DIÉN PAN KHOA HOC CÒNG NGHE
O^NG XÙ C H I Ù U Ò N CÙA DAM BÈ T Ò N G C Ó T THÉP C Ó T LIÈU XÌ THÉP
FLEXURAL BEHAVIOR OF REINFORCED CONCRETE BEAMS MADE WITH STEEL SU^G COARSE AGGREGATE N G U Y E N T H I T H U Y H A N G , N G U Y E N H O N G V U , P H A N D i J C H Ù N G - Khoa XD^và Cd hoc ùtig dung, OH Si/ pham Ky thuàt TRHCM
M A I H O N G H A - Khoa Còng trình giao thòng, DH Giao thòng Vàn tài TRHCM Email: [email protected]
Tóm tal: Bé tóng là mot trong nhGTig loai vàt liéu xay di/ng stjf dung ròng rài nhàt trèn thè giói, trong khi hàu hét the tich bé tòng là cót liéu. Cót lièu tir nhién ngày càng tra nèn khan hiém, do dò thay thè cót lièu thién nhién bang xi thép, mot loai phu pham cùa cóng nghiép san xuàt thép vdi tinh chat hàu nhi/ ttiòng dòng vdi cót lìiu ti/ nhièn, sé dàn dén nhièu Idi ich dàing ké vè mòi truóng. Trong bài bào này, phifdng phàp thi/c nghiém diidc stJ dung Qé xàc djnh lìng xU cùa dàm bè tòng cót thép sù dyng xi thép thay thè cót lièu thó. Két qua thi nghiém chi ra ci/dng do chju nén già tàng khoàng 16%, khà nàng chiù tài cùa dàm bè tòng cót liéu xl Idn hdn khoàng 30% va dfi vòng tai cùng mot càp tài trong giai doan bién d^ing dàn tìèi bé htìn Wioàng 30% so vdi dàm bè tòng cÓt lièu ti/ nhién.
Tifkhóa: dàm bè tòng cét tfiép, cét lièu xfthép, cót liéu td nhièn. (nìg xùuèn, dò vóng.
Abstract: Concrete is one of the. most extensively used constructìon materisd in the worId, whereas most of its volume is aggregates. Naturai aggregates are becoming increasingly scarce. therefore replacing naturai aggregates with steeI slag, an industriai by-product of the steei manufacturing industry which is almost slmilar to naturai aggregates, wouid tead to many considerable environmental benefits. In this paper, the experìmental work is used to Investigate the behavior ot reinforced con- crete beams made with steeI slag as coarse aggregate replacement. Resuits show that tìie compressive strength increases by about 16%, the Ioad capacity of steei slag concrete beams is about 30% higher and the deflection is almost 30% smaller than those of naturai aggregate concrete beams.
Keywords: reinforced concrete beams. steeI slagaggregate.natural aggregate, flexural behavior, deflection.
1. GIÒI THIÈU
Theo thòng ké cùa Ban quàn ly càc khu Cóng nghiép VQng Tau (2014), hièn tal khu vuc Bà Rja - VQng làu co khoàng 27 nhà mày san xuàt thép (20 nhà mày dang hoat dòng va 7 nhà mày dang xày dyng) v t ì quy mò khoàng 15 trièu tàn/ nam. Luong x i thép thài ra tu' càc nhà mày thutìng chiém ti^ 10% - 15% khói luwng phòi. Nhil vày mòi ngày lutmg xl thài ra tCr càc nhà mày luyén thép se lén dén hàng nghìn mét khói. Tuy nhién, do chua co phuorng àn tàn dung hièu qua va xCr 1^ thich hi?p nèn xi thép thài ra lai trò thành mòi nguy hai Iòn dèn mòi tritòmg. [1]
Do khòng co don vj xìf ly loai chat thài này nén càc nhà mày thép dang lou gii? chat thài ngay tal càc nhà mày hoac giao cho mot sÓ dofn vi xiJr ly chón làp tam thòi. Trong khi dò, à chàu Au, My va mot so nUÒc tién tién trèn thè giòi, xi thép duoc sir dung trong nhièu ITnh v u t nhu: xày d i ^ g dàn dung, giao thòng, nòng nghiép,... [2-7]. Vi^c dua x i thép di chòn làp là mot str làng phi rat Iòn va gay nhiéu nguy co vè mòi truóng.
V I thè, càn co nhùng d y àn xir ly, tal che xi thép t^o nguòn nguyen liéu mang lai lai ich kinh tè nhung vàn bào dàm duCK càc quy djnh vè bào vè mòi truóng.
Day là mot vàn de càn som dopò giài quyét, khòng chi tCr phia càc chù nguòn thài là càc nhà mày thép ma con là tràch nhiém cùa càc cor quan chùc nàng trong vièc djnh hutìng xiJr IJ chat thài phij hop vói
nguyen tàc phàt trien ben vCJfng - "két hop chat che, hai hòa giOa tang truÒng kinh tè, bào dàm tién bò xà hòi va bào vè mói truóng". [1]
Ngoài ra, trong giai doan phàt trién hi$n nay, nguoc lai vói viéc quy mó càc còng trình xày dung ngày càng nhièu, càng Iòn thì nguòn vàt lièu truyén thóng nhi/ càt, dà de phuc xày dyng lai càng it di va khan hiém dàn. Day là nhàn tó bàt loi trong viéc xày dyng còng trình va làm già thành dàu t u xày dyng rat Iòn. Nghién cijru ijmg dung xt thép cung dà duoc thyc hièn trén càu kién co bàn trong nhiJng nàm gàn day.
[8.9]
Bài bào này trình bay càc nghién cCifu thuc nghiém dàm bè tóng sCr dung xi thép tai Viét Nam de thay thè cót liéu Iòn, dòng thòi so sành vói dàm bé tòng dói chumg de .dành già khà nàng làm viéc cùa dàm bé tóng xT thép.
2. NGUYEN VÀT LIÈU VA PHUONG PHÀP THI NGHIÈM
2 . 1 . Nguyen vàt liéu 2.1.1. Ximàng
SCr dung xi mang Holcim, vài càc chi tiéu c o ly duoc trình bay trong Bang 1.
2.1.2. Càt
Càt duoc sCr dung là càt song. Sau khi làm sach, phoi khò, sàng loc bòt hàm luong hat nhò, càc chi tiéu co ly cùa càt duoc trình bay trong Bang 2 va Hình 1.
N G U Ò I XÀY DLTNG SÓ T H À N G 7 & 8 • 2 0 1 5
O N G XÙ C H I Ù U Ó N C Ù A P A M BÉ TÒNG..
B a n g 1. Cac eh! tiéu ca ly cùa xi màng sù dung
Tèn chi liéu s e dèo H u chuan (N/X) X Tildi gian dóng t<ét
+ Bit dàu + Kétthiio Khói iiidng rìgng Q$ón dinh tfié tich
phut phot g/cm3 mm Dò nghién min + Phàn con lai trèn sàng O.OSmm Ciidng dò nén
%
MPa
PhiMngpiiipUitir TCVN 6 0 1 7 : 1 9 9 5 TCVN 6 0 1 7 : 1 9 9 5
TCVN 4 0 3 0 : 2 0 0 3 TCVN 6 0 1 7 : 1 9 9 5 TCVN 4030 • 2003
TCVN 6 0 1 6 : 1 9 9 5 Kilquàthir
nghiém 29.0
145 204 3.01 5.90
174 44.0 Bang 2. Càc chi tiéu ca ly cùa càt s u ' dung
Chi liéu thi nghiém MO don dò Idn Khól ludng nèng Khól IdOngtllg tich d trang thilkhO Khól li/dng thè tich d trang thài bào hòa DO hùt nude KhóMUQng thè tich xóp DO ròng gida càc hat
PIUDngphipUil nphlém TCVN 7572-2:2006 TCVN 7572-4:2006 TCVN 7572-4:2006
TCVN 7572-4:2006 TCVN 7572-4:2006 TCVN 7572-6:2006 TCVN 7572-6:2006
K é l q u i t h i nghiém 2.50 2.60 g/cm^
2.43 g/cm^
2.49 g/cm^
2.9 % 1545 l<g/m' 36.4 %
t "
t ^
•o JO
I "
5 »
lf\ 75 461
2 6 7 6 p — - " " " ^ " „ . ^
Oi/Òng Bao vurg cìiuSn meo TCVN 752-2:2006
— • - - Difdng bi^u diin Uiình phàn tial cùa cai
49
Hình 1. B/éi; ttó thành phàn hat cùa càt sùdung
Bang 3. Càc chi tièu caly cùa dà sùdung
Chi tiéu «Il nghiém Dmìn-Dmax Khói lifdng riéng Kliólluijngthèllchd trang liiài khò Khól ludng thè Ochd trang thài bào bòa DO hùt nude K l i ó l l u i n ttii neh x6p DO róng gliia càc hat
PhiAtng phàp Ibi nghiém TCVN 7572-2:2006 TCVN 7572-4:2006 TCVN 7572-42006 TCVN 7572-4:2006 TCVN 7572-4-2006 TCVN 7572-6:2006 TCVN 7572-6:2006
Kélquàlhl nghiém 5-20 mm 2.78 g/cm=
2.61 g/cm' 2.67 g/cm' 2.5 % 1415 kg/m' 45.8 %
2.1.3. Bà
D à duoc sur dung de due màu dòi chtmg. Sau khi làm sach, phoS khò càc c h i tiéu cor |y cùa dà duoc trình bay trong Bang 3 va Hình 2 .
€ 20
— ^ - - /
« 9 7 141 62 611
/ • ^O.Q0|
—
- : Chitine bao vùng citufelheo rCVN 7572-2.2006
• • — fìudng blSu diEn thình phin M c ù a d à
K k k Ifavdrc lo sàBg (mm) Hìnli 2. Biéu dò thành phàn hat cùa da sù d^ng
2.1.4. Xì thép
Xi thép sù dung làm thf nghiém là san pham sau khi duoc nghién, kh& tCr tfnh ti^ nhà mày tài che xì thép. Càc chi tièu c o ly ciJa x i thép duoc trình bay trong Bang 4 va Hình 3.
B a n g 4 . Càc chi tiéu caly cùa xi thép sùdung Chi tjèu thi nghllm
Dmln-Dmax l^ói iUOng riSng KiiÓilirangtfié tich d trang thài khó
Khói lif^ng ttié tich d trang thài bào hòa DO hùt rwiOc Khói IL/Ong the tich xóp GO róng giSa càc hat
nnAtng phép thf nghifim TCVN 7572-2:2006 TCVN 7572-4:2006 TCVN 7572-4:2006 TCVN 7572-4:2006 TCVN 7572-4:2006 TCVN 7572-6:2006 TCVN 7572-6:2006
K i l q u i t M ngU^m 5-20 mm 3.56 a/cnt* 5 ^ 3.32 tì<^
3.39 g^ ^
2-1 l i i H 1720 i i l H
48.2 X ^
È 10 1 20
i ^
a 40 5 50 60 70 60 90
/ / f 5 6 02|
^ 9 4 ' 9 3 ]
y ^ 9 0 0 | ' — '
EhBng bao vùno chufc theo TCW 7572-2-2006
— • — • — O i B n Q b e l dièn thànli pràn hai cùa Jd ttiep
Kicb tbuiìrc tà sUng (mm) Hinh 3. Biéu dò ttiAnh phàn hat cùa xi thép sù dm
2.2. Càp p h ó i
Càp phói bé tòng eòt liéu x i thép (tié tòng xi thép) va bè tòng cót liéu dà truyén théng (màu dòi chijmg) duoc trình bay trong Bang 5.
NGUÒI XÀY DUNG s 6 THÀNG 7 & 8 • 2 0 1 7 ]
UfNG XÙ' C H I Ù U Ò N C Ù A D À M BÉ T Ó N G . ,
B a n g 5. Càp phéi bé tóng (kg/nf) Ky hiéu bfi lAng
B6 tòng dói chdfng (BTBC) Bé tòng xi thép (STXT)
Xi màng 411.7 411.7
Cài 687.1 687.1
Bé hoàc xiUiép 11733 14313
N 190 190
Sikament®R4 4.1 4.1
bién d^ng bé tòng à màt diròi giiJa dàm va Hình 8, 9 the hièn mòi quan h$ giijia tài tàc dung va dò vòng cùa dàm à càc vj trf l_/2 va l_/4.
2.3. Phi/orng phàp t h i n g h i é m
Dàm bé tòng eòt thép co chiéu dai 3300mm, tièt di$n màu (200x300)mm. SCr dung thép 5(fr14mm va 2(t)12mm làm cót doc va (tt6a150mm làm cót dai. Due 4 màu dàm trong dò co 2 màu dàm dòi chùng dùng cót liéu Iòn là dà truyén thóng (DC1, DC2) va 2 màu dàm dùng cót liéu lón là xi thép (XT1, XT2). Càu t^o dàm bè tòng cót thép va so dò thi nghiém duoc the hi0n à Hình 4,5 va 6. [8,9]
| i i i i i n i i i i T u i i i i i i i i i | l
Hình 4. Càu tao dàm bé tòng cét thép
1 ui» 1
.y..
1 ,—BtlWlH SIHJM
luu , n UL- i
Is_„., 1
Il 1 Il L J J » i l A
i n h 6. Chuin bi thi nghiém m§u dàm XT1 Màu co 150x150x150mm duoc due cùng ycrt dàm de xàc djnh cuòng dò chju nén cùa bé tóng. Dàm dugfc chat tài giiJa nhjp bang khung thif uón 50 tàn. Hình 5 mò tà sa dò thf nghiém, bièn dang tai mat day ò giOa dàm va chuyen vi tal giOa dàm va tal 1/4 nhjp dàm duoc thu nhàn theo b\Jdc tàng tài eho dèn khi phà ho^i dàm.
3. KÉT QUA THI NGHIÈM
Két qua thif dò sut va cuòng dò nén eùa bé tóng ò 28 ngày tuoi duoc ttié hién d Bang 6.
Hình 7 the hién mòi quan he giijia tài tàc dung va B a n g 6. £>ó sut va cuóng dò nén
sn
1 2
Ky hièu màu Bé tong dói chirng Bétòngxitbép
DtsiftSK (cm) 10-12 4-5
Ci/ttng 6ft chju nén (MPa)
32.5 38.9
•
/^y~
é^
- • - f i C l- * i - D c : - » - X T l
_
4000 6000 Blfii daiic (|ic)
Hình 7. Biéu dò quan h$ giùa tài trong tàc dung va bién dang d
Cìrayén vUrnm)
Hinh a Biéu dà quan he giùa tèi trong tàc dung va tf(5 vóng ù giùa dàm 120
100 80
£ 60
%• 40
20 n
]Pa.
-
9 6''y-0 51 / ^
rir 1PK=-
• • C ^ - '*-'"
ÉTSy^-OO"'
-._
- - ^ - D C l
— « — D C '
— • — X T l - - » - XT2
PTDC .
— — PTXT 0 -5 -IO -15 -20 -23
ClM>-éH Ti (mm)
Hình 9. Biéu dò quan h$ giOa tài trong tàc dung vi dò vóng d U4 3 . 1 . U^ng XI? cùa dàm doi chiPng
Tir két qua ò Bang 6 cho thày bè tóng dòi chimg co dò linh dóng tòt (SN=10cm dén 12cm), cuòng dò nén bé tóng dat khoàng 32MPa.
Càc dàm dói chùng D C 1 , 0 0 2 bj phà hùy khi càp tài trong dat khoàng 80kN vói càc già trj bién dang khi bj phà hùy là 4500-8000.
Dò vòng cùa dàm 6 càc vj trf L/2 va U4 (Hình 7 va 8) cho thày trong ph^m vi càp tài trong ti/O dén 80kN, quan he giCid tài trpng va dò vóng cùa eàc dàm dói chùng B C 1 , BC2 gàn nhif tuong duong va tuyén tinh, N G U Ò I X À Y D U N G SÓ T H À N G 7 & 8 • 2 0 1 5
UfNG XÙ* CHIÙ UÒN CUA DÀM BÉ TÒNG...
bang phuong phàp hòi quy tuyén tinh, xàc djnh duoc phuong trình bieu dién quan he giùa tài trpng va dò vòng cùa càc dàm dói ehijmg:
- T a i U 2 : P o c = - 4.73y-h 1.76
- Tai U4: Poe = - 6.75y -i- 0.07 , , Khi tài trpng tang, càc dàm dòi chifng bàt dàu xuàt hiét vét nùt òr càp tài 70kN (0C1) va 66kN (BC2). bè rOng vét nijft quan sàt duoc khoàng 0.9mm-1mm. Bé róng vét nùt Iòn nhàt khi dàm bj phà hùy khoàng 2.5mm.
3.2. tJ'ng xù cùa dàm bé t ò n g xt t h é p Càc dàm bè tòng xi thép do eó khói lupng rièng lón, cac ì\ft góc canh nén dò linh dòng kém hon dàm bè tòng dòi chùng (SN=3cm dén 4cm). Cuòng dò chju nén cùa bé tòng xi thép d?t khoàng 38MPa, Iòn hon bé tóng dÓi chùng khoàng 16%.
Càc dàm bé tóng xi thép XT1, XT2 bj phà hùy khi càp tài trpng dat 100kN-120kN, lón hon dàm dói chiifng khoàng 30% vói càc già tri bién dang khi bj phà hoai là 7 5 0 0 * | i e - 9 5 0 0 ^ t i £ . Nèu cùng xét tal mot càp tal trpng thì càc dàm bè tóng eòt liéu xi thép luòn eó bién dang va dò vóng nhó hcm càc dàm bé tóng dÓi chùng. Diéu này chùng tó khà nàng làm viéc tòt cùa càc dàm bè tóng cót liéu xi thép.
Tuong ti^ nhu càc dàm dói chùng, phuong trình biéu dién quan he giiìa tài trpng va dò vòng cùa eàc dàm bè tòng xì thép là:
-Tal L/2: P)fT = -7.17y-i-0.45 - Tai U4: Pjfy = - 9.67y - 0.51
Dói vói dàm bé tóng xi thép vét nùt bàt dàu xuàt hi^n ò eàp tài trpng lón hón so vói dàm dói chùng (75kN dói vói dàm X T l va XT2). Dò mó ròng vét nùt lón nhàt khi dàm bj phà hoai khoàng 2.5mm dèn
Hinh 10. Quan sàt dam XT2 sau m bi phà hoai
iM JM^: . T . . . . . /jjk\ X
. r.j{iK^.~
L 3
A:i^m\
Hinh 11. Phàn bé vét nùt trong càc dàm
3.5mm. S o dò phàn bò vèt nùt cùa càc dàm thi nghiém duoc the hién ò Hình 11.
4. KÉT LUÀN
Bài bào trình bay mot só két qua thuc nghiém trèn càc dàm bè tòng cét thép dùng cót lièu dà truyén thóng va cót liéu xi thép thay thè. Dua vào càe két qua thuc nghiém này, mot só két luàn duoc rùt ra nhu sau:
- Hón hop bé tòng xi thép co dò linh dòng kém hon tuy nhién ciiònp dò chju nén cùa bè tóng xi thép lai lón hon bè tòng dói chùng khoàng 16%;
- VÓI cùng mot eàp tài, càc già trj bién dang cùa dàm bè tòng xi thép co già tri nhó hon dàm bé tóng cót thép dùng cót liéu là dà truyén thóng;
- Trong ph^m vi càp tài trpng tir 0 dén 80kN, quan he giùa tài trpng va dò vòng cùa càc dàm co thè xem nhu tuyén tfnh va tuàn theo phuong trình sau:
Tal L/2: P)fT = - 7.17y + 0.45;
P^c =-4.73y-1-1.76 Tal L/4: P^ = - 9.67y - 0.51 ;
Pfic =-_ 6.75y-I-0.07
- Khi chju tal trpng uón, ifng x ù eùa dàm bè tóng xl thép hoàn toàn tuong t u nhu dàm bé tóng cót thép dùng cót liéu là dà truyén thóng. Càc két qua thut:
nghiém cho thày, khà nàng làm vièc cùa dàm bé tòng cót thép dùng cót liéu xi thép con dupc cài thién hòn.Q
TAI LIÉU THAM KHÀO
1. Xi thép - Vàt lièu xanh cho tiftfng lai (2012), BSn tin Vat m xanh SÓ 0 1 - 0 6 / 2 0 1 2 ,
2. Ferrine Chaurand, et al. (2007), "Environmental Impacts of Steel Slag Reused in Road Constructìon: A Crystallographic and Molecular (XANES) Approach", Journal of Hazardous Materials, Vol.139(3), pp.537-542.
3. The European Slag Associatìon (2006), "Legai Stahis of Slags Position Paper'.
4. Huang VI, Guoping Xu, Huìgao Cheng, Junshi Wang, Yinfeng Wan, Hui Chen (2012), "An ovemew of utillzation of steeI slag', /Tie 7th International Conference on Waste Management and Technology., pp.791-801.
5. Hisham Qasrawl, Falsai Shalabi. Ibrahim Asi (2009). "Use of low CaO unprocessed steei slag in concrete as fine aggregale", Constmction and Building Materials, Vol.23, pp.1118-1125,
6. Tahir Sotilic. Delko Barisic, Una Sofilic (2011), Steel Slag Radioactivity as a Sìgnificant Factor for its Use in Constructìon Industry, Proceedding of 3rd International Symposium on Environmental ManagementTowards Sustainable Technologies, University of Zagreb, Croatia pp.254-261,
7. Jeremle Domas (2010), 'French haminized approach for sus- talnat)le use of iron and steeI slags in road application', Eurostag Conference.
8. Sang-Woo KIm, Yong-Jun Lee and Kil-Hee Kim (2012),
"Flexural Behavior of Reinforced Concrete Beams with Electric Are Furnace Slag k^gregaìss", Journal of Asian Mhitechjre and Building Engineering,{ì). pp.133-138.
9. Saald I Zaki, Ibrahim M Metwally, and Sameh A. El-Betar (2011), "Flexural Behavior of Reinforced High-Perfonnance Concrete Beams Made with Steel Slag Coarse Aggregate", Internarono Scholariy Research NetworklSI^ Civil Engineering. Volume 2011.
NGUÒI XÀY DUNG SO THÀNG 7 ft 8 • 2015 |
