BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

Trần Đức Trung

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

Chuyên ngành: Kỹ thuật Vật liệu
Mã số: 9520309
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ

Hà nội - 2019


Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Xây dựng

Người hướng dẫn khoa học 1: TS. Bùi Danh Đại
Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS. Vũ Đình Đấu

Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:

Trường Đại học Xây dựng
Vào hồi

giờ

ngày


Phản biện 3:

Trường Đại học Xây dựng
Vào hồi

giờ

ngày

tháng

năm 2019

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện Quốc Gia và thư viện Trường Đại
học Xây dựng


-1MỞ ĐẦU
1. Giới thiệu
Khái niệm bê tông tự lèn xuất hiện đầu tiên tại Nhật Bản năm 1983, đánh dấu
một hướng nghiên cứu cũng như khả năng ứng dụng mới của loại bê tông này.
Do những tính năng và hiệu quả tuyệt vời mà loại bê tông này mang lại nên
những năm sau đó việc nghiên cứu và ứng dụng bê tông tự lèn cho các công
trình xây dựng không ngừng phát triển và hoàn thiện. Sử dụng bê tông tự lèn
giúp giảm thời gian thi công, tiết kiệm đáng kể nhân công, đảm bảo độ đặc
chắc tại những vùng khó đầm chặt, giảm tiếng ồn và sự rung động do quá trình
đầm bê tông tạo ra, kết cấu sau khi thi công có bề mặt phẳng nhẵn từ đó giảm
chi phí nhân công cũng như chi phí vật tư để hoàn thiện bề mặt. Sử dụng bê
tông tự lèn cường độ cao ngoài những hiệu quả của bê tông tự lèn mang lại nó
còn giúp giảm đáng kể tiết diện của kết cấu cũng như tăng đáng kể khả năng

-23. Mục đích nghiên cứu
Mục đích của luận án là: Nghiên cứu chế tạo bê tông có khả năng tự lèn,
cường độ nén cao (Rn>60MPa ở tuổi 28 ngày), sử dụng cát mịn, hỗn hợp phụ
gia khoáng xỉ lò cao - tro trấu và một số nguyên vật liệu có sẵn ở Việt Nam.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
4.1 Đối tượng nghiên cứu
- Cát mịn, phụ gia khoáng xỉ lò cao hạt hoá và tro trấu đốt công nghiệp
- Bê tông tự lèn cường độ cao sử dụng cát mịn và hỗn hợp xỉ lò cao - tro trấu.
4.2 Phạm vi nghiên cứu
- Sử dụng cát mịn có mô đun độ lớn 1,0÷1,2, hàm lượng bụi bùn sét
STT

Phân loại theo

Đơn vị

1

Độ chảy loang

2

Thời gian chảy T500

s

3

Thời gian chảy qua Vbox

s

4

Khả năng chảy qua J-ring
Khả năng vượt qua Lbox
trong trường hợp cửa xả có

5
6

9÷25
≤10
2 thanh chắn
3 thanh chắn
≤ 20
≤ 15

1.2.2. Phân loại theo thành phần của bê tông
Theo cách phân loại này, bê tông tự lèn được chia làm ba loại như sau:
- Bê tông tự lèn dựa trên hiệu ứng của bột mịn
- Bê tông tự lèn sử dụng phụ gia biến tính độ nhớt (VMA)
- Bê tông tự lèn sử dụng hỗn hợp cả hiệu ứng của bột mịn và VMA.


-41.3. Đặc tính của bê tông tự lèn cường độ cao
1.3.1. Vật liệu sử dụng trong chế tạo bê tông tự lèn cường độ cao
- Xi măng: Các loại xi măng phù hợp EN197-1 đều có thể được sử dụng để
chế tạo bê tông tự lèn. Tuy nhiên hàm lượng C3A không nên lớn hơn 10%.
- Cốt liệu lớn: Theo EFNARC, cốt liệu lớn sử dụng cho bê tông thông thường
đều có thể được sử dụng để chế tạo bê tông tự lèn, tuy nhiên đường kính cỡ
hạt lớn nhất nên từ 16÷20mm. Cần chú ý đến đặc tính bề mặt hạt của cốt liệu
- Cốt liệu nhỏ: Đặc tính bề mặt của hạt cốt liệu nhỏ ảnh hưởng lớn đến ma sát
trượt giữa các hạt từ đó ảnh hưởng đến khả năng chảy của hỗn hợp bê tông.
Bên cạnh đó, mô đun độ lớn của cốt liệu nhỏ cũng ảnh hưởng đến khả năng
chảy của hỗn hợp bê tông do nó làm thay đổi đáng kể lượng nước sử dụng.
- Phụ gia hoá dẻo: Sử dụng phụ gia hoá dẻo hoặc siêu dẻo trong bê tông tự
lèn cường độ cao nhằm tăng tính linh động của hỗn hợp, giảm tỷ lệ N/CKD.
- Phụ gia khoáng (PGK): Sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính với độ mịn cao
làm tăng cường độ và độ bền của bê tông. Một số loại phụ gia khoáng khi sử
dụng với hàm lượng hợp lý có thể cải thiện tính công tác của hỗn hợp bê tông.

Nẵng, Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh và tại các viện nghiên cứu
như: Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng, Viện Khoa học và Công nghệ Giao
thông vận tải, Viện Thuỷ công...Tuy nhiên số lượng đề tài chưa nhiều, việc
nghiên cứu chủ yếu trong phòng thí nghiệm và chưa được công bố rộng rãi.
1.6.2. Tình hình ứng dụng bê tông tự lèn cường độ cao tại Việt Nam
Năm 2007 công trình đập xà lan di động để ngăn nước mặn lấn vào vùng nước
ngọt ở Cà Mau đã được ứng dụng thi công bằng bê tông tự lèn. Năm 2008
khoa Xây dựng cầu đường thuộc trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng đã
nghiên cứu ứng dụng thành công bê tông tự lèn sử dụng cho công trình xây
dựng cảng Cái Mép Thị Vải tại tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu. Tại Viện Khoa học
Công nghệ Xây dựng đã nghiên cứu, sử dụng tro bay, cát thô để chế tạo bê
tông tự lèn có cường độ nén đạt 50MPa, kết quả nghiên cứu này đã được ứng
dụng thi công tại vị trí dầm chuyển của tại tòa nhà T34 - Trung Hòa. Có thể
thấy số lượng công trình được ứng dụng bê tông tự lèn tại Việt Nam còn rất
khiêm tốn, cường độ nén của bê tông ở tuổi 28 ngày thường nhỏ hơn 60MPa.
1.7. Một số khảo sát về cát mịn tại Việt Nam
Cát mịn được phân bố rộng rãi trên toàn lãnh thổ Việt Nam. Tại miền Bắc, cát
mịn được phân bố chủ yếu tại vùng đồng bằng Bắc Bộ dọc theo các con sông
lớn. Cát mịn tại Sông Hồng có chất lượng tương đối ổn định. Tại vùng Đồng
bằng sông Cửu Long, chỉ tính riêng con sông Mê Kông đã cung cấp một lượng
cát ước tính lên đến 850 triệu m3 (chưa kể lượng cát bồi đắp hàng năm), trong
đó Bến Tre (29,89%), Đồng Tháp (24,60%), Vĩnh Long (15,20%), Tiền Giang
(11,29%), Sóc Trăng (10,47%), An Giang (9,9%), Cần Thơ (2,94%), Trà Vinh
(2,11%), Cà Mau (1,41%)...Tuy nhiên cát đạt yêu cầu dùng cho bê tông lại
khan hiếm. Do đó việc nghiên cứu sử dụng cát mịn để chế tạo bê tông là rất
cần thiết, đáp ứng được nhu cầu tại địa phương, giảm giá thành công trình.
1.8. Tình hình nghiên cứu sử dụng cát mịn trong bê tông và bê tông tự lèn
cường độ cao trên thế giới và ở Việt Nam
Cát mịn Dơ - Nhiếp, Ba - zơ - khan đã được nghiên cứu sử dụng để chế tạo bê
tông cho một số công trình thuỷ công và xây dựng tại Liên Xô. Cát mịn sa mạc

phải có khả năng tự chảy, với nội ma sát giữa các thành phần trong hỗn hợp
thấp. Để đạt được điều đó, hỗn hợp bê tông phải có độ linh động cao nhưng
không bị tách nước, phân tầng. Năm 2003, Nielsson và Wallervik đã nghiên
cứu và khẳng định giả thuyết cho rằng: khả năng tự lèn của hỗn hợp bê tông
chủ yếu là do vai trò của hồ chất kết dính. Ở trạng thái ban đầu, hồ chất kết
dính có thể được coi như một dạng chất lỏng nên việc nghiên cứu về đặc trưng
lưu biến, trong đó thông số độ nhớt của hồ chất kết dính mang tính quyết định.
2.2. Cơ sở khoa học chế tạo bê tông cường độ cao
2.2.1. Nâng cao cường độ đá xi măng
Để nâng cao cường độ đá xi măng thì cần phải cải thiện các yếu tố ảnh hưởng:
- Độ rỗng: Để giảm số lượng cũng như kích thước của các lỗ rỗng trong đá xi
măng ta có giảm đến mức tối đa có thể lượng không khí cuốn vào và tỷ lệ N/X.
- Giảm kích thước của hạt tinh thể: Giảm tỷ lệ N/X sẽ thúc đẩy sự hình thành
sản phẩm thuỷ hoá trong, là những sản phẩm có cấu trúc hạt mịn, cường độ cao.
- Tăng độ đồng nhất: Sử dụng phụ gia siêu dẻo một cách hợp lý ngoài việc
giúp giảm tỷ lệ N/CKD nó còn đóng vai trò phân tán các hạt xi măng, tăng
mức độ đồng nhất cho hỗn hợp bê tông. Sử dụng chế độ lèn chặt thích hợp
cũng là một trong những biện pháp làm giảm thể tích bọt khí, tăng độ đồng nhất.


-72.2.2. Nâng cao cường độ vùng chuyển tiếp giữa đá xi măng và cốt liệu
Giảm tỷ lệ N/X và sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính siêu mịn là biện pháp
hiệu quả giúp cải thiện cấu trúc của vùng chuyển tiếp, giảm chiều dày và làm
tăng cường độ của vùng chuyển tiếp (ITZ) giữa đá xi măng và bề mặt cốt liệu.
2.2.3. Lựa chọn cốt liệu có cường độ cao
Lựa chọn đá gốc có cấu trúc đặc chắc, cường độ cao để sản xuất cốt liệu như :
đá đolomit, đá vôi có cường độ nén dập cao, đá granite, gabro, điabaz, bazan...
2.3. Cơ sở khoa học của việc sử dụng phụ gia khoáng xỉ lò cao và tro trấu
trong chế tạo bê tông tự lèn cường độ cao
2.3.1. Vai trò của phụ gia khoáng trong bê tông tự lèn cường độ cao

nhiên sử dụng GBFS với hàm lượng lớn, độ mịn thấp sẽ làm HHBT bị tách nước.


-82.3.2.3. Cơ sở khoa học của việc sử dụng hỗn hợp phụ gia khoáng xỉ lò cao và
tro trấu trong bê tông tự lèn cường độ cao
RHA hay GBFS hoàn toàn có thể được sử dụng làm PGK trong SCHSC, tuy
nhiên khi sử dụng đơn lẻ, các PGK này đều có những hạn chế nhất định. Phối
hợp sử dụng RHA và GBFS với tỷ lệ thích hợp sẽ giảm bớt nhược điểm của
mỗi loại đồng thời còn tạo ra hiệu ứng tương hỗ làm tăng hiệu quả của chúng.
2.4. 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
2.4.1. Ảnh hưởng của cát mịn đến tính chất của bê tông tự lèn cường độ cao
Hàm lượng, đặc tính bề mặt, mô đun độ lớn (Mđl) của cốt 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

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.


-103.2. 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


80!
60!
40!

5!
0!
1.25!

Chỉ$số$hoạt$tính$(%)$

Kích$thước$hạt$(mm)$

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

20!
0!
2.5!

150!

24!

100!

Bắt!đầu!đông!kết!(phút)!
Kết!thúc!đông!kết!(phút)!
Lượng!nước!tiêu!chuẩn!(%)!

50!
0!
10!

20!

30!

40!

50!

60!

Hình 4.2: Ảnh hưởng của GBFS đến Ntc và
Bắt!đầu!đông!kết!(phút)!
thờiKết!thúc!đông!kết!(phút)!
gian đông kết của hồ CKD48!
350!


0!

0!

30!

Bắt!đầu!đông!kết!(phút)!

10! Kết!thúc!đông!kết!(phút)!
15! 20! 25! 30! 35!
Lượng!nước!tiêu!chuẩn!(%)!
Hàm&lượng&RHA&(%)&
10!

20!

30!

40!

50!

60!

10!Hàm&lượng&GBFS&(%)&
15!
20!
25!
30!


50!
200!
0!

150!

0!

10!

100!

15!
20!
25!
30!
Hàm&lượng&RHA&(%)&

42!
39!
36!
33!

100%XM!
90%XM+10%GBFS!
70%XM+30%GBFS!
50%XM+50%GBFS!
30%XM+70%GBFS!

!

! !

50!
0!
0!

30!

60!

90! 120! 150! 180! 210! 240!
Thời&gian&(phút)&

Hình 4.4: Ảnh hưởng của GBFS đến
100%XM!
độ nhớt của hồ
90%XM+10%GBFS!
250!
300!

Độ#nhớt#(mPa.s)#

!

39!
48!
36!
28!
45!
33!

nghiên cứu cho thấy: GBFS
làm giảm độ nhớt của hồ
CKD
! so với hồ XM. Mức
độ giảm độ nhớt tăng lên

45!
42!

Bắt!đầu!đông!kết!(phút)!
Kết!thúc!đông!kết!(phút)!
Lượng!nước!tiêu!chuẩn!(%)!

200!
150!
100!

70%XM+30%GBFS!
50%XM+50%GBFS!
30%XM+70%GBFS!

200!
150!
100!

0!

!!

Lượng!nước!tiêu!chuẩn!(%)!

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.

22!

350!

Độ#nhớt#(mPa.s)#

30!

300!

Lượng&nước&tiêu&chuẩn&(%)&
Lượng&nước&tiêu&chuẩn&(%)&
Lượng&nước&tiêu&chuẩn&(%)&

!

350!

Thời&gian&(phút)&



-12khi 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

Độ#nhớt#(mPa.s)#
Độ#nhớt#(mPa.s)#

!
!
!

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,
350!
!
350!
100%XM!
điểm đột biến xảy ra khi
100%XM!
90%XM+10%RHA!
300!
lượng dùng RHA-B đến
300!
90%XM+10%RHA2B!
85%XM+15%RHA!
85%XM+15%RHA2B!

150! 180!
180! 210!
210! 240!
240!
GBFS. Đồng thời mức độ
0!
30!
Thời#gian#(phút)#
Thời#gian#(phút)#
biến đổi độ nhớt theo thời
!!
Hình 4.5: Ảnh hưởng của RHA-B
gian
của RHA-B cũng diễn
!
350!
100%XM!
đến độ nhớt của hồ
ra nhanh hơn so với GBFS.
90%XM+10%RHA!

!

300!

4.2.2.3. Ảnh hưởng của hỗn hợp xỉ250!
lò cao - tro85%XM+15%RHA!
trấu đến độ nhớt của CKD
80%XM+20%RHA!
Tỷ lệ N/CKD sử dụng là 0,3 theo khối lượng,75%XM+25%RHA!

5
6

100
30
40
50
40
50

0 0!
40
35
30
35
30

30!

60!

RHA-B
RHA-A
90!0 120! 150! 180! -210!
Thời&gian&(phút)&
30
25
20
25
20

120! 150! 180! 210! 240!

Thời#gian#(phút)#

!!

!Với

300!
hàm lượng RHA-B sử
350!
100%XM!
100%XM!
30XM40GBFS30RHA5B!
dụng từ 20÷25% kết hợp
90%XM+10%RHA!
300!
250!
40XM35GBFS25RHA5B!
với GBFS từ 30÷35% đã
85%XM+15%RHA!
! 50XM30GBFS20RHA5B!
80%XM+20%RHA!
800
250!
40XM35GBFS25RHA5A!
giúp giảm độ nhớt của hồ
40%XM35%GBFS25%RHA-B
200!
75%XM+25%RHA!

0!
30! 060! 90! 120! 150! 180! 210! 240!
Thời&gian&(phút)&
0
50
100
150
200
dụng quá nhiều PGSD. Mặt
Thời#gian#(phút)#
!
!
Thời gian (giờ)
!khác kết quả nghiên cứu Hình
hưởng của hỗn hợp GBFS-RHA !
300! 4.6: !Ảnh
!
100%XM!
0.007
cũng cho thấy độ nhớt của
đến độ nhớt của hồ CKD
30XM40GBFS30TTB!
250!
40XM35GBFS25TTB!
0.006
40%XM60%RHA-B
hồ CKD sử dụng RHA-A lớn hơn đáng kể 50XM30GBFS20TTB!
so
với độ nhớt của hồ
CKD sử dụng


Tổng nhiệt thuỷ hoá (J)

Tốc độ tăng nhiệt (mW/g)

0.004
4.2.3. Ảnh hưởng của xỉ lò cao150!
và tro trấu
đến tốc độ tăng nhiệt thuỷ hoá
0.003
và tổng nhiệt thuỷ hoá của xi măng
0.002
100!
Kết quả nghiên cứu nhận định: Sử dụng 60% PGK (GBFS, RHA-B hay hỗn hợp
0.001
GBFS-RHA-B) trong thành phần50!CKD làm0.007
giảm mạnh lượng nhiệt thuỷ hoá
!
0
cũng
như40%XM35%GBFS25%RHA-B
tốc độ toả nhiệt so với hồ CKD sử0.006
dụng
100%XM.
. 96
Với120
lượng
800
0
24

40%XM60%GBFS
0.005
40%XM60%GBFS
40%XM35%GBFS25%RHA-B
600tổngHình
40%XM60%RHA-B
và
nhiệt
thuỷ
hoábịtrước
hơn đáng
kể hưởng
so vớicủa
hồGBFS
CKDvàsửRHA-B
dụng!
Thời&gian&(phút)&
4.7:
Thiết
TAM 50
AIRgiờ
sử lớn !!!Hình
4.8:
Ảnh
0.004
500
60%
RHA-B
hồ CKD
sử

20kết
giờ
tiên,
cũng
0.001
200
như tốc
độ toả
nhiệthay
củahỗn
hồhợp
CKD
chứa hỗn hợp
là
(GBFS,
RHA-B
GBFS-RHA-B)
tronggồm
thành40%XM60%RHA-B
phần CKD làm giảm mạnh
-82100
0
thấp hơn
so
với
hồ
CKD
chứa
40%XM35%GBFS25%RHA-B.
Tuy

nghiên
trước
đây [117].
Thời
gian
(giờ)phù
lượng Điều
nhiệtnày
thuỷ
hoá
cũng
như
tốc
nhiệtvàcủa
chúng
gầncứu
tương
đương.
!
0.007

Với lượng dùng XM như nhau thì hồ

0.006

40%XM60%RHA-B
CKD sử dụng 60%GBFS
có tốc độ toả
100%XM


toả
nhiệt sau 30 giờ

AIR sử
huỷ hoá

Tốc độ tăng nhiệt (mW/g)

0.006 0
-0.001

Thời gian
(giờ)
40%XM60%GBFS

!

800
40%XM35%GBFS25%RHA-B

700
TổngTổng
nhiệt
thuỷ!hoá
nhiệt
thuỷ hoá(J/g)!
(J)

Tốcđộđộ
tăng

120
Thời gian (giờ)

144

168

192

0.005
cũng
như
tổngcủa
lượng
nhiệt
thuỷ
hoá ! Hình
40%XM35%GBFS25%RHA-B
!!Hình
Hình
4.8:
Ảnh
hưởng
của
GBFS
và
RHAHình
4.9:Ảnh
Ảnhhưởng
hưởng của

chúng
lại
thấp
hơn.
RHA-B
đến
nhiệt
thuỷ
của
XM
đến
tốc
độ
tăng
nhiệt
thuỷ
hoá
của
XM
0.003

Saucứu
khoảng
20 giờ
nhiệt thuỷ hoá cũng như tốc độ toả nhiệt của hồ
ưa ra từ kết quả 0.002
nghiên
như sau:
Sử đầu
dụngtiên,

!


-144.2.4. 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%RHAB và mẫu 40%XM35%GBFS25%RHA-B gần tương đương ở tất cả các tuổi.
20.0!

Hàm$lượng$Ca(OH)2$(%)$

18.0!
16.0!

100%XM!
40%XM35%GBFS25%RHA7B!
40%XM35%FA25%SF!

40%XM60%GBFS!
40%XM60%RHA7B!


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

!


-15Luận 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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

30
45
40
50
40
20
40
50
20

RHA-B
(%)
20
10
15
25
10
30
20
30
25
10
20
30
30
20
10
30

Cường độ nén (MPa)

76,3
75,9
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.


-16CHƯƠNG 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
CPV1
CPV2

1036
1036
1088
1088
1088

XM
(kg)
369
358
348
357
346
336
345
335
325

GBFS RHA-B
(kg)
(kg)
338
219
328
212
319
206
327
211
317

1,70
1,45
1,30

5.1.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ N/CKD và Vcát/Vvữa đến tính chất của vữa
Các cấp phối vữa có ĐCL và TV-V thí nghiệm đạt yêu cầu thiết kế. Khi tỷ lệ
N/CKD và tỷ lệ Vcát/Vvữa tăng đều làm giảm lượng dùng PGSD. Lượng dùng
PGSD tăng đột biến khi sử dụng tỷ lệ N/CKD là 0,28 và Vcát/Vvữa là 0,42.
Kết quả nghiên cứu về cường độ nén của mẫu vữa cho thấy: Các cấp phối vữa
có cường độ nén ở tuổi 28 ngày đều đạt lớn hơn 60MPa. Khi tăng tỷ lệ N/CKD
và tỷ lệ Vcát/Vvữa đều làm giảm cường độ nén của mẫu vữa ở tuổi 7 ngày, 28
ngày và 90 ngày. Mức độ ảnh hưởng của tỷ lệ N/CKD đến cường độ nén của
mẫu vữa là lớn hơn so với mức độ ảnh hưởng của tỷ lệ Vcát/Vvữa.
Cường$độ$nén$(MPa)$

120!
Tuổi!7!ngày!

100!

Tuổi!28!ngày!

Tuổi!90!ngày!

80!
60!
40!
20!
0!
CPV1!


Tuổi!28!ngày!

Tuổi!90!ngày!

!


-175.2. Nghiên cứu với bê tông tự lèn cường độ cao
5.2.1. Thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông tự lèn cường độ cao
Sử dụng các cấp phối vữa nghiên cứu tại mục 5.1.1 làm vữa “nền” cho chế tạo
hỗn hợp bê tông tự lèn cường độ cao với cốt liệu lớn sử dụng có Dmax=20mm.
Tỷ lệ Vcát/Vđá = 0,95. Thành phần cấp phối bê tông được thống kê tại bảng 5.2.
Bảng 5.2: Thành phần cấp phối bê tông tự lèn cường độ cao
Ký hiệu

Tỷ lệ thể tích
CM/Đ CM/V

N/CKD

Đ
(kg)

CM
(kg)

XM GBFS RHA-B N PGSD
(kg) (kg)
(kg)

739

267
259
252
255
247
240
243
235
229

CPBT1
CPBT2
0,38
CPBT3
CPBT4
CPBT5 0,95 0,40
CPBT6
CPBT7
CPBT8
0,42
CPBT9

245
238
231
233
226
220

1,70
1,45
1,30

5.2.2. Tính chất của bê tông tự lèn cường độ cao
5.2.2.1. Tính chất của hỗn hợp bê tông
Kết quả thí nghiệm cho thấy: hỗn hợp bê tông của các cấp phối có chỉ tiêu thí
nghiệm về ĐCL, T500, PJ, TV, PL đạt mục tiêu nghiên cứu. Độ đồng nhất của
cấp phối CPBT (2, 3, 5, 6, 9) đạt SR2, của cấp phối CPBT (1, 4, 7, 8) đạt SR1.
Bảng 5.3: Khả năng tự lèn và hàm lượng bọt khí của hỗn hợp bê tông
Ký hiệu
CPBT1
CPBT2
CPBT3
CPBT4
CPBT5
CPBT6
CPBT7
CPBT8
CPBT9

ĐCL T500
(mm) (s)
810
3,5
830
3,0
790
4,0
730

14
11
21
19
14

PL
(H2/H1)
0,91
0,93
0,96
0,94
0,98
0,98
0,85
0,87
0,94

SR
(%)
15,8
14,4
11,3
15,6
11,8
10,7
19,3
16,8
14,7


Cư

20!
0!
CPV1!

CPV2!

CPV3!

CPV4!

CPV5!
-18-

CPV6!

CPV7!

CPV9!

CPV9!

Cấp$phối$vữa$

!

!

Cường$độ$nén$(MPa)$


CPBT9!

Cấp$phối$bê$tông$

!

Hình 5.4:Ảnh hưởng của tỷ lệ N/CKD và Vcát/Vvữa đến cường độ nén của bê tông
5.2.2.3. Cường độ kéo khi uốn của bê tông
Kết quả cho thấy: cũng tương tự như cường độ nén, cường độ kéo khi uốn và
cường độ kéo dọc trục của mẫu bê tông giảm khi tăng tỷ lệ N/CKD và Vcát/Vvữa.
5.2.2.4. Cường độ kéo khi bửa của bê tông
Kết quả cho thấy: khi tăng tỷ lệ N/CKD và Vcát/Vvữa thì cường độ kéo khi bửa
của mẫu bê tông giảm. Tuy nhiên mức độ giảm thấp hơn so với cường độ nén.
5.2.3.1. Ảnh hưởng hàm lượng và kích thước hạt lớn nhất của cốt liệu lớn đến
khả năng tự lèn của hỗn hợp bê tông
- Sử dụng cấp phối CPBT5 làm cấp phối để đối chứng
- Sử dụng cốt liệu lớn có kích thước hạt lớn nhất (Dmax) là 10mm
- Sử dụng tỷ lệ Vcát/Vđá là 0,85 và 1,05
Bảng 5.4: Thành phần cấp phối bê tông sử dụng trong nghiên cứu ảnh hưởng
của cốt liệu lớn đến tính chất tự lèn của hỗn hợp bê tông
Ký hiệu Vcát/Vđá Dmax

Đ
(kg)

CM XM GBFS RHA-B
PGSD
N (kg)
(kg) (kg) (kg)

239
254

226
226
219
233

146
146
141
151

186
186
180
191

1,20
1,20
1,10
1,50

Bảng 5.5: Ảnh hưởng của CLL đến khả năng tự lèn và của HHBT
Ký hiệu
CPBT5
CPBT5.1
CPBT5.2
CPBT5.3


0,98
0,90
0,92

11,8
10,3
14,7
15,8

1,97
2,04
1,95
2,18

PGSD
(%)
1,20
1,20
1,10
1,50

!


-19Kết quả nghiên cứu cho thấy: hàm lượng cốt liệu lớn tăng lên (Vcát/Vđá = 0,85)
hoặc giảm xuống (Vcát/Vđá = 1,05), đều làm giảm khả năng tự lèn của HHBT.
Đồng thời, tăng Dmax của cốt liệu cũng sẽ làm giảm khả năng tự lèn của HHBT.
5.2.3.2. Ảnh hưởng hàm lượng và kích thước hạt lớn nhất của cốt liệu lớn đến
tính chất cơ lý của bê tông
Kết quả thí nghiệm cho thấy: cường độ nén của mẫu bê tông tăng lên khoảng

801
801
801

CM CT XM GBFS RHA-B RHA-A FA
714 714 714 714 714 714 - 734

247
665
438
487
247
255
247

226
216
226
226

146
144
146

149
-

SF

N

ĐCL
(mm)
780
770
730
800
780
755
710

T500
PJ
(s) (mm)
3,5
3,0
4,5
5,0
3,0
3,0
7,5
4,0
6,5
3,0
2,5
4,0
5,0
4,0

TV
(s)

9,20 2,40
2,54
14,4 1,70
1,92
10,6 1,00
1,98


-20Các kết quả nghiên cứu cho thấy: hỗn hợp bê tông có khả năng tự lèn cao, độ
đồng nhất tốt. Cấp phối sử dụng RHA-A cần lượng dùng PGSD lớn hơn 100%
so với cấp phối sử dụng RHA-B. Cấp phối sử dụng GBFS làm giảm đến 50%
lượng dùng PGSD so với cấp phối sử dụng 100%XM. Khi sử dụng hỗn hợp
GBFS-RHA với tác dụng tương hỗ đã giúp giảm đến 16,7% lượng dùng PGSD
so với cấp phối sử dụng 100%XM. Bên cạnh đó hỗn hợp bê tông sử dụng tổ
hợp phụ gia khoáng FA-SF cần lượng dùng PGSD lớn hơn so với cấp phối sử
dụng 100%XM và cấp phối sử dụng hỗn hợp GBFS-RHA-B. Cấp phối sử dụng
cát thô cần dùng PGSD thấp hơn so với cấp phối sử dụng cát mịn khoảng 20%.
5.3.3. Thời gian kết thúc đông kết của hỗn hợp bê tông

Cường%độ%nén%(MPa)%

Kết quả nghiên cứu cho thấy: khi tăng lượng dùng PGSD sẽ làm kéo dài thời
gian
kết thúc đông kết của hỗn hợp bê tông. Các cấp phối sử dụng phụ gia
140!
Tuổi!7!ngày!
khoáng
có thời gian
kết thúc đông dàiTuổi!28!ngày!
hơn so với cấp phốiTuổi!90!ngày!

phối sử CPĐC6!
dụng cát
CPHL!
CPĐC2!
CPĐC3!
mịn (CPHL). Cấp phối sử dụng hỗnCấp%phối%bê%tông%
hợp GBFS-RHA-B (CPHL) có cường độ
!
!nén cao hơn đến 24,2% so với cấp phối sử dụng hỗn hợp SF-FA (CPĐC5).
140!

Tuổi!7!ngày!
Tuổi!180!ngày!

Cường%độ%nén%(MPa)%

120!

Tuổi!28!ngày!
Tuổi!360!ngày!

Tuổi!90!ngày!

100!
80!
60!
40!
20!
0!
CPHL!

Ứng%suất%(MPa)%

30!

CPHL!

-21-

CPĐC2!

25!

CPĐC1!

20!
15!

y!=!45769x!1!0.7052!

!

Mô%đun%đàn%hồi%(103.MPa%)%

5.3.6. Mô đun đàn hồi của mẫu bê10!tông
y!=!36531x!1!0.664!
Kết quả thí nghiệm cho thấy: CPHL5!có mô đun đàn hồi cao y!=!39591x!1!0,435!
nhất và CPĐC1 có
mô đun đàn hồi thấp nhất. Cấp phối 0!sử0!dụng0.0002!
đơn khoáng
GBFS và cấp phối0.001!

5.18: MđhCấp%phối%bê%tông%
của CPHL và các CPĐC !
tông sử dụng cát thô (CPĐC6).
5.3.7. Co ngót của mẫu bê tông
5.3.7.1. Co ngót nội sinh

Độ%co%nội%sinh%(mm/m)%
Độ%co%nội%sinh%(mm/m)%

CPĐC1 sử dụng 665kg xi măng cho giá trị co ngót nội sinh ở tuổi 28 ngày lớn
hơn 157% so với giá trị co ngót của cấp phối CPHL (sử dụng 247kg xi măng).
Thời%gian%(ngày)%
Cấp phối CPHL và CPĐC5 sử
0! 2! 4! 6! 8! 10!Thời%gian%(ngày)%
12! 14! 16! 18! 20! 22! 24! 26! 28!
dụng lượng XM tương tự nhau 0.0! 0! 2! 4! 6! 8! 10! 12! 14! 16! 18! 20! 22! 24! 26! 28!
0.0!
tuy nhiên kết quả đo co nội 10.1!
10.1!
CPHL!
10.2!
sinh của CPĐC5 lại lớn hơn 10.2!
CPĐC1!
CPHL!
10.3!
CPĐC2!
CPĐC1!
cấp phối CPHL đến 55%. Cấp 10.3!
CPĐC3!
10.4!

6!

8! 10! Thời%gian%(ngày)%
12! 14! 16! 18! 20! 22! 24! 26! 28!

0!

2!

4!

6!

8! 10! 12! 14! 16! 18! 20! 22! 24! 26! 28!

0.0!

Tổng%co%ngót%(mm/m)%
Tổng%co%ngót%(mm/m)%

5.3.7.2. Tổng co ngót
Kết quả cho thấy: giá trị
tổng co ngót lớn, đồng thời
tốc độ co ngót cũng diễn ra
nhanh hơn nhiều so với co
ngót nội sinh. Sử dụng
lượng XM lớn hơn sẽ cho
giá trị tổng co ngót lớn hơn.
Tuy nhiên mức độ ảnh
hưởng của chúng thấp hơn


CPĐC5!
CPĐC6!

11.2!
11.0!

11.2!

Hình 5.20: Tổng co ngót của các cấp phối
nghiên cứu đối chứng

!

!

!