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

1

më ®Çu

Bª t«ng lµ mét trong nh÷ng vËt liÖu x©y dùng nh©n t¹o ®îc dïng thêng xuyªn

vµ s¶n xuÊt réng r·i nhÊt trªn thÕ giíi. C«ng nghÖ bª t«ng g¾n liÒn víi nÒn v¨n

minh nh©n lo¹i vµ sÏ lu«n lu«n ®ãng vai trß quan träng cho sù ph¸t triÓn kinh tÕ cña

mçi níc trªn thÕ giíi trong thÕ kû XX vµ c¶ trong thÕ kû XXI. Trªn thÕ giíi hiÖn

nay mçi n¨m cã trªn 2 tû m3

s¶n phÈm bª t«ng c¸c lo¹i ®îc sö dông trong c¸c

ngµnh c«ng nghiÖp v x©y dùng d©n dông. LÜnh vùc x©y dùng hiÖn nay ®ang sö à

dông trªn 1.000 lo¹i bª t«ng kh¸c nhau trong khi nghiªn cøu bª t«ng cho t¬ng lai

vÉn tiÕp tôc triÓn khai m¹nh mÏ [1].

C¸c nghiªn cøu ph¸t minh phô gia cho bª t«ng vµ c«ng nghÖ tiªn tiÕn ®· t¹o nªn

c¸c ®ét ph¸ trong s¶n xuÊt bª t«ng chÊt lîng cao, bª t«ng c«ng nghÖ cao vµ c¸c lo¹i

bª t«ng ®Æc biÖt. C¸c lo¹i bª t«ng ®Æc biÖt nh bª t«ng chÞu löa, bª t«ng dÉn ®iÖn, bª

t«ng c¸ch ly sãng v« tuyÕn cao tÇn, bª t«ng thuû ho¸, bª t«ng chèng phãng x¹, vµ …

bª t«ng ®Æc biÖt nÆng ®ang ®îc nghiªn cøu ph¸t triÓn rÊt m¹nh mÏ.

T¹o ra mét lo¹i vËt liÖu míi víi tÝnh n¨ng kü thuËt tèt ph¶i ®ång thêi ®¶m b¶o

c¸c tÝnh n¨ng øng dông lµ nhiÖm vô cña ngµnh c«ng nghiÖp vËt liÖu x©y dùng. Do

vËy nghiªn cøu bª t«ng ngoµi vÊn ®Ò tËn dông vËt liÖu ®Þa ph¬ng, nghiªn cøu vËt

liÖu thay thÕ n©ng cao chÊt lîng s¶n phÈm th× kh¶ n¨ng øng dông trong x©y dùng

34=

09ph¶i phï hîp víi ®iÒu kiÖn sö dông thùc tÕ. Mét trong c¸c lo¹i bª t«ng mµ ®Ò

tµi nghiªn cøu theo híng ®ã lµ bª t«ng ®Æc biÖt nÆng vµ ®¶m b¶o yªu cÇu thi c«ng

theo ph¬ng ph¸p b¬m. X¸c ®Þnh môc tiªu ®ã lµ néi dung cña häc viªn trong luËn

v¨n víi tªn ®Ò tµi “Nghiªn cøu sö dông phô gia hçn hîp cã tro trÊu ®Ó n©ng cao

tÝnh b¬m cña bª t«ng siªu nÆng γ = 2.800 ÷ 3.000 kg/m3”

.

Bª t«ng siªu nÆng hay bª t«ng ®Æc biÖt nÆng lµ bª t«ng ph©n lo¹i theo khèi lîng

thÓ tÝch γ > 2.500 kg/m3

. Bª t«ng ®Æc biÖt nÆng cã nh÷ng ®Æc tÝnh t¬ng tù nh bª

t«ng nÆng nhng cã khèi lîng thÓ tÝch lín nªn cã nh÷ng u ®iÓm vµ tÝnh chÊt øng

dông ®Æc biÖt kh¸c so víi bª t«ng nÆng kh¸c. S¶n phÈm bª t«ng mµ ®Ò tµi nghiªn

cøu øng dông cã khèi lîng thÓ tÝch γ = 2.800 ÷ 3.000 kg/m3

, cêng ®é nÐn Rn =

2

40N/mm2

vµ thµnh phÇn bª t«ng sö dông hçn hîp phô gia nghiªn cøu ®Ó ®¹t yªu

cÇu hçn hîp bª t«ng b¬m.

§Ò tµi nghiªn cøu hçn hîp phô gia trªn c¬ së tõ phô gia kho¸ng ho¹t tÝnh tro

trÊu, phô gia dÎo hãa C-3 vµ phô gia tr¬ lµ bét ®¸ nghiÒn mÞn. Môc tiªu hçn hîp

phô gia nghiªn cøu sö dông cho bª t«ng ®Ó n©ng cao tÝnh b¬m cho hçn hîp bª t«ng

®Æc biÖt nÆng vµ n©ng cao tÝnh chÊt tèt h¬n cho bª t«ng.

Sù ph¸t triÓn phô gia bª t«ng lµm cho s¶n phÈm bª t«ng ngµy cµng ®îc øng

dông réng r·i trong lÜnh vùc x©y dùng d©n dông vµ c«ng nghiÖp. T¹i c¸c níc ph¸t

triÓn h¬n 80% tæng s¶n lîng bª t«ng cã sö dông phô gia.ViÖc sö dông c¸c lo¹i phô

gia ®· thùc sù trë thµnh mét cuéc c¸ch m¹ng trong lÜnh vùc s¶n xuÊt cho bª t«ng,

®¸p øng phï hîp cho c¸c lo¹i h×nh thi c«ng vµ ®Æc ®iÓm c¸c s¶n phÈm bª t«ng.

Trong lÜnh vùc x©y dùng c«ng viÖc b¬m hçn hîp bª t«ng ®îc sö dông trong

nhiÒu trêng hîp thi c«ng kh¸c nhau, trong ®Ò tµi nµy ta ®¸nh gi¸ tÝnh b¬m bª t«ng

lªn c¸c tÇng cao trong thi c«ng nhµ d©n dông vµ c«ng nghiÖp. §Ó chÕ t¹o hçn hîp

bª t«ng b¬m th× thùc tÕ ta ph¶i dïng phô gia trî b¬m. Phô gia trî b¬m sÏ t¨ng tÝnh

n¨ng lµm hçn hîp bª t«ng dÎo h¬n, dÔ dµng vËn chuyÓn ®îc cho cù ly xa vµ cao

h¬n mµ vÉn ®¶m b¶o c¸c tÝnh chÊt cña hçn hîp bª t«ng ban ®Çu. T¸c dông cña lo¹i

phô gia nµy lµm cho hå xi m¨ng dÎo h¬n, dÔ chui vµo c¸c khe hë cña cèt liÖu vµ

lµm cho bª t«ng dÔ di chuyÓn h¬n trong ®êng èng b¬m. Nghiªn cøu hçn hîp phô

gia ®Ò tµi kh«ng chØ n©ng cao tÝnh b¬m cho hçn hîp bª t«ng mµ cßn n©ng cao tÝnh

chÊt cho bª t«ng ®Æc biÖt nÆng nh cã cêng ®é cao vµ phÈm chÊt tèt h¬n.

ViÖt nam lµ mét trong c¸c níc s¶n xuÊt lóa g¹o lín trªn thÕ giíi, mçi n¨m c¸c

c¬ së xay x¸t g¹o th¶i ra tíi 7,5 ÷ 8 triÖu tÊn vá trÊu. Lîng trÊu cã thÓ thu gom ®îc

vµo kho¶ng 4,5 triÖu tÊn ®· ®îc sö dông vµo c¸c môc ®Ých ®un nÊu, cñi Ðp, v¸n Ðp,

lîng d cßn l¹i thõa th¶i ra kªnh, r¹ch lµm ¶nh hëng tíi m«i trêng [3]. ViÖc nghiªn

cøu ®¸nh gi¸ sö dông tro trÊu dïng lµm phô gia trong nghiªn cøu lµ híng gi¶i quyÕt

gi¶m thiÓu g©y « nhiÔm m«i trêng vµ mang l¹i nhiÒu lîi Ých thiÕt thùc vÒ kinh tÕ vµ

m«i trêng.

Tõ thùc tÕ ®· ph©n tÝch ë trªn, ®Ò tµi “Nghiªn cøu sö dông phô gia hçn hîp cã

tro trÊu ®Ó n©ng cao tÝnh b¬m cña bª t«ng siªu nÆng γ = 2.800 ÷ 3.000 kg/m3 ” mµ

häc viªn nghiªn cøu thùc sù cã ý nghÜa thiÕt thùc.

3

1. TÝnh cÊp thiÕt cña ®Ò tµi.

- §Ó t¨ng n¨ng suÊt trong thi c«ng th× cÇn sö dông hçn hîp bª t«ng b¬m ®îc. Bª

t«ng ®Æc biÖt nÆng sö dông trong lÜnh vùc x©y dùng c¸c c«ng tr×nh ®Æc biÖt rÊt réng

nªn ®Ó ®¸p øng trong thi c«ng vµ t¨ng chÊt lîng bª t«ng ®Æc biÖt nÆng th× viÖc

nghiªn cøu phô gia hçn hîp cho bª t«ng lµ thiÕt thùc vµ cÇn thiÕt.

- Nghiªn cøu chÕ t¹o bª t«ng ®Æc biÖt nÆng tõ phô gia ë ®iÒu kiÖn trong níc sÏ

t¹o ®iÒu kiÖn ph¸t triÓn bª t«ng ®Æc biÖt nÆng bÒn v÷ng ë níc ta. Sö dông lo¹i bª

t«ng nµy ®Ó ®¸p øng nh cÇu trong x©y dùng nhµ m¸y ®iÖn nguyªn tö trong t¬ng lai

t¹i ViÖt nam còng nh c¸c c«ng tr×nh ®Æc biÖt kh¸c ë níc ta.

Víi c¸c yÕu tè phï hîp trªn, néi dung ®Ò tµi nghiªn cøu lµ thiÕt thùc vµ gãp

phÇn ®Ó s¶n phÈm bª t«ng ®Æc biÖt nÆng øng dông réng r·i trong t¬ng lai.

2. §èi tîng vµ ph¹m vi ®Ò tµi.

XuÊt ph¸t tõ tÝnh thùc tiÔn mµ nghiªn cøu cña ®Ò tµi lµ sö dông phô gia hçn hîp

cho bª t«ng ®Æc biÖt nÆng ®Ó n©ng cao tÝnh b¬m cho hçn hîp bª t«ng ®Æc biÖt nÆng.

Thµnh phÇn bª t«ng nghiªn cøu sö dông hçn hîp phô gia, xi m¨ng Pooc l¨ng PC vµ

cèt liÖu tõ quÆng Barit Tuyªn Quang. Trong thêi gian cho phÐp, ®èi tîng vµ ph¹m

vi nghiªn cøu ®Ò tµi nh sau:

- T×m hiÓu tæng quan nguån nguyªn vËt liÖu trong níc, ®¸nh gi¸ tÝnh chÊt quÆng

Barit Tuyªn Quang chÕ t¹o cèt liÖu cho bª t«ng ®Æc biÖt nÆng.

- T×m hiÓu phô gia tro trÊu vµ c¸c phô gia kh¸c dïng ®Ó n©ng cao tÝnh chÊt vµ

tÝnh b¬m cho hçn hîp bª t«ng ®Æc biÖt nÆng.

- ChÕ t¹o bª t«ng ®Æc biÖt nÆng ®¹t khèi lîng thÓ tÝch γ = 2.800 ÷ 3.000 kg/m3

,

cêng ®é nÐn Rn = 40 N/mm2

sö dông hçn hîp phô gia nghiªn cøu.

3. Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu.

Trong ®Ò tµi häc viªn sö dông c¸c ph¬ng ph¸p nghiªn cøu sau:

- Ph¬ng ph¸p tæng hîp ph©n tÝch tµi liÖu, kÕt hîp vµ kÕ thõa kÕt qu¶ ®· nghiªn

cøu tríc ®©y ë trong vµ ngoµi níc.

4

- Sö dông c¸c ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm tiªu chuÈn vµ c¸c ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm

kh«ng theo tiªu chuÈn ®Ó ®¸nh gi¸ nghiªn cøu. Dïng ph¬ng ph¸p nghiªn cøu ph©n

tÝch R¬nghen, ph©n tÝch vi cÊu tróc b»ng kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö.

- Dïng ph¬ng ph¸p nghiªn cøu tÝnh to¸n kÕt hîp thùc nghiÖm, ph¬ng ph¸p tÝnh

to¸n thµnh phÇn h¹t cèt liÖu cho ®Æc biÖt nÆng .

4. Môc tiªu nghiªn cøu.

- Nghiªn cøu phô gia hçn hîp cho bª t«ng ®Æc biÖt nÆng gåm cã tro trÊu vµ c¸c

phô gia kh¸c dïng chÕ t¹o bª t«ng ®Æc biÖt nÆng ®Ó n©ng cao tÝnh b¬m cho hçn hîp

bª t«ng, cô thÓ ®¹t c¸c yªu cÇu sau:

+ TÝnh c«ng t¸c, ®¹t ®é sôt SN ≥ 13 cm [19],[21].

+ Hçn hîp bª t«ng ®¹t yªu cÇu vÒ giíi h¹n ®é t¸ch níc, t¸ch v÷a vµ ph©n tÇng.

+ Hçn hîp bª t«ng duy tr× tÝnh c«ng t¸c SN ≥ 13 cm trong thêi gian 2 giê.

- ChÕ t¹o bª t«ng ®Æc biÖt nÆng cã khèi lîng thÓ tÝch γ = 2.800 ÷ 3.000 kg/m3

,

cêng ®é nÐn Rn = 40 N/mm2

sö dông hçn hîp phô gia nghiªn cøu.

5. Néi dung nghiªn cøu.

- Nghiªn cøu sö dông phô gia hçn hîp gåm phô gia kho¸ng ho¹t tÝnh tro trÊu,

phô gia dÎo hãa C-3 vµ bét ®¸ nghiÒn mÞn ®Ó n©ng cao tÝnh c«ng t¸c, ®é ®ång nhÊt

cho hçn hîp bª t«ng ®Æc biÖt nÆng.

- Nghiªn cøu lý luËn vµ lùa chän vËt liÖu sö dông chÕ t¹o bª t«ng ®Æc biÖt nÆng

thi c«ng theo ph¬ng ph¸p b¬m, ®¹t yªu cÇu ®Æt ra cho s¶n phÈm:

+ Hçn hîp bª t«ng ®¹t ®é sôt SN = 20 ÷ 22 cm vµ tæn thÊt ®é sôt sau 120 phót

cßn SN = 13÷ 14 cm.

+ Hçn hîp bª t«ng ®¹t yªu cÇu vÒ giíi h¹n ®é t¸ch níc, t¸ch v÷a vµ ph©n tÇng.

+ Khèi lîng thÓ tÝch bª t«ng γ = 2.800 ÷ 3.000 kg/m3

,cêng ®é nÐn 40 N/mm2

.

5

6. C¬ së khoa häc.

- Phô gia hçn hîp: lµ phô gia ®îc phèi hîp tõ c¸c phô gia kh¸c nhau vµ cã kh¶

n¨ng ®iÒu chØnh mét sè tÝnh chÊt cña hçn hîp bª t«ng. §Ó b¬m ®îc hçn hîp bª

t«ng ®Æc biÖt nÆng cÇn ph¶i dïng phô gia trî b¬m, ®ã lµ phô gia t¨ng tÝnh n¨ng lµm

hçn hîp bª t«ng dÔ dµng di chuyÓn trong ®êng èng b¬m mµ vÉn ®¶m b¶o duy tr×

c¸c tÝnh chÊt cña hçn hîp bª t«ng. §Ò tµi nghiªn cøu hçn hîp phô gia t¨ng tÝnh

b¬m cho hçn hîp bª t«ng cã t¸c dông t¬ng tù phô gia trî b¬m, lµm cho hçn hîp bª

t«ng ®¹t ®é lu ®éng vµ duy tr× ®é tÝnh c«ng t¸c trong thêi gian cho phÐp, kh«ng t¸ch

níc, ®é ®ång nhÊt t¨ng vµ n©ng cao tÝnh chÊt tèt h¬n cho bª t«ng.

- Hçn hîp bª t«ng b¬m: lµ hçn hîp bª t«ng vËn chuyÓn trong ®êng èng b»ng t¸c

®éng cña m¸y b¬m bª t«ng. Cã rÊt nhiÒu quan ®iÓm vÒ vÊn ®Ò b¬m hçn hîp bª

t«ng song cã sù nhÊt trÝ cao vÒ vÊn ®Ò nµy cho r»ng cÇn nghiªn cøu thiÕt kÕ cÊp

phèi hçn hîp bª t«ng b¬m ®¹t c¸c yªu cÇu sau:

+ Hµm lîng hå xi m¨ng, v÷a trong hçn hîp bª t«ng kh«ng nh÷ng cÇn cho sù lÊp

®Çy c¸c lç rçng trong cèt liÖu vµ bao bäc mét líp bªn ngoµi c¸c h¹t cèt liÖu mµ cßn

d ®Ó t¹o nªn mét hÖ sè d v÷a nhÊt ®Þnh phñ b«i tr¬n thµnh trong èng b¬m.

+ §¶m b¶o ®é lu ®éng ®é sôt nãn cho hçn hîp bª t«ng SN ≥ 13 cm [19], [21].

+ Hçn hîp bª t«ng ®¹t yªu cÇu vÒ giíi h¹n ®é t¸ch níc, t¸ch v÷a, ph©n tÇng.

- Bª t«ng siªu nÆng: lµ bª t«ng ®Æc biÖt nÆng hay bª t«ng rÊt nÆng cã khèi lîng thÓ

tÝch trªn 2.500 kg/m3

. Trong thµnh phÇn bª t«ng th× cèt liÖu chiÕm tû lÖ tíi 80% vÒ

thÓ tÝch nªn ®Ó ®¹t khèi lîng thÓ tÝch bª t«ng ph¶i lùa chän cèt liÖu vµ thiÕt kÕ

thµnh phÇn bª t«ng ®Ó ®¶m b¶o yªu cÇu ®Æt ra cho s¶n phÈm:

+ Khèi lîng thÓ tÝch γ = 2.800 ÷ 3.000 kg/m3

.

+ Cêng ®é bª t«ng ®¹t Rn = 40 N/mm2

.

7. ý nghÜa ®Ò tµi.

- ý nghÜa khoa häc:

+ Nghiªn cøu sö dông hçn hîp phô gia dïng cho chÕ t¹o bª t«ng ®Æc biÖt nÆng.

Hçn hîp phô gia kh«ng nh÷ng t¨ng tÝnh b¬m cho hçn hîp bª t«ng mµ cßn n©ng cao

phÈm chÊt tèt h¬n cho bª t«ng ®Æc biÖt nÆng.

6

+ Nghiªn cøu chÕ t¹o ®îc cÊp phèi bª t«ng ®Æc biÖt nÆng tõ cèt liÖu quÆng Barit

Tuyªn Quang, hçn hîp phô gia ®¸p øng c¸c yªu cho s¶n phÈm nghiªn cøu.

- ý nghÜa thùc tiÔn:

+ N©ng cao tÝnh b¬m cho hçn hîp bª t«ng ®Æc biÖt nÆng vµ ®¸p øng yªu cÇu thi

c«ng b»ng ph¬ng ph¸p b¬m mang l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ do t¨ng n¨ng suÊt thi c«ng.

+ ChÕ t¹o bª t«ng ®Æc biÖt nÆng tõ phô gia hçn hîp cã sö dông tro trÊu nªn gi¶i

quyÕt ®îc vÊn ®Ò m«i trêng mµ vÉn ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu kü thuËt cho s¶n phÈm.

+ ChÕ t¹o ®îc bª t«ng ®Æc biÖt nÆng cã thÓ sö dông ®Ó ®¸p øng nh cÇu trong x©y

dùng nhµ m¸y ®iÖn nguyªn tö trong t¬ng lai gÇn ë ViÖt nam còng nh c¸c c«ng tr×nh

®Æc biÖt chèng phãng x¹ kh¸c ë níc ta.

+ ViÖc nghiªn cøu nguån nguyªn vËt liÖu trong níc phï hîp c«ng nghÖ s¶n xuÊt

bª t«ng ë c¸c nhµ m¸y bª t«ng hiÖn nay cña ViÖt Nam sÏ rÊt thuËn lîi cho ph¸t

triÓn s¶n xuÊt bª t«ng ®Æc biÖt nÆng ë níc ta.

Tãm l¹i, ®Ó thóc ®Èy sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ ngµnh c«ng nghiÖp vËt liÖu x©y

dùng, nghiªn cøu ph¸t triÓn bª t«ng ®Æc biÖt nÆng ë níc ta lµ mét ®ßi hái cÇn thiÕt;

§Ò tµi “Nghiªn cøu sö dông phô gia hçn hîp cã tro trÊu ®Ó n©ng cao tÝnh b¬m cña

bª t«ng siªu nÆng γ = 2.800 ÷ 3.000 kg/m3

” ®¸p øng yªu cÇu trong thi c«ng c¬ giíi

hãa cho c¸c c«ng tr×nh x©y dùng cã ý nghÜa kinh tÕ kü thuËt nhÊt ®Þnh.

7

Ch¬ng 1

Bª t«ng siªu nÆng

1.1 Tæng quan vÒ lÜnh vùc sö dông bª t«ng siªu nÆng.

LÞch sö nguån gèc bª t«ng nÆng nghiªn cøu cho thÊy nã ®· ®îc øng dông vµ sö

dông trong x©y dùng tõ c¸c thêi kú cæ xa ë c¸c nÒn v¨n minh cæ ®¹i kh¸c nhau.

Mét ph©n tÝch cña kim tù th¸p cæ Ai CËp ®· chØ ra r»ng bª t«ng ®îc sö dông trong

x©y dùng c¸c c«ng tr×nh nµy. Cïng thêi gian ®ã phô gia bª t«ng còng ®îc sö dông

kÓ tõ thêi La M· vµ Ai CËp, nã ®îc ph¸t hiÖn ngÉu nhiªn viÖc thªm tro nói löa ®Ó

trén cho phÐp bª t«ng ®«ng kÕt díi níc.T¬ng tù ngêi La M· biÕt thªm tãc ngùa lµm

gi¶m ®i sù r¹n nøt khi bª t«ng ®«ng cøng, vµ thªm m¸u ®éng vËt ®Ó lµm cho bª

t«ng cã thªm søc chèng b¨ng gi¸ [18].

Nh×n chung ë c¸c thêi kú nµy vÒ tríc c«ng t¸c x©y dùng cha ph¸t triÓn, tèc ®é

x©y dùng chËm v× cha cã biÖn ph¸p x©y dùng tiªn tiÕn, chñ yÕu thi c«ng vËn

chuyÓn b»ng tay vµ thñ c«ng, møc ®é c¬ giíi kh«ng cã vµ quan träng lµ c«ng

nghiÖp s¶n xuÊt vËt liÖu x©y dùng cha ph¸t triÓn ®ång bé hiÖn ®¹i nh ngµy nay.

Sù ra ®êi xi m¨ng Portland vµ lÇn ®Çu tiªn sö dông trong bª t«ng ®Çu thËp niªn

1840 tíi nay t¹o ra mét chuyÓn biÕn c¬ b¶n, c¸ch m¹ng trong x©y dùng. TiÕp ®ã

n¨m 70 - 80 cña thÕ kû XX bª t«ng cèt thÐp ®îc nghiªn cøu sö dông vµo c¸c c«ng

tr×nh x©y dùng ®· t¹o ®iÒu kiÖn ph¸t triÓn toµn diÖn vËt liÖu bª t«ng cèt thÐp.

§ång hµnh víi viÖc ra ®êi vµ sö dông bª t«ng cho x©y dùng th× viÖc nghiªn cøu

®a vµo c¸c phô gia cho bª t«ng còng cã nh÷ng bíc tiÕn vµ thay ®æi ngµy cµng ph¸t

triÓn trong thÕ kû XXI hiÖn nay.

Trong sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ c¸c chñng lo¹i bª t«ng hiÖn nay, chñng lo¹i bª

t«ng ®Æc biÖt nÆng còng ®îc nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn rÊt m¹nh mÏ. ViÖc ®a vµo sö

dông bª t«ng ®Æc biÖt nÆng kh«ng chØ ph¹m vi yªu cÇu c¸c kÕt cÊu cã khèi lîng lín

víi thÓ tÝch nhá gän, mµ víi u ®iÓm ®Æc biÖt næi bËt lµ thùc hiÖn vai trß chèng tia

phãng x¹. ChØ cã bª t«ng ®Æc biÖt nÆng míi cho øng dông víi kh¶ n¨ng c¶n phãng

x¹ hiÖu qu¶ trong x©y dùng c¸c nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n. N¨ng lîng h¹t nh©n th×

ngµy cµng ph¸t triÓn, nhÊt ë trong thÕ kû XXI hiÖn nay nªn sù ph¸t triÓn toµn diÖn

s¶n phÈm bª t«ng ®Æc biÖt nÆng lµ rÊt lín.

8

1.1.1 T×nh h×nh nghiªn cøu vÒ bª t«ng siªu nÆng trªn thÕ giíi.

C¸c nghiªn cøu vÒ bª t«ng siªu nÆng trªn thÕ giíi [20].

Trªn thÕ giíi ë c¸c níc cã nÒn c«ng nghiÖp ph¸t triÓn, bª t«ng ®Æc biÖt nÆng ®·

®îc nghiªn cøu rÊt réng r·i.ViÖc nghiªn cøu theo híng ®¹t ®îc khèi lîng thÓ tÝch

lín trªn c¬ së nghiªn cøu trªn c¸c nguån cèt liÖu quÆng trong tù nhiªn.

ViÖc nghiªn cøu bª t«ng ®Æc biÖt nÆng trªn c¬ së sö dông c¸c nguån cèt liÖu

kh¸c nhau sÏ ®¹t ®îc cho bª t«ng cã khèi lîng thÓ tÝch rÊt kh¸c nhau. Trªn c¬ së

c¸c yªu cÇu ®Æt ra cho môc tiªu nghiªn cøu ta lùa chän c¸c nguån cèt liÖu hîp lý ®Ó

®¹t ®îc khèi lîng thÓ tÝch bª t«ng theo yªu cÇu. (B¶ng 1.1).

B¶ng 1.1: ¶nh hëng cèt liÖu tíi khèi lîng thÓ tÝch bª t«ng

TT C¸c vËt liÖu ban ®Çu Khèi lîng thÓ tÝch

bª t«ng - γ (kg/m3

)

ChÊt kÕt dÝnh Cèt liÖu

1

Xi m¨ng Poãcl¨ng

(Poãcl¨ng xØ)

Granit, ®«l«mÝt, ®¸ v«i, xienhÝt,

AndezÝt, bazan, ®iabaz, diorit.

2.300

2

Xi m¨ng Poãcl¨ng

(Poãcl¨ng xØ)

XØ lß cao

2.400

3 Xi m¨ng alumin Cromit 2.800

4

Xi m¨ng cao

alumin

Cromit

3.050

5

Xi m¨ng Poãcl¨ng

(Poãcl¨ng xØ) Barit 4.200

6

Xi m¨ng Poãcl¨ng

(Poãcl¨ng xØ) Magnhetit 4.650 ÷ 4.800

7

Xi m¨ng Poãcl¨ng

(Poãcl¨ng xØ) Gematit 4.900 ÷ 5.100

HiÖn nay trªn thÕ giíi, theo c¸c tµi liÖu ®· nghiªn cøu vµ c«ng bè, bª t«ng ®Æc

biÖt nÆng thêng ®îc chÕ t¹o tõ c¸c cèt liÖu nÆng nguån gèc nh magnhetit, hecmatit,

barit, vôn kim lo¹i. Cô thÓ c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu trªn thÕ giíi ®¹t ®îc theo híng

sö dông c¸c nguån gèc cèt liÖu cô thÓ nh sau:

- Bª t«ng ®Æc biÖt nÆng nghiªn cøu sö dông cèt liÖu quÆng magnhetit. QuÆng

magnhetit ®îc cÊu thµnh chñ yÕu tõ kho¸ng nhãm oxyt magnhetit (Fe3O4) víi c¸c

t¹p chÊt MgO, Cr2O3, Al2O3, QuÆng magnhetit cã ®é cøng 5 … ÷6 trong thang ®é

9

cøng cña Mohr. Thµnh phÇn cÊp phèi s¬ bé cña mét nghiªn cøu vÒ bª t«ng

magnhetit cho ta gåm (kg/m3

bª t«ng): xi m¨ng poocl¨ng 300 ÷ 400, c¸t magnhetit

600 ÷ 1.300, s¹n magnhetit 1.500 ÷ 2.800, níc 150 ÷ 300; KÕt qu¶ s¶n phÈm cho

bª t«ng magnhetit cã khèi lîng thÓ tÝch ®¹t 2.800 ÷ 4.000 kg/m3

, cêng ®é nÐn 20 ÷

45 N/mm2

, cêng ®é uèn 4 ÷ 8 N/mm2

, m«®un ®µn håi 40.000 ÷ 60.000 N/mm2

.

- Bª t«ng ®Æc biÖt nÆng nghiªn cøu sö dông cèt liÖu quÆng gecmatit. QuÆng

gecmatit ®îc cÊu thµnh chñ yÕu tõ kho¸ng nhãm oxyt gecmatit (Fe2O3) vµ chøa c¸c

t¹p chÊt MgO, Al2O3, SiO2, quÆng cã ®é cøng 5 … ÷ 6. Thµnh phÇn cÊp phèi s¬ bé

cña mét nghiªn cøu vÒ bª t«ng bª t«ng gecmatit cho ta gåm (kg/m3

bª t«ng): xi

m¨ng poocl¨ng 300 ÷ 500, c¸t gecmatit 900 ÷ 1.100, ®¸ d¨m gecmatit 2.100 ÷

2.300, níc 190 ÷ 220; KÕt qu¶ nghiªn cøu cho ta s¶n phÈm khèi lîng thÓ tÝch cña

bª t«ng gecmatit ®¹t 3.300 ÷ 3.900 kg/m3

, cêng ®é nÐn 14 ÷ 16 N/mm2

[20].

Nh÷ng lo¹i bª t«ng sö dông cèt liÖu chÕ t¹o tõ nguån gèc quÆng magnhetit,

gecmatit vµ ilmanhit cßn ®îc gäi chung lµ bª t«ng quÆng s¾t v× nh÷ng lo¹i quÆng

nµy ®Òu cã thµnh phÇn chñ yÕu lµ oxyt s¾t. §Ó gia c«ng thµnh phÇn cÊp khèi h¹t cèt

liÖu th× thêng qua c¸c giai ®o¹n ®Ëp, nghiÒn vµ sµng ph©n lo¹i quÆng ta thu ®îc ®¸

vµ c¸t dïng cho thiÕt kÕ cÊp phèi bª t«ng.

- Bª t«ng ®Æc biÖt nÆng trªn thÕ giíi ®· nghiªn cøu sö dông cèt liÖu tõ gang, s¾t,

thÐp. Th«ng dông cã hai lo¹i cèt liÖu tõ gang, s¾t vµ bi thÐp do c¸c nhµ m¸y chÕ

t¹o, hoÆc phÕ liÖu lµ c¸c c«ng cô trong c«ng nghiÖp chÕ t¹o m¸y. §Ó gia c«ng thµnh

cèt liÖu sö dông th× c¸c phÕ liÖu c«ng cô kh¸c nhau tõ gang, s¾t vµ thÐp ®îc gia

c«ng vµ nghiÒn ®Õn kÝch thíc yªu cÇu. Thµnh phÇn cÊp phèi s¬ bé cña mét nghiªn

cøu vÒ bª t«ng dïng bi thÐp cho ta gåm (kg/m3

bª t«ng): bi s¾t 2.640, mÈu s¾t

2.640, xi m¨ng 400, níc 160; KÕt qu¶ nghiªn cøu cho ta s¶n phÈm bª t«ng sö dông

bi thÐp cã thÓ ®¹t khèi lîng thÓ tÝch lªn ®Õn 6.200 kg/m3

[20].

C¸c c«ng tr×nh øng dông vÒ bª t«ng siªu nÆng trªn thÕ giíi.

Trªn thÕ giíi viÖc nghiªn cøu sö dông bª t«ng ®Æc biÖt nÆng ®· tr¶i qua mét

qu·ng ®êng víi nh÷ng thµnh tùu theo tõng mèc lÞch sö. §Æc biÖt khi nghiªn cøu

10

øng dông c¸c phô gia ®iÒu chØnh ®Ó khèng chÕ tû lÖ N/CKD thÊp ®¶m b¶o khèi l￾îng thÓ tÝch bª t«ng t¨ng vµ chÊt lîng bª t«ng ®Æc biÖt nÆng cµng ®îc c¶i thiÖn cao

h¬n. Qua kÕt qu¶ nghiªn cøu ®Õn ¸p dông thùc tÕ cho thÊy r»ng viÖc øng dông bª

t«ng ®Æc biÖt nÆng cho c¸c øng dông hiÖn nay lµ rÊt cÇn thiÕt. Bª t«ng ®Æc biÖt nÆng

®· ®îc øng dông vµ thi c«ng chÕ t¹o réng r·i c¸c cÊu kiÖn riªng biÖt, cÊu kiÖn ®èi

träng ®Æc biÖt nÆng; c¸c h¹ng môc c«ng tr×nh trªn s«ng, biÓn; c¸c trô hè mãng cÇu;

c¸c têng, thµnh ®Ëp hå chøa níc, ... §Æc biÖt bª t«ng ®Æc biÖt nÆng ®ãng gãp thiÕt

thùc cho vai trß ng¨n c¶n ®îc tia phãng x¹ γ vµ tia X trong x©y dùng c¸c c«ng tr×nh

cã phãng x¹.

Bª t«ng nÆng sö dông cho c¸c kÕt cÊu b¶o vÖ phãng x¹ v× nã lµm yÕu ®i sù

truyÒn c¸c tia X vµ tia γ. Bª t«ng nÆng ®îc nghiªn cøu sö dông chÕ t¹o b¶o vÖ c¸c

c«ng tr×nh chèng sù rß rØ chÊt phãng x¹ vµ ®îc ph©n biÖt lµ bª t«ng dïng b¶o vÖ

chèng phãng x¹. Chóng ®îc ®¸nh gi¸ theo gi¸ trÞ vÒ khèi lîng thÓ tÝch víi ®Æc ®iÓm

khèi lîng thÓ tÝch trªn 2.500 kg/m3

. Bª t«ng cã víi cÊu tróc ®Æc ch¾c vµ khèi lîng

thÓ tÝch cµng lín th× tÝnh chÊt b¶o vÖ chèng phãng x¹ cµng tèt [2].

Trªn c¬ së nghiªn cøu kinh nghiÖm sö dông c¸c lo¹i vËt liÖu x©y dùng ®¸p øng

cho nhu cÇu x©y dùng c¸c c«ng tr×nh b¶o vÖ phãng x¹, c¸c nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n,

c¸c c«ng tr×nh s¶n xuÊt c¸c chÊt ®ång vÞ phãng x¹ ë mét sè níc nh Liªn Bang Nga,

Anh, Ph¸p, NhËt, Trung Quèc, Hµn Quèc, Ên §é kh¼ng ®Þnh ® … îc lo¹i bª t«ng

nÆng cã hiÖu qu¶ sö dông b¶o vÖ phãng x¹, tïy theo yªu cÇu tÝnh chÊt b¶o vÖ cña

kÕt cÊu mµ chän lo¹i bª t«ng phï hîp. Víi tÝnh chÊt u thÕ nh vËy bª t«ng ®Æc biÖt

nÆng trªn thÕ giíi theo thêi gian ®ang trªn ®µ ®îc nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn rÊt m¹nh

mÏ trong thÕ kû XXI nµy.

C¸c níc ®i ®Çu trong nghiªn cøu vµ øng dông bªt«ng ®Æc biÖt nÆng cho c¸c kÕt

cÊu b¶o vÖ chèng phãng x¹, c¸c c«ng tr×nh b¶o vÖ chèng phãng x¹, h¹t nh©n, vµ …

®Æc biÖt lµ c¸c nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n kÓ ®Õn lµ Liªn X« cò ( Liªn bang Nga), Mü,

Trung Quèc, Ph¸p, Anh Cô thÓ bª t«ng ®Æc biÖt nÆng ®· ® … îc sö dông ë c¸c c«ng

tr×nh nhµ m¸y ®iÖn nguyªn tö ë c¸c níc trªn thÕ giíi, ®Æc biÖt lµ ë nh÷ng níc cã

nÒn c«ng nghiÖp vËt liÖu x©y dùng ph¸t triÓn. Nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n ®Çu tiªn xuÊt

hiÖn vµo n¨m 1954 vµ hiÖn nay ®· cã h¬n 400 lß ph¶n øng lùa chän kÕt cÊu c¶n

phãng x¹ lµ bª t«ng ®Æc biÖt nÆng ®ang ho¹t ®éng trªn toµn thÕ giíi. §Ó x©y dùng