Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu bê tông sử dụng chất kết dính kiểm hoạt hóa tro bay – xỉ lò cao làm việc trong điều kiện biển Việt Nam

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật "Nghiên cứu bê tông sử dụng chất kết dính kiểm hoạt hóa tro bay – xỉ lò cao làm việc trong điều kiện biển Việt Nam" được nghiên cứu với mục tiêu: Thiết kế thành phần và chế tạo được BT CKD KHH TB-XLC đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và giá thành để có thể áp dụng cho các công trình xây dựng trong điều kiện Việt Nam, đặc biệt là các công trình làm việc trong môi trường biển.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu bê tông sử dụng chất kết dính kiểm hoạt hóa tro bay – xỉ lò cao làm việc trong điều kiện biển Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐINH HOÀNG QUÂN NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG SỬ DỤNG CHẤT KẾT DÍNH KIỀM HOẠT HÓA TRO BAY – XỈ LÒ CAO LÀM VIỆC TRONG ĐIỀU KIỆN BIỂN VIỆT NAM Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy Mã số: 9580202 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2025
Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Thủy Lợi Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS. Nguyễn Thanh Bằng Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS. Nguyễn Hữu Huế Phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Thanh Sang, Trường Đại học Giao thông Vận tải Phản biện 2: TS. Trần Minh Đức, Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng (IBST) Phản biện 3: PGS.TS. Hoàng Phó Uyên, Viện Thủy công Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường họp tại: Trường Đại học Thủy Lợi. Vào hồi 8h30 ngày 11 tháng 02 năm 2025 Có thể tìm hiểu Luận án tại: - Thư viện Quốc Gia - Thư viện Trường Đại học Thủy lợi
MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Biến đổi khí hậu và bảo vệ môi trường là vấn đề cấp bách, đặc biệt ở các nước đang phát triển. Với cam kết đạt phát thải ròng bằng "0" vào năm 2050, Việt Nam đối mặt thách thức lớn khi lượng khí nhà kính tăng từ 150,9 triệu tấn CO2 năm 2000 lên 563,8 triệu tấn năm 2020. Ngành xi măng chiếm 8,6% tổng phát thải quốc gia và gây hại môi trường trong quá trình sản xuất. Lượng tro bay từ nhà máy nhiệt điện và xỉ lò cao từ nhà máy luyện kim cũng tăng nhanh, đe dọa môi trường nếu không xử lý hiệu quả. Việc sử dụng chất kết dính kiềm hoạt hóa từ tro bay và xỉ lò cao thay thế một phần xi măng truyền thống có ý nghĩa lớn, giúp giảm phát thải khí nhà kính và tận dụng vật liệu thải công nghiệp. Với đường bờ biển dài chịu tác động của biến đổi khí hậu, xây dựng công trình bảo vệ bờ biển bền vững là cần thiết. Chất kết dính kiềm hoạt hóa tro bay – xỉ lò cao (CKD KHH TB-XLC) có khả năng chống xâm thực trong môi trường biển nhưng chưa được ứng dụng rộng rãi do thiếu quy định, thời gian đông kết ngắn, và chi phí cao. Do đó, tác giả đã chọn đề tài “Nghiên cứu bê tông sử dụng chất kết dính kiềm hoạt hóa tro bay – xỉ lò cao làm việc trong điều kiện biển Việt Nam”. 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài Thiết kế thành phần và chế tạo được BT CKD KHH TB-XLC đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và giá thành để có thể áp dụng cho các công trình xây dựng trong điều kiện Việt Nam, đặc biệt là các công trình làm việc trong môi trường biển. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu BT CKD KHH từ tro bay và xỉ lò cao nghiền mịn, áp dụng cho các công trình xây dựng, đặc biệt là các công trình làm việc trong môi trường biển với nguồn vật liệu sẵn có ở Việt Nam. 5. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu Hình 1 thể hiện khung nghiên cứu, cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu của luận án. 1
Hình 1. Khung nghiên cứu của luận án 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Ý nghĩa khoa học: (1) Xây dựng được mối quan hệ giữa các yếu tố đầu vào và các chỉ tiêu cơ lý của BT CKD KHH TB-XLC thông qua phương trình hồi quy và mô hình học máy; (2) Đề xuất được phương pháp thiết kế thành phần BT CKD KHH TB-XLC đảm bảo cường độ và độ sụt yêu cầu, phù hợp với nguồn vật liệu sẵn có ở Việt Nam; (3) Xác định được loại chất hoạt hóa và thành phần phù hợp kéo dài thời gian đông kết của CKD KHH TB-XLC đáp ứng yêu cầu thời gian thi công thực tế; (4) Đánh giá được độ bền của loại bê tông này trong môi trường xâm thực biển bằng thực nghiệm. - Ý nghĩa thực tiễn: (1) Đánh giá được hiệu quả môi trường của CKD KHH TB- XLC, tái chế tro bay và xỉ lò cao, góp phần giảm phát thải khí nhà kính; (2) Đề xuất được phương pháp chế tạo BT CKD KHH TB-XLC cân bằng giữa yêu cầu kinh tế và kỹ thuật, ứng dụng thành công cho một đoạn kè biển, góp phần đưa loại vật liệu mới này tiếp cận với thị trường xây dựng. 2
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG SỬ DỤNG CHẤT KẾT DÍNH KIỀM HOẠT HÓA TRO BAY – XỈ LÒ CAO 1.1. Giới thiệu chung về chất kết dính kiềm hoạt hóa 1.1.1 Các mốc lịch sử trong quá trình phát triển CKD KHH Chất kết dính kiềm hoạt hóa (CKD KHH) bắt đầu nghiên cứu từ những năm 1940 bởi Purdon. Năm 1967, Glukhovsky mở rộng nghiên cứu và phát triển CKD KHH từ xỉ lò cao, đặt tên là "soil-cement", sau đó được thống nhất là “Alkali- Activated Slag Cement”. Năm 1978, Davidovits phát minh CKD KHH từ metakaolin và đặt tên là “Geopolymer”. Năm 2010, BT CKD KHH TB-XLC lần đầu tiên được áp dụng trong công trình thực tế tại Australia. 1.1.2 Phân loại chất kết dính kiềm hoạt hóa Căn cứ vào thành phần hóa học của vật liệu đầu vào: (1) Vật liệu Alkali-earth enriched aluminosilicates (xỉ lò cao, tro bay nhóm C); (2) Vật liệu Aluminosilicates (tro bay nhóm F, metakaolin). Căn cứ theo đặc trưng của sản phẩm phản ứng chủ yếu: (1) Kích hoạt xỉ lò cao (Si + Ca) bằng dung dịch kiềm nhẹ, có C-S-H là sản phẩm phản ứng chính; (2) Kích hoạt tro bay, metakaolin (Si + Al) bằng dung dịch kiềm trung bình đến cao, tạo ra sản phẩm thường được gọi là “Geopolymer” với cấu trúc polyme vô định hình. Căn cứ vào trạng thái của chất hoạt hóa và công nghệ sản xuất: (1) Chất kết dính và dung dịch hoạt hóa tách riêng, gọi là CKD KHH hai thành phần; (2) Chất kết dính và chất hoạt hóa đều ở dạng rắn, trộn sẵn, chỉ cần thêm nước khi sử dụng, gọi là CKD KHH một thành phần. 1.2. Cơ sở khoa học của việc kết hợp tro bay và xỉ lò cao nghiền mịn để chế tạo CKD KHH TB-XLC 1.1.3 Cơ chế phản ứng của chất kết dính kiềm hoạt hóa tro bay Cơ chế phản ứng của chất kết dính kiềm hoạt hóa tro bay, bắt đầu khi tro bay tiếp xúc với dung dịch kiềm như NaOH hoặc KOH. Quá trình này phá vỡ các liên kết Si-O-Si và Al-O-Al trong tro bay, giải phóng các ion silicat và aluminat. Các ion này sau đó di chuyển và tái cấu trúc, tạo thành mạng lưới polyme vô định hình 3
gọi là geopolymer, có cấu trúc tương tự zeolite. Mạng lưới này sau đó hóa rắn và phát triển cường độ. 1.1.4 Cơ chế phản ứng của chất kết dính kiềm hoạt hóa xỉ lò cao Cơ chế phản ứng của chất kết dính kiềm hoạt hóa xỉ lò cao diễn ra khi xỉ lò cao nghiền mịn được hoạt hóa bằng dung dịch kiềm, giúp nó nhanh chóng đóng rắn và đạt cường độ cao. Sản phẩm phản ứng chủ yếu là C-S-H, AFm, và hydrotalcite, không có Ca(OH)2 và ettringite. Gel C-S-H trong chất kết dính này hình thành nhanh hơn và có dạng lá, khác với gel C-S-H hình kim trong xi măng Poóc lăng. 1.1.5 Cơ sở khoa học lựa chọn kết hợp tro bay và xỉ lò cao nghiền mịn chế tạo chất kết dính kiềm hoạt hóa Kết hợp tro bay và xỉ lò cao nghiền mịn để chế tạo chất kết dính kiềm hoạt hóa là một giải pháp hiệu quả. Chất kết dính từ tro bay có cường độ cao nhưng cần gia nhiệt, trong khi chất kết dính từ xỉ lò cao có thể đóng rắn ở nhiệt độ phòng nhưng dễ bị co ngót. Sự kết hợp này giúp khắc phục nhược điểm của từng loại, tạo ra chất kết dính bền vững, hạn chế hiện tượng co ngót và vi nứt, và có khả năng phát triển cường độ ở điều kiện nhiệt độ môi trường. 1.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu CKD KHH TB-XLC 1.2.1 Thành phần chất kết dính kiềm hoạt hóa tro bay – xỉ lò cao Thành phần của CKD KHH TB-XLC bao gồm tro bay, xỉ lò cao nghiền mịn, chất hoạt hóa và nước. Nghiên cứu tổng quan cho thấy tăng tỷ lệ xỉ lò cao (%XLC) giúp hỗn hợp đóng rắn nhanh hơn và đạt cường độ cao hơn. Tuy nhiên, nếu %XLC quá cao, có thể dẫn đến co ngót và nứt nẻ. Chất hoạt hóa dạng lỏng Na2SiO3 + NaOH cho cường độ cao hơn so với các loại chất hoạt hóa khác. Các thông số %Na2O, đặc trưng cho nồng độ dung dịch hoạt hóa, và mô-đun silic Ms, đặc trưng cho tỷ lệ Na2SiO3 và NaOH, có ảnh hưởng lớn đến tính chất của CKD KHH TB-XLC. Tuy nhiên, khoảng giá trị của các thông số này còn khá rộng. Do đó, cần xác định ảnh hưởng và khoảng giá trị hợp lý của các thông số này. Ngoài ra, CKD KHH TB-XLC hoạt hóa bởi Na2SiO3 + NaOH hoặc Na2SiO3 có thời gian đông kết nhanh, giúp giảm thời gian chờ tháo ván khuôn, thích hợp cho các cấu kiện đúc sẵn, đặc biệt cho các kết cấu bê tông bảo vệ bờ biển. Tuy nhiên, đối 4
với các kết cấu bê tông thông thường, thời gian đông kết nhanh là một nhược điểm cần khắc phục để thuận lợi cho thi công và vận chuyển. 1.2.2 Phương pháp thiết kế thành phần BT CKD KHH TB-XLC Các phương pháp thiết kế thành phần BT CKD KHH được đề xuất trước đây vẫn còn nhiều bất cập và chưa phù hợp với điều kiện Việt Nam như: chưa xét đến trọng lượng riêng của vật liệu; chỉ áp dụng cho Na2SiO3 có Ms=2,0 trong khi Na2SiO3 ở Việt Nam có Ms dao động lớn từ 1,5 ÷ 2,7; việc thay thế biểu đồ R28~N/X trong tiêu chuẩn thiết kế thành phần của BTXM bằng R28~DDHH/CKD là chưa phù hợp vì khi tăng DDHH/CKD làm tăng N/CKD (dẫn tới giảm cường độ) nhưng đồng thời cũng làm tăng nồng độ chất hoạt hóa (dẫn tới tăng cường độ); chưa chú ý đến vấn đề chi phí hợp lý (BT mác thấp chi phí cao hơn BT mác cao); hoặc quy trình đơn giản nhưng cố định nhiều thông số quan trọng. Do đó, nghiên cứu sử dụng mô hình học máy để thiết kế thành phần BT CKD KHH đang được quan tâm, với nhiều mô hình được phát triển để dự đoán cường độ nén và độ sụt, nhưng còn nhiều hạn chế như số lượng mẫu ít; chưa đề cập đến ảnh hưởng của dung dịch hoạt hóa; chưa đề cập đến ảnh hưởng của nước; bỏ qua ảnh hưởng của cốt liệu; hoặc chưa đề cập đến tỷ lệ tro bay, xỉ lò cao sử dụng. Vì vậy, việc nghiên cứu đề xuất PP thiết kế thành phần BT CKD KHH TB-XLC dựa trên mô hình học máy, xem xét đầy đủ các yếu tố ảnh hưởng chính của vật liệu đầu vào, như theo định hướng của luận án là cần thiết. 1.2.3 Độ bền của BT CKD KHH TB-XLC làm việc trong môi trường biển Độ bền kháng sulfate của BT CKD KHH TB-XLC tốt hơn so với BTXM truyền thống, thậm chí còn tốt hơn xi măng bền sulfate. Môi trường MgSO4 có khả năng “ăn mòn” cao hơn so với môi trường Na2SO4. Khả năng kháng clorua, bảo vệ ăn mòn cốt thép của BT CKD KHH TB-XLC vẫn chưa rõ ràng khi phần lớn nghiên cứu cho thấy loại vật liệu này có khả năng chống xâm nhập clorua tốt, trong khi một vài nghiên cứu đã chỉ ra điều ngược lại. Các nghiên cứu về khả năng chống mài mòn của BT CKD KHH TB-XLC còn hạn chế. Các thí nghiệm trong phòng nghiên cứu về độ bền của BT CKD KHH TB-XLC dưới sự tấn công đơn lẻ hoặc kết hợp của sulfate, clorua, cácbonat cho thấy tỷ lệ kết hợp tro bay và xỉ lò cao nghiền mịn tốt nhất vào khoảng 50/50. Tuy nhiên, cần nghiên cứu về độ bền của 5
BT CKD KHH TB-XLC tại môi trường biển thực tế để có thể đưa ra những đánh giá chính xác hơn. 1.3 Đặc điểm môi trường biển Việt Nam và các tác nhân xâm thực Nước biển Việt Nam tương tự các đại dương khác thường chứa khoảng 3,5% các muối hoà tan với độ pH khoảng 8,2÷8,3, gây ăn mòn mạnh cho bê tông và bê tông cốt thép, đặc biệt ở vùng nước lên xuống và chịu tác động sóng. Các nghiên cứu cho thấy bê tông trong môi trường biển có thể bị phá hoại do tác động vật lý, hóa học, sinh học và ăn mòn cốt thép. Thời gian hư hỏng của các kết cấu bê tông trong môi trường biển chỉ đạt từ 10÷50% tuổi thọ thiết kế, tùy thuộc vào điều kiện môi trường, đặc điểm và vị trí của kết cấu công trình. Việc nghiên cứu vật liệu bê tông có độ bền cao như BT CKD KHH TB-XLC là cần thiết Kết luận chương 1 (1) Làm rõ được cơ sở khoa học cho việc lựa chọn kết hợp tro bay và xỉ lò cao nghiền mịn trong việc chế tạo CKD KHH; (2) Các yếu tố đầu vào ảnh hưởng đến tính chất CKD KHH TB-XLC gồm %XLC, %Na2O và Ms, nhưng chưa rõ khoảng giá trị hợp lý của chúng nên cần tiếp tục nghiên cứu để xác định khoảng giá trị này; (3) Các phương pháp thiết kế cấp phối BT CKD KHH TB-XLC được phát triển trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay vẫn còn rất nhiều bất cập và chưa phù hợp với điều kiện nước ta. Vì vậy, việc nghiên cứu xây dựng phương pháp tính toán cấp phối cho BT CKD KHH TB-XLC là rất cần thiết; (4) CKD KHH TB-XLC, khi hoạt hóa bằng Na2SiO3 + NaOH hoặc Na2SiO3, có thời gian đông kết nhanh, phù hợp cho sản xuất cấu kiện đúc sẵn hoặc sửa chữa bê tông bảo vệ bờ biển. Tuy nhiên, đối với kết cấu bê tông thông thường, cần khắc phục nhược điểm này để tạo điều kiện thuận lợi, đủ cho thời gian thi công và vận chuyển. (5) BT CKD KHH TB-XLC có tiềm năng để sử dụng thay thế cho BTXM trong các kết cấu BT, BTCT làm việc trong môi trường biển. Tuy nhiên, cần thêm nghiên cứu chuyên sâu, đặc biệt là trong môi trường biển thực tế, để có kết luận chính xác về độ bền của loại chất kết dính này. 6
CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG CHẤT KẾT DÍNH KIỀM HOẠT HÓA TRO BAY – XỈ LÒ CAO 2.1 Cách tiếp cận và quy trình nghiên cứu 2.1.1 Cách tiếp cận Luận án nghiên cứu đề xuất phương pháp thiết kế thành phần BT CKD KHH TB- XLC theo hướng tiếp cận tỷ lệ cốt liệu được tính toán sao cho đạt độ chặt nhất dựa trên cơ sở lý thuyết mật độ sắp xếp hạt, và thành phần của vật liệu đầu vào được xác định dựa vào mô hình dự đoán độ sụt Sn và cường độ nén ở tuổi 28 ngày R28 của BT CKD KHH TB-XLC. Lý thuyết mật độ sắp xếp hạt, dựa trên nguyên lý các hạt nhỏ lấp đầy khoảng trống giữa các hạt lớn để tạo ra cấu trúc vật liệu có mật độ cao, chọn mô hình Toufar điều chỉnh vì độ chính xác cao và tính đơn giản. Lý thuyết hồ dư mô tả hành vi dòng chảy của hỗn hợp bê tông, chia hồ chất kết dính thành ba phần: điền đầy lỗ hổng, bao quanh hạt cốt liệu để đạt độ sụt ban đầu, và tăng thêm để đạt độ sụt yêu cầu. Chiều dày trung bình của lớp hồ dư bao quanh hạt cốt liệu th ảnh hưởng quan trọng đến độ sụt của hỗn hợp. 2.1.2 Quy trình nghiên cứu Quy trình nghiên cứu của chương 2 được thể hiện ở hình 2.2. Hình 2.2. Quy trình nghiên cứu của chương 2 7
2.2 Xây dựng công thức tính toán vật liệu chế tạo 2.2.1 Vật liệu sử dụng trong nghiên cứu Trong nghiên cứu này, sử dụng ba loại tro bay loại F: từ NMNĐ Hải Phòng (MKN=11,32%); từ NMNĐ Phả Lại (MKN=10,93%); từ NMNĐ Formosa (MKN=1,83%). Xỉ lò cao nghiền mịn từ Công ty Cổ phần Thép Hòa Phát với chỉ số HM lớn hơn 1,4. Dung dịch kiềm hoạt hóa là Na2SiO3 + NaOH, với NaOH dạng vảy có độ tinh khiết 99% và dung dịch Na2SiO3 chứa 26,7% SiO2, 9,84% Na2O và 63,46% H2O, mô-đun silic 2,7. Cốt liệu đáp ứng yêu cầu theo TCVN 7570:2006, giống với cốt liệu BTXM thông thường. 2.2.2 Nghiên cứu khảo sát sự ảnh hưởng của các yếu tố đặc trưng vật liệu đến tính chất của CKD KHH Các yếu tố đặc trưng của vật liệu đầu vào gồm có: %XLC, %Na2O, Ms, N/CKD và th. Kết quả quy hoạch thực nghiệm trên mẫu vữa CKD KHH TB-XLC cho thấy yếu tố Ms có mức độ ảnh hưởng không lớn tới cường độ nén so với hai yếu tố còn lại là %XLC và %Na2O (Phụ lục 1). Vì vậy, giá trị Ms được lựa chọn không đổi bằng 1,2 nhằm giảm khối lượng thí nghiệm. 2.2.3 Tính toán các yếu tố đặc trưng từ các thông số cơ bản của vật liệu đầu vào và ngược lại Bảng 2.4. Tổng hợp công thức tính toán các yếu tố đặc trưng từ các thông số cơ bản của vật liệu đầu vào Ký hiệu Công thức tính toán 𝑚 𝑋𝐿𝐶 %XLC . 100 𝑚 𝑋𝐿𝐶 +𝑚 𝑇𝐵 𝑚 𝑡𝑡𝑙 ∗%𝑁𝑎2 𝑂 𝑡𝑡𝑙 +𝑚 𝑥𝑢𝑡 ∗0.775 %Na2O . 100 𝑚 𝑇𝐵 +𝑚 𝑋𝐿𝐶 +𝑚 𝑡𝑡𝑙 ∗(%𝑁𝑎2 𝑂 𝑡𝑡𝑙 +%𝑆𝑖𝑂2𝑡𝑡𝑙 )+𝑚 𝑥𝑢𝑡 ∗0.775 𝑚 𝑡𝑡𝑙 ∗%𝑁𝑎2 𝑂 𝑡𝑡𝑙 +𝑚 𝑥𝑢𝑡 ∗0,775 Ms 𝑚 𝑡𝑡𝑙 ∗%𝑆𝑖𝑂2𝑡𝑡𝑙 𝑚 𝑛ướ𝑐 +𝑚 𝑡𝑡𝑙 ∗%𝐻2 𝑂 𝑡𝑡𝑙 N/CKD 𝑚 𝑇𝐵 +𝑚 𝑋𝐿𝐶 +𝑚 𝑡𝑡𝑙 ∗(%𝑁𝑎2 𝑂 𝑡𝑡𝑙 +%𝑆𝑖𝑂2𝑡𝑡𝑙 )+𝑚 𝑥𝑢𝑡 ∗0.775 𝑚 𝑇𝐵 𝑚 𝑋𝐿𝐶 𝑚 𝑡𝑡𝑙 𝑚 𝑥ú𝑡 𝑚 𝑛ướ𝑐 𝑚 𝑚 1−∅ 𝐴 + + + + – ( 𝐶 + Đ ). ρ 𝑇𝐵 ρ 𝑋𝐿𝐶 ρ 𝑡𝑡𝑙 ρ 𝑥ú𝑡 ρ 𝑛ướ𝑐 ρ 𝐶 ρĐ ∅𝐴 th 𝑚 𝑚 . 106 ( 𝐶 + Đ ).𝑆𝑆𝐴 𝑜 ρ 𝐶 ρĐ Thông qua mô hình Toufar điều chỉnh, xác định được tỷ lệ phối trộn cốt liệu tối ưu sao cho mật độ sắp xếp hạt ΦA đạt giá trị lớn nhất, từ đó xác định được diện 8
tích bề mặt cốt liệu. Dựa trên cơ sở lý thuyết “thể tích tuyệt đối” và mô hình Toufar điều chỉnh, thành lập được các công thức dùng để tính toán các yếu tố đặc trưng từ các thông số cơ bản của vật liệu đầu vào và ngược lại (bảng 2.4 và bảng 2.5). Bảng 2.5. Tổng hợp công thức tính toán thành phần vật liệu đầu vào từ các yếu tố đặc trưng Thành phần cấp Ký Cách tính toán phối hiệu 1 −1 [1 − ( + 𝑡ℎồ . 𝑆𝑆𝐴 𝑜 . 10−6 ) ] / ∅𝐴 1 %𝑋𝐿𝐶.(1−%Na2 O−Ms.%Na2 O).( −1) %XLC [ + 𝜌 𝑇𝐵 Tổng chất kết dính mCKD 𝑀 𝑠. %𝑁𝑎2 𝑂 %𝑋𝐿𝐶.(1−%Na2 O−Ms.%Na2 O) %𝑆𝑖𝑂2𝑡𝑡𝑙 + + 𝜌 𝑋𝐿𝐶 𝜌 𝑡𝑡𝑙 %𝑁𝑎2 𝑂 𝑡𝑡𝑙 1,29.%𝑁𝑎2 𝑂.(1−𝑀 𝑠 . ) %𝑆𝑖𝑂2𝑡𝑡𝑙 𝑁 %𝑁𝑎2 𝑂 +( − 𝑀 𝑠. . %𝐻2 𝑂 𝑡𝑡𝑙 )] 𝜌 𝑥𝑢𝑡 𝐶𝐾𝐷 %𝑆𝑖𝑂2𝑡𝑡𝑙 %𝑁𝑎2 𝑂 Na2SiO3 mttl 𝑀 𝑠 ∗ 𝑚 𝐶𝐾𝐷 ∗ %𝑆𝑖𝑂2𝑡𝑡𝑙 %𝑁𝑎2 𝑂 𝑡𝑡𝑙 NaOH mxut 1,29 ∗ %𝑁𝑎2 𝑂 ∗ 𝑚 𝐶𝐾𝐷 ∗ (1 − 𝑀 𝑠 ∗ ) %𝑆𝑖𝑂2𝑡𝑡𝑙 Nước (thêm) mH2O 𝑚 𝐶𝐾𝐷 ∗ 𝑁/𝐶𝐾𝐷 − 𝑚 𝑡𝑡𝑙 ∗ %𝐻2 𝑂 𝑡𝑡𝑙 Xỉ lò cao nghiền mXLC %𝑋𝐿𝐶 ∗ (1 − %Na2 O − Ms ∗ %Na2 O) ∗ mCKD mịn 1 Tro bay mTB mXLC ∗ ( − 1) %XLC 1 −1 Cát mC 𝑦1 . 𝜌 𝐶 . ( + 𝑡ℎồ . 𝑆𝑆𝐴 𝑜 . 10−6 ) ∅𝐴 1 −1 Đá mĐ (1 − 𝑦1 ). 𝜌Đ . ( + 𝑡ℎồ . 𝑆𝑆𝐴 𝑜 . 10−6 ) ∅𝐴 2.3 Xây dựng bộ cơ sở dữ liệu thí nghiệm độ sụt và cường độ nén ở 28 ngày tuổi của BT CKD KHH TB-XLC Luận án đã tiến hành thí nghiệm xác định độ sụt Sn và cường độ nén R28 trên 178 tổ mẫu BT CKD KHH TB-XLC theo TCVN 3106:2022 và TCVN 3118:2022. Bộ dữ liệu này (xem Phụ lục 2), được sử dụng để thiết lập mô hình mạng nơ-ron nhân tạo và mô hình toán học để dự đoán độ sụt Sn và cường độ nén 28 ngày R28 của BT CKD KHH TB-XLC, được tóm tắt trong bảng 2.6 và được chia ngẫu nhiên thành các tập huấn luyện và thử nghiệm theo tỷ lệ 80/20. 9
Bảng 2.6. Mô tả tập dữ liệu sử dụng trong nghiên cứu %Na2O %XLC N/CKD th (μm) Sn (mm) R28 (MPa) Số lượng 178 178 178 178 178 178 Trung bình 5,14 50,22 0,41 34,1 107,2 55,21 Độ lệch chuẩn 0,84 16,64 0,05 17,9 60,2 17,34 Min 3,00 10,00 0,31 6,2 5,00 3,50 25% 5,00 50,00 0,37 23,93 80,00 48,33 50% 5,00 50,00 0,41 27,80 100,00 60,00 75% 6,00 60,00 0,43 48,43 150,00 67,44 Max 6,70 90,00 0,50 75,70 250,00 89,60 2.4 Xây dựng mô hình học máy và mô hình toán dự đoán độ sụt và cường độ nén ở tuổi 28 ngày của BT CKD KHH TB-XLC 2.4.1 Xây dựng mô hình mạng nơ-ron nhân tạo dự đoán độ sụt và cường độ của BT CKD KHH TB-XLC (a) (b) Hình 2.9. Tầm quan trọng của các yếu tố đặc trưng Hình 2.11. Ảnh hưởng đầu vào trong mô hình mạng nơ-ron nhân tạo dự của th và N/CKD tới độ đoán (a) độ sụt và (b) cường độ nén sụt (a) (b) (c) Hình 2.10. Ảnh hưởng của %XLC, %Na2O và N/CKD tới cường độ nén Mô hình ANN được thành lập với đầu vào là %Na2O, %XLC, N/CKD và th, đầu ra là độ sụt Sn hoặc cường độ chịu nén R28. Giải thuật di truyền kết hợp với xác thực chéo K-fold được sử dụng để tối ưu hóa siêu tham số cho mô hình. Kết quả cho thấy mô hình dự đoán R28 và Sn có độ chính xác cao trên cả tập huấn luyện 10
và tập kiểm tra, với R2 lần lượt là 0,956 và 0,974 cho cường độ nén, và 0,928 và 0,931 cho độ sụt. Các sai số MSE và MAE đều rất thấp, cho thấy tính chính xác và tin cậy của mô hình. Kỹ thuật hoán vị tầm quan trọng được sử dụng để xác định tầm quan trọng của các yếu tố. Kết quả cho thấy %XLC, %Na2O, N/CKD là các yếu tố ảnh hưởng chính đến cường độ (hình 2.9b), trong khi N/CKD và th là các yếu tố ảnh hưởng chính đến độ sụt (hình 2.9a). Hình 2.10 minh họa biểu đồ đường đồng mức thể hiện ảnh hưởng của %XLC, %Na2O và N/CKD đối với cường độ R28. Kết quả cho thấy khoảng giá trị hợp lý của %XLC là từ 30% đến 60%, vượt quá 60% cường độ nén tăng chậm và thậm chí có xu hướng giảm khi vượt quá 70%. %Na2O nên nằm trong khoảng 3,5% đến 6,5% để đảm bảo cường độ nén cao và giá thành hợp lý. N/CKD càng thấp thì cường độ nén càng cao do giảm lượng nước dư trong hỗn hợp bê tông. Bên cạnh đó, biểu đồ đường đồng mức trong Hình 2.11 minh họa tác động của hai yếu tố th và N/CKD đối với độ sụt Sn. Độ sụt của hỗn hợp BT CKD KHH TB- XLC không chỉ phụ thuộc vào tỷ lệ N/CKD mà còn phụ thuộc lớn vào giá trị th (Hình 2.11). 2.4.2 Xây dựng mô hình toán dự đoán độ sụt và cường độ nén của BT CKD KHH TB-XLC Mô hình toán dự đoán độ sụt và cường độ nén của bê tông CKD KHH TB-XLC được xây dựng bằng phương pháp lập trình biểu thức gen (GEP). Thuật toán GEP tạo ra các biểu thức toán học tự động dựa trên quá trình lựa chọn, tái tổ hợp và đột biến, cho phép dự đoán độ sụt và cường độ nén. Độ chính xác của các mô hình được đánh giá bằng hệ số xác định R2, lần lượt là 0,88 và 0,95. Các mô hình toán học cho Sn và R28 được biểu diễn bằng các công thức sau: [(𝑡ℎ −1.344).𝑡ℎ]0.24 %𝑋𝐿𝐶 %𝑁𝑎2 𝑂 𝑡ℎ .(%𝑁𝑎2 𝑂−1.679)(𝑡ℎ.𝑁/𝐶𝐾𝐷−21.781) 𝑆𝑛 = 𝑁/𝐶𝐾𝐷 ) − 4.265 + 𝑁 + 0.209(5.94 𝑡ℎ 4.994( 𝐶𝐾𝐷 −0.33) %𝑋𝐿𝐶 %𝑋𝐿𝐶 %𝑋𝐿𝐶 2 (𝑁/𝐶𝐾𝐷−0.387)∗16.64 𝑡ℎ 𝑅28 = 1 − − − + %𝑁𝑎2 𝑂 + %𝑋𝐿𝐶 6.988(𝑁/𝐶𝐾𝐷) [(𝑁/𝐶𝐾𝐷)0.868 +%𝑁𝑎 𝑂] 16.819∗%𝑁𝑎2 𝑂 %𝑁𝑎2 𝑂 −3.054 %𝑋𝐿𝐶 2 Mô hình mạng nơ-ron nhân tạo có hiệu quả tốt hơn so với mô hình toán trong việc dự đoán độ sụt và cường độ nén của BT CKD KHH TB-XLC. Do đó, mô hình mạng nơ-ron nhân tạo được chọn sử dụng là hợp lý. 11
2.5 Đề xuất phương pháp thiết kế cấp phối BT CKD KHH TB-XLC 2.5.1 Lưu đồ phương pháp thiết kế cấp phối BT CKD KHH TB-XLC Phương pháp thiết kế cấp phối BT CKD KHH TB-XLC được thể hiện ở lưu đồ trong hình 2.16. Hình 2.16. Lưu đồ phương pháp thiết kế cấp phối BT CKD KHH TB-XLC 2.5.2 Thiết kế cấp phối BT CKD KHH TB-XLC mác M30, M40 và M50 Bảng 2.11. Kết quả tính toán cấp phối của BT CKD KHH TB-XLC Đơn Nội dung M30 M40 M50 vị Cường độ nén quy định, Rqđ MPa 30 40 50 Cường độ nén yêu cầu, Ryc MPa 36 48 60 Độ sụt yêu cầu, Snyc mm 180 180 180 %Na2O % 4,0 4,5 5,3 Các yếu tố %XLC % 40 54 50 đặc trưng N/CKD 0,47 0,49 0,47 th μm 23 19 25 Tro bay kg 186,0 137,5 153,7 Xỉ lò cao kg 124,0 161,4 153,7 Na2SiO3 (dung dịch) kg 62,75 68,90 85,12 Cấp phối vật NaOH (vảy) kg 9,79 10,75 13,28 liệu cho 1 3 bê tông Nước kg 119,3 118,2 108,7 m Cát vàng kg 629,2 633,6 627,0 Đá dăm 0,5x1 kg 325,6 327,9 324,4 Đá dăm 1x2 kg 923,7 930,2 920,5 Giá thành đ/m3 795.995 849.450 941.875 12
Kết quả tính toán thành phần BT CKD KHH TB-XLC mác M30, M40 và M50 theo phương pháp đã đề xuất được thể hiện ở bảng 2.11. 2.6 Đánh giá sự phù hợp của phương pháp thiết kế cấp phối BT CKD KHH TB-XLC 25.0 Cường độ nén R28 (MPa) 60.0 20.0 Độ sụt Sn (cm) 50.0 40.0 15.0 30.0 10.0 20.0 10.0 5.0 0.0 0.0 M30 M40 M50 M30 M40 M50 R28 (MPa) 36.6 49.4 60.8 Sn (cm) 18.2 17.3 18.9 Hình 2.18. Kết quả cường độ nén ở 28 Hình 2.19. Kết quả độ sụt trung bình ngày tuổi của các mác BT đã thiết kế của các mác bê tông đã thiết kế 80.0 15.0 Cường độ nén Rn Cường độ chịu kéo khi uốn Ru (MPa) 60.0 10.0 (MPa) 40.0 M30 5.0 Ru = 0.163 x Rn 20.0 M40 M50 0.0 R² = 0.835 0.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 0 14 28 42 56 70 84 98 112 126 Ngày tuổi Cường độ nén Rn (MPa) Hình 2.20. Sự phát triển cường độ Hình 2.21. Tương quan giữa cường độ nén theo thời gian của các mác bê nén và cường độ chịu kéo khi uốn tông đã thiết kế Kết quả cho thấy, bê tông mác M30, M40 và M50 có cường độ nén trung bình và độ lệch chuẩn lần lượt là 36,62±1,92 MPa, 49,18±2,65 MPa và 60,63±3,09 MPa (Hình 2.18). Độ sụt trung bình và độ lệch chuẩn của hỗn hợp bê tông mác M30, M40 và M50 lần lượt là 18,17±1,57cm, 17,25±1,67cm và 18,92±1,66cm (Hình 2.19). Cường độ nén trung bình và độ sụt trung bình của các mác bê tông đều khá gần với cường độ nén và độ sụt yêu cầu dùng để thiết kế thành phần BT CKD KHH TB-XLC. Như vậy, có thể kết luận rằng các mác bê tông đã thiết kế đạt yêu cầu về cường độ nén và độ sụt đã đề ra. Hình 2.20 cho thấy cường độ nén của BT CKD KHH TB-XLC phát triển theo quy luật logarit tương tự như của BTXM. Hình 2.21 cho thấy hệ số chuyển đổi từ cường độ nén sang cường độ chịu kéo khi uốn là 0,163. 13
Kết luận chương 2 (1) Đã thành lập được các công thức tính toán các yếu tố đặc trưng từ các thông số cơ bản của vật liệu đầu vào và ngược lại, giúp giảm bớt biến đầu vào mà vẫn giữ được các đặc trưng cơ bản của vật liệu. (2) Luận án xây dựng mô hình mạng nơ-ron nhân tạo và mô hình toán để dự đoán độ sụt và cường độ nén ở tuổi 28 ngày của BT CKD KHH TB-XLC. Mô hình mạng nơ-ron nhân tạo có độ chính xác cao hơn so với mô hình toán. (3) %Na2O, %XLC, N/CKD và th là các yếu tố chính ảnh hưởng đến các chỉ tiêu cơ lý của BT CKD KHH TB-XLC. Trong đó, %XLC, %Na2O và N/CKD tác động chính đến cường độ nén, còn th và N/CKD ảnh hưởng chính đến độ sụt. %XLC nên nằm trong khoảng 30%-60% và %Na2O từ 3,5%-6,5% để đạt cường độ cao và giá thành hợp lý. (4) Luận án đề xuất phương pháp thiết kế thành phần BT CKD KHH TB-XLC đảm bảo cường độ và độ sụt yêu cầu, phù hợp với nguồn vật liệu ở Việt Nam. Thực nghiệm cho thấy phương pháp này phù hợp cho BT CKD KHH TB-XLC mác M30, M40 và M50. (5) BT CKD KHH TB-XLC có khối lượng thể tích khô và sự phát triển cường độ tương tự như bê tông xi măng (BTXM), độ chống thấm cao và hệ số chuyển đổi từ cường độ nén sang cường độ chịu kéo khi uốn là 0,163, cao hơn so với hệ số của BTXM (0,12) trong TCVN 3118:2022. CHƯƠNG 3 GIẢI PHÁP KÉO DÀI THỜI GIAN ĐÔNG KẾT CỦA CHẤT KẾT DÍNH KIỀM HOẠT HÓA TRO BAY – XỈ LÒ CAO 3.1 Nghiên cứu đề xuất giải pháp kéo dài thời gian bắt đầu đông kết của CKD KHH TB-XLC Kết quả thí nghiệm cho thấy, Ms có ảnh hưởng không đáng kể so với %Na2O và %XLC (phụ lục 1). Kết quả này cho thấy thay vì sự kết hợp tiêu chuẩn của natri silicat và natri hydroxit, 100% natri silicat có thể được sử dụng làm chất hoạt hóa. Sử dụng Na2SiO3 + NaOH lỏng và Na2SiO3.5H2O cho sản phẩm có cường 14
độ nén tương đương nhưng đều có thời gian đông kết ngắn, cần cải thiện để đáp ứng yêu cầu thi công bê tông toàn khối. Nghiên cứu trước đây cho thấy các phụ gia sử dụng cho xi măng truyền thống không có hiệu quả với CKD KHH. Sử dụng 4 ÷ 6% Borax hoặc 7% hydrophosphate có khả năng kéo dài thời gian đông kết nhưng chi phí cao. Giải pháp kéo dài thời gian đông kết bằng cách thay thế một phần chất hoạt hóa bằng Na2CO3 là rất khả thi. Tuy nhiên, tỷ lệ tối ưu của CKD KHH TB-XLC hoạt hóa bởi Na2SiO3.5H2O + Na2CO3 cần nghiên cứu thêm. 3.2 Thiết lập phương trình hồi quy và tối ưu hóa CKD KHH TB-XLC một thành phần 3.2.1 Lựa chọn phương pháp quy hoạch thực nghiệm Thông qua phân tích so sánh, lựa chọn phương pháp thiết kế phối hợp có tâm (Central Composite Design - CCD). 3.2.2 Xác định các tham số đầu vào và miền khảo sát Bảng 3.2. Giá trị các thông số đầu vào của CKD KHH TB-XLC một thành phần Giới hạn Giới hạn Tâm Giới hạn Giới hạn Thông số Ký “*” dưới xoay trên “*” đầu vào hiệu (-) (-1) (0) (+1) (+) %Na2O_NS A 2,32% 3% 4% 5% 5,68% %Na2O_NC B 0,32% 1% 2% 3% 3,68% %XLC C 19,77% 30% 45% 60% 70,23% Các tham số đầu vào và miền khảo sát được lựa chọn được thể hiện ở bảng 3.2. Trong đó %Na2O_NS là tỷ lệ % khối lượng của Na2O có trong Na2SiO3.5H2O so với tổng khối lượng chất kết dính, %Na2O_NC là tỷ lệ % khối lượng của Na2O có trong Na2CO3 so với tổng khối lượng chất kết dính. Hàm mục tiêu đầu ra được lựa chọn là thời gian bắt đầu đông kết (t1), thời gian kết thúc đông kết (t2), cường độ nén của mẫu vữa ở tuổi 28 ngày (R28) và chi phí chế tạo 1 tấn chất kết dính kiềm hoạt hóa (cost). 3.2.3 Thực nghiệm trên mẫu vữa Với 3 yếu tố đầu vào, số lượng thí nghiệm theo phương pháp CCD là (23+2x3+6) = 20 thí nghiệm với 6 lần lặp ngẫu nhiên ở tâm. Thí nghiệm thời gian đông kết của chất kết dính theo TCVN 6017: 2015. Thí nghiệm cường độ nén theo TCVN 15
6016: 2011, với tỷ lệ N/CKD là 0,35 nhằm đảm bảo độ xòe của vữa nằm trong giới hạn cho phép của TCVN 4314: 2003. 3.2.4 Xây dựng mô hình và phương trình hồi quy cho CKD KHH TB-XLC một thành phần Mô hình thành lập thỏa mãn các tiêu chuẩn thống kê. Sự tương quan giữa kết quả dự đoán so với thực tế cho thấy mô hình phản hồi dự đoán là chính xác. Mối quan hệ và sự ảnh hưởng giữa các biến đầu vào gồm %Na2O_NS (A), %Na2O_NC (B), %XLC (C) và hàm mục tiêu được thể hiện thông qua các phương trình (3- 1), (3-2), (3-3) và (3-4). t1 = 𝟖𝟏, 𝟕𝟒 − 𝟏𝟗, 𝟏𝟔 × 𝐀 + 𝟒𝟒, 𝟎𝟐 × 𝐁 − 𝟎, 𝟎𝟏𝟖 × 𝐂 − 𝟑, 𝟓 × 𝐀𝐁 + (3-1) 𝟏, 𝟗𝟒 × 𝑨 𝟐 − 𝟐, 𝟑𝟏 × 𝑩 𝟐 t2 = 𝟑𝟏, 𝟑𝟔 − 𝟗, 𝟎𝟓 × 𝐀 + 𝟏𝟎𝟗, 𝟕𝟔 × 𝐁 − 𝟎, 𝟗𝟖 × 𝐂 − 𝟖, 𝟓 × 𝐀𝐁 (3-2) + 𝟗, 𝟏𝟖 × 𝑩 𝟐 R28 = −𝟏𝟎𝟓, 𝟔𝟕 + 𝟑𝟒, 𝟔𝟗 × 𝐀 + 𝟏𝟔, 𝟒𝟏 × 𝐁 + 𝟐, 𝟏𝟎 × 𝐂 − 𝟐, 𝟑𝟔 × 𝐀𝐁 − (3-3) 𝟑, 𝟒𝟏 × 𝑨 𝟐 − 𝟏, 𝟑𝟓 × 𝑩 𝟐 − 𝟎, 𝟎𝟏𝟕 × 𝑪 𝟐 Chi phí = 𝟏𝟎𝟐. 𝟑𝟖𝟒, 𝟏 + 𝟒𝟎𝟒. 𝟖𝟏𝟏, 𝟗 × 𝐀 + 𝟏𝟒𝟗. 𝟎𝟖𝟐, 𝟖 × 𝐁 + 𝟑. 𝟓𝟒𝟖, 𝟓 × 𝐂 (3-4) Hình 3.3. Bề mặt đáp ứng 3D của mô hình thực nghiệm với hàm mục tiêu là thời gian bắt đầu đông kết t1 (a) Ảnh hưởng của %XLC và %Na2O_NS, (b) Ảnh hưởng của %Na2O_NS và %Na2O_NC, và (c) Ảnh hưởng của %Na2O_NC và %XLC 3.2.5 Tối ưu hóa thành phần CKD KHH TB-XLC một thành phần Mục tiêu tối ưu hóa là kéo dài thời gian bắt đầu đông kết (t1), rút ngắn thời gian kết thúc đông kết (t2), tăng cường độ nén (R28) và giảm chi phí chế tạo 1 tấn CKD. Kết quả tối ưu đạt được với %Na2O_NS = 3,0%, %Na2O_NC = 2,3%, và %XLC = 53%, cho các giá trị t1, t2, và R28 dự đoán lần lượt là 94 phút, 200 phút, và 55,48 MPa. Thử nghiệm thực tế xác nhận kết quả lý thuyết với sai số 6,4%, 2,5%, và 3,6% cho t1, t2, và R28. 16
3.3 So sánh giữa BT CKD KHH TB-XLC một thành phần và hai thành phần 3.3.1 Sự suy giảm độ sụt theo thời gian và cường độ nén Kết quả thí nghiệm cho thấy bê tông hai thành phần (hoạt hóa bằng dung dịch Na2SiO3 + NaOH) giảm độ sụt rất nhanh và mất độ linh động sau 40÷50 phút, trong khi bê tông một thành phần (hoạt hóa bằng Na2SiO3.5H2O + Na2CO3 dạng rắn) duy trì độ sụt tốt hơn, vẫn đạt 6,5÷10,5 cm sau 60 phút. Về cường độ nén, bê tông hai thành phần có cường độ cao hơn 7,7÷8,4% so với bê tông một thành phần. 3.3.2 Đánh giá hiệu quả về kinh tế Với cùng thành phần cấp phối, chỉ thay đổi loại chất hoạt hóa, thì mẫu BT CKD KHH 1TP có chi phí cao hơn khoảng 4,2% ÷ 4,4% so với BT CKD KHH 2TP. BT CKD KHH 2TP có chi phí chế tạo thấp hơn từ 16%÷36% so với BTXM bền sulfate có mác tương đương. Đối với bê tông mác dưới M40, BT CKD KHH 2TP có chi phí chế tạo cao hơn khoảng 3% so với BTXM truyền thống. Tuy nhiên, khi mác bê tông từ M40 trở lên, chi phí chế tạo BT CKD KHH 2TP giảm từ 2%÷13% so với BTXM truyền thống. Kết luận chương 3 (1) Đã chế tạo thành công CKD KHH TB-XLC một thành phần hoạt hóa bởi Na2SiO3.5H2O + Na2CO3 với cường độ cao, giá thành hợp lý và thời gian đông kết đáp ứng được yêu cầu thi công bê tông tại chỗ. Thành phần tối ưu của chất kết dính tìm được là %Na2O_NS = 3%, %Na2O_NC = 2,3%, %XLC = 53%. (2) Bê tông hoạt hóa bằng Na2SiO3.5H2O + Na2CO3 có thời gian duy trì độ sụt tốt, đảm bảo tạo điều kiện thuận lợi cho thi công. Với cùng thành phần cấp phối, chỉ thay đổi loại chất hoạt hóa, thì mẫu BT CKD KHH 1TP có cường độ nén thấp hơn khoảng 7,7% ÷ 8%, chi phí cao hơn khoảng 4,2% ÷ 4,4% so với BT CKD KHH 2TP. BT CKD KHH 2TP có chi phí chế tạo thấp hơn từ 16%÷36% so với BTXM bền sulfat có mác tương đương. Đối với bê tông mác dưới M40, BT CKD KHH có chi phí chế tạo cao hơn khoảng 3% so với BTXM truyền thống. Tuy nhiên, khi mác bê tông từ M40 trở lên, chi phí chế tạo BT CKD KHH giảm từ 2%-13% so với BTXM truyền thống. 17
CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BÊ TÔNG CHẤT KẾT DÍNH KIỀM HOẠT HÓA TRO BAY – XỈ LÒ CAO TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN Ở VIỆT NAM 4.1 Độ bền của BT CKD KHH TB-XLC dưới tác nhân xâm thực của môi trường biển 4.1.1 Lựa chọn các chỉ tiêu đánh giá Luận án lựa chọn các chỉ tiêu đánh giá độ bền bao gồm: độ bền kháng sulfate, độ thấm ion clorua và độ mài mòn trong nước cho BT CKD KHH TB-XLC mác M30 và M40 (đều có cường độ trên 30MPa và độ chống thấm B12), đồng thời sử dụng xi măng bền sulfate cao PCSR40 làm mẫu đối chứng. Mỗi mác bê tông gồm 4 cấp phối: 1 cấp phối bê tông xi măng bền sulfate PCSR40 đối chứng (BTXM); 3 cấp phối BT CKD KHH TB-XLC sử dụng 3 loại tro bay khác nhau lấy từ NMNĐ Hải Phòng 1, NMNĐ Phả Lại, NMNĐ Formosa kết hợp với xỉ lò cao nghiền mịn lấy từ NMLK Hòa Phát (CKD1, CKD2 và CKD3). 4.1.2 Độ bền kháng sulfate Kết quả thí nghiệm độ nở sulfate theo TCVN 7713: 2007 cho thấy CKD KHH TB-XLC có độ nở sulfate thấp hơn nhiều so với xi măng poóc lăng, và tương đương với xi măng poóc lăng bền sulfate cao. Bên cạnh đó, sau 9 tháng ngâm trong dung dịch 10%MgSO4, mẫu BTXM bền sulfate giảm 16% và 11,7% tương ứng với mác M30 và M40. Trong khi, các mẫu BT CKD KHH TB-XLC giảm từ từ 7,1%÷8,8% đối với mác M30 và 5,5%÷6,5% đối với mác M40. Hình 4.4. Sự thay đổi cường độ nén Hình 4.2. Độ nở của thanh vữa trong của các mẫu bê tông mác M40 theo dung dịch sulfate theo thời gian thời gian ngâm trong dung dịch 10%MgSO4. 18