(Luận Văn Thạc Sĩ) Nghiên Cứu Sử Dụng Metakaolin Việt Nam Cêế Tạo Bê Tông Cường Độ Cao, Ứng Dụng Cho

LỜI CẢM ƠN

Luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu sử dụng Metakaolin Việt Nam chế tạo bê

tông cường độ cao, ứng dụng cho công trình thủy lợi” đã được tác giả hoàn thành

đúng thời hạn quy định và đảm bảo đầy đủ các yêu cầu trong đề cương được phê

duyệt.

Trong quá trình thực hiện, nhờ sự giúp đỡ tận tình của các thầy, cô giáo

Trường Đại Học Thuỷ Lợi, các công ty tư vấn, các phòng thí nghiệm, tác giả đã

hoàn thành luận văn này.

Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. Trịnh Quang Minh và TS. Vũ

Quốc Vương, Trường Đại học Thuỷ Lợi Hà Nội đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ để

tác giả hoàn thành luận văn.

Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy cô trường Đại học Thuỷ Lợi Hà Nội,

các thầy cô trong khoa Công trình đã tận tụy giảng dạy tác giả trong suốt quá trình

học đại học và cao học tại trường.

Tuy đã có những cố gắng, song do thời gian có hạn, trình độ bản thân còn hạn

chế, luận văn này không thể tránh khỏi những thiếu sót, tác giả mong nhận được

những ý kiến đóng góp và trao đổi chân thành của các thầy cô giáo,các anh chị em

và bạn bè đồng nghiệp. Tác giả rất mong muốn những vấn đề còn tồn tại sẽ được tác

giả phát triển ở mức độ nghiên cứu sâu hơn, góp phần ứng dụng những kiến thức

khoa học vào phục vụ đời sống và sản xuất.

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 21 tháng 05 năm 2014.

HỌC VIÊN

Chu Mạnh Quân

LỜI CAM ĐOAN

Họ và tên học viên: CHU MẠNH QUÂN

Lớp cao học: CH20C11

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu sử dụng Metakaolin Việt Nam chế tạo bê

tông cường độ cao, ứng dụng cho công trình thủy lợi”.

Tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tôi hoàn toàn do tôi làm, những kết quả

nghiên cứu thí nghiệm, tính toán trung thực. Trong quá trình làm luận văn tôi có

tham khảo các tài liệu liên quan nhằm khẳng định thêm sự tin cậy và tính cấp thiết

của đề tài. Tôi không sao chép từ bất kỳ nguồn nào khác, nếu vi phạm tôi xin chịu

trách nhiệm trước Khoa và Nhà trường.

Hà Nội, ngày 21 tháng 05 năm 2014

Học viên

Chu Mạnh Quân

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ……………………………………………………………………………1

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH THỦY LỢI Ở VIỆT NAM VÀ CÁC

NGHIÊN CỨU METAKAOLIN TRÊN THẾ GIỚI ……………………………… 5

1.1 Tình hình xây dựng công trình Thủy Lợi ở Việt Nam ………………………… 5

1.2 Tình hình nghiên cứu Metakaolin trên thế giới ………………………………... 9

1.2.1 Tính chất của Metakaolin ……………………………………………………. 9

1.2.2 Ảnh hưởng của Metakaolin đến tính chất của bê tông ……………………... 11

1.3 Kết luận chương ……………………………………………………………… 21

CHƯƠNG 2

VẬT LIỆU SỬ DỤNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM…………………… 23

2.1 Vật liệu sử dụng để sản xuất bê tông cường độ cao ………………………….. 23

2.1.1 Metakaolin ………………………………………………………………….. 23

2.1.2 Xi măng …………………………………………………………………….. 24

2.1.3 Cát ………………………………………………………………………….. 26

2.1.4 Đá …………………………………………………………………………... 29

2.1.5 Nước ………………………………………………………………………... 31

2.1.6 Phụ gia ……………………………………………………………………… 31

2.2 Thành phần cấp phối và phương pháp thí nghiệm……………………………. 32

2.2.1 Thành phần cấp phối ……………………………………………………….. 32

2.2.2 Công tác chuẩn bị …………………………………………………………... 33

2.2.3 Công tác đúc mẫu …………………………………………………………... 35

2.3 Phương pháp thí nghiệm mẫu…………………………………………………. 38

2.3.1 Phương pháp xác định cường độ chịu nén …………………………………. 38

2.3.2 Phương pháp xác định cường độ chịu kéo khi ép chẻ …………………….... 39

2.3.3 Phương pháp xác định độ chống thấm ……………………………………... 40

2.4 Kết luận chương 2…………………………………………………………….. 41

CHƯƠNG 3

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM, ỨNG DỤNG VÀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG BÊ TÔNG

SỬ DỤNG METAKAOLIN ………………………………………………………43

3.1 Kết quả thí nghiệm và bàn luận……………………………………………….. 43

3.1.1 Thí nghiệm hỗn hợp bê tông ……………………………………………….. 43

3.1.2 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén bê tông …………………………... 45

3.1.3 Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo khi ép chẻ bê tông………………... 51

3.1.4 Thí nghiệm xác định độ chống thấm của bê tông ………………………….. 54

3.2 Khả năng ứng dụng bê tông sử dụng vật liệu Metakaolin Việt Nam ………… 57

3.3 Công nghệ thi công bê tông ………………………………………………….. 58

3.4 Kết luận chương 3 ……………………………………………………………. 59

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ …………………………………………………… 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………………….. 62

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Thủy điện Sơn La ……………………………………………………….. 5

Hình 1.2: Thủy điện Lai Châu ………………………………………………………6

Hình 1.3: Thủy điện Bản Chát ……………………………………………………... 6

Hình 1.4: Biểu đồ độ hút nước của các mẫu bê tông theo nghiên cứu của Khatib

và Clay …………………………………………………………………………… 12

Hình 1.5: Biểu đồ thay đổi bán kính các lỗ rỗng trong bê tông ứng với các mẫu

có Metakaolin [Khatib và Wild, 1996] …………………………………………… 14

Hình 1.6. Cường độ nén của mẫu vữa xi măng [Li và Ding, 2003]………………. 18

Hình 1.7: Biểu đồ kết quả thí nghiệm của Courard và đồng nghiệp (2003) về

cường độ chịu uốn của vữa ………………………………………………………. 20

Hình 2.1: Vật liệu Metakaolin ……………………………………………………. 24

Hình 2.2: Xi măng PCB30 ………………………………………………………... 25

Hình 2.3: Cân điện tử phục vụ thí nghiệm thành phần cấp phối cát ……………... 27

Hình 2.4: Máy sàng điện và bộ sàng tiêu chuẩn …………………………………. 27

Hình 2.5: Biểu đồ đường cấp phối cát …………………………………………… 28

Hình 2.6: Cân điện tử phục vụ thí nghiệm thành phần cấp phối đá ……………… 29

Hình 2.7: Phụ gia Vmat-PC01 …………………………………………………..... 32

Hình 2.8: Máy trộn bê tông và khay chứa vật liệu ……………………………….. 34

Hình 2.9: Bàn rung và côn đo độ sụt ……………………………………………. 34

Hình 2.10: Máy thí nghiệm nén, ép chẻ và thí nghiệm độ chống thấm …………... 35

Hình 2.11: Bộ thí nghiệm ép chẻ bê tông ………………………………………… 40

Hình 2.12: Sơ đồ máy thí nghiệm độ chống thấm ………………………………... 41

Hình 3.1: Mẫu bê tông sau khi nén và kết quả nén ………………………………. 46

Hình 3.2: Biểu đồ cường độ chịu nén của mẫu bê tông (sử dụng xi măng

PCB30) …………………………………………………………………………… 49

Hình 3.3: Biểu đồ cường độ chịu nén của mẫu bê tông với tỉ lệ MK khác nhau

(sử dụng xi măng PC40) …………………………………………………………. 51

Hình 3.4: Biểu đồ cường độ chịu kéo khi ép chẻ bê tông ………………………... 54

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Kết quả đánh giá ảnh đến môi trường khi sản xuất Metakaolin theo

phương pháp đèn chớp và sản xuất xi măng ………………………………………. 9

Bảng 1.2: Thành phần hóa học của Metakaolin ………………………………….. 11

Bảng 1.3. Kết quả thí nghiệm của Courard và đồng nghiệp (2003) về độ hút nước

(% khối lượng) của các mẫu vữa có xi măng CEM I 42.5, Metakaolin và

Kaolin …………………………………………………………………………….. 12

Bảng 1.4: Đường kính trung bình lỗ rỗng của vữa [Poon và đồng nghiệp,

2001]………………………………………………………………………………. 15

Bảng 1.5: Kết quả thí nghiệm cường độ bê tông của Wild và đồng nghiệp (1996)..16

Bảng 1.6: Kết quả thí nghiệm nghiên cứu của Brooks và Johari (2001) …………. 17

Bảng 1.7: Kết quả thí nghiệm của Qian và Li (2001) về cường độ chịu kéo ……. .19

Bảng 1.8: Kết quả thí nghiệm của Qian và Li (2001) về cường độ chịu uốn …….. 19

Bảng 2.1: Thành phần hóa học của Metakaolin ………………………………….. 23

Bảng 2.2: Tính chất hóa lý của Metakaolin Việt Nam …………………………… 24

Bảng 2.3: Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của xi măng PCB30 …………… 25

Bảng 2.4: Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của xi măng PC40 ………………26

Bảng 2.5: Tổng hợp thí nghiệm thành phần hạt của cát ………………………….. 28

Bảng 2.6 : Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu cát ……………….. 29

Bảng 2.7: Tổng hợp thí nghiệm thành phần hạt của đá …………………………... 30

Bảng 2.8 : Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu đá ……………….... 31

Bảng 2.9: Cấp phối bê tông ………………………………………………………. 33

Bảng 2.10: Thành phần chất kết dính trong cấp phối bê tông ……………………. 33

Bảng 2.11: Số lượng mẫu đúc để thí nghiệm (sử dụng xi măng PCB30) ………... 36

Bảng 2.12: Số lượng mẫu đúc để thí nghiệm (sử dụng xi măng PC40) …………. 36

Bảng 3.1: Kết quả thí nghiệm độ sụt của hỗn hợp bê tông ………………………. 44

Bảng 3.2: Cường độ chịu nén của mẫu bê tông có 0% Metakaolin (sử dụng

xi măng PCB30) ………………………………………………………………….. 47

Bảng 3.3: Cường độ chịu nén của mẫu bê tông có 10% Metakaolin (sử dụng