MÔN học vật LIỆU xây DỰNG mới NOVEL BUIDING MATERIALS

The University of Transport and Comunication
Civil Engineering Institute
Building Materials Section

Môn h c: V T LI U XÂY D NG M I
NOVEL BUILDING MATERIALS
Presented by: Dr. Thanh Sang NGUYEN
Mobile: 0983316711;
0983316711;
Email:
Email:

1


N I DUNG - CONTENT
1. Giới thiệu chung
(Introduction)

2. Bê tông chất lượng cao trong xây dựng
(HPC – High Performance Concrete)

3. Bê tông Aphalt chất lượng cao trong xây dựng đường
(High Performace Asphalt Pavement)

4. Thép tiên tiến trong xây dựng
(Advanced Steel for use in civil engineering)

5. Polyme gia cường cốt sợi
(Fibre-Reinforced Composit-FRP)

6. Chương trình quản lý chất lượng (QA&QC)
2


Tham kh o - References (1)
English:
Caisun Shi and Y L Mo, High-Performace Construction
Materials, USA, 2007;
Wai Chung Wu, Advanced Civil Infrastructure Materials, UK,
2006;
S.P Shah and S.H Ahmad, High Performance Concretes and
Applications, USA, 1994;
C.W. Wu, John W.Bull, Durability of Materials and Structure in
Building and Civil Engineering, 2006
V.M. Malhtra, High performance, high-volume fly ash concrete
- USA, 2008
Many Papers, Thesis from 2000 to now.
3


Tham kh o - References (2)
Vietnamese:
GS.TS Ph m Duy H u và c ng s , V t li u m i, NXB
GTVT 2010;
B môn VLXD-ĐHGT, Bê tông cư ng đ cao và ch t
lư ng cao, Nhà xu t GTVT, 2010;
B môn VLXD-ĐHGT, Bê tông asphalt và h n h p
asphalt, NXB GTVT, 2010;
B môn VLXD-ĐHGT,Công ngh bê tông và k t c u
bê tôngvà h n h p, NXB GTVT, 2011;

Thomas L. Friedman, Hot, Flat, and Crowded (Nóng,
Ph ng, Ch t), 2008.
4


Gi i thi u chung - Introduction
Người cổ đã biết dùng vật liệu đá cho mục đích bảo vệ:
B ng ch ng là “Olduvai Gorge” Trung tâm châu Phi
Vào kho ng 2.000.000 trư c công nguyên (BCE)
"The Cradle of Mankind”

5


Gi i thi u (ti p)
Dọc bờ sông Nile (cư dân Acập), sông Tigis (cư dân Hy lạp
cổ), sông Ấn (cư dân Harappan), sơng Vàng hay sơng Hồng
Hà (cư dân Trung Quốc cổ) đã xây nhà bằng gạch đất phơi
nắng làm từ bùn và rơm rạ..

6


Gi i thi u
Xây dựng người Ai cập cổ: Vật liệu chính là đá và chủ yếu đá
vơi; có nhiều loại đá Granit, Gable, Diorite đã dùng

Tư ng Chephren b ng đá Diorite

ð n Edfu : dài 137m, r ng 79m, cao 36m làm t

v t li u đá

7


Gi i thi u
Xây dựng ở kỷ nguyên Hy Lạp (1800 BC) tiếp tục dùng đá
trong xây dựng nhưng tập trung vào trang trí và xây nhà;
Các v t li u đá và
g đã đư c dùng
chi u dài d m đá
có th đ n 5-6m

ð n Hy L p c
8


Gi i thi u
Xây dựng ở thời kỳ La mã cổ đại (Romans): Thời kỳ là hoàng
kim của xây dựng đã dùng: đá và khối xây, bê tông, gỗ và
kim loại:
V đá và kh i xây: v n s d ng công ngh c a Hyl p,
v a vôi dùng đ xây các kh i xây;
V bê tông: Ngư i La mã đã bi t tr n pozzolan v i vôi
đ tăng cư ng đ cho v a và bê tông;
V g và kim lo i: Th i kỳ Lã mã đã ch p nh n khái
ni m v giàn, các giàn b ng đ ng s d ng tăng đ b n
và tu i th .
9

Gi i thi u
Thời kỳ tiền cơng nghiệp Hóa (18th-19th Century): Gạch đã
được sản xuất tại nhà máy, kính được sử dụng với khung kim
loại:
Th k th 18 m t thay đ i l n
châu Âu hi u đư c
m t vài lo i vơi có th r n trong nư c. Năm 1956, Jonh
Smeaton đã khám phá ra ch t k t dính t đá vơi có
thành ph n đ t sét có r n ch c đư c trong nư c.
M t vài ngư i khác L.J. Vicat và Lesage Pháp, Joseph
Parker và James Frost Anh đã nghiên c u ra xi măng
t năm 1756-1830. Năm 1824, Joseph Aspdin, g i là xi
măng Portland vì ơng th y có màu gi ng đá vơi đ o..
10


Gi i thi u
Thời kỳ tiền cơng nghiệp Hóa (18th-19th Century):
Joseph Monier đã nghiên c u ra bê tông c t thép năm
1849 và nh n b ng sáng ch năm 1867. Đã khuy n
khích s d ng đư ng s t, ơng d n, vịm mái, c u .. Và
ông cũng nh n b ng sáng ch v k t c u d m và c t..
Và sau đó thì các nghiên c u song song v k t c u này
đư c ti n hành M (Ernest L. Rasome), G.A. Wayss
Đ c

11

Gi i thi u
Xây dựng thế kỷ thứ 20: Xây
dựng từ cuối thể kỷ thứ 19đầu thế kỷ 20 các dạng kết
cấu nâng cao chiếm ưu thế.
Các dạng kết cấu này thường
sử dụng hoặc bê tông hoặc là
thép.
K t c u thép cho các toà
nhà cao t ng;
K t c u bê tơng cho các
tồ nhà cao t ng
12


Gi i thi u
Xây dựng ngày nay – thời kỳ của Vật liệu tính năng cao: Từ
năm 1980 thiết kế và xây dựng dùng ngày càng nhiều vật liệu
tính năng cao và vật liệu để phát triển bền vững:
M chương trình nghiên c u chi n lư c phát tri n
đư ng ôtô đã tài tr cho d án HPC năm 1987. và
Chính quy n đư ng liên Bang (FHWA) cũng có các
chương trình qu c gia v bê tơng ch t lư ng cao trong
xây d ng c u, c t thép ch t lư ng cao (HPS) cho xây
d ng c u. Thép ch t lư ng cao HPS-70W (Wearthing)
đã đư c dùng s m t năm 1996.

13

Gi i thi u
Xây dựng ngày nay – thời kỳ của vật liệu tính năng cao:tiếp
Xu hư ng s d ng m t vài v t li u ch t lư ng cao
trong cùng m t k t c u;
V t li u composite xi măng gia cư ng s i và V t li u
Composite pôlyme gia cư ng (FRP) s i ngày càng
đư c s d ng ph bi n b i nh ng tính năng cơ h c
đ c đáo và ch ng ăn mòn;
S d ng v t li u tính năng cao tăng cư ng tu i th k t
c u lên 50-100 năm và làm gi m chi phí vịng đ i c a
k t c u.
14


C u Confederation dài 12,9km, Canada (1997):

C u d m h p DUL dài nh t th gi i đư c xây d ng nư c bi n, 45 nh p chính, chi u dài
250m và tu i th thi t k là 100 năm: ra ð o Hoàng t Prince Edward Island (P.E.I.)
15


Các tiêu chu n
Vật liệu tính năng cao phát triển theo xu hướng: Vật liệu
sửa chữa hoặc vật liệu hoàn toàn mới. Các tiêu chu n,
hướng dẫn thử nghiệm vật liệu tính năng cao ra đời:
Bê tơng cư ng đ cao (ACI 211.4:08, ACI363R-2010,)
C t thép cư ng đ cao (ASTM 709, ASTM E 119..)
V t li u FRP (ACI440, ASTM D20.18.01 – FRP for
concrete, T21, ASTM30.30.01..0

16


Serious Problem!!!
Greenhouse Gases?

and Climate Catastrophe !!!

A greenhouse gas (sometimes abbreviated GHG) is a gas in
an atmosphere that absorbs and emits radiation within
the thermal infrared range. This process is the fundamental
cause of the greenhouse effect. The primary greenhouse gases
in the Earth's atmosphere are water vapour, carbon
dioxide, methane, nitrous oxide, and ozone. In the Solar
System, the atmospheres of Venus, Mars, and Titan also
contain gases that cause greenhouse effects. Greenhouse
gases greatly affect the temperature of the Earth; without them,
Earth's surface would average about 33 ° (59 ° colder than
C
F)
at present.
Back to the start
17


LOGO

BÊ TÔNG CƯ NG Đ CAO,
BÊ TÔNG CH T LƯ NG CAO

18

TS. Nguy n Thanh Sang
B Môn V t Li u Xây D ng


Industrial Waste, Agricultural Wasste
and Application.

Mineral
Admixtures
In Concrete


Contents
•
•
•
•
•
•

Industrial, Argricultural Waste
Fly Ash and Application
Silicafume and Application
Slag Cement and Application
Metakaolin and Application
Rice Husk Ash and Application

20

Industrial, Agricultural Waste
• Industrial waste is a type of waste produced by
industrial activity, such as that of factories, mills and mines
It has existed since the outset of the industrial revolution.
Much industrial waste is neither hazardous nor toxic, such as
waste fibre produced by agriculture and logging.

• Agricultural waste which includes both natural (organic)
and non-natural wastes, is a general term used to describe
waste produced on a farm through various farming activities.

21


Challenges
• In the 21st century, one of the main challenges confronting the
concrete industry is to meet the enormous infrastructure and
housing needs of a rapidly inductrializing and urbanizing world.
At the same time, there are concerns for high-energy
requirements and greenhouse gas (GHG) emissions associated
with the manufacturing of portland cement. Other concerns
include inadequate durability of reinforced portland-cement
concrete structures. There is also a growing public interest in
ecological and economic disposal of milions tonnes of industrial
by-product that can be safely incorporated as cementitious
materials in concrete.
22

Introduction - FLY ASH
• Fly ash, generated during the combustion of coal for
energy production, is an industrial by-product which is
recognized as an environmental pollutant. Because of
the environmental problems presented by the fly ash,
considerable research has been undertaken on the
subject worldwide.
• The term “Fly ash” is often used to describe any fine
paniculate material precipitated from the stack gases of
industrial furnaces burning solid fuels. The amount of fly
ash collected from furnaces on a single site can vary from
less than one ton per day to several tons per minute.
23


Associate with Fly ash
Since wide scale coal firing for power generation began in the 1920s,
many millions of tons of ash and related by-products have been
generated. The current annual production of coal ash world- wide is
estimated around 600 million tones, with fly ash constituting about
500 million tones at 75–80% of the total ash produced [1]. Thus, the
amount of coal waste (fly ash), released by factories and thermal
power plants has been increasing throughout the world, and the
disposal of the large amount of fly ash has become a serious
environmental problem. The present day utilization of ash on
worldwide basis varied widely from a minimum of 3% to a
maximum of 57%, yet the world average only amounts to 16% of
the total ash [1]. A substantial amount of ash is still disposed of in
landfills and/or lagoons at a significant cost to the utilizing

companies and thus to the consumers.
24


Fly Ash
Mineral Admixtures in
Concrete

Fly Ash
HighHigh-Volume
Fly Ash Concrete
Fly ash in
High Performance
Concrete
(HPC)

ACI211.4ACI211.4-2008

ACI363ACI363-2010

Influence of Fly Ash on the Corrosion of Steel Reinforcement in Concrete –
25
A Review