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

TR NG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG NH Đề tài: ẢNH HƢỞNG CỦ NHIỆT ĐỘ DƢỠNG HỘ ĐẾN CƢỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG CÓ TRO BAY TRONG THÀNH PHẦN CẤP PHỐI Học viên: Lâm Văn Tài. Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình DD và CN Mã số: 85.80.02.01 Khóa: K36.XDD.TV, Trƣờng Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt: Luận văn tập trung nghi n 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. Tro bay nhà máy nhiệt điện Duyên Hải đƣợc sử dụng để thay thế một phần xi măng với các tỉ lệ là 10% và 20% và bê tông đƣợc dƣỡng hộ 24 giờ khi vừa đúc mẫu xong với các nhiệt độ khác nhau là 27oC (phòng thí nghiệm), 50oC và 75oC ác mẫu th nghiệm đƣợc chuẩn ị với tỉ lệ cấp phối l Chất kết dính: át: Đá: Nƣớc = 1:2:3: 0.584 v gi h ng đổi trong hi đ chất kết dính bao gồm xi măng v tro ay Thí nghiệm đƣợc thực hiện trên mẫu lập phƣơng có kích thƣớc là 100x100x100mm tại các thời điểm hác nhau đến 90 ngày. Kết quả cho thấy rằng Nhiệt độ dƣỡng hộ ảnh hƣởng đến sự phát triển cƣờng độ chịu nén của t ng th ng thƣờng không có tro bay và bê tông có tro bay thay thế xi măng Nhiệt độ c ng cao thì c ng l m tăng cƣờng độ chịu nén của t ng Khi dƣỡng hộ o bê tông trong 24h ở nhiệt độ 75 C góp phần đạt cƣờng độ chịu nén lớn nhất so với mẫu dƣỡng hộ tại phòng thí nghiệm v t ng dƣỡng hộ ở nhiệt độ 50oC. Tro bay góp phần gia tăng cƣờng độ chịu nén của t ng, đặc biệt sự gia tăng cƣờng độ rõ hơn hi t ng đƣợc dƣỡng hộ ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ phòng thí nghiệm ình thƣờng. Với phạm vi nghiên c u đề tài, bê tông có 20% tro bay thay thế xi măng đƣợc dƣỡng hộ 24 giờ sau hi đúc mẫu ở nhiệt độ 75oC c cƣờng độ chịu nén cao nhất. Từ khóa: ờ ộ chịu nén, nhi ộ d ỡng hộ Topic: EFFECT OF CURING TEMPERATURE ON THE COMPRESSİVE STRENGTH OF CONCRETE MADE WITH FLY ASH Abstract: The thesis studied the effect of curing temperature on the compressive strength of concrete when fly ash from Duyen Hai powder station was used at the proportion of 10% and 20% by weight of cement and all fresh mixes were cured at different temperature namely air temperature, 50oC and 75oC for 24 hours after casting. The mix proportions are binder: sand: coarse aggregates: water as 1:2:3:0.584. Compressive strength tests were conducted on cubes samples dimensions of 100x100x100mm at different ages until 90 days. The results show that the curing temperature has an affect on the developing of compressive strength of concrete for both concrete with and without fly ash. The higher curing temperature the higher compressive strength. The optimum curing temperature within the range of this investigation is 75oC when cured in 24 hours after casting in compared with air temperature and 50oC curing. Fly ash contributed to increase the compressive strength of concrete especially when cured at higher temperature than lab air temperature. With in the range of investigation, concrete with 20% of fly ash used to replace Portland cement and cured at 75oC in 24 hours after casting has the highest compressive strength. Key words: concrete, fly ash, curing temperature, compressive strength. MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI M ĐO N TR NG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG NH MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên c u của đề tài ............................................................................2 3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên c u .......................................................................2 4 Phƣơng pháp nghi n c u .....................................................................................3 5. Kết quả dự kiến ....................................................................................................3 6. Bố cục đề tài ........................................................................................................3 HƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TRO BAY, BÊ TÔNG, VÀ CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN ƢỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG .............................4 1.1. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG ..........................................................................4 1.1.1. Khái niệm về bê tông.................................................................................4 1 1 2 ƣờng độ chịu nén của Bê tông .................................................................5 1.1.3. Các nhân tố ảnh hƣởng đến cƣờng độ của bê tông ....................................6 1.2. GIỚI THIỆU VỀ TRO BAY ..........................................................................11 1.2.1. Khái niệm về tro bay ................................................................................11 1.2.2. Các chỉ ti u cơ lý của tro bay ...................................................................11 1.2.3. Thành phần hóa học trong tro bay ............................................................13 1.2.4. Các nguyên tố vi lƣợng trong tro bay.......................................................15 1.2.5. Cấu trúc hình thái của tro bay ..................................................................16 1.2.6. Ảnh hƣởng của tro ay đến một số đặc tính của bê tông .........................17 1.2.7. Một số công trình ng dụng tro bay ở Việt Nam ....................................19 1.3. VAI TRÒ CỦA NHIỆT ĐỘ DƢỠNG HỘ ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN ƢỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG ..........................................................................22 1.4. KẾT LUẬN HƢƠNG ..................................................................................23 HƢƠNG 2 TIÊU CHUẨN, VẬT LIỆU THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM .....................24 2.1. TIÊU CHUẨN ................................................................................................24 2.1.1. Tiêu chuẩn về vật liệu ..............................................................................24 2.1.2. Tiêu chuẩn về thí nghiệm .........................................................................24 2.2. VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM .............................................................................24 2.2.1. Cát (cốt liệu nhỏ) ......................................................................................24 2 2 2 Đá dăm (cốt liệu lớn) ................................................................................25 2 2 3 Xi măng ....................................................................................................27 2.2.4. Tro bay .....................................................................................................29 2 2 5 Nƣớc ........................................................................................................31 2.3. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM ...............................................................................34 2 3 1 Khu n đúc mẫu ........................................................................................34 232 n đo độ sụt ............................................................................................34 2.3.3. Tủ sấy .......................................................................................................36 2.3.4. Bàn cân mẫu .............................................................................................37 2.3.5. Máy nén mẫu ............................................................................................38 2.3.6. Máy trộn bê tông: sử dụng máy trộn dung tích ........................................38 HƢƠNG 3. THÍ NGHIỆM XÁ ĐỊNH ƢỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG KHI SỬ DỤNG TRO BAY THAY THẾ MỘT PHẦN XI MĂNG KHI ĐƢỢ DƢỠNG HỘ TRONG Á MÔI TRƢỜNG NHIỆT ĐỘ KHÁC NHAU .39 3.1. GIỚI THIỆU CHUNG ....................................................................................39 3.2. VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG HƢƠNG TRÌNH THÍ NGHIỆM ............39 3.3. THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CÁC HỖN HỢP BÊ TÔNG .............................39 3.4. ĐÚ MẪU VÀ DƢỠNG HỘ MẪU ..............................................................43 3.5. THÍ NGHIỆM XÁ ĐỊNH ĐỘ SỤT .............................................................45 3.6. THÍ NGHIỆM XÁ ĐỊNH ƢỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG ......47 3.6.1. Quy trình nén mẫu: ...................................................................................47 3.6.2. Tính toán kết quả cƣờng độ chịu nén của mẫu thử ..................................48 3.7. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................................50 3.7.1 Độ sụt của các hổn hộp bê tông: ..............................................................50 3.7.2. Ảnh hƣởng của nhiệt độ dƣỡng hộ đến cƣờng độ chịu nén của bê tông ..51 3.8. KẾT LUẬN HƢƠNG 3 ...............................................................................58 KẾT LUẬN VÀ KİẾN NGHỊ...................................................................................60 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................61 QUYẾT ĐỊNH Gİ O ĐỀ TÀİ LUẬN VĂN THẠ SĨ ( ản sao). BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN. DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Hệ số chất lƣợng vật liệu A và A1 .............................................................9 Bảng 1.2. Kết quả thí nghiệm tro bay .......................................................................13 Bảng 1.3. Thành phần hóa học của tro bay theo vùng miền .....................................14 Bảng 1.4. Thành phần hóa học tro bay ở Ba Lan từ các nguồn nguyên liệu khác nhau .............................................................................................15 Bảng 2.1. Thành phần hạt của cát .............................................................................24 Bảng 2 2 H m lƣợng ion Cl- trong cát .....................................................................25 Bảng 2.3. Thành phần hạt của cốt liệu lớn ................................................................26 Bảng 2.4. Mác của đá dăm từ đá thi n nhi n theo độ nén dập .................................26 Bảng 2.5. Yêu cầu về độ nén dập đối với sỏi và sỏi dăm .........................................27 Bảng 2.6. Các chỉ tiêu chất lƣợng của xi măng po c lăng ........................................28 Bảng 2.7. So sánh chỉ tiêu chất lƣợng của Xi măng Kinh Đỉnh PCB40 với TCVN 29 Bảng 2.8. Chỉ tiêu chất lƣợng tro bay dùng cho bê tông và v a xây ........................30 Bảng 2.9. Kết quả thí nghiệm tro bay .......................................................................31 Bảng 2 1 H m lƣợng tối đa cho phép của muối hòa tan, ion sunfat, ion clorua và cặn h ng tan trong nƣớc trộn v a ......................................................32 Bảng 2.11 H m lƣợng tối đa cho phép của muối hòa tan, ion sunfat, ion clorua và cặn h ng tan trong nƣớc d ng để rửa cốt liệu và bảo dƣỡng t ng .............................................................................................................33 Bảng 2.12. Các yêu cầu về thời gian đ ng ết của xi măng v cƣờng độ chịu nén của v a .................................................................................................33 Bảng 3.1. Thành phần cấp phối của hỗn hợp bê tông ...............................................40 Bảng 3.2. Thành phần cấp phối của 1 mẻ trộn ..........................................................43 Bảng 3.3. Bảng trị số α ..............................................................................................49 Bảng 3.4. Kết quả đo độ sụt ......................................................................................50 Bảng 3.5. Kết quả cƣờng độ chịu nén của tất cả các mẫu thí nghiệm tại ngày tuổi .51 Bảng 3.6. Sự tăng hay giảm cƣờng độ chịu nén của mẫu có tro bay thay thế xi măng so với mẫu đối ch ng (0%TB), (10%TB), (20%TB) ..........................52 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Mẫu thí nghiệm nén ....................................................................................5 Hình 1.2. Sự phá hoại mẫu thử khối vuông ...............................................................6 Hình 1.3. Biểu đồ sự phá hoại mẫu thử khối vuông ...................................................7 Hình 1.4. Sự phụ thuộc của cƣờng độ t ng v o lƣợng nƣớc nhào trộn .................8 Hình 1 5. ác silo ch a tro ay sau hi đƣợc thu gom ằng hệ thống t nh điện ......12 Hình 1 6 Vận chuyển tro ay tới vị tr thu gom ......................................................12 Hình 1.7. Sự tƣơng phản về kích thƣớc gi a các hạt trong hoảng ch thƣớc thƣờng nhiều hơn ..................................................................................16 Hình 1.8. Biểu diễn đặc trƣng dạng cầu của các hạt tro bay hình cầu lớn và các hạt nhỏ ..................................................................................................16 Hình 2 1 hu n chuẩn bị đúc mẫu ...........................................................................34 Hình 2 2 n đo độ sụt ............................................................................................34 Hình 2 3 cách đo độ sụt ...........................................................................................35 Hình 2 4 đỗ bê tông vào mẫu ...................................................................................35 Hình 2 5 Tủ sấy bảo dƣỡng ở nhiệt độ cần thí nghiệm mẫu trong 24 h ..................36 Hình 2 6 Quá trình cho hu n đúc v o tủ sấy..........................................................36 Hình 2 7 Mẫu đƣợc lấy ra từ tủ sấy để trong phòng thí nghiệm chờ đến ngày tuổi thí nghiệm nén ......................................................................................37 Hình 2 8 n hối lƣợng mẫu ..................................................................................37 Hình 2 9 Máy nén mẫu bê tông ................................................................................38 Hình 3 1 Đo độ sụt bê tông tại xƣởng ....................................................................44 Hình 3 2 Đúc mẫu bê tông tại xƣởng .......................................................................44 Hình 3 3 Đầm bê tông tại xƣởng ..............................................................................44 Hình 3 4 Đƣa mẫu vào tủ sấy dƣỡng hộ trong 24(h) với nhiệt độ cần thí nghiệm .44 Hình 3.5. Tủ sấy đang hoạt động .............................................................................45 Hình 3.6. Mẫu bảo dƣỡng tự nhi n trong dƣỡng hộ mẫu trong 24(h) phòng thí nghiệm chờ đến ngày nén .....................................................................45 Hình 3 7 n đo độ sụt ............................................................................................45 Hình 3 8 ách đo độ sụt bê tông ..............................................................................46 Hình 3.9a. Mẫu nén bắt đầu gia tải ...........................................................................47 Hình 3.9b. Kết quả mẫu nén sau gia tải xong ...........................................................48 Hình 3.10. Sự phát triển cƣờng độ chịu nén của tất cả các mẫu theo thời gian ........52 Hình 3.11. Sự phát triển cƣờng độ chịu nén của các mẫu M0(PTN); M0(50); M0(75) theo thời gian ...........................................................................53 Hình 3.12. Sự phát triển cƣờng độ chịu nén của các mẫu M10(PTN); M10(50); M10(75) theo thời gian .........................................................................55 Hình 3.13. Sự phát triển cƣờng độ chịu nén của các mẫu M20(PTN); M20(50); M20(75) theo thời gian .........................................................................57 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 ay vì ngƣời ta dùng các luồng h để phân loại tro: Khi thổi một luồng khí nhất định thì hạt to sẽ rơi xuống trƣớc và hạt nhỏ sẽ ay xa hơn Trong các nh máy nhiệt điện, sau quá trình đốt cháy nhi n liệu than đá phần phế thải rắn tồn tại dƣới hai dạng: phần xỉ thu đƣợc từ đáy l v phần tro gồm các hạt rất mịn ay theo các h ống h i đƣợc thu hồi ằng các hệ thống thu gom của các nh máy nhiệt điện Trƣớc đ y ở ch u u c ng nhƣ ở Vƣơng quốc nh phần tro n y thƣờng đƣợc cho l tro của nhi n liệu đốt đ đƣợc nghiền mịm Nhƣng ở Mỹ, loại tro n y đƣợc gọi l tro ay ởi vì n thoát ra c ng với h ống h iv ay v o trong h ng h V thuật ng tro ay (fly ash đƣợc d ng phổ iến tr n thế giới hiện nay để chỉ phần thải rắn thoát ra c ng các h ống h i ở các nh máy nhiệt điện [1]. Ở một số nƣớc, t y v o mục đ ch sử dụng m ngƣời ph n loại tro ay theo các loại hác nhau Theo ti u chuẩn D J 8- 23 -98 của th nh phố Thƣợng Hải, Trung Quốc, tro ay đƣợc ph n l m hai loại l tro ay c h m lƣợng canxi thấp v tro bay c h m lƣợng canxi cao Tro ay c ch a h m lƣợng canxi 8 hơn (hoặc aO tự do tr n 1 CaO trong tro ay hoặc hoặc cao l loại tro ay c h m lƣợng canxi cao Do đ , aO tự do đƣợc sử dụng để ph n iệt tro ay c h m lƣợng canxi cao với tro ay h m lƣợng canxi thấp Theo cách ph n iệt n y thì tro ay c h m lƣợng canxi cao c m u hơi v ng trong hi đ tro ay c h m lƣợng canxi thấp c m u hơi xám. [2]. Hiện nay, bê tông vẫn là loại vật liệu phổ biến cho các công trình từ thấp tầng đến cao tầng trên toàn thế giới. Tuy nhiên, nguyên liệu sản xuất hầu hết đến từ tự nhi n nhƣ cát, đất sét, đá v i, đang dần cạn kiệt, gây ảnh hƣởng nghiêm trọng đến m i trƣờng sống nhƣ h thải CO2 từ sản xuất xi măng g y hiệu ng nhà kính, mất đất nông nghiệp trong sản xuất gạch, khai thác cát ảnh hƣởng dòng chảy gây sạt lở bờ s ng đ i hỏi có nh ng nghiên c u tối ƣu n ng cao cƣờng độ hỗn hợp bê tông nhằm mang lại hiệu quả tối đa, giảm hao tổn kinh tế và tài nguyên sử 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 + nƣớc, phụ gia… Nhƣ vậy, với hầu hết 2 bê tông hiện đang sử dụng thì thành phần cơ ản là cốt liệu, xi măng v nƣớc. ƣờng độ của cốt liệu là cố định, đƣợc quy định bởi sự hình thành của tự nhiên, trong quá trình sử dụng vật liệu chúng ta đ chọn trƣớc nguồn gốc sử dụng cốt liệu Tuy nhi n, t nh năng cơ lý của hỗn hợp v a xi măng c ng chịu ảnh hƣởng trực tiếp từ chất kết dính và các lỗ rỗng gi a các cốt liệu liên kết với nhau. [4]. Vậy cƣờng độ của bê tông chịu ảnh hƣởng chủ yếu từ yếu tố chất kết dính và lỗ rỗng gi a các cốt liệu liên kết với nhau…Ngo i ra cƣờng độ nén của bê tông còn phụ thuộc v o điều kiện của m i trƣờng dƣỡng hộ trong đ nhiệt độ dƣỡng hộ c ng đ ng vai tr quan trọng. Nh ng kết quả nghiên c u trƣớc đ cho thấy rằng khi thay thế xi măng ằng tro bay với h m lƣợng lớn (40%) thì phản ng pozzolanic của tro bay xảy ra rất chậm trong m i trƣờng dƣỡng hộ ình thƣờng với nhiệt độ phòng thí nghiệm (khoảng 27oC). Do đ cƣờng độ bê tông có tro bay thay thế xi măng h m lƣợng lớn (4 thƣờng suy giảm. Nhằm tiếp tục nghiên c u vai trò của nhiệt độ dƣỡng hộ đến phản ng pozzolanic của tro ay, qua đ ảnh hƣởng nhƣ thế n o đến cƣờng độ chịu nén của t ng đ th i thúc tác giả l m 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” 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài - Nghiên c u ảnh hƣởng của nhiệt độ dƣỡng hộ đến cƣờng độ chịu nén của bê tông khi một phần xi măng đƣợc thay thế bởi tro bay. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Đánh giá các ết quả và công trình nghiên c u trƣớc đ về vai trò của tro ay đến cƣờng độ chịu nén của bê tông và vai trò của điều kiện (nhiệt độ) dƣỡng hộ đến cƣờng độ chịu nén của bê tông. - Các loại vật liệu địa phƣơng: át Trà Vinh (tỉnh Trà Vinh , xi măng Hà Tiên, tro bay Nhà máy Nhiệt điện Duyên Hải, Trà Vinh. - Thí nghiệm đánh giá ảnh hƣởng của nhiệt độ dƣỡng hộ an đầu m i trƣờng không khí tại phòng thí nghiệm (khoảng 27oC), 50oC, 75o đến cƣờng độ chịu nén bê tông hi tro ay đƣợc d ng để thay thế xi măng ở tỉ lệ 10% và 20% đến 90 ngày. 3 4. Phƣơng pháp nghiên cứu - Thực hiện các thí nghiệm dựa trên tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 3105:1993: Hỗn hợp bê tông nặng và bê tông nặng - Lấy mẫu, chế tạo và bảo dƣỡng mẫu thử; TCVN 3106:1993: Hỗn hợp bê tông nặng - Phƣơng pháp thử độ sụt; TCVN 3118:1993: Bê tông nặng - Phƣơng pháp xác định cƣờng độ nén. - Các mẫu bê tông thí nghiệm có thành phần tro bay thay thế xi măng l , 10% và 20%. -Nhiệt độ dƣỡng hộ: m i trƣờng không khí tại phòng thí nghiệm (khoảng o 27 C), 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 hƣởng của nhiệt độ dƣỡng hộ lúc đầu (24h sau khi đúc mẫu đến cƣờng độ chịu nén t ng hi tro ay đƣợc sử dụng thay thế xi măng với h m lƣợng tƣơng đối lớn đến 20%. - Đƣa ra các huyến cáo khi ng dụng. 6. Bố cục đề tài Mở đầu: 1. Tính cấp thiết của đề tài 2. Mục ti u đề tài 3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên c u 4 Phƣơng pháp nghi n c u hƣơng 1: Tổng quan về tro bay, bê tông, và các nhân tố ảnh hƣởng đến cƣờng độ chịu nén của t ng. Chƣơng 2: Tiêu chuẩn, vật liệu và thiết bị thí nghiệm. hƣơng 3: Th nghiệm xác định cƣờng độ chịu nén của bê tông khi sử dụng tro bay thay thế một phần xi măng hi đƣợc dƣỡng hộ trong các m i trƣờng nhiệt độ khác nhau Kết luận và kiến nghị 4 CHƢƠNG 1 TỔNG QU N VỀ TRO B Y, BÊ TÔNG, VÀ CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN CƢỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦ BÊ TÔNG 1.1. TỔNG QU N VỀ BÊ TÔNG 1.1.1. Khái niệm về bê tông t ng l một loại vật liệu nh n tạo đƣợc chế tạo từ các vật liệu rời (cát, đá, sỏi v chất ết d nh (thƣờng l xi măng , nƣớc v c thể th m phụ gia Vật liệu rời c n gọi l cốt liệu, cốt liệu c 2 loại é v lớn Loại é l cát c 5 mm, loại lớn l sỏi hoặc đá dăm c ch thƣớc (5-4 mm ch thƣớc (1- hất ết d nh l xi măng trộn với nƣớc hoặc các chất dẻo hác[1]. Phụ gia nhằm cải thiện một số t nh chất của nhƣ trong quá trình sử dụng hỗn hợp t ng trong lúc thi c ng c ng nhiều loại phụ gia nhƣ phụ gia n ng cao độ dẻo của t ng, tăng nhanh hoặc éo d i thời gian đ ng ết của cƣờng độ của t ng, n ng cao t ng trong thời gian đầu, chống thấm[2 Nguyên lý tạo n n t ng l d ng các cốt liệu lớn l m th nh ộ hung, cốt liệu nhỏ lấp đầy các hoảng trống v d ng xi măng l m chất ết d nh li n ết chúng lại th nh một thể đặc chắc c hả năng chịu lực v chống lại các iến dạng [3] t ng c cấu trúc h ng đồng nhất vì hình dạng ch thƣớc cốt liệu hác nhau, sự ph n ố của cốt liệu v chất ết d nh h ng thật đồng đều, trong t ng vẫn c n lại một số t nƣớc thừa v lỗ rỗng li ti (do nƣớc thừa ốc hơi Quá trình h c ng của t ng l quá trình thủy h a của xi măng, quá trình thay đổi lƣợng nƣớc c n ằng, sự giảm eo nhớt, sự tăng mạng tinh thể của đá xi măng ác quá trình n y l m cho t ng trở th nh vật liệu vừa c t nh đ n hồi vừa c t nh dẻo * t ng đƣợc ph n loại theo các cách sau đ y: Theo cấu trúc: ong, t ng đặc chắc, t ng c lỗ rỗng (d ng t cát , t ng tổ t ng xốp Theo dung lƣợng: liệu é (γ = 18 nặng (γ> 25 ÷ 22 G/m3 ; ÷ 25 G/m3 ; t ng nặng cốt t ng nhẹ (γ < 18 G/m3 ; t ng đặc iệt G/m3 Theo chất ết d nh: thạch cao, t ng nặng (γ = 22 t ng xỉ, t ng xi măng, t ng sillicat t ng nhựa, t ng chất dẻo, t ng 5 Theo phạm vi sử dụng: t ng cách nhiệt, t ng l m ết cấu chịu lực, t ng chịu n ng, t ng chống x m thực v v… Theo th nh phần hạt: t ng th ng thƣờng, t ng cốt liệu é, t ng ch n đá hộc… 1.1.2. Cƣờng độ chịu nén của Bê tông ƣờng độ chịu nén của t ng l hả năng chịu ng suất nén của mẫu t ng Mẫu c thể chế tạo ằng các cách hác nhau: lấy hỗn hợp t ng đ đƣợc nh o trộn để đúc mẫu hoặc d ng thiết ị chuy n d ng hoan lấy mẫu từ ết cấu c sẵn Mẫu để đo cƣờng độ c thể dạng hối vu ng cạnh a = 1 ; 15; 2 cm; hối lăng trụ đáy vu ng; hối trụ tr n, đƣợc thực hiện theo điều iện chuẩn trong thời gian 28 ngày [4] A A h a A a a D H 1 1 Mẫ í é t ng th ng thƣờng c R= 5÷3 Mpa t ng c R> 4 Mpa l loại cƣờng độ cao Hiện nay, ngƣời ta đ chế tạo đƣợc các loại t ng đặc iệt c R≥ 8 Mpa Khi ị nén, ngo i iến dạng co ngắn theo phƣơng tác dụng lực, ngang Th ng thƣờng ch nh sự nở ngang quá m c l m cho vỡ Nếu hạn chế đƣợc m c độ nở ngang của nén của n Trong th nghiệm nếu h ng t ng c n ị nở t ng ị n t v ị phá t ng c thể l m tăng hả năng chịu i trơn mặt tiếp xúc gi a mẫu thử v n nén thì tại đ sẽ xuất hiện lực ma sát c tác dụng cản trở sự nở ngang, ết quả mẫu ị phá hoại theo hình tháp đối đỉnh nhƣ hình 1 1 Nếu i trơn mặt tiếp xúc để t ng tự do nở ngang thì hi iến dạng ngang quá m c trong mẫu sẽ xuất hiện các vết n t dọc v sự phá hoại xảy ra nhƣ tr n hình 1 1c ƣờng độ của mẫu đƣợc trơn thấp hơn cƣờng độ của mẫu hối vu ng c ma sát [4] . i 6 a) b) H 12 S p ạ ẫ c) ử 1 – mẫu; 3 – ma sát; 5 – hình tháp phá hoại 2 – bàn máy nén; 4 – t ng ị ép vụn; 6 – vết n t dọc trong mẫu Vì ma sát l m cản trở iến dạng ngang m với mẫu hối hi tăng cạnh a thì R giảm v cƣờng độ của mẫu hình trụ thấp hơn cƣờng độ của mẫu hối vu ng Vì vậy, hối vu ng c ch thƣớc é c cƣờng độ cao hơn so với mẫu c ch thƣớc lớn, v mẫu lăng trụ (c chiều cao gấp 4 lần cạnh đáy c cƣờng độ chỉ ằng ,8 lần cƣờng độ mẫu hối vu ng c c ng cạnh đáy Nếu th nghiệm với mặt tiếp xúc đƣợc i trơn để t ng đƣợc tự do nở ngang sẽ h ng c sự hác iệt nhƣ vừa nêu [4] 1.1.3. Các nhân tố ảnh hƣởng đến cƣờng độ của bê tông a. Thành phần và công nghệ chế tạo ƣờng độ của T lớn hay é l do th nh phần v c ng nghệ chế tạo quyết định Một số yếu tố cơ ản ảnh hƣởng đến cƣờng độ T: hất lƣợng v số lƣợng xi măng Độ c ng, độ sạch v cấp phối cốt liệu Tỷ lệ gi a nƣớc v xi măng hất lƣợng của việc nh o trộn, đổ, đầm v điều iện ảo dƣỡng T b. Tuổi của bê tông Tuổi l thời gian t (ng y t nh từ lúc chế tạo T đến hi n chịu lực độ của dần ƣờng t ng tăng theo thời gian Thời gian đầu cƣờng độ tăng nhanh, sau chậm 7 Với T d ng xi măng pooclăng chế tạo v ảo dƣỡng trong điều iện ình thƣờng, cƣờng độ tăng nhanh trong 28 ng y đầu Để iểu diễn sự tăng của R theo t c thể d ng một số c ng th c thực nghiệm ng th c của G XKramtaep (1935 theo qui luật logarit, với t = 7÷3 ng y: R R28 Rt 0 28 H 13 Bể t ồ p ạ ẫ ử Trong m i trƣờng thuận lợi (nhiệt độ dƣơng, độ ẩm cao sự tăng cƣờng độ c thể éo d i trong nhiều năm n trong điều iện h hanh hoặc nhiệt độ thấp sự tăng cƣờng độ trong thời gian sau n y l h ng đáng ể D ng hơi nƣớc n ng để ảo dƣỡng T l m cho cƣờng độ tăng rất nhanh trong v i ng y đầu, nhƣng sẽ l m cho T trở n n d n hơn v c cƣờng độ cuối c ng thấp hơn so với T đƣợc ảo dƣỡng theo điều iện ti u chuẩn [1] c. Ảnh hưởng của tốc độ gia tải và thời gian tác dụng của tải trọng Tốc độ gia tải hi th nghiệm c ng ảnh hƣởng đến cƣờng độ của mẫu Tốc độ gia tải qui định ằng 2 g/cm2/gi y v cƣờng độ đạt đƣợc l R Khi gia tải rất chậm, cƣờng độ T chỉ đạt hoảng ( ,85- 9 R Khi gia tải nhanh, cƣờng độ T c thể đạt (1,15-1,20)R [3]. Th nghiệm nén mẫu t ng đến ng suất ,9 đến ,95R, rồi gi nguy n lực nén trong thời gian d i thì một lúc n o đ mẫu c ng ị phá hoại Đ l hiện tƣợng t ng ị giảm cƣờng độ hi tải trọng tác dụng d i hạn d. Ảnh hưởng của tỉ lệ N/X đến cường độ chịu nén, chịu uốn của bê tông Đá xi măng (mác xi măng v tỷ lệ X/N c ảnh hƣởng lớn đến cƣờng độ của t ng Sự phụ thuộc của cƣờng độ t ng v o tỷ lệ X/N thực chất l phụ thuộc 8 v o thể t ch rỗng tạo ra do lƣợng nƣớc dƣ thừa Hình 1 6 iểu thị mối quan hệ gi a cƣờng độ t ng v lƣợng nƣớc nh o trộn Độ rỗng tạo ra do lƣợng nƣớc thừa c thể xác định ằng c ng th c: r= .100(%) Trong đ : - N, X : Lƣợng nƣớc v lƣợng xi măng trong 1m3 - t ng ( g : Lƣợng nƣớc li n ết h a học t nh ằng hối lƣợng xi măng Ở tuổi 28 ng y lƣợng nƣớc li n ết h a học hoảng 15 - 20%. a-V ng hỗn hợp t ng c ng h ng đầm chặt đƣợc; -V ng hỗn hợp t ng c cƣờng độ v độ đặc cao; c-V ng hỗn hợp t ng dẻo; d-V ng hỗn hợp t ng chảy H 14 S p ụ ộ ờ Mối quan hệ gi a cƣờng độ ộ ớ t ng với mác xi măng, tỷ lệ X/N đƣợc iểu thị qua c ng th c olomey-Skramtaev sau: Đối với t ng c X/N = 1,4 Đối với t ng c X/N > 2,5 thì: 2,5 thì: Rb = A. Rx ( – 0,5) . Rb = A1. Rx ( + 0,5) . Trong đ : - R : ƣờng độ nén của ộ t ng ở tuổi 28 ng y( G/cm2 9 - Rx: Mác của xi măng (cƣờng độ ( G/cm2 - , 1 l hệ số đƣợc xác định theo chất lƣợng vật liệu v phƣơng pháp xác định mác xi măng ( ảng 1-1). - X/N l Tỉ lệ Xi măng/nƣớc Bảng 1.1. Hệ số chất lượng vật liệu A và A1 hất Hệ số lƣợng vật v 1 ng với phƣơng pháp thử mác xi măng hỉ ti u đánh giá liệu TCVN 6016:95 TCVN 4032:85 A A1 A A1 0.54 0.34 0.6 0.38 0.5 0.32 0.55 0.35 0.29 0.5 Xi măng hoạt t nh cao h ng trộnphụ Tốt gia thuỷ ốt liệu: Đá sạch, cƣờng độ cao, cấp phối hạt tốt át sạch, Mdl = 2 4 ¸2 7 Xi măng hoạt t nh trung ình,xi măng Trung bình po c lăng hỗn hợp ch a 1 ¸ 15 phụ gia thuỷ ốt liệu: Đá c chất lƣợng ph hợp TCVN1771:1987.Cát ph hợp T VN 1770:1986, có Mdl = 2 ¸2.4 Xi măng hoạt t nh thấp, xi măngpo c Kém lăng hỗn hợp ch a tr n 15 phụ gia thuỷ 0.45 0.32 ốt liệu: Đá c 1chỉ ti u chƣa ph hợp T VN 1771:1987 át nhỏ Mdl<2 e. Ảnh hưởng của môi trường dưỡng hộ đến cường độ chịu nén của bê tông Đặc th điều iện h hậu Việt Nam l n ng ẩm c ng với sự iến thi n lớn của nhiệt độ, độ ẩm h ng chỉ trong tháng, m thậm ch trong ng y ảnh hƣởng rất lớn đến sự hình th nh cấu trúc của t ng hi đ ng rắn Vấn đề n y đ i hỏi sự cần thiết nghi n c u v áp dụng phƣơng pháp ảo dƣỡng t ng hiệu quả 10 Tuy nhiên, trên thực tế, do hƣớng dẫn trong qui trình nhiều chỗ chƣa cụ thể cùng với việc nhận th c h ng đúng tầm quan trọng của công tác bảo dƣỡng bê tông và một số nguyên nhân khác về điều kiện thi công mà hầu hết các nhà thầu không thực hiện bảo dƣỡng hoặc áp dụng các biện pháp bảo dƣỡng h ng đúng cách Điều này không chỉ làm giảm cƣờng độ bê tông, phát sinh chi phí vì phải khắc phục, sửa ch a, mà về lâu dài sẽ làm giảm độ bền làm việc của cấu kiện BTCT và ảnh hƣởng đến chất lƣợng công trình [5]. Sự đ ng rắn của t ng l diễn ra ngay sau hi đổ ết quả của h ng loạt các quá trình h a học, vật lý t ng Quá trình h a học l phản ng thủy h a xi măng, tạo ra các hợp chất mới của đá xi măng Đồng thời xảy ra các quá trình vật lý: sự mất nƣớc ( ay hơi nƣớc ; iến dạng mềm; quá trình dịch chuyển v thay đổi nƣớc v áp lực hơi trong trong t ng t ng; sự hình th nh ng suất trong, vi n t, mao mạch, lỗ rỗng ác quá trình n y c li n quan lẫn nhau, tác động lẫn nhau, v ảnh hƣởng quyết định tới quá trình hình th nh cấu trúc an đầu của cƣờng độ v các t nh chất cơ – lý của t ng c ng nhƣ t ng về sau[6,7]. Ngay sau hi đổ bê tông, diễn ra quá trình ay hơi nƣớc của bê tông ra môi trƣờng xung quanh. Sự mất nƣớc trong thời gian đầu đẩy nhanh biến dạng co của bê t ng, hi t ng đang trong trạng thái (pha) dẻo. Ở trạng thái này, biến dạng không dẫn đến sự hình thành n t cấu trúc t ng, ngƣợc lại sự dịch chuyển của các hạt thành phần góp phần l m đặc chắc cấu trúc, độ rỗng v ch thƣớc lỗ rỗng trong bê tông sẽ nhỏ hơn. Cùng thời điểm, lƣợng nƣớc thừa trong t ng đƣợc thoát ra sẽ làm giảm nguy cơ tạo thành các lỗ, mao mạch rỗng trong bê tông. Sự ay hơi nƣớc trong giới hạn đến 30-35 lƣợng nƣớc dùng sẽ không ảnh hƣởng xấu đến cấu trúc và chất lƣợng bê tông [8]. Tuy nhiên, nếu sự mất nƣớc diễn ra với cƣờng độ và khối lƣợng lớn sẽ thúc đẩy biến dạng dẻo nhanh đạt giá trị cực đại và tiếp tục phát triển trong quá trình đ ng rắn tiếp theo của bê tông (pha rắn), tạo ra ng suất trong dẫn đến sự tạo thành các vết n t trong cấu trúc bê tông. Ngoài ra sự ay hơi nƣớc quá lớn sẽ làm cho bê tông rơi v o trạng thái mất nƣớc, ảnh hƣởng đến quá trình thủy h a xi măng Tất cả các yếu tố đ sẽ ảnh hƣởng đến cƣờng độ, tính chống thấm và chất lƣợng bê tông [9]. Nhƣ vậy ản chất của quá trình ảo dƣỡng nƣớc của t ng l iểm soát sự ay hơi t ng một cách hoa học, vì vậy m i trƣờng nhiệt độ - độ ẩm ảnh 11 hƣởng rất lớn đến sự hình th nh cấu trúc v phát triển cƣờng độ chịu nén của bê tông. 1.2. GIỚI THIỆU VỀ TRO B Y 1.2.1. Khái niệm về tro bay Trong nh ng năm gần đ y, nƣớc ta đ đầu tƣ x y dựng rất nhiều nh máy nhiệt điện để đấu nối v o lƣới điện quốc gia, giảm phụ thuộc v o nguồn thủy điện Tại tỉnh Tr Vinh c ng đƣợc đầu tƣ x y dựng dự án Nh máy nhiệt điện Duy n Hải 1 đang hoạt động từ năm 2 15 đến nay với c ng suất 12 MW, h ng năm Nhà máy nhiệt điện Duy n Hải 1 thải ra m i trƣờng 1 192 88 tấn tro bay/năm Ngo i ra, Tr Vinh mới đƣa v o hoạt động đầu năm 1 18 Nh máy nhiệt điện Duy n Hải 3 với công suất 12 Mw và Nh máy nhiệt điện Duy n Hải 3 mở rộng 6 MW đ vận hành vào 2019, hiện nay Nh máy nhiệt điện Duy n Hải 2 đang x y dựng với c ng suất 12 MW sẽ vận h nh v o năm 2 2 Nhƣ vậy, hi các dự án vận h nh sẽ thải ra m i trƣờng lƣợng tro bay rất lớn. Theo quá trình tìm hiểu các c ng trình nghi n c u trƣớc đ y c ng với các i áo hoa học trong v ngo i nƣớc, học vi n nhận thấy rằng việc nghi n c u sử dụng tro bay làm phụ gia trong t ng l m tăng cƣờng độ chịu nén của bê tông rất hiệu quả hơn về mặt inh tế so với việc sử dụng tro ay l m phụ gia. Vì thế c thể tận dụng nguồn thải tro ay từ nh máy nhiệt điện trộn với xi măng l m giảm lƣợng xi măng trong bê tông, tăng cƣờng độ chịu nén cho bê tông một cách đáng ể đồng thời tận dụng đƣợc nguồn vật liệu địa phƣơng giảm nhiễm m i trƣờng từ việc vận h nh nh máy nhiệt điện 1.2.2. Các chỉ tiêu cơ lý của tro bay Theo tìm hiểu từ nh máy, tổ hợp 6 nh máy ao gồm 2 nh máy sử dụng c ng nghệ của Trung Quốc, 4 nh máy sử dụng c ng nghệ cận hiện đại của Nhật nguồn than: hoảng 2 - 3 d ng than Quảng Ninh, 7 - 8 ản; d ng than nhập từ Indonesia, một số hình ảnh về tro ay xem hình 1 2.1 v hình 1 2 2 12 H 1 5. H 1 6. V ể ớ ị í Tiến h nh lấy 2,5 tấn mẫu tro ay, mẫu tro ay đƣợc lấy một cách ngẫu nhi n, gián đoạn từ các silo ch a xuống của nh máy nhiệt điện Duy n Hải sau đ chọn 3 tổ mẫu ngẫu nhi n (các mẫu tro ay mang t nh đại diện cho nguồn tro ay từ nh máy nhiệt điện Duy n Hải để th nghiệm các chỉ ti u cơ - lý - h a của tro ay ác ết quả th nghiệm đƣợc thực hiện ph n t ch tại ph ng th nghiệm Quatest 2 theo phƣơng pháp ph n t ch phổ hồng ngoại, 2 mẫu đối ch ng đƣợc thực hiện tại ph ng th nghiệm Trung t m ỹ thuật đƣờng ộ 3 ằng phƣơng pháp h a học v nung; Kết quả trung ình đƣợc thể hiện ở ảng 1 2. 13 Bảng 1.2. Kết quả thí nghiệm tro bay STT hỉ tiêu thí nghiệm 1 Độ ẩm Phƣơng pháp thử Kết quả thí nghiệm % 0.26 Kg/m3 940 TCVN 4030: 2003 g/cm3 2.21 TCVN 4030: 2003 % 2.1 TCVN 8262:2009 % 8,27 6 H m lƣợng SiO2 TCVN 8262:2009 % 81,60 7 H m lƣợng Fe2O3 TCVN 8262:2009 % 81,60 8 H m lƣợng Al2O3 TCVN 8262:2009 % 81,60 9 H m lƣợng SO3 TCVN 141:2008 % 0,49 10 H m lƣợng aO TCVN 141:2008 % 12,00 2 Khối lƣợng thể t ch xốp 3 Tỷ trọng 4 5 TCVN 7024:2013 Đơn vị Độ mịn (lƣợng s t trên sàng 0.08) H m lƣợng mất khi nung Theo T VN 1 3 2:2 14: Tro azơ: tro c h m lƣợng aO lớn hơn 1 , ý hiệu: 1.2.3. Thành phần hóa học trong tro bay Tro của các nhà máy nhiệt điện gồm chủ yếu các sản phẩm tạo thành từ quá trình phân hủy và biến đổi của các chất hoáng c trong than đá [10]. Thông thƣờng, tro ở đáy l chiếm khoảng 25% và tro bay chiếm khoảng 75% tổng lƣợng tro thải ra. Hầu hết các loại tro ay đều là các hợp chất silicat bao gồm các oxit kim