NCKH: Nghiên cứu chế tạo bê tông chất lượng siêu cao sử dụng hỗn hợp phụ gia khoáng silica fume và tro bay sẵn có ở Việt Nam

NCKH Nghiên cứu chế tạo bê tông chất lượng siêu cao sử dụng hỗn hợp phụ gia khoáng silica fume và tro bay sẵn có ở Việt Nam trình bày những kết quả nghiên cứu ban đầu về việc sử dụng tổ hợp phụ gia khoáng silica fume và tro bay để thay thế một phần xi măng trong chế tạo bê tông chất lượng siêu cao. Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng hỗn hợp phụ gia khoáng này cải thiện đáng kể tính công tác và tăng cường độ nén của bê tông. Điều này góp phần quan trọng trong việc phát triển và ứng dụng loại bê tông này trong công nghiệp xây dựng ở Việt Nam

NCKH: Nghiên cứu chế tạo bê tông chất lượng siêu cao sử dụng hỗn hợp phụ gia khoáng silica fume và tro bay sẵn có ở Việt Nam

1. Mở đầu

Bê tông chất lượng siêu cao là một trong những loại bê tông đầy triển vọng của thế kỷ 21, với các tính chất đặc biệt như độ chảy cao, cường độ cao, độ thấm thấp và độ bền cao. Tuy nhiên, trong bê tông chất lượng siêu cao, lượng xi măng sử dụng rất lớn, khoảng 900 – 1000 kg/m3, điều này sẽ ảnh hưởng lớn đến giá thành và tính chất của sản phẩm. Do vậy, việc nghiên cứu sử dụng phụ gia khoáng thay thế một phần xi măng trong bê tông chất lượng siêu cao có ý nghĩa to lớn về mặt kỹ thuật, kinh tế và môi trường, góp phần vào mục tiêu phát triển xây dựng bền vững

2. Nội dung

2.1 Đặt vấn đề

Bê tông chất lượng siêu cao (BTCLSC) là loại bê tông có độ chảy cao, cường độ nén rất cao (thường lớn hơn 150 MPa), cường độ uốn lớn (khi sử dụng cốt sợi), độ thấm thấp và độ bền cao [1]. Sự ra đời của bê tông chất lượng siêu cao đã đánh dấu một bước ngoặt trong công nghệ bê tông với các tính chất đặc biệt về cường độ, độ bền, và độ ổn định thể tích. Các nghiên cứu phát triển và ứng dụng loại bê tông này được bắt đầu từ năm 90 của thế kỷ 20 và kể từ đó loại bê tông này đã được áp dụng ở một số nước phát triển như dùng để chế tạo các cấu kiện bê tông đúc sẵn, dầm cầu đúc sẵn, tấm lát mặt cầu, chế tạo các silo,... hoặc dùng tại chỗ để sửa chữa các kết cấu đã bị hỏng, dùng cho các cột chịu tải trọng lớn, dùng cho các bể chứa phế thải hạt nhân,...

2.2 Vật liệu chế tạo và phương pháp nghiên cứu

Vật liệu được dùng trong nghiên cứu gồm: xi măng Pooclăng Sông Gianh PC40 có các tính chất cơ lý trình bày ở bảng 1, với đường kính hạt trung bình khoảng 14μm; Silica fume (SF) dạng hạt rời của hãng Elkem, có đường kính hạt trung bình khoảng 0.15μm, hàm lượng SiO2 là 92.3%, chỉ số hoạt tính với xi măng là 113.5%; cốt liệu là cát thạch anh có đường kính cỡ hạt trung bình khoảng 300 μm, độ rỗng khi chưa lèn chặt 45.1%; phụ gia siêu dẻo (PGSD) sử dụng của hãng BASF có gốc polycarboxylate, với hàm lượng chất khô 30%

Tính công tác của hỗn hợp bê tông được xác định bằng thí nghiệm độ chảy của côn nhỏ theo tiêu chuẩn Anh BS 4551-1:1998. Giá trị độ chảy loang của các hỗn hợp bê tông trong nghiên cứu này được điều chỉnh trong khoảng 210-230mm.

2.3 Thiết kế thành phần bê tông chất lượng siêu cao

Tối ưu hóa thành phần hạt là một trong những khâu then chốt của việc thiết kế cấp phối hỗn hợp BTCLSC. Thành phần hạt của các vật liệu này được xác định bằng phương pháp nhiễu xạ laze, trên cơ sở đó ta xác định được lượng sót của mỗi cấp hạt, tương ứng với các loại vật liệu, từ đó ta xác định mức độ lèn chặt lớn nhất của hỗn hợp hạt. Trong nghiên cứu này, tối ưu hóa thành phần hạt được tính toán theo lý thuyết do De Larrard và Sedran đề xuất [12, 13], trong đó hệ số lèn chặt của hỗn hợp hạt là 12.5 theo đề xuất của Jones, M. và các cộng sự [14]. Đối với hệ hỗn hợp hạt gồm cát - xi măng - FA- SF, lượng SF được cố định là 10% khối lượng chất kết dính (CKD), lượng FA sẽ thay thế lượng dùng xi măng tương ứng (từ 0-40%). Khi đó CKD sẽ bao gồm xi măng, SF và FA. Như vậy, thành phần hạt ở đây được xem xét như là hệ hai cấu tử gồm cát và CKD. Quan hệ giữa độ lèn chặt của hỗn hợp với tỷ lệ của vật liệu thành phần được thể hiện ở hình 2. Như vậy, dựa trên kết quả tính toán thì lượng tối ưu được xác định với tỷ lệ cát/(cát + CKD) là 0.50. Tỷ lệ phối hợp giữa 3 cấu tử lúc đó sẽ là 50% cát + 30% xi măng + 20% PGK.

3. Kết luận

Lượng dùng phụ gia siêu dẻo (PGSD) của hỗn hợp BTCLSC để đạt được giá trị đường kính độ chảy loang trung bình từ 210 – 230 mm được thể hiện ở hình 4. Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi sử dụng SF thay thế xi măng 10 - 20% thì tính công tác của hỗn hợp bê tông tăng. Sự cải thiện tính công tác của hỗn hợp bê tông khi có mặt SF là do hiệu ứng điền đầy. Theo Bache [15] cho rằng trong hỗn hợp bê tông có phụ gia siêu dẻo và tỷ lệ N/CKD thấp, các hạt SF siêu mịn chiếm chỗ của lượng nước lẽ ra nằm giữa các hạt xi măng vón tụ, làm tăng lượng nước tự do trong hồ và do đó làm tăng độ lưu động cho hỗn hợp bê tông. Tuy vậy, khi tăng hàm lượng dùng SF, do tỷ diện của SF rất lớn, khoảng 18.000-20.000 cm2/g [16, 17] nên cần một lượng nước rất lớn để thấm ướt bề mặt và hiệu ứng này không thể bù đắp lại được các hiệu ứng có lợi của SF. Điều này thấy rõ khi hàm lượng SF tăng lên 30% và 40% thì lượng phụ gia siêu dẻo tăng lên đáng kể [17].

4. Tài liệu tham khảo

AFGC-SETRA, Ultra High Performance Fibre-Reinforced Concretes. 2002, Paris, France: Interim Recmmendations, AFGC publication.

RICHARD, P. and M.H. CHEYREZY, "Reactive Powder concretes with high ductility and 200-800 MPa compressive strength" in Mehta, P.K. (ED). Concrete Technology: Past, Present and Future, Proceedings of the V. Mohan Malhotra Symposium, 1994: p. ACI SP 144-24, 507-518. Detroit: Victoria Wieczorek

- Nhấn nút TẢI VỀ hoặc XEM ONLINE để tham khảo đầy đủ nội dung NCKH kiến trúc- xây dựng trên-

Ngày:07/09/2020 Chia sẻ bởi:ngan

CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM