Ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến cường độ chịu nén của bê tông có tro bay trong thành phần cấp phối

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÂM VĂN TÀI

ẢNH HƢỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ DƢỠNG HỘ
ĐẾN CƢỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG
CÓ TRO BAY TRONG THÀNH PHẦN CẤP PHỐI

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình dân dụng
và công nghiệp
Mã số: 85 80 201

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2019


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN VĂN CHÍNH

Phản biện 1: TS. LÊ KHÁNH TOÀN

Phản biện 2: TS. NGUYỄN THANH BÌNH

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ chuyên ngành kỹ thuật xây dựng công trình dân
dụng và công nghiệp họp tại Trường Đại học Bách khoa Đà
Nẵng vào ngày 09 tháng 11 năm 2019

* Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Học liệu và Truyền thông Trường Đại học Bách khoa,
Đại học Đà Nẵng
- Thư viện Khoa Xây dựng dân dụng & Công nghiệp, Trường Đại
học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Tro bay (tên tiếng Anh là fly ash), phần mịn nhất của tro xỉ
than. Gọi là tro bay vì người ta dùng các luồng khí để phân loại
tro: Khi thổi một luồng khi nhất định thì hạt to sẽ rơi xuống trước
và hạt nhỏ sẽ bay xa hơn.
Trong các nhà máy nhiệt điện, sau quá trình đốt cháy nhiên
liệu than đá phần phế thải r n tồn tại dưới hai dạng: phần xỉ thu
được t đáy l và phần tro gồm các hạt rất mịn bay theo các khí
ống kh i được thu hồi b ng các hệ thống thu gom của các nhà
máy nhiệt điện. Trước đ y ở ch u u c ng như ở ương quốc
nh phần tro này thường được cho là tro của nhiên liệu đốt đ
được nghiền mịm. Nhưng ở Mỹ, loại tro này được gọi là tro bay
bởi vì n thoát ra c ng với khí ống kh i và bay vào trong không
khí. à thuật ng tro bay fly ash được d ng phổ biến trên thế
giới hiện nay để chỉ phần thải r n thoát ra c ng các khí ống kh i ở
các nhà máy nhiệt điện [1].
Ở một số nước, t y vào mục đích s dụng mà người ph n
loại tro bay theo các loại khác nhau. Theo tiêu chu n DB 08- 23098 của thành phố Thượng Hải, Trung Quốc, tro bay được ph n
làm hai loại là tro bay c hàm lượng canxi thấp và tro bay c hàm
lượng canxi cao. Tro bay c ch a hàm lượng canxi 8 ho c cao

hơn ho c CaO tự do trên 1 là loại tro bay c hàm lượng canxi
cao. Do đ , CaO trong tro bay ho c CaO tự do được s dụng để
ph n biệt tro bay c hàm lượng canxi cao với tro bay hàm lượng
canxi thấp. Theo cách ph n biệt này thì tro bay c hàm lượng
canxi cao c màu hơi vàng trong khi đ tro bay c hàm lượng
canxi thấp c màu hơi xám. [ 2].
Hiện nay, bê tông vẫn là loại vật liệu phổ biến cho các
công trình t thấp tầng đến cao tầng trên toàn thế giới. Tuy nhiên,
nguyên liệu sản xuất hầu hết đến t tự nhiên như cát, đất sét, đá


2
vôi,... đang dần cạn kiệt, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi
trường sống như khí thải CO2 t sản xuất xi măng g y hiệu ng
nhà kính, mất đất nông nghiệp trong sản xuất gạch, khai thác cát
ảnh hưởng dòng chảy gây sạt lở bờ sông... đ i hỏi có nh ng
nghiên c u tối ưu n ng cao cường độ hỗn hợp bê tông nh m mang
lại hiệu quả tối đa, giảm hao tổn kinh tế và tài nguyên s
dụng. [3].
Nhìn chung, hỗn hợp bê tông bao gồm các thành phần: Cốt
liệu và chất kết dính. Chất kết dính bao gồm: Xi măng + nước, phụ
gia…. Như vậy, với hầu hết bê tông hiện đang s dụng thì thành
phần cơ bản là cốt liệu, xi măng và nước. Cường độ của cốt liệu là
cố định, được quy định bởi sự hình thành của tự nhiên, trong quá
trình s dụng vật liệu chúng ta đ chọn trước nguồn gốc s dụng
cốt liệu. Tuy nhiên, tính năng cơ lý của hỗn hợp v a xi măng c ng
chịu ảnh hưởng trực tiếp t chất kết dính và các lỗ rỗng gi a các
cốt liệu liên kết với nhau. [4].
Vậy cường độ của bê tông chịu ảnh hưởng chủ yếu t yếu tố
chất kết dính và lỗ rỗng gi a các cốt liệu liên kết với nhau…Ngoài ra

cường độ của bê tông còn phụ thuộc vào điều kiện của môi trường
dưỡng hộ trong đ nhiệt độ dưỡng hộ c ng đ ng vai tr quan trọng.
Nh ng kết quả nghiên c u trước đ cho thấy r ng khi thay thế
xi măng b ng tro bay với hàm lượng lớn (40%) thì phản ng
pozzolanic của tro bay xảy ra rất chậm trong môi trường dưỡng hộ
bình thường với nhiệt độ phòng thí nghiệm (khoảng 27oC). Do đ
cường độ bê tông có tro bay thay thế xi măng hàm lượng lớn (40%)
thường suy giảm. Nh m tiếp tục nghiên c u vai trò của nhiệt độ
dưỡng hộ đến phản ng pozzolanic của tro bay, qua đ ảnh hưởng
như thế nào đến cường độ chịu nén của bê tông đ thôi thúc tác giả
làm đề tài nghiên c u: “Ảnh hƣởng của nhiệt độ dƣỡng hộ đến
cƣờng độ chịu nén của bê tông có tro bay trong thành phần
cấp phối”.


3
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Nghiên c u ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến cường độ
chịu nén của bê tông khi một phần xi măng được thay thế bởi tro
bay.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đánh giá các kết quả và công trình nghiên c u trước đ về
vai trò của tro bay đến cường độ chịu nén của bê tông và vai trò của
điều kiện (nhiệt độ dưỡng hộ đến cường độ chịu nén của bê tông.
- Các loại vật liệu địa phương: Cát Trà Vinh (tỉnh trà Vinh), xi
măng Hà Tiên, tro bay Nhà máy Nhiệt điện Duyên Hải, Trà Vinh.
- Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ ban
đầu môi trường không khí tại phòng thí nghiệm (khoảng 27oC),
50oC, 75oC đến cường độ chịu nén bê tông khi tro bay được d ng để
thay thế xi măng ở tỉ lệ 10% và 20% đến 90 ngày.

4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Thực hiện các thí nghiệm dựa trên tiêu chu n Việt Nam:
TCVN 3105:1993: Hỗn hợp bê tông n ng và bê tông n ng - Lấy
mẫu, chế tạo và bảo dưỡng mẫu th ; TCVN 3106:1993: Hỗn hợp bê
tông n ng - Phương pháp th độ sụt; TCVN 3118:1993: Bê tông
n ng - Phương pháp xác định cường độ nén.
- Các mẫu bê tông thí nghiệm có thành phần tro bay thay thế
xi măng là 0 , 10% và 20%.
-Nhiệt độ dưỡng hộ: môi trường không khí tại phòng thí
nghiệm (khoảng 27oC), 50oC cho 24h; 75oC cho 24h
- Phân tích và thảo luận các kết quả thí nghiệm.
5. Kết quả dự kiến
- Xác định đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ lúc đầu
24h sau khi đúc mẫu đến cường độ chịu nén bê tông khi tro bay
được s dụng thay thế xi măng với hàm lượng tương đối lớn đến
20%.
- Đưa ra các khuyến cáo khi ng dụng.


4
6. Bố cục đề tài
Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị trong luận văn gồm
c các chương như sau:
Chương 1: Tổng quan về tro bay, bê tông, và các nhân tố ảnh
hưởng đến cường độ chịu nén của bê tông.
Chương 2: Tiêu chu n, vật liệu và thiết bị thí nghiệm.
Chương 3: Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của bê tông
khi s dụng tro bay thay thế một phần xi măng khi được dưỡng hộ
trong các môi trường nhiệt độ khác nhau.
CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ TRO BAY, BÊ TÔNG, VÀ CÁC NHÂN TỐ
ẢNH HƢỞNG ĐẾN CƢỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG
1.1. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG
1.1.1. Khái niệm về bê tông
1.1.2. Cƣờng độ chịu nén của Bê tông
1.1.3. Các nhân tố ảnh hƣởng đến cƣờng độ của bê tông
a. Thành phần và công nghệ chế tạo
b. Tuổi của bê tông
c. Ảnh hưởng của tốc độ gia tải và thời gian tác dụng của tải
trọng
d. Ảnh hưởng của tỉ lệ N/X đến cường độ chịu nén, chịu uốn
của bê tông
e. Ảnh hưởng của môi trường dưỡng hộ đến cường độ chịu
nén của bê tông
1.2. GIỚI THIỆU VỀ TRO BAY
1.2.1. Khái niệm về tro bay
Trong nh ng năm gần đ y, nước ta đ đầu tư x y dựng rất
nhiều nhà máy nhiệt điện để đấu nối vào lưới điện quốc gia, giảm


5
phụ thuộc vào nguồn thủy điện. Tại tỉnh Trà inh c ng được đầu tư
x y dựng dự án Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải 1 đang hoạt động t
năm 2015 đến nay với công suất 1200MW, hàng năm Nhà máy nhiệt
điện Duyên Hải 1 thải ra môi trường 1.192.880 tấn tro bay/năm.
1.2.2. Các chỉ tiêu cơ lý của tro bay
Theo TC N 10302:2014: Tro bazơ: tro c hàm lượng CaO lớn
hơn 10 , ký hiệu: C
1.2.3. Thành phần hóa học trong tro bay
Tro của các nhà máy nhiệt điện gồm chủ yếu các sản ph m tạo

thành t quá trình phân hủy và biến đổi của các chất khoáng có trong
than đá [10]. Thông thường, tro ở đáy l chiếm khoảng 25% và tro
bay chiếm khoảng 75% tổng lượng tro thải ra. Hầu hết các loại tro
bay đều là các hợp chất silicat bao gồm các oxit kim loại như SiO2,
l2O3, Fe2O3, TiO2, MgO, CaO,… với hàm lượng than chưa cháy
chỉ chiếm một phần nhỏ so với tổng hàm lượng tro, ngoài ra còn có
một số kim loại n ng như Cd, Ba, Pb, Cu, Zn,... Thành phần hóa học
của tro bay phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu than đá s dụng để đốt
và điều kiện đốt cháy trong các nhà máy nhiệt điện.
1.2.4. Các nguyên tố vi lƣợng trong tro bay
Quá trình đốt cháy than đá là một trong nh ng nguyên nhân
chính làm ô nhiễm không khí và phát tán các kim loại các nguyên tố
vi lượng độc hại. Hiểu được sự thay đổi của các nguyên tố vi lượng
trong quá trình đốt than đá c ng như hàm lượng của nó có trong tro
bay tạo thành là điều rất quan trọng trong vấn đề đánh giá tác động
môi trường của các nhà máy nhiệt điện c ng như các ng dụng 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.
1.2.5. 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 [14]. Các hạt tro bay được chia ra làm hai


6
dạng: dạng đ c và dạng rỗng. Thông thường, các hạt tro bay hình
cầu, r n được gọi là các hạt đ c và các hạt tro bay hình cầu mà bên
trong rỗng có tỷ trọng thấp hơn 1,0 g/cm3 được gọi là các hạt rỗng.
Một trong các dạng thường thấy ở tro bay thường được tạo nên bởi
các hợp chất có dạng tinh thể như thạch anh, mulit và hematit, các

hợp chất có dạng thủy tinh như thủy tinh oxit silic và các oxit khác.
1.2.6. Ảnh hƣởng của tro bay đến một số đặc tính của bê
tông
Bê tông là một loại vật liệu nhân tạo được chế tạo t các vật
liệu rời (cát, đá, sỏi) và chất kết dính thường là xi măng , nước và có
thể thêm phụ gia. Trong quá trình thủy h a lượng nước bốc hơi tạo ra
các lỗ rỗng gi a các cốt liệu làm ảnh hưởng rất lớn đến cường độ
trong bê tông. Chính vì vậy để hạn chế các lổ rỗng gi a các cốt liệu ta
nên tăng cường độ kết dính.
Một số ứng dụng nổi bật của tro bay:
- Tận dụng giá thành thấp của tro bay, thay thế t 5 - 15%
lượng xi măng đang s dụng trong phối trộn bê tông làm giảm giá
thành sản ph m.
- Bê tông c s dụng tro bay làm phụ gia sẽ làm tăng cường
độ lên t 1,5-2 lần; Làm tăng độ trơn của v a giúp giảm chi phí bơm
bê tông lên các tầng cao của công trình và làm cho bê tông chui vào
các khe lỗ dễ dàng hơn;
- "Kh vôi tự do CaO" trong xi măng khoảng 6 là thành
phần g y "nổ" làm giảm chất lượng bê tông trong môi trường nước;
đ c biệt trong việc đổ nh ng khối bê tông cực lớn ở các công trình
thủy điện, khi c phụ gia tro bay c thể đổ bê tông gián đoạn mà
không phải đổ liên tục như bê tông thường;
- Khống chế nhiệt độ ban đầu, giảm ng suất nhiệt trong khối
bê tông, tăng độ bền, kéo dài tuổi thọ công trình, giá thành c thể rẻ
hơn đến 30 , giảm 10 nước trộn bê tông.


7
- Tro bay làm phụ gia sản xuất xi măng bền sulfat, phụ gia
cho bê tông tự lèn đối với công trình đ i hỏi chịu lực cao;

- ới v a trát tường c thể thay thế 30 -35 xi măng, tạo
bề m t mịn, tốt, chống thấm;
- Sản xuất gạch block có s dụng tro bay còn có thể giảm
lượng xi măng nhiều hơn n a.
1.2.7. Một số công trình ứng dụng tro bay ở Việt Nam
Nước ta hiện đang trong quá trình phát triển xây dựng cầu
cống, các công trình thuỷ điện, các đê kè. Theo khảo sát thì các
công ty bê tông cung cấp cho thị trường khoảng 15% là bê tông đúc
sẵn, 85% còn lại là do các nhà máy xi măng bán thẳng cho chủ đầu
tư x y dựng. Tro bay được dùng làm phụ gia bê tông khối lớn cho
các công 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 ,… [15]. Tác giả
Nguyễn Công Th ng và cộng sự đ nghiên c u chế tạo bê tông chất
lượng siêu cao (BTCLSC) s dụng hỗn hợp phụ gia khoáng silica
và tro bay, cho thấy có thể s dụng tro bay Việt Nam thay thế một
phần xi măng để chế tạo BTCLSC. Việc s dụng tro bay thay thế
một phần xi măng sẽ cải thiện tính chất của hỗn hợp BTCLSC.
1.3. VAI TRÒ CỦA NHIỆT ĐỘ DƢỠNG HỘ ĐẾN SỰ PHÁT
TRIỂN CƢỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG
Cường độ chịu nén là một trong nh ng tính chất cơ học của
bê tông. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến cường độ chịu nén của bê
tông như được đề cập ở mục 1.1.3 trong đ điều kiện môi trường
dưỡng hộ góp phần quan trọng trong quá trình thủy h a xi măng tạo
cường độ bê tông. Việc dưỡng hộ có thể được định nghĩa như là một
chỉ số nh m cung cấp độ m, nhiệt độ phù hợp nh m cải thiện cường
độ bê tông [23]. C hai cách dưỡng hộ bê tông thông dụng hiện nay
đ là dưỡng hộ trong điều kiện bình thường và gia tốc dưỡng hộ.

8
Dưỡng hộ bình thường có thể kể đến như s dụng tấm phủ, dưỡng hộ
môi trường nhiệt độ không khí bình thường. Trong khi đ , gai tốc
điều kiện dưỡng hộ có thể kể đến như s dụng hơi m nóng, dùng
d ng điện ho c song viba, và có thể kể đến việc s dụng nhiệt độ cao
hơn nhiệt độ bình thường nh m gia tốc cường độ tuổi sớm của
bê tông.
1.4. KẾT LUẬN CHƢƠNG
Bê tông là loại vật liệu được s dụng rộng r i, được được
chế tạo t các loại vật liệu rời, chất kết dính, nước và c thể
thêm phụ gia. Đ c tính quan trọng của bê tông là cường độ
chịu nén cao khi đạt độ tuổi 28 ngày, sau đ tiếp tục phát
triển cường độ về sau.
C rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tông như:
thành phần cấu tạo nên bê tông, công nghệ chế tạo , ảnh
hưởng của tỉ lệ nước/xi măng, nhiệt độ dưỡng hộ bê tông,
...
Tro bay làm phụ gia trong bê tông ngày càng được s dụng
rộng r i; c nhiều loại phụ gia d ng trong bê tông với nhiều
tính năng khác nhau.
CHƢƠNG 2
TIÊU CHUẨN, VẬT LIỆU THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM
2.1. TIÊU CHUẨN
2.1.1. Tiêu chuẩn về vật liệu
Vật liệu đáp ng theo tiêu chu n việt nam: TCVN 4506:2012:
Nước cho bê tông và v a – yêu cầu kỹ thuật, TCVN 7570:2006[27]:
Cốt liệu cho bê tông và v a – yêu cầu kỹ thuật, TCVN 75725:2006[3]: Cốt liệu cho bê tông và v a – phương pháp th xác định

9
khối lượng riêng, khối lượng thể tích và độ hút nước của đá gốc và
hạt cốt liệu lớn...
2.1.2. Tiêu chuẩn về thí nghiệm
Thực hiện các thí nghiệm dựa trên tiêu chu n Việt Nam:
TCVN 3105:1993[1]: Hỗn hợp bê tông n ng và bê tông n ng - Lấy
mẫu, chế tạo và bảo dưỡng mẫu th ; TCVN 3106:1993[28]: Hỗn hợp
bê tông n ng - Phương pháp th độ sụt...
2.2. VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM
2.2.1. Cát (cốt liệu nhỏ)
Áp dụng theo Tiêu chu n TCVN 7570-2006. Thành phần hạt
của cát thô được s dụng để chế tạo bê tông quy định trong Bảng 2.1.
2.2.2. Đá dăm (cốt liệu lớn)
Cốt liệu lớn c thể được cung cấp dưới dạng hỗn hợp nhiều cỡ
hạt ho c các cỡ hạt riêng biệt. Thành phần hạt của cốt liệu lớn, biểu
thị b ng lượng s t tích luỹ trên các sàng, được quy định trong Bảng
2.3, TCVN 7570-2006 [27].
2.2.3. Xi măng
2.2.4. Tro bay
Tác giả s dụng nguồn vật liệu tro bay Nhà máy Nhiệt điện
Duyên Hải, Trà Vinh. Bản th n tro bay là một loại puzzolan nh n
tạo, là tro đốt của than cám nên bản th n n đ rất mịn, c cỡ hạt t 1
- 10μm, trung bình 9 - 15μm. Tro bay được ph n ra hai loại với các
đ c điểm khác nhau: loại C c hàm lượng CaO ≥ 5 và thường
b ng 15 - 35 . Đ là sản ph m đốt than linhit ho c than ch a
bitum, ch a ít than chưa cháy, thường < 2 . Loại F c hàm lượng
CaO < 5 , thu được t việc đốt than antraxit ho c than ch a bitum,
c hàm lượng than chưa cháy nhiều hơn, khoảng 2 - 10%. Tro bay
Phả Lại thuộc loại F. Tro bay là loại phế thải nếu không được thu
gom, tận dụng sẽ không chỉ là một sự l ng phí lớn mà c n là một

hiểm họa đối với môi trường nhất là trong thời kỳ phát triển mạnh
mẽ của các ngành công nghiệp hiện nay. Chính vì vậy, việc nghiên


10
c u, x lý, tận dụng tro bay trong các lĩnh vực kinh tế, kỹ thuật đ và
đang được các nhà khoa học, công nghệ trong và ngoài nước quan
t m đ c biệt.
- Tro bay d ng cho bê tông và v a x y cần đáp ng chỉ tiêu
chất lượng quy định tại Bảng 2.8 được nêu trong cuốn toàn văn.
Bảng 2.9. Kết quả thí nghiệm tro bay
Đơn Kết Phương pháp
STT
Chỉ tiêu th
vị
quả
th
1 Tổng hàm lượng
TCVN
% 86,61
(SiO2+AL2O3+Fe2O3)
8262:2009
2 Hàm lượng SO3
TCVN
%
0,65
141:2008
3 Hàm lượng CaOtd
TCVN
%

0,00
141:2008
4 Hàm lượng mất khi nung
TCVN
%
8,23
8262:2009
5 Hàm lượng Ion (Cl-)
TCVN
% 0,006
8826:2011
6 Hàm lượng kiềm có hại tính theo
TCVN
lượng Na2O tương đương
%
0,29
8262:2009
(Na2O+0,658K2O)
7* Hoạt độ phóng xạ tư nhiên eff
Phụ lục A
Bq/kg 318
TCVN
10302:2014
Hiện nay c rất nhiều phụ gia được lựa chọn để tăng thêm tính
chống thấm và một số tiêu chí khác cho bê tông. Phụ gia phổ biến
nhất là tro bay, nhờ vào nguồn cung khá dồi dào t các nhà máy
nhiệt điện. iệc s dụng phụ gia sẽ tối ưu h a được giá thành và chi
phí sản xuất.
2.2.5. Nƣớc
Tiêu chu n TC N 4506 : 2012[26] yêu cầu nước trộn bê tông,

r a cốt liệu và bảo dưỡng bê tông cần c chất lượng thỏa m n các
yêu cầu sau:


11
- Không ch a váng dầu ho c váng mỡ.
- Lượng tạp chất h u cơ không lớn hơn 15 mg/L.
- Độ pH không nhỏ hơn 4 và không lớn hơn 12,5.
- Không có màu.
-Theo mục đích s dụng, hàm lượng muối h a tan, lượng ion
sunfat, lượng ion clo và c n không tan không được lớn hơn các giá
trị quy định trong Mục 1, Bảng 2.8 đối với nước trộn bê tông và
Mục 2, Bảng 2.8 đối với nước d ng để r a cốt liệu và bảo dưỡng bê
tông).
M c nước thích hợp làm cho bê tông c độ bền cao. Lượng
nước v a đủ sẽ tạo ra sự khác biệt trong cường độ chịu nén của bê
tông, kháng nấm mốc.v.v.
2.3. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM
2.3.1. Khuôn đúc mẫu
Khuôn đúc mẫu được làm b ng thép để đảm bảo độ dầm ch t
và chống thấm và thoát nước.
2.3.2. Côn đo độ sụt
2.3.3. Tủ sấy
2.3.4. Bàn cân mẫu
2.3.5. Máy nén mẫu
2.3.6. Máy trộn bê tông: sử dụng máy trộn dung tích


12
CHƢƠNG 3

THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƢỜNG ĐỘ CHỊU NÉN
CỦA BÊ TÔNG KHI SỬ DỤNG TRO BAY THAY THẾ MỘT
PHẦN XI MĂNG KHI ĐƢỢC DƢỠNG HỘ TRONG CÁC MÔI
TRƢỜNG NHIỆT ĐỘ KHÁC NHAU
3.1. GIỚI THIỆU CHUNG
Cường độ chịu nén của các loại bê tông, tác giả đ s dụng
phương
pháp thí nghiệm theo tiêu chu n TC N 3118:1993[4]:Bê tông n ng Phương pháp xác định cường độ chịu nén
3.2. VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG CHƢƠNG TRÌNH THÍ
NGHIỆM
- Cát: được xác định theo Mục 2.2.1
- Đá dăm: được xác định theo Mục 2.2.2
- Xi măng: được xác định theo Mục 2.2.3
- Tro Bay: được xác định theo Mục 2.2.4
- Nước: được xác định theo Mục 2.2.5
3.3. THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CÁC HỖN HỢP BÊ TÔNG
Thành phần cấp phối của các tổ hợp mẫu được trình bày ở
Bảng 3.1. Các mẫu thí nghiệm được chia làm 3 nh m. trong đ mỗi
nhóm gồm 3 tổ hợp mẫu, mỗi nh m tro bay được s dụng để thay thế
một phần xi măng với tỉ lệ tương ng là 0% (mẫu đối ch ng), 10%
và 20%. Các mẫu được s dụng trong thí nghiệm c kích thước
100x100x100mm. Với mỗi cấp phối có 12 mẫu nh m s dụng để xác
định cường độ tại các thời điểm 3, 28, 56 và 90 ngày.
3.4. ĐÚC MẪU VÀ DƢỠNG HỘ MẪU
Hỗn hợp bê tông được trộn b ng máy trộn, quy trình trộn bê
tông cụ thể sau:
- Trước hết cho máy chạy không tải một vài v ng trước khi
cho cốt liệu vào để v a bê tông được trộn đều.

13
- Tiến hành c n các cốt liệu cho vào c ng một lúc cho cối
chạy xoay đều một lúc để các các cốt liệu được trộn đều với nhau,
sau đ tiến hành c n nước với tỷ lệ tương ng ghi trong Bảng 3.1
thành phần cấp phối của hỗn hợp bê tông.
- Đối với thí nghiệm này được chia làm 1 nh m gồm 4 tổ
hợp mẫu với 4 khuôn đúc b ng thép, mỗi khuôn đúc đổ được 1 tổ
hợp gồm 3 mẫu .
- Sau khi đúc, mẫu được bảo dưỡng trong ph ng thí nghiệm
hay sấy trong l sấy trong 24 h theo yêu cầu thí nghiệm.
- Sau 24(h), tháo khuôn đúc và lấy mẫu ra, mẫu thí nghiệm
thuộc 3 ngày tuổi được đem đi nén, các mẫu c n lại được dưỡng hộ
trong phòng thí nghiệm nhiệt độ tự nhiên chờ đến các ngày tuổi c n
lại là 28,56,90 tiến hành nén mẫu.
3.5. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐỘ SỤT
- Công tác chu n bị
- Độ sụt được đo ngay sau khi trộn hỗn hợp bê tông b ng
máy trộn.
Chu n bị Côn brams
* Quy trình đo độ sụt:
Đ t chảo trộn trên sàn nhà và làm m n với một ít nước nhưng
không c nước tự do đọng lại. Gi v ng hình n n sụt giảm tại
chỗ b ng cách s dụng 2 ch n gi .
Chèn hỗn hợp bê tông vào một phần ba hình n n. Sau đ , đầm
ch t mỗi lớp 25 lần b ng cách s dụng các thanh thép trong
một chuyển động tr n, và đảm bảo không để khuấy.
Thêm hỗn hợp đủ hai phần ba, l p lại 25 lần đầm, đầm ch t v a
vào lớp trước bê tông. Tiếp tục chèn hỗn hợp bê tông sao cho
đầy n n sụt, sau đ l p lại quá trình đầm 25 lần.
Gạt bỏ hỗn hợp bê tông th a ở phần trên mở của hình n n sụt

b ng cách s dụng que đầm thép. T t tháo bỏ n n sụt b ng


14
n ng n theo chiều dọc trong thời gian 5 gi y 2 gi y và đảm
bảo r ng mẫu bê tông không di chuyển.
Đợi cho hỗn hợp bê tông sụt. Sau khi bê tông ổn định, đo sự sụt
giảm theo chiều cao b ng cách chuyển hình n n ngược sụt
xuống đ t bên cạnh các mẫu, đ t que thép trên m t n n và đo
khoảng cách t thanh đến t m di dời ban đầu.
3.6. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƢỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA
BÊ TÔNG
3.6.1. Quy trình nén mẫu:
Mẫu được nén b ng máy hiệu TYA-2000 như hình 3.5, tốc độ
gia tải trung bình là 6-4 KN/S , mẫu được lấy ra khỏi bể
và lau khô trước khi nén 30 phút.
Đưa mẫu đ được chu n bị vào bàn nén, 2 m t bên tiếp xúc
với 2 m t bàn nén. Để đảm bảo kích thước bề m t tiếp
xúc giống nhau gi a các mẫu nén, tấm đệm b ng thép đ
được gia công sẵn với kích thước 100x100mm được s
dụng đ t gi a bề m t mẫu và m t bàn nén.
Điều chỉnh 2 bàn nén áp sát m t mẫu nén
Đ ng kh a dầu thủy lực của máy
Chỉnh các kim đồng hồ, đưa các thông số ban đầu về giá trị 0.
Mở van áp lực, b t đầu quá trình gia tải, đến lúc mẫu bị phá
hoại thì d ng lại, đọc kết quả trên đồng hồ đo.
Quá trình t khi đổ mẫu thí nghiệm sau đ bảo dưỡng trong
tủ sấy đến khi nén mẫu được trình bày qua hình ảnh xem thêm ở phu
lục
3.6.2. Tính toán kết quả cƣờng độ chịu nén của mẫu thử

Cường độ nén t ng viên mẫu bê tông R được tính b ng
daN/cm2 (kg/cm2 theo công th c:


15
- Cường độ chịu nén của bê tông được xác định t các giá trị
cường độ nén của các viên trong tổ mẫu bê tông như sau:
+ So sánh các giá trị cường độ nén lớn nhất và nhỏ nhất so
với cường độ nén của viên mẫu trung bình. Nếu sai lệch không vượt
quá 15 thì cường độ nén b ng trung bình số học của ba mẫu th ,
nếu vượt quá 15 thì lấy cường độ nén theo mẫu trung bình.
+ Nếu chỉ nén hai viên thì kết quả b ng trung bình số học
của hai viên.
- Đơn vị tính của R thường d ng là MPa Mêga Pascan ho c kG/cm 2
1MPa = 106Pa = 106N/m2 = N/mm2 = 9,81 kG/cm2
3.7. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.7.1. Độ sụt của các hổn hộp bê tông:
Độ sụt của hỗn hợp bê tông được đo và kết quả trình bày ở
Bảng 3.4. Độ sụt được đo ngay sau khi trộn hỗn hợp bê tông b ng
máy trộn. Dựa vào kết quả Bảng 3.3, chúng ta có thể nhận thấy r ng
tro bay góp phần tăng nhẹ độ sụt của hỗn hợp bê tông.
3.7.2. Ảnh hƣởng của nhiệt độ dƣỡng hộ đến cƣờng độ chịu
nén của bê tông
Kết quả cường độ chịu nén của tất cả các mẫu thí nghiệm
được trình bày ở Bảng 3.5 và được vẽ ở Hình 3.10. Sự thay đổi
cường độ chịu nén của các mẫu dưỡng hộ ở nhiệt độ khác phòng thí
nghiệm so với mẫu đối ch ng dưỡng hộ trong phòng thí nghiệm
được trình bày tại Bảng 3.6.

16

25.00

M20(PTN)

M10(75)

M20(50)

M10(75)
20.00

Cường độ chịu nén (MPa)

M20(75)

15.00

M10(PTN)
M0(PTN)

10.00

5.00

0.00
0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Tuổi (ngày)
M0(PTN)

M0 (50)

M0(75)

M10(PTN)

M10(75)

M20(PTN)

M20(50)

M20(75)

M10(50)

Hình 3.10. Sự phát triển cường độ chịu nén của tất cả các mẫu theo
thời gian
3.7.2.1 Nhóm 1: Khi không có tro bay trong thành phần cấp
phối
Ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến cường độ chịu nén
của bê tông khi không c tro bay trong thành phần cấp phối được
trình bày ở Hình 3.11


17

25.00

M0(75)

Cường độ chịu nén (MPa)

20.00

15.00

M0(50)

M0(PTN)

10.00

5.00

0.00
0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Tuổi (ngày)
M0(PTN)

M0 (50)

M0(75)

Hình 3.11. Sự phát triển cường độ chịu nén của các mẫu
M0(PTN);M0(50);M0(75) theo thời gian
Nhìn t kết quả và biểu đồ cho ta thấy sự phát triển cường
độ chịu nén theo thời gian của các mẫu bê tông không có tro bay
trong thành phần cấp phối như sau:
- Mẫu M0 PTN được dưỡng hộ trong phòng thí nghiệm
cường độ chịu nén sẽ tăng nhanh t 3 ngày tuổi đến 28
ngày tuổi, sau đ tăng nhẹ đến 56 ngày tuổi và tăng tiếp
đến 90 ngày tuổi.
- Mẫu M0 50 được dưỡng hộ trong tủ sấy với nhiệt độ
50oC trong 24 giờ cường độ chịu nén sẽ tăng nhanh t 3
ngày tuổi đến 28 ngày tuổi tăng cao hơn so với mẫu
M0(PTN), sau đ tăng nhẹ đến 56 ngày tuổi và tăng tiếp
đến 90 ngày tuổi.
Mẫu M0 75 được dưỡng hộ trong tủ sấy với nhiệt độ
75oC trong 24 giờ cường độ chịu nén sẽ tăng nhanh t 3
ngày tuổi đến 28 ngày tuổi tăng thấp hơn so với mẫu

100


18
M0(50), sau đ tăng nhẹ đến 56 ngày tuổi và tiếp trục tăng
tiếp đến 90 ngày tuổi.
M t khác c ng t kết quả cho ta thấy sự ảnh hưởng nhiệt độ
dưỡng hộ đến cường độ chịu nén của các mẫu bê tông không có tro

trong thành phần cấp phối như sau:
- Tại 3 ngày cường độ chịu nén của bê tông tăng khi nhiệt
độ dưỡng hộ tăng t 27oC đến 75oC. Cụ thể cường độ chịu
nén của bê tông không có tro bay tại 3 ngày tuổi lần lượt
là 11.27MPa, 11.81MPa và 13.51MPa khi bê tông được
dưỡng hộ trong phòng thí nghiệm, 50oC trong 24h và 75oC
trong 24h.
- Tại 28 ngày tuổi, cường độ chịu nén của bê tông tăng khi
nhiệt độ dưỡng hộ tăng t 27oC (phòng thí nghiệm đến
75oC. Cụ thể cường độ chịu nén của bê tông không có tro
bay tại 3 ngày tuổi lần lượt là 16.77MPa, 17.71MPa và
18.22MPa khi bê tông được dưỡng hộ trong phòng thí
nghiệm, 50oC trong 24h và 75oC trong 24h.
- Tại 56 ngày tuổi, cường độ chịu nén của bê tông tăng khi
nhiệt độ dưỡng hộ tăng t 27oC (phòng thí nghiệm đến
75oC. Cụ thể cường độ chịu nén của bê tông không có tro
bay tại 3 ngày tuổi lần lượt là 17.38MPa, 18.30MPa và
18.31MPa khi bê tông được dưỡng hộ trong phòng thí
nghiệm, 50oC trong 24h và 75oC trong 24h.
- Tại 90 ngày tuổi, cường độ chịu nén của bê tông tăng khi
nhiệt độ dưỡng hộ tăng t 27oC (phòng thí nghiệm đến
75oC. Cụ thể cường độ chịu nén của bê tông không có tro
bay tại 3 ngày tuổi lần lượt là 18.86MPa, 19.19MPa và
19.84MPa khi bê tông được dưỡng hộ trong phòng thí
nghiệm, 50oC trong 24h và 75oC trong 24h.
Tổng thể, nhìn t kết quả và biểu đồ cho ta thấy cường độ
chịu nén bê tông đạt giá trị lớn nhất khi sấy mẫu ở nhiệt độ 75oC


19

3.7.2.2 Nhóm 2. Bê tông có 10% tro bay thay thế xi măng
Cường độ chịu nén của các mẫu thí nghiệm được trình bày ở
Bảng 3.4 và sự phát triển cường độ chịu nén nén của các mẫu nhóm
2 có 10% tro bay thay thế xi măng M10(PTN);M10(50);M10(75)
theo thời gian được trình bày ở Hình 3.12
25.00

M10(50)

Cường độ chịu nén (MPa)

20.00

M10(PTN)

15.00

10.00

5.00

0.00
0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Tuổi (ngày)
M10(PTN)

M10(50)

M10(75)

Hình 3.12. Sự phát triển cường độ chịu nén của các mẫu
M10(PTN);M10(50);M10(75) theo thời gian
Nhìn t kết quả và biểu đồ cho ta thấy sự phát triển cường độ
chịu nén theo thời gian của các mẫu bê tông có 10% tro bay thay thế
xi măng trong thành phần cấp phối như sau:
- Mẫu M10 PTN được dưỡng hộ trong phòng thí nghiệm
cường độ chịu nén sẽ tăng nhanh t 3 ngày tuổi đến 28
ngày tuổi, sau đ tăng nhẹ đến 56 ngày tuổi và tăng tiếp
đến 90 ngày tuổi.

- Mẫu M10(50) được dưỡng hộ trong tủ sấy với nhiệt độ
50oc trong 24 giờ cường độ chịu nén sẽ tăng nhanh t 3


20
ngày tuổi đến 28 ngày tuổi tăng cao hơn so với mẫu
M10 PTN , sau đ tăng nhẹ đến 56 ngày tuổi và tăng tiếp
đến 90 ngày tuổi.
Mẫu M10 75 được dưỡng hộ trong tủ sấy với nhiệt độ
75oC trong 24 giờ cường độ chịu nén sẽ tăng nhanh t 3
ngày tuổi đến 28 ngày tuổi tăng thấp hơn so với mẫu
M10 50 , sau đ tăng nhẹ đến 56 ngày tuổi và tiếp trục
tăng tiếp đến 90 ngày tuổi.
M t khác c ng t kết quả cho ta thấy sự ảnh hưởng nhiệt độ
dưỡng hộ đến cường độ chịu nén của các mẫu bê tông có tro bay
10% thay thế xi măng trong thành phần cấp phối như sau:
- Tại 3 ngày cường độ chịu nén của bê tông tăng khi nhiệt
độ dưỡng hộ tăng t 27oC đến 75oC. Cụ thể cường độ chịu
nén của bê tông không có tro bay tại 3 ngày tuổi lần lượt
là 12.10 MPa, 13.26 MPa và 13.68 MPa khi bê tông được
dưỡng hộ trong phòng thí nghiệm, 50oC trong 24h và 75oC
trong 24h.
- Tại 28 ngày tuổi, cường độ chịu nén của bê tông tăng khi
nhiệt độ dưỡng hộ tăng t 27oC (phòng thí nghiệm đến
75oC. Cụ thể cường độ chịu nén của bê tông không có tro
bay tại 3 ngày tuổi lần lượt là 17.24 MPa, 18.56 MPa và
19.43MPa khi bê tông được dưỡng hộ trong phòng thí
nghiệm, 50oC trong 24h và 75oC trong 24h.
- Tại 56 ngày tuổi, cường độ chịu nén của bê tông tăng khi
nhiệt độ dưỡng hộ tăng t 27oC (phòng thí nghiệm đến

75oC. Cụ thể cường độ chịu nén của bê tông không có tro
bay tại 3 ngày tuổi lần lượt là 18.33MPa, 20.06 MPa và
20.60MPa khi bê tông được dưỡng hộ trong phòng thí
nghiệm, 50oC trong 24h và 75oC trong 24h.
- Tại 90 ngày tuổi, cường độ chịu nén của bê tông tăng khi
nhiệt độ dưỡng hộ tăng t 27oC (phòng thí nghiệm đến


21
75oC. Cụ thể cường độ chịu nén của bê tông không có tro
bay tại 3 ngày tuổi lần lượt là 18.99MPa, 21.58 MPa và
21.59MPa khi bê tông được dưỡng hộ trong phòng thí
nghiệm, 50oC trong 24h và 75oC trong 24h.
Tổng thể, nhìn t kết quả và biểu đồ cho ta thấy cường độ
chịu nén bê tông đạt giá trị lớn nhất khi sấy mẫu ở nhiệt độ 75oC
3.7.2.3. Nhóm 3, bê tông có 20% tro bay thay thế xi măng:
Cường độ chịu nén của các mẫu thí nghiệm được trình bày ở
Bảng 3.4, và sự phát triển cường độ chịu nén nén của bê tông khi có
20% tro bay thay thế xi măng M20(PTN); M20(50); M20(75) theo
thời gian được trình bày ở Hình 3.13.
25.00
M20(75)

20.00
M20(50)

M20(PTN)

Cường độ chịu nén (MPa)

15.00
10.00
5.00
0.00
0

20

40

60

80

100

Tuổi (ngày)
M20(PTN)

M20(50)

M20(75)

Hình 3.13. Sự phát triển cường độ chịu nén của các mẫu M20(PTN);
M20(50); M20(75) theo thời gian
Nhìn t kết quả và biểu đồ cho ta thấy sự phát triển cường độ
chịu nén theo thời gian của các mẫu bê tông có 20% tro bay thay thế
xi măng trong thành phần cấp phối như sau:
- Mẫu M20 PTN được dưỡng hộ trong phòng thí nghiệm
cường độ chịu nén sẽ tăng nhanh t 3 ngày tuổi đến 28 ngày tuổi, sau

đ tăng nhẹ đến 56 ngày tuổi và tăng tiếp đến 90 ngày tuổi.


22
- Mẫu M20 50 được dưỡng hộ trong tủ sấy với nhiệt độ
50oC trong 24 giờ cường độ chịu nén sẽ tăng nhanh t 3 ngày tuổi
đến 28 ngày tuổi tăng cao hơn so với mẫu M20 PTN , sau đ tăng
nhẹ đến 56 ngày tuổi và tăng tiếp đến 90 ngày tuổi.
- Mẫu M20 75 được dưỡng hộ trong tủ sấy với nhiệt độ
o
75 C trong 24 giờ cường độ chịu nén sẽ tăng nhanh t 3 ngày tuổi
đến 28 ngày tuổi tăng cao hơn so với mẫu M20 50 , sau đ tăng rất ít
đến 56 ngày tuổi và tiếp trục tăng tiếp đến 90 ngày tuổi.
M t khác c ng t kết quả cho ta thấy sự ảnh hưởng nhiệt độ
dưỡng hộ đến cường độ chịu nén của các mẫu bê tông có tro bay
20% thay thế xi măng trong thành phần cấp phối như sau:
- Tại 3 ngày cường độ chịu nén của bê tông tăng khi nhiệt
độ dưỡng hộ tăng t 27oC đến 75oC. Cụ thể cường độ chịu nén của
bê tông không có tro bay tại 3 ngày tuổi lần lượt là 12.90MPa,
13.16MPa và 13.54MPa khi bê tông được dưỡng hộ trong phòng thí
nghiệm, 50oC trong 24h và 75oC trong 24h.
- Tại 28 ngày tuổi, cường độ chịu nén của bê tông tăng khi
nhiệt độ dưỡng hộ tăng t 27oC (phòng thí nghiệm đến 75oC. Cụ thể
cường độ chịu nén của bê tông không có tro bay tại 3 ngày tuổi lần
lượt là 18.01MPa, 19.12 MPa và 20.18MPa khi bê tông được dưỡng
hộ trong phòng thí nghiệm, 50oC trong 24h và 75oC trong 24h.
- Tại 56 ngày tuổi, cường độ chịu nén của bê tông tăng khi
nhiệt độ dưỡng hộ tăng t 27oC (phòng thí nghiệm đến 75oC. Cụ thể
cường độ chịu nén của bê tông không có tro bay tại 3 ngày tuổi lần
lượt là 19.05MPa, 19.61MPa và 20.36MPa khi bê tông được dưỡng

hộ trong phòng thí nghiệm, 50oC trong 24h và 75oC trong 24h.
- Tại 90 ngày tuổi, cường độ chịu nén của bê tông tăng khi
nhiệt độ dưỡng hộ tăng t 27oC (phòng thí nghiệm đến 75oC. Cụ thể
cường độ chịu nén của bê tông không có tro bay tại 3 ngày tuổi lần
lượt là 20.81MPa, 21.62 MPa và 21.39MPa khi bê tông được dưỡng
hộ trong phòng thí nghiệm, 50oC trong 24h và 75oC trong 24h.


23
Tổng thể, nhìn t kết quả và biểu đồ cho ta thấy cường độ
chịu nén bê tông đạt giá trị lớn nhất khi sấy mẫu ở nhiệt độ 75oC
3.8. KẾT LUẬN CHƢƠNG 3
Cường độ chịu nén của bê tông có và không có tro bay
thay thế xi măng phát triển sau theo thời gian đến thời điểm thí
nghiệm 90 ngày trong tất cả các điều kiện nhiệt độ dưỡng hộ (phòng
thí nghiệm, 50oC trong 24 giờ và 75oC trong 24 giờ).
Nhiệt độ dưỡng hộ càng tăng càng giúp tăng cường độ
chịu nén của bê tông. Xu hướng này đúng cho cả mẫu bê tông không
có tro bay và có 10%, 20% tro bay thay thế xi măng.
N m trong giới hạn tỉ lệ tro bay thay thế xi măng là 10
và 20%, tro bay nhà máy nhiệt điện Duyên Hải góp phần tăng cường
độ chịu nén của bê tông tại các thời điểm 3 đến 90 ngày tuổi và ở các
điều kiện nhiệt độ dưỡng hộ khác nhau, trong đ tỉ lệ tro bay 20%
góp phần tăng cường độ chịu nén cao nhất.
N m trong các nhiệt độ dưỡng hộ nghiên c u của luận
văn thì khi dưỡng hộ mẫu ở nhiệt độ 75oC cường độ chịu nén của cả
bê tông c và không c tro bay đạt giá trị cao nhất.