Ảnh hưởng của tro bay đến độ bền và khả năng chống ăn mòn cốt thép trong bê tông
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (797.91 KB, 44 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
QUỸ PHÁT TRIỂN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
BÁO CÁO TÓM TẮT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
Ảnh hưởng của tro bay đến độ bền và khả năng chống ăn mòn cốt thép trong
bê tông
Mã số: B2017-ĐN02-21
Chủ nhiệm đề tài: TS. Nguyễn Văn Chính
Đà Nẵng, 5/2019
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
QUỸ PHÁT TRIỂN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
BÁO CÁO TÓM TẮT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
Ảnh hưởng của tro bay đến độ bền và khả năng chống ăn mòn cốt thép trong
bê tông
Mã số: B2017-ĐN02-21
Xác nhận của tổ chức chủ trì
Chủ nhiệm đề tài
TS. Nguyễn Văn Chính
Đà Nẵng, 5/2019
i
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA
Chủ nhiệm đề tài
TS. Nguyễn Văn Chính
Khoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa- Đại học Đà Nẵng
Thành viên tham gia
PGS TS. Trần Quang Hưng
Khoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa- Đại học Đà Nẵng
ThS. Lê Xuân Dũng
Khoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa- Đại học Đà Nẵng
ii
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-------
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1. Thông tin chung:
- Tên đề tài: Ảnh hưởng của tro bay đến độ bền và khả năng chống ăn mòn cốt thép
trong bê tông
- Mã số: B2017-ĐN02-21
- Chủ nhiệm đề tài: TS. Nguyễn Văn Chính
- Tổ chức chủ trì: Trường Đại học Bách Khoa- Đại học Đà Nẵng
- Thời gian thực hiện: 6/2017-5/2019
2. Mục tiêu:
Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ thành phần của các loại tro bay khác nhau thay thế xi
măng đến các đặc tính cơ lí (cường độ chịu nén, cường độ chịu uốn, độ co ngót, khả
năng chống thấm), độ bền (thông qua khả năng chống xâm thực của axit) và khả năng
chống ăn mòn của cốt thép trong bê tông làm việc tại môi trường biển. Từ đó đề xuất
loại tro bay phù hợp, thành phần tỉ lệ tối ưu của tro bay trong bê tông, sao cho đạt được
đồ bền và khả năng chống ăn mòn tốt nhất, góp phần cho việc sử dụng tro bay trong các
công trình xây dựng thực tế làm việc tại môi trường biển. Hơn nữa, khi sử dụng tro bay
góp phần giảm thiểu chất thải CO2 ra môi trường, nâng cao hiệu quả kinh tế xã hội.
3. Tính mới và sáng tạo:
Sử dụng tro bay từ nhà máy nhiệt điện tại Việt Nam làm thành phần thay thế xi măng
nhằm nâng cao một số đặc tính cơ lý và khả năng chống ăn mòn cốt thép trong bê tông
4. Kết quả nghiên cứu:
iii
• Xác định vai trò của tro bay trong việc nâng cao cường độ chịu nén và chịu kéo
lâu dài của bê tông
• Tro bay thay thế xi măng ở tỉ lệ 20% và 40% góp phần nâng cao khả năng chống
thấm của bê tông
• Tro bay thay thế xi măng nhưng tỉ lệ N/B không thay đổi làm gia tăng co ngót
của bê tông
• Tro bay làm tăng khả năng chống lại sự xâm thực của axit sulphuric vào bê tông,
bởi vì tro bay góp phần giảm đi sự bào mòn bề mặt, sự mất mát khối lượng, sự
suy giảm cường độ chịu nén
• Ăn mòn cốt thép trong bê tông làm suy giảm khả năng chịu uốn của dầm BTCT.
Do đó cần nghiên cứu các loại vật liệu bê tông có khả năng chống ăn mòn cốt
thép trong bê tông.
• Tro bay góp phần nhỏ vào việc trì hoãn sự bắt đầu xuất hiện ăn mòn cốt thép
trong bê tông và tỉ lệ tro bay thay thế xi măng được xem tốt nhất là 10%.
5. Sản phẩm:
• 01 bài báo khoa học trong nước (Tạp chí Khoa học và công nghệ- Đại học Đà
Nẵng)
• 02 bài báo khoa học xuất bản trên tạp chí quốc tế SCIE (Structure and
Infrastructure Engineering Journal và Materials Journal)
• 02 học viên cao học.
6. Phương thức chuyển giao, địa chỉ ứng dụng, tác động và lợi ích mang lại của
kết quả nghiên cứu:
Tro bay đóng góp tích cực vào việc nâng cao một số đặc tính cơ học, độ bền và khả
năng chống ăn mòn cốt thép trong bê tông. Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể được
chuyển giao cho các nhà máy sản xuất bê tông và nhà máy nhiệt điện trong việc góp
phần đưa tro bay vào công nghệ sản xuất bê tông.
iv
Tổ chức chủ trì
Ngày 10 tháng 05 năm 2019
Chủ nhiệm đề tài
TS. Nguyễn Văn Chính
v
INFORMATION ON RESEARCH RESULTS
1. General information:
Project title: Effect of fly ash on the durability and corrosion resistance of concrete
Code number: B2017-ĐN02-21
Coordinator: TS. Nguyễn Văn Chính
Implementing institution: The University of Danang- University of Science and
Technology
Duration: from June 2017 to May 2019
2. Objective(s):
The project investigates the effect of fly ash on some mechanical properties (the
compressive strength, flexural strength), physical properties (shrinkage), acid resistance
and corrosion resistance of steel in concrete. Based on the test results, the optimum
proportion of fly ash replacement to original portlan cement is recommended. Moreover
the more fly ash used to replace OPC the better sustainable construction as fly ash
contributes to CO2 reduction due to Portland cement production.
3. Creativeness and innovativeness:
Using the fly ash available in Vietnam to replace origin Portland cement for improving
some mechanical, physical properties; durability and corrosion resistance of steel in
concrete.
4. Research results:
• Fly ash contributes to increase the long term compressive strength and flexural
strength of concrete
• Fly ash improve the water resistance of concrete
• When water and cementitious ration is kept constantly, fly ash contributed to
increase the dry shrinkage.
vi
• Fly ash increases the acid resistance of concrete as it reduced the surface
degradation, mass loss and compressive strength loss due to acid attack.
• Corrosion of steel in concrete reduced the flexural strength of reinforced
concrete beams. Therefore, the research on the material to replace OPC is
neccessary.
• Fly ash has a litle possitive affect on the probability of corrosion of steel in
concrete and the optimum proportion is 10%.
5. Products:
• 01 national journals published (Journal of Science and Technology- UD)
• 02 SCIE journals published (Structure and Infrastructure Engineering Journal
and Materials Journal)
• 02 master students
6. Transfer alternatives, application institutions, impacts and benefits of research
results:
Fly ash has positive contribution on some mechanical, physical properties; durability
and corrosion resistance of steel in concrete. The results of this project can be transferred
to the power station and concrete technology companies for using fly ash to replace
partly OPC.
vii
MỞ ĐẦU
1. Tình hình nghiên cứu và tính cấp thiết của đề tài
Trong các thành phần chế tạo bê tông, xi măng đóng vai trò rất quan trọng. Quá trình
sản xuất xi măng tiêu thụ năng lượng rất lớn đồng thời thải ra một lượng lớn CO2 gây ô
nhiễm môi trường. Các nhà khoa học đang nghiên cứu để giảm thiểu lượng khí thải CO2,
bảo vệ môi trường sống. Một trong những phướng án hiệu quả nhất là nghiên cứu ra các
loại vật liệu mới thay thế một phần hoặc toàn bộ xi măng cho bê tông, nâng cao độ bền
kết cấu bê tông cốt thép, đồng thời đảm bảo phát triển xây dựng bền vững. Một trong
những loại vật liệu có tiềm năng thay thế cho xi măng là tro bay.
2. Mục tiêu đề tài
Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ thành phần của các loại tro bay khác nhau thay
thế xi măng đến các đặc tính cơ lí (cường độ chịu nén, cường độ chịu uốn, độ co ngót,
khả năng chống thấm), độ bền (thông qua khả năng chống xâm thực của axit) và khả
năng chống ăn mòn của cốt thép trong bê tông làm việc tại môi trường biển. Từ đó đề
xuất loại tro bay phù hợp, thành phần tỉ lệ tối ưu của tro bay trong bê tông, sao cho đạt
được đồ bền và khả năng chống ăn mòn tốt nhất, góp phần cho việc sử dụng tro bay
trong các công trình xây dựng thực tế làm việc tại môi trường biển. Hơn nữa, khi sử
dụng tro bay góp phần giảm thiểu chất thải CO2 ra môi trường, nâng cao hiệu quả kinh
tế xã hội.
3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
3.1 Đối tượng nghiên cứu
• Tìm hiểu về đặc tính thành phần hóa học của tro bay Phả Lại, Hải Dương, Việt
Nam
• Đặc tính cơ học của bê tông có sử dụng tro bay thay thế xi măng Portland (cường
độ chịu nén, cường độ chịu uốn)
• Đặc tính vật lí của bê tông có sử dụng tro bay thay thế xi măng Portland (co ngót)
• Khả năng chống xâm thực axit của bê tông có sử dụng tro bay thay thế xi măng
Portland
1
• Ảnh hưởng của ăn mòn cốt thép đồi với khả năng chịu lực của dầm BTCT và khả
năng chống ăn mòn của cốt thép trong bê tông có sử dụng tro bay thay thế một
phần xi măng Portland
3.2 Phạm vi nghiên cứu
• Tro bay nhà máy nhiệt điện Phả Lại (Hải Dương) và tro bay Duyên Hải (Trà
Vinh) được sủ dụng trong công trình nghiên cứu.
• Nghiên cứu thực nghiệm các đặc tính cơ lý (cường độ chịu nén, cường độ chịu
uốn, co ngót), khả năng chống xâm thực axit, khả năng chống ăn mòn của cốt
thép trong bê tông.
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
4.1 Cách tiếp cận
• Tìm hiểu các công trình nghiên cứu về tro bay trên thế giới cũng như tại Việt
Nam
• Tiến hành đánh giá đặc tính thành phần hóa học của loại tro bay cần nghiên cứu
dựa trên các số liệu từ nhà phân phối sản phẩm tro bay
• Chủ nhiệm đề tài lên kế hoạch chi tiết cho các thí nghiệm cần thực hiện và tiến
hành thí nghiệm, phân tích kết quả để đưa ra kết luận
4.2. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu thực nghiệm các đặc tính cơ lí, khả năng chống xâm thực axit và khả
năng chống ăn mòn của bê tông có sử dụng tro bay thay thế xi măng Portland.
Từ đó phân tích thảo luận kết quả để đề xuất phạm vi ứng dụng cũng như tỉ lệ
thành phần tro bay hợp lí nhằm nâng cao độ bền và khả năng chống ăn mòn của
cốt thép trong bê tông.
5. Nội dung nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu gồm
Mở đầu
Chương 1 Tổng quan về việc sử dụng tro bay thay thế xi măng Portland trong bê tông
1.1 Khái niệm về tro bay và các loại tro bay
2
1.2 Các đặc tính cơ lí, độ bền của vật liệu bê tông có tro bay và tiêu chuẩn thí nghiệm áp
dụng
1.3 Khả năng chống ăn mòn của cốt thép trong bê tông
1.4 Các nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam
Chương 2 Ảnh hưởng của tro bay đến đặc tính cơ học của bê tông
2.1 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của bê tông có tro bay
2.2 Thí nghiệm xác định cường độ chịu uốn của bê tông có tro bay
2.3 Phân tích kết quả và kết luận
Chương 3 Ảnh hưởng của tro bay đến khả năng chống thấm của bê tông
3.1 Giới thiệu
3.2 Chương trình thí nghiệm
3.3 Kết quả và thảo luận
3.4 Kết luận chương
Chương 4 Ảnh hưởng của tro bay đến co ngót của bê tông
4.1 Lựa chọn thành phần cấp phối và tiến hành chuẩn bị mẫu thí nghiệm
4.2 Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của tro bay đến co ngót của bê tông
4.3 Phân tích kết quả và kết luận
Chương 5 Khả năng chống xâm thực axit của bê tông có tro bay
5.1 Lựa chọn thành phần cấp phối và tiến hành chuẩn bị mẫu thí nghiệm
5.2 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của vật liệu sau thời gian làm việc trong
môi trường axit
5.3. Phân tích kết quả và kết luận
Chương 6: Khả năng chống ăn mòn của cốt thép trong bê tông tro bay
6.1 Lựa chọn thành phần cấp phối và chuẩn bị mẫu thí nghiệm
3
6.2 Tiến hành thí nghiệm xác định khả năng ăn mòn của cốt thép trong bê tông tro bay
sau thời gian ngâm mẫu trong môi trường chứa chloride
6.3 Phân tích kết quả và kết luận
Kết luận chung và kiến nghị
4
Chương 1 Nghiên cứu tổng quan về việc sử dụng tro bay thay thế
xi măng trong bê tông
1.1. Tổng quan và phạm vi ứng dụng của tro bay trong lĩnh vực xây dựng
1.1.1. Khái nệm chung về tro bay
Tro bay là phế thải sinh ra khi đốt các nguyên liệu hóa thạch như than đá, than
nâu (Hình 1.1) [9].
Hình 1.1 Tro bay
1.1.2. Phân loại tro bay
Trên thế giới hiện nay, thường phân loại tro bay theo tiêu chuẩn ASTM C618.
Theo cách phân loại này thì phụ thuộc vào thành phần các hợp chất mà tro bay được
phân làm hai loại là loại C và loại F [11].
Bảng 1.1. Tiêu chuẩn tro bay theo ASTM [11]
Các yêu cầu theo tiêu chuẩn ASTM
C618
Đơn
vị
Lớn nhất
/nhỏ nhất
Nhóm
F
Nhóm
C
Yêu cầu hóa học
SiO2 + Al2O3 + Fe2O3
%
nhỏ nhất
70
50
SO3
%
lớn nhất
5
5
Hàm lượng ẩm
%
lớn nhất
3
3
Hàm lượng mất khi nung
%
lớn nhất
5
5
1,5
1,5
34
34
Yêu cầu hóa học không bắt buộc
Chất kiềm
%
Yêu cầu vật lý
Độ mịn (+325)
%
lớn nhất
5
Hoạt tính pozzolanic so với xi măng (7 ngày)
%
nhỏ nhất
75
75
%
nhỏ nhất
75
75
Lượng nước yêu cầu
%
lớn nhất
105
105
Độ nở trong nồi hấp
%
lớn nhất
0,8
0,8
Yêu cầu độ đồng đều về tỷ trọng
%
lớn nhất
5
5
Yêu cầu độ đồng đều về độ mịn
%
lớn nhất
5
5
Hoạt tính pozzolanic so với xi măng (28
ngày)
1.1.3. Thành phần hóa học trong tro bay
Bảng 1.2 Thành phần hóa học của tro bay theo vùng miền [13]
Thành
phần
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
Na2O
K2O
P2O5
TiO2
MnO
SO3
MKN
Châu Âu
28,5-59,7
12,5-35,6
2,6-21,2
0,5-28,9
0,6-3,8
0,1-1,9
0,4-4,0
0,1-1,7
0,5-2,6
0,03-0,2
0,1–12,7
0,8–32,8
Khoảng (% khối lượng)
Mỹ
Trung Quốc
37,8-58,5
35,6-57,2
19,1-28,6
18,8-55,0
6,8-25,5
2,3-19,3
1,4-22,4
1,1-7,0
0,7-4,8
0,7-4,8
0,3-1,8
0,6-1,3
0,9-2,6
0,8-0,9
0,1-0,3
1,1-1,5
1,1-1,6
0,2-0,7
0,1–2,1
1,0–2,9
0,2–11,0
-
Ấn Độ
50,2-59,7
14,0-32,4
2,7-14,4
0,6-2,6
0,1-2,1
0,5-1,2
0,8-4,7
0,1-0,6
1,0-2,7
0,5-1,4
0,5-5,0
Australia
48,8-66,0
17,0-27,8
1,1-13,9
2,9-5,3
0,3-2,0
0,2-1,3
1,1-2,9
0,2-3,9
1,3-3,7
0,1–0,6
-
1.1.4. Các nguyên tố vi lượng trong tro bay
Hàm lượng các nguyên tố vi lượng trong tro bay phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng của
chúng có trong nguyên liệu ban đầu.
1.1.5. Cấu trúc hình thái của tro bay
Hầu hết các hạt tro bay đều có dạng hình cầu với các kích thước hạt khác nhau, các
hạt có kích thước lớn thường ở dạng bọc và có hình dạng rất khác nhau [16]. Các hạt tro
bay được chia ra làm hai dạng: dạng đặc và dạng rỗng.
1.1.6. Một số công trình nghiên cứu về tro bay trong lĩnh vực xây dựng ở Việt Nam
Nước ta hiện đang trong quá trình phát triển xây dựng cầu cống, các công trình
thuỷ điện, các đê kè. Tro bay được dùng làm phụ gia bê tông khối lớn cho các công
6
trình đập thuỷ điện áp dụng công nghệ đổ bê tông đầm lăn như nhà máy thuỷ điện Sơn
La, Bản Vẽ, Sông Tranh 2,… và một số công trình khác như đập Bái Thượng (Thanh
Hoá), đập Tân Giang (Ninh Thuận), đập Lòng Sông (Bình Thuận),… [17]
1.1.7. Ứng dụng tro bay trong một số lĩnh vực và công trình trên thế giới
• Tro bay dùng làm vật liệu điền lấp
• Tro bay cải thiện độ bền và kết cấu của bê tông dẫn đến tăng tuổi thọ của
đường.
• Gạch không nung từ tro bay
1.2. Vai trò của tro bay đối với sự phát triển bền vững
Những lợi ích của việc sử dụng tro bay trong bê tông và vữa xi măng hướng tới phát
triển bền vững bao gồm:
-
Giảm lượng khí thải CO2 ra môi trường.
-
Giảm nguồn vật liệu xi măng poc lăng.
-
Tái sử dụng các sản phẩm thải công nghiệp.
-
Nâng cao độ bền của bê tông.
1.3. Phản ứng pozzolan của tro bay trong bê tông
Calciuin Silicate hydrate (CSH): tạo cường độ bê tông
Xi măng poc lăng + Nước:
Vôi tự do (CaOH): không tạo cường độ bê tông
Calciuin Silicate hydrate (CSH): tạo cường độ bê tông
Xi măng poc lăng + Nước + Tro bay:
Vôi tự do (CaOH) + tro bay
Hình 1.2.Phản ứng pozzolan của tro bay trong bê tông
1.4 Kết luận chương
Với những đặc điểm trên, cùng với những nghiên cứu và phạm vi ứng dụng tro
bay trong xây dựng ở Việt Nam và nước ngoài, cho thấy tro bay là một nguồn nguyên
liệu phế thải công nghiệp dưới dạng bụi khí thải hạt mịn thu được từ quá trình đốt cháy
7
nhiên liệu thang đá trong các nhà máy nhiệt điện. Các công trình có sử dụng tro bay sẽ
đem đến nhiều lợi ích to lớn và rất thiết thực cho ngành công nghiệp xây dựng, góp phần
bảo vệ môi trường.
8
Chương 2 Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của tro bay đến đặc
tính cơ học của bê tông
2.1. Giới thiệu chung
Đặc tính cơ học của bê tông thể hiện qua cường độ của bê tông. Cường độ của bê tông
là chỉ tiêu quan trọng thể hiện khả năng chịu lực của vật liệu.
2.2.1. Cường độ chịu nén của bê tông
2.1.2. Cường độ chịu kéo của bê tông
2.2. Chương trình thí nghiệm
2.2.1 Vật liệu sử dụng trong thí nghiệm
2.2.2. Các thành phần cấp phối của hỗn hợp bê tông
Bảng 2.1. Thành phần cấp phối của hỗn hợp bê tông và chi tiết mẫu thí nghiệm
Nhóm
G1
G2
G3
Tên mẫu
M1(0%.0.42)
M2(10%.0.42)
M3(20%.0.42)
M4(40%.0.42)
M5(0%.0.50)
M6(10%.0.50)
M7(20%.0.50)
M8(40%.0.50)
M9(0%.0.55)
M10(10%.0.55)
M11(20%.0.55)
M12(40%.0.55)
N/B
0.42
0.42
0.42
0.42
0.5
0.5
0.5
0.5
0.55
0.55
0.55
0.55
Xi
măng
Tro bay
(kg)
22.0
19.8
17.6
13.2
22.0
19.8
17.6
13.2
22.0
19.8
17.6
13.2
Cát
(kg)
Nước
Độ sụt
(kg)
Đá
1x2
(kg)
(kg)
(cm)
0
2.2
4.4
8.8
0
2.2
4.4
8.8
0
2.2
4.4
8.8
66
66
66
66
66
66
66
66
66
66
66
66
44
44
44
44
44
44
44
44
44
44
44
44
9.24
9.24
9.24
9.24
11.0
11.0
11.0
11.0
12.1
12.1
12.1
12.1
3
3.3
3.4
5.5
7
11
19
20
10
20
25
29
(TB)
9
2.2.3. Xác định độ sụt của hỗn hợp bê tông
2.2.4. Đúc mẫu và dưỡng hộ mẫu
a. Dưỡng hộ mẫu nén
b. Dưỡng hộ mẫu uốn
Hình 2.1 Dưỡng hộ mẫu thí nghiệm
2.2.5. Thí nghiệm nén mẫu
Hình 2.2 Thí nghiệm nén mẫu
10
2.2.6 Thí nghiệm uốn mẫu
Hình 2.3 Thí nghiệm uốn dầm bê tông theo sơ đồ 3 điểm
2.3. Các kết quả thí nghiệm và thảo luận
2.3.1. Độ sụt của hỗn hợp bê tông ướt
Độ sụt của hỗn hợp bê tông được đo và kết quả trình bày ở Bảng 2.3.
2.3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ tro bay đến sự phát triển cường độ chịu nén của bê tông
Bảng 2.2. Cường độ chịu nén của các mẫu thí nghiệm
Nhóm
G1
G2
G3
Tên mẫu
M1(0%.0.42)
M2(10%.0.42)
M3(20%.0.42)
M4(40%.0.42)
M5(0%.0.50)
M6(10%.0.50)
M7(20%.0.50)
M8(40%.0.50)
M9(0%.0.55)
M10(10%.0.55)
M11(20%.0.55)
M12(40%.0.55)
Cường độ chịu nén (MPa) tại tuổi (ngày)
1
7
14
28
56
90
18.03
9.68
11.59
6.07
11.98
10.96
6.66
4.47
10.31
7.49
6.06
3.39
38.45
23.45
27.74
14.50
28.15
23.49
17.43
11.26
21.49
17.82
14.51
8.80
41.53
26.22
30.81
17.67
30.33
27.51
21.34
14.83
27.36
22.81
18.83
12.46
42.00
31.11
38.34
21.55
36.71
31.96
26.06
20.82
29.74
25.01
22.88
16.55
44.86
33.22
44.90
30.87
34.84
35.42
30.46
25.23
35.02
28.63
27.01
21.41
46.15
34.73
44.86
33.15
36.03
38.79
34.28
27.27
34.29
31.20
27.46
23.97
2.3.2.1 Nhóm 1 (N/B=0.42)
11
Cường độ chịu nén (MPa)
50
40
30
M1(0%.0.42)
M2(10%.0.42)
M3(20%.0.42)
M4(40%.0.42)
20
10
0
0
20
40
60
Tuổi (ngày)
80
100
Hình 2.4 Cường độ chịu nén của các mẫu nhóm G1 (N/B=0.42)
2.3.2.2 Nhóm G2 (N/B=0.5)
50
Cường độ chịu nén (MPa)
40
30
M5(0%.0.5)
M6(10%.0.5)
M7(20%.0.5)
M8(40%.0.5)
20
10
0
0
20
40
60
Tuổi (ngày)
80
100
Hình 2.5 Cường độ chịu nén của các mẫu bê tông nhóm G2 (N/B=0.50)
Cường độ chịu nén (MPa)
2.3.2.3 Nhóm 3 (N/B=0.55)
40
35
30
25
20
15
10
5
0
M9(0%.0.55)
M10(10%.0.55)
M11(20%.0.55)
M12(40%.0.55)
0
20
40
60
80
100
Tuổi (ngày)
Hình 2.6 Cường độ chịu nén của các mẫu bê tông nhómG3 (N/B=0.55)
Nhận xét chung
• Nhìn tổng thể, cường độ chịu nén của các mẫu có tro bay thay thế xi măng tiếp
tục phát triển sau 90 ngày dưỡng hộ trong môi trường nước. Có thể thấy được
rằng cường độ chịu nén của các mẫu tro bay sẽ tiếp tục phát triển mặc dù tốc độ
phát triển cường độ chậm hơn so với giai đoạn đầu trước 28 ngày. Tuy nhiên
12
cường độ chịu nén của mẫu đối chứng (0%TB) dường như không phát triển nhiều
sau 28 ngày.
• Tro bay làm suy giảm cường độ chịu nén của bê tông ở giai đoạn đầu (trước 56
ngày), tuy nhiên càng về sau 56 ngày, tro bay góp phần gia tăng cường độ chịu
nén thậm chí co mẫu có cường độ chịu nén cao hơn mẫu đối chứng. Ví dụ, mẫu
20%TB với tỉ lệ N/B=0.42 có cường độ chịu nén gần bằng mẫu đối chứng cùng
nhóm 0%TB, N/B=0.42 tại thời điểm 56 ngày (Hình 2.5). Cường độ chịu nén của
mẫu 10%TB khi N/B=0.5 cao hơn cường độ mẫu đối chứng 0%TB, N/B=0.5 tại
thời điểm 28 ngày. Khi N/B=0.5(nhóm G2) mặc dù đến 90 ngày cường độ chịu
nén của mẫu tro bay 20% và 40% vẫn nhỏ hơn mẫu đối chứng, tuy nhiên xu
hướng phát triển cường độ cho thấy đến thời điểm lâu hơn cường độ chịu nén của
mẫu tro bay sẽ cao hơn cường độ chịu nén mẫu đối chứng.
• Nhìn chung, khi N/B=0.42 mẫu có hàm lượng tro bay 20% có cường độ chịu nén
cao hơn mẫu có hàm lượng 10% và mẫu có hàm lượng 10%Tb có cường độ chịu
nén cao hơn mẫu 40%TB. Khi N/B=0.5, trước 56 ngày, mẫu có hàm lượng tro
bay 10% có cường độ chịu nén cao hơn mẫu có 20%TB và mẫu 20%TB có cường
độ chịu nén cao hơn mẫu có hàm lượng 40%TB.
2.3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ tro bay đến sự phát triển cường độ chịu kéo của bê tông
Bảng 2.3. Cường độ chịu kéo của các mẫu bê tông
Cường độ chịu kéo (MPa) tại tuổi
(ngày)
Nhóm Tên mẫu
1
7
14
28
56
90
M1(0%.0.42)
3.06 5.14 6.25 6.66 6.92 6.92
M2(10%.0.42) 1.94 4.46 4.69 5.68 5.70 6.45
M3(20%.0.42) 2.42 4.22 5.40 6.10 6.83 7.94
G1
M4(40%.0.42) 0.75 2.35 3.95 4.89 5.67 5.87
M5(0%.0.5)
2.17 4.50 5.40 5.64 6.10 5.88
M6(10%.0.5)
1.96 4.11 4.51 5.94 5.88 6.08
M7(20%.0.5)
1.31 3.25 4.23 5.58 6.06 6.36
G2
M8(40%.0.5)
0.79 2.42 3.42 5.58 5.49 5.56
M9(0%.0.55)
2.20 4.13 5.22 5.40 5.78 5.48
M10(10%.0.55) 1.69 4.03 4.54 4.64 6.08 6.37
M11(20%.0.55) 1.38 2.81 3.91 4.41 5.78 6.40
G3
M12(40%.0.55) 0.57 2.07 2.37 3.67 4.85 5.19
13
Cường độ chịu kéo (uốn)
(MPa)
10
8
6
M1(0%.0.42)
M2(10%.0.42)
M3(20%.0.42)
M4(40%.0.42)
4
2
0
0
20
40
60
Tuổi (ngày)
80
100
Hình 2.7 Cường độ chịu kéo của mẫu nhóm G1 (N/B=0.42)
2.3.3.2 Nhóm G2 (N/B=0.5)
Cường độ chịu kéo (uốn)
(MPa)
7
6
5
4
M5(0%.0.5)
M6(10%.0.5)
M7(20%.0.5)
M8(40%.0.5)
3
2
1
0
0
20
40
60
Tuổi (ngày)
80
100
Hình 2.8 Cường độ chịu kéo của mẫu nhóm G2 (N/B=0.5)
Cường độ chịu kéo (uốn)
(MPa)
2.3.3.3 Nhóm G3 (N/B=0.55)
7
6
5
4
M9(0%.0.55)
M10(10%.0.55)
M11(20%.0.55)
M12(40%.0.55)
3
2
1
0
0
20
40
60
Tuổi (ngày)
80
100
Hình 2.9 Cường độ chịu kéo của mẫu nhóm G3 (N/B=0.55)
14
2.4 Kết luận chương
• Nằm trong phạm vi nghiên cứu tỉ lệ tro bay thay thế xi măng là 10%, 20% và
40%, tro bay làm suy giảm cường độ chịu nén của bê tông ở tuổi trước 56 ngày
khi N/B=0.42 và trước tuổi 28 ngày khi N/B=0.5. Sau đó, cường độ chịu nén của
các mẫu tro bay thay thế xi măng tiếp tục tăng khi được dưỡng hộ trong môi
trường nước, trong khi cường độ chịu nén của mẫu đối chứng (0%TB) dường
như không tăng nữa.
• Tro bay làm giảm cường độ chịu kéo của bê tông ở tuổi trước 28 ngay hoặc 56
ngày tùy theo hàm lượng thay thế xi măng và N/B. Sau thời điểm 28 hoặc 56
ngày cường độ chịu kéo của mẫu tro bay sẽ tiếp tục phát triển cao hơn cường độ
chịu kéo của mẫu đối chứng vì cường độ chịu kéo mẫu đối chứng (0%TB) dường
như không phát triển sau 28 ngày nhưng cường độ chịu kéo mẫu tro bay (10%TB,
20%TB, 40%TB) tiếp tục phát triển
15
Chương 3 Ảnh hưởng của tro bay đến khả năng chống thấm cuả
bê tông
3. 1 Giới thiệu
3.2. Chương trình thí nghiệm
3.2.1 Vật liệu
3.2.2. Thành phần cấp phối hỗn hợp bê tông
Bảng 3.1 Tỉ lệ thành phần cấp phối
Tên
M0 (0%FA)
M1 (10%FA)
M2 (20%FA)
M3 (40%FA)
Xi
măng
1
0,9
0,8
0,6
Tro
bay
0
0,1
0,2
0,4
Đá
1x2
2,7
2,7
2,7
2,7
Cát
Nước
2,2
2,2
2,2
2,2
0,3
0,3
0,3
0,3
Phụ
gia
0,008
0,008
0,008
0,008
Độ sụt
(cm)
8
9
12
15
3. 2.3 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của bê tông
3.2.4 Thí nghiệm xác định cấp chống thấm của bê tông
Hình 3.1 Thí nghiệm xác định cấp chống thấm của bê tông
16
3.3. Kết quả và thảo luận
3.3.1 Ảnh hưởng của tro bay đến cường độ chịu nén của bê tông có phụ gia
Cường độ chịu nén (MPa)
60
M0(0%FA)
M1(10%FA)
M2(20%FA)
M3(40%FA)
50
40
30
20
10
0
28
56
90
Tuổi (ngày)
Hình 3.2 Cường độ chịu nén của các hỗn hợp bê tông
3.3.2. Ảnh hưởng của tro bay đến khả năng chống thấm của bê tông
Cấp chống thấm của hỗn hợp bê tông thể hiện trong Hình 3.3.
Cấp độ thấm (daN/cm2)
M0(0%FA)
M1(10%FA)
M2(20%FA)
M3(40%FA)
18
16
16
16
14 14
14
14
14
12 12
12 12
12 12
12
10
8
t=28
t=56
t=90
Tuổi (ngày)
Hình 3.3 Cấp chống thấm của các hỗn hợp bê tông
3.4 Kết luận
• Mặc dù hàm lượng lớn tro bay được sử dụng thay thế xi măng (40%), cường độ
chịu nén và cấp chống thấm tăng sau 56 ngày tuổi.
• Tro bay khi được thay thế xi măng ở tỉ lệ 20% và 40% góp phần tăng khả năng
chống thấm của bê tông.
• Với các tỉ lệ tro bay được sử dụng thay thế xi măng được khảo sát thì tỉ lệ 20%
là tốt nhất vì góp phần tăng cường đồng thời cường độ chịu nén và khả năng
chống thấm của bê tông sau 28 ngày.
17
