TIỂU LUẬN CÔNG NGHỆ THI CÔNG HIỆN đại XU THẾ đổi mới TRONG CÔNG NGHỆ bê TÔNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC o0o TIỂU LUẬN CÔNG NGHỆ THI CÔNG HIỆN ĐẠI XU THẾ ĐỔI MỚI TRONG CÔNG NGHỆ BÊ TƠNG Giảng viên : PGS.TS Nguyễn Đình Thám Lớp : XDHN 1612 Học viên thực : Lưu Văn Thực Mã học viên : 1612.212 Chuyên ngành : Xây dựng Dân dụng & Công nghiệp Đề số : 22 Hà Nội – 03/2018 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: XU THẾ ĐỔI MỚI TRONG CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG TRUYỀN THỐNG Áp dụng công nghệ bê tông cường độ cao cường độ siêu cao (UHPFRC) 1.1 Lịch sử phát triển tiềm áp dụng 1.2 Đặc tính bê tơng cường độ cao 1.3 Khả áp dụng thi công đại 1.4 Công nghệ chế tạo bê tông chất lượng cao Áp dụng công nghệ bê tông tự lèn (SCC) 2.1 Lịch sử phát triển xu hướng sử dụng 2.2 Ưu nhược điểm bê tông tự lèn xây dựng đại 11 2.3 Ứng dụng bê tông tự lèn 13 Áp dụng công nghệ bê tông xanh – bê tông geopolymer 17 3.1 Bê tơng Geopolymer đặc tính bê tông Geopolymer 18 3.2 Lợi ích bê tơng Geopolymer: 18 3.3 Các ứng dụng thực tiễn Geopolymer: 19 CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ IN BÊ TÔNG 3D – CÁCH MẠNG THAY ĐỔI NGÀNH XÂY DỰNG 21 Nguyên lý in bê tông 3D 22 Tiềm thách thức 23 Các công nghệ in bê tông 3D ứng dụng 24 3.1 Kỹ thuật tô đầy (extrusion – based technique) 24 3.2 Kỹ thuật in bột (Powder – based technique) 27 Một số ứng dụng in bê tông 3D thương mại 28 Tài liệu tham khảo 30 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat LỜI CẢM ƠN Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành với PGS.TS Nguyễn Đình Thám tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, tạo điều kiện thuận lợi, cung cấp tài liệu giúp đỡ học viên suốt trình học mơn Cơng nghệ thi cơng đại q trình làm tiểu luận mơn học Học viên xin trân trọng cảm ơn Thầy, Cô giáo, cán Bộ môn Công nghệ Quản lý xây dựng, Khoa Xây dựng Dân dụng Công nghiệp, trường Đại học Xây dựng bạn học viên lớp Cao học XDHN1612 giúp đỡ, dẫn trình học làm tiểu luận Bài tiểu luận trình bày xu phát triển công nghệ bê tông, nhiên học viên kỹ sư trẻ, kinh nghiệm hiểu biết lĩnh vực chưa nhiều, đặc biệt lại bàn vấn đề xu thế, khía cạnh cần người phải có hiểu biết sâu rộng Do đó, tiểu luận khó tránh khỏi thiếu sót, học viên mong nhận góp ý PGS.TS Nguyễn Đình Thám bạn đọc Học viên xin chân thành cảm ơn ! Học viên Lưu Văn Thực TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MỞ ĐẦU Bê tông vật liệu chủ yếu dùng xây dựng nhà, xây dựng cầu đường Tỷ lệ sử dụng bê tông xây dựng nhà chiếm khoảng 40%, xây dựng cầu đường khoảng 15% tổng khối lượng bê tông Trong công nghệ xây dựng đại, bê tông truyền thống thường bộc lộ nhiều nhược điểm như: cường độ chịu kéo thấp, khối lượng cơngtrình bê tơng cốt thép lớn, cường độ chịu nén đạt tối đa 50Mpa Việc phát triển bê tông phương pháp công nghệ để tìm bê tơng chất lượng cao với tính đặc biệt cho phép sáng tạo kết cấu xây dựng công nghệ xây dựng Đứng trước phát triển khoa học kỹ thuật, cơng nghệ bê tơng có đột phá Những đột phá nhắm đến việc giải thách thức mà bê tông truyền thống gặp phải Những đột phá nhắm đến xu hướng xây dựng nhà siêu cao tầng, xu hướng phát triển bền vững, tiết kiệm lượng, xu hướng thi công tự động kết nối internet (IoT) TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat CHƯƠNG XU THẾ ĐỔI MỚI TRONG CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG TRUYỀN THỐNG CHƯƠNG 1: XU THẾ ĐỔI MỚI TRONG CÔNG NGHỆ BÊ TƠNG TRUYỀN THỐNG Trong năm qua cơng nghệ thi cơng bê tơng tồn khối có bước phát triển mạnh mẽ toàn giới Ở Việt Nam thời gian qua thực tế xây dựng chứng minh tồ nhà 25 ÷ 30 tầng khung sàn tồn khối xây dựng phương pháp thi cơng truyền thống dùng ván khn định hình, ván khuôn trượt, đổ bê tông cần cẩu, máy bơm Cơng nghệ bê tơng tồn khối tỏ ưu việt kết hợp với công nghệ xây lắp khác Trên giới nhiều nhà cao tầng thi cơng theo cơng nghệ phối hợp tồn khối lắp ghép, khung sắt bê tơng tồn khối kết hợp (tháp đôi Pêtronat Mãlaixia, Tháp Liên bang Nga…) Ở Nga bê tơng tồn khối hàng năm ước khoảng 100 triệu m3 theo tính tốn đến năm 2010 bê tơng tồn khối chiếm khoảng 35% khối lượng vật liệu xây dựng sử dụng nước phát triển (Anh, Mỹ, Nhật, Đức…) bê tơng tồn khối chiếm 75% khối lượng bê tơng sử dụng cho công nghiệp xây dựng Ở Việt Nam, kể từ năm 1986, kinh tế chuyển đổi từ kế hoạch hoá bao cấp sang kinh tế thị trường có điều tiết, kinh tế nói chung ngành xây dựng nói riêng có phát triển mạnh mẽ Rất nhiều dự án đầu tư xây dựng vào VN kéo theo công nghệ, kỹ thuật xây dựng Dễ dàng nhận thấy cơng trình xây dựng, bê tơng tồn khối chiếm tỷ trọng lớn Trong hầu hết cơng trình nhà cao tầng xây dựng thời gian qua Việt Nam sử dụng công nghệ bê tơng tồn khối Áp dụng cơng nghệ bê tơng cường độ cao cường độ siêu cao (UHPFRC) 1.1 Lịch sử phát triển tiềm áp dụng Song song với phát triển mạnh mẽ ngành công nghệ vật liệu thép, vật liệu composit, v v cơng nghệ vật liệu bê tơng có bước tiến vượt bậc Một thành tựu đáng ý giải pháp vật liệu cho tương lai cơng nghệ BÊ TƠNG SIÊU CƯỜNG ĐỘ (UHPFRC) Bê tông chất lượng cao nghiên cứu từ năm 1970 đến ngày áp dụng rộng rãi cơng trình lớn chủ yếu ba lĩnh vực: nhà cao tầng, cơng trình biển cơng trình giao thông vận tải (cầu, đường, hầm) Đây dạng bê Lưu Văn Thực MSHV: 1612.212 – XDHN1612 Page TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat tông cho phép người thiết kế nghĩ đến kết cấu có khối lượng cơng trình nhỏ đảm bảo chất lượng cao Trong thực tế loại bê tơng có tính khả thi, sử dụng xi măng cốt liệu thông thường, hồ xi măng cải thiện cách cho thêm vài chất siêu mịn gốc silic chất siêu dẻo 1.2 Đặc tính bê tông cường độ cao Bê tông siêu cường độ (Ultra High Performance Fibre Reinforced Concrete - UHPFRC) loại vật liệu nghiên cứu phát triển giới từ năm 1990, UHPFRC có cường độ cao từ 100 ÷ 200 MPa, độ bền cao ổn định lâu dài Bê tông siêu cường độ (UHPFRC) có thành phần xi măng, cát quarzt, sợi thép, bột quarzt chất siêu dẻo Phân loại bê tông theo cường độ tỷ lệ N/X: Bê tông thường (NC): cấp cường độ nhỏ 40 MPa, N/X = 0,40,6 Bê tông cường độ cao, chất lượng cao (HSC/HPC): cấp cường độ nhỏ 100 MPa, tỷ lệ N/X = 0,30,4 Bê tông chất lượng cao (UHPC): cấp cường 200 MPa, tỷ N/X = 0,20,25 Bê tông siêu cường độ cốt sợi thép (UHPFRC): cấp cường độ nhỏ 200MPa, tỷ lệ N/X = 0,20,25 hàm lượng cốt sợi thép từ 12% Bảng 1: Các tính UHPFRC bê tơng thường Tính Đơn vị UHPFRC Bê tơng thường Cường độ nén MPa 160÷250 ~ 40 Mơ đun đàn hồi GPa 48÷60 ~ 35 Cường độ kéo MPa 9÷20 ~3 Biến dạng % 0,05÷0,2 Vết nứt đề tiên MPa 7÷16 ~3 1.2.1 Cường độ chịu nén Cường độ chịu nén cao nằm 150 MPa 250 MPa chủ yếu phụ thuộc vào tỷ lệ N/XM, thể tích nước cốt liệu mịn hệ số N/Fv = N/ tổng thể tích (Xi măng + silica + chất độn) vữa kích thước hạt cốt liệu dẫn đến biến dạng đàn hồi tuyến tính lên đến khoảng 95% tổng tải trọng phá hoại Điều có nghĩa UHPFRC khơng có cốt sợi giống vật liệu giịn dễ gãy, mơ đun đàn hồi tương đối cao, cường độ chịu kéo vữa tinh khiết khoảng MPa Sử dụng sợi thép với mô đun đàn hồi đủ cao, cường độ vữa không đổi tăng, cường độ chịu kéo cải thiện đáng kể Bornemann et al, 2001; Fehling Bunje, 2004 cho thấy cường độ chịu kéo uốn mẫu dầm Lưu Văn Thực MSHV: 1612.212 – XDHN1612 Page TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 40/40/160mm làm từ hạt mịn UHPFRC (M1Q) với 2,5% thể tích hàm lượng sợi thép ngắn (chiều dài 6–9mm, đường kính 0,15mm) lên đến 36 MPa, mà mẫu dầm 150/150/700mm làm từ UHPFRC khơng có sợi thép cường độ chịu kéo uốn đạt 22 MPa Điều có nghĩa cường độ chịu kéo uốn UHPFRC tăng tăng cường cốt sợi đưa vào tính tốn kết cấu Hình Uốn trịn bê tông cường độ siêu cao 1.2.2 Mô đun đàn hồi Theo tài liệu nghiên cứu kết thực nghiệm Việt Nam, mô đun đàn hồi UHPFRC biến đổi từ 46500 Mpa đến 49300 Mpa (46,5 Gpa đến 49,3 Gpa), với cường độ nén bê tông từ 110 đến 150 Mpa theo kết nghiên cứu Đức thông báo mô đun đàn hồi biến đổi từ 45 đến 50 Mpa 1.2.3 Độ bền Độ bền cải tiến UHPFRC để chống lại loại khí độc hại, chất lỏng, clorua, sương giá hay đóng tan băng cải thiện độ đặc cấu trúc hạt chất kết dính vùng tiếp xúc vữa cốt liệu thô cấu trúc đặc sản phẩm hydrat Do UHPFRC có độ đặc cao, áp lực lớn phát sinh UHPFRC tiếp xúc với lửa Điều dẫn đến thay đổi cấu trúc bê tông, làm giảm chất lượng bê tông Dưới thử nghiệm với Tấn TNT, khoảng cách 30m, hai mẫu thử bê tông thường – NC bê tông siêu cường độ - UHPFRC: Hình Thử nghiệm với thuốc nổ TNT với bê tông cường độ siêu cao Lưu Văn Thực MSHV: 1612.212 – XDHN1612 Page TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Tải trọng mỏi tác dụng lực nén, thí nghiệm thực trường đại học Kassel cho thấy UHPFRC có ứng xử bền mỏi tốt 1.3 Khả áp dụng thi công đại Bê tông chất lượng cao dùng chủ yếu Mỹ cho nhà cao tầng năm 1975 đến Các nhà từ 43- 76 tầng vào năm 1975- 1976 dùng bê tông 62MPa Các nhà Chicago 1976 - 1990, số tầng 50 -70 cường độ bê tông đến 80 MPa Các nhà Tôkiô, Cleveland vào năm88 - 90 - 95 cường độ bê tông đến 97 MPa Sự phân phối cường độ bê tông theo tầngnhư sau: Tầng đến tầng 25 bê tơng 75 - 90 MPa, kích thước cột 48 x 48 in, 18 x 54 in Tầng 25 - 40 bê tông 60MPa Các đường cao tốc đến Akkăgawa, Octanabe Nhật Bảndùng bê tông 70MPa Các cầu Đức, Hà Lan vào năm 1992 - 1995 dùng bê tông 60 - 80MPa Cầu Sundoya – Norway hoàn thành vào năm 2003, kết cấu gồm nhịp dầm hộp BTCT nhịp 120+298+120 Bê tơng có cường độ chịu nén lớn 60Mpa Về mặt khả chịu lực ứng dụng bê tông chất lượng cao cần tránh khuynh hướng dùng bê tông chất lượng cao cho dạng kết cấu cũ Xu sử dụng bê tông chất lượng cao cầu sử dụng kết cấu dạng hộp mỏng kết cấu dàn bê tông cốt thép dự ứng lực, dạng dầm chữ T có độ lớn Theo kết nghiên cứu cho thấy tiết kiệm 30% khối lượng bê tông, giảm 30% lượng kết cấu, giảm 10 - 15% tổng giá trị cơng trình Từ số liệu cho thấy việc sử dụng bê tông chất lượng cao phổ biến xu thế giới xây dựng nhà cơng trình giao thông vận tải Từ nghiên cứu nước giới cung cấp đủ sở khoa học để áp dụng bê tông chất lượng cao vào xây dựng nhà cơng trình giao thơng vận tải Loại bê tơng có triển vọng nên áp dụng sớm Giá thành vật liệu bê tông tăng khoảng 15%, nhiên tổng giá thành cơng trình giảm so với sử dụng bê tơng thông thường 1.4 Công nghệ chế tạo bê tông chất lượng cao 1.4.1 Giới thiệu chung Công nghệ chế tạo bê tông chất lượng cao bao gồm bước sau : Chuẩn bị mẻ trộn, trộn, vận chuyển, đổ, đóng rắn vàkiểm tra chất lượng Các công việc chuẩn bị mẻ trộn, trộn, vận chuyển, đổ bước kiểm tra bê tơng chất lượng cao địi hỏi nghiêm khắc so với bê tơng có cường độ thông thường Cần đặc biệt lưu ý vấn đề quan trọng sau: Duy trì hàm lượng nước thấp mức có thể, điều chỉnh tốc độ rắn bê tông phù hợp vớicác yêu cầu phương pháp đổ bê tông Khi sản xuất bê tông chất Lưu Văn Thực MSHV: 1612.212 – XDHN1612 Page TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat lượng cao thường sử dụng hàm lượng xi măng tương đối lớn, dẫn đến toả nhiệt nhiều hơn, cần ápdụng phương pháp bảo dưỡng bê tơng thích hợp chặt chẽ Bê tơng cần chế tạo máy trộn cưỡng quay với tốc độ trộn cao 1.4.2 Chuẩn bị Việc kiểm tra, vận chuyển cất giữ vật liệu bê tông chất lượng cao khơng khác với bê tơng có cường độ thơng thường mô tả TCVN ACI Cần bảo quản cốt liệu quy cách , giữ độ ẩm đồng trình chuẩn bị mẻ trộn, cần thực việc lấy mẫu qui trình Khơng để xi măng nhiệt độ lớn 77 độ C Các thành phần vật liệu nên giữ nhiệt độ thấp trước trộn Thời gian giao vật liệu nên giảm xuống mức tối thiểu đặcbiệt ý đến kế hoạch thi công thiết bị đổ bê tông tránh tình trạng bị gián đoạn kế hoạch Các vật liệu dùng cho sản xuất bê tơng chất lượng cao định lượng máy bán tự động tự động hoàn toàn Để đảmbảo chất lượng độ xác, xi măng chất phụ gia khống cần cân thiết bị tự động Các thiết bị định lượng tự động đồng hồ đo nước giúp trì tỉ lệ nước / CKD cần thiết Cần phải xác định xác độ ẩm cốt liệu nhỏ (cát) cốt liệu thô (đá) để điều chỉnh lượng nước trộn Nước trộn phải làm mát,sử dụng nước trộn lạnh làm giảm đáng kể nhiệt độ bê tông tươi Bê tông đồng trộn máy trộn cố định xe trộn Bê tông trộn máy trộn trung tâm thường nạp nguyên liệu chuyền tải nạp cốt liệu, xi măng nước lúc Nếu dùng xe trộn, nạp nguyên liệu phải tránh trình hydrat hố xi măng q trình vận chuyển, tránh độ sụt bê tông Phương pháp nạp nguyên liệu sau: Thu nạp cốt liệu 3/4 nước vận chuyển đến nơi đổ nạp xi măng khởi động thùng trộn Cácchất PGSD cho vào bê tông cuối chu kỳ trộn Nếu độ sụt không đồng xả bê tơng, thao tác sử dụng để nạp liệu lên máy trộn trung tâm xe trộn cần phải điều chỉnh để đảm bảo độ đồng bê tông theo tiêu chuẩn ASTM C 94 1.4.3 Q trình trộn Bê tơng chất lượng cao trộn hồn tồn nhà máy, máy trộn trung tâm xe trộn, kết hợp hai Tính loại máy trộn thường xác định loạt kiểm tra thử nghiệm độ đồng bê tông (ASTM C94) đượctiến hành mẫu lấy từ hai đến ba vị trí nằm phạm vi mẻ trộn thời điểm định Nên chọn máy trộn cưỡng có tốc độ trộn cao Thời gian trộn phụ thuộc vào tính máy trộnđể cho khối bê tông đồng mẻ trộn mẻ trộn với nhau, ACI Lưu Văn Thực MSHV: 1612.212 – XDHN1612 Page TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 304 qui định 2,5 phút Thời gian trộn tính từ lúc tất loại vật liệu cho vào máy trộn Kéo dài thời gian trộn làm độ ẩm làm giảm cường độ Thời gian trộn bê tông chất lượng cao, dùng muội silic từ - phút Nên trộn theo hai pha Pha 198là trộn hồ xi măng với muội silic phụ gia thời gian trộn từ 2-3 phút Pha hai trộn hồ xi măng với cốt liệu, thời gian pha từ 2,5 - 4,0 phút Kiểm tra chặt chẽ công việc trộn bê tông công trường trộn sẵn để tránh tình trạng xe phải chờ cơng trường hoạt động đổ chậm Các hợp chất làm chậm sử dụng để kéo dài thời gian bê tông phản ứng với rung sau bê tông khn Cần giữ lại nước trộn để sử dụng xe đến cơng trường Khi đó, sau thêm nốt phần nước lại, tiến hành trộn thêmkhoảng 30 vòng với tốc độ trộn để liên kết phần nước thêm vào hỗn hợp Nếu độ sụt khả làm việc khắc phục biện pháp này, tồnbộ q trình chuẩn bị mẻ trộn, trình trộn nên tiến hành công trường Nội dung kiểm tra là: Độ đồng bê tông, thời gian trộn 1.4.4 Qúa trình vận chuyển Bê tơng chất lượng cao vận chuyển xe trộn, xe trộn chỗ có khơng có dùng thiết bị khuấy, đường ống cố định ống mềm băng tải Mỗi kiểu vận chuyển có ưu nhược điểm định tuỳ thuộc vào điều kiện sử dụng, thành phần hỗn hợp bê tơng, khả đến vị trí công trường, suất thời gian giao bê tông , điều kiệnvề thời tiết Các vật liệu định tỉ lệ từ nhà máy, nạp vào xe trộn Xe sử dụng để trộn vận chuyển bê tơng đến cơng trường.Có thể sử dụng phương pháp trộn khô tức vật liệu khô vận chuyển đến công trường thùng xe nước trộn mang riêng téc gắn xe Nước cho vào công trường công việc trộn hoàn tất Xe trộn cố định sử dụng để vận chuyển bê tông trộn nhà máy thường bao gồm thùng hở nắp phía gắn xe tải Thùng thường thiết kế kim loại có dạng khí động học nhẵn để xả bê tơng phía sau thùng nghiêng lên Một cửa xả thiết bị rungđược gắn lên thùng thiết bị hoạt động thời điểm xả bê tông Bê tông chất lượng cao phù hợp cho việc bơm Bê tơng có hàm lượng xi măng cao cốt liệu có kích thước lớn (Có thể tham khảo ACI 304 hướng dẫn sử dụng bơm để vận chuyển bê tông chất lượng cao) Ngồi cơng trường bơm nên để gần vị trí đổ Đường ống dẫn từ bơm phảibố trí chỗ bị uốn cong , chỗ gia cố tăng cứng, sử dụng xen kẽ ống mềm, vịi cho phép đổ diện tích lớn trực tiếp vào khuôn mà Lưu Văn Thực MSHV: 1612.212 – XDHN1612 Page TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Hội nghị quốc tế châu Âu bê tông tự lèn hội nghị chuyên đề RILEM quốc tế lần Bê tông tự lèn Stockholm năm 1999.Hội nghị gồm 23 tài liệu từ Châu Á, 38 tài liệu từ Châu Âu, 05 tài liệu từ Bắc Mỹ, 01 tài liệu từ Châu Úc Hội nghị lợi ích việc ứng dụng bê tông tự lèn Châu Âu Vụ vận tải Virginia (VDOT) năm dành khoảng 13 triệu USD cho kết cấu đúc sẵn, năm tiết kiệm chi phí 5% Hình 11 Q trình chở bơm SCC mặt đất - Trạm xử lý nước thải thành phố Cleveland: Các bể lắng ngầm khôi phục sàn bê-tông cho bể chứa đúc SCC Bê-tông bơm từ cách mặt đất vài trăm mét qua đường ống bơm chạy đến bể chứa ngầm đất SCC có độ chảy 500600 mm với bề mặt phẳng nhẵn hoàn thiện bay - Nhà thờ Chúa Christ the Light, Oakland, California: Những tường vòm bê tơng chứa thánh tích đúc SCC vừa giữ chức cấu trúc vừa có tác dụng trang trí SCC chọn nhiều lý do, bao gồm lý lượng cốt thép dày đặc tường nhu cầu thể chi tiết sắc nét tính thẩm mỹ cao mặt tiền tường Trước sử dụng SCC để đúc tường kiến trúc đặc biệt này, nhà thầu tập làm quen với công nghệ thi công SCC cách đúc tường lăng mộ lòng đất Hỗn hợp có độ chảy 610-690 mm đổ bơm Lưu Văn Thực MSHV: 1612.212 – XDHN1612 Page 16 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Hình 12 Tường nhà thờ Chúa Christ the Light, Oakland, California Bảng SCC sử dụng Quốc Gia năm 2011, 2012 (đơn vị %) [61] Năm Năm Năm Năm 2011 2012 2011 2012 Áo 1 Slovakia Bỉ 0,5 0,5 Tây Ban Nha 1 CH Séc 1 Thụy Điển 7 Đan Mạch 35 35 Anh 2 Phần lan 1 Châu Âu 2,2 Pháp Isael 1 Đức 1 Nauy 4 Thụy Sĩ 0 Ireland 1 Thổ Nhĩ Kỳ 0,8 Ý 1 Hà Lan 2 Nga 1 Ba Lan 1 Mỹ 1 Bồ Đào Nha Nhật 1 Nước Nước Áp dụng công nghệ bê tông xanh – bê tông geopolymer Bê tông Geopolymer loại bê tơng khơng sử dụng chất kết dính xi măng pooc lăng thông thường mà bê tông sử dụng chất kết dính kiềm hoạt hóa (chất kết dính geopolymer), sản phẩm phản ứng dung dịch kiềm loại vật liệu có chứa hàm lượng lớn hợp chất silic nhôm Geopolymer sản phẩm q trình phản ứng vật liệu có nguồn gốc silic nhôm với dung dịch kiềm Vật liệu thay xi măng bê tông Hiện Lưu Văn Thực MSHV: 1612.212 – XDHN1612 Page 17 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Geopolymer nghiên cứu rộng rãi cho thấy khả vật liệu xanhhơn thay bê tông xi măng số ứng dụng bê tơng geopolymer vừa có tính chất kỹ thuật tốt, đồng thời giảm khả gây hiệu ứng nhà kính thay xi măng pooclăng 3.1 Bê tơng Geopolymer đặc tính bê tơng Geopolymer Bê tơng geopolymer bê tơng sử dụng chất kết dính kiềm hoạt hóa (chất kết dính geopolymer) Trong q trình chế tạo, nước đóng vai trị tạo tính cơng tác, không tham gia tạo cấu trúc Geopolymer, không tham gia phản ứng hóa học mà bị loại q trình bảo dưỡng sấy (khơng giống xi măng cần nước để thủy hóa) Nhiều nghiên cứu cho rằng, bảo dưỡng nhiệt cho bê tông geopolymer sử dụng tro bay có hàm lượng vơi thấp tạo cường độ cao, co khơ ít, từ biến thấp, chịu ăn mịn sunphat, chịu axit tốt sử dụng nhiều ứng dụng sở hạ tầng Về khả chịu lực, Bê tông Geopolymer sử dụng tro bay cho cường độ cao sau vài phản ứng kiềm (60-70 Mpa sau 24h) Về tính bền, bê tông Geopolymer cho chịu nhiệt tốt điều kiền mơi trường thường khắc nghiệt, có khả chịu ăn mịn hóa học cực tốt tốt khả chịu axit Khả gắn kết với cốt thép bê tông geopolymer nghiên cứu so sánh tương đương cao bê tơng xi măng sunphat Tuy nhiên nhìn chung geopolymer chế tạo từ Mê ta cao lanh cần nhiều nước (làm tăng lỗ rỗng) mềm cho nhiều ứng dụng xây dựng thực tế Dường nghiên cứu sử dụng bê tông geopolymer với cốt sợi 3.2 Lợi ích bê tơng Geopolymer: Việc sử dụng bê tơng geopolymer cở chất kết dính tro bay kiềm hoạt hóa có khả góp phần giảm tượng nóng dần trái đất Bê tơng geopolymer có khả gây hiệu ứng nhà kính giảm 26-45% so với bê tông xi măng thông thường Bên cạnh đó, chất kết dính geopolymer tận dụng phế thải q trình sản xuất cơng nghiệp tro bay nhà máy nhiệt điện; xỉ lò cao nhà máy luyện gang, thép; Cho nên việc sử dụng bê tơng geopolymer cơng nghiệp xây dựng cịn mang lại nhiều lợi ích khác như: giảm nguy chất thải cơng nghiệp diện tích bãi chứa chất thải, cải thiện chất lượng tuổi dài ngày bê tơng(co ngót khơ thấp, từ biến thấp, khả chống ăn mòn sunphat axit tốt), từ giảm chi phí đầu tư bảo trì kết cấu sử dụng bê tơng geopolymer Về mặt kinh tế, giá thành tro bay/xỉ phần nhỏ so với giá Lưu Văn Thực MSHV: 1612.212 – XDHN1612 Page 18 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat xi măng Vì sau tính giá dung dịch kiềm kích hoạt giá bê tơng geopolymer tro bay thấp khoảng 10-30% so với giá bê tơng xi măng Hình 13 Bê tơng E-Crete 25MPa lát Hình 14 Các panel bê tơng E-Crete đường cao tốc Westgate,Cảng Melbourne, 55Mpa đúc sẵn Cầu Phố Salmon, Cảng Victoria, Úc 3.3 Melbourne, Victoria, Úc Các ứng dụng thực tiễn Geopolymer: - Tẩm kết cấu gỗ chống cháy - Tấm tường panel cách điện - Sản xuất đá nhân tạo trang trí - Tấm panel bọt cách nhiệt - Vật liệu xây dựng thô - Gạch không nung - Kết cấu chịu lửa - Kết cấu chống sốc nhiệt - Ứng dụng làm khuôn đúc nhơm - Bê tơng chất kết dính geopolymer - Vật liệu cản lửa gia cố/sửa chữa - Vật liệu chống cháy công nghệ cao dùng báy bay ô tô - Vật liệu nhựa công nghệ cao Ở Mỹ, ứng dụng chủ yếu chất kết dính geopolymer sản xuất xi măng geopolymer đóng rắn nhanh (Pyrament Blended Cement- PBC) PBC nghiên cứu sản xuất ứng dụng sân bay quân từ năm 1985 Sau PBC dùng nhiều sửa chữa đường băng bê tông, sàn nhà công nghiệp, đường cao tốc Loại xi măng Lưu Văn Thực MSHV: 1612.212 – XDHN1612 Page 19 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat đạt cường độ 20Mpa sau 4-6h đóng rắn Một loại xi măng geopolymer khác nghiên cứu sử dụng xi măng geopolymer bền axit Năm 1997, công ty Zeo tech corp thương mại hóa thành sản phẩm bê tơng geopolymer bền axit Sản phẩm dùng nhiều nhà máy hóa chất thực phẩm Ở Úc, bê tông geopolymer ứng dụng thực tiễn như: tà vẹt đúc sẵn, đường ống cống loại cấu kiện bê tông đúc sẵn khác xây dựng Với đặc tính tốt kết cấu đúc sẵn cho cường độ tuổi sớm cao sau bảo dưỡng nước dưỡng hộ nhiệt Trong báo cáo trình sản xuất tà vẹt bê tông geopolymer sở geopolymer tro bay, Palomo et al cho kết cấu bê tơng geopolymer dễ dàng sản xuất công nghệ sản xuất bê tông mà không cần phải thay đổi lớn Một số nhà nghiên cứu khác sản xuất sản phẩm ống cống bê tông geopolymer cốt thép đúc sẵn có đường kính từ 375-1800mm; cống hộp bê tơng geopolymer cốt thép có kích thước 1200x600x1200 mm Bê tơng geopolymer có hoạt tính kiềm thương mại hóa Úc với nhãn hiệu kinh doanh E-Crete(TM) E-Crete tái chế từ tro bay xỉ lị cao với chất hoạt tính kiềm thích hợp có sẵn dạng đúc sẵn trộn sẵn Các sản phẩm đúc sẵn E-crete chủ yếu như: panel đúc sẵn, hình 3, 4; ống, nắp đế cống; cống hộp; bể xí tự hoại; hố thu rác, gạch lát vỉa hè; ốp lát trang trí cách âm Ở Việt nam, có dạng sản phẩm thương mại có nguồn gốc từ bê tơng geopolymer gạch đất khơng nung Đã có số nghiên cứu bước đầu bê tông geopolymer bê tông chịu lửa không xi măng nhóm nghiên cứu Viện Vật liệu Xây dựng BTCL không xi măng dựa liên kết rho - alumina - tên thương phẩm alphabond 300, so với BTCL xi măng cơng nghệ chế tạo đơn giản, thời gian sử dụng vật liệu tăng, tính chất nhiệt tốt tăng nhiệt độ biến dạng tải trọng tăng độ bền uốn nhiệt độ cao Nhóm nghiên cứu chế tạo thành công BTCL không xi măng ứng dụng thử vào thực tế Kết nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất vật liệu gạch block bê tơng geopolymer có cường độ nén đạt >10 Mpa, có giá thành rẻ gạch block bê tơng xi măng cốt liệu khoảng 15% Lưu Văn Thực MSHV: 1612.212 – XDHN1612 Page 20 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ IN BÊ TÔNG 3D – CÁCH MẠNG THAY ĐỔI NGÀNH XÂY DỰNG CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ IN BÊ TÔNG 3D – CÁCH MẠNG THAY ĐỔI NGÀNH XÂY DỰNG Công nghệ in bê tông 3D biết đến với kỹ thuật đắp dần (additive manufacturing AM) công nghệ sản xuất kết cấu 3D trực tiếp từ mơ hình số cách đắp liên tiếp lớp vật liệu Hiệp hội thí nghiệm vật liệu Hoa Kỳ (ASTM) định nghĩa: “công nghệ in bê tơng 3D q trình sử dụng lớp vật liệu liên kết với để tạo đối tượng trực tiếp từ mơ hình 3D Sau 25 năm nghiên cứu, phát triển ứng dụng, sóng in 3D tràn sang hầu hết lĩnh vực sống không gian vũ trụ, y học, dược phẩm, ô tô tiếp tục phát triển với gia tăng kỹ thuật, phương pháp ứng dụng In bê tông 3D ứng dụng công nghệ lĩnh vực xây dựng, nghiên cứu áp dụng thực hành sản xuất Công nghệ thi công bê tông truyền thống phải đối mặt với nhiều thách thức khơng có nhiều cải tiến bật sau gần 100 năm phát triển Theo cơng tác ván khn chiến gần 40% chi phí thi công bê tông, tạo gần 80% lượng rác thải toàn giới điều đẩy chi phí xây dựng trở nên đắt đỏ Sản phẩm xây dựng tạo lượng lớn khí thải nhà kính, theo báo cáo ủy ban thương mại giới (WBCSD,2002) sản phẩm xi măng tạo gần 5% khí CO2 tồn cầu Bên cạnh đó, cơng nghệ thi công bê tông truyền thống tạo thực thể đơn điệu, mang tính lặp, kiến trúc bị giới hạn, yêu cầu hệ thống ván khuôn phức tạp nguồn nhân lực lớn muốn xây dựng công trình có kiến trúc độc đáo Ngành xây dựng ngành có tỷ lệ tử vong, chấn thương bệnh liên quan đến nghề nghiệp cao ngành công nghiệp Theo báo cáo Safe Work Australia, công trường xây dựng Australia có quy định an tồn cao giới, nhiên gần 35 công nhân xây dựng bị thương nghiêm trọng ngày ¼ số cơng nhân bị chết ngã cao Đồng thời, tốc độ xây dựng công nghệ truyền thống diễn chậm, kéo dài nhiều tháng, chí nhiều năm với dự án lớn Q trình thi cơng truyền thống (khơng đề cập đến thủ tục hành chính) bao gồm nhiều bước từ sản xuất vật liệu, vận chuyển, sản xuất lắp đặt ván khuôn, thi công bê tông…đều chiếm lượng thời gian lớn Nhìn từ khía cạnh phát triển bền vững, phương pháp vật liệu xây dựng truyền thống khơng thân thiện mơi trường Q trình sản xuất xi măng, vận Lưu Văn Thực MSHV: 1612.212 – XDHN1612 Page 21 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat chuyển vật liệu, lắp đặt, tổ hợp ván khn thi cơng cơng trình tạo khí thải tiêu tốn nhiều lượng Công nghệ in bê tơng 3D đời giải thách thức mà ngành xây dựng phải đối mặt Các nghiên cứu lĩnh vực hàng không lĩnh vực sản suất công nghệ in 3D chìa khóa để giảm chi phí xây dựng, mở cách mạng thay đổi hoàn toàn cách thức xây dựng tại, từ ý tưởng, kiến trúc, kết cấu đến q trình thi cơng thị hiếu khách hàng Mặc dù chưa có điều tra xác, cơng nghệ in 3D tiên đốn tối thiểu hóa chi phí cho ngành xây dựng dựa phân tích giá lĩnh vực Gần đây, có nhu cầu cấp bách việc cải tiến kỹ thuật để mở đường cho phát triển bền vững, tiết kiệm lượng, giảm chi phí quản lý thi cơng xây dựng Vật liệu in bê tơng 3D hồn tồn đáp ứng xu hướng thông qua việc sử dụng rác thải xây dựng, phế thải từ việc phá dỡ cơng trình hết thời gian sử dụng Điều thực hóa cơng ty Winsun tuyên bố sử dụng rác thải làm vật liệu cho thiết kế in bê tơng 3D họ Nguyên lý in bê tông 3D Cấu kiện hình thành thơng qua q trình in dần lớp vữa bê tông tươi (mortar) Vữa bê tông trộn sẵn hệ thống trộn, vận chuyển qua hệ thống ống bơm đến miệng đầu in in qua thao tác cánh tay robot hệ thống cần trục Vữa bơm hệ thống máy bơm đặt độc lập Thông qua hệ thống điều kiển, tốc độ bơm vữa tốc độ di chuyển robot cần trục kiểm sốt đồng thời để tạo lớp vữa có kích thước thiết kế (hình 2) Tốc độ bơm tốc độ hoạt động robot có ảnh hưởng định đến cường độ, khả kết dính lớp vữa khả thi công Chi tiết đầu in lớp in thể hình …Kết cấu thiết kế giống thực thể khơng gian nhờ chương trình phần mềm mơ hình hóa 3D Kế tiếp, thực thể xử lý cách cắt thành lớp phù hợp với chiều dày lớp vật liệu in diễn giải dạng lớp 2D Tính chất lưu biến bê tông tươi phải cho phép bê tông đùn qua họng in đến vòi phun để tạo thành lớp sợi bê tông nhỏ thiết kế Khi sợi rải, chúng liên kết với để tạo lớp kết hợp với lớp trước tạo kết cấu 3D Ảnh hưởng kích thước vịi đến q trình in, chất lượng lớp in thực thể in nghiên cứu tài liệu 13 Hình 15 thể hệ thống in bê tông 3D thực tế Đại học Công nghệ Eindhoven, Hà Lan Lưu Văn Thực MSHV: 1612.212 – XDHN1612 Page 22 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 0-Hệ thống điều khiển; 1-Kiểm soát robot; 2-Kiểm soát cần in; 3-Cánh tay robot; 4Đầu in; 5-Xúc tác đẩy nhanh; 6-Hệ thống bơm xúc tác; 7-Hệ thống bơm vữa; 8-Hệ thống trộn vữa; 9-Đối tượng tạo Hình 15 Nguyên lý hoạt động công nghệ in bê tông 3D Hình 16 Máy in bê tơng 3D đại học công nghệ Eindhoven, Hà Lan Tiềm thách thức So sánh với bê tông truyền thống, công nghệ in 3D mang nhiều tiềm để cải tiến, thay đổi tích cực, chí làm hoàn toàn cách thức xây dựng nay: Giảm chi phí xây dựng cơng nghệ khơng cần ván khuôn, cấu kiện in trực tiếp Lưu Văn Thực MSHV: 1612.212 – XDHN1612 Page 23 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Giảm tỉ lệ tai nạn thương vong Sử dụng công nghệ này, công nhân khơng phải làm việc cao mà thay vào cánh thay robot cần trục Khơng cịn công tác lắp dựng tháo dỡ ván khuôn Bê tông chuẩn bị, trộn chân công trình, vận chuyển đến vị trí thi cơng thơng qua hệ thống ống bơm Do đó, làm tăng mức độ an tồn cho cơng trường Tạo cơng việc liên quan đến cơng nghệ, tự động hóa Cơng nhân không làm việc trực tiếp với kết cấu mà thơng qua hệ thống điều khiển Sẽ có luồng chuyển dịch cấu lao động, giảm lượng công nhân làm trực tiếp công trường, tăng lượng công nhân cho công tác điều khiển, vận hành Giảm thời gian xây dựng Q trình thi cơng diễn với tốc độ liên tục dự báo trước q trình thi cơng thực máy móc Tối thiểu hóa nguy xảy sai sót nhờ việc in xác máy Phát triển bền vững ngành xây dựng khơng có rác thải từ ván khn, vật liệu q trình xây dựng Đặc biệt việc in xác bê tơng từ vịi in đảm bảo hạn chế tối đa lượng vật liệu rơi vãi, dư thừa Kiến trúc tạo hình dạng Điều thay đổi hồn toàn diện mạo ngành xây dựng Bằng việc in trực tiếp hình dạng phức tạp, cơng nghệ tạo cách thức thiết kế cấu kiện hoàn toàn mới: cấu kiện vừa kiến trúc, vừa kết cấu cho cơng trình Các cơng nghệ in bê tông 3D ứng dụng Nhiều kỹ thuật in bê tông 3D phát triển dựa kỹ thuật đắp dần vật liệu (AM) Tuy nhiên, có kỹ thuật in chính: kỹ thuật tơ đầy (extrusion – based technique) hay phương pháp lắng vật liệu (material deposition method - MDM) kỹ thuật in bột (power – based technique) hay kỹ thuật chất kết dính (binder jetting) 3.1 Kỹ thuật tô đầy (extrusion – based technique) Theo phương pháp này, vữa bơm tới miệng vòi in gắn cần trục cánh tay robot trục để in kết cấu theo lớp Lớp vật liệu vừa tô (in) đầy phải có khả chịu trọng lượng thân lớp hết mà không bị biến dạng Kỹ thuật hướng tới việc áp dụng để thi cơng ngồi trường thi cơng kết cấu kích thước lớn có kiến trúc phức tạp Kỹ thuật có tiềm lớn việc làm thay đổi hoàn toàn cách thức xây dựng truyền thống Mô tả nguyên lý phương pháp thể hình 17 Lưu Văn Thực MSHV: 1612.212 – XDHN1612 Page 24 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Hình 17 Nguyên lý in bê tông 3D phương pháp MDM Một số hệ thống tự động sử dụng kỹ thuật tô đầy (MDM) để in bê tông 3D: Contour Crafting (CC) Contour Crafting (CC) sử dụng cẩu trục để in lớp vật liệu, phát triển Đại học Southern California, Hoa Kỳ Hệ thống sử dụng kỹ thuật tô đầy để tạo kết cấu bê tông theo phương đứng Các thép đặt vào lớp vữa (cứ 30cm theo phương ngang 13cm theo phương đứng) Điểm khác biệt hệ thống in CC gắn thiết bị làm nhẵn bề mặt vòi in để làm phẳng bề mặt lớp vật liệu vừa in (hình 5) Hình kết cấu tường bê tông in hệ thống CC Một điểm bật khác CC khả tích hợp với phương pháp tự động khác để lắp đặt đường ống, hệ thống điện, nước Thách thức phương pháp này: (1) giới hạn chiều cao in theo phương đứng, (2) hệ thống làm nhẵn ván khn ban đầu phức tạp phụ thuộc vào hình dạng kích thước đối tượng in, (3) trình in bị ngắt quãng phạm vi lớp vừa in chịu áp lực ngang bề mặt tiếp xúc lớp bê tơng yếu Hình 18 Ngun lý in bê tơng 3D CC Hình 19 Kết cấu tường in CC In bê tông (Concrete Printing - CP) Concrete Printing phát triển nhóm nghiên cứu đại học Loughborough, Anh Kỹ thuật tương tự CC, cấu kiện tạo thông qua việc in liên tiếp Lưu Văn Thực MSHV: 1612.212 – XDHN1612 Page 25 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat lớp vật liệu, lớp sau dính vào lớp trước để tạo thành thực thể hoàn chỉnh Tuy nhiên, CP cho phép tạo cấu kiện 3D hoàn chỉnh CC, lớp vật liệu in nhỏ nên cho phép in cấu kiện có hình dạng phức tạp với độ xác cao Đồng thời CP sử dụng bê tơng cốt sợi cường độ cao nên thuộc tính vật liệu tốt CC Hình 19 thể ghế băng có kích thước ghế băng thông thường, in công nghệ in CP Chiếc ghế dài 2m, cao 0.8m, rộng 0.9m gồm 128 lớp in, lớp dày 6mm Chiếc ghế có 12 lỗ trống để làm giảm trọng lượng thân sử dụng thiết bị tòa nhà Để tạo kết cấu vươn dạng console kết cấu tự CP yêu cầu hỗ trợ thêm từ việc sử dụng vật liệu thứ hai Điểm bất lợi trình cần thêm thiết bị cho q trình dính kết vật liệu yêu cầu phải làm sạch, bảo dưỡng, hướng dẫn kiểm soát bề mặt lớp kết cấu thứ hai phải làm từ trình trước Hình 20 Ghế băng in CP Thách thức phương pháp bao gồm: (1) kết cấu in với kích thước xác làm trình diễn chậm; (2) cơng nghệ ban đầu nhắm tới việc tạo hệ 3D hoàn toàn việc sử dụng thêm vật liệu thứ hai để hỗ trợ kết cấu nhô làm giảm hiệu tính linh động trình in làm tăng chi phí vật liệu; (3) kích thước hình dạng kết cấu phụ thuộc vào kích thước khung in Stick Dispenser (SD) Stick Dispenser thiết bị in đặc biệt hỗ trợ tay phát triển Yoshida Thiết bị có khả sử dụng đũa làm vật liệu để in (hình 21) Trong q trình in, đũa phủ bột lớp keo gỗ, đẩy rơi xuống cách ngẫu nhiên để hình thành khối kết cấu rỗng dạng tổ ong Quá trình thi công sử dụng SD hướng dẫn nhờ camera máy chiếu Các lớp hỗn hợp keo – đũa in liên tiếp lên tương tự nguyên tắc MDM Quá trình in phải diễn điều kiện ánh sáng thấp hoạt động camera dựa mã màu đơn giản Hình 8b thể sản phẩm ứng dụng Lưu Văn Thực MSHV: 1612.212 – XDHN1612 Page 26 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat kỹ thuật Các đặc trưng học kết cấu xác định thơng qua thí nghiệm tải khác Kết thí nghiệm rằng, kết cấu tạo từ kỹ thuật SD khơng có khả chịu tải nhiên cải tiến q trình thi cơng thiết kế kiến trúc phức tạp với mục đích thẩm mỹ Hình 21 Kỹ thuật in Stick Dispenser ứng dụng 3.2 Kỹ thuật in bột (Powder – based technique) Kỹ thuật in bột hay BJ trình in 3D tạo thực thể cách rải lớp chất kết dính (mực) lên cốt liệu bột Chất kết dính phun dạng tia nhỏ lên lớp mỏng vật liệu bột, qua kết dính lớp cốt liệu bột thành hỗn hợp dạng “vữa” Thực thể chia thành lớp mỏng diễn giải dạng 2D, trình in lớp 2D đồng thời kết dính lớp lại với Qúa trình lặp lại thực thể 3D hồn thành Mơ tả nguyên lý hoạt động phương pháp thể hình 22 Khởi đầu, lăn lăn đẩy lớp bột (dày khoảng 3mm) lên bề mặt khu vực in thực thể (lớp bột đệm) Sau đó, lớp bột mỏng ( khoảng 0.1mm) rải làm nhẵn bề mặt nhờ lăn lăn lớp bột đệm Kế tiếp, chất kết dính (mực) in lên lớp bột qua đầu in dính kết vật liệu bột thành thực thể Chiều dày lớp bột xác định dựa khả thẩm thấu chất kết dính, đảm bảo chất kết dính thẩm thấu đủ sâu dính lớp vật liệu với phần thực thể in Hình 22 Nguyên lý in 3D phương pháp BJ Lưu Văn Thực MSHV: 1612.212 – XDHN1612 Page 27 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Vật liệu bột không kết dính cịn lại (bột nền) bên ngồi khối thực thể sử dụng để hỗ trợ cho trình in lớp Vật liệu lấy lại máy hút làm sau in sử dụng để in kết cấu khác Phương pháp cho phép thiết kế có lỗ trống, kết cấu vươn dạng console, cho phép in xác hình dạng phức tạp Đây ưu điểm bật BJ so với MDM Các nhà nghiên cứu tin tưởng phương pháp phù hợp với việc in cấu kiện tòa nhà panel, kết cấu bên nhà cột, dầm Một số ứng dụng in bê tông 3D thương mại Năm 2014, công ty Winsun Trung Quốc cho xây dựng chuỗi 10 nhà đơn giản sử dụng kỹ thuật in vòng ngày với diện tích khoảng 195 m2 giá thành 4800 US Winsun sử dụng máy in 3D cỡ lớn, 15 x 10 x 6.6m để in cấu kiện riêng lẻ sau vận chuyển lắp ghép ngồi cơng trường Năm 2015, Winsun cho xây dựng nhà tầng với diện tích 1100 m2 áp dụng cơng nghệ thi cơng lai ghép kết hợp Các kết cấu chịu lực nén theo phương đứng in công nghệ in bê tông 3D sàn đổ toàn khối theo phương pháp truyền thống Đây tòa nhà cao xây dựng công nghệ in 3D Mực in sử dụng cho cơng trình bao gồm rác thải xây dựng, xi măng, chất kết dính làm khơ bê tơng vịng 24h, thép kết cấu dạng sợi thớ sợi polymer Năm 2016, Winsun tiếp tục cho xây dựng tòa nhà văn phòng Dubai, UAE rộng 250 m2 sử dụng máy in 3D có kích thước 36.6 x 12.2 x 6.1 cánh tay robot (hình 23c) Hình 23 Dự án áp dụng công nghệ in 3D Winsun Tháng năm 2016, công ty Apis Core Nga xây dựng nhà hồn tồn cơng nghệ in 3D sử dụng máy in di động (hình 24) Ngơi nhà rộng 38 m2 in trực tiếp trường vịng 24h với tổng chi phí 10134 US Tại Thái Lan, nhóm nghiên cứu Super Studio Siam Cement Group hợp tác cho xây dựng kết cấu gian trưng bày “Y-Box Palivilion, 21st centrury cave” (hình 24) cao 3m sử dụng máy in 3D Bigdelta Wasp cao 4m Các cấu kiện in Lưu Văn Thực MSHV: 1612.212 – XDHN1612 Page 28 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat nhà xưởng sau vận chuyển đến lắp ghép Chi phí cho kết cấu xấp sỉ 28000 US Hình 24 Máy in di động (b), ngơi nhà sau hồn thành (a) nội thất nhà (c) Hình 25 Kết cấu gian hàng Y-Box Palivilion, 21st centrury cave Kỹ thuật D – Shape nghiên cứu phát triển Enrico Dini sử dụng kỹ thuật BJ để lắng đọng chất kết dính đệm cát kích thước lớn Cát xi măng Magnesium oxychloride vật liệu bột chất kết dính Enrico sử dụng Năm 2008, Shiro Studio D – Shape kết hợp với để tiến hành in kết cấu Radiolaria, với kích thước x x m (hình 12a) Mục đích Radiolaria để chứng minh khả thi cơng hình dạng phức tạp D – Shape Tuy nhiên, kỹ thuật dễ bị ảnh hưởng thời tiết khó để ứng dụng thi công Năm 2010, D – Shape tiếp tục in ngơi nhà Ferreri với kích thước 2.4 x 4.0m q trình in ngơi nhà diễn vịng tuần Kỹ thuật EO phát triển Mỹ sử dụng kỹ thuật in bột sử dụng chất kết dính xi măng composite độc quyền EO sử dụng để in hoa Bloom Bơng hoa cao 2.74m đứng tự với kích thước chân 3.66m xếp từ 840 khối in 3D tùy biến Một ứng dụng khác kỹ thuật sản xuất nhà Shed Ngôi nhà ngun in 3D điển hình thi cơng Picoroco Blocks TM Các tường in từ cát có kích thước 0.3 x 0.3 x 0.3 m Hình 26 Một số ứng dụng sử dụng kỹ thuật D – Shape Lưu Văn Thực MSHV: 1612.212 – XDHN1612 Hình 27 Một số ứng dụng sử dụng kỹ thuật EO Page 29 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Tài liệu tham khảo Lê Kiều, Nguyễn Duy Ngụ, Nguyễn Đình Thám: Cơng tác đất thi cơng Bêtơng tồn khối, Nxb Khoa học Kỹ thuật, 2005 Đỗ Đình Đức, Lê Kiều Giáo trình Kỹ thuật thi công (Tập 1) NXB Xây dựng, Hà Nội 2010 Nguyễn Viết Trung (2002), Công nghệ bê tông tự đầm khả áp dụng áp dụng xây dựng cầu dây xiên, Báo cáo đề tài KHCN, Trường Đại học giao thơng vận tải Hồng Phó Un, Nguyễn Quang Bình (2007), Báo cáo tổng kết đề tài: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bê tông tự lèn vào cơng trình Thủy lợi, ĐH Thủy lợi Chris I.Goodier (2003), Proceedings of the institution of Civil engineers Structures & Buildings 156, Development of self - compacting concrete, Loughborough University Institutional Repository, ICE Publishing Hồ Ngọc Khoa (2015) Ảnh hường thời gian lưu giữ đến tính cơng tác BTTL, Tạp chí Xây dựng – BXD, số 1-2015, Hà Nội Nguyễn Văn Chánh (2009), Bê tông tự lèn sản xuất kiểm nghiệm thi cơng, Tạp chí phát triển KH&CN, số 12/18, ĐHQG thành phố Hồ Chí Minh Trương Đình Qn (2012), Nghiên cứu cơng nghệ bê tông cường độ cao theo phương pháp tự chèn cho cơng trình thủy lợi, thủy điện, Luận văn thạc sỹ, ĐH Đà Nẵng Ouchi, Nakamura, Osterson, Hallberg, and Lwin (2003); Appications of Self Compacting Concrete in Japan, Europe and the US, International Symposium on High Performance Computing 2003 10 Ultra High perfomance concrete : properties and applications S.P.Shah – 2005 11 Yi Wei Daniel Tay, Biranchi Panda, Suvash Chandra Paul, Nisar Ahamed Noor Mohamed, Ming Jen Tan & Kah Fai Leong (2017), “3D printing trends in building and construction industry: a review”, Virtual and Physial Prototyping 12 Behzad Nematollahi, Ming Xia and Jay Sanjayan (2017), “Current Progress of 3D Concrete Printing Technologies” 34th International Symposium on Automation and Robotics in Construction (ISARC) 13 Freek Bos, Rob Wolfs, Zeeshan Ahmed and Theo Salet (2016), “Additive manufacturing of concrete in construction: potentials and challenges of 3D concrete printing”, Virtual and Physial Prototyping, VOL 11, 3, 209–225 14 Meliá, J.L.,et al (2008), “Safety climate responses and the perceived risk of accidents in the construction industry” Safety Science, 46 (6), 949–958 15 Safe Work Australia (2015), “Work-related injuries and fatalities in construction” Australia, 2003 to 2013 ISBN: 978-1-76028-236-3 16 Yan H., Shen Q., Fan L.C., Wang Y and Zhang, L (2010), “Greenhouse gas emissions in building construction: A case study of One Peking in Hong Kong” Building and Environment, 45(4):949–55 17 Thomas, D.S and Gilbert, S.W (2014), “Costs and cost effectiveness of additive manufacturing” NIST Special Publication,1176, 12 Lưu Văn Thực MSHV: 1612.212 – XDHN1612 Page 30 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat ... skknchat123@gmail.com moi nhat CHƯƠNG XU THẾ ĐỔI MỚI TRONG CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG TRUYỀN THỐNG CHƯƠNG 1: XU THẾ ĐỔI MỚI TRONG CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG TRUYỀN THỐNG Trong năm qua công nghệ thi công bê tông tồn khối có bước... cấu bê tơng 10 ngày sau đổ bê tông Áp dụng công nghệ bê tông tự lèn (SCC) Lịch sử phát triển xu hướng sử dụng 2.1 Công nghệ thi công bê tông tự lèn cơng nghệ hồn tồn ngành xây dựng Việt Nam công. .. So sánh nhân công thi công bê tông tự lèn bê tơng thường [38] Tiêu chí so sánh Bê tông thường Bê tông tự lèn % giảm Nhân công đổ/đầm bê tông (người) 14 7,5 46 Thời gian đổ/đầm bê tông (h) 11 18