ĐẶT VẤN ĐỀ Rơm rạ là nguồn phế thải trong nông nghiệp, bao gồm phần thân và cành lá của cây lúa, sau khi đã tuốt hạt lúa. Rơm rạ chiếm khoảng một nửa sản lƣợng của cây ngũ cốc, nhƣ lúa mạch, lúa mì và lúa gạo. Trong trƣờng hợp ở nƣớc ta, thì rơm rạ chủ yếu phát sinh từ cây lúa nƣớc và đƣợc đề cập chủ yếu đến trong tài liệu này. Đã có lúc rơm rạ đƣợc coi là một loại sản phẩm phụ hữu ích thu hoạch đƣợc, nhƣng do nhu cầu về lƣơng thực mà sản lƣợng lúa ngày càng gia tăng, cùng với đó là nguồn rơm rạ không thể tận dụng hết, nên rơm rạ đã trở thành một nguồn phế thải khó xử lý trong nông nghiệp.Mặc dù nguồn phụ phẩm này có chứa các vật chất có thể mang lại lợi ích cho xã hội, song giá trị thực của nó thƣờng bị bỏ qua do chi phí quá lớn cho các công đoạn thu thập, vận chuyển và các công nghệ xử lý để có thể sử dụng một cách hữu ích.
Việc đốt ngoài trời nguồn phế thải này đang gây ra các vấn đề môi trƣờng, làm ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời và đồng thời cũng là một sự thất thoát nguồn tài nguyên. Nếu nguồn phế thải này có thể tận dụng để tăng cƣờng cho sản xuất lƣơng thực hay sản xuất vật liệu xây dựng thì chúng sẽ không còn là nguồn phế thải nữa mà trở thành nguồn nguyên liệu mới Để khắc phục vấn đề đó thì việc sử dụng rơm trong xây dựng đặc biệt là xử dụng rơm làm chất độn sản xuất bê tông nhẹ là một giải pháp hữu hiệu đƣợc lựa chọn. Giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng do khối lƣợng lớn chất thải nông nghiệp từ rơm và có thế nghiên cứu chế tạo ra một loại bê tông nhẹ mới, giúp giảm thiểu chi phí xây dựng, thi công nhẹ nhàng hơn giúp dễ dàng vận chuyển và có thể cách âm cách nhiệt rất tốt.Các công trình nghiên cứu về chủ đề này còn khá là hạn chế, vậy nên nhằm đƣa ra đƣợc kết quả đúng, chính xác và khách quan cần thí nghiệm trực tiếp nhiều lần trên các mẫu. Với mục đích kiểm chứng bằng thực nghiệm một số tính chất của bê tông thƣờng và bê tông nhẹ sử dụng rơm.
Qua đó làm rõ so sánh và đƣa ra kết luận cho những ƣu nhƣợc điểm trên hai loại bê tông. Từ những phân tích trên lựa chọn đề tài : “Thiết kế và thử nghiệm tính năng của bê tông nhẹ sử dụng rơm” có tính cấp thiết và thực tế cao. 1 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG ÁN NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về bê tông 1.
Một số vấn đề chung về bê tông Bê tông xi măng (bê tông) là loại vật liệu đá nhân tạo nhận đƣợc sau khi làm rắn chắc hỗn hợp bê tông. Hỗn hợp bê tông (bê tông tƣơi) là hỗn hợp bao gồm: cốt liệu, xi măng, nƣớc, phụ gia (nếu có) đƣợc lựa chọn tính toán thành phần hợp lý, nhào trộn đồng đều, có tính dẻo, tính dính, độ linh động, nhƣng chƣa rắn chắc và chƣa có cƣờng độ. Bê tông có cấu trúc phức tạp, đƣợc tạo thành từ ba thành phần cơ bản: cốt liệu, đá xi măng và hệ thống lỗ rỗng, mao quản. Cốt liệu là những hạt cát, đá, có hình dạng, kích thƣớc, đặc trƣng, bề mặt, cƣờng độ khác nhau.
Đá xi măng đƣợc tạo thành từ xi măng tƣơng tác với nƣớc để một giời gian cho rắn chắc lại. Hệ thống mao quản lỗ rỗng có thể chứa nƣớc, không khí và hơi nƣớc. Cốt liệu là thành phần chính, tạo nên bộ khung chịu lực của bê tông. Nó chính là các hạt vật liệu dạng rời, có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, có thành phần hạt xác định, khi nhào trộn với xi măng và nƣớc thì sẽ đông cứng, rắn chắc nhƣ đá.
Theo kích thƣớc hạt, cốt liệu dùng để chế tạo bê tông đƣợc phân ra cốt liệu nhỏ và cốt liệu lớn. Cốt liệu nhỏ (fine aggregate) là hỗn hợp các hạt cốt liệu có kích thƣớc chủ yếu từ 0,14mm đến 0,5mm. Cốt liệ nhỏ có thể là cát tự nhiên, cát nghiền hoặc hỗn hợp cát tự nhiên và cát nghiền. Cốt liệu lớn (coare aggregate) là hỗn hợp các hạt cốt liệu có kích thƣớc 5mm đến 70mm.
Cốt liệu lớn có thể là đá dăm, sỏi, sỏi dăm, hoặc hỗn hợp các loại với nhau. 2 Đá dăm (crushed rock) là loại cốt liệu lớn đƣợc sản xuất bằng cách nghiền đá tự nhiên. Sỏi (gravel) là loại cốt liệu lớn đƣợc hình thành do quá trình phong hóa của tự nhiên. Sỏi dăm (crushed gravel) là loại cốt liệu lớn đƣợc sản xuất bằng cách đập, nghiền sỏi, cuội có kích thƣớc lớn.
Cốt liệu lớn có thể đƣợc cung cấp dƣới dạng hỗn hợp nhiều cỡ hạt hoặc các cỡ hạt riêng biệt. Thành phần của hạt cốt liệu lớn biểu thị bằng lƣợng sót tích lũy trên các mặt sàng tiêu chuẩn, đƣợc quy định theo tiêu chuẩn hiện hành của Việt Nam: TCVN 7570-2006. Trong bê tông, cốt liệu lớn sau khi đƣợc hồ xi măng gắn kết lại sẽ đóng vai trò là bộ khung chịu lực; cốt liệu nhỏ sẽ lấp lỗ rỗng cốt liệu lớn làm tăng độ đặc, đồng thời đảm bào khả năng co ngót cho bê tông; chết kết dính và nƣớc là thành phần hoạt tính của bê tông, nó lấp đầy lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu, đồng thời đóng vai trò làm chất bôi trơn tạo độ dẻo cho bê tông; trong quá trình ngƣng kết rắn chắc, hồ chất kết dính có nhiệm vụ liên kết các hạt cốt kiệu với nhau tạo thành một khối; khi cần cải thiện một số tính chất của hỗn hợp bê tông và bê tông, đáp ứng yêu cầu thi công và sử dụng có thể sử dụng thêm chất phụ gia. Khi nghiên cứu cũng nhƣ sử dụng các loại bê tông, ta thƣờng đặc biệt quan tâm đến tính công tác (độ sụt) của hỗn hợp và cƣờng độ của bê tông.
Độ sụt là chỉ tiêu quan trọng trong việc đánh giá tính công tác, đây là tính chất đảm bảo tính dễ tạo hình, dễ thi công cho hỗn hợp bê tông, nó biểu thị khả năng lấp đầy khuôn nhƣng vẫn đảm bảo đƣợc độ đồng nhất trong một điều kiện đầm nén nhất định. Hỗn hợp có độ sụt lớn, việc thi công có phần dễ dàng và nhanh hơn, nhƣng độ đồng bộ thành phần cũng nhƣ chất lƣợng của bê tông khó đƣợc đảm bảo. Việc lựa chọn độ sụt của bê tông sẽ phụ thuộc và đặc điểm của kết cấ, điều kiện thi công. 3 Cƣờng độ là đặc trƣng cơ bản, phản ánh khả năng của bê tông chống lại sự phá hoại đƣơi tác dụng cảu tải trọng.
Khi đã đông cứng, có khả năng chịu nén và chịu kéo, nhƣng cƣờng độ chịu nén rất nhỏ (trị số bằng 5-10% cƣờng độ chịu nén), do đó cƣờng độ chịu nén là tiêu chí quan trọng nhất việc phân cấp và phân Mác bê tông. * Phân loại: - Phân loại theo cƣờng độ : + Bê tông thƣờng: Rn = 15 ÷ 60 Mpa + Bê tông cƣờng độ cao: Rn = 60 ÷ 100 Mpa + Bê tông cƣờng độ rất cao ( siêu cao ) Rn = 100 ÷ 200 Mpa - Phân loại theo cốt liệu : + Bê tông cốt liệu đặc + Bê tông cốt liệu rỗng + Bê tông cốt liệu đặc biệt. - Phân loại theo khối lƣợng thể tích: + Bê tông đặc biệt nặng: γ > 3,0 ÷ 5,0 T/m3 + Bê tông nặng – Heavyweight concrete : γ = 2,0 ÷ 2,5 T/m3 + Bê tông nhẹ - lightweight concrete : γ = 0,9 ÷ 1,9 T/m3 + Bê tông siêu nhẹ : γ ≤ 0,5 T/m3 - Phân loại theo cồn dụng: + Bê tông thƣờng + Bê tông thủy công 4 + Bê tông xây dựng đƣờng , sân bay + Bê tông dùng cho kết cấu bao che + Bê tông trang trí + Bê tông công dụng đặc biệt : chịu axit , chống phóng xạ,. * Ƣu, nhƣợc điểm: - Ƣu điểm : + Khả năng chịu lực cao ( cƣờng độ chịu nén ) + Bền vững với môi trƣờng (tuổi thọ cao) + Cốt liệu có thể sử dụng vật liệu địa phƣơng + Dễ thi công và tạo hình dáng cho công trình + Tạo đƣợc nhiều loại bê tông có tính chất khác nhau - Nhƣợc điểm : + Nặng; + Khả năng cách âm cách nhiệt kém + Cƣờng độ chịu kéo nhỏ.
Tính chất cơ bản của bê tông Bê tông là lâu bền và thỏa mãn những mặt khác trong những điều kiện yêu cầu bảo vệ tránh khỏi tác động cơ sở có thể không phù hợp tất cả khi ở những nơi có điều kiện bất lợi dẫn đến ảnh hƣởng phá hủy bê tông. Chống chịu nƣớc là cơ sở của kết cấu thủy hóa, nhƣng cƣờng độ và độ bền vững là yêu cầu cơ sở của mọi công trình. Rõ ràng rằng trong thực tiễn việc thỏa mãn mọi yêu cầu để bê tông hoàn hảo sẽ làm giảm tính kinh tế vì vậy yêu cầu kết cấu mong muốn phải thỏa mãn những yêu cầu hợp lý về tuổi thọ của công trình, độ an toàn, hình dáng. Hay nói cách khác kết cấu phải đƣợc thiết kế đủ và việc thi công bê tông hợp lý đảm bảo đủ vững trãi để chịu đƣợc tải trọng thiết kế và kinh tế, nó không phải chỉ là chi phí ban đầu mà còn các điều kiện khác cho đến giai đoạn cuối của tuổi thọ công trình.
Tính công tác của bê tông Tính công tác của bê tông đƣợc định nghĩa là sự dễ dàng chuyển giao, vẫn chuyển và đổ tại điểm đổ với giảm thiểu nhất khả năng mất tính đồng nhất của bê tông đƣợc làm bởi nhóm vật liệu cho trƣớc. Sự quan trọng của độ dẻo và đồng bộ đƣợc nhấn mạnh là cơ sở để tính công tác đƣợc xác định khả năng phục vụ và hình dạng của kết cấu. Tính công tác phụ thuộc vào các vật liệu phối trộn cũng nhƣ các đặc tính của từng loại vật liệu. Cấp độ của tính công tác đƣợc yêu cầu phù hợp với việc đổ và cố kết bê tông đƣợc điều chỉnh bằng kích thƣớc và hình dạng của kết cấu và khoảng cách, kích cỡ của vật liệu gia cố.
Qua nhiều năm đã có nhiều thiết bị đƣợc phát kiến để đánh giá tính công tác của bê tông. Tuy nhiên không có phƣơng pháp nào đánh giá hết đƣợc các đặc tính liên quan. Những đặc tính đó là dễ đổ, hoàn thiện chất lƣợng, và tách nƣớc và các dạng phân tầng khác. Việc sử dụng cuốn khí làm giảm thiểu ảnh hƣởng khô ráp của bê tông trộn, nhƣng tuy nhiên việc đánh giá tính công tác vẫn độc lập một số cái vẫn phải dựa trên quyết định bằng kinh nghiệm.
