Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết trình bày kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của các chế độ dưỡng hộ đến cường độ chịu nén của bê tông chất lượng siêu cao (UHPC). Các kết quả cho thấy ở chế độ dưỡng hộ nhiệt ẩm (90 ± 2o C, RH ≥ 95%) cường độ nén của bê tông cao hơn so với mẫu dưỡng hộ ở chế độ tiêu chuẩn (20 ± 2o C, RH ≥ 95%).
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ DƯỠNG HỘ ĐẾN CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TƠNG CHẤT LƯỢNG SIÊU CAO Lê Trung Thành1* Tóm tắt: Bê tông chất lượng siêu cao (Ultra High Performance Concrete - UHPC) thường có cường độ chịu nén lớn 150 MPa cường độ chịu uốn khoảng 15 - 40 MPa loại bê tông hệ có tính vượt trội so với loại bê tông cường độ cao Sự phát triển cường độ UHPC phụ thuộc vào chế độ dưỡng hộ nhiệt độ cao Bài báo trình bày kết nghiên cứu ảnh hưởng chế độ dưỡng hộ đến cường độ chịu nén bê tông chất lượng siêu cao (UHPC) Các kết cho thấy chế độ dưỡng hộ nhiệt ẩm (90 ± 2oC, RH ≥ 95%) cường độ nén bê tông cao so với mẫu dưỡng hộ chế độ tiêu chuẩn (20 ± 2oC, RH ≥ 95%) Đồng thời, sau dưỡng hộ nhiệt ẩm mẫu bê tông làm nguội dưỡng hộ điều kiện khơng khí cho cường độ lớn so với mẫu dưỡng hộ nước Điều có ý nghĩa lớn thực tế cấu kiện bê tơng dưỡng hộ khơng khí dễ dàng tiết kiệm nhiều chi phí so với dưỡng hộ nước 20oC Từ khóa: Bê tơng chất lượng siêu cao (UHPC); chế độ dưỡng hộ; cường độ nén Influence of curing regimes on compressive strength of UHPC Abstract: Ultra High Performance Concrete (UHPC) having over 150 MPa compressive strength and 15-40 MPa flexural strength is considered as the latest generation of concrete technology and highly advanced performance compared with high strength concrete The development of UHPC strength is significantly dependent on curing regime with high temperature This research is to investigate the influence of curing regimes on the compressive strength of UHPC The experimental results show that the curing regimes influence significantly on the development of compressive strength of UHPC, in which the post-heat treatment curing (90 ± 2oC, RH ≥ 95%) improves the compressive strength higher compared with the standard curing (20 ± 2oC, RH ≥ 95%) Moreover, after post-heat treatment, the UHPC samples cured under air curing gain higher compressive strength than those cured in water These results are very helpful in practice because the air curing for UHPC is more convenient and economical than water curing at 20oC Keywords: Ultra-High Performance Concrete (UHPC); curing regimes; compressive strength Nhận ngày 14/6/2017; sửa xong 17/8/2017; chấp nhận đăng 26/9/2017 Received: June 14th, 2017; revised: August 17th, 2017; accepted: September 26th, 2017 Giới thiệu Bê tông chất lượng siêu cao (UHPC) coi sản phẩm mang tính bước ngoặt phát triển cơng nghệ xây dựng nói chung cơng nghệ bê tơng nói riêng [1-3] UHPC nghiên cứu từ đầu năm 90 kỷ XX Pháp Canada [4,5], với đặc tính vượt trội so với bê tông thường cường độ nén cao (thường lớn 150 MPa), cường độ uốn lớn (khi sử dụng cốt sợi) 15-40 MPa, môđun đàn hồi cao từ 50-60 GPa, độ thấm thấp độ bền cao [4] Với cường độ cao, sử dụng UHPC cho phép thiết kế kết cấu mỏng hơn, kết khả chịu lực lượng vật liệu sử dụng Hiện nay, để đạt cường độ nén cao nhà khoa học áp dụng nhiều giải pháp giảm tỷ lệ N/CKD, sử dụng phụ gia khoáng (PGK) mịn, tối ưu hóa thành phần hạt bê tơng… Một biện pháp hiệu áp dụng thực tế chế độ dưỡng hộ nhiệt ẩm, nhiên việc áp dụng chế độ dưỡng hộ để đạt hiệu cao kinh tế, kỹ thuật đến chưa có nhiều TS, Vụ Khoa học Công nghệ & Môi trường, Bộ Xây dựng * Tác giả E-mail: letrungthanh.moc@gmail.com TẬP 11 SỐ 09 - 2017 23 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG kết nghiên cứu công bố Do vậy, việc nghiên cứu ảnh hưởng chế độ dưỡng hộ nhiệt đến cường độ nén bê tơng, từ đưa giải pháp dưỡng hộ để nâng cao chất lượng bê tông cần thiết Thông thường, áp dụng chế độ dưỡng hộ nhiệt ẩm, số ưu điểm thấy sau [5, 6]: Cải thiện vi cấu trúc phát triển cường độ nén bê tông tuổi sớm, bê tơng đạt 80% cường độ cuối sau dưỡng hộ nhiệt ẩm; Cường độ nén cường độ kéo sau dưỡng hộ nhiệt ẩm cao khoảng 20% so với bê tơng dưỡng hộ thường sau 28 ngày; Giảm co ngót giảm từ biến sau dưỡng hộ nhiệt ẩm, tổng độ co sau dưỡng hộ nhiệt “0”; Ở nhiệt độ cao q trình thủy hóa xi măng xảy nhanh đồng thời thúc đẩy trình phản ứng puzơlanic PGK Ca(OH)2 sinh q trình thủy hóa xi măng, làm tăng độ đặc chắc, tăng cường độ độ bền lâu cho bê tông Đối với UHPC với đặc điểm đặc trưng tỷ lệ Nước/Chất kết dính thấp (thường nhỏ 0.25 theo khối lượng) sử dụng hàm lượng xi măng, PGK lớn, dưỡng hộ nhiệt ẩm coi nguyên tắc quan trọng chế tạo bê tông Các điều kiện dưỡng hộ khác cải thiện tính chất bê tông UHPC khác Tác giả Zanni [7] rằng, dưỡng hộ nhiệt ẩm thúc đẩy q trình thủy hóa xi măng, tăng độ đặc cấu trúc cường độ UHPC Ở điều kiện dưỡng hộ nhiệt ẩm, mức độ thủy hóa tăng tương ứng theo thời gian dưỡng hộ từ đến 48 Theo tác giả Acker [8] việc dưỡng hộ nhiệt độ 90oC khơng giảm co ngót từ biến UHPC mà thúc đẩy q trình phản ứng puzơlanic trình đặc biệt phù hợp với hỗn hợp có sử dụng GBFS với hàm lượng lớn [9, 10] Theo Cheyrezy [11] ảnh hưởng điều kiện dưỡng hộ đến mức độ phản ứng puzơlanic UHPC khác Ở điều kiện nhiệt độ 90oC 250oC, mức độ phản ứng puzơlanic tương đương đạt khoảng 90%, điều kiện dưỡng hộ thường (ở 20oC) tỷ lệ 72% Thêm nữa, nhiệt độ 200oC bắt đầu có hình thành tinh thể xonotlite Bên cạnh chế độ dưỡng hộ UHPC ảnh hưởng đến tính chất bê tông, số tác giả đề xuất chế độ khác (Bảng 1) Từ khảo sát rõ ràng cho thấy điều kiện dưỡng hộ có ảnh hưởng lớn đến tính chất bê tông với chế độ dưỡng hộ khác Tuy vậy, chế độ tối ưu dưỡng hộ bê tông UHPC cần nghiên cứu để giảm thiểu lượng sử dụng cải thiện lớn tính chất bê tơng Xuất phát từ lý này, báo trình bày nghiên cứu ảnh hưởng chế độ dưỡng hộ khác đưa đề xuất chế độ dưỡng hộ bê tông UHPC Vật liệu sử dụng phương pháp thí nghiệm 2.1 Vật liệu sử dụng Vật liệu sử dụng nghiên cứu bao gồm: xi măng pooclăng loại 42.5N Silicafume dạng hạt rời với khối lượng thể tích từ 250 đến 300 kg/m3 Cát sử dụng nghiên cứu có đường kính cỡ hạt trung bình 270 μm, độ rỗng cát trạng thái tự nhiên 37%, lượng nước bão hòa khô bề mặt 1.1%; phụ Bảng Một số đề xuất chế độ dưỡng hộ UHPC TT 24 Thời điểm bắt đầu dưỡng hộ nhiệt Chế độ dưỡng hộ Thời gian dưỡng hộ nhiệt TLTK Kết thúc đông kết 90 C ± 10 C, 95% RH 48 [12, 13] 14 (sau tháo khuôn) Nước nóng 90oC - [14] ngày (sau đúc) Nước nóng 90 C ngày [15] ngày (sau đúc) Nước nóng 90oC ngày [15] 70 (sau đúc) 90 C, 100% RH 48 [16] ngày (sau đúc) 90oC ngày [17] 24 - 48 (sau đúc) Từ 90 C đến 450 C 24 - tuần [18] 24, 48, 168 (sau đúc) 90oC 24, 48, 96 [19] 10 - 90 C ngày [20] o o o o o o o 11 24 (sau đúc) 90 C, 95% RH 48 [21] 12 24 (sau đúc) Nước nóng 90 ± 2oC ngày [22] 13 ngày (sau đúc) Nước nóng 90 C ngày [23] TẬP 11 SỐ 09 - 2017 o o KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG gia siêu dẻo gốc polycarboxylate với hàm lượng chất khô đạt 25% Sợi thép sử dụng nghiên cứu loại thép bon cường độ cao với đường kính trung bình khoảng 0.2 mm, chiều dài 13 mm cường độ kéo 2000 MPa Thành phần hóa số vật liệu sử dụng nghiên cứu trình bày Bảng 2.2 Phương pháp thí nghiệm Trong nghiên cứu này cường độ nén của bê tông được xác định theo tiêu chuẩn BS EN 12390-3:2009 với mẫu có kích thước 50×50×50 mm Mẫu sau dưỡng hộ nén máy thủy lực với tốc độ tăng tải 2.5kN/s mẫu bị phá hủy 2.3 Quá trình trộn đúc mẫu Bảng Thành phần hóa vật liệu Oxit Hàm lượng oxit, % XM CaO 64.1 SF Cát 90 97.02 SiO2 20.64 Al2O3 4.92 1.19 Fe2O3 2.24 0.24 MgO 1.25 N 2O 0.19 K2O 0.76 SO3 3.66 Vôi tự 1.5 0.7 MKN