Nghiên cứu khả năng chống mài mòn của bê tông Geopolymer sử dụng sợi thép
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỐNG MÀI MÒN CỦA BÊ TÔNG GEOPOLYMER
SỬ DỤNG SỢI THÉP
STUDY CAPABILITY OF ABRASIVE RESISTANCE GEOPOLYMER CONCRETE
USING STEEL FIBER
NGUYỄN THANH CƯỜNG a, PHAN ĐỨC HÙNG b
a Học viên cao học, Khoa Xây dựng, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM
b Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM
Tóm tắt: Nghiên cứu khảo sát sự ảnh hưởng của hàm lượng sợi, kích thước cũng như loại sợi, bổ sung
trong bê tông Geopolymer với vai trò cải thiện khả năng chống mài mòn. Kết quả cho thấy, hai yếu tố này ảnh
hưởng mạnh đến độ mài mòn của bê tông. Độ mài mòn đối với bê tông sợi thép trung bình từ 0.28 g/cm2 – 0.71
g/cm2, khi hàm lượng sợi được thêm vào hổn hợp từ 0.5% đến 1%, độ mài mòn tương ứng là 0.46 g/cm2, 0.71
g/cm2 đối với sợi Hook L=3.5. Độ mài mòn bê tông tương ứng 0.2 g/cm2, 0.28 g/cm2 đối với sợi Hook L= 6cm
khi tăng hàm lượng sợi được thêm vào hổn hợp lên 2%. Cường độ chịu nén của bê tông sợi tỷ lệ nghịch với độ
mài mòn. Khi cường độ bê tông càng lớn, độ mài mòn bê tông càng nhỏ. Hàm lượng sợi làm tăng độ mài mòn
trong cấp phối bê tông Geopolymer từ 1,5% đến 2%, giúp cải thiện chất lượng bê tông, thông qua việc giảm độ
mài mòn.
Từ khóa: bê tông geopolymer; bê tông sợi, độ mài mòn
Abstract: The study investigated the influence of fibre content, size as well as fibre type, added in
Geopolymer concrete with the role of improving abrasion resistance. The results showed that these two factors
strongly influence the abrasion of concrete as fibre content and fibre size. The abrasion for steel fiber concrete
ranges from 0.28 g/cm2 - 0.71 g/cm2. When the fiber content is added to the mixture from 0.5% to 1%, abrasion
was 0.46 g/cm2 and 0.71 g/cm2, respectively (Hook L = 3.5 cm). Concrete abrasion was 0.2 g/cm2 and 0.28 g/cm2,
respectively (Hook L = 6 cm). The compressive strength of fibre concrete is inversely proportional to abrasion.
When the intensity of concrete is larger, the abrasion of concrete is smaller. The reasonable fibre content in the
distribution of Geopolymer concrete from 1,5% to 2%, improves the quality of concrete, through reducing
abrasion.
Keywords: Geopolymer concrete; fiber concrete; abrasion
1. Giới thiệu
trên thế giới cũng như bước đầu được quan tâm ở
nước ta.
Vào năm 1991, Joseph Davidovits đã giới thiệu
ra toàn thế giới về một loại vật liệu có tên là
Geopolymer được mô tả là một chất kết dính các
vật liệu khác, có đặc tính tương tự như xi măng
truyền thống nhưng có nguyên liệu và quá trình sản
xuất tận dụng từ nguồn vật liệu phế thải công
nghiệp, có ảnh hưởng xấu đến môi trường. Sau đó,
chất kết dính Geopolymer tiếp tục được nghiên
cứu và ứng dụng tại các nước châu Âu, Mỹ, Úc và
một số Quốc gia phát triển khác.
Bê tông cốt sợi đã được bắt đầu nghiên cứu từ
đầu những năm 1960. Ngày nay các dạng kết cấu
như: dầm, bản, vỏ bằng bê tông xi măng hoặc bê
tông cốt thép có gia cường bằng sợi thép nhỏ, sợi
polyme, sợi thủy tinh bền kiềm, sợi cacbon, sợi gỗ,
sợi thực vật đã được nghiên cứu và sử dụng rộng
rãi
Ứng dụng của bê tông cốt sợi thép mặc dù có
nhiều ưu điểm nhưng trong một số trường hợp, bê
tông cốt sợi thép không thể thay thế hoàn toàn bê
tông cốt thép, ví dụ như trong trường hợp chịu ứng
suất kéo lớn. Bê tông cốt sợi thép cũng không thể
thay thế được bê tông cốt thép dự ứng lực nhưng
lại có thể kết hợp để tạo thành kết cấu bê tông cốt
thép dự ứng lực pha sợi thép với những tính năng
chịu lực đặc biệt. Việc sử dụng cốt thép sợi sẽ làm
cải thiện đáng kể các đặc tính chịu lực của bê tông.
Để giảm tác động mài mòn đối với các kết cấu
bê tông, cũng đã có các đề tài nghiên cứu về sử
dụng chất phụ gia, gia cường các loại sợi xây dựng
cho bê tông nhằm tăng khả năng chống mài mòn,
đồng thời đối với vật liệu thân thiện với môi trường
cũng đã có các đề tài nghiên cứu về chất kết dính
Geopolymer.
m0 m4
Mm
F
Để nghiên cứu thêm một loại vật liệu, góp phần
giảm tác động đến môi trường, đồng thời có khả
năng giảm tác động mài mòn từ bên ngoài đối với
các kết cấu, đề tài chọn nghiên cứu bê tông
geopolymer có sử dụng thêm cốt sợi thép để hạm
chế và giảm mài mòn đối với kết cấu bê tông.
2. Cơ sở lý thuyết
Trong đó:
- m0 là khối lượng mẫu trước khi thử, tính bằng
gram
- m4 là khối lượng mẫu sau 4 chu kỳ mài, tính
bằng gram
- F là diện tích mặt mẫu bị mài, tính bằng cm2
2.1 Cơ chế phản ứng
Quá trình tổng hợp để tạo thành vật liệu
Geopolymer được gọi là quá trình Geopolymer
hóa các nguyên vật liệu Aluminosilicate ban đầu
nhờ vào các dung dịch hoạt hóa kiềm. Quá trình
hoạt hóa kiềm cho các vật liệu Aluminosilicate là
một quá trình phức tạp và đến nay vẫn chưa được
mô tả một cách rõ ràng. Đặc biệt, vật liệu
Geopolymer khác với vật liệu polymer thông
thường ở cấu trúc mạng không gian vô định hình.
Các quá trình phản ứng tạo ra chất kết dính
Geopolymer diễn ra khá phức tạp, có rất nhiều quá
trình phản ứng xảy ra đồng thời mà rất khó có thể
nhận biết được. Các bước phản ứng không diễn ra
tuần tự mà hầu như diễn ra cùng lúc và chồng lắp
vào nhau. Theo một số nghiên cứu trước thì quá
trình tổng hợp Geopolymer có thể được mô tả
thông qua những bước như sau:
Độ mài mòn của bê tông là trung bình số học
của ba kết quả thử trên ba viên mẫu khi các kết quả
lớn và nhỏ không sai lệch quá 15% so với kết quả
của viên trung bình. Nếu sai lệch vượt quá 15% thì
bỏ cả hai kết quả lớn và nhỏ. Độ mài mòn của bê
tông sẽ là kết quả thử của viên trung bình còn lại.
3. Nguyên vật liệu
3.1 Vật liệu
3.1.1 Đá dăm
Đá sử dụng là đá Biên Hòa, thỏa yêu cầu của
TCVN 7570:2006 và TCVN 7572:2006 “Cốt liệu
cho bê tông và vữa”. Đá được rửa sạch, phơi khô
trước khi sử dụng. Kết quả thí nghiệm đá có khối
lượng riêng là 2700 kg/ m3, khối lượng thể tích là
1620 kg/m3, đá sử dụng phải sạch, có đường kính
Dmax =20mm.
Nguồn Aluminosilicate
Phân tách
Aluminate + Silicate
Trạng thái
cân bằng
Tạo Gel
Sắp xếp lại
trật tự
Hꢀnh 2 Biểu đồ thành phần hạt của đá dăm
3.1.2 Cát
Cát sử dụng cho thí nghiệm được mua từ cơ sở
bán lẻ, đống gói sẵn và trực tiếp sử dụng, không
thông qua quy trình sàn rửa. Kết quả thí nghiệm
cát có khối lượng riêng: 2610kg/m3, khối lượng thể
tích: 1350kg/m3
Các yêu cầu về đặc tính cơ lí của cát đạt quy
định theo tiêu chuẩn TCVN 6227:1996. Hàm
lượng hạt cát lớn hơn 5mm và hàm lượng bùn, bụi,
sét bẩn trong cát được quy định khác.
Trùng ngưng
và đông kết
Hꢀnh 1 Cơ chế phản ứng vật liệu Geopolymer [1]
2.2 Phương pháp thí nghiệm
Phương pháp xác định độ mài mòn thực hiện
theo tiêu chuẩn TCVN 3105:1993. Độ mài mòn
của từng viên mẫu (Mm) được tính bằng g/cm2 theo
công thức:
như cường độ, tính công tác. Mẫu cấp phối bê tông
geopolymer có sử dụng sợi thép thẳng hình tròn,
và sợi Hook với tỉ lệ 0.5; 1; 1.5; 2% và tỉ lệ
TTL/NaOH là 2 với khối lượng tro bay 2.559 Kg,
Na2SiO3 và NaOH lần lượt là 0.532 Kg và 1.059
Kg
Bảng 4. Cấp phối bê tông Geopolymer (kg/m3)
Hàm Chiều
lượng
sợi
(%)
dài
sợi
(cm)
Loại
sợi
Hꢀnh 3 Biểu đồ thành phần hạt của cát
3.1.3 Tro bay
Tro bay (FA) sử dụng trong thí nghiệm có
nguồn gốc từ nhà máy nhiệt điện Formosa Đồng
Nai được xếp loại F.
Thẳng
Thẳng
Thẳng
Thẳng
Thẳng
Thẳng
Thẳng
Thẳng
Hook
Hook
Hook
Hook
Hook
Hook
Hook
Hook
0.5
1
3.5
3.5
3.5
3.5
6
1.5
2
3.1.4 Dung dịch Alkaline
0.5
1
Dung dịch kiềm hoạt hóa alkaline (AL), là
hợp chất được tạo nên từ hai dung dịch sodium
hydroxide (NaOH) và sodium silicate (Na2SiO3).
Dung dịch NaOH được tạo ra từ việc hòa tan trong
nước hydroxide dạng khan với độ tinh khiết chiếm
99%, khối lượng riêng 2130 kg/m3. Na2SiO3 có
chứa Na2O và SiO2 chiếm 36-38% khối lượng.
6
1.5
2
6
6
0.5
1
3.5
3.5
3.5
3.5
6
1.5
2
3.1.4 Sợi thép
Cốt sợi thép dùng cho nghiên cứu bao gồm 2
loại cốt sợi có hình dạng khác nhau. Sợi Hook và
sợi thẳng với kích thước lần lượt L=3.5 và 6 cm
Thiết bị thí nghiệm
Đúc mẫu (theo TCVN 3105:1993) mẫu có dạng
hình lập phương kính thước 70,7mm để thực hiện
tạo mẫu. Sử dụng máy mài mòn T-Tech (TC ISO
9001:2018) để thực hiện
0.5
1
6
1.5
2
6
6
Bê tông được đúc thành khối lập phương kích
thước cạnh 70,7mm theo TCVN 3105: 1993. Sau
khi đổ khuôn, các mẫu được tĩnh định trong điều
kiện tự nhiên 24 giờ, trước khi được dưỡng hộ
nhiệt. Các mẫu được dưỡng hộ tại bốn mức nhiệt
là 1000C, trong 8h.
4. Kết quả và thảo thuận
4.1 Tổng hợp kết quả thí nghiệm cường độ
chịu nén (MPa) và cường độ mài mòn (g/cm2).
Sau khi loại bỏ các giá trị thí nghiệm thực tế
không phù hợp, tiến hành thí nghiệm Cường độ
chịu nén và độ mài mòn trên từng viên mẫu cấp
phối, tổng hợp kết quả, để đưa ra được cường độ
chịu nén trung bình và độ mài mòn trung bình của
01 cấp phối thí nghiệm, được tổng hợp trong bảng
5.
Hꢀnh 4 Mẫu lập phương 70,7mm (trái) và Máy
mài mòn T-Tech (phải)
3.2 Cấp phối
Giống như bê tông sử dụng chất kết dính xi
măng portland, tổng khối lượng của cốt liệu của bê
tông Geopolymer chiếm khoảng 75% đến 80%
(Đá 6.607 Kg, cát 3.631 Kg). Tương tự bê tông
thông thường, việc thiết kế hỗn hợp bê
Geopolymer dựa vào các chỉ tiêu đặc trưng của nó
Khi xét ảnh hưởng ĐMM của loại sợi Hook,
ĐMM giữa giá trị lớn nhất (0.71 g/cm2) và nhỏ
nhất (0.33 g/cm2) chênh lệch 53%. Kết quả này
tương tự đối với ảnh hưởng của loại sợi thẳng,
ĐMM giảm 37% (từ 0.55 g/cm2 giảm xuống 0.4
g/cm2). Điều này cho thấy HLS có tác động mạnh
đến ĐMM, chỉ tăng 1% HLS (từ 1% lên 2% hàm
lượng sợi) kết quả đạt được ĐMM giảm sấp xĩ một
nửa giá trị so với ban đầu.
4.2 Ảnh hưởng hàm lượng sợi thép và loại sợi
thép đến độ mài mòn.
4.2.1 Đối với kính thước 3.5cm
Ảnh hưởng của hàm lượng sợi (HLS) và loại sợi
đến cường độ chịu nén được trình bày trong Hình
5. Kết quả cho thấy, Khi tăng HLS thì độ mài mòn
(ĐMM) tăng, tuy nhiên khi ĐMM đạt đỉnh 0.71
g/cm2 (sợi Hook) và 0.55 g/cm2 (sợi thẳng) tại
HLS 1%, thì có xu hướng giảm độ mài mòn và
chạm đáy 0.33 g/cm2 và 0.40 g/cm2 lần lượt đối
với sợi Hook và sợi thẳng tại HLS 2%.
So sánh với ĐMM của bê tông không bổ sung
thành phần sợi, khi sợi được thêm vào hổn hợp, với
HLS trong khoảng 0.5 – 1%, không làm cải thiện
ĐMM bê tông, mà còn làm tăng yếu tố này (một
yếu tố không tốt cho chất lượng bê tông) khi HLS
đạt 1%. Tuy nhiên, khi HLS=2% ĐMM được cải
thiện rỏ rệt, ĐMM giảm 28%, từ 0.46 g/cm2
(không có sợi) xuống 0.33 g/cm2 và 0.40 g/cm2 khi
bê tông geopolymer sử dụng sợi Hook 3.5 cm và
sợi thẳng 3.5 cm. Phân tích các kết quả đạt được,
một kết luận được rút ra là khi bổ sung HLS phù
hợp (hơn 1% HLS), bê tông cứng hơn và khó bị
mài mòn hơn.
Ảnh hưởng hàm lượng sợi đến cường độ mài mòn (L=3.5 cm)
0.8
Sợi Hook
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
Sợi thẳng
Không sợi
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Hàm lượng sợi thép (%)
Hꢀnh 5 Biểu đồ ảnh hưởng của hàm lượng thép
đến độ mài mòn
Có thể giải thích bởi hai yếu tố: thứ nhất, khi bê
tông có sợi, tạo ra bề mặt không đồng nhất, do sự
sắp xếp các sợi là ngẫu nhiên, tạo nên các phương
tác động lực ma sát đến các sợi là khác nhau. Thứ
hai, hiệu ứng cầu nối từ sợi, ngoài cải thiện cường
độ chịu kéo, còn có vai trò ngăn các vết nứt nhỏ do
hiện tượng bốc hơi nước sau khi phản ứng và sấy
cùng với sự biến thiên trạng thái của ma trận vữa
gepolymer có sợi thép do tác động của nhiệt. [2]
(Kích thước sợi 3.5 cm)
ĐMM bê tông sợi Hook có L= 3.5 cm cao hơn
bê tông không sử dụng sợi lần lượt là 1.71%,
56.59% và 7.6% tương ứng với HLS từ là 0.5%,
1% và 1.5%. Riêng HLS 2% làm giảm ĐMM so
với không sử dụng sợi là 27.75%.
ĐMM bê tông sợi thẳng L= 3.5 cm không làm
cải thiện tiêu chí này, tuy nhiên giá trị tăng không
nhiều, qua đó cũng đánh giá được loại sợi phù hợp
để giảm ĐMM, tăng nhẹ 9.62%, 20.93% và 7.06%
tương ứng với HLS 0.5%, 1%, 1.5%. đối với HLS
đạt mức 2%, ĐMM giảm 12.3%.
4.2.2 Đối với kính thước 6.0cm
Khi tăng kích thước sợi lên 6.0 cm, giá trị ĐMM
ổn định và ít có biến động nhiều như đối với sợi
3.5 cm (Hình 6). Đặc trưng này dễ thấy đối với hỗn
hợp bê tông sử dụng sợi Hook, sau khi ĐMM tăng
Bảng 5 Tổng hợp số liệu báo cáo đã thực hiện
Cường độ chịu nén
Mài mòn
(g/cm2)
Hàm lượng
Kính thước sợi
sợi
(MPa)
(cm)
(%)
0
Sợi Hook
Sợi Thẳng
Sợi Hook
Sợi Thẳng
0.46
21.04
0.5
1.0
1.5
2.0
0.5
1.0
1.5
2.0
3.5
3.5
3.5
3.5
6.0
6.0
6.0
6.0
16.88
15.40
23.01
37.40
20.58
16.69
39.56
41.28
22.01
17.73
23.64
29.85
31.49
21.06
33.18
38.03
0.46
0.71
0.49
0.33
0.20
0.28
0.25
0.24
0.50
0.55
0.49
0.40
0.59
0.59
0.41
0.27
nhẹ 28% từ 0.2 g/cm2 (HLS=0.5%) lên 0.28 g/cm2
(HLS=1%) thì ổn định. Mặt khác, khi tăng kích
thước sợi lên 6cm, ĐMM đối với bê tông sử dụng
sợi thẳng đều cao hơn so với khi sử dụng sợi Hook.
Điều này ngược lại với khi kích thước sợi là 3.5cm.
chiều dài và hàm lượng sợi đối với cường độ chịu
nén và độ mài mòn.
4.3 Ảnh hưởng của từng loại thép khi thay đổi
kính thước chiều dài và hàm lượng sợi đối với
cường độ chịu nén và độ mài mòn.
Ảnh hưởng hàm lượng sợi đến cường độ mài mòn (L=6 cm)
4.3.1 Đối với sợi Hook.
0.8
Sợi Hook
0.7
Hình 7, 8 cho thấy mối tương quan giữa 2 yếu
tố: Kích thước sợi và ĐMM. Khi so sánh giữa
ĐMM và cường độ chịu nén Hình 8, kết quả cho
thấy ĐMM tỷ lệ nghịch với cường độ chịu nén, kết
quả đạt được phù hợp với nghiên cứu trước đây
[3], cường độ bê tông càng cao, bê tông cứng hơn
và khó bị mài mòn hơn.
Sợi thẳng
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
Không sợi
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Hàm lượng sợi thép (%)
Ảnh hưởng hàm lượng & kích thước sợi đến độ mài mòn (Sợi Hook)
Hꢀnh 6 Biểu đồ ảnh hưởng của hàm lượng thép
đến độ mài mòn
0.8
L=3.5 cm
0.7
L=6 cm
(Kích thước sợi 6 cm)
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
Kết quả thí nghiệm Hình 4.4 cũng cho thấy, đối
với sợi thẳng L = 6 cm, khi tăng HLS từ 0.5% lên
1%, ĐMM ổn định ở mức 0.59 g/cm2. Khi tiếp tục
tăng lần lượt HLS từ 1%, 1.5% và 2%, ĐMM có
xu hướng giảm lần lượt 0.59, 0.41, 0.27 g/cm2.
Mức chênh lệch ĐMM cực đại và thấp nhất khoản
trên 50%.
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Hàm lượng sợi thép (%)
Hꢀnh 7 Biểu đồ ảnh hưởng của kích thước sợi
thép đến độ mài mòn
Khi xét đến loại sợi Hook với HLS nhỏ thì loại
sợi này rất hiệu quả đối với chất lượng bê tông, làm
giảm ĐMM. Từ 0.46 g/cm2 đối với bê tông không
dùng sợi, xuống 0.2 g/cm2 (giảm 56%). Nhưng khi
tiếp tục tăng HLS lần lượt 1%, 1.5% và 2%, ĐMM
ổn định, ít có sự thay đổi, dao động từ 1.4 – 4 %.
(Loại sợi Hook)
Ảnh hưởng hàm lượng sợi và kích thước sợiHook
45
L=3.5 cm
40
L=6 cm
35
Không sợi
30
25
20
15
10
5
Đối với sợi Hook có L=6 cm, mang lại hiệu quả
giảm ĐMM, giảm lần lượt 56%, 38,41%, 45.6%
và lớn nhất là 47.09%, tương ứng với HLS 0.5%,
1%, 1.5% và 2%. Xét bê tông sợi Thẳng L= 6cm,
khi HLS tăng từ 0.5% lên 1%, ĐMM tăng từ
28.53% lên 28.56%, nhưng với HLS tăng từ 1.5%
lên 2%, làm giảm mạnh ĐMM của bê tông, giảm
tương ứng 9.31% và 40.79%.
0
0
0.5
1
1.5
2
Hàm lượng sợi thép (%)
Hꢀnh 8 Cường độ chịu nén bê tông geopolymer sử
dụng sợi Hook
Nguyên nhân hiện tượng này là do kích thước
mẫu tương đối nhỏ hình lập phương là 70,7mm,
cho cả hai thí nghiệm xét đến kích thước sợi. Khi
tăng kích thước sợi lên 6mm, kích thước này
không phù hợp với khuôn mẫu. [3, 4]
Đánh giá trên cùng một kích thước sợi Hook có
L=3.5cm (Hình 8), cường độ chịu nén 15.4 MPa
tương ứng với ĐMM = 0.71 g/cm2 và HLS 1%.
Cường độ chịu nén 23 MPa và 37.4 MPa tương
ứng với HLS 1.5% và 2%, ĐMM tương ứng đạt
0.49 g/cm2 và 0.33 g/cm2. Quy luật ứng xử của bê
Từ kết quả trên, ta phân tích và so sánh sự ảnh
hưởng của từng loại thép khi thay đổi kính thước
tông sử dụng sợi Hook có L=6 cm cũng tương tự.
Cường độ chịu nén 20.58 MPa,16.69 MPa và
39.56 tương ứng với HLS 0.5%,1% và 1.5 % với
ĐMM là 0.2 g/cm2, 0.28 g/cm2 và 0.25 g/cm2 . Bên
cạnh ưu điểm cải thiện khả năng kéo của bê tông,
như đã đề cập ở chương hai. Nhìn chung, cường
độ chịu nén bê tông sử dụng sợi có chiều dài sợi
lớn hơn, cho cường độ chịu nén lớn hơn. HLS với
kích thước 6 cm phân bố đều hơn, nên cường độ
chịu nén cao hơn, điều này giúp cải thiện cường độ
chịu nén. Đây là một đặc tính tốt của bê tông
Geopolymer, cần cung cấp HLS phù hợp để giảm
ĐMM đến mức tối thiểu, tạo ra bê tông có chất
lượng cao.
hổ trợ của lượng sợi thép được thêm vào làm cho
bê tông khó bị mài mòn hơn.
Kết quả thí nghiệm xét ảnh hưởng sợi thẳng đến
ĐMM (Hình 9 và 10) phù hợp với nhận xét, đánh
giá như đối với sợ Hook. Với kích thước sợi 6 cm,
Cường độ chịu nén là 21.06 MPa, 33.18 và 38.03,
tương ứng với HLS được bổ sung 1%, 1.5% và 2%
với ĐMM 0.59 g/cm2, 0.41 g/cm2 và 0.27 g/cm2.
Từ các kết quả thu được, để nâng cao chất lượng
bê tông, thông qua việc giảm ĐMM bê tông. HLS
2% và kích thước sợi là 6 cm đạt hiệu quả cải thiện
nhất.
Hình 10 cho thấy, Xét trên cả hai loại sợi, cường
độ chịu nén tại HLS 0.5% sấp xỉ bằng cường độ
chịu nén tại HLS 1.5%. Giá trị cường độ tương ứng
là 22.01 MPa và 23.64 MPa đối với sợi có L= 3.5
cm và giá trị cường độ tương ứng 31.49 MPa
(0.5%) và 33.18 MPa (1.5%) cho sợi có L= 6 cm.
Cường độ chịu nén chênh lệch 39.4% so với cấp
phối không chứa sợi khi HLS 2% (Sợi L=3.5 cm),
cường độ chịu nén sai khác 77.7% so với cấp phối
không chứa sợi khi HLS 2% ( Sợi L=6cm).
4.3.2 Đối với sợi Thẳng.
Ảnh hưởng hàm lượng & kích thước sợi đến độ mài mòn (Sợi thẳng)
0.8
L=3.5 cm
L=6 cm
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
0.0
0.5
1.0
1.5
Đánh giá chung: Khi cường độ bê tông càng
lớn, độ mài mòn bê tông càng nhỏ. Cần định lượng
HLS phù hợp để, giúp cải thiện chất lượng bê tông,
thông qua việc giảm độ mài mòn. Theo điều kiện
thực tế, HLS 2% cho cả hai kính thước sợi 6.0 cm
và 3.5cm đạt hiệu quả thay thế.
Hàm lượng sợi thép (%)
Hꢀnh 9 Biểu đồ ảnh hưởng của kích thước sợi
thép đến độ mài mòn
(Loại sợi thẳng)
Ảnh hưởng hàm lượng sợi và kích thước sợi thẳng
45
L=3.5 cm
5. Kết Luận
40
L=6 cm
Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi bổ sung thành
phần sợi thép trong cấp phối bê tông Geopolymer
nhằm cải thiện độ mài mòn, yếu tố được biết đến
ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bê tông. Một
số kết luận được rút ra như sau:
35
30
25
20
15
10
5
Không sợi
ĐMM đối với bê tông sợi thép trung bình
từ 0.45 g/cm2 – 0.7 g/cm2.
0
HLS hợp lý trong cấp phối bê tông
0
0.5
1
1.5
2
Geopolymer từ 1% đến 2%, cải thiện chất lượng
bê tông thông qua việc giảm ĐMM. Đối với sợi
Hook, khi HLS=2% ĐMM lớn nhất 41.28 g/cm2,
Đối với sợi Thẳng, khi HLS=2% ĐMM đạt 37.4
g/cm2, Khi sử dụng chiều dài sợi L=3.5cm.
Hàm lượng sợi thép (%)
Hꢀnh 10 Cường độ chịu nén bê tông geopolymer
sử dụng sợi thẳng
Từ các kết quả đạt được có thể kết luận, khi
ĐMM của bê tông giảm thì bê tông có xu hướng
cứng hơn khó bị phá hủy hơn, ngoài ra còn nhờ sự
HLS có tác động mạnh đến ĐMM, khi
HLS (1% ~ 2%), ĐMM chênh lệch sấp xĩ một
nửa giá trị ban đầu 0.71 g/cm2 so với 0.33 g/cm2
– bê tông sợi Hook (L=3.5). 0.46 g/cm2 so với 0.2
g/cm2 – bê tông sợi thẳng (L=3.5)
Xác nhận của giáo viên hướng dẫn
Thầy: PGS.TS Phan Đức Hùng
Công tác: Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật
Tp.HCM
Quan hệ giữa ĐMM và Cường độ chịu
Email: [email protected]n
Số điện thoại: 0916.548.639
nén là tỷ lệ nghịch, bê tông sử dụng chiều dài sợi
lớn hơn, cho cường độ chịu nén lớn hơn và ĐMM
nhỏ hơn. Xét cùng một kích thước sợi Hook có
L=3.5mm, Cường độ chịu nén thấp nhất 15.4
MPa tương ứng với ĐMM cao nhất 0.71 g/cm2.
Với L= 6mm thì cường độ chịu nén 20.58 MPa
tương ứng ĐMM 0.2 g/cm2.
Một kết luận rút ra được từ kết quả quả
đạt được, HLS 2% là giá trị để ĐMM lớn nhất
trong phạm vi nghiên cứu. Tại HLS này, ĐMM
cải thiện từ 27% đến 40%. Cùng với đó, tại HLS
1% không làm tăng ĐMM.
6. Tài liệu tham khảm
[1] J.Davidovits,
"Properties
of
Geopolymer Cement," in International
conference on Alkaline cements and
concretes, 1994.
[2] Cristina V.Silva, Janete E.Zorzi,
Robinson C.D.Cruz, Denise C.C.Dal
Molin,, "Experimental evidence that micro
and macrostructural surface properties
markedly influence on abrasion resistance
of concretes," Wear, Vols. 422-423, pp.
191-200, 2019.
[3] E.K. Horszczaruk, "Hydro-abrasive
erosion of high performance fiber-
reinforced concrete," Wear, vol. 267, pp.
110-115, 2009.
[4] Juhong Han, Mengmeng Zhao, Jingyu
Chen, Xiaofang Lan, "Effects of steel fiber
length and coarse aggregate maximum size
on mechanical properties of steel fiber
reinforced concrete," Construction and
Building Materials, vol. 209, pp. 577-591,
2019.
7 trang
12/01/2024
15060
Free
Bạn đang xem tài liệu "Nghiên cứu khả năng chống mài mòn của bê tông Geopolymer sử dụng sợi thép", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- nghien_cuu_kha_nang_chong_mai_mon_cua_be_tong_geopolymer_su.pdf
