Cát nhiễm mặn làm cốt liệu cho bê tông hạt nhỏ tính năng cao

Tác giả: PGS. TS. NGUYỄN THANH SANG
              Trường Đại học Giao thông vận tải
              ThS. TRẦN VĂN CƯƠNG
              Trường Đại học Kỹ thuật Lê Quý Đôn

Đường cong cấp phối của các cốt liệu và hỗn hợp cốt liệu

Bê tông tính năng cao đã được nghiên cứu sử dụng trong nhiều công trình xây dựng. Cốt liệu sản xuất bê tông tính năng cao phổ biến là cát sông. Tuy nhiên, nguồn cát sông để sản xuất bê tông đang dần bị thu hẹp và việc khai thác cát sông quá mức đang ảnh hưởng xấu đến môi trường. Vì vậy, việc nghiên cứu chế tạo bê tông tính năng cao sử dụng cát nhiễm mặn thay thế cho cát sông là cần thiết.

Một số nghiên cứu cho thấy, cát biển nạo vét có các đặc điểm vật lý và khoáng vật học tương tự như cát trên đất liền [2]. Bê tông M-20 có thể được chế tạo từ 100% cát nhiễm mặn [3] hoặc dùng để điều chỉnh thành phần hạt của cát thô (từ 15% đến 50% khối lượng) thì bê tông có thể đạt mác M-30 [4]. Nếu dùng để thay thế cho cát mịn theo tỷ lệ từ 15% đến 100% thì đạt được mác M-25 [5] đến M-30 mà không cần thêm phụ gia [6]. Khi so sánh với bê tông thông thường có cùng cấp phối và độ tuổi thì cường độ chịu nén đặc trưng của bê tông thấp hơn khoảng 34% đến 54% nếu dùng tương ứng 20 - 100% cát mặn thay cho cát mịn [7]. Nếu dùng thêm phụ gia siêu dẻo thì có thể chế tạo được bê tông có cường độ chịu nén đến 40 MPa từ cát biển [8], cường độ này chỉ thấp hơn 10% so với bê tông sử dụng cát sông có cùng cấp phối [9].

Về độ bền, việc sử dụng cát biển và nước biển có thể có ảnh hưởng đáng kể đến sự ăn mòn thép do clorua gây ra nhưng ảnh hưởng không đáng kể đến quá trình cacbonat hóa của bê tông [1]. Cấu trúc vi mô của bê tông cát biển được ghi nhận đặc hơn so với bê tông thường, độ kín nước, cường độ sớm và cường độ lâu dài của bê tông cát biển có thể cải thiện được bằng cách thêm các hỗn hợp phụ gia khoáng mịn như xỉ lò cao, silica fume, tro bay và phụ gia đặc biệt có chứa canxi nitrat [10-12].

Như vậy, các nghiên cứu sử dụng cát biển sản xuất bê tông chưa đi sâu vào việc đánh giá khả năng sử dụng cát nhiễm mặn để chế tạo bê tông hạt nhỏ tính năng cao (cường độ trên 50 MPa), dùng cho các công trình yêu cầu cường độ và độ bền cao.

Bài báo nghiên cứu đề xuất giải pháp thay thế cốt liệu thông thường bằng cát nhiễm mặn và cốt liệu nghiền, kết hợp phụ gia để sản xuất bê tông hạt nhỏ đạt cường độ chịu nén trên 50 MPa; thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ bản, điển hình của bê tông để đánh giá độ bền của bê tông. Từ đó, kết luận khả năng ứng dụng cát nhiễm mặn để chế tạo bê tông tính năng cao.

Mời độc giả xem nội dung đầy đủ bài khoa học tại đây