Thạc Sĩ Nghiên cứu sử dụng phụ gia hỗn hợp có tro trấu để nâng cao tính bơm của bê tông siêu nặng 2.800 3.00

Nghiên cứu sử dụng phụ gia hỗn hợp có tro trấu để nâng cao tính bơm của bê tông siêu nặng = 2.800 3.000 kg/m3
MỞ ĐẦU
Bê tông là một trong những vật liệu xây dựng nhân tạo được dùng thường xuyên và sản xuất rộng rãi nhất trên thế giới. Công nghệ bê tông gắn liền với nền văn minh nhân loại và sẽ luôn luôn đóng vai trò quan trọng cho sự phát triển kinh tế của mỗi nước trên thế giới trong thế kỷ XX và cả trong thế kỷ XXI. Trên thế giới hiện nay mỗi năm có trên 2 tỷ m3 sản phẩm bê tông các loại được sử dụng trong các ngành công nghiệp và xây dựng dân dụng. Lĩnh vực xây dựng hiện nay đang sử dụng trên 1.000 loại bê tông khác nhau trong khi nghiên cứu bê tông cho tương lai vẫn tiếp tục triển khai mạnh mẽ [1].
Các nghiên cứu phát minh phụ gia cho bê tông và công nghệ tiên tiến đã tạo nên các đột phá trong sản xuất bê tông chất lượng cao, bê tông công nghệ cao và các loại bê tông đặc biệt. Các loại bê tông đặc biệt như bê tông chịu lửa, bê tông dẫn điện, bê tông cách ly sóng vô tuyến cao tần, bê tông thuỷ hoá, bê tông chống phóng xạ, và bê tông đặc biệt nặng đang được nghiên cứu phát triển rất mạnh mẽ.
Tạo ra một loại vật liệu mới với tính năng kỹ thuật tốt phải đồng thời đảm bảo các tính năng ứng dụng là nhiệm vụ của ngành công nghiệp vật liệu xây dựng. Do vậy nghiên cứu bê tông ngoài vấn đề tận dụng vật liệu địa phương, nghiên cứu vật liệu thay thế nâng cao chất lượng sản phẩm thì khả năng ứng dụng trong xây dựng 34=
09phải phù hợp với điều kiện sử dụng thực tế. Một trong các loại bê tông mà đề tài nghiên cứu theo hướng đó là bê tông đặc biệt nặng và đảm bảo yêu cầu thi công theo phương pháp bơm. Xác định mục tiêu đó là nội dung của học viên trong luận văn với tên đề tài “Nghiên cứu sử dụng phụ gia hỗn hợp có tro trấu để nâng cao tính bơm của bê tông siêu nặng = 2.800 3.000 kg/m3”.
Bê tông siêu nặng hay bê tông đặc biệt nặng là bê tông phân loại theo khối lượng thể tích > 2.500 kg/m3. Bê tông đặc biệt nặng có những đặc tính tương tự như bê tông nặng nhưng có khối lượng thể tích lớn nên có những ưu điểm và tính chất ứng dụng đặc biệt khác so với bê tông nặng khác. Sản phẩm bê tông mà đề tài nghiên cứu ứng dụng có khối lượng thể tích = 2.800 3.000 kg/m3, cường độ nén Rn = 40N/mm2 và thành phần bê tông sử dụng hỗn hợp phụ gia nghiên cứu để đạt yêu cầu hỗn hợp bê tông bơm.
Đề tài nghiên cứu hỗn hợp phụ gia trên cơ sở từ phụ gia khoáng hoạt tính tro trấu, phụ gia dẻo hóa C-3 và phụ gia trơ là bột đá nghiền mịn. Mục tiêu hỗn hợp phụ gia nghiên cứu sử dụng cho bê tông để nâng cao tính bơm cho hỗn hợp bê tông đặc biệt nặng và nâng cao tính chất tốt hơn cho bê tông.
Sự phát triển phụ gia bê tông làm cho sản phẩm bê tông ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực xây dựng dân dụng và công nghiệp. Tại các nước phát triển hơn 80% tổng sản lượng bê tông có sử dụng phụ gia.Việc sử dụng các loại phụ gia đã thực sự trở thành một cuộc cách mạng trong lĩnh vực sản xuất cho bê tông, đáp ứng phù hợp cho các loại hình thi công và đặc điểm các sản phẩm bê tông.
Trong lĩnh vực xây dựng công việc bơm hỗn hợp bê tông được sử dụng trong nhiều trường hợp thi công khác nhau, trong đề tài này ta đánh giá tính bơm bê tông lên các tầng cao trong thi công nhà dân dụng và công nghiệp. Để chế tạo hỗn hợp bê tông bơm thì thực tế ta phải dùng phụ gia trợ bơm. Phụ gia trợ bơm sẽ tăng tính năng làm hỗn hợp bê tông dẻo hơn, dễ dàng vận chuyển được cho cự ly xa và cao hơn mà vẫn đảm bảo các tính chất của hỗn hợp bê tông ban đầu. Tác dụng của loại phụ gia này làm cho hồ xi măng dẻo hơn, dễ chui vào các khe hở của cốt liệu và làm cho bê tông dễ di chuyển hơn trong đường ống bơm. Nghiên cứu hỗn hợp phụ gia đề tài không chỉ nâng cao tính bơm cho hỗn hợp bê tông mà còn nâng cao tính chất cho bê tông đặc biệt nặng như có cường độ cao và phẩm chất tốt hơn.
Việt nam là một trong các nước sản xuất lúa gạo lớn trên thế giới, mỗi năm các cơ sở xay xát gạo thải ra tới 7,5 8 triệu tấn vỏ trấu. Lượng trấu có thể thu gom được vào khoảng 4,5 triệu tấn đã được sử dụng vào các mục đích đun nấu, củi ép, ván ép, lượng dư còn lại thừa thải ra kênh, rạch làm ảnh hưởng tới môi trường [3]. Việc nghiên cứu đánh giá sử dụng tro trấu dùng làm phụ gia trong nghiên cứu là hướng giải quyết giảm thiểu gây ô nhiễm môi trường và mang lại nhiều lợi ích thiết thực về kinh tế và môi trường.
Từ thực tế đã phân tích ở trên, đề tài “Nghiên cứu sử dụng phụ gia hỗn hợp có tro trấu để nâng cao tính bơm của bê tông siêu nặng = 2.800 3.000 kg/m3 ” mà học viên nghiên cứu thực sự có ý nghĩa thiết thực.
1. Tính cấp thiết của đề tài.
- Để tăng năng suất trong thi công thì cần sử dụng hỗn hợp bê tông bơm được. Bê tông đặc biệt nặng sử dụng trong lĩnh vực xây dựng các công trình đặc biệt rất rộng nên để đáp ứng trong thi công và tăng chất lượng bê tông đặc biệt nặng thì việc nghiên cứu phụ gia hỗn hợp cho bê tông là thiết thực và cần thiết.
- Nghiên cứu chế tạo bê tông đặc biệt nặng từ phụ gia ở điều kiện trong nước sẽ tạo điều kiện phát triển bê tông đặc biệt nặng bền vững ở nước ta. Sử dụng loại bê tông này để đáp ứng như cầu trong xây dựng nhà máy điện nguyên tử trong tương lai tại Việt nam cũng như các công trình đặc biệt khác ở nước ta.
Với các yếu tố phù hợp trên, nội dung đề tài nghiên cứu là thiết thực và góp phần để sản phẩm bê tông đặc biệt nặng ứng dụng rộng rãi trong tương lai.
2. Đối tượng và phạm vi đề tài.
Xuất phát từ tính thực tiễn mà nghiên cứu của đề tài là sử dụng phụ gia hỗn hợp cho bê tông đặc biệt nặng để nâng cao tính bơm cho hỗn hợp bê tông đặc biệt nặng. Thành phần bê tông nghiên cứu sử dụng hỗn hợp phụ gia, xi măng Pooc lăng PC và cốt liệu từ quặng Barit Tuyên Quang. Trong thời gian cho phép, đối tượng và phạm vi nghiên cứu đề tài như sau:
- Tìm hiểu tổng quan nguồn nguyên vật liệu trong nước, đánh giá tính chất quặng Barit Tuyên Quang chế tạo cốt liệu cho bê tông đặc biệt nặng.
- Tìm hiểu phụ gia tro trấu và các phụ gia khác dùng để nâng cao tính chất và tính bơm cho hỗn hợp bê tông đặc biệt nặng.
- Chế tạo bê tông đặc biệt nặng đạt khối lượng thể tích = 2.800 3.000 kg/m3, cường độ nén Rn = 40 N/mm2 sử dụng hỗn hợp phụ gia nghiên cứu.
3. Phương pháp nghiên cứu.
Trong đề tài học viên sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:
- Phương pháp tổng hợp phân tích tài liệu, kết hợp và kế thừa kết quả đã nghiên cứu trước đây ở trong và ngoài nước.
- Sử dụng các phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn và các phương pháp thí nghiệm không theo tiêu chuẩn để đánh giá nghiên cứu. Dùng phương pháp nghiên cứu phân tích Rơnghen, phân tích vi cấu trúc bằng kính hiển vi điện tử.
- Dùng phương pháp nghiên cứu tính toán kết hợp thực nghiệm, phương pháp tính toán thành phần hạt cốt liệu cho đặc biệt nặng .
4. Mục tiêu nghiên cứu.
- Nghiên cứu phụ gia hỗn hợp cho bê tông đặc biệt nặng gồm có tro trấu và các phụ gia khác dùng chế tạo bê tông đặc biệt nặng để nâng cao tính bơm cho hỗn hợp bê tông, cụ thể đạt các yêu cầu sau:
+ Tính công tác, đạt độ sụt SN ≥ 13 cm [19],[21].
+ Hỗn hợp bê tông đạt yêu cầu về giới hạn độ tách nước, tách vữa và phân tầng.
+ Hỗn hợp bê tông duy trì tính công tác SN ≥ 13 cm trong thời gian 2 giờ.
- Chế tạo bê tông đặc biệt nặng có khối lượng thể tích = 2.800 3.000 kg/m3, cường độ nén Rn = 40 N/mm2 sử dụng hỗn hợp phụ gia nghiên cứu.

5. Nội dung nghiên cứu.
- Nghiên cứu sử dụng phụ gia hỗn hợp gồm phụ gia khoáng hoạt tính tro trấu, phụ gia dẻo hóa C-3 và bột đá nghiền mịn để nâng cao tính công tác, độ đồng nhất cho hỗn hợp bê tông đặc biệt nặng.
- Nghiên cứu lý luận và lựa chọn vật liệu sử dụng chế tạo bê tông đặc biệt nặng thi công theo phương pháp bơm, đạt yêu cầu đặt ra cho sản phẩm:
+ Hỗn hợp bê tông đạt độ sụt SN = 20 22 cm và tổn thất độ sụt sau 120 phút còn SN = 13 14 cm.
+ Hỗn hợp bê tông đạt yêu cầu về giới hạn độ tách nước, tách vữa và phân tầng.
+ Khối lượng thể tích bê tông = 2.800 3.000 kg/m3,cường độ nén 40 N/mm2.

6. Cơ sở khoa học.
- Phụ gia hỗn hợp: là phụ gia được phối hợp từ các phụ gia khác nhau và có khả năng điều chỉnh một số tính chất của hỗn hợp bê tông. Để bơm được hỗn hợp bê tông đặc biệt nặng cần phải dùng phụ gia trợ bơm, đó là phụ gia tăng tính năng làm hỗn hợp bê tông dễ dàng di chuyển trong đường ống bơm mà vẫn đảm bảo duy trì các tính chất của hỗn hợp bê tông. Đề tài nghiên cứu hỗn hợp phụ gia tăng tính bơm cho hỗn hợp bê tông có tác dụng tương tự phụ gia trợ bơm, làm cho hỗn hợp bê tông đạt độ lưu động và duy trì độ tính công tác trong thời gian cho phép, không tách nước, độ đồng nhất tăng và nâng cao tính chất tốt hơn cho bê tông.
- Hỗn hợp bê tông bơm: là hỗn hợp bê tông vận chuyển trong đường ống bằng tác động của máy bơm bê tông. Có rất nhiều quan điểm về vấn đề bơm hỗn hợp bê tông song có sự nhất trí cao về vấn đề này cho rằng cần nghiên cứu thiết kế cấp phối hỗn hợp bê tông bơm đạt các yêu cầu sau:
+ Hàm lượng hồ xi măng, vữa trong hỗn hợp bê tông không những cần cho sự lấp đầy các lỗ rỗng trong cốt liệu và bao bọc một lớp bên ngoài các hạt cốt liệu mà còn dư để tạo nên một hệ số dư vữa nhất định phủ bôi trơn thành trong ống bơm.
+ Đảm bảo độ lưu động độ sụt nón cho hỗn hợp bê tông SN ≥ 13 cm [19], [21].
+ Hỗn hợp bê tông đạt yêu cầu về giới hạn độ tách nước, tách vữa, phân tầng.
- Bê tông siêu nặng: là bê tông đặc biệt nặng hay bê tông rất nặng có khối lượng thể tích trên 2.500 kg/m3. Trong thành phần bê tông thì cốt liệu chiếm tỷ lệ tới 80% về thể tích nên để đạt khối lượng thể tích bê tông phải lựa chọn cốt liệu và thiết kế thành phần bê tông để đảm bảo yêu cầu đặt ra cho sản phẩm:
+ Khối lượng thể tích = 2.800 3.000 kg/m3.
+ Cường độ bê tông đạt Rn = 40 N/mm2.
7. Ý nghĩa đề tài.
- Ý nghĩa khoa học:
+ Nghiên cứu sử dụng hỗn hợp phụ gia dùng cho chế tạo bê tông đặc biệt nặng. Hỗn hợp phụ gia không những tăng tính bơm cho hỗn hợp bê tông mà còn nâng cao phẩm chất tốt hơn cho bê tông đặc biệt nặng.
+ Nghiên cứu chế tạo được cấp phối bê tông đặc biệt nặng từ cốt liệu quặng Barit Tuyên Quang, hỗn hợp phụ gia đáp ứng các yêu cho sản phẩm nghiên cứu.
- Ý nghĩa thực tiễn:
+ Nâng cao tính bơm cho hỗn hợp bê tông đặc biệt nặng và đáp ứng yêu cầu thi công bằng phương pháp bơm mang lại hiệu quả kinh tế do tăng năng suất thi công.
+ Chế tạo bê tông đặc biệt nặng từ phụ gia hỗn hợp có sử dụng tro trấu nên giải quyết được vấn đề môi trường mà vẫn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật cho sản phẩm.
+ Chế tạo được bê tông đặc biệt nặng có thể sử dụng để đáp ứng như cầu trong xây dựng nhà máy điện nguyên tử trong tương lai gần ở Việt nam cũng như các công trình đặc biệt chống phóng xạ khác ở nước ta.
+ Việc nghiên cứu nguồn nguyên vật liệu trong nước phù hợp công nghệ sản xuất bê tông ở các nhà máy bê tông hiện nay của Việt Nam sẽ rất thuận lợi cho phát triển sản xuất bê tông đặc biệt nặng ở nước ta.
Tóm lại, để thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ ngành công nghiệp vật liệu xây dựng, nghiên cứu phát triển bê tông đặc biệt nặng ở nước ta là một đòi hỏi cần thiết; Đề tài “Nghiên cứu sử dụng phụ gia hỗn hợp có tro trấu để nâng cao tính bơm của bê tông siêu nặng = 2.800 3.000 kg/m3” đáp ứng yêu cầu trong thi công cơ giới hóa cho các công trình xây dựng có ý nghĩa kinh tế kỹ thuật nhất định.
CHƯƠNG 1
Bê tô