ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(96).2015, QUYỂN 2 155
SỬ DỤNG MUỘI SILIC TRONG SẢN XUẤT BÊ TÔNG SIÊU BỀN
USING SILICA FUME IN ULTRA HIGH PERFORMANCE CONCRETE PRODUCTION
Bạch Quốc Sĩ
Trường Cao đẳng công nghệ, Đại học Đà Nẵng; Email: bachquocsi@gmail.com
Tóm tắt - Bê tông bột hoạt tính (RPC) là một loại bê tông siêu
bền (UHPC). Nó được phát triển trong những năm 1990 bởi
những nghiên cứu ở Pháp, người ta sử dụng các cốt liệu nhỏ và
muội silic
5 trang |
Chia sẻ: huongnhu95 | Lượt xem: 418 | Lượt tải: 0
Tóm tắt tài liệu Sử dụng muội silic trong sản xuất bê tông siêu bền, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
(SF) để đạt được độ chặt bê tông cao. Đặc trưng của
RPC là có tỷ lệ khối lượng nước/xi măng rất thấp, điều này làm
cho bê tông có độ rỗng nhỏ và thể tích thành phần rắn rất cao.
Những đặc điểm này của RPC dẫn đến cường độ nén cao. Dựa
trên thực nghiệm nén những hỗn hợp bê tông khác nhau, bài báo
phân tích sự ảnh hưởng của nồng độ SF lên cường độ nén của
các mẫu thử. Sự ảnh hưởng này liên quan đến hàm lượng canxi-
hydrosilicate (CSH) trong bê tông. Hàm lượng CSH được tính
toán dựa trên một chương trình mô phỏng sự thủy hóa xi măng,
qua đó định lượng được các thành phần pha rắn, pha lỏng, các
loại lỗ rỗng. Các mô phỏng về sự thủy hóa được xác minh lại
thông qua thực nghiệm đo nhiệt trong bêtông và lỗ rổng trong
vữa do thủy hóa tạo ra.
Abstract - The Reactive Powder Concrete (RPC) is Ultra-High
Performance Concrete (UHPC). It was developed in the years 1990 by
a French company which used small aggregates and the ultrafine such
as the silica fume (SF) to reache a high compact. RPC is characterized
via a very low water to cement ratio (W/C) which is the source of the
small volume of total pore and high volume of solid components.
These characteristics RPC can lead up to the high compressive
strength in the material concrete. Based on the existing experimental
data on the compressive strength of the different concrete mixes, the
article analyzes the impact of the SF concentration on the compressive
strength of the samples. This impairment is related to calcium
hydrosilicate (CSH) gel content in concrete. The CSH content is
calculated based on a simulation program for the hydration of the
Portland cement (OPC) blended with SF, thereby quantifiable
components solid phase, liquid phase as well as the pore in concrete
are identified. The simulation of hydration of the OPC blended with SF
is verified through experiments to measure the heat developed in the
concrete and the pore in paste due to the hydration reaction.
Từ khóa - mô hình; vữa xi măng; bê tông; cường độ nén; thủy
hóa.
Key words - modeling; cement paste; concrete; compressive
strength; hydration.
1. Đặt vấn đề
Cường độ nén là một trong những chỉ tiêu quan trọng
nhất của tính chất bê tông. Ngày nay, bê tông cường độ
cao (UHPC - Ultra High Performance Concrete) được sử
dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Bê tông bột hoạt tính
(RPC - Reactive Powder Concrete) là một loại UHPC.
Đặc điểm của loại bê tông này là sử dụng những cốt liệu
nhỏ, dùng rất ít nước và có bổ sung các vật liệu pozzolan
như muội silic (SF), tro bay và xỉ lò cao. Phụ gia dẻo
(SP) được sử dụng trong RPC để đạt được sệt công tác
cần thiết.
Việc thay thế xi măng Portland bằng các vật liệu
pozzolan biết đến trong việc tiêu thụ calcium hydroxide
(Ca(OH)2) ở các phản ứng pozzolanic, qua đó làm tăng
lượng gel canxi hydrosilicate (CSH). Sự gia tăng bổ sung
gel CSH làm giảm lỗ rỗng mao quản trong bê tông, điều
này góp phần vào việc làm tăng cường độ nén. Bên cạnh
đó, sự gia tăng cường độ nén của bê tông còn nhờ vào sự
gia tăng sự bám dính giữa chất kết dính và cốt liệu hạt bởi
sự gia tăng lượng gel CSH này.
Trong bài báo này, một mô hình tính toán hàm lượng
CSH được xây dựng. Các kết quả thực nghiệm cường độ
nén trên các mẫu UHPC (như RPC) có tỉ lệ W/C rất thấp
và chứa lượng SF khác nhau được phân tích cùng với sự
thay đổi hàm lượng CSH.
2. Vật liệu và mẫu bê tông
Vật liệu kết dính được sử dụng bao gồm xi măng
Portland (OPC) và muội silic (SF). Thành phần hóa học,
tính chất vật lý và thành phần khoáng của nó được ghi
trong Bảng 1. Các đặc tính của những hỗn hợp bê tông
chứa hàm lượng muội silic khác nhau được thể hiện ở
Bảng 2 và Bảng 3. Vật liệu dùng chế tạo bê tông bao
gồm: OPC loại CEM I 52,5 N của hãng Lafarge Le
Havre; SF loại S95 BMD của hãng Condensil; bột đá
(QB) với cỡ hạt lớn nhất là 0,41 mm; cát mịn (SB).
Bảng 1. Thành phần hóa học và tính chất vật lý
của vật liệu xi măng và muội silic
Tỷ lệ thành phần hóa học
theo trọng lượng, (%)
Tỷ lệ thành phần khoáng
theo trọng lượng, (%)
T_phần OPC SF Thành phần OPC SF
SiO2 21,39 93 C3S 67,5 -
Al2O3 3,66 0,59 C2S 10,7 -
Fe2O3 4,25 - C3A 2,64 -
CaO 64,58 1 C4AF 12,8 -
MgO 0,96 - CŠH2 1,3 -
Cl 0,02 1 Tính chất vật lý
SO3 2,63 2 Thành phần OPC SF
K2O 0,28 - Dung trọng riêng, (g/cm3) 3,2 2,24
Na2O 0,10 0,1 Diện tích bề mặt,
(m2/kg)
3820 17500
LOI 0,09 2
3. Công việc thực nghiệm
Các thực nghiệm đã được thực hiện trên tất cả các
mẫu bê tông trộn có nhãn từ B0 đến B6 ở nhiệt độ 20°C,
bao gồm: đo nhiệt phát triển trong bê tông, đo co ngót hóa
học và cường độ nén. Việc thử nghiệm nhiệt nhằm mục
đích để xác minh các mô phỏng về sự thủy hóa xi măng,
cũng như sự phát triển vi cấu trúc của nó và việc thử
nghiệm độ co ngót hóa học nhằm xác minh thể tích lỗ
rỗng trong bê tông do thủy hóa.
156 Bạch Quốc Sĩ
Bảng 2. Tỷ lệ trộn bê tông có chứa hàm lượng muội silic khác nhau
Nhãn bê
tông
Vật liều thành phần
Đơn
vị
Xi
măng
Cát
Muội
Silic
Bột
đá
Phụ gia
dẻo
Nước
B0 */C 1 1,1 0,00 0,05 0,018 0,16
B1 */C 1 1,1 0,05 0,05 0,018 0,16
B2 */C 1 1,1 0,10 0,05 0,018 0,16
B3 */C 1 1,1 0,15 0,05 0,018 0,16
B4 */C 1 1,1 0,20 0,05 0,018 0,16
B5 */C 1 1,1 0,25 0,05 0,018 0,16
B6 */C 1 1,1 0,30 0,05 0,018 0,16
Ghi chú: *: Xi măng; cát; muội silic; bột đá; phụ gia dẻo; nước.
C: Xi măng. */C: Tỷ lệ khối lượng.
Bảng 3. Khối lượng vật liệu trong 1 m3 bê tông, kg/m3
Nhãn
bê
tông
Vật liệu thành phần
Xi măng Cát
Muội
Silic
Bột đá
Phụ gia
dẻo
Nước
B0 1083,07 1191,38 0 54,15 19,49 173,29
B1 1057,32 1163,06 52,86 52,86 19,03 169,17
B2 1032,77 1136,05 103,27 51,63 18,59 165,24
B3 1009,34 1110,27 151,40 50,46 18,16 161,49
B4 986,94 1085,64 197,38 49,34 17,76 157,,91
B5 965,52 1062,07 241,38 48,27 17,37 154,48
B6 945,01 1039,51 283,50 47,25 17,01 151,20
3.1. Sự phát triển nhiệt và tốc độ phát triển nhiệt
Sự phát triển nhiệt và tốc độ phát triển nhiệt được đo
bằng một nhiệt lượng kế ở chế độ đẳng nhiệt (TAM-Air) cho
các mẫu có khối lượng 5-10 gram. Các mẫu được đựng trong
một lọ nhỏ bằng nhựa và được đặt vào nhiệt lượng kế. Các
thực nghiệm được thực hiện trên 2 mẫu song song và kéo dài
trong 7 ngày (168 giờ) tính từ lúc chế tạo mẫu. Sơ đồ đo
nhiệt phát triển và tốc độ nhiệt phát triển được trình bày ở
Hình 1. Nhiệt lượng phát ra từ sự thủy hóa xi măng tại thời
điểm t,
test
Q t , được tính như sau:
tes tes
0
.
t
t t
Q t q t dt (1)
Trong đó
test
q t là tốc độ nhiệt phát ra từ mẫu.
3.2. Lỗ rỗng do thủy hóa xi măng
Trong nghiên cứu này, các thí nghiệm đo lỗ rỗng do
thủy hóa xi măng được thực hiện bằng phương pháp đo
trọng lượng. Phương pháp này được dựa trên nguyên tắc
lực đẩy nổi Archimedes. Các mẫu bê tông khoảng 5÷10
gram được nhúng trong một chậu nước ở chế độ đẳng
nhiệt, các mẫu này được đựng trong một lọ nhỏ và treo
vào một cái cân tiểu ly. Sơ đồ đo lỗ rỗng do sự thủy hóa
xi măng được thể hiện trong Hình 2 và lỗ rỗng do sự thủy
hóa xi măng được tính toán theo phương trình sau:
0
_
W
past
H
a
e paste
ter
M t M t
V t
ρ
y pore
(2)
Trong đó: 0 pasteM t và pasteM t lần lượt là trọng
lượng ban đầu và trọng lượng ở thời gian t của mẫu; Waterρ
là trọng lượng riêng của nước. Từ công thức (2), giá trị
thể tích lỗ rỗng thủy hóa xi măng trên một đơn vị khối
lượng của chất kết dính được tính như sau:
_
_
H
H C FS
V t
S t
M t M t
0 0
y pore
y pore
(3)
Trong đó:
C
M t0 ,
FS
M t0 lần lượt là khối lượng ban
đầu của xi măng và muội silic trong mẫu.
Hình 1. Sơ đồ đo nhiệt phát triển và tốc độ nhiệt phát triển
Hình 2. Sơ đồ đo lỗ rỗng do sự thủy hóa xi măng theo
phương pháp trọng lượng.
3.3. Cường độ nén bê tông
Cường độ nén của bê tông được đo qua việc nén mẫu
có kích thước 4x4x16 cm theo tiêu chuẩn NF EN 12390
[12]. Những mẫu này được bảo dưỡng trong khuôn của nó
trong 48 giờ và sau đó cho thí nghiệm cường độ nén.
Cường độ nén bê tông được xác định ở các tuổi 2, 3, 7, 28
và 90 ngày. Mỗi giá trị cường độ nén là kết quả trung
bình của ba mẫu thử nghiệm. Thử nghiệm cường độ nén
các mẫu bê tông được thể hiện ở Hình 3.
4. Mô hình động học thủy hóa cho xi măng Portland
chứa muội silic
4.1. Cơ chế của sự hydrat hóa của xi măng chứa silica fume
Các phản ứng hóa học của OPC là quá trình bao gồm các
phản ứng hóa phức tạp. Quá trình này được Tazawa et al
(Tazawa 1995) mô tả qua các phương trình hóa học cho mỗi
hợp chất ở nhiệt độ bình thường, được giả định như sau:
3 1,7 4
5,3 1,3C S H C S H CH [A]
2 1,7 44,3 0,3C S H C S H CH [B]
3 2 6 3 323 26C A CSH H C AS H [C]
3 6 3 32 4 12 + 0.5 + 2H 1.5C A HC A C AS H S [D]
3 4 13 + + 12H C AHC A CH [E]
4 3 6 3 62 10C AF CH H C AH C FH [F]
1,7 41, 7 2, 3S CH H C SH [G]
( a ) ( b ) ( c )
Bloc de référence
Bouchon
Cellule échantillon
de béton
Introduction
Piles thermoélectriques
Puits d'introductionMalaxage
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(96).2015, QUYỂN 2 157
Các phản ứng hóa học này được xảy ra theo một trật tự
nhất định và được mô tả ở Taylor H.F (Taylor 1997). Khi biết
được bậc phản ứng của mỗi thành phần khoáng xi măng và
muội si lic, mô hình tính toán nhiệt phát triển ở thời điểm t
trong quá trình thủy hóa hỗn hợp OPC-SF được tính như sau:
L C S
Q t Q t Q t (4)
Trong đó:
L
Q t ,
C
Q t ,
S
Q t là nhiệt lượng tỏa ra tại
thời điểm t tương ứng của hỗn hợp OPC-SF, OPC và SF. Và
tốc độ phát triển nhiệt được xác định theo công thức sau:
ass masscom com
ii/C S/FS
. . . . . .
m i SL
C FS S
i
d t d tdQ t
P r t Q P r t Q
dt dt dt
0 0
ξ ξ
(5)
Trong đó: CP , SFP lần lượt là phần trăm khối lượng của
xi măng và muội silic trên khối lượng của hỗn hợp chất
kết dính;
ass
i/C
m
r t0 là tỷ lệ thành phần khoáng thứ i (C3S,
C2S, C3A, C4AF) theo khối lượng trong xi măng,
mass
S/FS
r t0
là tỷ lệ ôxit silic trong muội silic theo khối lượng. Giá trị
ass
i/C
m
r t0 ,
mass
S/FS
r t0 được lấy trong Bảng 1.
com
iQ là nhiệt
lượng tỏa ra tối đa khi một đơn vị khối lượng pha i thủy
hóa hoàn toàn. Một cách tương tự, comSQ là là nhiệt lượng
tỏa ra tối đa khi một đơn vị khối lượng ôxit silic phản ứng
hoàn toàn.
i
tξ ,
S
tξ lần lượt là bậc thủy hóa pha i và
ôxit silic.
i
tξ ,
S
tξ được mô phỏng cho mỗi hỗn hợp bê
tông trong Bảng 2; chi tiết mô hình tính toán có thể tham
khảo ở [2], kết quả điển hình cho hỗn hợp bê tông có nhãn
B0 được thể hiện ở Hình 4.
Hình 3. Thử nghiệm cường độ nén của bê tông
Hình 4. Sự phát triển bậc thủy hóa của mỗi thành phần khoáng
trong xi măng và xi măng
4.2. Mô hình sự phát triển thể tích các pha
Sau khi xác định được
i
tξ và
S
tξ , mô hình tính
toán sự phát triển thể tích các sản phẩm do thủy hóa xi
măng được tính theo công thức (6) và thể tích lỗ rỗng
thủy hóa được tính toán theo công thức (7).
molaire molaire
i,i, /j_StoechiométriePro_hy_j
i, 0 i,
. / .
/ . .
e e
j
j i
SS
S S
V t r M M
V t t
(6)
0Pore_hy
Por _gelPr _ P _cap
Binder Unhy
eo hy ore
V t V t V t
V t V t V
(7)
Trong đó: Pro_hy_j
e
V t
là thể tích sản phẩm thứ j
(j = 1,7 4C S H , CH , 6 3 32C AS H , 4 12C A HS , 4 13C AH , 3 6C AH ,
3 6C FH ) do thủy hóa xi măng tại thời điểm t qua phương trình
phản ứng hóa học e (e = [A], [B], [C], [D], [E], [F], [G]);
i, /j_Stoechiométrie
e
Sr
là tỷ lệ hóa trị giữa pha j và pha i (hoặc muội
silic) trong phương trình phản ứng e; molairei, ,SjM là phân tử lượng
của các pha i, j, và muội silic; i, ,Sj là trọng lượng riêng của
các pha i, j, và muội silic; 0 i,SV t lần lượt là thể tích ban đầu
trong hỗn hợp vữa của xi măng và muội silic;
Pore_hy
V t là thể
tích lỗ rỗng trong bê tông do thủy hóa chất kết dính tạo ra;
0 BinderV t là thể tích ban đầu của vữa chất kết dính; UnhyV t
và
Pr _o hy
V t lần lượt là thể tích tại thời điểm t của lượng xi
măng chưa thủy hóa và muội silic chưa thủy hóa;
P _capore
V t
và Por _geleV lần lượt là thể tích tại thời điểm t của lỗ rỗng mao
quản và lỗ rỗng trong gel CSH của bê tông.
5. Kết quả và thảo luận
5.1. Kết quả nhiệt phát triển và tốc độ phát triển nhiệt
Mô hình sự phát triển nhiệt và tốc độ phát triển nhiệt được
xác định theo phương trình (8) và phương trình (13). Hai đại
lượng này được đem so sánh với kết quả thực nghiệm được
mô tả ở mục 3.1. Sự so sánh này được thực hiện trên tất cả các
mẫu bê tông, Hình 5 là kết quả điển hình khi thực hiện trên
mẫu B4. Chúng ta có thể thấy rằng các kết quả mô hình và kết
quả thực nghiệm rất tương thích với nhau. Điều này cho phép
một tin cậy vào mô hình động học thủy hóa xi măng Portland
có chứa muội silic như đã mô tả ở mục 4.
Hình 5. Comparisons between experimental (Exp)
and predicted (Model) on heat evolution
and rate of heat evolution for B4
5.2. Kết quả về sự phát triển thể tích các pha đặc và lỗ
rỗng thủy hóa xi măng
Giá trị co ngót hóa học trong bê tông được tính theo công
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168
Time: t, [hrs]
D
e
g
re
e
o
f
h
y
d
ra
ti
o
n
,
[
-
]
C3S
C2S
C3A
C4AF
Ciment
B0
-----------
W/C = 0.16
SF/C = 0.00
Mineral
constituent of
"Bogue"
---------------
C3S = 62,1%
C2S = 14,4%
C3A = 2,5%
C4AF = 12,9%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168
Temps: t, [hrs]
Q
(t
)
,
[J
/
g
r
d
ry
_
b
in
d
e
r]
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
d
Q
(t
)
/
d
t,
[
J
/(
g
r
d
ry
_
b
in
d
e
r)
.(
h
rs
)]
Q(t) - Exp
Q(t) - Model
dQ(t)/dt - Exp
dQ(t)/dt - Model
C3S = 62,1%
C2S = 14,4%
C3A = 2,5%
C4AF = 12,9%
mineral
constituent
of "Bogue"
B4
-----------
W/C = 0.16
SF/C = 0.20
(16.7% SF replaced)
158 Bạch Quốc Sĩ
thức (3) trong thực nghiệm được đem so sánh với kết quả mô
hình khi thể tích co ngót hóa học ở công thức (7) tính cho
một đơn vị khối lượng chất kết dính được thể hiện ở Hình 6.
Từ Hình 6, chúng ta có thể nhận xét rằng mô hình phát triển
thể tích các pha trong hỗn hợp bê tông là rất đáng tin cậy.
Xuất phát từ phương trình (6), kết quả tính toán Sự
phát triển thể tích các pha thành phần trong vữa chất kết
dính theo hàm bậc thủy hóa xi măng của hỗn hợp B0
được thể hiện ở Hình 7. Hình 8 và Hình 9 thể hiện sự phát
triển hàm lượng CSH trong hỗn hợp "xi măng - muội
silic" theo hàm thời gian và theo hàm SF/C khi tính toán
cho tất cả các mẫu bê tông B0÷B6.
Hình 6. So sánh giữa thực nghiệm (Exp) và mô hình dự kiến
(Model) về co ngót hóa học cho bê tông có nhãn B0
Hình 7. Sự phát triển thể tích các pha thành phần trong vữa
chất kết dính theo hàm bậc thủy hóa xi măng của hỗn hợp B0
Hình 8. Sự phát triển hàm lượng CSH trong các mẫu bê tông
(B0÷B6) theo hàm thời gian
Hình 9. Sự phát triển hàm lượng CSH trong các mẫu bê tông
(B0÷B6) theo hàm SF/C
5.3. Cường độ nén bê tông
Kết quả thí nghiệm nén, R(t), cho tất cả các mẫu bê
tông B0÷B6 như đã mô tả ở mục 3.3 được ghi ở Bảng 4
và được trình bày ở Hình 10.
Từ Hình 7, Hình 8 và Hình 9 chúng ta có thể nhận thấy
rằng khi nồng độ muội silic trong hỗn hợp bê tông gia tăng
dẫn đến một sự gia tăng tương ứng về hàm lượng CSH. Sự
gia tăng này có thể hiểu là do lượng CSH được hình thành
bổ sung ở phản ứng pozzolanic theo phương trình [G].
Hình 9 cho thấy cường độ nén của bê tông đạt cực trị khi tỷ
lệ SF/C bằng 0,2 (tương đương thay thế 16,7% xi măng
bằng muội silic). Điều này có cho thấy việc bổ sung một
lượng quá lớn muội silic vào xi măng trở nên sẽ không đạt
hiệu quả về cường độ nén của bê tông.
Bảng 4. Kết quả thử cường độ nén của các mẫu B0÷B6
Nhãn
Bê
tông
SF
C
R(t), (MPa)
2 ngày 3 ngày 7 ngày 14 ngày 28 ngày 90 ngày
B0 0,00 65,59 81,45 93,42 97,01 105,39 107,01
B1 0,05 80,70 88,61 95,14 103,28 109,18 110,18
B2 0,10 81,81 90,46 97,67 103,16 110,68 113,84
B3 0,15 81,96 91,90 98,09 104,85 111,79 116,16
B4 0,20 82,31 89,01 100,06 106,17 115,20 122,23
B5 0,25 80,71 87,67 98,98 103,16 111,43 120,65
B6 0,30 80,77 87,85 95,37 100,28 110,97 119,48
Hình 10. Sự phát triển cường độ nén bê tông (B0÷B6)
theo hàm SF/C
6. Kết luận
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168
Time, [hrs]
H
y
d
ra
ti
o
n
p
o
re
,
[
m
m
3
/
g
r_
d
ry
_
b
in
d
e
r
]
Exp
Model
B0
-------------
W/C = 0.16
SF/C = 0,00
C3S = 62,1%
C2S = 14,4%
C3A = 2,5%
C4AF = 12,9%
0
.2
7
1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
Degree of hydration of pure cement : ξcement, [ - ]
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
Pore hydrat
Eau_cap
Eau_ gel
C4AH13
CṨH2
C4AṦH12
C6AṦ3H32
C3A
CH
CSH
C3FH6
C4AF
C3AH6
C2S
C3S
Inerte_C
ξultime
Hydration pore volume
B0
-----------
W/C = 0,16
SF/C = 0,00
C3S = 62,1%
C2S = 14,4%
C3A = 2,5%
C4AF = 12,9%
T
h
e
v
o
lu
m
e
f
ra
c
ti
o
n
o
f
th
e
p
h
a
s
e
s
o
f
a
b
in
d
e
r
p
a
s
te
,
[
-
]
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 9 18 27 36 45 54 63 72 81 90
Time : t , [days]
T
h
e
c
o
n
te
n
t
o
f
C
S
H
:
[
g
r/
1
0
0
g
r
d
ry
b
in
d
e
r
]
B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
SF/C, [ - ]
T
h
e
c
o
n
te
n
t
o
f
C
S
H
:
[
g
r/
10
0
g
r
d
ry
b
in
d
e
r
]
2j 3j 7j 14j 28j 90j
60
70
80
90
100
110
120
130
0.00 0.05 0 .10 0.15 0.20 0.25 0.30
SF/C ratio, [ - ]
C
o
m
p
re
s
s
iv
e
s
tr
e
n
g
th
,
(
M
p
a
)
2 days
3 days
7 days
14 days
28 days
90 days
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(96).2015, QUYỂN 2 159
Trong nghiên cứu này, cường độ nén bê tông cho các
mẫu có nồng độ muội silic khác nhau được phân tích trên
cơ sở thực nghiệm và lý thuyết. Các kết luận chính có thể
được rút ra như sau:
i) Một mô hình động học cho sự thủy hóa hỗn hợp "xi
măng - muội silic' được thiết lập và xác minh thông qua đo
nhiệt tỏa ra do thủy hóa chất kết dính ở chế độ đẳng nhiệt;
ii) Các lỗ rỗng do thủy hóa xi măng được xác định bởi
thực nghiệm và tính toán bởi mô hình phát triển thể tích các
pha trong nghiên cứu này. Mô hình vi cấu trúc phát triển đã
chú ý đến sự thủy hóa từng thành phần khoáng trong xi măng.
iii) Bổ sung muội silic trong sản xuất bê tông làm
nâng cao cường độ nén của nó. Sự bổ sung này đạt hiệu
quả cao khi sự thay thế xi măng bằng muội silic trong
khoảng từ 10%÷16%.
iv) Sự gia tăng cường độ nén của bê tông khi bổ sung
muội silic vào trong xi măng là nhờ vào sự gia tăng hàm
lượng CSH trong quá trình thủy hóa.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Aïtcin, P.C. (1998), High-Performance Concrete, 1st Ed, E & FN
SPON, London, UK.
[2] Bach, Quoc Si. (2014), Développement, caractérisation et modélisation
des Bétons de Poudres Réactives à impact environnemental réduit,
Thèse de Doctorat, Université de Nantes, France.
[3] Bach, Quoc Si., et Khelidj, Abdelhafid. (2014), "Effet de la
concentration la fumée de silice sur le retrait chimique des BUHP”,
32èmes Rencontres Universitaires de L'AUGC, 21-33.
[4] Bentz, D.P. (2005), "Modeling the Influence of Limestone Filler on
Cement Hydration Using CEMHYD3D”, Cement Concrete
compose, 28(2),124–129.
[5] Bernard, O., Ulm, L. Eric. (2003), "A multiscale mictomechanics-
hydration model for the early-age elastic properties of cement-
based materials”, Cement and Concrete Research, 33,1293-1309.
[6] Breugel, K.V. (1991), "Simulation of hydration and formation of
structure in hardening cement-based materials”, PhD thesis, Delft
University of Technology, Netherlands.
[7] Brouwers, H.J.H. (2003), "Chemical Reactions in hydrated
Ordinary Portland Cement based on the work by Powers and
Brownyard”, Proceedings 15th Ibausil, International Conference on
Building Materials, Weimar, 553-566.
[8] Jennings H. M. (2000), "A Model for the Microstructure of
Calcium Silicate Hydrate in Cement Paste”, Cement and Concrete
Research, 30, 101-116.
[9] Kishi., T., Maekawa, K. (1997), "Multi-component model for
hydration heating of blended cement with blast furnace slag and fly
ash”, Proceeding of JSCE, 30, 125-139.
[10] Mazloom, M., Ramezanianpour, A. A., Brooks, J. J. (2004),
"Effect of silica fume on mechanical properties of high-strength
concrete”, Cement and Concrete Composites, 26, 347-357.
[11] Maekawa, K., Ishida, T., Kishi, T. (2008). "Multi-scale Modeling
of Structural Concrete”, 1st Ed, Taylor & Francis, London, UK.
[12] NF EN 12390, (2012), "Essais pour béton durci”, norme
européenne.
[13] Tazawa E., et al. (1995), "Chemical Shrinkage and Autogenous
shrinkage of hydrating cement paste”, Cement and Concrete
Research, 25, 228-292.
[14] Taylor, H.F.W. (1997), "Cement Chemistry”, 2nd Ed, Thomas
Telford Publishing, London, UK.
(BBT nhận bài: 31/07/2015, phản biện xong: 03/09/2015)
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- su_dung_muoi_silic_trong_san_xuat_be_tong_sieu_ben.pdf