Nghiên cứu chế tạo bê tông cường độ cao sử dụng cát mịn và phụ gia khoáng hỗn hợp từ xỉ lò cao hoạt hóa và tro trấu

Nội dung text: Nghiên cứu chế tạo bê tông cường độ cao sử dụng cát mịn và phụ gia khoáng hỗn hợp từ xỉ lò cao hoạt hóa và tro trấu

1. VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO SỬ DỤNG CÁT MỊN VÀ PHỤ GIA KHOÁNG HỖN HỢP TỪ XỈ LÒ CAO HOẠT HÓA VÀ TRO TRẤU ThS. NGỌ VĂN TOẢN Viện KHCN Xây dựng Tóm tắt: Bài báo đã phân tích các yếu tố ảnh dài. Ở một số vùng khan hiếm cát vàng nhưng sẵn hưởng tới tính công tác và cường độ, từ đó lựa chọn nguồn cát mịn giá rẻ hơn thì việc sử dụng cát mịn tỷ lệ hợp lý giữa tro trấu và xỉ lò cao. Tỷ lệ này sẽ thay cát vàng còn góp phần làm giảm giá thành bê được sử dụng để chế tạo các cấp phối bê tông cát tông. mịn cường độ cao chứa phụ gia khoáng, và nghiên Như vậy, sử dụng được cát mịn mô đun độ lớn từ cứu một số tính chất của chúng để đánh giá khả năng 1,0 đến 2,0 để chế tạo bê tông cấp trên B25 có ý sử dụng trong thực tế xây dựng. nghĩa thực tiễn lớn đối với Việt Nam. 1. Giới thiệu Trong nghiên cứu, tác giả đã sử dụng phương Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7570 : 2006 “Cốt liệu pháp quy hoạch thực nghiệm bậc hai tâm xoay Box- cho bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật” ⌠1⌡ phân chia Hunter để nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần bê cát dùng cho bê tông và vữa ra thành 2 nhóm: cát thô tông tới tính công tác của hỗn hợp bê tông và cường có mô đun độ lớn từ lớn hơn 2,0 đến 3,3 và cát mịn độ nén của bê tông cát mịn cường độ cao. Trên cơ sở có mô đun độ lớn từ 0,7 đến 2,0. Cũng theo tiêu phương trình hồi quy thu được sau khi xử lý số liệu chuẩn này thì cát mịn có mô đun độ lớn từ 0,7 tới 1,0 theo quy hoạch thực nghiệm sẽ phân tích các yếu tố chỉ được dùng để chế tạo bê tông mác tới 200 (cấp ảnh hưởng tới tính công tác và cường độ, từ đó lựa B15), cát mịn có mô đun độ lớn từ 1,0 tới 2,0 chỉ chọn tỷ lệ hợp lý giữa tro trấu và xỉ lò cao. Tỷ lệ này được dùng để chế tạo bê tông mác tới 300 (cấp B25). sẽ được sử dụng để chế tạo các cấp phối bê tông cát mịn cường độ cao chứa phụ gia khoáng, và nghiên Do trữ lượng cát thô (cát vàng) của nước ta ít, cứu một số tính chất của chúng để đánh giá khả năng phân bố không đồng đều ở các vùng miền nên nhiều sử dụng trong thực tế xây dựng. nơi phải nhập khẩu cát hoặc vận chuyển xa, giá thành cao, thiếu sự chủ động về nguồn cát để chế tạo bê 2. Nguyên vật liệu sử dụng tông. Trong khi đó, các tỉnh đồng bằng sông Cửu Trong nghiên cứu này các nguyên vật liệu sau Long, vùng Đông Bắc, Tây Bắc phía bắc Việt Nam có đây đã được sử dụng. trữ lượng cát mịn khá lớn, giá thành hạ. Vì vậy, nếu 2.1 Xi măng sử dụng được loại cát này làm bê tông thì sẽ có thêm nguồn cốt liệu nhỏ, mở rộng được việc sử dụng tài Xi măng sử dụng trong nghiên cứu là xi măng nguyên thiên nhiên sẵn có, giải quyết được một phần poóc lăng PC40 Bút Sơn. Các tính chất cơ lý của xi khan hiếm về cát vàng cho bê tông hiện nay và về lâu măng được đưa ra trong bảng 1. Bảng 1. Tính chất cơ lý của xi măng poóc lăng PC40 Bút Sơn STT Chỉ tiêu Giá trị 1 Khối lượng riêng, g/cm3 3,1 2 Độ mịn (lượng sót trên sàng 75m), % 5,0 3 Độ dẻo tiêu chuẩn, % 29,0 4 Độ ổn định thể tích, mm 1,0 Thời gian đông kết, phút: 5 Bắt đầu 95 Kết thúc 140 Cường độ, MPa: 6 Ở tuổi 3 ngày Chịu nén 24,0 Ở tuổi 28 ngày Chịu nén 50,2 36 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2014
2. VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG 2.2 Phụ gia khoáng a. Tro trấu Tro trấu được chuẩn bị bằng cách đốt trấu và nghiền mịn tro thu được. Quy trình chuẩn bị tro trấu được trình bày chi tiết trong tài liệu [2]. Thành phần hạt, thành phần hóa của tro trấu được trình bày tương ứng trên hình 1 và bảng 2. Một số tính chất kỹ thuật của tro trấu được nêu trong bảng 3. Hình 1. Biểu đồ phân bố thành phần hạt của tro trấu Bảng 2. Thành phần hoá của tro trấu SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO Na2O K2O MgO MKN 86,98 0,73 0,84 1,40 0,11 2,46 0,57 5,14 Bảng 3. Một số tính chất kỹ thuật của tro trấu Khối lượng riêng (g/cm3) Độ hút vôi (mg/g) Chỉ số hoạt tính với xi măng (%) 2,2 300 95 b. Xỉ lò cao hoạt hóa Xỉ lò cao sử dụng trong nghiên cứu này là xỉ lò cao hoạt hóa của nhà máy gang thép Thái Nguyên đã được sấy khô và nghiền mịn. Thành phần hạt và thành phần hóa của xỉ lò cao được trình bày tương ứng trên hình 2, bảng 4, 5. Hình 2. Biểu đồ phân bố thành phần hạt của xỉ lò cao hoạt hóa nghiền mịn Bảng 4. Thành phần hóa học của xỉ lò cao hoạt hóa Thái Nguyên 2- SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO Na2O K2O SO3 MnO TiO2 S 34,2 0,64 13,7 42,6 6,9 0,08 0,24 0,07 0,81 0,13 1,23 Bảng 5. Một số tính chất kỹ thuật của xỉ lò cao hoạt hóa Thái Nguyên Khối lượng riêng (g/cm3) Chỉ số hoạt tính với xi măng (%) 2,94 106 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2014 37
3. VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG 2.3 Cát (nghĩa là trị số ở dạng mã hoá của nhân tố đang xét thay đổi từ -2 đến 2, còn 3 nhân tố còn lại có giá trị xi Cát sử dụng trong nghiên cứu là cát vàng Sông = 0, -1, +1). Lô và cát đen Sông Hồng đã được phơi khô sàng loại bỏ các hạt trên 5 mm. Thành phần hạt và tính chất cơ lý của cát vàng, cát đen được trình bày chi tiết trong tài liệu [2]. 2.4 Cốt liệu lớn Cốt liệu lớn sử dụng trong nghiên cứu là đá dăm có Dmax 20 được sản xuất từ mỏ đá vôi Đồng Ao – Hà Hình 3a. Ảnh hưởng của từng nhân tố riêng lẻ tới độ sụt Nam. Một số tính chất cơ lý của đá dăm được trình của hỗn hợp bê tông khi cố định các nhân tố khác tại tâm bày chi tiết trong tài liệu [2]. kế hoạch(xi=0) 2.5 Phụ gia siêu dẻo và nước Trong nghiên cứu này đã sử dụng phụ gia siêu dẻo gốc polycarboxylate của hãng BASF Việt Nam, có tên thương phẩm là Glenium ACE388 SureTec và nước máy Hà Nội. 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận Đã chế tạo 31 cấp phối bê tông lập theo quy Hình 3b. Ảnh hưởng của từng nhân tố riêng lẻ tới độ sụt hoạch thực nghiệm bậc hai tâm xoay để nghiên cứu của hỗn hợp bê tông khi cố định các nhân tố khác tại mức dưới kế hoạch (xi=-1) ảnh hưởng của các yếu tố: tỷ lệ N/CKD, hàm lượng tro trấu, hàm lượng xỉ lò cao và hàm lượng phụ gia siêu dẻo tới độ sụt của hỗn hợp bê tông và cường độ bê tông. Sau khi xử lý số liệu thực nghiệm đã xác định được mô hình thống kê thực nghiệm mô tả ảnh hưởng của các yếu tố nêu trên tới độ sụt và cường độ của bê tông cát mịn. Các mô hình thống kê thực nghiệm này được trình bày chi tiết trong tài liệu [2]. Hình 3c. Ảnh hưởng của từng nhân tố riêng lẻ tới độ sụt của Trên cơ sở phân tích các phương trình hồi quy hỗn hợp bê tông khi cố định các nhân tố khác tại mức trên thực nghiệm đã đưa ra được: kế hoạch (xi=+1) 3.1 Ảnh hưởng của các thành phần bê tông tới Từ hình 3 (a,b,c) ta có thể thấy rằng: tính công tác của bê tông cát mịn cường độ cao - Khi tăng tỷ lệ N/CKD độ sụt hỗn hợp bê tông trên cơ sở phân tích mô hình hồi quy thực nghiệm tăng; a. Ảnh hưởng của từng nhân tố riêng lẻ đến tính công tác khi cố định các nhân tố còn lại - Khi hàm lượng xỉ tăng độ sụt tăng theo sự tăng của hàm lượng xỉ, điều này chứng tỏ khi cho xỉ vào Ảnh hưởng của các nhân tố riêng lẻ tới tính công hỗn hợp bê tông sẽ rất có lợi cho tính công tác; tác của hỗn hợp bê tông được trình bày trên hình 3 (a,b,c). Trên các hình này mô tả sự thay đổi độ sụt - Tăng phụ gia siêu dẻo thì độ sụt của hỗn hợp bê của hỗn hợp bê tông khi tăng tỷ lệ N/CKD, hàm lượng tông tăng, hơn nữa phụ gia siêu dẻo có ảnh hưởng xỉ, tro trấu, hoặc phụ gia siêu dẻo từ giá trị nhỏ nhất mạnh nhất đến độ sụt, hàm lượng phụ gia siêu dẻo đến giá trị lớn nhất trong khoảng khảo sát, trong khi sử dụng trong hỗn hợp càng lớn thì độ sụt càng cao. giữ nguyên hàm lượng của 3 nhân tố còn lại ở giá trị Tuy nhiên khi tăng hàm lượng phụ gia siêu dẻo gần ứng với điểm tâm, mức thấp, mức cao của kế hoạch đến giá trị lớn nhất trong khoảng khảo sát (tức là x4 38 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2014
4. VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG =1 -:- 2, tương đương giá trị thực là 1 -:- 1,2% CKD) những hỗn hợp bê tông có tỷ lệ N/CKD lớn, các hàm thì độ sụt không tăng nữa. Điều này có thể là do phụ lượng tro trấu nhỏ thì tro trấu không gây ảnh hưởng xấu gia siêu dẻo đã đạt đến điểm bão hoà; đến tính công tác của hỗn hợp bê tông. - Ngược lại khi tăng hàm lượng tro trấu thì độ sụt b. Ảnh hưởng đồng thời của 2 nhân tố đến tính công giảm, đặc biệt ta có thể thấy độ sụt giảm mạnh khi x3 tăng tác khi cố định các nhân tố còn lại từ 0 -:- 2 (tương đương giá trị thực là hàm lượng tro trấu * Ảnh hưởng của xỉ lò cao và tro trấu tới độ sụt khi tăng từ 20 -:- 30 % CKD). Ngoài ra ta có thể nhận thấy với cố định N/CKD và phụ gia siêu dẻo: Hình 4a. Ảnh hưởng của xỉ lò cao và tro trấu tới độ sụt của hỗn hợp bê tông khi x1=x4=0 (N/CKD = 0,31, SD = 0,8%) Hình 4b. Ảnh hưởng của xỉ lò cao và tro trấu tới độ sụt của hỗn hợp bê tông khi x1=x4=-1 (N/CKD = 0,28, SD = 0,6%) Hình 4c. Ảnh hưởng của xỉ lò cao và tro trấu tới độ sụt của hỗn hợp bê tông khi x1=x4=+1 (N/CKD = 0,34, SD = 1%) Phân tích các hình 4 (a,b,c) cho thấy: gia khoáng xỉ lò cao và tro trấu theo tỷ lệ hợp lý cho - Khi cố định hàm lượng phụ gia siêu dẻo và tỷ lệ phép chế tạo bê tông với hàm lượng tro trấu đủ lớn N/CKD ở các mức khác nhau (thấp, trung bình, cao) để đảm bảo cường độ mà vẫn đạt yêu cầu về độ sụt thì độ sụt của hỗn hợp bê tông tăng, tỷ lệ thuận với hỗn hợp bê tông trong khi không cần dùng quá nhiều hàm lượng xỉ lò cao và tỷ lệ nghịch với hàm lượng tro phụ gia siêu dẻo; trấu. Điều này cũng phù hợp với xu hướng mô tả trên - Căn cứ vào các đường đồng mức độ sụt ta có hình 3 (a,b,c); thể dễ dàng lựa chọn được rất nhiều các cặp nghiệm - Từ kết quả phân tích trên hình 3 (a,b,c) cho thấy (hàm lượng xỉ lò cao, hàm lượng tro trấu) để thu được độ sụt giảm rất mạnh khi tăng tro trấu từ 20 tới 30%, các hỗn hợp bê tông đạt cùng mức độ sụt theo yêu tuy nhiên trên các hình 4 (a,b,c) cho thấy có thể khắc cầu thực tế. phục suy giảm độ sụt do tăng tro trấu bằng cách tăng hàm lượng xỉ lò cao đồng thời với tăng hàm lượng tro * Ảnh hưởng của xỉ lò cao và siêu dẻo tới độ sụt khi trấu theo tỷ lệ hợp lý. Như vậy việc phối hợp hai phụ cố định N/CKD và tro trấu: Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2014 39
5. VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG Hình 5a. Ảnh hưởng của xỉ lò cao và siêu dẻo tới độ sụt của hỗn hợp bê tông khi x1=x3=0 (N/CKD = 0,31, tro trấu =20%) Hình 5b. Ảnh hưởng của xỉ lò cao và siêu dẻo tới độ sụt của hỗn hợp bê tông khi x1=x3=-1 (N/CKD = 0,28, tro trấu=15%) Hình 5c. Ảnh hưởng của xỉ lò cao và siêu dẻo tới độ sụt của hỗn hợp bê tông khi x1=x3=+1 (N/CKD = 0,34, tro trấu =25%) Phân tích hình 5 (a,b,c) cho thấy: - Tăng hàm lượng phụ gia siêu dẻo và xỉ lò cao thì độ sụt của hỗn hợp bê tông tăng mạnh. Tuy nhiên khi tăng hàm lượng phụ gia siêu dẻo gần đến giá trị lớn nhất trong khoảng khảo sát (tức là x4 =1 -:- 2, tương đương giá trị thực là 1 -:- 1,2% CKD) thì độ sụt không tăng nữa. Điều này phù hợp với kết quả phân tích ảnh hưởng của phụ gia siêu dẻo đến độ sụt khi cố định các nhân tố khác ở hình 3 (a,b,c); Hình 6a. Ảnh hưởng của từng nhân tố riêng lẻ tới cường độ bê tông khi cố định các nhân tố khác tại tâm kế hoạch - Như vậy mặc dù hiệu quả giảm nước tăng độ sụt (xi=0) của phụ gia siêu dẻo là rất lớn xong khi tăng hàm lượng siêu dẻo đến một giới hạn nhất định thì hiệu quả này là rất thấp hoặc không còn nữa. Lúc này muốn tăng tính công tác ta có thể dùng biện pháp tăng lượng dùng xỉ lò cao trong phạm vi cho phép, điều này là một trong những điểm khác biệt mà hỗn hợp xỉ lò cao và tro trấu đem lại so với chỉ dùng nguyên tro trấu. c. Ảnh hưởng của từng nhân tố riêng lẻ đến cường độ Hình 6b. Ảnh hưởng của từng nhân tố riêng lẻ tới cường độ bê tông khi cố định các nhân tố khác bê tông khi cố định các nhân tố còn lại tại mức dưới kế hoạch (xi= -1) 40 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2014
6. VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG - Khi hàm lượng xỉ tăng từ 5 lên 25% (x2 tăng từ - 2 lên 0) cường độ bê tông có xu hướng tăng nhưng không nhiều và với hàm lượng xỉ lớn hơn cường độ bê tông bắt đầu giảm theo sự tăng hàm lượng xỉ; - Hàm lượng phụ gia siêu dẻo trong phạm vi khảo sát ảnh hưởng không đáng kể đến cường độ bê tông; Hình 6c. Ảnh hưởng của từng nhân tố riêng lẻ tới cường độ bê tông khi cố định các nhân tố khác tại mức trên - Khi tăng hàm lượng tro trấu cường độ bê tông kế hoạch(xi= +1) tăng tỷ lệ thuận với hàm lượng tro trấu. Tuy nhiên khi Phân tích hình 6 (a,b,c) thấy: hàm lượng tro trấu đạt 25% trở lên cường độ bê tông tăng không đáng kể. - Khi tăng tỷ lệ N/CKD trong khoảng khảo sát, cường độ bê tông giảm rất mạnh, đặc biệt khi cố định d. Ảnh hưởng đồng thời xỉ lò cao và tro trấu đến các nhân tố khác ở mức thấp; cường độ bê tông khi cố định các nhân tố còn lại Hình 7a. Ảnh hưởng đồng thời xỉ lò cao và tro trấu đến cường độ bê tông khi cố định N/CKD và siêu dẻo tại tâm kế hoạch (N/CKD=0,31, SD=0,8) Hình 7b. Ảnh hưởng đồng thời xỉ lò cao và tro trấu đến cường độ bê tông khi cố định N/CKD và phụ gia siêu dẻo tại mức thấp (N/CKD=0,28, SD=0,6) Hình 7c. Ảnh hưởng đồng thời xỉ lò cao và tro trấu đến cường độ bê tông khi cố định N/CKD và phụ gia siêu dẻo tại mức cao (N/CKD=0,34, SD=1%) Phân tích hình 7 (a,b,c ) ta thấy: 25%. Ngoài ra ta cũng nhận thấy khi hàm lượng xỉ lò - Khi tăng hàm lượng tro trấu từ 0 đến khoảng cao được cố định ở mức thấp thì sự gia tăng cường 25% thì cường độ của bê tông tăng và sau đó cường độ càng cao; độ không tăng nhiều nữa, đặc biệt với bê tông có tỷ lệ - Phân tích hình 7 có thể đưa ra nhận xét rằng, có N/CKD ở mức thấp ta nhận thấy cường độ có xu thể đạt được một giá trị cường độ đã cho bằng cách hướng giảm nhẹ khi hàm lượng tro trấu tăng lên quá sử dụng tro trấu và xỉ lò cao ở hàm lượng tương đối Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2014 41
7. VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG thấp, hoặc bằng cách tăng hàm lượng tro trấu khi xỉ lò bê tông đảm bảo cường độ vừa tiết kiệm xi măng cao được sử dụng ở mức cao; lại vừa có lợi cho tính công tác của hỗn hợp bê tông. - Cũng từ hình 7 ta nhận thấy để đạt cùng một mức cường độ với một hàm lượng tro trấu nhất 3.2 Lựa chọn được một số thành phần bê tông cát định có tới hai giá trị hàm lượng xỉ lò cao một mịn, độ sụt hỗn hợp bê tông và cường độ bê tông thấp, một cao điều này cho phép ta chế tạo được của các thành phần này nêu trong các bảng 6, 7, 8 Bảng 6. Thành phần vật liệu sử dụng cho 1m3 bê tông cát mịn Ký hiệu XM XLC TT N SD Cát mịn Đá dăm, (kg) cấp phối (kg) (kg) (kg) (lít) (kg) (kg) 10-20 5-10 CP1 266 193 92 138 5,5 488 853 401 CP2 339 128 83 154 4,4 478 836 393 CP3 308 172 70 170 3,3 467 817 384 CP4 321 140 89 187 3,3 453 792 373 CP5 309 141 99 203 3,3 440 769 362 Bảng 7. Sự suy giảm độ sụt của các hỗn hợp bê tông cát mịn theo thời gian Ký hiệu Độ sụt (cm) tại các thời điểm STT N/CKD cấp phối 0 phút 30 phút 60 phút 1 CP1 0,25 18,0 16,5 14,5 2 CP2 0,28 18,5 17,5 16,0 3 CP3 0,31 18,0 17,0 15,5 4 CP4 0,34 18,5 17,5 15,0 5 CP5 0,37 17,5 16,5 14,5 Bảng 8. Cường độ nén của bê tông theo thời gian Ký hiệu cấp phối Cường độ nén, MPa 1 ngày 3 ngày 7 ngày 28 ngày CP1 41,4 68,1 78,3 92,0 CP2 41,2 67,6 77,6 91,3 CP3 37,1 61,0 70,1 82,5 CP4 35,6 58,6 67,3 79,2 CP5 33,0 54,3 62,4 73,4 3.3 Nghiên cứu một số tính chất của bê tông a.Tính công tác của hỗn hợp bê tông cường độ cao sử dụng cát mịn và hỗn hợp phụ Việc nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần bê gia khoáng tro trấu, xỉ lò cao tông tới tính công tác và sự suy giảm tính công tác Sau khi xác định tỷ lệ hợp lý giữa xỉ lò cao và tro theo thời gian được tiến hành với các cấp phối bê trấu trong một số cấp phối bê tông, tác giả đã sử dụng tông trong bảng 6. Độ sụt được đo ở các thời điểm các cấp phối này để nghiên cứu một số tính chất của bê tông cát mịn cường độ cao, như tính công tác và ngay sau khi trộn xong và 30, 60 phút sau khi trộn. sự suy giảm độ sụt theo thời gian, sự phát triển Kết quả thí nghiệm sự suy giảm độ sụt theo thời gian cường độ, khả năng chống thấm ion clo và mô đun của các cấp phối bê tông trong bảng 6 được ghi trong đàn hồi. bảng 9 và hình 8. Bảng 9. Sự suy giảm độ sụt của các hỗn hợp bê tông theo thời gian N Độ sụt (cm) tại các thời điểm STT Tính toán Thực tế CKD 0 phút 0 phút 30 phút 60 phút CP1 0.25 18 18,0 16,5 14,5 CP2 0.28 18 18,5 17,5 16,0 CP3 0.31 18 18,0 17,0 15,5 CP4 0.34 18 18,5 17,5 15,0 CP5 0.37 18 17,5 16,5 14,5 42 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2014
8. VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG 20 18 16 14 0 phút 12 30 phút 10 60 phút 8 Độ sụt, cm sụt, Độ 6 4 2 0 0.25 0.28 0.31 0.34 0.37 N/CKD Hình 8. Sự suy giảm độ sụt của các hỗn hợp bê tông theo thời gian Kết quả thí nghiệm trong bảng 9 và hình 8 cho tông, của các cấp phối bê tông trong bảng 6 được thấy các hỗn hợp bê tông bị suy giảm độ sụt không trình bày trong bảng 10, hình 9 và hình 10. nhiều theo thời gian. Sau 60 phút độ sụt của các hỗn Trên hình 10 có thể thấy rõ là bê tông cường độ hợp bê tông vẫn còn đạt khoảng 14,5 cm. Với tính cao có sự phát triển cường độ khá nhanh. Việc sử công tác này, các hỗn hợp bê tông vẫn có thể thi công dụng kết hợp xỉ lò cao với tro trấu không làm giảm được. Nếu muốn duy trì độ sụt của hỗn hợp bê tông nhiều tốc độ phát triển cường độ của bê tông ở tuổi sau 60 phút đạt khoảng 16cm thì phải tăng độ sụt ban sớm. Cường độ nén của bê tông với tỷ lệ N/CKD = đầu của hỗn hợp bê tông. 0,25 sau 1, 3 và 7 ngày đạt tương ứng khoảng 45%, 74 % và 85% cường độ nén ở tuổi 28 ngày. Các mẫu b. Sự phát triển cường độ của bê tông bê tông có tỷ lệ N/CKD khác cũng có tốc độ phát triển Kết quả thí nghiệm sự phát triển cường độ và ảnh cường độ tương tự. Sau 28 ngày cường độ của bê hưởng của tỷ lệ N/CKD tới cường độ nén của bê tông vẫn có xu hướng tăng, tuy với tốc độ chậm hơn. Bảng 10. Cường độ nén của bê tông theo thời gian N Cường độ nén, N/mm2 STT CKD 1 ngày 3 ngày 7 ngày 28 ngày CP1 0,25 41,4 68,1 78,3 92,0 CP2 0,28 41,2 67,6 77,6 91,3 CP3 0,31 37,1 61,0 70,1 82,5 CP4 0,34 35,6 58,6 67,3 79,2 CP5 0,37 33,0 54,3 62,4 73,4 100 90 2 80 70 N/CKD = 0.25 60 N/CKD = 0.28 50 N/CKD = 0.31 40 N/CKD = 0.34 30 N/CKD = 0.37 Cường Cường độ, N/mm 20 10 0 0 5 10 15 20 25 30 Thời gian bão dưỡng, ngày Hình 9. Sự phát triển cường độ của bê tông y = -164.33x + 134.62 100 R2 = 0.9553 95 90 2 85 80 75 R28, N/mm R28, 70 65 60 0.22 0.25 0.28 0.31 0.34 0.37 0.4 0.43 N/CKD Hình 10. Ảnh hưởng của tỷ lệ N/CKD tới cường độ nén của bê tông Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2014 43
9. VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG Hình 10 cho thấy cường độ nén của bê tông Để so sánh bê tông cát mịn và bê tông cát vàng giảm khi tăng tỷ lệ N/CKD. Dựa trên hình này, đã chế tạo hai cấp phối bê tông có cùng tỷ lệ N/CKD, khi thiết kế thành phần bê tông có thể lựa chọn lượng dùng nước và phụ gia siêu dẻo. Hàm lượng cát tỷ lệ N/CKD để bê tông đạt được cường độ yêu trong cốt liệu ở thành phần bê tông cát mịn là 28%, cầu. còn ở bê tông cát thô là 41%. Thành phần và tính chất của hai cấp phối bê tông được trình bày trong c. So sánh bê tông cát mịn với bê tông cát vàng bảng 11 và 12. Bảng 11. Cấp phối bê tông cát mịn (CP2) và bê tông cát vàng (CPCV) XM XLC TT SD N C Đá dăm, (kg) Ký hiệu (kg) (kg) (kg) (kg) (lít) (kg) 5-10 10-20 CP2 339 128 83 4,4 154 478 393 836 CPCV 550 0 0 4,4 154 724 333 708 Bảng 12. So sánh tính chất của bê tông cát mịn và bê tông cát vàng Độ sụt, Cường độ ở tuổi 28 ngày, MPa Mô đun đàn Điện lượng truyền qua mẫu, Ký hiệu cm Chịu uốn Chịu nén hồi, GPa Cu lông CP2 18,5 18,9 82,5 66,9 179 CPCV 20 16,5 76,0 63,5 1238 d. Nhận xét kết quả thí nghiệm chất kết dính (xi măng + tro trấu + xỉ nghiền) như Kết quả nghiên cứu về tính công tác, cường độ, lượng xi măng của bê tông cát vàng, đạt được độ sụt, khả năng chống thấm ion clo và mô đun đàn hồi của cường độ ở tuổi 28 ngày, mô đun đàn hồi tương tự bê tông cát mịn cường độ cao trình bày ở trên cho như bê tông cát vàng. Tốc độ suy giảm độ sụt ở cả phép đưa ra một số kết luận sau: hai loại bê tông cát mịn và cát vàng đều chậm nhờ đặc tính của phụ gia siêu dẻo gốc polycarboxylate. Bê - Hỗn hợp bê tông có sự tổn thất độ sụt không tông cát mịn nhờ phụ gia mịn tro trấu, xỉ nghiền còn nhiều theo thời gian. Nếu độ sụt ban đầu lớn khoảng 18 cm thì sau 60 phút hỗn hợp bê tông vẫn có độ sụt hạn chế được độ thấm clo, giúp nâng cao khả năng khoảng 14,5 cm. Kết quả này có được không chỉ do chống ăn mòn cho cốt thép trong bê tông. tác dụng của loại phụ gia siêu dẻo mà còn do việc 4. Kết luận và kiến nghị đưa xỉ lò cao và tro trấu vào làm giảm đáng kể lượng dùng xi măng nên tổn thất độ sụt diễn ra chậm; Nghiên cứu đã làm sáng tỏ các yếu tố có ảnh hưởng quyết định tới tính chất của bê tông cát mịn - Sử dụng xỉ lò cao hoạt hoá Thái Nguyên sau khi cường độ cao là cường độ cốt liệu, độ rỗng của đá xi gia công nghiền mịn tới độ mịn 6300cm2/gam phối măng và cấu trúc vùng chuyển tiếp giữa đá xi măng hợp với tro trấu không làm giảm nhiều tốc độ phát và cốt liệu. triển cường độ của bê tông trong những ngày đầu rắn chắc. Cường độ nén của bê tông sau 1 ngày, 3 ngày Nghiên cứu đã chứng tỏ, trong điều kiện của Việt và 7 ngày đạt khoảng 45%, 74% và 85% cường độ Nam, có thể sử dụng cát mịn thay cho cát thô để chế nén của bê tông ở tuổi 28 ngày; tạo bê tông cường độ cao cấp cường độ nén tới B60. - Sử dụng phối hợp xỉ lò cao và tro trấu làm tăng Để đạt được cấp cường độ này, một trong các biện khả năng chịu uốn, chịu nén, mô đun đàn hồi và khả pháp có thể được áp dụng là sử dụng xi măng PC40 năng chống thấm ion clo của bê tông sử dụng cát kết hợp hỗn hợp phụ gia: siêu dẻo, tro trấu - xỉ lò cao mịn; và dùng thành phần bê tông có mức ngậm cát hợp lý. - Sử dụng đồ thị quan hệ giữa cường độ nén và tỷ Dựa trên kết quả nghiên cứu thực nghiệm có thể lệ N/CKD có thể lựa chọn tỷ lệ N/CKD cần thiết để thiết kế các cấp phối bê tông cát mịn có mác thiết kế kiến nghị: 2 nằm trong khoảng 60-80N/mm ; - Các ảnh hưởng của hỗn hợp xỉ lò cao và tro trấu - So với bê tông cát vàng, bê tông cát mịn (Mdl= tới các tính chất khác của bê tông như độ co ngót, sự 1,6), khi có cùng lượng phụ gia siêu dẻo, cùng lượng toả nhiệt, độ bền chống xâm thực, chưa được nghiên 44 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2014
10. VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG cứu. Đề nghị tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng của hỗn khoáng từ xỉ lò cao hoạt hoá và tro trấu hoạt tính cao hợp xỉ lò cao và tro trấu tới một số tính chất khác của bê với khối lượng đủ lớn sử dụng cho một số công trình tông cát mịn cường độ cao, và nghiên cứu khả năng xây dựng cầu hoặc nhà cao tầng. Trên cơ sở sản ứng dụng của hỗn hợp các phụ gia khoáng này trong xuất thử nghiệm đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật các loại bê tông đặc biệt như bê tông tự lèn, bê tông của việc sản xuất phụ gia khoáng từ tro trấu và xỉ lò chống ăn mòn trong môi trường biển; cao hoạt hóa và xây dựng quy trình công nghệ sản xuất trên quy mô công nghiệp nhằm đáp ứng nhu cầu - Xỉ lò cao và tro trấu là sản phẩm phế thải có sản lượng lớn ở Việt Nam. Sau khi được xử lý và nghiền ngày càng tăng của các công trình xây dựng về loại tới độ mịn hợp lý, nó có triển vọng ứng dụng to lớn sản phẩm này; trong xây dựng ở nước ta. Việc sử dụng xỉ lò cao và - Đề nghị đầu tư kính phí chế tạo lò đốt trấu hiện tro trấu là một giải pháp xử lý phế thải có hiệu quả đại, trên cơ sở đó phát triển các nhà máy điện công kinh tế cao, tốt cho môi trường. Tuy nhiên để có thể suất nhỏ có thể kết hợp vừa sản xuất ra điện năng biến tiềm năng này của xỉ lò cao và tro trấu thành hiện vừa cho sản phẩm phụ là tro trấu có hoạt tính cao. thực đòi hỏi phải đầu tư công nghệ đốt và nghiền hiện đại nhằm đảm bảo chất lượng và độ ổn định của sản TÀI LIỆU THAM KHẢO phẩm; 1. TCVN 7570 : 2006 Cốt liệu cho bê tông và vữa - Yêu - Đề nghị cơ quan quản lý cấp trên cho phổ biến cầu kỹ thuật. kết quả nghiên cứu của đề tài đến các đơn vị quan tâm tới vấn đề xử lý xỉ lò cao và trấu, nhằm cung cấp 2. NGỌ VĂN TOẢN, “Nghiên cứu sử dụng cát mịn và thông tin về một hướng nâng cao hiệu quả sử dụng hỗn hợp phụ gia khoáng tro trấu - xỉ lò cao để chế tạo của loại phế thải này; bê tông cường độ cao”, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật - Đại học Xây dựng, 2010. - Đề nghị cơ quan quản lý cấp trên tiếp tục đầu tư cho đề tài để thực hiện sản xuất thử nghiệm phụ gia Ngày nhận bài sửa: 26/11/2014. Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2014 45