Giá trị cường độ chịu nén trung bình của mẫu lập phương Rm ở 3 ngày, 7 ngày và 28 ngày tuổi và cường độ chịu kéo uốn trung bình Rku của các cấp phối bê tông nhận được từ thí nghiệm được thể hiện trong Bảng 3. Hình 2 thể hiện biểu đồ phát triển cường độ của các nhóm cấp phối qua các ngày tuổi khác nhau. Có thể thấy, trong giai đoạn từ 3 đến 7 ngày đầu tốc độ phát triển cường độ của các nhóm mẫu khác nhau nhưng giai đoạn từ 7 đến 28 ngày tuổi, lượng gia tăng cường độ của các nhóm mẫu bê tông là tương đồng nhau. Ở 3 ngày tuổi, cường độ chịu nén của các mẫu M200 trung bình đạt 61.8% so với cường độ chịu nén 28 ngày, trong khi đó giá trị này đối với mẫu M300 là 59.9 %. Ở 7 ngày tuổi, các giá trị này tương ứng là 83.2% và 81.5%. Kết quả nghiên cứu về sự phát triển cường độ của mẫu BTCB trong bài báo phù hợp với kết quả nghiên cứu của T. Dhondy và các cộng sự [8], theo đó các tác giả trên nhận thấy cường độ của BTCB phát triển sớm hơn so với BTCS.
Biểu đồ so sánh cường độ chịu nén của các nhóm mẫu M200 và M300 ở các ngày tuổi 3, 7 và 28 được thể hiện tương ứng trên Hình 3 và Hình 4, biểu đồ so sánh cường độ chịu kéo uốn của các mẫu cấp phối M200 và M300 được thể hiện tương ứng trên Hình 5 và Hình 6. Theo kết quả nghiên cứu thực nghiệm, cường độ của các mẫu bê tông M200 ở 28 ngày tuổi thay đổi từ 23.3 MPa đến 30.5 MPa, trong đó cường độ của mẫu M200-100% CB2 có giá trị cao nhất. Đối với các mẫu M300, ở 28 ngày tuổi, cường độ của các mẫu ứng với các cấp phối khác nhau dao động từ 31.0 MPa đến 37.75 MPa, trong đó mẫu M300-100%CB2 đạt giá trị cường độ cao nhất tương tự như nhóm mẫu M200. Nhìn chung, khi thay thế CS bằng CB được xử lý bằng các phương pháp khác nhau cường độ của mẫu bê tông thay đổi đa dạng. Các mẫu bê tông sử dụng CB M200-100%CB, M200-100%CB7, M200- 50%CS+50%CB7 và M200-50%CS+50%CB2, cũng như các mẫu nhóm M300 - M300-100%CB, M300- 100%CB7, M300-50%CS+50%CB7 và M300- 50%CS+50%CB2 có cường độ ở 28 ngày tuổi có xu hướng tăng so với mẫu đối chứng, tuy nhiên tỉ lệ tăng không đáng kể, cường độ các mẫu này chênh lệch so với mẫu đối chứng bê tông CS không quá 3%. Tuy nhiên, ở 3 và 7 ngày tuổi, cường độ các mẫu bê tông sử dụng CB phát triển nhanh hơn so với mẫu bê tông sử dụng CS. Kết quả nghiên cứu này phù hợp với các kết quả nghiên cứu của Kartheek Thunga và Venkat Das T [19], Dhondy và cộng sự [9].
Khi xử lý rửa trôi CB bằng dòng chảy sông (CB7), hàm lượng clorua trong cát giảm đến ngưỡng cho phép để không ảnh hưởng đến bê tông. Tuy nhiên, qua quan sát bằng mắt thường có thể thấy, trong CB xử lý bằng dòng chảy sông có lượng tạp chất (như bùn, sét) bám dính tương đối nhiều. Do đó, các mẫu sử dụng CB7 (M200- 100%CB7, M200-50%CS+50%CB7 và M300- 100%CB7, M300-50%CS+50%CB7) có cường độ không tăng so với các mẫu đối chứng tương ứng M200-100%CS và M300-100%CS.
Khi sử dụng CB2 qua xử lý 2 lần bằng nước nóng 900 , hàm lượng clorua giảm đến dưới giới hạn nguy hiểm cho bê tông, thêm vào đó tạp chất bám dính trên bề mặt của cát giảm đáng kể. Vì vậy, bê tông sử dụng CB xử lý rửa trôi bằng nước nóng có cường độ chịu nén cao hơn mẫu đối chứng bê tông CS. Theo đó, cường độ chịu nén trung bình của mẫu M200-100%CB2 và M300-100%CB2 lớn hơn giá trị của mẫu đối chứng M200-100%CS và M300- 100%CS tương ứng là 29.2% và 19.7%. Với các mẫu bê tông thay thế 50% CB qua xử lý rửa trôi cho CS M200-50%CS+50%CB2 và M300- 50%CS+50%CB2, cường độ chịu nén lớn hơn so với mẫu đối chứng M200-100%CS và M300- 100%CS tương ứng là 6.9% và 2.9%. Các kết quả nghiên cứu này trùng khớp với các kết luận của nhiều tác giả trên thế giới, điển hình như N. Poonkuzhali và cộng sự [15] hay Kartheek Thunga và T. Venkat Das [19].
Tương tự như cường độ chịu nén, tỉ lệ tăng cường độ chịu kéo uốn cũng được nhận thấy ở mẫu bê tông sử dụng CB2. Theo đó, cường độ chịu kéo uốn của mẫu M200-100%CB2 và M300-100%CB2 tăng tương ứng 29.8% và 21% so với các mẫu đối chứng bê tông CS tương ứng (M200-100%CS và M300-100%CS). Trong khi đó, cường độ chịu kéo uốn của các mẫu bê tông sử dụng CB còn lại không thay đổi nhiều so với mẫu BTCS.
Ngoài ra, với các cấp phối dự kiến M200 và M300, khi sử dụng CB thay thế CS, tỉ lệ tăng cường độ và sự phát triển cường độ theo tương đối giống nhau.
4. Kết luận
Từ kết quả nghiên cứu thực nghiệm, có thể rút ra một số kết luận chính như sau:
- Cát biển khai thác tại biển Tp. Tuy Hoà có thành phần hạt phù hợp cho bê tông;
- Sự phát triển cường độ của các mẫu bê tông với các cấp phối dự kiến M200 và M300 tương đồng nhau khi thay thế CS bằng CB;
- Sử dụng hoàn toàn CB2 qua xử lý hai lần bằng nước nóng 900C cải thiện đáng kể cường độ chịu nén và kéo uốn của cả hai nhóm cấp phối bê tông M200 và M200 so với BTCS tương ứng, trong khi đó việc sử dụng CB7 qua xử lý rửa trôi bằng phương pháp tận dụng dòng chảy sông không cải thiện được cường độ so với BTCS;
- Việc thay thế 50% CB cho CS không cải thiện được cường độ chịu nén và chịu kéo của các mẫu bê tông M200 và M300.
Cũng cần nhấn mạnh rằng, các kết luận trên đây có thể chỉ phù hợp với các cấp phối nghiên cứu và vật liệu trên địa bàn Tp. Tuy Hoà. Với các khu vực khác, hàm lượng các tạp chất và ion gây hại trong cốt liệu có thể khác so với các vật liệu sử dụng trong nghiên cứu này. Vì vậy, cần có thêm nhiều nghiên cứu hơn nữa trong lĩnh vực này để có cơ sở sử dụng CB thay thế CS cho bê tông.
Tài liệu tham khảo
1. TCVN 3118:1993 (1993), "Bê tông nặng - phương pháp xác định cường độ nén", Việt Nam.
2. TCVN 3119:1993 (1993), "Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ kéo khi uốn", Việt Nam.
3. TCVN 7572-2:2006 (2006), "Cốt liệu cho bê tông và vữa - Phương pháp thử - Phần 2: Xác định thành phần hạt", Việt Nam.
4. TCVN 7572-4:2006 (2006), "Cốt liệu cho bê tông và vữa - Phương pháp thử - Phần 4: Xác định khối lượng riêng, khối lượng thể tích và độ hút nước", Việt Nam.
5. TCVN 7572-15:2006 (2006), "Cốt liệu cho bê tông và vữa - Phương pháp thử - Phần 15: Xác định hàm lượng clorua", Việt Nam.
6. Trần Văn Châu (2018), Nghiên cứu sản xuất bê tông từ cát biển, nước biển khu vực Nha Trang-Khánh Hòa , Trường Đại học ách hoa-Đại học Đà N ng.
7. W. Sai Deepak (2015), "Effect on compressive strength of concrete using sea sand as a partial replacement for fine aggregate". International Journal of Research in Engineering and Technology, 04(06): p. 180-183.
8. T. Dhondy, A. Remennikov, and M. Neaz Sheikh (2020), "Properties and Application of Sea Sand in Sea Sand and Seawater Concrete". Journal of Materials in Civil Engineering, 32(12): p. 04020392.
9. Tanaz Dhondy, Alex Remennikov, and M. Neaz Shiekh (2019), "Benefits of using sea sand and seawater in concrete: a comprehensive review". Australian Journal of Structural Engineering, 20(4): p. 280-289.
10. Trần Tuấn Hiệp và Võ Xuân Lý (2002), "Nghiên cứu sử dụng cát biển và nước biển và nước nhiễm mặn làm bê tông xi măng trong xây dựng đường ô tô và công trình phòng hộ ven biển vùng đồng bằng Nam bộ". Tạp chí Giao thông Vận tải, 6.
11. M. Karthikeyan and V. Nagarajan (2017), "Chloride Analysis of Sea Sand for Making Concrete". National Academy Science Letters, 40(1): p. 29-31.
12. K. Katano, et al. (2010), "Properties and Applications of Concrete Made with Sea Water and Un-washed Sea Sand". null. Vol. null. null.
13. Phạm Văn Khoan (2010), "Tình trạng ăn mòn bê tông cốt thép ở vùng biển Việt Nam và một số kinh nghiệm sử dụng chất ức chế ăn mòn canxi nitrít . Tạp chí Khoa học công nghệ xây dựng (IBST), 2.
14. Takahiro Nishida, et al. (2013), "Some Considerations for Applicability of Seawater as Mixing Water in Concrete". Journal of Materials in Civil Engineering, 27: p. B4014004.
15. N. Poonkuzhali, A. Nivedhitha, and B.S. Sughashini (2018), "Experimental Investigation on Split Tensile and Compressive Strength of Concrete Replacing Fine Aggregate with Sea Sand and Copper Slag". SSRG International Journal of Civil Engineering (SSRG - IJCE), Volume 5(Issue 4): p. 4.
16. B. Sampath and G. Mohankuma (2016), "Preliminary Study on the Development of Concrete with Sea Sandas Fine Aggregate". Indian Journal of Science and Technology, 9.
17. Nguyễn Khánh Sơn (2014), Sử dụng cát biển làm thành phần cốt liệu trong chế tạo bê-tông, in Hội nghị Khoa học và Công nghệ lần thứ 2 Tài nguyên, năng lượng và môi trường vì sự phát triển bề vững". Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh: Việt Nam. p. 764-770.
18. Trần Ngọc Thanh, Nguyễn Nhật Huy và Dương Minh Triều (2020), Đánh giá khả năng chịu nén của bê tông sử dụng cát biển trong các điều kiện bảo dưỡng khác nhau". Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD)-ĐHXD, 14(1V): p. 60-72.
19. Kartheek Thunga and Venkat Das T (2020), "An experimental investigation on concrete with replacement of treated sea sand as fine aggregate". Materials Today: Proceedings, 27: p. 1017-1023.
20. Jianzhuang Xiao, et al. (2017), "Use of sea-sand and seawater in concrete construction: Current status and future opportunities". Construction and Building Materials, 155: p. 1101-1111.
ximang.vn (TH/ Tạp chí KHCNXD)