Tóm tắt Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu công nghệ chế tạo và thi công BNCC cho CTXD dân dụng và công nghiệp

Chia sẻ: Huc Ninh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

38
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn "Nghiên cứu công nghệ chế tạo và thi công BNCC cho CTXD dân dụng và công nghiệp" được nghiên cứu với mục tiêu nhằm nghiên cứu công nghệ chế tạo vật liệu BNCC; Nghiên cứu công nghệ chế tạo cấu kiện chống cháy BNCC; Nghiên cứu biện pháp thi công BNCC cho CTXD dân dụng và công nghiệp.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu công nghệ chế tạo và thi công BNCC cho CTXD dân dụng và công nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Chu Thị Hải Ninh NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ THI CÔNG BÊ TÔNG NHẸ CHỐNG CHÁY CHO CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp Mã số: 62580208 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÀ NỘI - NĂM 2018
Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Xây dựng Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Nguyễn Đình Thám Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS Vũ Minh Đức Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Duy Hiếu Phản biện 2: PGS.TS Vũ Ngọc Quang Phản biện 3: TS Mỵ Duy Thành Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp trường họp tại Trường Đại học Xây dựng Vào hồi … giờ … ngày … tháng … năm 2018 Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện Quốc Gia và thư viện Trường Đại học Xây dựng
-1- MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong thực tế, công trình xây dựng (CTXD) luôn tiềm ẩn nguy cơ xảy ra cháy. Khi cháy, CTXD sẽ phải làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, thay đổi liên tục. Gặp nhiệt độ cao trong thời gian đủ dài, bê tông (BT) và thép xây dựng thường bị biến đổi các tính chất cơ lý dẫn đến có thể bị phá hoại hoàn toàn CTXD. Do đó, việc nghiên cứu chế tạo và sử dụng bê tông nhẹ chống cháy (BNCC) nhằm làm lớp vật liệu (VL) bao che bảo vệ chống cháy (CC) cho các cấu kiện chịu lực hoặc dùng xây tường ngăn phòng (trở thành vách ngăn cháy) cho CTXD giúp công trình tăng khả năng chịu nhiệt - an toàn CC, tăng khả năng cách nhiệt, cách âm, tiết kiệm năng lượng là rất cần thiết. Đồng thời, việc sử dụng BNCC là VL không nung, nhẹ chế tạo từ phế thải tro bay nhiệt điện (FA) làm viên xây là phù hợp với chủ trương của Chính phủ hiện nay là phát triển VL xây không nung thay thế gạch xây đất sét nung và tận dụng phế thải FA vào sản xuất vật liệu xây dựng (VLXD). Vấn đề nghiên cứu sử dụng nguồn FA vào sản xuất VLXD đang rất được quan tâm nhưng kết quả chưa phổ biến, khối lượng sử dụng còn quá ít so với lượng thải ra hàng ngày, gây ô nhiễm môi trường, lãng phí nguồn đất làm hồ chứa thải. Vì thế, đề tài “Nghiên cứu công nghệ chế tạo và thi công BNCC cho CTXD dân dụng và công nghiệp” trong điều kiện Việt Nam (VN) là cần thiết. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu công nghệ chế tạo vật liệu BNCC; - Nghiên cứu công nghệ chế tạo cấu kiện chống cháy BNCC; - Nghiên cứu biện pháp thi công BNCC cho CTXD dân dụng và công nghiệp. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu BNCC và công nghệ chế tạo, thi công nó vào CTXD dân dụng và công nghiệp. 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu chế tạo BNCC là bê tông khí không chưng áp (BTKKCA) từ nguồn nguyên VL chính sẵn có ở Việt Nam gồm: xi măng pooc lăng hỗn hợp (XMPCB), tro bay Cẩm Phả (tr.CP) và tro bay Phả Lại (tr.PL). BNCC có khả năng làm việc ở nhiệt độ cao tới 800 ÷ 1000oC; khối lượng thể tích (KLTT) ≤ 800kg/m3; Cường độ nén Rn > 2,4MPa; Thời gian CC cao (chỉ với 5cm BNCC, thời gian CC đạt EI140); Độ hút nước ≤ (20÷25)%; Độ bền nhiệt ≥ 5 lần. - Đề xuất quy trình công nghệ chế tạo cấu kiện BNCC tiền chế, kích thước nhỏ gồm tấm và blốc viên xây; - Đề xuất quy trình kỹ thuật thi công BNCC làm VL bọc CC cho các cấu kiện chịu lực và làm vách ngăn cháy cho CTXD dân dụng và công nghiệp trong điều kiện Việt Nam. 4. Phương pháp (PP) nghiên cứu Thực nghiệm, Toán học, Phân tích và tổng hợp lý thuyết. Trong đó PP thực nghiệm gồm các PP thí nghiệm theo tiêu chuẩn và phi tiêu chuẩn thông dụng.
-2- 5. Giá trị khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án 5.1 Giá trị khoa học - Củng cố và phát triển lý thuyết khoa học về BT chịu nhiệt, cách nhiệt, CC. - Đề tài đã xác định được quy luật thay đổi cường độ nén, KLTT và độ co của đá chất kết dính chịu nhiệt (CKDCN) khi nhiệt độ thay đổi. Trên cơ sở đó, xác định được các cấp phối hợp lý trong miền dừng tối ưu của vật liệu BNCC đảm bảo khả năng chịu nhiệt, cách nhiệt và làm việc trong điều kiện cháy. - Đề tài đã xác định được công nghệ thi công lớp vật liệu chống cháy từ BNCC cho các cấu kiện xây dựng cơ bản bằng kết cấu thép (KCT) và bê tông cốt thép (BTCT) trong CTXD dân dụng và công nghiệp trong điều kiện Việt Nam. 5.2 Ý nghĩa thực tiễn - Có thể sử dụng phế thải công nghiệp FA vào sản xuất VLXD chống cháy. - Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng để chế tạo: CKDCN; BNCC; Cấu kiện bê tông nhẹ CC. Từ đó với công nghệ thi công được đề xuất, có thể thi công để CC cho các kết cấu CTXD dân dụng và công nghiệp ở Việt Nam. 6. Những đóng góp mới của luận án  Nêu và chứng minh bằng thực nghiệm giả thuyết khoa học về sự xuất hiện của phản ứng pha rắn hình thành khoáng mới bền nhiệt anortit và gelenhit khi BNCC sử dụng XMPCB và FA làm việc ở nhiệt độ cao tới 800 ÷ 1000oC.  Nghiên cứu và đưa ra cấp phối để chế tạo CKDCN và BNCC.  Đã xác định được kích thước hợp lý của cấu kiện BNCC  Đã xác định được chiều dày cần thiết của lớp bảo vệ bằng BNCC.  Đề xuất và chỉ dẫn quy trình xây tường chống cháy BNCC; công nghệ thi công BNCC bảo vệ KCT và BTCT trong CTXD dân dụng và công nghiệp. 7. Bố cục của luận án: Kết cấu luận án gồm phần Mở đầu, 4 chương, Kết luận chung và Kiến nghị, 40 bảng, 98 biểu đồ, được trình bày trên 140 trang không kể phần phụ lục. Chương 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO SỬ DỤNG VÀ THI CÔNG VẬT LIỆU CHỊU NHIỆT – CÁCH NHIỆT – CHỐNG CHÁY 1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM LIÊN QUAN 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO SỬ DỤNG VẬT LIỆU CHỊU NHIỆT, CÁCH NHIỆT, CHỐNG CHÁY 1.3 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG VẬT LIỆU CHỊU NHIỆT – CÁCH NHIỆT – CHỐNG CHÁY HIỆN NAY Các PP thi công gồm: PP sơn, phun phủ; PP xây; PP ốp, lát; PP lắp ghép; PP quấn bọc; PP đổ tại chỗ. 1.4 ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN - Nghiên cứu chế tạo BNCC sử dụng nguồn nguyên vật liệu địa phương. - Nghiên cứu quy trình công nghệ thi công BNCC vào CTXD gồm: + Công nghệ chế tạo cấu kiện BNCC đúc sẵn dạng viên xây và tấm ốp. + Công nghệ thi công ốp (hoặc xây) cấu kiện BNCC bảo vệ CC cho các cấu kiện chịu lực trong công trình BTCT hoặc KCT và xây tường CC.
-3- Chương 2 CƠ SỞ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ THI CÔNG BNCC CHO CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG 2.1 NGHIÊN CỨU CKDCN SỬ DỤNG CHẾ TẠO BNCC 2.1.1 Sự ảnh hưởng của nhiệt độ cao đến thành phần và cấu trúc đá xi măng Cấu trúc đá xi măng (XM): Từ 100÷200oC mẫu đá xi măng pooc lăng (XMPL) (không sấy trước) sẽ làm tăng cường độ do sự “tự chưng hấp” của các khoáng XMPL; Trên 200oC, cường độ bắt đầu giảm do sự mất nước lý học; Từ 400÷500oC, xảy ra sự tách nước của Ca(OH)2 tạo ra CaO gây phá vỡ cấu trúc, làm giảm cường độ; Đến nhiệt độ 600÷900oC thì bị phá hủy hoàn toàn sau khi giữ chúng trong không khí do sự thủy hóa lần hai của CaO. 2.1.2 Sự ảnh hưởng của phụ gia khoáng nghiền mịn (PGKNM) đến đá xi măng và BNCC PGKNM cần: có hàm lượng SiO2, Al2O3 lớn để dưới tác dụng của nhiệt độ cao xảy ra phản ứng pha rắn với CaO tự do hình thành khoáng gelenhit (C2AS) và anortit (CAS2) bền nhiệt và làm tăng cường độ đá XM; Cần tương tác với các thành phần khoáng thủy hóa của đá XMPCB; Làm giảm co ngót của đá XM trong quá trình đốt nóng; Không làm giảm hoạt tính của XM; cần độ mịn lớn. 2.2 CÁC PP HÌNH THÀNH CẤU TRÚC RỖNG CHO VL CÁCH NHIỆT PP phồng nở: có PP tạo khí, PP tạo bọt,... Chất tạo khí phổ biến nhất là bột nhôm với cơ chế: 2Al + 3Ca(OH)2 + 6H2O = 3CaO.Al2O3.6H2O + 3H2↑ 2.3 CƠ SỞ NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ THI CÔNG BNCC 2.3.1 Một số đặc điểm ảnh hưởng đến công nghệ chế tạo BNCC Gồm: tính chất vật lý, cơ lý, nhiệt, cấu trúc, tính chất của hỗn hợp BNCC. 2.3.2 Công nghệ chế tạo cấu kiện và thi công bê tông khí (BTK) Quy trình chế tạo BTK gồm các công đoạn: Chuẩn bị phối liệu; Chuẩn bị hỗn hợp phồng nở; Tạo hình và dưỡng hộ sản phẩm. Thi công chủ yếu là lắp ghép. Chương 3 CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VẬT LIỆU BNCC 3.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1.1 PP thí nghiệm xác định các chỉ tiêu của nguyên vật liệu chính Gồm các PP thí nghiệm tiêu chuẩn và Phi tiêu chuẩn. 3.1.2 Phương pháp nghiên cứu chất kết dính chịu nhiệt 3.1.2.1 Xác định lượng nước tiêu chuẩn, thời gian ninh kết rắn chắc, KLTT, tính ổn định thể tích của CKDCN: theo TCVN 6017:2015, TCVN 4030:2003. 3.1.2.2 Xác định cường độ nén của đá CKDCN: theo PP “phi tiêu chuẩn” 3.1.2.3 Xác định độ co thể tích của đá CKDCN: theo TCVN 6530-5:1999 3.1.2.4 Các PP nghiên cứu sự hình thành cấu trúc của đá CKDCN: Gồm PP phân tích nhiệt vi sai, kính hiển vi điện tử quét, nhiễu xạ tia Rơnghen hay tia X. 3.1.3 Phương pháp nghiên cứu BNCC 3.1.3.1 PP tính toán thiết kế thành phần cấp phối: PP của C.D.Nhecrasov. 3.1.3.2 PP xác định độ chảy loang của hỗn hợp BNCC: Hình 3.3 3.1.3.3 PP xác định các chỉ tiêu, tính chất cơ lý của BNCC: Hình 3.4 a) Xác định cường độ nén: Đúc mẫu 7,07x7,07x7,07cm, nén xác định Rn ở 25oC. Khi xác định cường độ nén ở các cấp nhiệt độ, mẫu phải được gia công
-4- nhiệt ở 100oC đến khối lượng không đổi, ổi, sau đó gia công nhiệt đến các nhiệt ịnh Rnt. độ cần thiết, rồi làm nguội đến nhiệt độ thường và nén xác định Hình 3.3 xác định độ chảy loang Hình 3.4 hình ảnh thí nghiệm mẫu BNCC b) Xác định độ co dài và KLTT: Trước và sau nung tiến hành ành đo và cân mẫu. m c) Xác định độ bền nhiệt: Theo PP mềm. d) Xác định chỉ tiêu hệ số dẫn nhiệt λ: xác định gián tiếp ếp thông qua KLTT (γ ( o) theo Nhecrasov:   0,0196  0,22( 0 ) 2  0,14 (Kcal/moC.h). 3.1.3.4 Phương pháp nghiên cứu ứu khả năng chống cháy của vật liệu BNCC Mẫu gồm tấm BNCC dày 5 và 7cm, tường BNCC dày ày 10cm xây bằng vữa chịu nhiệt của đề tài. PP thử :TCVN 9311:2012, mẫu ẫu thử không chịu tải. tải 3.1.4 Bài toán quy hoạch thực nghiệm (QHTN) Chọn PP “leo dốc” để thiết kế cấp phối cho CKDCN, BNCC. Hàm mục m tiêu là cường độ nén, KLTT, độ co; nhân tố ảnh hưởng là tỷ ỷ lệ xi măng/phụ măn gia (XM/PG) và nước/rắn (N/R). 3.2 NGUYÊN VẬT LIỆU SỬ DỤNG CHẾ TẠO BNCC 3.2.1 Xi măng poóc lăng hỗn hợp Phân tích 8 loại XMPCB phổ biến, không chọn XM có thành phần ph xỉ lò cao vì không bền nhiệt. Chọn xi măng PCB30 Hoàng Thạch (XMPCB30HT). (XMPCB30HT) 3.2.2 Phụ gia chịu nhiệt (tro bay nhiệt điện) Phân tích thành phần hóa và một số tính chất cơ lý của ủa Tr.CP vàv Tr.PL thấy: Hàm lượng SiO2, Al2O3 lớn, hàm lượng CaO, MgO, Fe2O3 rất ất nhỏ nên n có lợi cho tính chịu nhiệt; Tr.CP nặng và mịn hơn Tr.PL. Hàm lượng ợng mất khi nung (MKN) nhỏ. 3.2.3 Chất tạo rỗng (bột nhôm): Yêu cầu hàm lượng ợng nhôm nguyên nguy chất ≥ 97% (để đảm bảo độ hoạt tính tốt) và đảm bảo độ mịn. 3.2.4 Chất hoạt tính bề mặt (chất tẩy): Để phá vỡ màng bọc ọc bột nhôm, đẩy đẩ mạnh quá trình phản ứng hóa học giữa Al và Ca(OH)2. Luận ận án dùng d bột sút. 3.2.5 Phụ gia hoạt hóa: Dùng dung dịch kiềm NaOH. Yêu êu cầu c đảm bảo độ sạch, không có cặn, đều màu và đúng nồngồng độ để phản ứng tạo khí xảy ra hoàn ho toàn và triệt để: 2Al + 2NaOH + 3H2O → Na2O.Al2O3.H2O + 3H2↑+ Q 3.2.6 Nước: Yêu cầu giống nước khi chế tạo BT thường 3.3 NGHIÊN CỨU CHẤT KẾT DÍNH CHỊU CHIỆT CKDCN chế tạo từ XMPCB30HT, PG (là tr.PL hoặc tr.CP) vàà nước. nư 3.3.1 Kết quả nghiên cứu thành phần ần cấp phối CKDCN và v xác định các tính chất của CKDCN ở nhiệt độ thường Khảo sát CKDCN với 9 cấp phối XM:PG = 100:0; 90:10; 80:20; 75:25; 70:30; 65:35; 60:40; 55:45; 50:50 lần lượt với cả 2 loại FA thu đượcợc kết quả là l Bảng
-5- 3.7 với các giá trị gồm: lượng nước tiêu chuẩn, thời gian đông kết, cường độ nén của đá CKDCN ở nhiệt độ thường và KLTT của hỗn hợp đá CKDCN. 3.3.2 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của loại và lượng dùng FA đến cường độ nén của đá CKDCN ở các cấp nhiệt độ Kết quả thu được là Bảng 3.8, được biểu diễn trên đồ thị Hình 3.7 và Hình 3.8. Hình 3.7 Đồ thị cường độ nén đá CKDCN Hình 3.8 Đồ thị cường độ nén đá dùng tr.PL ở các cấp nhiệt độ CKDCN dùng tr.CP ở các cấp nhiệt độ 3.3.3 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của loại và lượng dùng FA đến KLTT của đá CKDCN ở các cấp nhiệt độ Kết quả thu được là Bảng 3.9, được biểu diễn trên Hình 3.9 và Hình 3.10. Hình 3.9 Đồ thị KLTT của đá CKDCN Hình 3.10 Đồ thị KLTT của đá CKDCN dùng tr.PL ở các cấp nhiệt độ dùng tr.CP ở các cấp nhiệt độ 3.3.4 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của loại và lượng dùng FA đến độ co của đá CKDCN ở các cấp nhiệt độ Kết quả thu được là Bảng 3.10, được biểu diễn trên đồ thị Hình 3.11 và 3.12 Hình 3.11 Đồ thị độ co thể tích của đá Hình 3.12 Đồ thị độ co thể tích của đá CKDCN dùng tr.PL ở các cấp nhiệt độ CKDCN dùng tr.CP ở các cấp nhiệt độ
-6- 3.3.5 Kết quả QHTN tối ưu hóa thành phần cấp phối của CKDCN Bảng 3.1 Cấp phối tối ưu của CKDCN Ở 800oC Ở 1000oC XM/PG=70/30 với PG Tro Phả Lại XM/PG=50/50 với PG Tro Phả Lại XM/PG=70/30 với PG Tro Cẩm Phả XM/PG=50/50 với PG Tro Cẩm Phả 3.4 NGHIÊN CỨU SỰ HÌNH THÀNH CẤU TRÚC CỦA ĐÁ CKDCN 3.4.1 Kết quả phân tích nhiệt vi sai (TG-DTA) Hình 3.13 Đường TG-DTA của mẫu M11 Hình 3.14 Đường TG-DTA của mẫu M81 (chưa nung) (chưa nung) Từ 200C÷ khoảng 115,90C÷1200C, mất nước vật lý. Từ 4700C đến 508,70C ÷560,30C, có hiệu ứng thu nhiệt mạnh, bắt đầu có sự mất nước hóa học. Qúa trình này diễn ra mạnh trong khoảng từ 677,10C ÷ 688,50C đến 749,30C ÷ 810,90C. Từ 810,90C đến 827,60C và đến 9000C, có hiệu ứng thu nhiệt do phân giải CaCO3. Tổng mất khối lượng (MKL) từ 19,87% ÷ 21,41%, MKL lớn nhất, tổng độ co đạt cao nhất (với cấp phối có lượng FA chiếm từ 30% đến 50%), cấu trúc của VL rỗng xốp. Mẫu chuyển màu từ xám nhạt sang hồng nhạt. 3.4.2 Kết quả phân tích nhiễu xạ tia Rơnghen (XRD) Hình 3.15 và Hình 3.16 cho thấy: Ở 8000C các khoáng xuất hiện đều là các khoáng thủy hóa bị mất nước của XM (C2S; C3S2) và sản phẩm cacbonát hóa của Ca(OH)2 phù hợp với kết quả phân tích nhiệt DTA. Còn mẫu ở 10000C, các khoáng thu được là các sản phẩm của phản ứng pha rắn giữa PG và các khoáng thủy hóa của XM, tương ứng với hiệu ứng nhiệt do phản ứng tạoAnnortit và Gelenhít. Mau da CKDCN nung 800C Mau da CKDCN nung 1000C d=3,34631 370 d=2,85764 360 350 340 330 320 310 300 290 d=3,34801 300 280 270 260 250 240 230 220 d=4,50030 Lin (Counts) Lin (Counts) 210 d=4,25340 200 200 190 180 d=4,91830 d=2,97728 170 d=5,47693 160 150 d=3,03338 d=3,71161 140 130 d=4,26720 d=1,75817 d=3,07107 d=7,60655 120 d=7,79336 d=8,25552 d=3,19980 110 d=2,40596 d=2,88434 d=2,44367 d=5,11213 100 d=3,51317 d=2,46832 d=2,28100 d=3,70411 d=3,51069 100 d=2,45593 d=1,81464 d=2,69973 90 d=2,74040 d=2,82717 d=3,84065 d=2,29631 d=1,68927 d=4,05204 80 d=5,09658 d=5,84551 d=3,44541 d=2,51924 d=2,56354 d=1,71933 d=2,69179 d=3,18977 d=2,52157 d=2,18355 d=2,60791 d=2,20449 d=6,56500 d=1,82406 70 d=4,70634 d=2,01468 d=2,18606 d=2,04103 d=1,97741 d=2,12781 d=2,12993 d=1,93334 d=1,67241 d=1,54308 d=1,92823 d=1,37823 d=1,87848 60 d=1,37256 d=1,71160 d=2,10219 d=1,52344 d=1,59773 d=1,51622 d=1,54231 d=1,97400 d=1,60606 d=1,47725 50 40 30 20 10 0 0 11 20 30 40 50 60 10 20 30 40 50 60 70 2-Theta - Scale 2-Theta - Scale Hình 3.15 Biểu đồ XRD của mẫu đá Hình 3.16 Biểu đồ XRD của mẫu đá CKDCN đã nung ở 8000C CKDCN đã nung ở 10000C
-7- 3.4.3 Kết quả phân tích kính hiển vi điện tử quét (SEM) Hình 3.17, đá CKDCN chưa gia công nhiệt: gồm các gel của các khoáng XM thủy hóa, xen kẽ rất ít các tinh thể hạt mịn CaCO3. Hình 3.18, đá CKDCN khi đốt nóng 800oC, gồm các tinh thể gel mất nước của các khoáng XM thủy hóa, xen kẽ các khoảng trống do mất nước và các tinh thể CaCO3 rõ hơn. Hình 3.19 là cấu trúc đá CKDCN khi đốt nóng ở 1000oC: mẫu không còn các tinh thể CaCO3. Xuất hiện phản ứng pha rắn hình thành C2AS, CAS2. a) M81 (phóng đại 10 000 lần) b) M11 (phóng đại 5000 lần) Hình 3.17 Ảnh SEM của mẫu đá CKDCN M81, M11 chưa gia công nhiệt Hình 3.18 Ảnh SEM của mẫu M88 đã a) M110 (phóng đại 5000 lần) nung ở 800oC (phóng đại 10 000 lần) b) M110 (phóng đại 15 000 lần) c) M110 (phóng đại 15 000 lần) Hình 3.19 Ảnh SEM của mẫu đá CKDCN M110 đã nung ở 1000oC
-8- 3.5 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU BNCC 3.5.1 Thiết kế cấp phối BNCC với mác 800 kg/m3 3.5.2 QHTN cấp phối BNCC và xác định các tính chất của hỗn hợp BNCC 3.5.3 Kết quả nghiên cứu các tính chất của BNCC 3.5.4 Phương trình QHTN các tính chất của BNCC Luận án QHTN với 3 tính chất gồm KLTT, độ co và cường độ, thu được các phương trình QHTN và vẽ đồ thị biểu diễn các tính chất đó, ví dụ với BNCC cấp 1000oC dùng tro Cẩm Phả thu được các đồ thị Hình 3.23, 3.27 và 3.31. Hình 3.23 Đồ thị biểu diễn KLTT của BNCC Hình 3.27 Đồ thị biểu diễn độ co của BNCC cấp chịu nhiệt 10000C (tr.CP) cấp chịu nhiệt 10000C (tr.CP) 3.5.5 Kết quả cấp phối tối ưu BNCC 3.5.6 Kết quả thử nghiệm độ bền nhiệt của BNCC Kết quả như sau: BNCC cấp chịu nhiệt 800oC có độ bền nhiệt là 5 lần; cấp chịu nhiệt 1000oC là 8 lần. 3.6 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG Hình 3.31 Đồ thị biểu diễn cường độ của CHỐNG CHÁY CỦA BNCC BNCC cấp chịu nhiệt 10000C (tr.CP) 3.6.1 Mẫu thử chống cháy ở thời điểm dừng thử nghiệm Ở thời điểm dừng thử cháy, thu được Bảng 3.36. 3.6.2 Đánh giá khả năng chống cháy của các mẫu BNCC Giới hạn chịu lửa của: Tấm BNCC 480x480x50mm đạt EI140; Tấm BNCC 480x480x70mm đạt trên EI190; Tường BNCC dày 100mm đạt EI220, mẫu thử không chịu tải. Độ co dài của các mẫu ở thời điểm dừng thử nghiệm đều < 2%. Chương 4 CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CẤU KIỆN VÀ THI CÔNG BNCC CHO CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG 4.1 CÁC CƠ SỞ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ, PHẠM VI ỨNG DỤNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG BNCC 4.1.1 Cơ sở đề xuất kích thước cấu kiện BNCC đúc sẵn Tiêu chuẩn TCVN 7959:2017, TCVN 9029:2017; Giá trị độ co dài của mẫu BNCC khi thử CC. Nên sử dụng các cấu kiện BNCC có kích thước ≤ 500mm, để độ co dài khi gặp cháy dưới 10mm; Kết quả thử CC theo TCVN 9311-2012 4.1.2 Cơ sở đề xuất công nghệ chế tạo cấu kiện BNCC đúc sẵn Dựa trên kết quả nghiên cứu chế tạo vật liệu BNCC đề xuất dây chuyền; Dựa trên công nghệ chế tạo BTK hiện có; Dựa trên các tiêu chuẩn: đề xuất dùng TCVN 9029 : 2011 để kiểm tra đánh giá về hình dáng kích thước, KLTT, cường độ chịu nén; QC06:2010 để kiểm tra về khả năng CC. Thí nghiệm kiểm tra đồng thời theo 2 tiêu chuẩn sau: TCVN 9030:2011 và TCVN 9311:2012.
-9- 4.1.3 Cơ sở đề xuất công nghệ chế tạo vữa chịu nhiệt - Dựa trên kết quả nghiên cứu CKDCN. - Dựa trên một số tiêu chuẩn hiện hành đề xuất các PP thử cho vữa chịu nhiệt gồm: Đường kính hạt cốt liệu chịu nhiệt lớn nhất, thử theo TCVN 7572:2006; Độ chảy loang, thử theo PP phi tiêu chuẩn; Thời gian bắt đầu đông kết, thử theo TCVN 3121: 2003; Mác vữa, thử theo TCVN 3121 : 2003. 4.1.4 Cơ sở đề xuất công nghệ xây tường CC từ blốc viên xây BNCC - Đề xuất quy trình công nghệ xây dựa trên chỉ dẫn kĩ thuật thi công và nghiệm thu tường bê tông khí chưng áp (BTKCA) với một số đặc điểm khác biệt của vật liệu BNCC quyết định. - Chiều dày tường t (Hình 4.2): quyết định từ thời gian CC,… - Vật liệu: viên xây BNCC, vữa chịu nhiệt và râu thép liên kết chọn tùy vào chiều dày lớp BNCC bảo vệ thép (giá trị a Hình 4.2) để quyết định loại thép, như sau: + Nếu a ≥ 70, chỉ cần thép các bon thấp thông thường + Nếu 50mm ≤ a
-10- 4.2 CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CẤU KIỆN BNCC ĐÚC SẴN 4.2.1 Đề xuất kích thước cấu kiện đúc sẵn BNCC Tấm ốp kích thước ≤ 500 x 500 x (50 hoặc 70)mm. Viên xây: (200; 300 hoặc 400) x 150 x100 mm. 4.2.2 Đề xuất dây chuyền công nghệ chế tạo cấu kiện đúc sẵn BNCC: Hình 4.4 4.2.3 Chỉ dẫn kỹ thuật quy trình chế tạo cấu kiện đúc sẵn BNCC 4.2.3.1 Chuẩn bị nguyên VL a) Chuẩn bị XM b) Tro bay: Lượng MKN ≤ 5%; c) Bột nhôm: đạt 97% nhôm nguyên chất,… d) Chất tẩy: Dùng bột sút… e) Phụ gia hoạt hóa (dung dịch kiềm NaOH): đúng nồng độ,… f) Nước: theoTCVN 4506-2012 4.2.3.2 Chuẩn bị máy móc, thiết bị, kho tàng Chế tạo riêng biệt máy trộn hành tinh để trộn BNCC có sơ đồ mô hình đề xuất như Hình Hình 4.4 Sơ đồ quy trình công nghệ chế tạo 4.5 và ảnh cấu kiện BNCC trong nhà máy Hình 4.6, với các thông số kỹ thuật yêu cầu: Trục (1), dầm ngang quay: 60vòng/phút, Trục (2) và (3) tốc độ quay 250 vòng/ phút; Dung tích từ 500÷1000 lít. 4.2.3.3 Quy trình chế tạo sản phẩm cấu kiện BNCC trong nhà máy Định lượng nguyên vật liệu: theo cấp phối trong Bảng 4.3 → Chuẩn bị khuôn, mặt bằng sản xuất → Trộn hỗn hợp bê tông và tạo hình sản phẩm → Cắt bê tông nở phồng thừa và dưỡng hộ sản phẩm → Ghi nhãn sản phẩm, bảo quản, vận chuyển đến chân công trường.
-11- Bảng 4.3. Cấp phối sử dụng nguyên vật liệu cho 1m3 BNCC thành phẩm Loại VL XM Tr.CP Nước Bột Chất tẩy (bột PG hoạt (kg/m3) (kg/m3) (l/m3) nhôm (g) sút) (g) hóa (l) Lượng 318,2 318,2 413 342 15÷17 10,26 4.2.3.4 Yêu cầu kỹ thuật trong quy trình chế tạo cấu kiện BNCC 4.2.4 Kiểm tra, đánh giá: Đề xuất theo: TCVN 9029 : 2017 và QC06:2010. Các PP thí nghiệm theo: TCVN 9030:2017 và TCVN 9311:2012. 4.3 CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VỮA CHỊU NHIỆT 4.3.1 Sơ đồ quy trình chế tạo vữa chịu nhiệt: Hình 4.7. 4.3.2 Chỉ dẫn kỹ thuật quy trình chế tạo vữa chịu nhiệt Vữa chế tạo từ: XM, FA, nước và cốt liệu chịu nhiệt hạt nhỏ là mảnh vỡ gạch, ngói, gạch sa mốt, xỉ nhiệt điện, BNCC phế phẩm. Tỉ lệ XM : FA: cốt liệu chịu nhiệt theo trọng lượng là 1:1:2,5. 4.3.3 Yêu cầu kỹ đối với vữa chịu nhiệt Mác vữa đạt M50. Đề xuất PP thử theo TCVN 3121: 2003. 4.4 CÔNG NGHỆ XÂY TƯỜNG CC TỪ BLỐC VIÊN XÂY BNCC 4.4.1 Sơ đồ quy trình xây tường chống cháy BNCC: Hình 4.9 Hình 4.8 Tường BNCC. a) Dày 150mm; b) Dày 200mm Hình 4.8 đề xuất 2 loại kích thước tường: dày 150 mm (CC trong khoảng 6 giờ, EI 360) và 200 mm (CC trong hơn 7 giờ, EI 440). 4.4.2 Chỉ dẫn kỹ thuật quy trình xây tường chống cháy BNCC + Đặc điểm trong liên kết giữa tường BNCC với cột BTCT (Hình 4.12): Tường 150mm, cứ xây 5 hàng thì đặt râu thép liên kết với cột (Hình a), còn tường 200mm cứ xây 4 hàng thì đặt râu thép liên kết với cột (Hình b).
-12- + Chiều cao một đợt xây: Với tường 150mm: từ 12 ÷ 13 hàng xây Với tường 200mm: 1 đợt xây Hình 4.12 Liên kết giữa tường chống cháy với cột BTCT tối đa là a) Tường dày 150mm; b) Tường dày 200mm; c) mặt cắt qua rãnh 10 hàng. chứa râu thép; d) hình ảnh thi công khoét rãnh đặt râu thép + Liên kết đỉnh tường với dầm sàn: Hình 4.13). Chèn đầy khe hở đỉnh tường bằng vữa chịu nhiệt hoặc bông thủy tinh. 4.4.3 Kiểm tra và nghiệm thu Với VL: Blốc BNCC kiểm tra, nghiệm thu về KLTT, mác (Rn), yêu cầu thời gian CC; Vữa xây, trát chịu nhiệt nghiệm thu về mác. Với tường: theo TCVN 4085:2011 và chỉ dẫn kĩ thuật thi công BTKCA. Độ đầy vữa của mạch ≥ 90%. 4.5 CÔNG NGHỆ THI CÔNG LẮP GHÉP BNCC BẢO VỆ CHỐNG CHÁY CHO CÔNG TRÌNH BÊ TÔNG CỐT THÉP CHỊU LỰC 4.5.1 Thi công lắp ghép tấm BNCC ốp chống cháy cho vách BTCT 4.5.1.1 Sơ đồ quy trình thi công: xem Hình 4.14 4.5.1.2 Chỉ dẫn kỹ thuật quy trình thi công: a) Chuẩn bị nguyên VL: Tấm ốp BNCC; vữa ốp chịu nhiệt; Thép đỡ chịu nhiệt như Hình 4.15; Bulông (BL) nở đinh thép như Hình 4.16.
-13- b) Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ ốp: giống xây tường CC. c) Trình tự thi công ốp tấm BNCC: Ốp từ hàng dưới đến hàng trên, trong cùng một hàng thì ốp lần lượt từng viên liên tiếp từ đầu hàng đến cuối hàng. Liên kết giữa tấm ốp với mặt ốp bằng vữa chịu nhiệt và các chi tiết phụ gồm: thép đỡ chịu nhiệt và bu lông, xem Hình 4.17 và Hình 4.20. 4.5.1.1 Kiểm tra và nghiệm thu a) Kiểm tra: tiến hành theo trình tự thi công b) Nghiệm thu: tiến hành tại hiện trường, hồ sơ nghiệm thu đề xuất theo TCVN 9377-3:2012. Hình 4.17 Ốp hàng BNCC đầu tiên cho vách Hình 4.20 Ốp các hàng BNCC tiếp theo
-14- 4.5.2 Thi công lắp ghép tấm BNCC bảo vệ chống cháy cho cột BTCT 4.5.2.1 Sơ đồ quy trình lắp ghép: Hình 4.14 4.5.2.2 Chỉ dẫn kĩ thuật quy trình: Tương tự mục 4.5.1.2, với một số lưu ý như trong Hình 4.21. Tiến hành ốp theo trật tự từ dưới lên trên, ốp quanh chu vi cột. 4.5.2.3 Kiểm tra và nghiệm thu: tương tự mục 4.5.1.3 4.5.3 Thi công lắp ghép BNCC ốp bảo vệ CC cho hệ dầm sàn BTCT 4.5.3.1 Sơ đồ quy trình: Hình 4.14 4.5.3.2 Chỉ dẫn kỹ thuật quy trình: a) Chuẩn bị nguyên VL: Tấm ốp BNCC; vữa ốp chịu nhiệt; BL nở chịu nhiệt.
-15- b) Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ ốp: tương tự như xây tường chống cháy BNCC c) Quy trình thi công ốp tấm BNCC cho hệ dầm sàn BTCT: trộn vữa → ốp sàn → ốp dầm, xem Hình 4.22, liên kết giữa tấm BNCC ốp với hệ dầm sàn BTCT chịu lực nhờ vữa và BL nở. 4.5.3.1 Kiểm tra và nghiệm thu: Công tác kiểm tra chất lượng ốp tiến hành theo trình tự thi công. Nghiệm thu: tiến hành tại hiện trường 4.6 CÔNG NGHỆ THI CÔNG LẮP GHÉP BNCC BẢO VỆ CHỐNG CHÁY CHO KẾT CẤU THÉP 4.6.1 Thi công lắp ghép BNCC bảo vệ chống cháy cho cột thép chữ H 4.6.1.1 Sơ đồ quy trình lắp ghép: Hình 4.23. 4.6.1.2 Chỉ dẫn kĩ thuật quy trình: a) Chuẩn bị nguyên VL, thiết bị, dụng cụ: tấm BNCC, blốc viên xây BNCC, thép móc chịu nhiệt ø6, vữa chịu nhiệt, các nguyên VL để đổ BNCC tại chỗ và dụng cụ khoét rãnh thủ công. b) Quy trình thi công: Tiến hành sau khi cột thép đã dựng lắp xong. * Bọc BNCC cho chân cột: PP lắp ghép kết hợp đổ BNCC tại chỗ, Hình 4.25. * Xây blốc BNCC bọc cho thân cột:
-16- Trong phạm vi 1 tầng nhà, thân cột thép có tiết diện không đổi, giải pháp xây blốc BNCC bọc cho thân cột là đơn giản nhất, xem Hình 4.27 và Hình 4.28: Xây xong đợt dưới chuyển đến xây đợt trên (một vòng xây quanh chu vi cột gọi là 1 đợt xây, một đợt xây có chiều cao tốt nhất trong phạm vi 410mm). Để tăng cường liên kết giữa 2 phương của khối xây, cứ 3 đợt xây tiến hành giằng mặt khối xây bằng các móc thép chịu nhiệt, Hình 4.28, thực hiện cho hết chiều dài thân cột. 2-2 6 a 5 5 B 5 3 3 6 2 2 1 1 4 4 4 4 4 3 3 4-4 2 A 4 B 7 6 2 5 2 5 3 3 1 1 3 3 4 4 4 4 2 1 1 Hình 4.28 Đợt xây 1-1 3-3 3 a) Khoan lỗ và tạo rãnh đặt móc thép 7 5 4 3 4 3 chịu nhiệt; b) cài móc thép chịu nhiệt 2 2 * Xây blốc BNCC bọc cho đầu cột: là đợt xây cuối cùng cho cột, Hình 4.29.
-17- 1-1 1 9 1 a-a a a 4'' 2 a a 9 8 d) Mặt cắt 1-1 a) Liên kết cột thép chữ H với dầm thép 9 4' 3 4'' 2 1 1 1 1 1 8 4'' 3 4' 3 4' b) Đợt xây cuối (Đợt xây đầu cột) Hình 4.29 Xây blốc BNCC chống 4 3 cháy cho đầu cột thép chữ H 1. Cột thép; 2. vữa chịu nhiệt; 3, 4’, 4’’- Blốc BNCC; 8 và 9. Tấm sường đỡ và Bản gối đỡ (là chi tiết liên kết dầm thép với cột thép). c) Mặt chiếu đứng cạnh A-B c) Yêu cầu kỹ thuật: tính toán hợp lí và tránh làm sứt vỡ cấu kiện BNCC. 4.6.1.3 Kiểm tra và nghiệm thu: kiểm tra theo trình tự thi công. Nghiệm thu thi công BNCC được tiến hành tại hiện trường, hồ sơ đề xuất theo TCVN 9377-3:2012. 4.6.2 Thi công lắp ghép tấm BNCC ốp cho dầm thép chữ I 4.6.2.1 Sơ đồ quy trình: Hình 4.23 4.6.2.2 Chỉ dẫn kĩ thuật: a) Chuẩn bị nguyên VL, thiết bị dụng cụ: BL chốt, BL neo chịu nhiệt, Hình 4.30. Tấm BNCC đúc sẵn gồm: tấm số 2 ốp cánh dưới Hình 4.31 và tấm số 6 ốp bụng Hình 4.32. Dụng cụ khoét rãnh thủ công và máy hàn. Vữa chịu nhiệt.
-18- b) Quy trình thi công: Hàn BL neo chịu nhiệt (số 1) dọc theo 2 bên bụng dầm theo PP hàn ép. Ốp các tấm BNCC cho đáy dầm: mỗi tấm BNCC được treo bằng 4 BL chốt, Hình 4.35. Ốp các tấm BNCC cho bụng dầm, Hình 4.36. c) Yêu cầu kĩ thuật: Thiết kế tiết diện và kích thước các tấm BNCC phù hợp với dầm thép cần bảo vệ CC. Đảm bảo chất lượng hàn ép BL neo chịu nhiệt vào bụng dầm; Không nên dùng tấm BNCC có kích thước cạnh > 1m vì không có lợi khi làm việc ở nhiệt độ cao (dễ gây nứt tấm, độ co dài của tấm lớn). 0 1 6 6 6 1 7 7 7 2 1 2 3 5 Hình 4.36 Ốp tấm BNCC cho bụng dầm 0. dầm thép chữ I; 1. Bulông neo chịu nhiệt; 2. Tấm BNCC ốp đáy dầm; 3. Móc treo bằng thép chịu nhiệt ɸ4; 5. Bulông chốt chịu nhiệt; 6. Tấm BNCC ốp bụng dầm; 7. Vữa chịu nhiệt 4.6.2.3 Kiểm tra và nghiệm thu: tương tự mục 4.5.3.2.d. 4.7 CÔNG NGHỆ THI CÔNG BÁN LẮP GHÉP BNCC BẢO VỆ CHỐNG CHÁY CHO CÔNG TRÌNH BTCT 4.7.1 Thi công bán lắp ghép BNCC ốp CC cho cột BTCT toàn khối 4.7.1.1 Sơ đồ quy trình: Hình 4.37.