Ảnh hưởng phụ gia siêu dẻo đến cường độ và cấu trúc bê tông cản xạ

Nghiên cứu các nguồn nguyên vật liệu tại chỗ để sử dụng trong xây dựng nhà máy điện hạt nhân là hết sức cấp bách và cần thiết.

Tóm tắt: Trong thiên nhiên không tồn tại loại vật liệu tự nhiên nào có thể đáp ứng đầy đủ tất cả các yêu cầu cần để chế tạo kết cấu bảo vệ sinh học, cần sử dụng các vật liệu nhân tạo, trong đó bê tông chiếm một tải trọng cao được sử dụng trong xây dựng nhà máy điện hạt nhân. Đề tài này nhằm cung cấp những cơ sở khoa học ban đầu về vữa và bê tông cản phóng xạ, mà trong tương lai sẽ rất cần để xây dựng các kết cấu bao che, cản phóng xạ trong các công trình có sử dụng các thiết bị hoặc lò phản ứng hạt nhân.

1. Ðặt vấn đề

Bê tông cản phóng xạ cũng như các loại bê tông nặng khác, ngoài các tính chất cơ bản như cường độ, độ đồng nhất, tính công tác, để làm suy yếu dòng phóng xạ đi qua chúng cần có khối lượng thể tích lớn và cấu trúc đặc chắc. Cấp phối bê tông được thiết kế theo phương pháp thể tích tuyệt đối. Loại bê tông đặc biệt nặng được thiết kế phải đảm bảo có khối lượng thể tích lớn(γo>2500kg/m3), đạt cường độ yêu cầu (Rn > 200 kG/cm2), có độ linh động phù hợp để thi công các kết cấu bê tông cốt thép có mật độ cốt thép đến 1%: SN = 4 – 8 cm

2. Ảnh hưởng phụ gia siêu dẻo đến cường độ của bê tông cản xạ

Biểu đồ so sánh cường độ của bê tông quặng sắt có phụ gia NN và không có phụ gia

Biểu đồ so sánh cường độ của bê tông quặng sắt barit Nghệ An có phụ gia NN và không có phụ gia

Biểu đồ phát triển cường độ nén bê tông quặng barit Tuyên Quang M300 theo thời gian

Ảnh hưởng của phụ gia Sika NN đến cường độ của bê tông

Biểu đồ cường độ nén theo thời gian của bê tông Xuân Mai M300

Biểu đồ cường độ nén theo thời gian của bê tông Xuân Mai M300 có 300% BT

3. Cấu trúc của bê tông cản xạ

Khảo sát vi cấu trúc đá xi măng bằng phương pháp chiếu xạ tia X trên thiết bị chiếu xạ tia X có nhãn hiệu XDA-D8 Advance do hãng Bruker Cộng hòa liên bang Ðức chế tạo có ống tia X công suất 40kV, 40mA, điện cực đồng bước sóng λ=1,5406A0. Mẫu được tiến hành thử tại phòng Trầm tích, Viện Dầu khí Việt Nam. Khảo sát vi cấu trúc đá xi măng bằng phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử quét trên thiết bị hiển vi điện tử quét có nhãn hiệu JSM-5600 do Nhật Bản chế tạo, mẫu được tiến hành thử tại phòng Trầm tích, Viện Dầu khí Việt Nam. Mẫu bê tông thử ở tuổi 28 ngày thủy hoá. Kết quả cho thấy trên hình 10 sự sắp xếp cấu trúc bê tông quặng sắt rất đặc chắc. Tuy nhiên trong bản thân cấu trúc của đá xi măng chưa đặc chắc, có những lỗ rỗng nhỏ ăn thông nhau tồn tại trong cấu trúc của đá xi măng Khi xem hình ảnh phóng đại của mẫu bê tông cốt liệu barit thấy rằng sự sắp xếp giữa các hạt cốt liệu cũng như với đá xi măng là rất chặt chẽ. Các hạt cốt liệu lớn (đá), cốt liệu nhỏ (cát) đều được bao bọc cũng như chèn đầy khe rỗng giữa chúng bằng đá xi măng. Ở đây cũng thấy được rằng cấu trúc của đá xi măng rất đặc chắc. Lượng lỗ rỗng trong cấu trúc của đá bê tông cốt liệu quặng barit là nhỏ, không ăn thông nhau (hình 11, 12) Mặt khác qua phân tích Rơnghen các mẫu bê tông ta thấy, ngoài sự hiện diện của khoáng quặng còn có khoáng quatz và các khoáng là sản phẩm thủy hoá của khoáng xi măng với nước dưới dạng các hyđrosilicatcanxi (CSH), Hyđrô Aluminat Canxi (C3AH6), Hyđrô Ferit Canxi (C3FH), Hyđrôxit Canxi (Ca(OH)2). Tuy nhiên không thấy có sự xuất hiện của khoáng Etringite (C3A.CaSO4.31H2O) loại khoáng bành trướng thể tích phá hoại cấu trúc đá xi măng.

Hình ảnh cấu trúc bê tông quặng sắt khảo sát bằng kính hiển vi điện tử quét SEM với độ phóng đại a, 5500 và b, 11000 lần ở tuổi 28 ngày

Bê tông quặng barit Nghệ An khi phóng lên a, 900 lần b, 2500 lần