Đang tải... (xem toàn văn)
Bê tông hạt mịn đang ngày càng được sử dụng rộng rãi trong xây dựng với một số đặc tính tốt như là cấu trúc hạt nhỏ đồng nhất, chất lượng cao, tính công nghệ cao. Bài viết trình bày ảnh hưởng của độ mịn bột đá vôi đến độ chảy của hỗn hợp bê tông hạt mịn và cường độ bê tông hạt mịn.
KHOA HC & CôNG NGHê nh hng ca mn bột đá vơi đến số tính chất bê tông hạt mịn Effect of fineness of limestone powder on some properties of fine concrete Lê Xuân Hậu Tóm tắt Bê tông hạt mịn ngày sử dụng rộng rãi xây dựng với số đặc tính tốt cấu trúc hạt nhỏ đồng nhất, chất lượng cao, tính cơng nghệ cao… Tuy nhiên nhược điểm sử dụng lượng xi măng lớn, lên đến khoảng 700 – 800 kg/m3 thiếu hụt thành phần hạt mịn Do việc cần thiết sử dụng cốt liệu mịn, vừa thay cho xi măng, lại vừa giúp cải thiện thành phần hạt cho bê tơng Bài báo trình bày ảnh hưởng độ mịn bột đá vôi đến độ chảy hỗn hợp bê tông hạt mịn cường độ bê tông hạt mịn Từ khóa: bê tơng hạt mịn, bột đá vơi, cốt liệu mịn, độ mịn Abstract Fine concrete is increasingly used in construction because of its good characteristics such as homogeneous fine particle structure, high quality, high workability However there are disadvantages that the cement content is high (about 700 – 800 kg per m3 of concrete) and it has no fine aggregate Therefore, the use of fine aggregate is necessary because it replaces cement and improves particle size distribution of concrete This paper presents the effect of fineness of limestone powder on the flow of fresh fine concrete and compressive strength of fine concrete Keywords: fine concrete, limestone powder, fine aggregate, fineness Ths Lê Xuân Hậu Khoa Xây dựng Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Email: lexuanhau1989@gmail.com Giới thiệu Trong năm gần đây, bê tông (BT) hạt mịn ngày sử dụng rộng rãi xây dựng, ví dụ: BT chống thấm, BT trang trí, BT cách điện, BT dẫn điện… Ngồi ra, chúng nghiên cứu để sử dụng cơng trình nhà cao tầng, cơng trình đường cao tốc, mặt đường sân bay [1] hay công trình biển [2] Trước kia, loại BT bị hạn chế áp dụng số nhược điểm cấu trúc tính chất Chỉ sử dụng cát làm cốt liệu làm tăng đáng kể bề mặt riêng cốt liệu độ rỗng chúng Để thu hỗn hợp bê tơng (HHBT) có độ lưu động cần tăng đáng kể lượng nước xi măng (XM) so với BT cốt liệu lớn Việc sử dụng nhiều XM làm tăng độ co ngót BT Ngồi tác động lớn đến chi phí cho loại BT hạt mịn làm tăng chất thải ô nhiễm môi trường Tuy nhiên thay đổi kỹ thuật kinh tế tiền đề làm cho việc sử dụng loại BT hạt mịn xây dựng Cấu trúc tính chất BT thay đổi đáng kể đưa vào số thành phần chất kết dính composite, phụ gia siêu dẻo, phụ gia khoáng mịn siêu mịn… Việc đưa vào BT loại phụ gia khác giúp làm giảm lượng dùng nước XM chế tạo BT hạt mịn, khắc phục đáng kể co ngót [3] Sử dụng bột đá vơi (BĐV) làm phụ gia mịn cho BT XM phổ biến nhiều nước phát triển Mỹ, Canada, Nhật, nước châu Âu … Có nhiều lợi ích sử dụng BĐV XM BT là: (1) lợi ích sinh thái, kết việc giảm lượng khí thải CO2 vào khí quyển, (2) lợi ích kinh tế, giảm lượng clinker, dẫn đến giảm giá XM (3) lợi ích khoa học cơng nghệ, cải thiện chất lượng XM BT Thêm BĐV tác động tích cực lên tính chất HHBT do: tăng lượng hồ chất kết dính, hiệu ứng tăng cường tiếp xúc “điểm”, giảm ma sát, tăng độ chảy [4] BĐV tăng cường độ BT tác dụng kéo dài cấp phối hạt, tăng độ đặc BT, cải thiện vùng chuyển tiếp đá XM cốt liệu (do tăng độ đặc [5] có hiệu ứng hóa học [6]) Một số ảnh hưởng khác BĐV làm tăng cường độ XM BT như: tạo mầm kết tinh [5, 7], thúc đẩy thủy hóa tuổi sớm XM, hình thành nhiều ettringit tuổi sớm [6, 8] Nội dung báo trình bày số kết ảnh hưởng độ mịn bột đá vôi đến độ chảy HHBT cường độ BT Vật liệu - phương pháp nghiên cứu 2.1 Vật liệu chế tạo XM sử dụng đề tài nghiền từ hỗn hợp gồm 96% clinker Bút Sơn 4% thạch cao Các tính chất XM cho bảng 1, phù hợp với TCVN 2682:2009 Cát sử dụng cát thô, với thành phần hạt số tính chất nêu bảng 2, bảng (phù hợp với TCVN 7570:2006) Các tính chất cát xác định theo TCVN 7572:2006 BĐV công ty Nam Trung khai thác từ đồi Trâu – Tân Xuân – Tân Kỳ – Nghệ An, có thành phần hóa thành phần hạt bảng 4, bảng Khối lượng riêng BĐV 2.73 gam/cm3 Loại BĐV B44, B47 có thành phần hạt tương tự XM nên sử dụng thay phần XM BĐV B13, B15, mịn XM, giúp bổ sung thêm thành phần hạt mịn cho BT Ngoài B13, B15 có lượng lớn hạt nhỏ 10 µm, hạt có hoạt tính hóa học lớn [9] 2.2 Phương pháp nghiên cứu Độ chảy HHBT xác định bàn dằn theo TCVN 3121-3:2003 Mẫu xác định cường độ BT chế tạo theo quy trình tạo mẫu xác định cường độ xi măng (TCVN 6016:1995) với tỷ lệ cấp phối BT 2.3 Quy trình thí nghiệm Ban đầu chế tạo mẫu BT chưa có BĐV, bao gồm XM, cát nước Sau kiểm tra lựa chọn mẫu BT gốc có độ chảy cao, khơng bị phân tầng, tách lớp Dựa vào kết 14 T„P CHŠ KHOA H“C KIƯN TRC - XY DẳNG Bng Cỏc tớnh cht XM Tính chất Đơn vị Cường độ MPa o ngày o 28 ngày Giá trị Quy phạm 25.87 ≥ 21 45.52 ≥ 40 TCVN 6016:1995 Độ dẻo tiêu chuẩn % 29 Thời gian bắt đầu đông kết phút 149 ≥ 45 229 ≤ 375 3400 ≥ 2800 Thời gian kết thúc đông kết cm2/g Bề mặt riêng, phương pháp Blaine Khối lượng riêng gam/cm Phương pháp thí nghiệm TCVN 6016:1995 TCVN 4030:2003 3.10 Bảng Thành phần hạt cát Đường kính sàng, mm 2.5 1.25 0.63 0.315 0.14 < 0.14 Lượng sót sàng tích lũy, % 17.5 38.0 49.0 65.5 94.0 6.0 Bảng Một số tính chất cát Modul độ lớn Khối lượng riêng, gam/cm3 Khối lượng thể tích trạng thái khơ, gam/cm3 Khối lượng thể tích trạng thái bão hòa nước, gam/cm3 2.64 2.67 2.61 2.63 Bảng Thành phần hóa BĐV Thành phần CaCO3 CaO MgO Al2O3 Fe2O3 SiO2 MKN % khối lượng 99.21 55.58 0.05 0.12 0.03 0.07 43.57 Bảng Thành phần hạt BĐV XM Vật liệu Đường kính hạt, µm, ứng với tỉ lệ % lọt sàng D10 D25 D50 D75 D97 BĐV B13 2.36 3.83 5.32 7.41 13.31 BĐV B15 2.80 4.03 5.88 8.77 14.93 BĐV B44 3.67 5.92 12.74 21.97 44.38 BĐV B47 3.68 6.07 13.13 22.78 47.33 XM 4.19 7.82 15.19 24.25 45.02 thu lựa chọn mẫu BT gốc có tỷ lệ N/X = 0.44, C/X = 1.6 Sau đưa đưa thêm BĐV B15 B47 vào mẫu BT gốc với tỷ lệ ĐV/C từ 0% đến 10% Cấp phối BT cho bảng Kết nghiên cứu thảo luận 3.1 Ảnh hưởng bột đá vôi đến độ chảy hỗn hợp bê tông Theo hình 1, mẫu đá vơi độ mịn khác có ảnh hưởng khác tới độ chảy HHBT Khi thêm 5% BĐV (M5) có loại B13 giữ độ chảy tương đương với mẫu gốc (M0), loại BĐV khác làm giảm độ chảy giảm đáng kể so với mẫu gốc Khi thêm 10% BĐV (M10) độ chảy giảm đáng kể so với mẫu gốc Cũng thấy loại BĐV thơ độ chảy HHBT giảm nhiều Trong hệ BT, hạt cốt liệu thơ tiếp xúc với theo mặt, ma sát hạt cốt liệu thô nguyên nhân làm giảm độ chảy Khi đưa cốt liệu mịn vào hệ, cốt liệu mịn nằm xen hạt cốt liệu thô, làm giảm tiếp xúc mặt, thay thế/tăng cường tiếp xúc “điểm”, từ làm giảm nội ma sát hệ Các hạt nhỏ, tiếp xúc gần đến “điểm”, ma sát hệ giảm Khi số lượng hạt tăng (tăng hàm lượng), mức thay tiếp Hình Độ chảy hỗn hợp bê tông xúc mặt tiếp xúc “điểm” tăng làm ma sát giảm, độ chảy tăng Khi giảm kích thước hạt, tiết diện tiếp xúc giảm, làm ma sát giảm, độ chảy tăng Tuy nhiên, nước đóng vai trò lớn việc giảm ma sát, việc tăng hàm lượng hạt mịn đồng nghĩa tăng nhu cầu nước thấm ướt bề mặt để giảm ma sát Trong thí nghiệm nước khơng tăng tương ứng, tăng hàm lượng hạt mịn đồng nghĩa giảm tương đối tỷ lệ nước, dẫn tới tăng ma sát Khi mức giảm nước đủ lớn, việc tăng hàm lượng hạt mịn làm giảm độ chảy hệ [10] S¬ 28 - 2017 15 KHOA H“C & CôNG NGHê Hỡnh Bin i cng BT ngày tuổi khác Với hàm lượng BĐV mịn B13 B15 cải thiện tốt cường độ sớm (1, 3, ngày) tốt BĐV thô B44, B47, B44 B47 cho cải thiện cường độ muộn (28 ngày) tốt so với B13, B15 3.2 Ảnh hưởng bột đá vôi đến cường độ bê tông Ảnh hưởng hàm lượng loại BĐV đến cường độ BT tuổi 1, 3, 7, 28 ngày thể bảng hình Ảnh hưởng BĐV tới cường độ bê tơng khả giảm nội ma sát bê tông tươi, nâng cao độ đặc cho cấu trúc BT Loại BĐV có kích thước mịn thúc đẩy q trình thủy hóa XM tốt so với hạt thơ [5, 6], gây ảnh hưởng tích cực lên cường độ tuổi sớm Các kết bảng (tương ứng hình 4) cho thấy thêm BĐV cường độ BT cải thiện (ngoại trừ cường độ tuổi ngày thêm B44 B47) Tuy mức độ cải thiện tùy thuộc vào độ mịn BĐV độ tuổi BT Bảng Cấp phối mẫu BT sử dụng BĐV Tỷ lệ N/X Tỷ lệ C/X Tỷ lệ ĐV/C 0.44 1.6 10% Lượng dùng vật liệu cho m3 bê tông Xi măng, kg Nước, kg Cát, kg Đá vôi, kg 0% 734.3 323.1 1174.9 0.0 5% 718.8 316.3 1150.1 57.5 704.0 309.8 1126.4 112.6 Bảng Ảnh hưởng hàm lượng BĐV B15 đến cường độ BT Tỷ lệ ĐV/C Loại đá vôi R1, MPa R3, MPa R7, MPa R28, MPa Biến đổi R1, % Biến đổi R3, % Biến đổi R7, % Biến đổi R28, % 0% 32.87 45.89 52.50 0.00 0.00 0.00 0.00 5% 10% 16 10.47 B47 9.34 37.38 47.36 59.99 -10.83 13.72 3.20 14.27 B44 9.78 33.21 46.88 60.66 -6.59 1.03 2.16 15.55 B15 11.28 38.24 49.70 53.29 7.69 16.35 8.30 1.51 B13 12.20 35.47 51.35 52.57 16.56 7.91 11.90 0.13 B47 10.00 35.26 47.79 56.34 -4.46 7.28 4.14 7.32 B44 9.22 36.73 48.07 60.73 -11.98 11.73 4.75 15.67 B15 11.28 41.14 50.35 55.14 7.69 25.16 9.73 5.04 B13 13.20 37.94 51.75 54.90 26.11 15.42 12.77 4.58 (xem tiếp trang 20) TP CH KHOA HC KIƯN TRC - XY DẳNG ... Ảnh hưởng bột đá vôi đến cường độ bê tông Ảnh hưởng hàm lượng loại BĐV đến cường độ BT tuổi 1, 3, 7, 28 ngày thể bảng hình Ảnh hưởng BĐV tới cường độ bê tơng khả giảm nội ma sát bê tông tươi,... lệ ĐV/C từ 0% đến 10% Cấp phối BT cho bảng Kết nghiên cứu thảo luận 3.1 Ảnh hưởng bột đá vôi đến độ chảy hỗn hợp bê tơng Theo hình 1, mẫu đá vơi độ mịn khác có ảnh hưởng khác tới độ chảy HHBT... hệ Các hạt nhỏ, tiếp xúc gần đến “điểm”, ma sát hệ giảm Khi số lượng hạt tăng (tăng hàm lượng), mức thay tiếp Hình Độ chảy hỗn hợp bê tông xúc mặt tiếp xúc “điểm” tăng làm ma sát giảm, độ chảy