Thông tin chuyên ngành Vật liệu xây dựng Việt Nam

Bê tông

Bê tông cản xạ trên cơ sở vật liệu trong nước

(06/11/2014 5:27:53 PM) Bài viết này sẽ giới thiệu nghiên cứu của GS.TS. Nguyễn Mạnh Kiểm về tiềm năng nguồn nguyên liệu trong nước phục vụ chế tạo bê tông cản xạ phục vụ cho xây dựng các nhà máy điện nguyên tử.



Hiệu quả kinh tế của bê tông cản xạ chủ yếu phụ thuộc vào việc lựa chọn và sử dụng hợp lý cốt liệu trên cơ sở các tài nguyên khoáng sản hoặc sản phẩm, phế thải công nghiệp có sẵn.

Một trong những trở ngại lớn đối với chế tạo và ứng dụng bê tông cản xạ là nguyên liệu tại chỗ đôi khi không đáp ứng được các thông số kỹ thuật cần thiết. Sử dụng các nguồn nguyên liệu xa địa điểm xây dựng làm tăng đáng kể giá thành bê tông. Hiệu quả kinh tế của bê tông cản xạ chủ yếu phụ thuộc vào việc lựa chọn và sử dụng hợp lý cốt liệu trên cơ sở các tài nguyên khoáng sản hoặc sản phẩm, phế thải công nghiệp có sẵn.

Phân tích nguồn tài nguyên trong nước cho thấy, trên cơ sở các khoáng sản sẵn có hoàn toàn có khả năng chế tạo được bê tông với các tính năng cản xạ đặc biệt. Các nghiên cứu tập trung theo hướng sử dụng cốt liệu nặng, cốt liệu chứa nước liên kết và phối hợp sử dụng hai loại cốt liệu trên để chế tạo bê tông siêu năng và bê tông hydrat.
 
Nguồn khoáng sản của nước ta khá đa dạng với nhiều chủng loại như germatit, magnhetit, cromit, barit, geotit, serpentin… là nguồn nguyên liệu đầy tiềm năng để chế tạo bê tông cản xạ. Ngoài ra, các sản phẩm và phế thải công nghiệp luyện kim như vẩy cán thép, bi thép,… cũng có thể sử dụng trong chế tạo bê tông siêu nặng.
 
Với thời gian có hạn, các nghiên cứu mới chỉ tập trung vào việc nghiên cứu chế tạo và các tính chất của bê tông trên cơ sở cốt liệu barit và serpentin trong nước.
 
Quặng barit và serpentin dùng làm cốt liệu cho bê tông được nghiền từ quặng nguyên khai và tách cỡ hạt qua sàng thành cốt liệu lớn với kích thước hạt tối đa 20mm và cốt liệu nhỏ. Phân tích các chỉ tiêu của cốt liệu theo TCVN 1770:1986 và TCVN 1771:1987 cho thấy cốt liệu barit và serpentin hoàn toàn phù hợp để chế tạo bê tông.

 
Phối cảnh Nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận
 
Xem xét các yêu cầu về khả năng chịu lực, đặc điểm công nghệ thi công và điều kiện sử dụng của bê tông cản xạ, sơ bộ có thể xác định một số yêu cầu thiết kế thành phần bê tông cản xạ như sau:
 
- Cường độ chịu nén ở tuổi 28 ngày không nhỏ hơn 200daN/cm2;
 
- Tính công tác: độ sụt côn không nhỏ hơn 3cm;
 
- Khối lượng thể tích (ở 105-110oC) không nhỏ hơn 3000kg/m3 (đối với bê tông siêu nặng);
 
- Lượng nước liên kết không nhỏ hơn 10% (đối với bê tông hyđrat).
 
Thiết kế cấp phối được thực hiện theo quy trình truyền thống như đối với bê tông nặng thông thường. Khác biệt chủ yếu nằm ở việc tính toán, lựa chọn tỷ lệ vật liệu phù hợp các yêu cầu về lượng nước liên kết và khối lượng thể tích.
 
Lượng nước liên kết cần thiết được xác định thông qua yêu cầu về hàm lượng hyđro trong bê tông theo công thức:
 
N = Wgb/11,1
 
Trong đó:
             N: Lượng nước liên kết cần thiết;
             Wgb: Lượng hyđro yêu cầu tương ứng với khối lượng thể tích của bê tông gb.
 
Lượng nước liên kết trong bê tông được tính bằng tổng lượng nước liên kết hóa trong đá xi măng và lượng nước liên kết trong cốt liệu. Trong đó, lượng nước liên kết hóa trong đá xi măng ở điều kiện thường dưới 100oC được tính bằng:
 
NX = (0,15… 0,20)X  (Khi sử dụng xi măng thường);
Và NX = (0,30… 0,35)X (Khi sử dụng xi măng nhôm)
 
Trong đó:

             NX: lượng nước liên kết hóa trong bê tông.
             X: Lượng dùng xi măng.
 
Vật liệu sử dụng cho các cấp phối thí nghiệm là cốt liệu barit và serpentin dùng riêng rẽ hoặc phối hợp. Trong mỗi trường hợp tiến hành tối ưu hóa thành phần cấp phối vật liệu để đạt được khối lượng thể tích lớn nhất. Đối với bê tông hyđrat, tối ưu hóa được thực hiện với lượng nước liên kết trong điều kiện giữ nguyên lượng dùng xi măng. Thiết kế cường độ bê tông được tiến hành theo phương trình Bolomei - Skramtaev với các hệ số như đối với bê tông thường.

Các cấp phối được trình bày tại bảng 1, tính chất của bê tông cản xạ tại bảng 2.
 
Bảng 1: Thành phần cấp phối bê tông

Ký hiệu

Lượng dùng vật liệu, kg/m3

Xi măng

Cốt liệu lớn

Cốt liệu nhỏ

Nước

Phụ gia siêu dẻo

Đá

Barit

Serpenrin

Cát

Barit

Serpentin

C0

330

1020

-

-

860

-

-

180

1,32

C1

330

-

2000

-

-

1100

-

180

1,32

C2

330

-

2000

-

660

-

-

180

1,32

C3

330

1200

-

-

-

-

660

180

1,32

C4

330

-

2000

-

-

-

680

180

1,32

C5

330

-

-

1250

-

-

670

180

1,32

 

Bảng 2: Tính chất của hỗn hợp bê tông và bê tông

Ký hiệu cấp phối

Tính chất

Độ sụt, cm

Khối lượng thể tích, kg/m3

Lượng nước liên kết, %

Cường độ chịu nén, daN/cm2

Độ hút nước, %

C0

10

2260

-

362

3,1

C1

5,5

3480

-

285

1,4

C2

6,5

3040

-

331

1,9

C3

3,5

2240

7

227

2,2

C4

5,0

3060

5

276

2,1

C5

4,5

2300

14

253

2,5

 

Các số liệu thí nghiệm cho thấy các cấp phối bê tông có cường độ chịu nén đều đạt trên 200daN/cm2. Tốc độ phát triển cường độ của các cấp phối trên nhìn chung tương tự như bê tông nặng thông thường. Sau 7 ngày bê tông đạt khoảng 80% cường độ tuổi 28 ngày.
 
Bê tông sử dụng cốt liệu barit có khối lượng thể tích không nhỏ hơn 3000kg/m3. Khi sử dụng phối hợp cốt liệu lớn và cốt liệu nhỏ barit, khối lượng thể tích của bê tông có thể đạt tới 3480kg/m3.
 
Để đảm bảo lượng nước liên kết trong bê tông trên 10%, cần sử dụng cốt liệu lớn và nhỏ serpentin. Xác định bằng phương pháp nhiệt dung sai cho thấy lượng nước liên kết trong bê tông serpentin có thể đạt tới 14%.
 
Bê tông cản xạ chế tạo có cấu trúc đặc chắc và khá đồng nhất. Các cấp phối được thiết kế với hệ số dư vữa tối ưu, đảm bảo sử dụng tối đa cốt liệu với khả năng cản xạ được nâng cao.
 
Khả năng cản xạ của các cấp phối bê tông trên được đánh giá thông qua tiết diện loại trừ nơtron và hệ số làm yếu tuyến tính bức xạ gamma. Đây sẽ là các thông số đầu vào cho bài tính thiết kế bảo vệ cản xạ.
 
Các tính toán lý thuyết đã thực hiện cho thấy khả năng cản xạ của các loại bê tông chống phóng xạ đã chế tạo được nâng lên đáng kể so với bê tông thường. Cấp phối C1 với cốt liệu barit có hệ số làm yếu tuyến tính bức xạ gamma cao nhất, thích hợp cho kết cấu bảo vệ chống bức xạ gamma. Cấp phối C5 trên cơ sở cốt liệu serpentin có tiết diện loại trừ vĩ mô nơtron lớn nhất, thích hợp cho kết cấu bảo vệ chống bức xạ nơtron.
 
Như vậy, các nghiên cứu đã tiến hành cho phép khẳng định, trên cơ sở nguồn nguyên liệu trong nước, có thể chế tạo được các loại bê tông cản xạ phục vụ cho xây dựng nhà máy điện nguyên tử bao gồm bê tông siêu nặng, bê tông hyđrat và bê tông cản xạ phối hợp.

VLXD.org (Nguồn: Tổng hội Xây dựng)

 

Chứng khoán:

CK

KL

Giá

+/-

GDNN

BBS

0

9.60

0.00

0

BCC

44800

7.40

-0.20

0

BHT

0

4.00

0.00

0

BT6

41630

5.50

-0.20

0

BTS

2

4.50

0.00

0

CCM

0

24.50

0.00

0

CTI

172540

35.15

-0.45

0

CVT

1060365

50.90

-0.50

3800

CYC

7980

2.40

0.00

0

DC4

1700

10.30

-1.10

0

DHA

0

29.70

0.00

0

DIC

0

6.10

0.00

0

DXV

10

3.82

-0.14

0

GMX

0

25.00

0.00

0

HCC

4400

16.60

0.00

0

HLY

0

15.60

0.00

0

HOM

0

4.10

0.00

0

HPS

0

7.00

0.00

0

HT1

4410

14.75

-0.45

0

HVX

0

4.10

0.00

0

MCC

0

13.80

0.00

0

NAV

10

5.00

0.00

0

NHC

0

36.40

0.00

0

NNC

20040

48.40

-0.30

0

QNC

20000

3.00

0.00

0

SCC

0

1.90

0.00

0

SCJ

3800

3.40

0.10

0

SCL

0

3.00

0.00

0

SDN

0

35.00

0.00

0

SDY

0

7.70

0.00

0

SHN

204400

9.90

-0.10

0

TBX

0

9.00

0.00

0

TCR

6120

3.42

0.22

0

TMX

100

7.60

-0.80

0

TSM

0

2.70

0.00

0

TTC

500

18.40

-0.10

0

TXM

0

9.70

0.00

0

CK

KL

Giá

+/-

GDNN

API

100

28.90

0.00

0

ASM

1098520

10.05

-0.75

0

B82

0

2.40

0.00

0

BCE

9160

5.85

0.03

0

BCI

51340

41.90

0.30

29170

C47

4400

11.60

-0.50

0

C92

0

10.00

0.00

0

CCL

42240

4.60

-0.13

0

CDC

0

17.50

0.00

0

CID

0

4.10

0.00

0

CID

100

2.90

0.70

0

CII

534340

31.35

-0.55

0

CLG

20

3.83

-0.27

0

CNT

6

9,7

-0,3

0

CNT

1800

2.90

-0.50

0

CSC

2200

24.50

0.00

0

CTD

92910

166.00

-3.50

0

CTN

14200

1.30

0.10

0

D11

0

15.70

0.00

0

D2D

3600

73.80

3.80

0

DC2

0

6.50

0.00

0

DIG

809400

27.40

-0.70

0

DIH

0

12.20

0.00

0

DLG

180700

3.20

-0.10

0

DLR

0

9.40

0.00

0

DRH

123220

18.85

-0.75

0

DTA

4500

7.25

-0.05

0

DXG

1223580

37.00

-1.20

0

HAG

1318480

7.00

-0.19

0

HBC

605600

42.40

-1.60

0

HDC

26070

14.40

-0.30

0

HDG

41680

47.00

-1.10

0

HLC

0

7.00

0.00

0

HQC

1951870

2.27

-0.05

0

HTI

1010

15.60

-0.35

0

HU1

20

9.50

0.36

0

HU1

0

0

0

0

HU3

101480

14.10

0.85

0

HUT

590150

8.70

-0.20

600

ICG

0

6.40

0.00

0

IDI

958390

13.00

-0.70

0

IDJ

40400

3.10

0.00

0

IDV

1000

31.80

-0.40

0

IJC

80950

9.20

-0.24

0

ITA

579100

3.01

-0.05

0

ITC

990

14.30

-0.60

0

KAC

0

15.55

0.00

0

KBC

1171890

12.90

-0.55

0

KDH

19700

35.85

-1.10

0

L10

0

17.90

0.00

0

L18

0

8.60

0.00

0

LCG

20

9.70

-0.45

0

LGL

10260

9.30

-0.01

0

LHC

0

56.00

0.00

0

LHG

43770

21.30

-0.40

0

LIG

6400

3.90

0.00

0

LM8

2050

25.00

0.70

0

LUT

0

2.10

0.00

0

MCG

140

3.39

0.20

0

MDG

0

13.50

0.00

0

NBB

19570

23.75

-1.75

0

NDN

191728

15.70

-0.40

0

NHA

0

12.20

0.00

0

NKG

140960

29.70

-1.20

0

NTB

439

7,7

0,3

0

NTB

81851

0.50

0.00

0

NTL

109860

9.50

-0.30

0

NVT

1534720

7.07

0.46

0

OGC

282600

2.09

-0.06

0

PDR

261560

38.40

-1.00

0

PFL

297505

1.60

0.10

0

PFL

141500

1.50

0.00

0

PHC

71700

17.00

-0.30

0

PHH

5100

6.90

-0.10

0

PHH

21100

7.00

0.00

0

PPI

34160

1.52

-0.01

0

PSG

47600

0.80

0.00

0

PSG

10

6,2

0,2

0

PTC

60

6.11

0.00

0

PTL

500

3.61

-0.09

0

PVA

4

14,7

0,9

7

PVA

28200

1.20

0.00

0

PVL

42600

2.30

0.00

0

PVR

16900

2.80

0.20

0

PVV

800

1.40

0.10

400

PVX

1535849

2.10

-0.10

0

PXA

0

1.10

0.00

0

PXI

6400

2.10

0.00

0

PXL

341300

1.90

0.00

0

PXS

25800

7.68

-0.03

0

PXT

0

3.90

0.00

0

QCG

423450

13.30

-0.50

0

RCL

0

19.00

0.00

0

REE

520000

37.60

-1.10

0

S96

56400

1.00

-0.10

0

S96

2

12,6

0,8

10

S99

675

5.10

0.00

0

SC5

0

24.20

0.00

0

SD2

1

4.70

0.00

0

SD3

6

6,4

0,4

0

SD3

6000

6.60

-0.40

0

SD5

300

9.70

0.00

0

SD6

500

6.60

0.20

0

SD7

0

3.40

0.00

0

SD9

0

8.40

0.00

0

SDH

0

1.90

0.00

0

SDT

0

7.80

0.00

0

SDU

0

11.50

0.00

0

SIC

0

12.90

0.00

0

SJE

0

28.00

0.00

0

SJS

34000

31.50

-0.10

0

STL

5500

3.30

0.00

0

STL

7

12,8

0,8

0

SZL

10

34.45

0.45

0

TDC

70250

9.01

-0.05

0

TDH

140230

15.10

-0.50

0

THG

560

42.90

0.30

0

TIG

190800

3.70

-0.30

0

TIX

0

30.10

0.00

0

TKC

500

26.70

0.00

0

TV1

10

17.85

0.45

0

TV2

15150

111.30

-3.70

0

TV3

0

25.30

0.00

0

TV4

0

15.80

0.00

0

UDC

10010

3.45

-0.10

0

UIC

18370

30.40

0.30

0

V11

5

4,9

0,2

0

V11

0

1.00

0.00

0

V12

0

11.00

0.00

0

V15

31000

1.10

0.00

0

V15

30500

0.90

0.00

0

V21

0

19.40

0.00

0

VC1

0

12.00

0.00

0

VC2

0

14.20

0.00

0

VC3

75400

19.30

-0.30

0

VC5

8800

1.90

0.00

0

VC7

0

17.50

0.00

0

VC9

0

13.00

0.00

0

VCG

587414

23.10

-0.80

13200

VCR

0

3.10

0.00

0

VE1

4100

19.10

0.10

0

VE2

0

11.40

0.00

0

VE3

0

11.00

0.00

0

VE9

25688

7.30

0.50

0

VHH

2

4,5

-0,3

0

VHH

0

1.40

0.00

0

VIC

667400

108.20

0.20

0

VMC

22730

50.80

-1.70

0

VNE

60760

6.76

-0.24

0

VNI

45340

4.40

0.00

0

VNI

0

6.60

0.00

0

VPH

44330

9.27

-0.30

0

VRC

62320

20.20

-0.60

0

VSI

20

19.90

1.30

0

Hà Nội

24°C

Đà Nẵng

28°C

TP.HCM

29°C

Truyền hình "Doanh nghiệp phát triển bền vững vì chất lượng công trình” – BMF 2018" (P1)

Xem các video khác

Tỷ giá

Giá vàng

Mã ngoại tệ Tỷ giá

Hỗ trợ trực tuyến
Truyền thông: Mr Ngọc Nghinh:
Phone: 090 532 9019
Nội dung: Mr Xuân Tuân:
Phone: 091 351 3465