Thạc Sĩ Nghiên cứu sử dụng tro tuyển phả lại hàm lượng cao trong bê tông khối lớn thông t

MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan 1
Lời cảm ơn 2
Mục lục 3
Danh mục các bảng 6
Danh mục các hình vẽ và đồ thị 9
Danh mục các chữ viết tắt 11
Mở đầu 12
Chương 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG
DỤNG BÊ TÔNG THÔNG THƯỜNG, BÊ TÔNG KHỐI
LỚN SỬ DỤNG TRO BAY Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ
GIỚI
15
1.1 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng bê tông thông thường, bê
tông khối lớn sử dụng tro bay trên thế giới
15
1.1.1 Bê tông sử dụng tro bay 15
1.1.2 Bê tông khối lớn sử dụng tro bay 25
1.2 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng bê tông thông thường, bê
tông khối lớn sử dụng tro bay ở Việt Nam
31
1.2.1 Bê tông sử dụng tro bay 31
1.2.2 Bê tông khối lớn sử dụng tro bay 34
Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG
TRONG NGHIÊN CỨU
40
2.1 Vật liệu sử dụng trong nghiên cứu 40
2.1.1 Xi măng 40
2.1.2 Tro bay 42
2.1.3 Cốt liệu lớn 44
2.1.4 Cốt liệu nhỏ 46
6
2.1.5 Phụ gia dẻo hóa Lignosunphonat 47
2.2 Các phương pháp sử dụng trong nghiên cứu 48
2.2.1 Phương pháp xác định độ chảy của vữa 48
2.2.2 Phương pháp thay thế xi măng bằng TT theo thể tích tuyệt đối 48
2.2.3 Phương pháp qui hoạch thực nghiệm 49
2.2.4 Phương pháp sàng ướt xác định tổn thất vữa 50
2.2.5 Phương pháp xác định tăng nhiệt độ đoạn nhiệt trong bê tông 52
Chương 3. NGHIấN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TT HÀM
LƯỢNG CAO ĐẾN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA VỮA
TRONG BÊ TÔNG KHỐI LỚN VÀ BÊ TÔNG KHỐI LỚN
57
3.1 Ảnh hưởng của TT đến tính chất của chất kết dính hỗn hợp
xi măng – tro tuyển
57
3.1.1 Ảnh hưởng của TT đến thời gian đông kết 57
3.1.2 Ảnh hưởng của TT đến cường độ chất kết dính 58
3.1.3 Ảnh hưởng của TT đến nhiệt thủy hóa của chất kết dính 60
3.2 Ảnh hưởng của TT hàm lượng cao đến một số tính chất của
vữa trong bê tông khối lớn
64
3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của TT hàm lượng cao đến tính chất cơ lý
của vữa trong bê tông khối lớn có tỷ lệ N/CKD và hệ số dư hồ
thay đổi.
64
3.2.2 Kết quả thí nghiệm trên mẫu vữa 69
3.2.3 Nghiên cứu qui luật phát triển cường độ của vữa có hàm lượng
TT cao
74
3.3 Ảnh hưởng của TT hàm lượng cao đến một số tính chất của
bê tông khối lớn
75
3.3.1 Khoảng biến thiên trong qui hoạch thực nghiệm trên mẫu bê tông 76
3.3.2 Kết quả cường độ nén của bê tông nghiên cứu 79
3.3.3 Nghiên cứu qui luật phát triển cường độ của bê tông khối lớn TT
hàm lượng cao.
82
7
3.3.4 So sánh sự phát triển cường độ nén trên mẫu vữa và mẫu bê tông 85
3.3.5 Kết quả thí nghiệm xác định hệ số tổn thất vữa khi sàng ướt 87
3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của TT hàm lượng cao đến tăng nhiệt
độ đoạn nhiệt trong bê tông khối lớn
89
3.4.1 Tính toán nhiệt độ bê tông theo nhiệt thủy hóa chất kết dính 91
3.4.2 Kết quả nghiên cứu tăng nhiệt độ đoạn nhiệt của bê tông khối lớn
sử dụng TT
98
3.4.3 Kết quả nghiên cứu nhiệt độ đoạn nhiệt của bê tông khối lớn có
sử dụng tro tuyển Phả Lại kết hợp phụ gia giảm nước
Lignosunphonat (LS).
103
Chương 4. ĐỀ XUẤT THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG
KHỐI LỚN THÔNG THƯỜNG SỬ DỤNG TT HÀM
LƯỢNG CAO TRÊN CƠ SỞ CÔNG THỨC BÔLÔMÂYSKRAMTAEP
109
4.1 Tính toán hiệu chỉnh hệ số A trong công thức Bôlômây-
Skramtaep
109
4.2 Các bước thiết kế cấp phối bê tông 112
4.2.1 Chỉ dẫn 1- Tính qui đổi cường độ bê tông. 116
4.2.2 Chỉ dẫn 2 - Các bước tính cấp phối bê tông có Dmax lớn hơn 37,5
mm.
117
4.2.3 Chỉ dẫn 3 - Các bảng tra số liệu. 120
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 122
Kết luận 122
Kiến nghị 123
Tài liệu tham khảo 124
Phụ lục 1; phụ lục 2; phụ lục 3
8
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
1-1 Thành phần bê tông nghiên cứu 17
1-2 Một số công trình bê tông khối lớn sử dụng tro bay trên thế giới 28
1-3 Nhiệt thủy hóa của chất kết dính khi có và không có tro bay 29
1-4 Thành phần cấp phối bê tông cho 1m3 29
1-5 Thành phần cấp phối bê tông cho 1m3 30
1-6 Thành phần cấp phối BTKL kiến nghị cho 1m3 công trình thủy
điện Tuyên Quang.
35
1-7 Thành phần cấp phối BTĐL kiến nghị cho 1m3 công trình thủy
điện Sơn La.
36
1-8 Kết quả thí nghiệm kiểm chứng trên các khối đổ BTKL 36
1-9 Nhiệt độ bê tông tại các khối đổ 37
2-1 Tính chất cơ lý của xi măng PC 40 Bút Sơn 41
2-2 Tính chất của TT theo ASTM C618 44
2-3 Các tính chất khác của TT 44
2-4 Một số tính chất của cốt liệu lớn 46
2-5 Thành phần hạt của cát vàng Sông Lô 47
2-6 Một số tính chất khác của cát vàng Sông Lô và phương pháp thử 47
3-1 Ảnh hưởng của TT đến một số tính chất của CKD 57
3-2 Kết quả xác định nhiệt thuỷ hóa của XM có sử dụng XND. 61
3-3 Hệ số dư hồ  khi thay đổi tỷ lệ C/CKD và N/CKD 66
3-4 Phương trình tương quan giữa  và tỷ lệ C/CKD khi tỷ lệ N/CKD
thay đổi
67
3-5 Độ chảy của vữa khi thay đổi tỷ lệ C/CKD và N/CKD 68
3-6 Phương trình tương quan giữa độ chảy CH và tỷ lệ C/CKD khi
N/CKD thay đổi
69
9
3-7 Kế hoạch thực nghiệm (X1 là tỷ lệ N/XM gốc , X2 là tỷ lệ TT/CKD,
X3 là hệ số dư hồ  )
70
3-8 Cường độ nén vữa ở các ngày tuổi 71
3-9 Phương trình biểu diễn quan hệ giữa cường độ nén (R) với thời
gian theo Lg(N)
74
3-10 Kế hoạch thực nghiệm (X1 là tỷ lệ N/XM gốc , X2 là tỷ lệ TT/CKD,
X3 là hệ số dư vữa )
78
3-11 Kết quả cường độ nén bê tông nghiên cứu và tỷ lệ phát triển cường
độ các ngày tuổi so với tuổi 28 ngày
79
3-12 Hệ số qui đổi cường độ nén của bê tông ở các tuổi về cường độ nén
tuổi 28 ngày, kt
82
3-13 Phương trình quan hệ giữa cường độ nén (R) với thời gian theo Lg(N) 83
3-14 Cấp phối bê tông có sử dụng TT 88
3-15 Cấp phối bê tông sử dụng TT cho mẻ trộn 30 lít. 88
3-16 Một số chỉ tiêu khác của cốt liệu lớn 88
3-17 Hệ số tổn thất vữa bám dính vào cốt liệu lớn hơn 37,5 mm 88
3-18 Hệ số tổn thất vữa bám dính vào cốt liệu lớn hơn 37,5 mm 89
3-19 Hệ số tổn thất vữa bám dính vào cốt liệu lớn hơn 37,5 mm 89
3-20 Hệ số tổn thất vữa bám dính vào cốt liệu lớn hơn 37,5 mm 89
3-21 Ảnh hưởng nhệt độ bê tông đến tốc độ thủy hóa chất kết dính 96
3-22 Chênh lệch thể tích chất kết dính khi thay thế TT theo khối lượng 97
3-23 Nhiệt thủy hóa của chất kết dính khi kể đến sự chênh lệch nhiệt độ
và chênh lệch thể tích
97
3-24 Cấp phối bê tông có sử dụng TT trong 1m3 99
3-25 Kết quả nhiệt độ đoạn nhiệt của bê tông có hàm lượng TT khác
nhau.
100
3-26 Cấp phối bê tông trong 1m3 có sử dụng TT kết hợp phụ gia giảm
nước LS.
104
3-27 Kết quả xác định nhiệt độ đoạn nhiệt của bê tông có TT kết hợp
phụ gia giảm nước LS.
105
10
4-1 Cường độ chất kết dính tuổi 28 ngày 111
4-2 Hệ số k hiệu chỉnh từ kết quả thí nghiệm 111
4-3 Thành phần cấp phối bê tông Dmax 37,5 mm 117
4-4 Thành phần cấp phối bê tông Dmax lớn hơn 37,5 mm 118
4-5 Thành phần cấp phối bê tông cho 1m3 Dmax lớn hơn 37,5 mm đã hiệu
chỉnh
119
4-6 Lượng dùng nước cho 1 m3 bê tông vật liệu khô hoàn toàn 120
4-7 Lượng dùng cốt liệu lớn cho 1m3 bê tông 120
4-8 Thành phần các cỡ hạt trong cốt liệu lớn Dmax 37,5 mm 120
4-9 Thành phần các cỡ hạt trong cốt liệu lớn Dmax 75,0 mm 121
4-10 Thành phần các cỡ hạt trong cốt liệu lớn Dmax 150 mm 121
11
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Trang
1-1 Độ co khô của bê tông có và không có tro bay, tỷ lệ tro bay sử
dụng so với chất kết dính 25%.
20
1-2 Sự phát triển nhiệt độ theo thời gian ở tâm mẫu bê tông
15x15x15cm
29
2-1 Thiết bị xác định tăng nhiệt độ đoạn nhiệt bê tông DTR 10-90-01 54
2-2 Buồng đựng mẫu bê tông 54
3-1 Ảnh hưởng của TT đến thời gian đông kết của CKD 58
3-2 Ảnh hưởng của TT đến cường độ nén của CKD 59
3-3 Ảnh hưởng của TT đến nhiệt thủy hóa của CKD 60
3-4 Đồ thị tương quan giữa hệ số và tỷ lệ C/CKD khi N/CKD thay
đổi.
67
3-5 Đồ thị tương quan giữa độ chảy và tỷ lệ C/CKD khi N/CKD thay
đổi
68
3-6 Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm (X1, X2, X3 là các biến mã hóa). 70
3-7 Đồ thị biểu diễn sự phát triển cường độ của vữa theo thời gian. 74
3-8 Sơ đồ quy họach thực nghiệm (X1, X2, X3 là các biến mã hóa). 77
3-9 Đồ thị biểu diễn sự phát triển cường độ của bê tông theo thời gian. 83
3-10 Cường độ vữa, bê tông khi tỷ lệ TT/CKD=30% 85
3-11 Cường độ vữa, bê tông khi tỷ lệ TT/CKD=50% 86
3-12 Cường độ vữa, bê tông khi tỷ lệ TT/CKD=70% 86
3-13 Biểu đồ tăng nhiệt độ đoạn nhiệt của mẫu không sử dụng TT. 93
3-14 Biểu đồ tăng nhiệt độ đoạn nhiệt của mẫu 30% TT. 94
3-15 Biểu đồ tăng nhiệt độ đoạn nhiệt của mẫu 50% TT. 94
3-16 Biểu đồ tăng nhiệt độ đoạn nhiệt của mẫu 70% TT. 95
12
3-17 Sự phát triển nhiệt độ của bê tông có hàm lượng TT khác nhau. 99
3-18 Sự phát triển nhiệt độ đoạn nhiệt của bê tông có hàm lượng TT
khác nhau.
100
3-19 Sự tăng nhiệt độ đoạn nhiệt của bê tông có hàm lượng TT khác
nhau.
101
3-20 Sự phát triển nhiệt độ của bê tông có hàm lượng TT khác nhau kết
hợp phụ gia giảm nước LS.
104
3-21 Sự phát triển nhiệt độ đoạn nhiệt của bê tông có hàm lượng TT kết
hợp phụ gia giảm nước LS.
105
3-22 Sự tăng nhiệt độ đoạn nhiệt của bê tông có hàm lượng TT khác
nhau kết hợp phụ gia giảm nước LS.
106
4-1 Cách chọn tỷ lệ CKD/N từ 3 thành phần bê tông 115
13
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BTKL : Bê tông khối lớn
N/CKD : Tỷ lệ nước/chất kết dính
TB/CKD;
TT/CKD : Tỷ lệ tro bay/chất kết dính; Tro tuyển Phả Lại/chất kết dính
CKD : Chất kết dính
TB, TT : Tro bay; Tro tuyển Phả Lại
C/CKD : Tỷ lệ cát/chất kết dính
C/XM : Tỷ lệ cát/xi măng
C/CL : Tỷ lệ cát/cốt liệu
LS : Lignosunfonat
CLS : Canxi Lignosunfonat
;  : Hệ số dư hồ; Hệ số dư vữa
N,XM,C,D,S : Nước, xi măng, cát, đá, sỏi
KLTT : Khối lượng thể tích
Rn : Cường độ nén
MKN : Mất khi nung
CLSM : Controlled low-strength material
PGSD : Phụ gia siêu dẻo
PGCK : Phụ gia cuốn khí
PGHH : Phụ gia hóa học
BTĐL : Bê tông đầm lăn
SN : Độ sụt
KL : Khối lượng
HVFAC : High volume fly ash concrete
HPVFAC : High performance, High volume fly ash concrete
XND : Xỉ nhiệt điện Phả Lại
14
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trước nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng của Việt Nam, bên cạnh các nhà máy
nhiệt điện đốt than đang hoạt động. Trong giai đoạn sắp tới sẽ có thêm nhiều nhà
máy nhiệt điện đốt than khác đi vào họat động, [28]. Hàng năm các nhà máy này
sẽ thải ra một lượng tro xỉ lớn, [16], lượng tro xỉ này nếu không được xử lý kịp
thời sẽ gây ô nhiễm môi trường.
Nước ta có tiềm năng thủy điện lớn. Cho đến nay các công trình thủy điện qui mô
lớn và vừa đã được xây dựng. Các công trình qui mô nhỏ đã và đang tiếp tục
được xây dựng. Do đặc thù kết cấu và khối lượng bê tông nhỏ việc sử dụng BTKL
thông thường lèn chặt bằng đầm rung cho các công trình này là phù hợp.
Trên thế giới việc nghiên cứu sử dụng tro bay cho cho bê tông khối lớn đã có từ
lâu song ở Việt Nam việc nghiên cứu sử dụng tro bay cụ thể là tro tuyển Phả Lại
(TT) cho bê tông khối lớn (BTKL) cũng mới chỉ bắt đầu từ những thập niên gần
đây.