Tính chất cơ học và độ bền của bê tông cát xỉ lò cao và khả năng ứng dụng trong công trình biển

  • Nguyễn Tấn Khoa

    Trường Đại học Đông Á, Số 33 Xô Viết Nghệ Tĩnh, Đà Nẵng, Việt Nam
  • Nguyễn Thanh Sang

    Trường Đại học Giao thông vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam.
Email: ntkhoa2013@gmail.com
Từ khóa: Bê tông cát, xỉ lò cao nghiền mịn, độ mài mòn trong nước, độ thấm clorua, độ bền sunfat, công trình biển.

Tóm tắt

Tro bay và xỉ lò cao là các loại vật liệu đã cho thấy được sự cải thiện các tính chất cường độ và độ bền khi được sử dụng trong bê tông cát. Sự kết hợp đồng thời của 2 loại vật liệu này với nhau có thể sẽ nâng cao hơn nữa hiệu quả sử dụng so với việc dùng riêng từng loại. Bài báo trình bày một nghiên cứu thực nghiệm về tính chất cơ học và độ bền của bê tông cát (BTC) khi sử dụng kết hợp đồng thời TB và XLC. Các loại bê tông cát được chế tạo với lượng cố định 150 kg/m3 tro bay trong khi XLC thay thế chất kết dính (CKD) với các tỷ lệ khác nhau để xem xét sự ảnh hưởng của tỷ lệ sử dụng XLC đến tính chất của BTC đóng rắn. Một cấp phối bê tông thường (BTT) sử dụng lượng xi măng tương đương tổng lượng CKD trong BTC được chế tạo với mục đích so sánh. Kết quả nghiên cứu cho thấy tính chất cường độ chịu nén, cường độ ép chẻ, độ mài mòn trong nước của bê tông cát tối ưu với tỷ lệ XLC thay thế 20%. Độ thấm clorua của BTC thấp nhất với tỷ lệ XLC thay thế 30%. Tỷ lệ XLC thay thế càng lớn, độ giãn nở của BTC trong dung dịch sunfat càng thấp sau 6 tháng. Ba loại BTC ứng với tỷ lệ XLC thay thế 10%, 20%, 30% có tính chất cường độ và độ bền đáp ứng được yêu cầu của bê tông làm việc trong môi trường biển theo TCVN 12041: 2017 và CSA A23.1: 2004.

Tài liệu tham khảo

[1]. NF P18 500, Bétons de sables, 1995: French.
[2]. Sablocrete, Synthèse du Projet National de Recherche et Développement, Bétons de sable, caractéristiques et pratiques d’utilisation, Presses de l’école Nationale des Ponts et Chaussées LCPC, 1994
[3]. T. S. Nguyễn, Nghiên cứu thành phần, tính chất cơ học và khả năng ứng dụng bê tông cát để xây dựng đường ô tô ở Việt Nam, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Đại học Giao thông vận tải, 2011.
[4]. Nguyễn Thanh Sang, Lê Thanh Hà, Bê tông cát sử dụng phụ gia tro trấu cho các vùng thiếu đá dăm, Tạp chí Giao thông vận tải, 8 (2010) 33-36.
[5]. D. Benamara, L. Zeghichi, B. Mezghiche, High Performance sand concrete, formulation, physico-machanical properties and durability, Benamara Project, 2015.
[6]. Nguyễn Thanh Sang, Trần Lê Thắng, Nguyễn Quang Ngọc, Bê tông cát nhiều tro bay làm lớp móng mặt đường ô tô, Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, 30 (2010) 84-90.
[7]. J. Chaohua., G. Wenwen, C. Hui, Z. Yuliang, J. Chen, Effect of filler type and content on mechanical properties and microstructure of sand concrete made with superfine waste sand, Construction and Building Materials, 192 (2018) 442-449. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.10.167
[8]. A. M. Neville, Properties of concrete, Fifth Edition, Pearson, England, 2012.
[9]. E. Özbay, M. Erdemir, H. İ. Durmuş, Utilization and efficiency of ground granulated blast furnace slag on concrete properties–A review, Construction and Building Materials, 105 (2016) 423-434. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.12.153
[10]. Y. Yang, B. Zhan, J. Wang, Y. Zhang, W. Duan, Damage evolution of cement mortar with high volume slag exposed to sulfate attack, Construction and Building Materials, 247 (2020) 118626. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118626
[11]. X. Hu, Z. Shi, C. Shi, Z. Wu, B. Tong, Z. Ou, G. De Schutter, Drying shrinkage and cracking resistance of concrete made with ternary cementitious components, Construction and Building Materials, 149 (2017) 406-415. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.05.113
[12]. C.M. Tibbetts, C.C. Ferraro, K.A. Riding, T.G. Townsend, Relating water permeability to electrical resistivity and chloride penetrability of concrete containing different supplementary cementitious materials, Cement and Concrete Composites, 107 (2020) 103491. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2019.103491
[13]. M. Gesoğlu, E. Güneyisi, E. Özbay, Properties of self-compacting concretes made with binary, ternary, and quaternary cementitious blends of fly ash, blast furnace slag, and silica fume, Construction and Building Materials, 23 (2009) 1847-1854. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2008.09.015
[14]. ACI 211.4R 08, Guide for Selecting Proportions for High-Strength Concrete Using Portland Cement and Other Cementitious Materials, in American Concrete Institute, 2008.
[15]. TCVN 9337:2012, Bê tông nặng- Phương pháp xác định độ thấm ion clo bằng phương pháp đo điện lượng, 2012.
[16]. TCVN 3118:1993, Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ chịu nén, 1993.
[17]. TCVN 3120:1993, Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ kéo bữa, 1993.
[18]. ASTM C1138, Standard Test Method for Abrasion Resistance of Concrete(Underwater Method), 2019.
[19]. ASTM C1012, Standard Test Method for Length Change of Hydraulic-Cement Mortars Exposed to a Sulfate Solution, 2012.
[20]. R. Siddique, M. I. Khan, Supplementary cementing materials,Springer Science & Business Media, Berlin, 2011.
[21]. A. Gholampour, T. Ozbakkaloglu, Performance of sustainable concretes containing very high volume Class-F fly ash and ground granulated blast furnace slag, Journal of Cleaner Production, 162(2017) 1407-1417.
[22]. H. Yazıcı, M.Y. Yardımcı, S. Aydın, A.S. Karabulut, Mechanical properties of reactive powder concrete containing mineral admixtures under different curing regimes, Construction and Building Materials, 23 (2009) 1223-1231. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2008.08.003
[23]. W. Wongkeo, A. Ngamjarurojana, A. Chaipanich, Compressive strength and chloride resistance of self-compacting concrete containing high level fly ash and silica fume, Materials & Design, 64 (2014) 261-269. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2014.07.042
[24]. J. Li, Y. Yao, A study on creep and drying shrinkage of high performance concrete, Cement and Concrete Research, 31 (2001) 1203-1206. https://doi.org/10.1016/S0008-8846(01)00539-7
[25]. J.M. Khatib, J. J. Hibbert, Selected engineering properties of concrete incorporating slag and metakaolin, Construction and Building Materials, 19 (2005) 460-472. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2004.07.017
[26]. S. Mengxiao,W. Qiang, Z. Zhikai, Comparison of the properties between high-volume fly ash concrete and high-volume steel slag concrete under temperature matching curing condition, Construction and Building Materials, 98 (2015) 649-655. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.08.134
[27]. Y. Xu, The influence of sulphates on chloride binding and pore solution chemistry, Cement and Concrete Research, 27 (1997) 1841-1850. https://doi.org/10.1016/S0008-8846(97)00196-8
[28]. R. Luo, Cai, Yuebo, C.Wang, X. Huang, Study of chloride binding and diffusion in GGBS concrete, Cement and Concrete Research, 33 (2003) 1-7. https://doi.org/10.1016/S0008-8846(02)00712-3
[29]. D.H. Phạm, T.T. Trần, K.C. Thái, V.Đ. Đào, T.S. Nguyễn, Thiết kế kết cấu theo độ bền, Nhà Xuất Bản Giao thông Vận tải, 2016.
[30]. R. Gollop, H. Taylor, Microstructural and microanalytical studies of sulfate attack. IV. Reactions of a slag cement paste with sodium and magnesium sulfate solutions, Cement and Concrete Research, 26 (1996) 1013-1028. https://doi.org/10.1016/0008-8846(96)00089-0
[31]. L.H. Yu, S. X. Zhou, H. Ou, Experimental Investigation on Properties of High Performance Concrete with Mineral Admixtures in Pavement of Highway, in Advanced Materials Research, Trans Tech Publ, 2013.
[32]. V. M. Malhotra, P. K. Mehta, High-performance, High-volume Flyash Concrete for Building Sustainable and Durable Structures,Suppementary Cementing Materials for Sustainable Development, Incorporated, 2008.
[33]. ASTM C1157, Standard Performance Specification for Hydraulic Cement, 2017.
[34]. TCVN 12041:2017, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Yêu cầu chung về thiết kế độ bền lâu và tuổi thọ trong môi trường xâm thực, 2017.
[35]. CSA-A23.1/A23.2, Concrete materials and methods of concrete construction, 2014.

Tải xuống

Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
25/04/2020
Nhận bài sửa
23/06/2020
Chấp nhận đăng
26/06/2020
Xuất bản
28/06/2020
Chuyên mục
Công trình khoa học