tiên phải kể đến đó là cấp phối bê tông nhẹ nghiên cứu, kết quả thể hiện trong +uQKDFKR các hạt FAC có cấu tạo dạng hình cầu vớilớp vỏ có thành phần chính thấy, cường độ riêng tuổi 28 ngày của các mẫu bê tông nhẹ tăng tỷ lệ là khoáng aluminosilicate ở dạng pha thủy tinh tương đối trơn nhẵn với thể tích của FAC trong hỗn hợp bê tông, cụ thể khi thể tích của FAC nên vùng tiếp xúccủa chúng với đá xi măngYQJ,7=