Nghiên cứu sử dụng cát nhân tạo và hỗn hợp phụ gia khoáng zeolite - xỉ lò cao chế tạo bê tông tự đầm cường độ cao

Bài viết trình bày nghiên cứu sử dụng cát nhân tạo và hỗn hợp phụ gia khoáng zeolite - xỉ lò cao chế tạo bê tông tự đầm cường độ cao.Kết quả cho thấy mẫu bê tông tự đầm sử dụng tỉ lệ ZL/XLC = 3/57 (theo thể tích, thay thế 60% hàm lượng PC) và CNT/CTN = 50/50 cho cường độ nén lên đến 91,37 MPa mà vẫn đảm bảo tốt tính công tác của bê tông.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu sử dụng cát nhân tạo và hỗn hợp phụ gia khoáng zeolite - xỉ lò cao chế tạo bê tông tự đầm cường độ cao378NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT NHÂN TẠO VÀ HỖN HỢP PHỤ GIA KHOÁNG ZEOLITE - XỈ LÒ CAO CHẾ TẠO BÊ TÔNG TỰ ĐẦM CƢỜNG ĐỘ CAO Thái Quang Minh1,*, Lê Văn Trí2, Nguyễn Hải Đăng1, Nguyễn Thị Tuyết Mai1 1 Trường Phân hiệu Đại học Huế tại Quảng Trị 2 Trường Đại học Xây dựng Miền Trung * Tác giả chịu trách nhiệm: clapmidou@gmail.comTóm tắt Trong những năm gần đây, việc nghiên cứu và ứng dụng bê tông tự đầm cường độ cao ngàycàng được mở rộng vì các tính năng vượt trội so với bê tông truyền thống. Đặc điểm của bê tôngtự đầm là lượng vật liệu dạng bột lớn nên để giảm lượng dùng xi măng cần phải sử dụng phụ giakhoáng với hàm lượng lớn. Điều này mang ý nghĩa lớn về tính kỹ thuật, kinh tế và môi trường.Cho đến nay, tại Việt Nam, việc sử dụng cát nhân tạo thay thế cát tự nhiên làm cốt liệu cho bêtông đang ngày càng được đẩy mạnh do sự thiếu hụt dẫn đến tăng giá thành của cát tự nhiên.Trong bài báo này, hỗn hợp phụ gia khoáng zeolite (ZL) - xỉ lò cao (XLC) thay thế xi măngPorland (PC) với hàm lượng 50, 60% theo thể tích và cát tự nhiên (CTN) thay thế bởi cát nhântạo (CNT) là 50% theo thể tích. Kết quả cho thấy mẫu bê tông tự đầm sử dụng tỉ lệ ZL/XLC =3/57 (theo thể tích, thay thế 60% hàm lượng PC) và CNT/CTN = 50/50 cho cường độ nén lênđến 91,37 MPa mà vẫn đảm bảo tốt tính công tác của bê tông.Từ khóa: bê tông tự đầm; zeolite; xỉ lò cao; cát nhân tạo.1. Đặt vấn đề Bê tông tự đầm (Self Compacting Concrete - SCC) là loại bê tông có độ chảy dẻo cao khichưa đóng rắn có khả năng chảy dưới tác dụng của trọng lực bản thân và có khả năng tự điềnđầy vào mọi góc cạnh của ván khuôn và cả những nơi có mật độ cốt thép dày đặc mà không cầnbất cứ tác động cơ học nào nhưng vẫn đảm bảo tính đồng nhất (Hoàng Phó Uyên & nnk., 2012),(Nguyễn Viết Trung & nnk., 2015). Đặc điểm của hỗn hợp bê tông có độ chảy cao là hàm lượngvật liệu dạng bột lớn nên để giảm lượng dùng xi măng cần phải sử dụng phụ gia khoáng với hàmlượng lớn. Bê tông tự đầm bắt đầu được nghiên cứu tại Nhật Bản vào năm 1986 bởi giáo sư Okamuranhư một dạng của bê tông chất lượng cao và sau đó được nghiên cứu rộng rãi trên thế giới. Hiệnnay trên thế giới sử dụng rất nhiều phương pháp thiết kế thành phần bê tông tự đầm khác nhaunhư: Phương pháp thiết kế của Hiệp hội bê tông Nhật Bản (JSCE) và EFNARC của Châu Âu,phương pháp thiết kế của giáo sư Okamura và đồng nghiệp… Trong đó, phương pháp thiết kếcủa giáo sư Okamura và đồng nghiệp lại nghiên cứu cụ thể hơn từ bản chất của bê tông tự đầmtheo cách đi từ khả năng chảy của vữa. Phương pháp này sẽ thích hợp hơn khi chế tạo bê tông tựđầm mà tính chất của nguyên vật liệu thay đổi nhiều. Xỉ lò cao hoạt tính là thải phẩm của quá trình luyện gang, có sản lượng lớn và giá thành rẻdo nhiều nhà máy gang thép được xây dựng ở nước ta. Xỉ lò cao có thể được nghiền để làm phụgia khoáng cho chất kết dính và bê tông (Chao Lung Hwang &nnk., 1986; Thái Quang Minh,2017). Trong bê tông, xỉ lò cao hạt hóa được sử dụng để thay thế một lượng lớn xi măng, có tácdụng giảm nhiệt thủy hóa, nâng cao cường độ và tăng khả năng chống khuếch tán ion clo. Nhượcđiểm của xỉ lò cao hoạt tính là nó làm tăng độ tách nước của hỗn hợp bê tông, làm giảm cườngđộ ban đầu và tốc độ phát triển cường độ. Zeolite là vật liệu puzollan thiên nhiên có hoạt tính puzollanic. Zeolite khi được cho vào hỗnhợp bê tông tự đầm, zeolite làm giảm sự phân tầng, tách nước nhờ các cải thiện bên trong liênkết của hỗn hợp, ngoài ra zeolite có hoạt tính puzollan nên hút vôi thông qua phản ứngpuzollanic tạo thành hợp chất hydro silicat canxi có cường độ và tính bền vững cao (C-S-H)(Ahmadi B & nnk., 2010; Thái Quang Minh, 2018). Độ thấm giảm đáng kể so với hỗn hợp bê . 379tông thông thường khi bổ sung zeolite. Ngoài ra, trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu mức độảnh hưởng của tỉ lệ dùng phụ gia zeolite đơn lẻ trong chất kết dính đến tính công tác cũng nhưcường độ của bê tông (Czapik, 2017). Việc sử dụng các phụ gia khoáng như trên vừa mang lạitính chất kinh tế, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cho bê tông cường độ cao vừa giải quyết vấn đềgiảm tải các phế thải công nghiệp ra môi trường. Hiện nay, việc sử dụng cát tự nhiên để sản xuất bê tông ở Việt Nam dẫn đến nhu cầu khaithác cát tự nhiên ngày càng lớn gây cạn kiện nguồn tài nguyên cát tự nhiên này, ảnh hưởng đếnmôi trường. Vì vậy cần có những giải pháp để hạn chế việc sử dụng nguồn tài nguyên đang dầnbị cạn kiệt này. Một trong những giải pháp đó là sử dụng cát nhân tạo để thay thế cát tự nhiênlàm cốt liệu trong bê tông. Cát nhân tạo có nhiều điểm vượt trội so với cát tự nhiên, đó là: khảnăng gắn kết với đá xi măng được nâng cao làm nâng cao cường độ bê tông do tính chất bề mặtcủa loại cát này, thành phần hạt có thể được điều chỉnh trong quá trình sản xuất nên có thể giảmlượng xi măng khi sản xuất bê tông vì vậy mà hiệu quả kinh tế cao hơn.2. Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu2.1. Cơ sở lý thuyết Một hỗn hợp bê tông có độ linh động cao luôn luôn tiềm ẩn nguy cơ tách nước, phân tầng.Bên cạnh đó, sử dụng lượng lớn chất kết tính như vậy làm độ co của bê tông tự đầm tăng lên, tạora nội ứng suất trong bản thân công trình. Ngoài ra, hàm lượng xi măng lớn trong bê tông làmnhiệt thủy hóa trong bê tông tự đầm cao hơn so với bê tông truyền thống và một số loại bê tôngkhác. Việc phối hợp sử dụng phụ gia khoáng xỉ lò cao - zeolite cho phép làm tăng hàm lượngphụ gia khoáng sử dụng trong chất kết dính so với khi sử dụng từng loại phụ gia riêng lẻ mà vẫnđảm bảo chất lượng của chất kết dính. Điều này cho phép tăng lượng dùng chất kết dính trong1 m3 bê tông mà vẫn ...