Tóm tắt luận án Tiến sĩ Vật liệu và Công nghệ vật liệu Xây dựng: Nghiên cứu sử dụng tro tuyển Phả Lại hàm lượng cao trong bê tông khối lớn thông thường dùng cho đập trọng lực
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (640.81 KB, 30 trang )
1
2
Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Nguyễn Như Quý
Người hướng dẫn khoa học 2: TS Lương Đức Long
Phản biện 1: GS.TS Dương Đức Tín
Phản biện 2: TS. Lê Quang Hùng
Phản biện 3: PGS.TS Cao Duy Tiến
Luận án đa đ
̃ ược bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường họp
tại Trường Đại học Xây dựng
Vào hồi 14 giờ 30 phut ngày 10 tháng 07 năm 2012
́
3
Có thể tìm hiểu luận án tại:
Thư viện Quốc Gia
Thư viện Trường Đại học Xây dựng.
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Theo qui hoạch phát triển ngành điện từ năm 2006 đến 2015 ban hành
kèm theo quyết định số 110/2007/QĐTTg ngày 18 tháng 07 năm 2007 của
Thủ tướng Chính phủ, [28], đến năm 2015 tổng công suất các nhà máy
nhiệt điện đốt than khoảng 35.000 MW, lượng tro, xỉ thải ra khoảng 27
triệu tấn, trong đó trên 75 % là tro, [16]. Nếu lượng tro này không được
sử dụng sẽ tốn hàng nghìn hecta đất để làm bãi chứa đồng thời gây ô
nhiễm môi trường nghiêm trọng. Trong những năm gần đây, ở nước ta đã
có một số công trình nghiên cứu sử dụng loại phế thải này trong bê tông
đầm lăn, bê tông thông thường với hàm lượng sử dụng thấp, việc nghiên
cứu sử dụng tro bay nhiệt điện với hàm lượng cao trong bê tông thông
thường chưa được đề cập. Để tăng cường sử dụng tro bay nhiệt điện
trong bê tông cần đặt ra nhiệm vụ nghiên cứu làm rõ ảnh hưởng của việc
thay thế xi măng bằng tro bay nhiệt điện với hàm lượng cao đến các tính
năng của bê tông, đặc biệt là nghiên cứu sử dụng tro bay hàm lượng cao
trong bê tông khối lớn thông thường sử dụng cho các đập thủy lợi, thủy
điện.
Một trong những vấn đề của bê tông khối lớn thông thường dùng trong
xây dựng các đập thủy lợi, thủy điện là nứt nhiệt do thủy hóa xi măng.
Để khống chế hiện tượng này thường sử dụng các biện pháp truyền
thống như: làm mát cốt liệu, trộn nước đá, sử dụng hệ thống ống làm
mát, sử dụng xi măng tỏa nhiệt thấp và nhất là sử dụng tro bay, puzơlan
thiên nhiên,v.v...
Trên thế giới việc nghiên cứu sử dụng tro bay cho cho bê tông khối lớn
đã có từ lâu song ở Việt Nam việc nghiên cứu sử dụng tro bay cụ thể là
tro tuyển Phả Lại (TT) cho bê tông khối lớn (BTKL) cũng mới chỉ bắt
đầu từ những thập niên gần đây.
4
Nhờ những ích lợi to lớn của việc sử dụng tro bay trong các công trình
BTKL, đề tài đã chọn hướng nghiên cứu: “ Nghiên cứu sử dụng tro
tuyển Phả Lại hàm lượng cao trong bê tông khối lớn thông thường
dùng cho đập trọng lực’’.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
Mục đích của đề tài là nghiên cứu sử dụng tro tuyển Phả Lại hàm lượng
cao trong bê tông khối lớn thông thường dùng cho đập trọng lực.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là bê tông khối lớn thông thường dùng
cho đập trọng lực sử dụng tro tuyển Phả Lại hàm lượng cao.
Phạm vi nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu ảnh hưởng của tro tuyển
Phả Lại hàm lượng cao đến một số tính chất cơ lý của bê tông khối lớn
thông thường dùng cho đập trọng lực, gồm những nội dung sau:
1) Nghiên cứu ảnh hưởng của tro tuyển Phả Lại hàm lượng cao đến
một số tính chất của chất kết dính.
2) Nghiên cứu sự phát triển cường độ của vữa trong bê tông khối lớn
hàm lượng tro tuyển Phả Lại cao.
3) Nghiên cứu sự phát triển cường độ bê tông khối lớn hàm lượng tro
tuyển Phả Lại cao.
4) Nghiên cứu xác định hệ số tổn thất vữa khi sàng ướt bê tông có Dmax
cốt liệu 75,0 mm bằng sàng 37,5 mm.
5) Nghiên cứu xác định tăng nhiệt độ đoạn nhiệt bê tông khối lớn Dmax
75,0 mm hàm lượng tro tuyển Phả Lại cao.
6) Nghiên cứu đề xuất phương pháp thiết kế thành phần bê tông khối
lớn dựa trên hệ số bám dính vữa vào cốt liệu lớn hơn 37,5 mm.
4. Phương pháp nghiên cứu của đề tài
Trong nghiên cứu của đề tài đã tiến hành sử dụng các phương pháp
nghiên cứu theo các tiêu chuẩn hiện hành trong nước và trên thế giới
đồng thời cũng sử dụng thêm các phương pháp phi tiêu chuẩn khác như:
Phương pháp xác định độ chảy tỏa của vữa dưới tác dụng của trọng
lượng bản thân khối vữa.
Phương pháp thay thế xi măng bằng TT theo thể tích tuyệt đối.
Phương pháp toán qui hoạch thực nghiệm.
Phương pháp sàng ướt xác định hệ số tổn thất vữa.
Phương pháp xác định tăng nhiệt độ đoạn nhiệt trong bê tông.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
5
Xác lập được tương quan giữa cường độ của vữa chất kết dính khi có
mặt TT hàm lượng cao với thời gian theo qui luật logarit có sự hiệu chỉnh
tương ứng.
Xác lập được tương quan giữa cường độ bê tông khối lớn sử dụng TT
hàm lượng cao với thời gian theo qui luật logarit có sự hiệu chỉnh tương
ứng.
Chứng minh tác dụng của TT hàm lượng cao đến khả năng giảm nhiệt
độ đoạn nhiệt trong bê tông khối lớn, khi tăng tỷ lệ thay thế TT thì nhiệt
thủy hóa chất kế dính giảm tỷ lệ thuận.
Giảm nhẹ quá trình thí nghiệm xác định các tính chất của bê tông khối
lớn bằng cách sử dụng hệ số tổn thất vữa khi sàng ướt cho phép đưa vào
tính toán cấp phối BTKL không qua khâu trộn và sàng ướt hỗn hợp bê
tông với Dmax lớn hơn 37,5 mm.
Xây dựng được phương pháp thiết kế thành phần BTKL sử dụng TT
hàm lượng cao dựa trên hệ số tổn thất vữa trong cốt liệu lớn hơn 37,5
mm đồng thời có tính đến nhiệt độ tối đa cho phép của khối đổ.
6. Đánh giá những điểm mới của đề tài
Lần đầu tiên ở Việt Nam nghiên cứu sử dụng TT với hàm lượng đến
50 % khối lượng chất kết dính (tương đương 70 % theo thể tích) dùng
cho bê tông khối lớn thông thường trong xây dựng đập trọng lực.
Chứng minh được khi tăng tỷ lệ thay thế xi măng bằng TT nhiệt thủy
hóa chất kết dính giảm tỷ lệ thuận.
Xác lập được qui luật phát triển cường độ của vữa, bê tông tuân theo
qui luật logarit thời gian khi sử dụng TT hàm lượng cao với sự hiệu
chỉnh tương ứng.
Xác lập được tương quan giữa nhiệt độ đoạn nhiệt trong bê tông khối
lớn với các tỷ lệ thay thế xi măng bằng TT khác nhau tuân theo qui luật
đường thẳng.
Đưa ra phương pháp xác định hệ số tổn thất vữa khi sàng ướt hỗn hợp
BTKL qua sàng 37,5 mm giúp giảm nhẹ quá trình thí nghiệm xác định các
tính chất của bê tông khối lớn, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế
thành phần BTKL.
Xây dựng được phương pháp thiết kế thành phần bê tông khối lớn sử
dụng TT hàm lượng cao dựa trên hệ số tổn thất vữa khi sàng ướt qua
sàng 37,5 mm.
6
7. Cấu trúc của luận án
Luận án gồm 4 chương, kết kuận, kiến nghị. 80 tài liệu tham khảo và tài
liệu tác giả đã công bố. Nội dung chính của luận án được trình bày trong
130 trang với 52 bảng, 27 hình và 3 phụ lục.
Chương 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG BÊ
TÔNG THÔNG THƯỜNG, BÊ TÔNG KHỐI LỚN SỬ DỤNG TRO BAY Ở
VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI
1.1. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng bê tông thông thường, bê tông
khối lớn sử dụng tro bay trên thế giới
1.1.1 Bê tông sử dụng tro bay
Việc nghiên cứu bê tông sử dụng tro bay đã được tiến hành từ đầu thập
kỷ 20 và đến những năm 80 của thế kỷ 20 mới nghiên cứu bê tông hàm
lượng tro bay cao. Một số nghiên cứu gồm ACI 232.2R96 [43], A.G.
Zokin, [80], N. Bouzoubaâ, [56], N.Raiendran, [72], Hiroshi Uchikawa,
[78], Rafat Siddique, [76], L.H. Jiang, V.M. Malhotra, [61], Rafat Siddique,
[75], Rawat Bhatta, [59], V. K. Mathur, [66], Somnuk Tangtermsirikul,
[77], BSEN 2061:2000, [57], V.M. Malhotra, [65], R.Rivera, R.Dávila,
[74], Tarun R. Naik, [69], Arun Kumar Chakraborty, [58], S.
Gopalakrishnan, [60], L. Lam, [62], C.S. Poon, [71], P.Kumar Mehta, [68],
1.1.2. Bê tông khối lớn sử dụng tro bay
1.1.2.1. Khái niệm về bê tông khối lớn
Các công trình nghiên cứu bê tông có hàm lượng tro bay cao đã được ứng
dụng trong thực tiễn, tuy nhiên theo tác giả cho đến nay các nghiên cứu
về bê tông khối lớn hàm lượng tro bay cao trên thế giới và ở Việt Nam
còn ít xuất hiện, khái niệm về ‘’Bê tông khối lớn hàm lượng tro bay
cao’’ chưa thấy xuất hiện trên các tạp chí khoa học chuyên ngành trên
thế giới cũng như ở Việt Nam trừ bê tông đầm lăn.
Theo ACI 116R00, [40], bê tông khối lớn có thể tích đủ lớn và yêu cầu
phải có biện pháp để đối phó với sự phát sinh nhiệt do thủy hóa xi măng
diễn ra cùng biến đổi thể tích nhằm giảm nứt nhiệt.
1.1.2.2. Khái niệm về bê tông khối lớn hàm lượng tro bay cao
Bê tông hàm lượng tro bay cao đã được các tác giả V.M. Malhotra,
P.Kumar Mehta đề cập. Xuất phát từ mục đích nghiên cứu của đề tài tác
giả đề tài đề xuất ‘’bê tông khối lớn hàm lượng tro bay cao’’ là bê tông
7
khối lớn có hàm lượng tro bay loại F theo ASTM C618 lớn hơn 50% theo
thể tích chất kết dính.
1.1.2.3. Tính chất của bê tông khối lớn cho đập trọng lực
TS. Đỗ Hồng Hải, [7], và ACI 207.1R96, [41], các tính chất của bê tông
khối lớn là cường độ nén, cường độ kéo, môđun đàn hồi, hệ số Poisson,
ứng suất kéo, từ biến, co khô, tăng nhiệt độ đoạn nhiệt, hệ số dãn nở
nhiệt, nhiệt dung riêng, hệ số dẫn nhiệt và khuếch tán nhiệt, tính thấm
và độ bền.
1.1.2.4. Một số nghiên cứu về bê tông khối lớn sử dụng tro bay
Các nghiên cứu về BTKL sử dụng tro bay là ACI 207.1R96, Cengiz
Duran Atis, [52], André Bisaillon, Michel Rivest và V.M. Malhotra, [55].
1.2. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại bê tông có chứa tro bay
ở Việt Nam
1.2.1 Bê tông sử dụng tro bay
Một số tác giả đã nghiên cứu về ảnh hưởng của tro tuyển Phả Lại (TT)
đến tính chất của xi măng và bê tông như: TS. Nguyễn Như Quý [20],
ThS. Vũ Hải Nam và cộng sự [14[,[17], ThS. Vũ Hải Nam và cộng sự,
[15], TS. Lương Đức Long và cộng sự, [12]. Trong nghiên cứu đã sử
dụng tro bay, tro tuyển PL để chế tạo bê tông, các chỉ tiêu nghiên cứu
gồm tính công tác, cường độ nén, phản ứng kiềm – silic, bền sunphat.
TS. Thái Duy Sâm và cộng sự, [26], TS. Nguyễn Thanh Tùng và cộng sự,
[30], Ths. Trương Thị Thúy và cộng sự, [29], đã nghiên cứu sử dụng TT
trong chế tạo bê tông chất lượng cao, bê tông tự đầm, các chỉ tiêu nghiên
cứu là điểm bão hòa phụ gia, độ co khô, từ biến, tổn thất độ sụt, khả
năng chống thấm, khả năng chống xâm nhập Ion Cl , khả năng chịu mài
mòn, nghiên cứu vi cấu trúc vùng giao diện chuyển tiếp.
1.2.2. Bê tông khối lớn sử dụng tro bay
TS. Đào Đạt và cộng sự, [5], TS. Hoàng Phó Uyên và cộng sự, [33], Công
ty Tư vấn Xây dựng Điện I thuộc tập đoàn EVN, [3], Công ty Tư vấn
Xây dựng Điện I thuộc tập đoàn EVN, [11], TS. Nguyễn Như Quý và
cộng sự, [23], GS.TS Nguyễn Tiến Đích, [6], TS. Đỗ Hồng Hải, [7], TS.
Lê Quang Hùng và TS. Nguyễn Quang Hiệp, [8],[10]. Trong nghiên cứu
đã chế tạo các cấp phối bê tông sử dụng cho các đập, khả năng giảm
nhiệt của bê tông khi sử dụng TT, nghiên cứu về nhiệt trong bê tông khối
lớn.
8
Sau khi nghiên cứu các công trình đã công bố về ảnh hưởng của tro bay
đến các tính chất của vữa, bê tông, bê tông khối lớn trên thế giới và trong
nước có thể rút ra một số nhận xét sau:
Việc ứng dụng tro bay – một loại phụ gia khoáng hoạt tính vào BTKL
đã được nghiên cứu và ứng dụng vào các công trình thủy lợi, thủy điện
từ lâu và cũng đã bước đầu ứng dụng vào các công trình thủy lợi, thủy
điện ở Việt Nam, việc ứng dụng này đem lại hiệu quả cao cả về mặt
kinh tế và kỹ thuật. Như vậy, ý nghĩa thực tiễn của việc ứng dụng tro
bay vào BTKL là rất cao, phù hợp với xu hướng phát triển bền vững
của ngành vật liệu xây dựng hiện nay.
Khi có mặt tro bay trong BTKL thì sự phát triển nhiệt thủy hóa chậm và
thấp hơn nhiều so với mẫu bê tông không sử dụng tro bay, điều này
phù hợp với công tác thi công BTKL vì sẽ hạn chế được các vết nứt do
ứng suất nhiệt và có thể tính toán bố trí khối đổ lớn hơn, tạo điều kiện
tăng tiến độ thi công. Nhiệt độ tỏa ra trong bê tông tỷ lệ nghịch với
hàm lượng tro bay trong khối đổ, tuy nhiên qui luật phụ thuộc giữa
chúng chưa rõ ràng.
BTKL khi sử dụng tro bay phát triển cường độ chậm ở tuổi sớm,
cường độ bê tông giảm khi tăng hàm lượng tro bay, tuy nhiên ở tuổi
muộn thì bê tông vẫn có cường độ tương đương bê tông không sử dụng
tro bay. Do công trình thủy lợi, thủy điện thường không yêu cầu cường
độ tuổi sớm mà thường yêu cầu cường độ tuổi dài ngày (90 ngày hoặc
dài hơn), do đó việc ứng dụng tro bay vào BTKL sử dụng cho các công
trình này là rất khả thi.
Khi sử dụng tro bay thì lượng nước nhào trộn của bê tông giảm, điều
này tạo cơ sở cho thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông với tỷ lệ
N/CKD thấp hơn mà vẫn giữ được tính công tác hoặc với cùng tỷ lệ
N/CKD như bê tông không sử dụng tro bay nhưng khi đó hỗn hợp bê
tông sẽ có tính công tác tốt hơn. Việc đưa ra chỉ dẫn thiết kế thành
phần BTKL khi sử dụng tro bay khi xét đến hệ số bám dính vữa vào
cốt liệu lớn hơn 37,5 mm chưa được đề cập.
Các nghiên cứu trước đây ở Việt Nam mới chỉ đề cập đến việc sử
dụng tro bay với hàm lượng khá thấp, ứng dụng thực tế chưa nhiều
(đập thủy điện Tuyên Quang sử dụng 24 %, đập thủy lợi Tân Giang sử
dụng 25 % theo khối lượng chất kết dính).
Định hướng nội dung nghiên cứu của đề tài:
9
1)
2)
3)
4)
5)
6)
Nghiên cứu ảnh hưởng của tro tuyển Phả Lại hàm lượng
cao đến một số tính chất của chất kết dính.
Nghiên cứu sự phát triển cường độ của vữa trong bê tông
khối lớn hàm lượng tro tuyển Phả Lại cao.
Nghiên cứu sự phát triển cường độ bê tông khối lớn hàm
lượng tro tuyển Phả Lại cao.
Nghiên cứu xác định hệ số tổn thất vữa khi sàng ướt bê
tông có Dmax cốt liệu 75,0 mm bằng sàng 37,5 mm.
Nghiên cứu xác định tăng nhiệt độ đoạn nhiệt bê tông
khối lớn hàm lượng tro tuyển Phả Lại cao có Dmax = 75,0 mm.
Nghiên cứu đề xuất phương pháp thiết kế thành phần bê
tông khối lớn thông thường.
Chương 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu sử dụng trong nghiên cứu
2.1.1. Xi măng
Đề tài sử dụng xi măng PC 40 do Công ty xi măng Bút Sơn sản xuất.
Chất lượng của xi măng này thỏa mãn TCVN 2682:2009.
2.1.2. Tro bay
Tro bay sử dụng là tro tuyển Phả Lại (TT). Chất lượng của TT thỏa mãn
ASTM C618:2003 và TCVN 6882:2001, [36].
2.1.3. Cốt liệu lớn
Trong nghiên cứu sử dụng hai loại cốt liệu: Với cốt liệu có D max = 37,5;
sử dụng 3 cỡ hạt: 4,75 12,5 mm; 4,75 19,0 mm; 19,0 37,5 mm. Với cốt
liệu có Dmax 75,0 mm; sử dụng 4 cỡ hạt: 4,75 12,5 mm; 4,75 19,0 mm;
19,0 37,5 mm; 37,5 75,0 mm. Các chỉ tiêu chất lượng của cốt liệu lớn
thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật trong ASTM C33.
2.1.4. Cốt liệu nhỏ
Cốt liệu nhỏ sử dụng cho nghiên cứu của đề tài là cát vàng Sông Lô. Các
chỉ tiêu chất lượng của cát vàng Sông Lô thỏa mãn yêu cầu theo ASTM
C33.
2.1.5. Phụ gia dẻo hóa Lignosunphonat
Trong nghiên cứu đề tài sử dụng phụ gia giảm nước kéo dài thời gian
đông kết gốc Lignosunfonat (Plastiment 96). Chất lượng của phụ gia
Plastiment 96 thỏa mãn loại D theo ASTM C494, [49].
10
2.2. Các Phương pháp sử dụng trong nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp xác định độ chảy của vữa
Phương pháp thí nghiệm độ chảy của vữa được tiến hành trên dụng cụ
hình nón cụt theo tiêu chuẩn ASTM C230, [48], kích thước D 1=70 mm,
D2=100 mm, h=60 mm.
2.2.2. Phương pháp thay thế xi măng bằng TT theo thể tích tuyệt đối
Trong nghiên cứu của đề tài sử dụng phương pháp thay thế xi măng bằng
TT theo thể tích.
2.2.3. Phương pháp qui hoạch thực nghiệm
2.2.4. Phương pháp sàng ướt xác định hệ số tổn thất vữa
Trong phương pháp sàng ướt để xác định hệ số tổn thất vữa thì khi ta
sàng ướt loại bỏ lượng cốt liệu lớn hơn 37,5 mm đồng thời có một
lượng vữa bám dính vào, do vậy cần tiến hành thí nghiệm để xác định
lượng vữa bám dính này để làm cơ sở cho việc tính toán thành phần
BTKL.
2.2.5. Phương pháp xác định tăng nhiệt độ đoạn nhiệt trong bê tông
Mục đích của phương pháp đo nhiệt độ đoạn nhiệt của bê tông để xác
định nhiệt độ thủy hóa lớn nhất do quá trình thủy hóa của chất kết dính
tạo ra, từ đó có biện pháp khống chế chênh lệch nhiệt độ giữa tâm khối
đổ và nhiệt độ môi trường nằm trong phạm vi cho phép nhằm không gây
nứt nhiệt cho bê tông.
Qua kết quả nghiên cứu của đề tài về nguyên vật liệu sử dụng trong
nghiên cứu cũng như các phương pháp đưa ra trong nghiên cứu tác giả rút
ra một số nhận xét sau:
Vật liệu sử dụng trong nghiên cứu của đề tài đáp ứng các yêu cầu và
mức chất lượng trong các tiêu chuẩn hiện hành trong và ngoài nước.
Phương pháp xác định độ chảy của vữa cho phép xác định ảnh hưởng
của tỷ lệ C/CKD đến độ chảy của vữa.
Phương pháp thay thế xi măng bằng TT theo thể tích tuyệt đối bảo
đảm giảm ảnh hưởng của việc thay đổi hệ số dư hồ khi thay xi măng
bằng TT do thay đổi thể tích tuyệt đối của bột mịn.
Phương pháp thiết kế thành phần bê tông khối lớn kết hợp phương
pháp qui hoạch thực nghiệm cho phép giảm số lượng mẫu thí nghiệm
trong nghiên cứu xác định qui luật phát triển cường độ của bê tông
khối lớn sử dụng TT hàm lượng cao khi thay đổi tỷ lệ N/CKD;
TT/CKD; hệ số dư vữa .
11
Phương pháp sàng ướt xác định hệ số tổn thất vữa khi bám dính vào
cốt liệu lớn hơn 37,5 mm mm cho phép giảm nhẹ công tác chuẩn bị
mẫu thử từ bê tông có Dmax lớn hơn 37,5 mm.
Phương pháp xác định nhiệt độ đoạn nhiệt của bê tông cho biết khả
năng giảm nhiệt thủy hóa của bê tông khi thay thế một phần xi măng
bằng TT, đồng thời cho biết lượng dùng chất kết dính đảm bảo giảm
nhiệt độ đoạn nhiệt của bê tông khối lớn cần thiết trong khi giảm
cường độ bê tông ở mức cho phép.
Chương 3: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TT HÀM LƯỢNG CAO
ĐẾN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA VỮA TRONG BÊ TÔNG KHỐI LỚN VÀ
BÊ TÔNG KHỐI LỚN THÔNG THƯỜNG.
3.1. Ảnh hưởng của TT đến tính chất của chất kết dính hỗn hợp xi
măng – tro tuyển
Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của TT đến một số tính chất của chất
kết dính được thể hiện trong bảng 31.
Bảng 31. Ảnh hưởng của TT đến một số tính chất của CKD
Thờ Cư
i
ờng
gian độ
đôn nén
Nhiệt thuỷ hoá ở tuổi (ngày), Cal/g
TT,
g (ngà
STT
%
kết, y),
phút MP
a
BĐ KT
3
7
28
90
3
7
28
1
0
110 160 31,0 40,3 52,2 60,6 70,4 100,4 122,5
2
10 115 180 27,5 37,7 47,4 61,1 62,8 88,2 109,5
3
20 130 205 24,7 32,4 44,0 58,0 56,7 80,3
97,6
4
30 145 220 20,5 28,8 38,7 53,6 48,7 71,7
86,2
5
40 155 235 15,3 22,2 36,1 49,7 42,6 60,3
73,8
6
50 165 250 11,9 18,6 32,5 43,7 35,5 49,8 62,4
Kết quả thí nghiệm cho thấy tỷ lệ thay thế TT tăng thời gian bắt đầu và
kết thúc đông kết của chất kết dính cũng tăng. Ở tuổi sớm hệ số tăng
cường độ ở các tỷ lệ thay thế TT so với mẫu đối chứng không cao. Đến
tuổi 28 ngày hệ số này tăng dần và đến tuổi 90 ngày ở tỷ lệ thay thế TT
12
10% hệ số tăng cường độ cao hơn mẫu đối chứng. Nhiệt thủy hóa giảm
tương ứng với tỷ lệ dùng tro tuyển.
3.2. Ảnh hưởng của tro tuyển Phả Lại hàm lượng cao đến một số
tính chất của vữa trong bê tông khối lớn thông thường
3.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của TT hàm lượng cao đến tính chất cơ
lý của vữa trong bê tông khối lớn có tỷ lệ N/CKD và hệ số dư hồ thay
đổi.
3.2.1.1. Một số qui luật chi phối tính chất của vữa và bê tông trong nghiên
cứu
Độ chảy của vữa xi măngcát xác định qua độ chảy của nhớt kế Sutttard
cũng thay đổi tỷ lệ nghịch với tỷ lệ C/XM (C/CKD). Liên hệ này tuân
theo quy luật đường thẳng:
fx = a.x + b (3.6)
Trong đó : fx là độ chảy của vữa;
x là tỷ lệ C/XM (C/CKD);
a, b là hằng số.
Mặt khác thì tỷ lệ C/XM (C/CKD) có liên hệ trực tiếp với hệ số dư hồ
và tuân theo quy luật Hyperbol:
Áp dụng trong đề tài nghiên cứu:
(3.7)
Trong đó:
là hệ số dư hồ;
N/CKD là tỷ lệ nước/chất kết dính;
rc là độ rỗng của cát ở trạng thái chọc chặt;
là khối lượng thể tích của cát ở trạng thái chọc chặt;
CKD là khối lượng riêng của chất kết dính được tính
như sau:
3.2.1.2. Một số kết qủa nghiên cứu thăm dò trên vữa
Đề tài đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ N/CKD và tỷ lệ
C/CKD đến hệ số dư hồ trên các mẫu vữa có tỷ lệ N/CKD = 0.6 1.0;
tỷ lệ TT/CKD =50% theo thể tích và khảo sát tỷ lệ C/CKD =1.2 4.2.
Kết quả tương quan giữa độ chảy và tỷ lệ C/CKD khi N/CKD thay đổi
hình 34 và hình 35.
13
300
5.5
290
5
280
4.5
270
3.5
3
N/CKD=0,6
N/CKD=0,7
N/CKD=0,8
N/CKD=0,85
N/CKD=0,9
N/CKD=1,0
260
§ é ch¶y CH, mm
Alpha
4
2.5
250
240
230
2
220
1.5
210
1
200
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
Tû lÖC/CKD
N/CKD=0,6
N/CKD=0,7
N/CKD=0,8
N/CKD=0,85
N/CKD=1,0
N/CKD=0,9
190
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
Tû lÖC/CKD
Hình 34. Đồ thị tương quan giữa hệ
sốvà tỷ lệ C/CKD khi N/CKD thay đổi.
Hình 35. Đồ thị tương quan giữa độ
chảy và tỷ lệ C/CKD khi N/CKD thay
đổi
3.2.2. Kết quả thí nghiệm trên mẫu vữa
3.2.2.1. Khoảng biến thiên trong qui hoạch thực nghiệm trên mẫu vữa
Từ các thí nghiệm khảo sát trên, trong nghiên cứu của đề tài chọn
khoảng biến thiên của các biến trong quy hoạch thực nghiệm như sau:
Hệ số dư hồ = 1,65 2,02; thay thế tại tâm là =1,835; ỏ = 0,185 (Biến
X3).
Tỷ lệ N/CKD =0,653 0,797. Tỷ lệ tại tâm là N/CKDo = 0,725;
N/CKD = 0,072 (Biến X1).
Hàm lượng tro tuyển thay thế theo thể tích từ 38,44% 61,56%, thay
thế tại tâm là TT/CKD0 =50%, TT/CKD =11,56 (Biến X2).
Sự phân bố của các điểm thực nghiệm trong không gian nhân tố của kế
hoạch thí nghiệm được mô tả trên hình 36
14
X3
14
4
3
1
2
11
8
6
13
17
16 9 18
19
12
X2
10
X1
7
5
15
Hình 36. Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm (X1, X2, X3 là các biến mã hóa).
3.2.2.2. Kết quả thí nghiệm xác định cường độ nén
Từ kết quả thí nghiệm xác định cường độ nén đề tài xác định được mối
tương quan giữa cường độ nén của vữa ở các ngày tuổi với các biến mã,
như sau:
R7 = 7,7 – 1,18X1 – 1,54X2 + 0,63X1X2 + 0,43X1X3 + 0,75X2X3 – 0,56X22 –
0,14X32
(3.12)
R28 = 13,06 – 1,81X1 – 2,42X2 + 0,61X1X2 + 1,19X2X3 – 0,37X12 – 0,9X22 –
0,48X32 (3.13)
R56 = 15,2– 1,94X1– 2,75X2 + 0,66X1X2 + 1,41X2X3 + 0,39X1X2X3 – 0,72X22 (3.14)
R90 = 18,28 – 1,83X1 – 3,03X2 + 0,7X2X3 – 0,8X22 – 0,19X33 (3.15)
R180 = 23,2 – 2,4X1 – 3,0X2 + 0,7X1X3 + 1,1 X2X3– 0,35X12 – 1,4X22 – 0,55X33 (3.16)
3.2.3. Nghiên cứu qui luật phát triển cường độ của vữa có hàm lượng
TT cao
Để nghiên cứu qui luật phát triển cường độ của mẫu vữa sử dụng hàm
lượng TT cao, đề tài nghiên cứu trên 2 mẫu M9, M12 có cùng tỷ lệ
N/CKD, hệ số dư hồ khác nhau về tỷ lệ sử dụng TT. Kết quả được nêu
trong hình 37.
2
25
C êng ®é nÐn, N/mm
20
15
10
TT 50%
5
0
0.00
TT 70%
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
Lg (N)
1.50
1.75
2.00
2.25
2.50
15
Hình 37. Đồ thị biểu diễn sự phát triển cường độ của vữa theo thời gian.
Bảng 39. Phương trình biểu diễn quan hệ giữa cường độ nén (R) với
thời gian theo Lg(N)
% TT
Phương trình hồi quy
R2
50
R = 10,3.Lg(N) 1,9
0,99
70
R = 6,3.Lg(N) 1,6
0,95
Với mẫu 70% tro tuyển Phả Lại:
Với mẫu 50% tro tuyển Phả Lại:
Từ kết quả trên có thể kết luận với độ chính xác tương đối, để tính toán
xác định cường độ vữa khi sử dụng hàm lượng TT cao có thể dựa vào
công thức sau:
(3.18)
Từ công thức trên cho phép ta có thể biết trước được cường độ nén của
vữa ở các tuổi dài ngày khi biết trước được cường độ nén ở các tuổi
ngắn ngày.
3.3. Ảnh hưởng của TT hàm lượng cao đến một số tính chất của bê
tông khối lớn thông thường
3.3.1. Khoảng biến thiên trong qui hoạch thực nghiệm trên mẫu bê
tông
Hệ số dư vữa õ = 1.73 2.03, thay thế tại tâm:= 1.88; = 0.15 (Biến X3).
Tỷ lệ , Đảm bảo giá trị cánh tay đòn trong ma trận thí nghiệm có tỷ lệ
N/CKD từ 0,6 đến 0,85 (Biến X1).
Tỷ lệ TT/CKD thay thế xi măng từ 38,44 % đến 61,56 % theo thể tích.
Đảm bảo giá trị cánh tay đòn trong ma trận thí nghiệm có tỷ lệ TT/CKD
từ 30 70% (Biến X2).
3.3.2. Kết quả cường độ nén của bê tông nghiên cứu
Từ kết quả thí nghiệm xác định cường độ nén đề tài xác định được mối
tương quan giữa cường độ nén của bê tông ở các ngày tuổi với các biến
mã, như sau:
R7 = 11,12 0,98X1 1,32X2 0,32X3 0,33X1X3 + 0,19X (3.23)
R14= 13,84 1,17X1 1,87X2 0,29X3 + 0,32X+ 0,43X 0,51X1X3 (3.24)
R28= 16,22 1,58X1 1,8X2 0,38X3 + 0,75X+ 0,58X 0,12X (3.25)
R56= 21,26 2,14X1 2,37X2 + 0,36X3 0,67X+ 0,35X 0,15X 0,66X2X3
0,79X1X2X3
(3.26)
R90= 24,66 2,16X1 2,18X2 1,11X 0,49X 0,58X 0,46X2X3 0,79X1X2X3
(3.27)
R180= 26,58 2,22X1 2,37X2 1,05X 0,3X 0,39X1X3 0,54X1X2X3 (3.28)
16
R365 = 29,78 – 1,75X1 – 1,4X2 – 0,53X2X3 – 0,56X12 – 0,69X32 (3.29)
3.3.3. Nghiên cứu qui luật phát triển cường độ của bê tông khối lớn
TT hàm lượng cao.
Dùng kết qủa của 2 mẫu M9, M12 để đánh giá tác dụng của TT tới sự
phát triển cường độ của bê tông theo thời gian đến tuổi 365 ngày, kết
quả được trình bày trên hình 39.
35
C êng ®é nÐn, N/mm2
30
25
20
15
10
TT 50%
5
TT 70%
0
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
2.6
Lg (N)
Hình 39. Đồ thị biểu diễn sự phát triển cường độ của bê tông theo thời gian.
Bảng 315. Phương trình quan hệ giữa cường độ nén (R) với thời gian theo Lg(N)
% TT
Phương trình hồi quy
R2
50
R = 11,2.Lg(N) + 1,5
0,98
70
R = 9,7.Lg(N) + 0,1
0,98
Mẫu 70% TT:
Mẫu 50% TT:
Sự chênh lệch đó là không đáng kể có thể bổ qua. Từ đó cho phép kết
luận sự phát triển cường độ của bê tông khối lớn hàm lượng tro bay cao
tỷ lệ thuận với lôgarit thập phân thời gian theo công thức sau:
(3.31)
Từ công thức trên cho phép dự báo cường độ nén của bê tông ở các tuổi
dài ngày khi biết cường độ nén ở các tuổi ngắn ngày và ngược lại.
Thực tiễn chỉ ra là công thức 3.31 chỉ phù hợp cho các nước ôn đới, [70] .
Trong điều kiên nhiệt độ ẩm của Việt Nam khi áp dụng công thức này
cho kết quả có độ sai lệch đáng kể. Đề tài đã làm rõ là với sự có mặt của
TT hàm lượng cao trong BTKL việc sử dụng công thức 3.31 là phù hợp
không cần bất kỳ sự hiệu chỉnh nào.
17
3.3.4. So sánh sự phát triển cường độ nén trên mẫu vữa và mẫu bê
tông
Để xét sự ảnh hưởng của TT đến sự phát triển cường độ của vữa và bê
tông, tiến hành nghiên cứu các tỷ lệ TT/CKD 30%, 50%, 70% ở cùng tỷ
lệ N/CKD thể hiện trên đồ thị hình 310, hình 311, hình 312.
35
30
30
25
20
C êng ®é nÐn, MPa
C êng ®é nÐn, MPa
25
20
15
10
C êng ®é v÷a TT 30%
1.00
1.20
10
C êng ®é v÷a TT 50%
C êng ®é bª t«ng TT 30%
5
1.40
0
0.80
5
0
0.80
15
1.60
1.80
2.00
C êng ®é bª t«ng TT 50%
1.00
Linear (C êng ®é bª t«ng TT
50%)
1.40
Linear (C1.60
êng ®é v÷a1.80
TT 50%)2.00
1.20
Log (N)
Log (N)
Hình 310. Cường độ vữa, bê tông
khi tỷ lệ TT/CKD=30%
Hình 311. Cường độ vữa, bê tông
khi tỷ lệ TT/CKD=50%
25
C êng ®é nÐn, MPa
20
15
10
5
C êng ®é v÷a TT 70%
C êng ®é bª t«ng TT 70%
0
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
2.00
Log (N)
Hình 312. Cường độ vữa, bê tông khi tỷ lệ TT/CKD=70%
Khi sử dụng TT thì khả năng chịu lực của vùng giao diện chuyển tiếp
giữa đá xi măng và cốt liệu được cải thiện đáng kể do xảy ra phản ứng
puzơlanic giữa sản phẩm thủy hóa xi măng với các thành phần hoạt tính
có trong tro tuyển làm tăng cường độ, tăng độ đặc chắc (hiệu ứng tường
chắn).
18
Ngoài ra, khi tro tuyển sử dụng trong bê tông còn góp phần cải thiện
thành phần phần hạt (hiệu ứng tăng độ đặc chắc) , mặc dù sự cải thiện
thành phần hạt có cả ở trong mẫu vữa, tuy nhiên sự cải thiện thành phần
hạt trong bê tông diễn ra rõ nét và hiệu quả hơn, điều này thể hiện rõ ở
chênh lệch độ cao l giữa đường cường độ vữa và bê tông có xu hướng
tăng khi tuổi bê tông và vữa tăng.
3.3.5. Kết quả thí nghiệm xác định hệ số tổn thất vữa khi sàng ướt
Xác định tổn thất vữa của mẫu 0% tro tuyển
Kết quả thí nghiệm xác định hệ số tổn thất vữa bám dính vào cốt liệu
lớn hơn 37,5 mm của mẫu không sử dụng tro tuyển được nêu trong bảng
317.
Bảng 317. Hệ số tổn thất vữa bám dính vào cốt liệu lớn hơn 37,5 mm
Tên chỉ tiêu
m5, kg
m6, kg
m7, kg
m8, kg
V37,5 %
Kết quả
13,97
14,65
13,95
13,90
4,47
Xác định tổn thất vữa của mẫu 30% tro tuyển
Kết quả thí nghiệm xác định hệ số tổn thất vữa bám dính vào cốt liệu
lớn hơn 37,5 mm của mẫu 30% tro tuyển được nêu trong bảng 318.
Bảng 318. Hệ số tổn thất vữa bám dính vào cốt liệu lớn hơn 37,5 mm
Tên chỉ tiêu
m5, kg
m6, kg
m7, kg
m8, kg
V37,5 %
Kết quả
13,57
14,09
13,54
13,48
3,60
Xác định tổn thất vữa của mẫu 50% tro tuyển
Kết quả thí nghiệm xác định hệ số tổn thất vữa bám dính vào cốt liệu
lớn hơn 37,5 mm của mẫu 50% tro tuyển được nêu trong bảng 319.
Bảng 319. Hệ số tổn thất vữa bám dính vào cốt liệu lớn hơn 37,5 mm
Tên chỉ tiêu
m5, kg
m6, kg
m7, kg
m8, kg
V37,5 %
Kết quả
13,26
13,76
13,26
13,22
3,16
Xác định tổn thất vữa của mẫu 70% tro tuyển
Kết quả thí nghiệm xác định hệ số tổn thất vữa bám dính vào cốt liệu
lớn hơn 37,5 mm của mẫu 70% tro tuyển được nêu trong bảng 320.
Bảng 320. Hệ số tổn thất vữa bám dính vào cốt liệu lớn hơn 37,5 mm
Tên chỉ tiêu
m5, kg
m6, kg
m7, kg
m8, kg
V37,5 %
Kết quả
13,65
14,15
13,63
13,58
3,27
3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của tro tuyển Phả Lại hàm lượng cao
đến tăng nhiệt độ đoạn nhiệt của bê tông khối lớn
3.4.1. Tính toán nhiệt độ bê tông theo nhiệt thủy hóa chất kết dính
19
Bảng 323. Nhiệt thủy hóa của chất kết dính khi kể đến sự chênh lệch
nhiệt độ và chênh lệch thể tích
STT Tỷ lệ Tỷ lệ
Thời
Nhiệt thủy Chệnh
Nhiệt
thay thế thay
gian
hóa kể
lệch
thủy hóa
TT theo thế
theo lý
đến sự
thể tích, kể đến sự
thể tích, theo
thuyết, chênh lệch
%
chênh
%
KL, %
giờ
nhiệt độ,
lệch thể
kJ/kg
tích, kJ/kg
1
0
0
182
425
0
425,0
2
30
186
345
8,7
375,0
20,8
3
50
185
290
15,5
335,0
34,7
4
70
173
220
22,0
268,4
48,5
Nhiệt độ mẫu bê tông sau khi đóng rắn được tính theo công thức:
(3.34)
Trong đó: To là nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp bê tông, oC;
Q là nhiệt thủy hóa CKD, kJ/kg;
B là hàm lượng chất kết dính trong bê tông, kg/m3;
Cc là nhiệt dung riêng (thể tích) của bê tông, kJ/m3 oC.
Với mẫu không sử dụng TT
Với mẫu sử dụng TT thay thế 30% theo thể tích xi măng
Với mẫu sử dụng TT thay thế 50% theo thể tích xi măng
Với mẫu sử dụng TT thay thế 70% theo thể tích xi măng
3.4.2. Kết quả nghiên cứu tăng nhiệt độ đoạn nhiệt của bê tông khối
lớn sử dụng TT
3.4.2.1. Tính toán cấp phối bê tông cho nghiên cứu
Bảng 324. Cấp phối bê tông có sử dụng tro tuyển Phả Lại trong 1m3
TT, %
Tỷ lệ
70
1 : 0,925 : 0,62 : 3,61 : 8,32
50
1 : 0,86 : 0,41 : 3,34 : 7,70
30
1 : 0,80 : 0,23 : 3,12 : 7,20
0
1 : 0,73 : 0 : 2,84 : 6,55
3.4.2.2. Kết quả nghiên cứu tăng nhiệt độ đoạn nhiệt
20
Cấp phối bê tông nghiên cứu được nêu trong bảng 324. Kết quả thí
nghiệm được thể hiện trong các hình 317, hình 318, hình 319.
40
65
NhiÖt ®é , oC
50
45
57,2
30
52,5
25
45,4
40
NhiÖt ®é , oC
55
35,6
35
61,2
60
29,2
24,8
20
19,7
15
10
35
30
0% TT
50% TT
25
0% TT
50% TT
5
30% TT
70% TT
0
0
20
0
10
20
30
40
50
60
70
80
30% TT
70% TT
90
100
110
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100 110
Thêi gian, giê
Thêi gian, giê
Hình 317. Sự phát triển nhiệt độ
của bê tông với hàm lượng tro tuyển
Phả Lại khác nhau.
Hình 318. Sự phát triển nhiệt độ
đoạn nhiệt của bê tông với hàm
lượng tro tuyển Phả Lại khác
nhau.
NhiÖt ®é (oC)
50
29.2
25
24.8
(110 kg)
19.7
(66 kg)
35.6
(220 kg)
(154 kg)
0
40
60
80
100 120 140 160 180 200 220
L î ng dï ng xi m¨ng (kg)
Hình 319. Sự tăng nhiệt
độ đoạn nhiệt của bê tông với
hàm lượng tro tuyển Phả Lại
khác nhau.
21
Từ biểu đồ hình 317 ta thấy sự phát triển nhiệt độ của bê tông với mẫu
không sử dụng TT sau 65 giờ nhiệt độ đạt giá trị tối đa, với mẫu 70% xi
măng sau 75 giờ đạt nhiệt độ tối đa, với mẫu 50% xi măng sau 85 giờ đạt
giá trị tối đa, với mẫu 30% xi măng sau 90 giờ đạt giá trị tối đa. Qua kết
quả cho thấy khi tăng tỷ lệ sử dụng TT làm tăng thời gian đạt nhiệt độ
tối đa của bê tông. Từ biểu đồ hình 318 và hình 319 nhận thấy nhiệt độ
đoạn nhiệt của mẫu không sử dụng tro tuyển Phả Lại so với mẫu sử
dụng 30% TT giảm 6.40C (17.98%). Với mẫu sử dụng 50% TT nhiệt độ
đoạn nhiệt giảm 10.80C (30.34%) và mẫu sử dụng 70% TT nhiệt độ
đoạn nhiệt giảm 15.90C (44.66%). Qua kết quả nghiên cứu cho thấy
nhiệt độ đoạn nhiệt của bê tông giảm khi sử dụng tro tuyển Phả Lại.
Giả sử tính trung bình sự đóng góp của mỗi kilôgam xi măng cho nhiệt
độ đoạn nhiệt là 0,16 0 C, khi giảm 30% xi măng theo thể tích tương
đương 66 kg thì nhiệt độ cần giảm là 10,5 0C nhưng trên thực tế đo chỉ
giảm 6,4 0C đạt khoảng 60%, tương tự khi giảm 50% xi măng theo thể
tích tương đương 110 kg thì nhiệt độ cần giảm là 17,6 0C nhưng trên thực
tế đo chỉ giảm 10,8 0C đạt khoảng 60% và khi giảm 70% xi măng theo
thể tích tương đương 150 kg thì nhiệt độ cần giảm là 24 0C, nhưng trên
thực tế đo chỉ giảm 15,9 0C đạt khoảng 66%. Như vậy bằng phương
pháp đo nhiệt độ đoạn nhiệt của BTKL có hàm lượng tro tuyển Phả Lại
cao cho phép rút ra kết luận: Sự có mặt của tro tuyển Phả Lại cho phép
giảm tối đa nhiệt độ đoạn nhiệt của BTKL đến khoảng 60% nhiệt độ do
phần xi măng bị thay thế.
Từ đó có thể nhận xét: khi thay thế xi măng clanhke bằng TT theo thể
tích rắn thì nhiệt độ tối đa đo được của mẫu bê tông khối lớn trong thiết
bị đo nhiệt độ đoạn nhiệt giảm từ 53% đến 67% so với nhiệt độ do phần
xi măng bị thay thế. Trong khi đó theo khuyến cáo của Gajda, M.
Vangeem, [79], thì khi thay thế tro bay loại F từ 15 25% theo khối lượng
xi măng clanke thì chúng giảm nhiệt khoảng một nửa lượng xi măng
clanke được thay thế. Như vậy qua kết quả nghiên cứu của đề tài ở tỷ lệ
thay thế TT dưới 50% theo thể tích đặc thì khả năng giảm nhiệt là
khoảng 50% còn khi thay thế đến 70% TT theo thể tích đặc thì khả năng
giảm nhiệt là tốt hơn. Trong kết quả nghiên cứu khi không sử dụng tro
tuyển nhiệt độ đoạn nhiệt là 35,6oC và khi sử dụng 107 kg tro tuyển
nhiệt độ đoạn nhiệt là 19,7oC, chênh lệch lượng dùng tro tuyển là 107 kg,
chênh lệch nhiệt độ là 15,9oC. Như vậy cứ 10 kg tro tuyển trên 1 m3 bê
22
tông giảm được 1,5oC, tác dụng giảm nhiệt của TT tốt hơn so với
khuyến cáo của tài liệu, [1.pp 2538].
3.4.3. Kết qủa nghiên cứu nhiệt độ đoạn nhiệt của bê tông khối lớn
sử dụng TT kết hợp phụ gia giảm nước Lignosunphonat (LS).
Bảng 326. Cấp phối bê tông có sử dụng tro tuyển Phả Lại kết hợp phụ
gia giảm nước LS.
TT, %
Tỷ lệ
70
1 : 0,925 : 0,62 : 3,61 : 8,32 : 0,005
50
1 : 0,86 : 0,41 : 3,34 : 7,70 : 0,0047
30
1 : 0,80 : 0,23 : 3,12 : 7,20 : 0,0044
0
1 : 0,73 : 0 : 2,84 : 6,55 : 0,004
Kết quả thí nghiệm tăng nhiệt độ đoạn nhiệt của bê tông được thể hiện
trong các hình 320, hình 321, hình 322.
40
59,5
55
55,8
50
50,5
45
44,3
40
35
34,4
30
, oC
60
NhiÖt ®é
NhiÖt ®é , oC
65
27,3
25
23,9
20
18,8
15
35
10
30
25
70% TT (LS)
50% TT (LS)
30% TT (LS)
0% TT (LS)
20
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
Thêi gian, giê
Hình 320. Sự phát triển nhiệt độ của bê
tông với hàm lượng tro tuyển Phả Lại khác
nhau kết hợp phụ gia giảm nước LS.
5
70% TT (LS)
50% TT (LS)
30% TT (LS)
0% TT (LS)
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
Thêi gian, giê
Hình 321. Sự phát triển nhiệt độ đoạn
nhiệt của bê tông với hàm lượng tro
tuyển Phả Lại kết hợp phụ gia giảm
nước LS.
23
NhiÖt ®é (0c)
50
25
18.8
(66 kg)
23.9
(110 kg)
27.3
(154 kg)
34.4
(220 kg)
Hình 322. Sự tăng nhiệt độ đoạn
nhiệt của bê tông với hàm lượng tro
tuyển Phả Lại khác nhau kết hợp
phụ gia giảm nước LS
0
20
40
60
80 100 120 140 160 180 200 220
L î ng dï ng xi m¨ ng (kg)
Trên hình 320 nhận thấy với mẫu không sử dụng TT thì nhiệt độ tối đa
đạt được sau 95 giờ, với mẫu 70% xi măng đạt nhiệt độ tối đa sau 110
giờ, với mẫu 50% xi măng đạt nhiệt độ tối đa sau 120 giờ, với mẫu 30%
xi măng đạt nhiệt độ tối đa sau 140 giờ. Để đạt nhiệt độ tối đa thì mẫu
có sử dụng phụ gia LS có thời gian chậm hơn so với mẫu không sử dụng
phụ gia LS. Cùng một cấp phối bê tông, nhiệt độ tối đa của mẫu khi
không sử dụng phụ gia LS cao hơn so với mẫu sử dụng phụ gia LS.
Nhiệt độ đoạn nhiệt của mẫu không sử dụng tro tuyển Phả Lại so với
mẫu sử dụng 30% TT giảm 7.10C (20.6%), với mẫu sử dụng 50% TT
nhiệt độ đoạn nhiệt giảm 10.50C (30.5%), với mẫu sử dụng 70% TT
nhiệt độ đoạn nhiệt giảm 15.60C (45.3%).
Theo kết quả nghiên cứu thì sự đóng góp của mỗi kilôgam xi măng cho
nhiệt độ đoạn nhiệt là 0,16 0 C, khi giảm 30% xi măng theo thể tích tương
đương 66 kg thì nhiệt độ cần giảm là 10,5 0C nhưng trên thực tế đo chỉ
giảm 7,1 0C đạt khoảng 67,6%, tương tự khi giảm 50% xi măng theo thể
tích tương đương 110 kg thì nhiệt độ cần giảm là 17,6 0C nhưng trên thực
tế đo chỉ giảm 10,5 0C đạt khoảng 59,7% và khi giảm 70% xi măng theo
thể tích tương đương 150 kg thì nhiệt độ cần giảm là 24 0C nhưng trên
thực tế đo chỉ giảm 15,6 0C đạt khoảng 65%. Như vậy bằng phương
pháp đo nhiệt độ đoạn nhiệt của BTKL có hàm lượng tro tuyển Phả Lại
cao cho phép rút ra kết luận: Sự có mặt của tro tuyển Phả Lại kết hợp
phụ gia LS cho phép giảm tối đa nhiệt độ đoạn nhiệt của BTKL đến
khoảng trên 60% nhiệt độ do phần xi măng bị thay thế.
Qua kết quả nghiên cứu cho thấy khi sử dụng phụ gia LS có tác dụng làm
chậm thời gian đạt giá trị nhiệt độ tối đa đồng thời làm giảm nhiệt độ tối
24
đa của mẫu bê tông. BTKL sử dụng TT kết hợp phụ gia LS có tác dụng
giảm nhiệt độ đoạn nhiệt tốt hơn khi chỉ sử dụng TT.
Qua kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của TT hàm lượng cao đến tính chất
của chất kết dính hỗn hợp xi măng+TT, vữa trong bê tông khối lớn, bê
tông khối lớn có một số nhận xét sau:
Việc sử dụng TT hàm lượng cao trong chất kết dính có tác dụng tốt
trong việc phát triển cường độ chất kết dính ở tuổi dài ngày, đồng thời
làm giảm mạnh nhiệt thủy hóa của chất kết dính. Nhiệt thủy hóa
giảm tỷ lệ thuận với tỷ lệ thay thế xi măng bằng tro tuyển.
Tỷ lệ N/CKD và tỷ lệ C/CKD là hai yếu tố chính ảnh hưởng đến độ
dẻo của vữa chất kết dính. Khi tỷ lệ C/CKD tăng độ chảy của vữa
giảm theo qui luật tỷ lệ nghịch.
Cường độ vữa và bê tông có hàm lượng TT cao phát triển tuân theo qui
luật logarit thập phân của thời gian với sự hiệu chỉnh nhất định.
Kết quả xác định hệ số tổn thất vữa bám dính vào cốt liệu lớn cho
thấy với các tỷ lệ thay thế tro tuyển Phả Lại khác nhau lượng vữa
bám dính trên sàng 37,5 mm khi sàng ướt ít thay đổi.
Kết quả xác định nhiệt độ đoạn nhiệt của bê tông cho thấy khả năng
giảm nhiệt của bê tông khi xi măng được thay thế một phần bằng TT
theo thể tích.
Nhiệt tỏa ra tối đa của bê tông khi tính toán theo lý thuyết dựa trên
nhiệt thủy hóa chất kết dính gần tương đương với nhiệt tỏa ra tối đa
khi đo bằng phương pháp đoạn nhiệt.
Khi TT thay thế xi măng theo thể tích làm giảm nhiệt độ tối đa của bê
tông đồng thời làm chậm thời gian đạt giá trị nhiệt độ tối đa. Với mẫu
không sử dụng TT nhiệt độ tối đa Tmax= 61,2oC sau 65 giờ, còn mẫu sử
dụng 70% TT thay thế xi măng theo thể tích đạt nhiệt độ tối đa T max =
45,4oC sau 90 giờ.
Khi sử dụng phụ gia LS với cùng cấp phối bê tông làm giảm nhiệt độ
tối đa đồng thời làm chậm thời gian đạt giá trị tối đa. Với mẫu không
sử dụng TT sử dụng phụ gia LS cho nhiệt độ tối đa T max = 59,5oC sau
95 giờ. Tương tự vậy với mẫu 70% TT sử dụng phụ gia LS đạt nhiệt
độ tối đa Tmax = 44,3oC sau 140 giờ.
Việc kết hợp sử dụng TT thay thế một phần xi măng kết hợp phụ gia
giảm nước lignosunphonat giúp giảm đáng kể nhiệt độ đoạn nhiệt của
25
BTKL. Việc sử dụng phụ gia giảm nước lignosunphonat có tác dụng
làm chậm qúa trình tỏa nhiệt trong BTKL.
Chương 4: ĐỀ XUẤT THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG KHỐI LỚN
THÔNG THƯỜNG SỬ DỤNG TT HÀM LƯỢNG CAO TRÊN CƠ SỞ
CÔNG THỨC BÔLÔMÂYSKRAMTAEP
4.1. Tính toán hiệu chỉnh hệ số A trong công thức Bôlômây
Skramtaep
Từ công thức (khi tỷ lệ CKD/N 2,5):
(4.1)
(4.2)
Trong đó:
Rbt là cường độ nén bê tông, MPa;
Rckd là cường độ nén chất kết dính, MPa;
A là hệ số; CKD/N là tỷ lệ chất kết dính trên nước.
Hệ số A trong công thức trên đề cập đến phẩm chất cốt liệu khi sử
dụng. Tại hình 3.21 trang 175 tài liệu, [70], quan hệ giữa lượng dùng chất
kết dính và Dmax cốt liệu, với bê tông sử dụng hàm lượng chất kết dính
lớn, Dmax lớn sẽ làm giảm cường độ bê tông. Trái lại, với bê tông sử
dụng hàm lượng chất kết dính thấp thì cường độ bê tông tăng khi Dmax
tăng.
Bê tông sử dụng trong nghiên cứu là BTKL, lượng sử dụng chất kết dính
thấp và có Dmax lớn có nhiều khác biệt so với bê tông thông thường, do
vậy cần điều chỉnh hệ số A trong công thức (4.1) như sau:
B = k x A (4.3)
Trong đó:
A là hệ số trong công thức Bôlômây – Skramtaep;
k là hệ số hiệu chỉnh khi sử dụng TT hàm lượng cao;
B là hệ số tính toán từ kết quả bê tông của đề tài.
Lúc này công thức tính tỷ lệ CKD/N theo công thức:
CKD là lượng dùng chất kết dính cho 1m3 bê tông, kg;
N là lượng nước cho 1m3 bê tông, lít;
A là hệ số được lấy theo BôlômâySkramtaep;
k là hệ số điều chỉnh ảnh hưởng cốt liệu đến cường
độ BTKL và bằng 0,8 như kết quả tính toán của đề tài;
Trong đó:
