Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết này trình bày mô hình và tính toán về sự chuyển dịch của nước trong bê tông khi thực hiện nội bảo dưỡng. Kết quả nghiên cứu cho thấy, sự chuyển dịch của nước từ trong CLR vào hệ lỗ rỗng của nền đá xi măng phụ thuộc độ rỗng, bán kính mao quản trong các pha, độ nhớt của pha lỏng.
3/s) mơ tả theo phương trình Hagen – Poiseuille: Hình Mơ hình vai trò bù nước IC (a): Bê tông trộn; (b): Bê tông sau đông kết rắn ∂V π r (t ).∆P(t ) π r (t ).k ∆P(t ) = υ s π r 2= (t ) = ∂t 8µ L µ L (2.2) = Q Trong đó: V – Thể tích chuyển dịch chất lỏng (m3); υs – 2Vận tốc chảy trung bình chất lỏng ống; r (t ) – Đại lượng mơ tả tính thấm vữa xi măng; k= μ - độ nhớt chất lỏng lỗ rỗng (Pa.s) Để ý rằng, lưu lượng nước cấp từ CLR vào hồ xi măng để cân với thể tích nước cần thiết bù đắp co hố học diễn bê tơng [2] Từ mơ tả thể tích nước Vn cần thiết bù co hóa học chất kết dính, phụ thuộc q trình hydrat theo thời gian t, phương trình: Hình Mơ hình chuyển dịch nước IC bê tông, với r(t)< Ra ∂Vn ∂α = CS CKD / ρ n ∂t ∂t (2.3) Trong đó: CS - Độ co hóa học chất kết dinh; CKD - Lượng chất kết dính bê tông, kg; ρn - Tỷ khối nước; α - Hệ số mô tả mức độ hydrat chất kết dính; ∂α ∂t gian; - Biến thiên mức hydrat chất kết dính theo thời Gọi Φ phần độ rỗng vữa xi măng cần giữ trạng thái bão hồ Biến thiên thể tích nước theo thời gian, ∂Vn ∂t tính cho đơn vị độ rỗng Φ, tốc độ thấm nhập nước mao quản (ký hiệu ∂ε L ∂t ): ∂α CS CKD ∂ε L ∂Vn ≡ =∂t ∂t ∂t.Φ ρ n Φ Hình Quan hệ mức thủy hóa xi măng theo thời gian Trong đó: Pa P(m) – Áp suất bão hòa tương ứng mặt cong chất lỏng lỗ rỗng CLR đá xi măng; σm σ – Sức căng bề mặt tương ứng dung dịch lỏng (trong xi măng) nước (trong CLR); φm φ – Góc thấm ướt tương ứng dung dịch lỏng mao quản đá xi măng nước CLR; r(t) Ra – Bán kính mao quản tương ứng đá xi măng CLR (2.4) Và lưu lượng dòng chảy Q xác định: Q = π r (t ).L ∂ε L ∂t (2.5) Cân phương trình (2.2) (2.5) ta có: L= k ∆P(t ) ∂ε µ L ∂t (2.6) Phương trình 2.6 cho phép tính gần chiều sâu thấm nhập L nước từ CLR vào kết dính độ tuổi khác bê tông, biết ∂α ∂t (đạo hàm mức độ hydrat chất kết dính theo thời gian), bán kính tương đương Ra r(t), lượng CKD độ co CS nó, độ rỗng Φ bê S¬ 28 - 2017 KHOA H“C & CôNG NGHê Bng Nhit thy húa cỏc khoỏng [3] Bảng Hệ số thủy hóa theo ln(t) Nhiệt thủy hóa theo thời gian khống, Cal/g Hệ số thủy hóa tương đối, α(t) Thời gian thủy hóa, ngày Loại khống 28 Thời gian thủy hóa, t, ngày 90 Loại xi măng Ln(t) 1.10 1.95 3.33 4.50 28 90 Ln(t) 1.10 1.95 3.33 4.50 C3S 96.6 100.6 116.2 124.3 Nghi Sơn (XM NS) 0.54 0.60 0.74 0.80 C2S 15.1 24.8 39.6 43.9 Chinfon (XM CF) 0.54 0.60 0.74 0.80 C3A 141 157.6 208.6 221.7 Hoàng Thạch (XM HT) 0.55 0.60 0.75 0.80 C4AF 42.3 59.6 90.3 99.4 Bảng Kết tính tốn khoảng cách thấm nhập L X, kg N, kg r(t), m Ra, m t, ngày 500 180 10-7 10-4 0.0022020 28.7 500 180 10-8 10-4 14 0.0005271 18.6 500 180 10 -9 -4 28 0.0002782 8.1 500 180 10-10 10-4 56 0.0001473 3.5 10 tơng, coi góc thấm ướt φm = φ = Trị số ∂α ∂t xác định sở khảo sát nhiệt thuỷ hoá chất kết dính theo thời gian Bảng trình bày nhiệt hydrat khoáng clinker xi măng theo logarit số tự nhiên tuổi bê tông (ngày) Từ 2.1 thành phần khoáng, ta xác định gần nhiệt thủy hóa xi măng theo tuổi Gần đúng, giả thiết, sau 90 ngày (ln90 = 4,5) xi măng thủy hóa đạt 80%, từ tìm hệ số thủy hóa tương đối α(t) (Bảng 2) Từ số liệu Bảng 2, xây dựng đồ thị (Hình 3) Quan hệ hàm thực nghiệm α(t) loại xi măng gần theo dạng: α ( t ) ≅ 0,08ln ( t ) + 0,45 (2.7) (2.8) Φ = [N/CKD - 0,21.α(t)] / [N/CKD + 0,32] (2.9) ⇒ ∂α 0, 08 = ∂t t Trị số Φ cơng thức (2.4) xác định gần theo tỷ lệ nước-chất kết dính hệ số thủy hóa [3]: ∂ε L ∂t , s-1 L, mm tương đương Ra r(t) từ phổ phân bố thể tích rỗng, gán cho Ra r(t) trị số phổ lỗ rỗng (điển hình khoảng 10μm – mm CLR; - 100nm đá xi măng, từ tính tốn trị số L Nếu coi chất lỏng hệ lỗ rỗng nước (ở 20oC) độ nhớt μ=0.001002 Pa.s sức căng bề mặt σ=0.07275 Pa.m Bảng trình bày kết tính tốn khoảng cách L bê tơng có N/XM=0,36, xi măng X=500 kg/m3BT, tuổi 3, 14, 28 56 ngày, với bán kính mao quản điển hình CLR lấy 0,1mm đá xi măng từ – 100 nm Kết luận - Lượng nước chứa sẵn hạt CLR bão hòa trước chuyển dịch cho đá chất kết dính bê tơng, phát huy vai trò bù co, trì độ ẩm bão hòa hệ lỗ rỗng đá xi măng, thúc đẩy hydrat chất kết dịnh… nghĩa phát huy hiệu nội bảo dưỡng - Việc tính tốn khoảng cách thấm nhập nước dự trữ CLR vào đá xi măng có giá trị minh chứng định hướng chọn vật liệu, thiết kế đồng hỗn hợp công nghệ thực nội bảo dưỡng cho bê tông./ Bằng thực nghiệm đại xác định bán kính Tài liệu tham khảo Nguyễn Đình Huề, Giáo trình hóa lí - Tập 2: Nhiệt động lực học hóa học, Nhà xuất Giáo dục, 2009 Nguyễn Duy Hiếu, Cơ khoa học “Nội bảo dưỡng” cho bê tông, Tạp chí Xây dựng,, tháng 3, 2016 IU M Bazenov, Bạch Đình Thiên, Trần Ngọc Tính, Cơng nghệ bê tơng, Nxb Xây dựng, 2004 T C Powers, The Nonevaporable Water Content of Hardened Portland-Cement Paste – Its Significance for Concrete Reseach and Its Method of Determination, ASTM Bulletin No 158, 1949, pp 68-76 D.P Bentz, E.A.B Koenders, S Monnig, H.W Reinhardt, K.van Breugel, and G Ye, Materials Science-Based Models in Support of Internal Curing, To be published as part of a RILEM state-ofthe-art report, 2006 S Zhutovsky, K Kovler, and A Bentur, Assessment of Water Migration Distance in Internal Curing of Hight-Strength Concrete, Special Pulication, March 1, 2004 T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG ... dưỡng - Việc tính toán khoảng cách thấm nhập nước dự trữ CLR vào đá xi măng có giá trị minh chứng định hướng chọn vật liệu, thiết kế đồng hỗn hợp công nghệ thực nội bảo dưỡng cho bê tông. / Bằng... ngày, với bán kính mao quản điển hình CLR lấy 0,1mm đá xi măng từ – 100 nm Kết luận - Lượng nước chứa sẵn hạt CLR bão hòa trước chuyển dịch cho đá chất kết dính bê tơng, phát huy vai trò bù co,... 100nm đá xi măng, từ tính tốn trị số L Nếu coi chất lỏng hệ lỗ rỗng nước (ở 20oC) độ nhớt μ=0.001002 Pa.s sức căng bề mặt σ=0.07275 Pa.m Bảng trình bày kết tính tốn khoảng cách L bê tơng có N/XM=0,36,