Nghiên cứu ảnh hưởng của cốt sợi phân tán đến một số tính chất của bê tông trong môi trường ăn mòn

Bài viết Nghiên cứu ảnh hưởng của cốt sợi phân tán đến một số tính chất của bê tông trong môi trường ăn mòn trình bày nghiên cứu sử dụng một số loại cốt sợi phân tán để cải thiện khả năng chống ăn mòn cho bê tông cường độ cao M80.

NGHIÊN CỨU KHOA HỌC nNgày nhận bài: 10/5/2022 nNgày sửa bài: 03/6/2022 nNgày chấp nhận đăng: 07/7/2022 Nghiên cứu ảnh hưởng cốt sợi phân tán đến số tính chất bê tơng mơi trường ăn mịn Study on the effect of dispersed fiber reinforcement on some properties of concrete in corrosive environment > NGUYỄN THỊ THẮNG, VŨ PHƯƠNG LÊ Trường Đại học Xây dựng Hà Nội 90 TĨM TẮT: Trong cơng trình biển, bê tơng loại vật liệu nhiều nhà thiết kế vật liệu lựa chọn sử dụng Tuy nhiên, bê tông sử dụng cơng trình biển có u cầu đặc biệt bê tơng thơng thường phải chịu tác động ăn mòn xâm thực yếu tố ăn mịn chứa nước khí biển Bài báo trình bày nghiên cứu sử dụng số loại cốt sợi phân tán để cải thiện khả chống ăn mịn cho bê tơng cường độ cao M80 môi trường chứa SO42-, Cl- Các loại cốt sợi sử dụng gồm sợi kích thước lớn sợi kích thước nhỏ Sợi kích thước lớn gồm: sợi thép Dramix RC80/60-BN (chiều dài 60 mm), sợi polyme Mega Mesh MG-70/55 (chiều dài 55 mm); sợi kích thước nhỏ: sợi polyme gốc polypropylene (PP) (chiều dài 18 mm) Sợi kích thước nhỏ dùng với hàm lượng 0,2% sợi kích thước lớn dùng với hàm lượng 0,4% tính theo thể tích bê tông Các kết nghiên cứu cho thấy, cốt sợi phân tán hồn tồn có khả chống nứt, hạn chế khả mở rộng vết nứt cho bê tơng, từ cải thiện độ chịu lực khả chống ăn mịn cho bê tơng phải làm việc điều kiện có tác nhân ăn mịn Từ khóa: Ăn mịn biển; bê tơng cốt sợ; độ sụt; độ bền nén; độ bền uốn; kích thước sợi ASTRACT: In marine construction, concrete is one of the materials chosen by many material designers However, concrete used in marine works has special requirements than ordinary concrete because it is subject to corrosive effects of corrosive elements contained in water and marine atmosphere This paper presents a study on using some types of dispersed fiber reinforcement to improve the corrosion resistance of high - strength concrete M80 in the environment containing SO42-, Cl- Types of reinforcement used include large size yarn and small size yarn Large size yarns include: Dramix steel yarn RC-80/60-BN (length 60 mm), Mega Mesh polymer yarn MG-70/55 (length 55 mm); microfiber: polypropylene (PP) - based polymer fiber (length 18 mm) Small size fibers are used with a content of 0,2% and large fibers are used with a content of 0,4% by volume of concrete The research results show that the fully dispersed fiber reinforcement is resistant to cracking, limiting the ability to widen the cracks for concrete, thereby improving the bearing strength and corrosion resistance of concrete when required working in corrosive conditions Keyword: Marine corrosion; fiber reinforced concrete; slump; compressive strength; flexural strength; fiber size GIỚI THIỆU Môi trường biển nguyên nhân gây hư hại chủ yếu đến cấu trúc bê tông & bê tơng cốt thép cơng trình biển ven biển Q trình ăn mịn bê tơng bê tông cốt thép môi trường biển diễn theo nhiều chế khác Bê tơng bị ăn mòn theo chế ăn mòn vật lý, hóa học sinh vật biển Sau đó, kết cấu bê tơng cốt thép bị phá hủy cốt thép bị ăn mịn điện hóa [1, 2] Bê tông làm việc môi trường biển bị ăn mịn hóa học tác động ion muối có nước biển lên thành phần khống đá xi măng, chủ yếu ion SO42- gây ăn mịn sunfat Ion SO42- có thành phần nước biển trước tiên tác dụng với Ca(OH)2 tạo thành thạch cao CaSO4, thạch cao tạo thành tác dụng tiếp với sản phẩm thủy hóa khống C3A tạo nên khống ettringite chứa nhiều nước kết tinh, tăng thể tích lên khoảng 2,5 lần phá hoại cấu trúc, gây nứt đá xi măng [1, 2] Cốt thép sau chế tạo bề mặt hình thành lớp oxit mỏng có tác dụng ngăn cốt thép tiếp xúc với khơng khí Khi đặt bê tơng đặc chắc, chưa bị cacbonat hố, mơi trường kiềm cao bê tơng điều kiện thuận lợi 8.2022 ISSN 2734-9888 để hình thành bề mặt cốt thép lớp oxit mỏng ngăn cản trình gỉ cốt thép, đồng thời cịn hạn chế vết gỉ có trước q trình bảo quản gia cơng cốt thép Hiện tượng ăn mịn cốt thép xảy lớp màng oxit thụ động bề mặt cốt thép bị xuyên thủng, bề mặt cốt thép xuất vô số pin tế vi với hai cực anốt catốt Hiện tượng ăn mòn xảy xuất hai hai điều kiện: Độ pH bê tông tông miền tiếp giáp với cốt thép bị giảm, thấp giá trị cần thiết để bảo toàn trạng thái thụ động; nồng độ số ion xâm thực, điển hình Cl-, bê tơng vượt giới hạn cho phép, gây tính ổn định màng thụ động, môi trường điện li tạo điều kiện cho cốt thép bị ăn mòn điện hố [1, 2] Với q trình ăn mịn cốt thép bê tông, sản phẩm tạo thành gỉ thép làm tăng thể tích so với cốt thép ban đầu, biến đổi thể tích tạo ứng suất lớn lớp bê tông bảo vệ làm xuất vết nứt kết cấu bê tông Các vết nứt hình thành lớp oxit sắt (gỉ sắt) đạt chiều dày khoảng 0,1 mm Khi ăn mịn ngun nhân cacbonat hố lớp bê tơng bảo vệ, sản phẩm ăn mịn tích tụ xung quanh cốt thép Ngược lại, ion Cl-, sản phẩm ăn mòn di chuyển hệ thống ngấm dần đến mặt ngồi bê tơng Sự ngấm sản phẩm ăn mịn bề mặt bê tơng với hình thành mao quản dẫn đến xuất vết nứt, làm bong tróc lớp bê tơng bảo vệ Đó dấu hiệu cơng trình bê tơng cốt thép bị phá hoại, suy giảm khả chịu lực nghiêm trọng [1, 2] Như vậy, nói môi trường biển, ion SO42-, Cl- tạo nên tượng ăn mòn phá hoại chủ yếu bê tông bê tông cốt thép Một biện pháp nâng cao tính chất bê tơng làm việc mơi trường ăn mịn quan tâm sử dụng thêm cốt sợi phân tán Bê tông cốt sợi (BTCS) phát triển mạnh mẽ vòng 60 năm trở lại với lợi so với bê tông thường chịu lực sau bê tông bị nứt, hạn chế tượng nứt co mềm co khô bê tông, tăng khả chịu va đập, chịu mỏi Hiệu việc sử dụng cốt sợi phân tán cho bê tông cơng trình biển kể tên sau: nâng cao khả chống nứt, hạn chế mở rộng vết nứt bê tơng từ làm chậm q trình xâm nhập tác nhân ăn mịn vào kết cấu; nâng cao khả chịu va chạm, chịu ma sát, chống bong tróc cho bê tơng làm việc mơi trường biển; nâng cao tính chất học, khả chịu lực (đặc biệt khả chịu kéo uốn độ bền dẻo dai) cho bê tông chịu ăn mịn [3] Hiện nay, chia hai loại sợi sử dụng làm cốt sợi phân tán cho bê tông Loại thứ sợi kích thước nhỏ (vi sợi), thường có chiều dài sợi từ 5-20 mm, bao gồm dạng sợi đơn, sợi thớ Loại thứ hai sợi kích thước lớn, thường có chiều dài từ 35-60 mm [3, 4] Sợi kích thước nhỏ (vi sợi) thường có đường kính d < 0,1 mm Sợi sử dụng với hàm lượng thấp (thường 0,2 % theo thể tích bê tơng) Vi sợi sử dụng phổ biến làm từ sợi polypropylene sử dụng với mục đích kiểm sốt vết nứt co ngót mềm bê tơng chưa rắn Vi sợi sử dụng với hàm lượng thấp tăng lượng dùng sợi ảnh hưởng đến chất lượng bê tông tác dụng nâng cao cường độ, độ bền dẻo dai cho bê tông khơng đáng kể [3, 4] Sợi kích thước lớn thường có đường kính d = 0,7-1,4 mm Sợi sử dụng với hàm lượng cao lên đến 1% theo thể tích bê tơng Sợi loại có tác dụng kiểm sốt vết nứt bê tơng cứng rắn đồng thời tăng độ bền dẻo dai, nâng cao khả chịu va đập chống mỏi cho bê tơng [3, 4] Mỗi loại sợi có đặc tính khả riêng biệt sử dụng làm cốt sợi phân tán cho bê tơng, từ nâng cao chất lượng bê tơng mở rộng phạm vi ứng dụng thực tế NGUYÊN VẬT LIỆU SỬ DỤNG Trong nghiên cứu sử dụng nguyên vật liệu gồm: Xi măng PC40 Bút Sơn có tính chất đạt theo tiêu chuẩn TCVN 2682 : 2009 [5], khối lượng riêng 3,1 g/cm3, hàm lượng khoáng C3A 8,5% < 10% sử dụng chế tạo bê tơng dùng cho cơng trình biển phù hợp với TCVN 9346:2012 [6] Silica fume sử dụng hãng Elkem có khối lượng riêng 2,20 g/cm3; thành phần hóa xi măng, silica fume thể Bảng Phụ gia siêu dẻo sử dụng ACE388 hãng Basf, có dung trọng 1,08 g/cm3; nước sử dụng thỏa mãn theo TCVN 4506: 2012 [7] nước dùng cho vữa bê tông Bảng Thành phần hóa vật liệu sử dụng Vật liệu Xi măng Silica fume Thành phần hóa, % SiO2 22,58 92,45 Al2O3 5,72 0,92 Fe2O3 3,45 0,52 CaO 61,23 1,57 Cốt liệu lớn sử dụng đá dăm với cỡ hạt (5-10) mm, tính chất cốt liệu thể Bảng Bảng Tính chất lý cốt liệu lớn TT Chỉ tiêu Đơn vị Kết Khối lượng riêng g/cm3 2,71 Khối lượng thể tích xốp kg/m3 400 Khối lượng thể tích chọc chặt kg/m3 560 Hàm lượng bùn, bụi, sét % 0,12 Độ ẩm bão hòa bề mặt % 0,5 % 7,7 Cường độ nén dập xi lanh Cốt liệu nhỏ đề tài sử dụng cát vàng sơng Lơ Các đặc tính kỹ thuật cát thí nghiệm theo tiêu chuẩn TCVN 7572 : 2006 [8] ASTM: C29/C29M [9] Các tính chất kỹ thuật cát thể Bảng MgO 0,65 - Na2O 0,38 K2O 1,22 SO3 2,00 0,30 MKN 1,71 1,22 Bảng Tính chất cát vàng TT Tên tiêu Đơn vị Kết 10 11 Khối lượng riêng Khối lượng thể tích xốp Khối lượng thể tích chọc chặt Độ rỗng trạng thái chọc chặt Độ rỗng trạng thái xốp Độ ẩm tự nhiên Độ ẩm bão hồ khơ bề mặt Mơ đun độ lớn cát Hàm lượng bụi, bùn, sét Hàm lượng tạp chất hữu Thành phần hạt g/cm kg/m3 kg/m3 % % % % % % 2,66 480 620 39,10 44,30 0,50 1,08 2,578 1,2 Nhạt Phù hợp ISSN 2734-9888 8.2022 91 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Trong nghiên cứu tác giả sử dụng loại cốt sợi sau: sợi polypropylene (PP) kích thước nhỏ, sợi kích thước lớn gồm sợi thép (TH) sợi Mega Mesh (MG) (Hình 1) Các thơng số kỹ thuật sợi thể Bảng b) Sợi Mega Mesh a) Sợi PP Hình Các loại cốt sợi sử dụng nghiên cứu Bảng Các thông số kỹ thuật cốt sợi nghiệm hình trụ kích thước d×h=100×200 mm, có đặt cốt thép (trịn trơn, Ø10) Mẫu tháo khuôn ngày tuổi, bảo dưỡng nước t=20º±5ºC đến 14 ngày tuổi, sau bảo dưỡng khơng khí độ ẩm 50±5% 20ºC đến 28 ngày tuổi Thí nghiệm tiến hành dung dịch NaCl nồng độ 3% Các mẫu thử nhúng phần vào dung dịch NaCl 3% Một dòng điện chiều không đổi (DC) hiệu điện vôn lắp đặt, cốt thép mẫu bê tông thử điện cực dương thép không gỉ khác làm điện cực âm Mơ hình thí nghiệm thể theo Hình c) Sợi thép Loại sợi STT 10 11 Thơng số kỹ thuật Hình dạng sợi Hình dạng tiết diện ngang Chiều dài sợi (mm) Đường kính (mm) Tỷ lệ hướng sợi (l/d) Khối lượng riêng (g/cm3) Mô đun đàn hồi (N/mm2) Cường độ chịu kéo (N/mm2) Nhiệt độ nóng chảy (oC) Nhiệt độ cháy (oC) Độ bền kiềm axit Sợi PP Sợi Mega Mesh Sợi thép MG – 55 RC-80/60-BN Sợi thẳng Sợi thẳng Sợi thẳng đầu neo Tròn Tròn Tròn 18 55 60 0,01 0,79 0,75 800 70 80 0,9 0,9 7,85 288 425 425 050 160-170 300-1 400 350 Tốt - PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 3.1 Xác định tính cơng tác hỗn hợp bê tơng Tính cơng tác hỗn hợp bê tông xác định cách thử độ sụt theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3106-1993 [10] 3.2 Xác định tính chất học bê tơng cốt sợi điều kiện ăn mịn sunfat Tiến hành ngâm mẫu bê tông dung dịch Na2SO4 nồng độ 50 g/l Xác định cường độ nén với mẫu lập phương kích thước 150 x150 x150 mm tuổi 7, 28 56 ngày; xác định cường độ uốn với mẫu kích thước 150 x150 x600 mm tuổi 28 56 ngày 3.3 Xác định khả ăn mịn nhanh cốt thép Thí nghiệm ăn mòn nhanh cốt thép phương pháp gia tốc theo tiêu chuẩn NT Build 356 Na Uy [11] Mẫu bê tơng thí Hình Mơ hình thí nghiệm phương pháp gia tốc NT Build 356 Sự khuếch tán clorua ghi lại cách đo dòng điện qua mẫu thử Dịng điện tăng lên tính thấm clorua tăng mạnh ion Cl- bám vào cốt thép, thúc đẩy tốc độ ăn mòn lớp màng bảo vệ bề mặt cốt thép bị phá vỡ Tình trạng ăn mịn cục hội tụ ion Cl- bề mặt cốt thép bê tơng Các sản phẩm q trình ăn mịn có tính xốp, tích tụ bề mặt cốt thép với thể tích gấp khoảng lần so với thành phần ban đầu, sản phẩm ăn mòn thấm bên ngồi Chính gây nội ứng suất phá vỡ cấu trúc bê tông dọc theo vị trí đặt thép Một thời gian sau gia tăng dòng điện, mẫu thử bị nứt xuất nước màu nâu (gỉ sắt) nhìn thấy bề mặt cùng, dọc theo thép Sau dòng điện bật, cường độ dòng điện qua mẫu thử ghi lại mẫu thử xuất vết nứt gỉ cốt thép 3.4 Cấp phối thí nghiệm Trên sở nghiên cứu lý thuyết thiết kế thành phần BTCS, kết hợp kế thừa kết nghiên cứu trước nước giới, nghiên cứu sử dụng cấp phối bê tơng mác M80 có hàm lượng silicafume (SF) 10% hàm lượng phụ gia siêu dẻo (SD) 1,1% so với khối lượng xi măng, để tiến hành bước nghiên cứu tính chất BTCS Trên sở khảo sát, tác giả lựa chọn sử dụng loại sợi với hàm lượng: sợi PP 0,2%; sợi thép sợi Mega Mesh 0,4% theo thể tích bê tơng Tương ứng: lượng dùng sợi PP 1,8 kg, lượng dùng sợi thép 31,4 kg sợi Mega Mesh 3,6 kg tính cho m3 bê tơng Chi tiết cấp phối dùng nghiên cứu trình bày Bảng Bảng Cấp phối bê tông sử dụng nghiên cứu Vật liệu sử dụng cho 1m3 bê tông (kg) TT 92 Ký hiệu CP XM SF Cát Đá Sợi Thép Sợi MG Sợi PP SD Nước M80 ĐC 590 59 638 958 - - - 6,5 177 M80 PP 590 59 638 958 - - 1,8 6,5 177 M80 MG 590 59 638 958 - 3,6 - 6,5 177 M80 TH 590 59 638 958 31,4 - - 6,5 177 M80 TH+PP 590 59 638 958 31,4 - 1,8 6,5 177 8.2022 ISSN 2734-9888 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Tiến hành xác định tính chất BTCS: tính cơng tác; cường độ nén theo tuổi 7, 28 56 ngày; cường độ chịu uốn theo tuổi 28 56 ngày Mẫu thử cường độ bê tông ngâm dung dịch Na2SO4 nồng độ 50 g/l Kết thí nghiệm thể Bảng Bảng Kết thí nghiệm tính chất BTCS Cường độ nén theo tuổi, MPa ngày 28 ngày 56 ngày Cường độ chịu uốn theo tuổi, MPa 28 ngày 56 ngày TT Ký hiệu CP Độ sụt, cm M80 ĐC 20 66,5 76,3 65,5 5,28 4,2 M80 PP 16 68,8 78,7 76,2 5,7 5,1 M80 MG 19 70,6 81,7 80 7,66 7,22 M80 TH 18,5 71,3 82,2 80,7 9,17 8,39 M80 TH+PP 15 70,6 81,9 80,7 9,21 8,41 4.1 Tính cơng tác Kết kiểm tra độ sụt hỗn hợp bê tông thể Hình Khi đưa sợi vào, tính công tác hỗn hợp bê tông giảm so với mẫu đối chứng có mặt cốt sợi phân tán gây cản trở dịch chuyển hạt cốt liệu Sợi nhỏ PP làm giảm tính cơng tác sợi kích thước lớn, độ sụt hỗn hợp bê tông cốt sợi PP 16 cm độ sụt mẫu đối chứng 20 cm Vì sợi PP hàm lượng (0,2% thể tích bê tơng) số lượng sợi lại nhiều, kích thước sợi nhỏ dễ bị rối q trình trộn, cộng thêm bề mặt sợi khô ráp dễ dàng cản trở dịch chuyển hạt cốt liệu, tăng nội ma sát hỗn hợp bê tông nhiều hơn, từ làm suy giảm tính cơng tác hỗn hợp bê tơng Vì lý trên, mẫu sử dụng kết hợp sợi PP sợi thép cho độ sụt thấp (15 cm) 4.2 Cường độ chịu nén Cường độ chịu nén BTCS xác định mẫu lập phương, kích thước 150 x 150 x 150 mm, mẫu ngâm dung dịch Na2SO4 nồng độ 50 g/l Bài báo tiến hành xác định cường độ nén tuổi ngày, 28 ngày 56 ngày Kết cường độ nén mẫu thử thể Hình Cường độ chịu nén tuổi ngày 28 ngày cấp phối BTCS cao so với cường độ chịu nén cấp phối đối chứng, tăng không nhiều (tăng 3-7 % tuổi ngày, tăng 3-8 % tuổi 28 ngày) Đến tuổi 56 ngày, mức độ cải thiện cường độ nén bê tông cốt sợi tăng lên đáng kể (tăng 16-23 %) Điều lý giải mơi trường SO42- bê tơng bị ăn mịn, thời gian lâu dài tượng ăn mịn mạnh, bê tơng xuất vết nứt Lúc cốt sợi phát huy vai trò chống nứt, hạn chế mở rộng vết nứt, ngăn cản xâm nhập tác nhân ăn mịn [12, 13] Hình Cường độ chịu nén BTCS 4.3 Cường độ chịu uốn Cường độ chịu uốn BTCS xác định mẫu kích thước 150 x 150 x 600 mm, mẫu ngâm dung dịch Na2SO4 nồng độ 50 g/l Đề tài tiến hành xác định cường độ nén tuổi 28 ngày 56 ngày Sự khác biệt khả nâng cao cường độ uốn nhóm bê tơng cốt sợi thể thông qua giá trị % so sánh với cường độ uốn mẫu bê tơng đối chứng Kết thí nghiệm trình bày Hình 5, Hình Hình Cường độ chịu uốn BTCS Hình Độ sụt hỗn hợp BTCS Hình So sánh cường độ chịu uốn BTCS với mẫu đối chứng ISSN 2734-9888 8.2022 93 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Trong điều kiện ăn mòn, cốt sợi làm tăng cường độ chịu uốn bê tông so với bê tơng đối chứng Thời gian chịu ăn mịn lâu dài hiệu tăng cường độ uốn cho bê tông cốt sợi thể rõ ràng Trong đó: - Sợi PP làm tăng cường độ uốn (tăng 8% tuổi 28 ngày, 21% tuổi 56 ngày), loại sợi kích thước nhỏ, cường độ chịu kéo mô đun đàn hồi thấp nên không cải thiện nhiều khả chịu uốn bê tông Tuy nhiên tuổi 56 ngày, cường độ chịu uốn mẫu BTCS tăng đến 21% so với mẫu đối chứng Điều cho thấy điều kiện ăn mòn lâu dài, cốt sợi PP phát huy vai trò hạn chế vết nứt nhỏ bê tơng từ ngăn cản hiệu xâm nhập tác nhân ăn mòn gây phá hủy bê tông, giúp cải thiện cường độ chịu uốn - Sợi kích thước lớn (sợi thép, sợi Mega Mesh) cải thiện tốt cường độ chịu uốn bê tông: tuổi 28 ngày tăng 74 45%; tuổi 56 ngày tăng lên tới 100 72% cụ thể đạt 8,39 7,22 MPa Vì loại sợi cường độ kéo mơ đun đàn hồi lớn, bê tông chịu uốn xảy truyền ứng suất sang sợi nâng cao khả chịu uốn bê tông [12] Sợi thép có cường độ kéo mơ đun đàn hồi cao nên hiệu cải thiện khả chịu uốn tốt sợi Mega Mesh - Sự kết hợp sợi PP sợi thép giúp cải thiện tốt cường độ chịu uốn bê tông Tuy nhiên, hiệu cải thiện cường độ chịu uốn kết hợp hai loại cốt sợi gần tương đương với sử dụng cốt sợi thép (đều tăng 74% tuổi 28 ngày 100% tuổi 56 ngày so với mẫu đối chứng) Vì sợi thép loại sợi kích thước lớn có đặc tính bật, có khả chống nứt, tăng cường độ chịu uốn hiệu sợi kích thước nhỏ - Thời gian chịu ăn mòn lâu, hiệu cải thiện cường độ uốn bê tông cốt sợi rõ ràng (tuổi 28 ngày: tăng 8-74%; tuổi 56 ngày: tăng 21-100% so với mẫu đối chứng), cốt sợi phát huy tốt vai trò chống nứt hạn chế mở rộng vết nứt cho bê tông, từ hạn chế xâm nhập tác nhân ăn mịn, bảo vệ cấu trúc bê tơng [12, 13, 14] 4.4 Thí nghiệm khả ăn mịn nhanh cốt thép Tiến hành đo dòng điện qua mẫu đến mẫu xuất vết nứt vết gỉ thép bề mặt Kết thí nghiệm trình bày Bảng 7, Hình 7, Hình Bảng Kết đo dòng ăn mòn theo phương pháp gia tốc Thời Cường độ dòng điện I (mmA) gian, ngày M80ĐC M80PP M80MG M80TH 0,9 0,9 1,1 1,2 1,2 Bình thường 10 15 20 25 30 35 40 45 52 55 57 58 61 1,2 1,2 1,3 1,5 1,7 2,1 2,2 2,3 2,6 3,3 3,7 3,9 3,9 5,1 - 1,2 1,3 1,3 1,6 1,8 2,2 2,3 2,5 2,5 3,2 3,5 3,6 3,8 4,2 4,4 4,7 5,9 - 1,2 1,2 1,2 1,3 1.6 2,1 2,3 2,5 2,7 3,2 3,5 3,6 3,8 4,0 4,3 4,5 4,7 6,3 1,54 1,63 1,82 2,09 2,34 2,53 2,62 2,84 3,19 3,44 3,63 3,73 4,03 4,26 4,4 5,8 - 1,48 1,57 1,78 2,05 2,31 2,46 2,54 2,73 3,08 3,33 3,58 3,80 4,11 4,34 4,5 4,8 6,1 - M80ĐC xuất gỉ nhẹ cốt thép M80TH xuất gỉ nhẹ cốt thép M80PP, M80PP+TH xuất gỉ nhẹ cốt thép M80MG xuất gỉ nhẹ cốt thép Hình Thời điểm mẫu BTCS bị phá hủy ăn mòn điều kiện gia tốc 94 Tình trạng bề mặt mẫu M80 PP+TH 8.2022 ISSN 2734-9888 Hình Mẫu BTCS sau thí nghiệm ăn mịn gia tốc Các mẫu BTCS chậm bị phá hủy mẫu bê tơng đối chứng cốt sợi phát huy tốt vai trò chống nứt hạn chế mở rộng vết nứt, ngăn cản xâm nhập ion Cl- vào bê tơng, làm chậm q trình ăn mịn điện hóa cốt thép [3, 15] Mẫu đối chứng bị phá hủy 52 ngày Sau mẫu đối chứng, mẫu bê tông cốt sợi thép xuất vết nứt gỉ nhẹ cốt thép sớm (tại 57 ngày), cốt sợi thép có hiệu ngăn cản mở rộng vết nứt tốt cốt sợi thép dễ bị ăn mòn Sợi nhỏ PP phát huy tốt vai trị chống nứt cho bê tơng co mềm giai đoạn đầu từ hạn chế xâm nhập ion Cl - , đồng thời loại sợi chống ăn mịn tốt, mẫu thử sử dụng loại sợi chống ăn mòn tốt, chậm xuất vết gỉ thép bề mặt (58 ngày) Sự kết hợp sợi nhỏ PP sợi thép cho hiệu chống nứt, hạn chế mở rộng vết nứt tốt, nên sợi thép bị ăn mịn, mẫu bê tơng sử dụng hai loại sợi kéo dài khả chống ăn mòn, gỉ thép xuất 58 ngày Mẫu bê tông sử dụng sợi Mega Mesh chậm bị phá hủy (61 ngày), điều lý giải sợi polyme dạng thơ có khả chống nứt tốt, đồng thời loại sợi bền hóa, chống ăn mịn tốt KẾT LUẬN Trong báo tác giả sử dụng loại cốt sợi để chế tạo BTCS, nghiên cứu số tính chất BTCS rút số kết luận sau: - BTCS có tính cơng tác bê tông đối chứng: mẫu BTCS có độ sụt thấp từ 5-25% so với mẫu đối chứng Sợi kích thước nhỏ làm suy giảm tính cơng tác nhiều sợi kích thước lớn Sợi Mega Mesh làm giảm tính cơng tác (giảm 5%) Khi sử dụng kết hợp hai loại sợi, hàm lượng sợi nhiểu làm giảm tính cơng tác hỗn hợp bê tông nhiều (giảm 25%) - Trong môi trường dung dịch Na SO nồng độ 50 g/l, cốt sợi cải thiện đáng kể khả chịu lực bê tơng, thời gian chịu ăn mịn dài xu hướng cải thiện cốt sợi rõ rệt Cường độ chịu nén BTCS tăng so với cường độ chịu nén bê tông đối chứng, (ở 28 ngày: tăng 3-8%, 56 ngày: tăng 1623%) Cốt sợi cải thiện tốt cường độ chịu uốn bê tơng Trong đó: sợi kích thước lớn (sợi thép, sợi Mega Mesh) làm tăng tốt cường độ chịu uốn bê tông (28 ngày: tăng 74% 45%, 56 ngày: tăng 100% 72% so với mẫu đối chứng) - Trong môi trường dung dịch NaCl 3% với điều kiện ăn mòn gia tốc, cốt sợi làm chậm q trình phá hủy bê tơng ăn mịn: mẫu bê tơng đối chứng bị phá hủy 52 ngày; mẫu bê tông sợi PP, sợi Mega Mesh, sợi thép bị phá hủy 58, 61 57 ngày Với kết nhận thấy, cốt sợi phân tán hồn tồn có khả chống nứt, hạn chế khả mở rộng vết nứt cho bê tơng, từ cải thiện độ chịu lực khả chống ăn mịn cho bê tơng phải làm việc điều kiện có tác nhân ăn mòn Đây tiền đề để ứng dụng bê tông cốt sợi làm kết cấu cho công trình ven biển, hải đảo Lời cảm ơn Tác giả chân thành cảm ơn Trường Đại học Xây dựng Hà Nội hỗ trợ tạo điều kiện thuận lợi để tác giả thực nghiên cứu Cao Duy Tiến cộng tác viên Nghiên cứu điều kiện kỹ thuật nhằm đảm bảo độ bền lâu cho kết cấu bê tông bê tông cốt thép vùng biển Việt Nam, Báo cáo tổng kết đề tài cấp bộ, ĐTĐL-40/94, Viện KHCNXD, Hà Nội, 1999 Jonas Carlswärd Shrinkage Cracking of Steel Fiber Reinfoced Self Compacting Concrete Overlays, Test Methods and Theoretical modelling, Doctoral Thesis, Departmant of Civil and Mining Engineering, Division of Structuran Engineering, Luleä teknicka Universitet, S-971 87 Luleä, Sweden, 2006 Hãng Timuran Bê tông cốt sợi polyme, Xaydung360.vn, 2010 TCVN 2682 : 2009 Xi măng pooc lăng - Yêu cầu kỹ thuật TCVN 9346 : 2012 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép - Yêu cầu bảo vệ chống ăn mịn mơi trường biển TCVN 4506 : 2012 Nước cho bê tông vữa - Yêu cầu kỹ thuật TCVN 7572 : 2006 Cốt liệu cho bê tông vữa - Phương pháp thử ASTM C29/C29M Standard Test Method for Bulk Density (“Unit Weight”) and Voids in Aggregate 10 TCVN 3106 : 1993 Hỗn hợp bê tông nặng - Phương pháp thử độ sụt 11 NT Build 356 Concrete, repairing materials and protective coating embedded steel method, chloride permeability 12 Le T T Ultra Performance Fibre Reinforced Concrete paving Flags, PhD Thesis, University of Liverpool, 2008 13 Gowripalar N, Mohamed H M Chloride in induced corrosion of galvanized and ordinary steel reinforcement in high performance concrete, Australia, 1998 14 Y Li, Y G Deng Mechanical properties and corrosion resistance of high performance fiber-reinforced concrete with steel or amorphous alloy fibers, Materials Research Express, No.8 (2021) 15 Romain Rodrigues, Stéphane Gaboreau, Julien Gance, Ioannis Ignatiadis, Stéphanie Betelu Reinforced concrete structures: A review of corrosion mechanisms and advances in electrical methods for corrosion monitoring, Construction and Building Materials, No.269 (2021) 16 Abu Sayed Mohammad Akid, Qudrati Al Wasiew, Md Habibur, Rahman Sobuz , Touhidur Rahman, Vivian WY Tam Flexural behavior of corroded reinforced concrete beam strengthened with jute fiber reinforced polymer, Advances in Structural Engineering, Vol 24 (2021), 1269-1282 17 Masoud Abedini, Ebrahim Akhlaghi, Javad Mehrmashhadi, Mohamed H Mussa, Mohammad Ansari, Tohid Momeni Evaluation of Concrete Structures Reinforced with Fiber Reinforced Polymers Bars: A Review, Journal of Asian Scientific Research, N0 (2017) 18 Bahekar, Prasad V, Gadve, Sangeeta S Corrosion of rebar in carbon fiber reinforced polymer bonded reinforced concrete, Advances in concrete construction, Vol (2019), 247-255 19 Nguyễn Thành Cơng, Hồng Phó Un Nghiên cứu bê tông cốt sợi thủy tinh để sử dụng cho cơng trình thủy lợi ven biển, Tạp chí KH&CN Thủy lợi, (08/2018) 20 Nguyễn Quang Phú Thiết kế bê tơng cốt sợi ứng dụng cho cơng trình thủy lợi, Tạp chí Khoa học Lạc Hồng, Số đặc biệt (11/2017), 73-76 TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Hữu Hanh, Lê Trung Thành, Nguyễn Văn Tuấn Bê tông cho công trình biển, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội, 2012 ISSN 2734-9888 8.2022 95 ... mơi trường biển, ion SO42-, Cl- tạo nên tượng ăn mòn phá hoại chủ yếu bê tông bê tơng cốt thép Một biện pháp nâng cao tính chất bê tông làm việc môi trường ăn mịn quan tâm sử dụng thêm cốt sợi phân. .. 8.2022 93 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Trong điều kiện ăn mòn, cốt sợi làm tăng cường độ chịu uốn bê tông so với bê tơng đối chứng Thời gian chịu ăn mịn lâu dài hiệu tăng cường độ uốn cho bê tông cốt sợi thể... đích kiểm sốt vết nứt co ngót mềm bê tơng chưa rắn Vi sợi sử dụng với hàm lượng thấp tăng lượng dùng sợi ảnh hưởng đến chất lượng bê tông tác dụng nâng cao cường độ, độ bền dẻo dai cho bê tông không