Luận án – Nghiên cứu chế tạo bê tông cường độ rất cao dùng hỗn hợp phụ gia khoáng silica fume, tro bay và các vật liệu sẵn có ở Việt Nam

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ RẤT CAO DÙNG HỖN HỢP PHỤ GIA KHOÁNG SILICA FUME, TRO BAY VÀ CÁC VẬT LIỆU SẴN CÓ Ở VIỆT NAM

Ngành:

Kỹ thuật Vật liệu

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ RẤT CAO DÙNG HỖN HỢP PHỤ GIA KHOÁNG SILICA FUME, TRO BAY VÀ CÁC VẬT LIỆU SẴN CÓ Ở VIỆT NAM" được thực hiện nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển các công trình đặc biệt tại Việt Nam, nơi yêu cầu các loại bê tông cường độ cao hơn như bê tông cường độ rất cao (VHSC). Luận án xác định VHSC (cường độ nén 100-150 MPa) là lựa chọn thực tế hơn so với bê tông cường độ siêu cao (UHPC) do giá thành cao và khả năng ứng dụng hạn chế. Mục tiêu chính là nghiên cứu và chế tạo VHSC sử dụng tổ hợp phụ gia khoáng (PGK) silica fume (SF) và tro bay (FA), kết hợp với phụ gia siêu dẻo (PGSD) và các vật liệu sẵn có ở Việt Nam. VHSC mục tiêu đạt độ chảy cao từ 550-850 mm, cường độ nén ≥ 100 MPa ở tuổi 28 ngày và cường độ uốn > 10 MPa.

Những đóng góp mới của luận án bao gồm việc nghiên cứu thành công quy trình chế tạo VHSC sử dụng xi măng PC40, tổ hợp PGK SF-FA và vật liệu địa phương, đạt được các tính chất cơ lý và công tác mong muốn. Luận án đã xây dựng quy trình thiết kế thành phần VHSC và tối ưu hóa các thành phần bê tông, đồng thời đánh giá ảnh hưởng của vật liệu sẵn có ở Việt Nam đến độ chảy và cường độ VHSC. Nghiên cứu cũng làm rõ vai trò vật lý và hóa học của SF, FA trong việc cải thiện cường độ chất kết dính (CKD) và VHSC, đồng thời chứng minh sự tồn tại hiệu ứng tương hỗ giữa SF và FA trong hệ VHSC với tỷ lệ nước/CKD thấp, đặc biệt trong việc cải thiện cường độ.

Kết quả nghiên cứu khẳng định khả năng chế tạo VHSC với cường độ nén ≥ 100 MPa và cường độ uốn ≥ 10 MPa từ tổ hợp SF, FA và vật liệu Việt Nam. Hiệu ứng tương hỗ của 10% SF và 20% FA đã cải thiện đáng kể tính công tác của hồ CKD (tăng độ chảy, giảm độ nhớt) và cường độ đá CKD lên đến 25,1%, thúc đẩy quá trình thủy hóa xi măng. Đối với bê tông, sự kết hợp này tăng độ chảy hỗn hợp bê tông tươi (HHBT), giảm co nội sinh ở tuổi sớm và cải thiện cường độ bê tông lên 26% ở 90 ngày. Vai trò của SF chủ yếu là hóa học ở tuổi sớm và vật lý ở tuổi muộn, trong khi FA có vai trò vật lý ở tuổi sớm và puzolanic ở tuổi muộn (≥ 28 ngày). Việc bổ sung cốt sợi thép (0-2.5%) làm giảm tính công tác nhưng cải thiện đáng kể cường độ uốn và độ bền dẻo dai của bê tông. Ứng xử cơ học của dầm VHSC tương tự bê tông thông thường, với cốt sợi thép giúp tăng biến dạng cực hạn của BT vùng nén (-3,6%). Luận án kiến nghị nghiên cứu thêm về điều kiện dưỡng hộ và ứng xử cơ học VHSC dưới tải trọng động.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Lý do lựa chọn đề tài
  • 2. Mục đích nghiên cứu
  • 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
    • 3.1 Đối tượng nghiên cứu
    • 3.2 Phạm vi nghiên cứu
  • 4. Cơ sở khoa học của luận án
  • 5. Phương pháp nghiên cứu
  • 6. Những đóng góp mới của luận án
  • 7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
    • 7.1 Ý nghĩa khoa học của luận án
    • 7.2 Ý nghĩa thực tiễn của luận án

• CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ RẤT CAO

  • 1.1 GIỚI THIỆU VỀ BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ RẤT CAO
    • 1.1.1 Khái niệm bê tông cường độ rất cao
    • 1.1.2 Ưu, nhược điểm của bê tông cường độ rất cao
    • 1.1.3 Vật liệu chế tạo bê tông cường độ rất cao VHSC
    • 1.1.4 Một số tính chất của bê tông cường độ rất cao.
  • 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ RẤT CAO TRÊN THẾ GIỚI
    • 1.2.1 Tình hình nghiên cứu VHSC
    • 1.2.2 Tình hình nghiên cứu VHSC
  • 1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ RẤT CAO Ở VIỆT NAM

• CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC CHẾ TẠO VHSC

  • 2.1 CƠ SỞ KHOA HỌC NÂNG CAO CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG
    • 2.1.1 Nâng cao cường độ đá chất kết dính
    • 2.1.2 Nâng cao chất lượng cốt liệu
    • 2.1.3 Tăng khả năng liên kết giữa cốt liệu và đá xi măng
    • 2.1.4 Nâng cao cường độ bê tông bằng cách tối ưu hóa thành phần hạt
    • 2.1.5 Nâng cao cường độ uốn bê tông bằng cách sử dụng cốt sợi
  • 2.2 CƠ SỞ KHOA HỌC SỬ DỤNG PHỤ GIA KHOÁNG TRONG BÊ TÔNG
    • 2.2.1 Ảnh hưởng của PGK trong quá trình thủy hóa xi măng
    • 2.2.2 Cơ sở khoa học đánh giá vai trò của tác dụng vật lý và hóa học khi sử dụng phụ gia khoáng trong bê tông
    • 2.2.3 Cơ sở khoa học đánh giá hiệu ứng tương hỗ trong bê tông

• CHƯƠNG 3 VẬT LIỆU SỬ DỤNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

  • 3.1 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN VẬT LIỆU SỬ DỤNG
    • 3.1.1 Xi măng
    • 3.1.2 Phụ gia khoáng
      • 3.1.2.1 Silica fume
      • 3.1.2.2 Tro bay
    • 3.1.3 Phụ gia trơ
    • 3.1.4 Cốt liệu
      • 3.1.4.1 Cốt liệu nhỏ
      • 3.1.4.2 Cốt liệu lớn
    • 3.1.5 Cốt sợi thép
    • 3.1.6 Phụ gia siêu dẻo
    • 3.1.7 Nước
  • 3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
    • 3.2.1 Các phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn
    • 3.2.2 Phương pháp nghiên cứu phi tiêu chuẩn
    • 3.2.3 Phương pháp thiết kế thành phần bê tông.
    • 3.2.4 Phương pháp xác định vai trò vật lý và hóa học của phụ gia khoáng
    • 3.2.5 Phương pháp xác định định lượng hiệu ứng tương hỗ của tổ hợp PGK

• CHƯƠNG 4 VAI TRÒ CỦA PHỤ GIA KHOÁNG SILICA FUME VÀ TRO BAY TRONG HỆ CHẤT KẾT DÍNH

  • 4.1 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG PGK ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA CHẤT KẾT DÍNH
    • 4.1.1 Ảnh hưởng của phụ gia khoáng SF và FA tới tính công tác hồ CKD
    • 4.1.2 Ảnh hưởng của PGK SF và FA tới cường độ của CKD
  • 4.2 NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ TƯƠNG HỖ CỦA TỔ HỢP PGK SF VÀ FA ĐẾN CÁC TÍNH CHẤT CỦA CKD
    • 4.2.1 Cải thiện tính công tác của hồ CKD
    • 4.2.2 Cải thiện cường độ đá CKD
    • 4.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng sự tương hỗ của tổ hợp PGK đến hàm lượng Ca(OH)2 trong đá xi măng.
    • 4.2.4 Ảnh hưởng sự tương hỗ đến lượng nước liên kết trong đá xi măng.
    • 4.2.5 Ảnh hưởng phụ gia khoáng đến cấu trúc của đá xi măng.

• CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG VÀ NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT VHSC

  • 5.1 THIẾT KẾ THÀNH PHẦN VHSC
    • 5.1.1 Thiết kế thành phần hạt cho VHSC
    • 5.1.2 Tính toán thành phần bê tông cường độ rất cao
    • 5.1.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của của các loại vật liệu đến tính chất bê tông
    • 5.1.4 Tối ưu hóa thành phần vật liệu cấp phối VHSC
  • 5.2 NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA VHSC SỬ DỤNG PHỤ GIA KHOÁNG SILICA FUME VÀ TRO BAY
    • 5.2.1 Ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia khoáng đến tính công tác của hỗn hợp bê tông.
    • 5.2.2 Ảnh hưởng của PGK đến co nội sinh bê tông
    • 5.2.3 Cường độ của bê tông
    • 5.2.4 Tính chất độ bền lâu của VHSC
      • Khả năng chống thấm ion clo
      • Khả năng chống ăn mòn cốt thép
  • 5.5 ẢNH HƯỞNG CỦA CỐT SỢI THÉP ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA VHSC
    • 5.5.1 Ảnh hưởng hàm lượng sợi đến tính công tác của HHBT
    • 5.5.2 Ảnh hưởng hàm lượng sợi đến cường độ nén và khối lượng thể tích.
    • 5.5.3 Ảnh hưởng hàm lượng sợi đến cường độ uốn và độ bền dẻo dai
    • 5.5.4 Mô đun đàn hồi của bê tông.
  • 5.6 ỨNG DỤNG VHSC TRÊN KẾT CẤU DẠNG DẦM
    • 5.6.1 Cấp phối chế tạo dầm VHSC trong điều kiện phòng thí nghiệm
    • 5.6.2 Quá trình đúc và thử nghiệm
    • 5.6.3 Kết quả nghiên cứu và bàn luận

• KẾT LUẬN

• KIẾN NGHỊ

• TUYỂN TẬP CÁC BÀI BÁO CÔNG BỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN TRÊN CÁC TẠP CHÍ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH