Tóm tắt Luận án Nghiên cứu chế tạo bê tông tự lèn cường độ cao sử dụng cát mịn và hỗn hợp phụ gia khoáng xỉ lò cao - Tro trấu - Trần Đức Trung

t liệu nhỏ ảnh hưởng đến khả năng chảy của hỗn hợp bê tông do nó làm thay đổi đáng kể lượng cần nước. Hàm lượng hạt nhỏ hơn 0,125mm trong cát ảnh hưởng đến tính chất lưu biến cũng như khả năng chống phân tầng của hỗn hợp bê tông. Do nhu cầu cần nước cao hơn so với cát thô nên để đảm bảo cường độ bê tông không đổi thì lượng dùng xi măng phải tăng thêm từ 5÷15% tùy thuộc vào Mđl của cát mịn. 2.4.2. Những tồn tại của việc sử dụng cát mịn trong SCHSC - Sử dụng cát mịn sẽ tạo ra cấp phối gián đoạn do mất các cấp hạt từ 1,25÷ 5mm, từ đó làm tăng nguy cơ hỗn hợp bê tông bị phân tầng, đặc biệt khi hỗn hợp bê tông có độ chảy cao, lượng dùng phụ gia siêu dẻo lớn như SCHSC. - Hỗn hợp bê tông sử dụng cát mịn có lượng cần nước lớn hơn so với hỗn hợp bê tông sử dụng cát thô. Do đó để đảm bảo cường độ bê tông là không đổi thì lượng dùng xi măng trong bê tông cát mịn phải tăng thêm từ 5÷15%. - Hàm lượng bụi bùn sét trong cát mịn thường lớn hơn so với cát thô. 2.4.3. Cơ sở khoa học của việc phối hợp sử dụng cát mịn và hỗn hợp phụ gia khoáng xỉ lò cao - tro trấu trong bê tông tự lèn cường độ cao - RHA làm giảm hoặc triệt tiêu hiện tượng tách nước trong hỗn hợp bê tông, đồng thời làm tăng độ nhớt của hồ xi măng. Phối hợp sử dụng hỗn hợp GBFS-RHA với PGSD một cách hợp lý giúp tạo ra hỗn hợp bê tông sử dụng cốt liệu nhỏ là cát mịn có khả năng tự lèn mà không bị tách nước, phân tầng. - Sử dụng PGSD thế hệ mới nhằm khắc phục nhược điểm cần nước lớn của cát mịn, đồng thời cho phép chế tạo hỗn hợp bê tông có độ linh động cao nhưng vẫn đảm bảo tỷ lệ N/CKD thấp. Phối hợp sử dụng cát mịn với một lượng hồ lớn tạo thành từ hỗn hợp XM-RHA-GBFS, nước và PGSD làm tăng thể tích vữa, làm giảm nội ma sát, đó làm tăng khả năng tự lèn của HHBT - Sự có mặt của GBFS trong thành phần CKD sẽ cải thiênh đáng kể khả năng chảy của hỗn hợp bê tông do chúng làm giảm đáng kể độ nhớt của hồ CKD. - Bê tông tự lèn sử dụng hàm lượng bột lớn (từ 550÷650kg/m3), mức ngậm cát (C/CL) cao do đó theo nghiên cứu của tác giả Fu Jia Luo [77], điều này cho phép chế tạo ra loại bê tông cát mịn có cường độ nén, kéo khi uốn, mô đun đàn hồi, lực liên kết với cốt thép...tương đương với bê tông sử dụng cát thô. -9- CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU SỬ DỤNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Vật liệu sử dụng trong nghiên cứu 3.1.1. Cốt liệu 3.1.1.1. Cốt liệu lớn Cốt liệu lớn là loại đá vôi có nguồn gốc tại Kiện Khê - Hà Nam với hai cỡ hạt: Dmax = 10mm và 20mm. Tính chất cơ lý của đá thoả mãn TCVN 7570:2006. 3.1.1.2. Cốt liệu nhỏ Cát mịn (CM) sử dụng trong luận án có nguồn gốc từ cảng Phà Đen - Sông Hồng (thuộc Hà Nội) với mô đun độ lớn là 1,1 và hàm lượng bụi bùn sét là 1,2%. Luận án còn sử dụng cát thô (CT) có nguồn gốc từ Sông Lô - Phú Thọ trong nghiên cứu đối chứng với mô đun độ lớn là 2,58 và hàm lượng bụi bùn sét là 0,6%. Các tính chất cơ lý này thoả mãn theo tiêu chuẩn TCVN 7570:2006. 3.1.2. Xi măng Trong nghiên cứu đã sử dụng xi măng PC40 của nhà máy Bút Sơn. Các tính chất cơ lý của xi măng thoả mãn TCVN 2682:2009. Kích thước hạt trung bình đạt 14,61µm và cường độ nén của mẫu xi măng sau 28 ngày đạt 47,5MPa. 3.1.3. Phụ gia khoáng (PGK) 3.1.3.1. Tro trấu Tro trấu đốt bằng lò công nghiệp Torbed (RHA-B) có cỡ hạt trung bình 6,95µm, đường kính lỗ rỗng 9,64µm, tỷ diện tích là 143500 cm2/g, chỉ số hoạt tính đạt 109%. Tro trấu đốt thủ công (RHA-B) có cỡ hạt trung bình 6,92µm, đường kính lỗ rỗng 14,06µm, tỷ diện tích là 286000 cm2/g, chỉ số hoạt tính đạt 111%. 3.1.3.2. Xỉ lò cao Xỉ lò cao hạt hoá sử dụng có nguồn gốc từ nhà máy gang thép Hoà Phát. Sau khi nghiền chúng có cỡ hạt là 9,39 µm, chỉ số hoạt tính sau 28 ngày đạt 102%. 3.1.3.3. Silica fume Silica fume sử dụng trong luận án được sản xuất bởi hãng ELKEM với kích thước hạt trung bình là 0,34 µm, chỉ số hoạt tính với xi măng đạt 116%. 3.1.3.4. Tro bay Tro bay sử dụng trong luận đã được tuyển nổi, có nguồn gốc từ nhà máy nhiệt điện Phả Lại, cỡ hạt trung bình là 7,87 µm, chỉ số hoạt tính với xi măng đạt 83% 3.1.4. Phụ gia siêu dẻo Luận án sử dụng phụ gia siêu dẻo HV298 của hãng Bifi. Đây là loại phụ gia gốc polymer, có tác dụng giảm nước, đồng thời kéo dài thời gian đông kết. 3.1.5. Nước Nước sử dụng trong nghiên cứu thoả mãn theo tiêu chuẩn TCVN 4506:2012. -10- 3.2. Các phương pháp sử dụng trong nghiên cứu Luận án đã sử dụng các phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn của Việt Nam, một số tiêu chuẩn của Mỹ, Châu Âu...Bên cạnh đó luận án còn sử dụng một số phương pháp thí nghiệm phi tiêu chuẩn nhưng được nghiên cứu khá phổ biến trên thế giới cũng như tại Việt Nam. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm theo mô hình thành phần - tính chất của Scheffe (kế hoạch bão hoà) cũng được sử dụng trong nghiên cứu để lựa chọn thành phần hợp lý của chất kết dính. 3.3. Phương pháp thiết kết thành phần hỗn hợp bê tông tự lèn Luận án sử dung phương pháp thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông tự lèn được thiết lập bởi giáo sư Okamura Hajime. Nội dung của phương pháp này như sau: - Hàm lượng bọt khí: từ 4÷7% thể tích bê tông (khi sử dụng phụ gia cuốn khí) - Thiết lập tỉ lệ dùng cát: hàm lượng cát sử dụng chiếm 40% thể tích vữa. - Tỉ lệ nước trên xi măng (N/XM): theo thể tích từ 0,9÷1,0 tuỳ thuộc vào loại xi măng, tương ứng với tỉ lệ theo khối lượng từ 0,29÷0,32. - PGSD sử dụng trên cơ sở điều chỉnh hỗn hợp vữa nhằm đảm bảo yêu cầu về độ chảy loang đạt 245mm và thời gian chảy qua phễu V chữ đạt 10 giây. - Thiết lập quan hệ giữa thể tích cốt liệu nhỏ (CLN) và thể tích của cốt liệu lớn (CLL): theo phương pháp thiết kế này, tỷ lệ CLN/CLL từ 0,82÷1,08. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ CHẤT KẾT DÍNH SỬ DỤNG HỖN HỢP PHỤ GIA KHOÁNG XỈ LÒ CAO-TRO TRẤU 4.1. Lựa chọn kích thước hạt hợp lý của phụ gia khoáng xỉ lò cao - tro trấu trong nghiên cứu thực nghiệm Kết quả nghiên cứu cho thấy: kích thước hạt của GBFS đạt 9,39µm và của RHA-B đạt 6,95µm được đánh giá là kích thước hợp lý. Bởi để đạt được kích thước hạt nhỏ hơn thì cần sử dụng thêm năng lượng nghiền rất lớn trong khi mức độ giảm kích thước hạt cũng như chỉ số hoạt tính của chúng đối với xi măng tăng không đáng kể Hình 4.1: Mối quan hệ giữa năng lượng nghiền, kích thước hạt và chỉ số hoạt tính của PGK 4.2. Ảnh hưởng của xỉ lò cao - tro trấu đến tính chất của chất kết dính 4.2.1. Ảnh hưởng của xỉ lò cao, tro trấu đến Ntc và thời gian đông kết 4.2.1.1. Ảnh hưởng của xỉ lò cao đến Ntc và thời gian đông kết ! 0!20! 40!60! 80!100! 120! 0! 5! 10! 15! 20! 25! 1.25! 2.5! 5! 7.5! 10! 15! Ch ỉ$s ố$ ho ạt $tí nh $(% )$ Kí ch $th ướ c$h ạt $(m m )$ Năng$lượng$nghiền$(kWh/kg)$ Kích!thước!hạt!GBFS!Kích!thước!hạt!RHA:B!Chỉ!số!hoạt!tính!GBFS!Chỉ!số!hoạt!tính!RHA:B! -11- Kết quả nghiên cứu có thể đưa ra kết luận: khi tăng hàm lượng GBFS thì Ntc giảm, thời gian bắt đầu và kết thúc đông kết tăng lên. Với hàm lượng thay thế đến 30% thì GBFS không làm biến đổi quá nhiều Ntc cũng như thời gian đông kết. Tuy nhiên khi hàm lượng thay thế đến 70% thì Ntc giảm 15%, thời gian bắt đầu đông kết tăng 80% và thời gian kết thúc đông kết tăng 55%. Hình 4.2: Ảnh hưởng của GBFS đến Ntc và thời gian đông kết của hồ CKD 4.2.1.2. Ảnh hưởng của tro trấu đến Ntc và thời gian đông kết Từ kết quả nghiên cứu có thể nhận định: khi tăng hàm lượng phụ gia khoáng RHA- B trong thành phần CKD thì Ntc tăng lên. Giá trị này tăng đột biến khi hàm lượng RHA-B sử dụng lớn hơn 25% tổng hàm lượng CKD. Đồng thời khi tăng hàm lượng RHA-B làm giảm thời gian bắt đầu đông kết, tuy nhiên thời gian kết thúc đông kết lại tăng lên đáng kể. Hàm lượng RHA-B Hình 4.3: Ảnh hưởng của RHA-B đến Ntc và thời gian đông kết của hồ CKD 4.2.2. Ảnh hưởng của xỉ lò cao và tro trấu đến độ nhớt của CKD 4.2.2.1. Ảnh hưởng của xỉ lò cao đến độ nhớt của hồ chất kết dính Tỷ lệ GBFS trong thành phần CKD chiếm từ 0÷70% theo khối lượng Tỷ lệ N/CKD = 0,3 theo khối lượng, hàm lượng PGSD sử dụng là 0,7% theo khối lượng của CKD. Kết quả nghiên cứu cho thấy: GBFS làm giảm độ nhớt của hồ CKD so với hồ XM. Mức độ giảm độ nhớt tăng lên Hình 4.4: Ảnh hưởng của GBFS đến độ nhớt của hồ !! ! !! !!! !! ! !! 20! 22! 24! 26! 28! 30! 0!50! 100!150! 200!250! 300!350! 0! 10! 20! 30! 40! 50! 60! 70! Lư ợn g&n ướ c&t iê u& ch uẩ n& (% )& Th ời &gi an &(p hú t)& Hàm&lượng&GBFS&(%)& Bắt!đầu!đông!kết!(phút)!Kết!thúc!đông!kết!(phút)!Lượng!nước!tiêu!chuẩn!(%)! 21!24! 27!30! 33!36! 39!42! 45!48! 0!50! 100!150! 200!250! 300!350! 0! 10! 15! 20! 25! 30! 35! Lư ợn g&n ướ c&t iê u& ch uẩ n& (% )& Th ời &gi an &(p hú t)& Hàm&lượng&RHA&(%)& Bắt!đầu!đông!kết!(phút)!Kết!thúc!đông!kết!(phút)!Lượng!nước!tiêu!chuẩn!(%)! 0!50! 100!150! 200!250! 300!350! 0! 30! 60! 90! 120! 150! 180! 210! 240! Độ #n hớ t#( m Pa .s) # Thời#gian#(phút)# 100%XM!90%XM+10%RHA!85%XM+15%RHA!80%XM+20%RHA!75%XM+25%RHA!70%XM+30%RHA! ! !!! !! !! ! ! ! ! ! ! 21!24! 27!30! 33!36! 39!42! 45!48! 0!50! 100!150! 200!250! 300!350! 0! 10! 15! 20! 25! 30! 35! Lư ợn g&n ướ c&t iê u&c hu ẩn &(% )& Th ời &gi an &(p hú t)& Hàm&lượng&RHA&(%)& Bắt!đầu!đông!kết!(phút)!Kết!thúc!đông!kết!(phút)!Lượng!nước!tiêu!chuẩn!(%)! !!! !! ! !! 20! 22 24! 26! 28! 30! !5 ! 0 !15 ! 200!250! 300!3 ! 0! 10! 20! 30! 40! 50! 60! 70! Lư ợn g&n ướ c&t iêu &ch uẩ n&( % )& Th ời &gi an &(p hú t)& Hàm&lượng&GBFS&(%)& Bắt!đầu!đông!kết!(phút)!Kết!thúc!đông!kết!(phút)!Lượng!nước!tiêu!chuẩn!(%)! 21!24! 27!30! 33!36! 39!42! 45!48! 0!50! 100!150! 200!250! 300!350! 0! 10! 15! 20! 25! 30! 35! Lư ợn g&n ướ c&t iêu &ch uẩ n&( % )& Th ời &gi an &(p hú t)& Hàm&lượng&RHA&(%)& Bắt!đầu!đông!kết!(phút)!Kết!thúc!đông!kết!(phút)!Lượng!nước!tiêu!chuẩn!(%)! ! !! !!!!!!!!!!!!!!! ! 0!50! 100!150! 200!250! 300! 0! 30! 60! 90! 120! 150! 180! 210! 240! Độ &nh ớt &(m Pa .s) & Thời&gian&(phút)& 100%XM!90%XM+10%GBFS!70%XM+30%GBFS!50%XM+50%GBFS!30%XM+70%GBFS! !!! !! !! 0!50! 100!150! 200!250! 300! 0! 30! 60! 90! 120! 150! 180! 210! 240! Độ #nh ớt #(m Pa .s) # Thời#gian#(phút)# 100%XM!90%XM+10%GBFS!70%XM+30%GBFS!50%XM+50%GBFS!30%XM+70%GBFS! !!! !! 0!50! 100!150! 200!250! 300!350! 0! 30! 60! 90! 120! 150! 180! 210! 240! Độ #nh ớt #(m Pa .s) # Thời#gian#(phút)# 100%XM!90%XM+10%RHA!85%XM+15%RHA!80%XM+20%RHA!75%XM+25%RHA!70%XM+30%RHA! -12- khi tăng hàm lượng GBFS. Theo thời gian, độ nhớt của hồ CKD và hồ XM đều tăng tuy nhiên mức độ tăng của hồ XM lớn hơn so với hồ CKD sử dụng GBFS 4.2.2.2. Ảnh hưởng của tro trấu đến độ nhớt của hồ chất kết dính Tỷ lệ RHA-B thay thế XM từ 0÷30% theo khối lượng. Tỷ lệ N/CKD sử dụng là 0,3 theo khối lượng, hàm lượng PGSD sử dụng là 1,2% theo khối lượng của CKD. Từ kết quả nghiên cứu có thể nhận định: RHA-B làm tăng đáng kể độ nhớt của hồ CKD so với hồ XM. Độ nhớt tăng lên khi tăng lượng dùng RHA-B, điểm đột biến xảy ra khi lượng dùng RHA-B đến 30%. Tốc độ tăng độ nhớt theo thời gian tăng lên khi tăng hàm lượng RHA-B. Để độ nhớt ban đầu như nhau thì CKD sử dụng RHA-B cần lượng PGSD lớn hơn nhiều so với CKD sử dụng GBFS. Đồng thời mức độ biến đổi độ nhớt theo thời gian của RHA-B cũng diễn ra nhanh hơn so với GBFS. Hình 4.5: Ảnh hưởng của RHA-B đến độ nhớt của hồ 4.2.2.3. Ảnh hưởng của hỗn hợp xỉ lò cao - tro trấu đến độ nhớt của CKD Tỷ lệ N/CKD sử dụng là 0,3 theo khối lượng, PGSD sử dụng là 1,0% theo khối lượng CKD. Tro trấu được sử dụng gồm hai loại RHA-A và RHA-B. Bảng 4.2: Tỷ lệ XM-GBFS-RHA sử dụng trong nghiên cứu độ nhớt của hồ STT XM (%) GBFS (%) RHA (% theo khối lượng) RHA-B RHA-A 1 100 0 0 - 2 30 40 30 - 3 40 35 25 - 4 50 30 20 - 5 40 35 - 25 6 50 30 - 20 Kết quả nghiên cứu cho thấy: Để tạo ra độ nhớt ban đầu của hồ CKD gần tương đương nhau thì CKD sử dụng hỗn hợp phụ gia khoáng GBFS-(RHA-B) cần lượng dùng PGSD thấp hơn so với CKD chỉ sử dụng RHA-B và cao hơn so với CKD chỉ sử dụng GBFS. Thông qua kết quả nghiên cứu này có thể nhận định được tác dụng tương hỗ giữa GBFS và RHA-B đã giúp giảm đáng kể độ nhớt của hồ CKD sử dụng hỗn hợp GBFS-(RHA-B) so với hồ CKD chỉ sử dụng RHA-B, đồng thời làm tăng độ nhớt so với hồ CKD chỉ sử dụng GBFS. ! ! 0!50! 100!150! 200!250! 300!350! 0! 30! 60! 90! 120! 150! 180! 210! 240! Độ #n hớ t#( m Pa .s) # Thời#gian#(phút)# 100%XM!90%XM+10%RHA2B!85%XM+15%RHA2B!80%XM+20%RHA2B!75%XM+25%RHA2B!70%XM+30%RHA2B! ! !! !! !!! !! 0!! !! 200!250! 300!350! ! ! ! ! ! ! ! ! ! Độ #n hớ t#( m Pa .s) # i# i #( t)# 100%XM!90%XM+10%RHA!85%XM+15%RHA!80%XM+20%RHA!75%XM+25%RHA!70%XM+30%RHA! 0!50! 100!150! 200!250! 300!350! 0! 30! 60! 90! 120! 150! 180! 210! 240! Độ &n hớ t&( m Pa .s) & Thời&gian&(phút)& 100%XM!90%XM+10%RHA!85%XM+15%RHA!80%XM+20%RHA!75%XM+25%RHA!70%XM+30%RHA! -13- Với hàm lượng RHA-B sử dụng từ 20÷25% kết hợp với GBFS từ 30÷35% đã giúp giảm độ nhớt của hồ CKD so với hồ XM. Đây là cơ sở quan trọng cho việc nghiên cứu sử dụng hỗn hợp phụ gia khoáng GBFS- (RHA-B) trong chế tạo hỗn hợp bê tông tự lèn cường độ cao mà không cần sử dụng quá nhiều PGSD. Mặt khác kết quả nghiên cứu cũng cho thấy độ nhớt của Hình 4.6: Ảnh hưởng của hỗn hợp GBFS-RHA đến độ nhớt của hồ CKD hồ CKD sử dụng RHA-A lớn hơn đáng kể so với độ nhớt của hồ CKD sử dụng RHA-B với hàm lượng như nhau, đặc biệt khi hàm lượng RHA-A lớn hơn 30%. 4.2.3. Ảnh hưởng của xỉ lò cao và tro trấu đến tốc độ tăng nhiệt thuỷ hoá và tổng nhiệt thuỷ hoá của xi măng Kết quả nghiên cứu nhận định: Sử dụng 60% PGK (GBFS, RHA-B hay hỗn hợp GBFS-RHA-B) trong thành phần CKD làm giảm mạnh lượng nhiệt thuỷ hoá cũng như tốc độ toả nhiệt so với hồ CKD sử dụng 100%XM. . Với lượng dùng XM như nhau thì hồ CKD sử dụng 60%GBFS có tốc độ toả nhiệt trước 30 giờ và tổng nhiệt thuỷ hoá trước 50 giờ lớn hơn đáng kể so với hồ CKD sử dụng 60% RHA-B và hồ CKD sử dụng hỗn hợp gồm 35%GBFS25%RHA-B, tuy nhiên tốc độ toả nhiệt sau 30 giờ và tổng lượng nhiệt thuỷ hoá sau 50 giờ của chúng lại thấp hơn. Sau khoảng 20 giờ đầu tiên, tổng nhiệt thuỷ hoá cũng như tốc độ toả nhiệt của hồ CKD chứa hỗn hợp gồm 40%XM60%RHA-B là thấp hơn so với hồ CKD chứa 40%XM35%GBFS25%RHA-B. Tuy nhiên mức độ chênh lệch này là không đáng kể. Đồng thời ở giai đoạn sau 20 giờ thì tổng lượng nhiệt thuỷ hoá cũng như tốc độ toả nhiệt của chúng gần tương đương. Hình 4.8: Ảnh hưởng của GBFS và RHA- B đến tốc độ tăng nhiệt thuỷ hoá của XM Hình 4.9: Ảnh hưởng của GBFS và RHA-B đến nhiệt thuỷ hoá của XM ! !! 0!50! 100!150! 200!250! 300! 0! 30! 60! 90! 120! 150! 180! 210! 240! Độ #n hớ t#( m Pa .s) # Thời#gian#(phút)# 100%XM!30XM40GBFS30RHA5B!40XM35GBFS25RHA5B!50XM30GBFS20RHA5B!40XM35GBFS25RHA5A!50XM30GBFS20RHA5A! ! !! !! !! !!! !! 0!50! 100!150! 200!250! 300!350! 0! 30! 60! 90! 120! 150! 180! 210! 240! Độ #n hớ t#( m Pa .s) # Thời#gian#(phút)# 100%XM!90%XM+10%RHA!85%XM+15%RHA!80%XM+20%RHA!75%XM+25%RHA!70%XM+30%RHA! 0!50! 100!150! 200!250! 30 !350! 0! 30! 60! 90! 120! 150! 180! 210! 240! Độ &n hớ t&( m Pa .s) & Thời&gian&(phút)& 100%XM!90%XM+10%RHA!85%XM+15%RHA!8 %XM+20%RH !75%XM+25%RH !70%XM+30%RHA! 0!50! 100!150! 200!250! 300! 0! 30! 60! 90! 120! 150! 180! 210! 240! Độ &n hớ t&( m Pa .s) & Thời&gian&(phút)& 100%XM!30XM40GBFS30TTB!40XM35GBFS25TTB!50XM30GBFS20TTB!40XM35GBFS25TTA!50XM30GBFS20TTA! -82- Hình 4.7: Thiết bị TAM AIR sử dụng thí nghiệm nhiệt thuỷ hoá Hì . : Ảnh hưởng của GBFS và RHA-B đến tốc độ tăng nhiệt thuỷ hoá của XM Một số nhận định được đưa ra từ kết quả nghiên cứu như sau: Sử dụng 60% PGK (GBFS, RHA-B hay hỗn hợp GBFS-RHA-B) trong thành phần CKD làm giảm mạnh tốc độ toả nhiệt cũng như tổng nhiệt thuỷ hoá so với hồ CKD sử dụng 100%XM. Điều này hoàn toàn phù hợp với lý thuyết và những nghiên cứu trước đây [117]. Với lượng dùng XM như nhau thì hồ CKD sử dụng 60%GBFS có tốc độ toả nhiệt trước 30 giờ và tổng nhiệt thuỷ hoá trước 50 giờ lớn hơn đáng kể so với hồ CKD sử dụng 60%RHA-B và hồ CKD sử dụng 35%GBFS25%RHA- B, tuy nhiên tốc độ toả nhiệt sau 30 giờ cũng như tổng lượng nhiệt thuỷ hoá sau 50 giờ của chúng lại thấp hơn. Hình 4.9: Ảnh hưởng của GBFS và RHA-B đến nhiệt thuỷ hoá của XM Sau khoảng 20 giờ đầu tiên, tổng nhiệt thuỷ hoá cũng như tốc độ toả nhiệt của hồ CKD chứa hỗn hợp 40%XM60%RHA-B là thấp hơn so với hồ CKD chứa 40%XM35%GBFS25%RHA-B. Tuy nhiên mức độ chênh lệch này là không đáng kể. Đồng thời ở giai đoạn sau 20 giờ thì tổng lượng nhiệt thuỷ hoá cũng như tốc độ toả nhiệt của chúng gần tương đương nhau. Kết quả nghiên cứu này có thể được lý giải như sau: khi XM tiếp xúc với nước sẽ xảy ra các phản ứng thuỷ hoá của các khoáng có trong thành phần XM với nước. Quá trình thuỷ hoá này luôn kèm theo sự !! ! ! !! !!!! 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 50 100 150 200 Tổ ng nh iệt th uỷ ho á ( J) Thời gian (giờ) 40%XM35%GBFS25%RHA-B 100%XM 40%XM60%GBFS 40%XM60%RHA-B -0.001 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0 24 48 72 96 120 144 168 192 Tố c đ ộ t ăn g n hiệ t ( mW /g ) Thời gian (giờ) 40%XM60%RHA-B 100%XM 40%XM60%GBFS 40%XM35%GBFS25%RHA-B -0.001 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0 24 48 72 96 120 144 168 192 Tố c đ ộ t ăn g n hiệ t ( mW /g ) Thời gian (giờ) 40%XM60%RHA-B 100%XM 40%XM60%GBFS 40%XM35%GBFS25%RHA-B Tố c độ tă ng n hi ệt (W /g ) ! ! 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 24 48 72 96 120 144 168 192 Tổ ng nh iệt th uỷ ho á ( J) Thời gian (giờ) 40%XM35%GBFS25%RHA-B 100%XM 40%XM60%GBFS 40%XM60%RHA-B Tổ ng n hi ệt th uỷ !h oá (J /g )! -82- Hình 4.7: Thiết bị TAM AIR sử dụng thí nghiệm nhiệt thuỷ hoá Hình 4.8: Ảnh hưởng của GBFS và RHA-B đến tốc độ tăng nhiệt thuỷ hoá của XM Một số nhận định được đưa ra từ kết quả nghiên cứu như sau: Sử dụng 60% PGK (GBFS, RHA-B hay hỗn hợp GBFS-RHA-B) tron thành phần CKD làm giảm mạnh tốc độ toả nhiệt cũng như tổng nhiệt thuỷ hoá so với hồ CKD sử dụng 100%XM. Điều này hoàn toàn phù hợp với lý thuyết và những nghiên cứu trước đây [117]. Với lượng dùng XM như nhau thì hồ CKD sử dụng 60%GBFS có tốc độ toả nhiệt trước 30 giờ và tổng nhiệt thuỷ hoá trước 50 giờ lớn hơn đáng kể so với hồ CKD sử dụng 60%RHA-B và hồ CKD sử dụng 35%GBFS25%RHA- B, tuy nhiên tốc độ toả nhiệt sau 30 giờ cũng như tổng lượng nhiệt thuỷ hoá sau 50 giờ của c úng lại thấp hơn. Hình 4.9: Ảnh hưởng FS và RHA-B đế nhiệt thuỷ a XM Sau khoảng 20 giờ đầu tiên, tổng nhiệt thuỷ hoá cũng như tốc độ toả nhiệt của hồ CKD c ứa hỗn hợp 40%XM60%RHA-B là thấp hơn so với hồ CKD chứa 40%XM35%GBFS25%RHA-B. Tuy nhiên mức độ chênh lệch này là không đáng kể. Đồ thời ở giai đoạn sau 20 giờ thì tổng lượng nhiệt thuỷ hoá cũng như tốc độ toả nhiệt của chúng gần tương đương nhau. Kết quả nghiên cứu này có thể được lý giải như sau: khi XM tiếp xúc với nước sẽ xảy ra các phản ứng thuỷ hoá của các khoáng có trong thành phần XM với nước. Quá trình thuỷ hoá này luôn kèm theo sự !! ! ! !! !!!! 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 50 100 150 200 Tổ ng nh iệt th uỷ ho á ( J) Thời gian (giờ) 40%XM35%GBFS25%RHA-B 100%XM 40 XM60%GBFS 40%XM60%RHA-B -0.001 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0 24 48 72 96 120 144 168 192 Tố c đ ộ t ăn g n hiệ t ( mW /g ) Thời gian (giờ) 40%XM60%RHA-B 100%XM 4 %XM60%GBFS 40%XM35%GBFS25%RHA-B -0.001 0 0.001 0.002 0.003 0.004 .005 0.006 0.007 0 24 48 72 96 120 144 168 192 Tố c đ ộ t ăn g n hiệ t ( mW /g ) Thời gian (giờ) 40%XM60%RHA-B 100%XM 40%XM60%GBFS 40%XM35%GBFS25%RHA-B Tố c độ tă ng n hi ệt (W /g ) ! ! 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 24 48 72 96 120 144 168 192 Tổ ng nh iệt th uỷ ho á ( J) Thời gian (giờ) 40%XM35%GBFS25%RHA-B 100%XM 40%XM60%GBFS 40%XM60%RHA-B Tổ ng n hi ệt th uỷ !h oá (J /g )! -14- 4.2.4. Ảnh hưởng của GBFS và RHA đến hàm lượng Ca(OH)2 trong đá XM Kết quả thí nghiệm cho thấy hàm lượng CH trong mẫu chứa 100%XM là lớn nhất so với các mẫu đối chứng và hàm lượng này tăng dần theo thời gian. Với hàm lượng XM sử dụng như nhau (40%) thì hàm lượng CH có trong mẫu 4%XM60%GBFS so với các mẫu sử dụng RHA, hỗn hợp GBFS-RHA hay hỗn hợp FA-SF ở tuổi 3 ngày là thấp nhất và cao nhất ở tuổi 28 và 90 ngày. So với tuổi 3 ngày, hàm lượng CH trong mẫu 40%XM60%GBFS tiếp tục tăng lên ở tuổi 7 ngày và 28 ngày nhưng giảm ở tuổi 90 ngày. Trong khi đó hàm lượng CH trong các mẫu chứa 40%XM60%RHA-B, 40%XM35%GBFS25%RHA-B, 40%XM35%FA25%SF đều tăng đến tuổi 7 ngày và giảm ở những tuổi tiếp theo. Mẫu 40%XM35%FA25%SF có hàm lượng CH ở tất cả các tuổi đều thấp hơn mẫu 40%XM60%RHA-B và mẫu 40%XM35%GBFS25%RHA-B, đặc biệt ở tuổi 28 ngày và 90 ngày. Hàm lượng CH trong mẫu 40%XM60%RHA- B và mẫu 40%XM35%GBFS25%RHA-B gần tương đương ở tất cả các tuổi. Hình 4.10: Ảnh hưởng của GBFS và RHA-B đến hàm lượng Ca(OH)2 4.2.5. Ảnh hưởng của hỗn hợp GBFS - RHA đến cấu trúc của đá xi măng Nghiên cứu được thực hiện với mẫu sử dụng 100%XM và mẫu sử dụng tỷ lệ XM:GBFS:RHA-B=40:35:25 theo khối lượng, trên cơ sở sử dụng cùng tỷ lệ N/CKD=0,3. Các mẫu được chụp cấu trúc bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) Hình ảnh chụp cho thấy đối với mẫu sử dụng 100%XM, các tinh thể CH dạng phiến và khoáng ettrigite dạng hình kim xuất hiện nhiều hơn so với mẫu sử dụng GBFS-RHA-B. Điều này chứng tỏ hỗn hợp GBFS-RHA-B đã góp phần làm giảm đáng kể tinh thể CH và khoáng ettrigite trong cấu trúc của đá XM. 4.3. Lựa chọn hàm lượng GBFS và RHA hợp lý trong thành phần CKD Luận án đã sử dụng mô hình thực nghiệm thành phần - tính chất của Scheffe với sự hỗ trợ của phần mềm Design-Expert 7 để nghiên cứu mối quan hệ giữa thành phần CKD đến hàm mục tiêu là cường độ nén của vữa ở tuổi 28 ngày. 4.3.1. Thiết kế mô hình thực nghiệm Thành phần - Tính chất ! 0.0!2.0! 4.0!6.0! 8.0!10.0! 12.0!14.0! 16.0!18.0! 20.0! 3! 7! 28! 90! Hà m $lư ợn g$C a( OH )2 $(% )$ Tuổi$(ngày)$ 100%XM! 40%XM60%GBFS!40%XM35%GBFS25%RHA7B! 40%XM60%RHA7B!40%XM35%FA25%SF! -15- Luận án tiến hành thiết kế cấp phối vữa theo phương pháp của Okamura. Các cấp phối vữa sử dụng cát mịn với tỷ lệ Vcát/Vvữa = 0,4 (theo thể tích), tỷ lệ N/CKD = 0,3. Lượng XM sử dụng từ 30÷50% (A), GBFS từ 20÷50% (B) và RHA-B từ 10÷30% (C). Hàm lượng PGSD được điều chỉnh sao cho hỗn hợp vữa đạt độ chảy loang 245±5mm, thời gian chảy qua phễu V là 10±1s. Kế hoạch thực nghiệm thành phần - tính chất được chương trình Design - Expert 7 đưa ra với 16 cấp phối trong đó có 5 cấp phối được thí nghiệm lặp lại. Bảng 4.3: Kết quả cường độ nén các cấp phối theo mô hình thành phần-tính chất STT XM (%) GBFS (%) RHA-B (%) Cường độ nén (MPa) Thực nghiệm Dự đoán 1 50 30 20 86,9 87,7 2 40 50 10 75,7 76,4 3 35 50 15 76,1 76,8 4 45 30 25 86,3 85,4 5 50 40 10 83,2 81,2 6 30 40 30 78,1 78,7 7 30 50 20 75,8 76,9 8 40 30 30 83,2 84,6 9 30 45 25 79,5 78,4 10 50 40 10 83,5 83,2 11 30 50 20 75,9 76,5 12 30 40 30 78,5 77,9 13 50 20 30 81,9 82,6 14 40 40 20 85,3 84,5 15 40 50 10 76,3 75,9 16 50 20 30 83,6 82,5 4.3.2. Ảnh hưởng của thành phần chất kết dính đến cường độ nén của vữa Mô hình hoàn chỉnh biểu diễn mối quan hệ giữa các biến A, B, C với hàm mục tiêu là cường độ nén của mẫu vữa ở tuổi 28 ngày (R) được đưa ra như sau: R=42,71*A - 41,42*B - 137,91*C + 272,86*A*B + 362,34*A*C + 486,85*B*C 4.3.3. Lựa chọn hàm lượng GBFS và RHA hợp lý trong thành phần CKD Chương trình Design-Expert 7 sẽ đưa ra một số phương án cấp phối có cường độ nén cao nhất. Từ các cấp phối được đề xuất này, luận án lựa chọn cấp phối hợp lý dựa trên nguyên tắc cường độ nén của mẫu vữa ở tuổi 28 ngày đạt cao nhưng lượng dùng xi măng là thấp nhất có thể nhằm giảm giá thành của vữa và bê tông, đồng thời tăng tính thân thiện với môi trường, giảm hiệu ứng nhà kính. Tỷ lệ sử dụng hợp lý theo khối lượng giữa các thành phần chất kết dính được lựa chọn (sau khi làm tròn) như sau: XM:GBFS:RHA-B = 40:36:24. -16- CHƯƠNG 5: NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG TỰ LÈN CƯỜNG ĐỘ CAO SỬ DỤNG CÁT MỊN VÀ HỖN HỢP PHỤ GIA KHOÁNG XỈ LÒ CAO - TRO TRẤU 5.1. Nghiên cứu với vữa tự lèn cường độ cao 5.1.1. Thiết kế thành phần hỗn hợp vữa tự lèn cường độ cao Theo Okamura, việc thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông tự lèn cần thực hiện trước tiên với vữa nền (mục 3.3). Các cấp phối vữa được thể hiện tại bảng 5.1. Bảng 5.1: Thành phần cấp phối vữa tự lèn cường độ cao Ký hiệu Vcát/Vvữa N/CKD CM (kg) XM (kg) GBFS (kg) RHA-B (kg) N (kg) PGSD (%