Xem mẫu
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
SỰ BIẾN THIÊN CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG
SỬ DỤNG CỐT LIỆU CÁT BIỂN
Hoàng Quốc Gia
Trường Đại học Thủy lợi, email: hoang.quocgia@tlu.edu.vn
1. ĐẶT VẤN ĐỀ với các công trình ven biển, hải đảo, không
Cát là một vật liệu không thể thiếu được làm cạn kiệt tài nguyên môi trường. Vấn đề
trong xây dựng để sản xuất bê tông, vữa xây đặt ra là phải xử lý được các tác nhân có hại
dựng, gạch không nung... Theo dự báo số trong cát biển đối với chất lượng bê tông
lượng cát được sử dụng sẽ ngày càng tăng (xâm thực clo, sulfate)[1].
cao hơn. Cụ thể, năm 2015 nhu cầu cát xây Trong phạm vi của đề tài này, chúng tôi sẽ
dựng là khoảng 92 triệu m3 và dự kiến đến tập trung nghiên cứu sự thay đổi cường độ
năm 2020 là 130 triệu m3/năm. Ở nước ta, của một loại bê tông sử dụng cốt liệu cát
trước kia cũng như hiện nay phần lớn chỉ biển, đồng thời so sánh với cường độ của bê
dùng cát vàng (là cát hạt trung hoặc hạt lớn) thông thường sử dụng cát tự nhiên (cát sông)
để chế tạo bê tông xi măng, nhưng nguồn cát truyền thống.
vàng chỉ có ở một số nơi trên các sông suối,
2. VẬT LIỆU VÀ THIẾT KẾ THÀNH
nên vấn đề khai thác và vận chuyển cát vàng PHẦN BÊ TÔNG
từ những nơi đó đến chân công trình là rất
khó khăn và tốn kém. Hiện nay, cùng với Để giảm thiểu khả năng xảy ra ăn mòn
việc siết chặt quản lý khai thác cát, nguồn cát hóa học khi sử dụng chung với cát biển
tự nhiên đang ngày càng khan hiếm vì việc chế tạo bê tông thì sử dụng xi măng PCB
bồi lắng, tái tạo các mỏ cát ngày càng hạn là thích hợp hơn xi măng PC. Trong
chế do việc đầu tư các công trình thủy điện ở nghiên cứu này chúng tôi sử dụng xi măng
thượng nguồn. Đó là những nguyên nhân dẫn PCB 40 Nam Sơn sản xuất tại Chương
đến nguồn cát đang khan hiếm, đẩy giá cát Mỹ, Hà Nội đáp ứng TCVN 2682 :
liên tục tăng. Chính vì vậy việc tìm ra các 2009[2]. Đá được dùng trong các cấp phối
nguồn vật liệu thay thế cát truyền thống để bê tông thí nghiệm là loại đá 1x2 đáp ứng
bình ổn thị trường và góp phần vào việc phát TCVN 7570: 2006[3].
triển bền vững đang là vấn đề thời sự nóng và Có hai loại cát được sử dụng để tiến hành
có tính cấp thiết cao thí nghiệm. Mẫu cát biển được lấy tại vùng
Trong khi đó, cát mịn ở biển lại có trải dài biển Bình Định, giá trị Mđl = 1,58, đạt yêu
trên cả nước, trữ lượng vô cùng lớn nên việc cầu kỹ thuật về thành phần hạt đối với cát
nghiên cứu sử dụng cát mịn biển thay cát mịn theo TCVN7570:2006[4]. Mẫu cát sông
vàng để chế tạo bê tông xi măng có ý nghĩa thuộc loại cát thô với Mđl = 2,64. Ngoài việc
rất lớn trong vấn đề giảm giá thành xây dựng, xác định các tính chất cơ lý, cả hai loại cát
đảm bảo tốc độ thi công, giảm khó khăn này đều được tiến hành các thí nghiệm xác
trong khâu khai thác và vận chuyển đối với định thành phần hóa học. Kết quả được thể
các miền vùng sâu, vùng xa - đặc biệt là đối hiện ở bảng bên dưới.
39
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
Bảng 1. So sánh thành phần hóa học Cả hai loại bê tông trên đều được thiết kế
của cát biển và cát sông với cùng một mác là 40 MPa, cùng một tỷ lệ
Kết quả nước/xi măng N/X = 0,45. Chi tiết thành
Chỉ tiêu phần bê tông được thể hiện trong Bảng 2.
Cát biển
Cát sông
Bình Định Bảng 2. Thành phần cấp phối
Hàm lượng mất khi các loại bê tông nghiên cứu
0,34 0.22
nung, % Bê tông loại A Bê tông loại
Hàm lượng SiO2, % 94,33 91.45 B
Hàm lượng Fe2O3, % 0,61 1.37 Xi măng (kg) 450 450
Hàm lượng Al2O3, % 1,1 2.20 Nước (l) 202.5 202.5
Hàm lượng CaO, % 1,37 3.10 Cát (m3) 0.458 0.415
3
Hàm lượng MgO, % 0,53 1.09 Đá (m ) 0.802 0.811
Hàm lượng SO3, % 0,08 0.02
- 3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH
Hàm lượng Cl , %
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
150x150x150mm để xác định cường độ chịu trong xi măng, tạo ra sản phẩm gây trương nở
nén của từng loại bê tông theo thời gian. Thí ettringite gây mất ổn định thể tích của bê
nghiệm được tiến hành trên các mẫu bê tông tông và làm giảm cường độ. Nhưng từ ngày
với thời gian lần lượt là 3 ngày, 28 ngày, 180 trở đi, cường độ bê tông loại B không
60 ngày, 90 ngày và 270 ngày. Mỗi cấp phối bê tiếp tục giảm nữa. Có thế lý giải hiện tượng
tông được đúc thành 15 mẫu và chia thành 5 này là do quá trình hính thành Ettringite
nhóm (mỗi nhóm 3 mẫu) để tiến hành thí nghiệm muộn đã kết thúc, không còn hiện tượng
chịu nén với thời gian tương ứng nói trên. trương nở làm phá vỡ cấu trúc trong bê tông.
Các mẫu thử được bảo dưỡng theo cùng 1 Như vậy có thể kết luận đối với các loại bê
quy trình: Giữ trong khuôn trong 24 giờ sau tông có cát biển và sử dụng xi măng PCB,
đó được ngâm trong nước sạch cho tới ngày hiện tượng suy thoái cường độ xảy ra sau 60
thí nghiệm thì được vớt ra trước 1 giờ. ngày tuổi và mạnh mẽ từ 90 ngày tuổi.
4. KẾT LUẬN
Bài báo này tập trung vào nghiên cứu sự
thay đổi cường độ của bê tông xi măng sử
dụng cốt liệu nhỏ là cát biển, so sánh với tính
chất của bê tông sử dụng cát sông thông
thường. Kết quả thí nghiệm cho thấy, ở tuổi
Hình 2. Biểu đồ sự phát triển cường độ của ngắn ngày (< 60 ngày), cấp phối bê tông sử
các loại bê tông theo thời gian dụng cát biển có sự phát triển về cường độ
tương tự như bê tông thông thường sử dụng
Kết quả thí nghiệm nén của các cấp phối cát sông có cùng tỷ lệ thành phần vật liệu
bê tông được thể hiện trong biểu đồ bên trên. (N/X = 0,45). Tuy nhiên sau 90 ngày, bê tông
Từ biểu đồ này chúng ta nhận thấy đầu tiên, sử dụng cát biển và xi măng PCB có sự suy
cường độ bê tông ở tất cả hai cấp phối nghiên thoái cường độ, đặc biệt là giai đoạn sau 120
cứu tăng dần từ 3 ngày tuổi đến 60 ngày tuổi ngày tuổi. Sau 180 ngày thì cường độ của bê
đúng theo quy luật phát triển cường độ bê tông sử dụng cát biển được giữ ổn định và
tông. Cường độ bê tông sử dụng cát biển thấp không suy giảm nữa.
hơn một chút khi so sánh với cường độ bê Nghiên cứu này cho thấy góc nhìn tổng
tông sử dụng cát sông ở tuổi dưới 60 ngày. quát về sự biến thiên cường độ của bê tông
Khi quan sát sự phát triển cường độ của khi sử dụng cát biển ở tuổi dài ngày và mở ra
các loại bê tông ở giai đoạn sau 60 ngày, kết các nghiên cứu tiếp theo về việc sử dụng cát
quả cho thấy mẫu bê tông sử dụng cát sông biển cho bê tông xi măng. Việc này sẽ giúp
(loại A) có cường độ tiếp tục tăng, tuy nhiên mở rộng phạm vi áp dụng của cát biển, đặc
sự chênh lệch cường độ giữa 270 ngày tuổi biệt là đối với các vùng ven biển, hải đảo.
và 60 ngày tuổi là rất nhỏ. Điều này cũng
hoàn toán phù hợp với quy luật phát triển 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
cường độ của bê tông thông thường. Ngược [1] Nghiên cứu sử dụng cát biển Bình Thuận và
lại, kết quả cường độ bê tông của cấp phối sử Vũng Tàu làm bê tông xi măng trong xây
dụng cát biển (loại B) có một sự khác biệt rõ dựng đường ô tô., luận văn tiến sĩ, Lê Văn
rệt. Cường độ bê tông có dấu hiệu đi xuống ở Bách, 2006.
tuổi 90 ngày và đến tuổi 180 ngày thì cường [2] TCVN 2682 : 2009: Xi măng poóc lăng –
độ giảm đi rõ rệt. yêu cầu kỹ thuật.
Sự suy giảm cường độ của các mẫu bê [3] TCVN 7570 : 2006 Yêu cầu Kỹ thuật - Cốt
liệu cho bê tông và vữa.
tông dùng cát biển (loại B) được giải thích
[4] Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 3118:1993,
bởi hàm lượng muối SO3 có trong cát, kết Bê tông nặng – Phương pháp xác định
hợp cùng với Ca2+ và khoáng vật C3A có cường độ nén.
41
nguon tai.lieu . vn
