Bê tông hiện là loại vật liệu được sử dụng rất rộng rãi và đóng vai trò quan trọng trong các lĩnh vực xây dựng bao gồm cả xây dựng dân dụng, giao thông và thủy lợi. Bài viết trình bày nghiên cứu sử dụng phụ gia kết hợp cốt sợi thép để nâng cao chất lượng bê tông.
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHỤ GIA KẾT HỢP CỐT SỢI THÉP ĐỂ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG Nguyễn Thị Thu Hương Bộ môn Vật liệu xây dựng, Trường Đại học Thủy lợi Email: huongvlxd@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG Bê tông loại vật liệu sử dụng rộng rãi đóng vai trị quan trọng lĩnh vực xây dựng bao gồm xây dựng dân dụng, giao thông thủy lợi Tuy nhiên loại bê tơng truyền thống có nhiều điểm hạn chế gây ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng cơng trình điều dễ nhận thấy bê tông thường phát sinh vết nứt khả chịu kéo, chịu uốn Bên cạnh bê tơng thường dễ bị ăn mòn, mài mòn khả chống va đập Xuất phát từ nhu cầu tăng hiệu sử dụng bê tông, nâng cao chất lượng tuổi thọ cơng trình xây dựng năm qua từ hạn chế bê tơng truyền thống, nhà nghiên cứu ngồi nước không ngừng nghiên cứu thành phần, cấu trúc tìm giải pháp tối ưu để cải thiện chất lượng bê tông Các nghiên cứu lý thuyết cho thấy việc cải thiện tính nhằm nâng cao chất lượng bê tơng thực thơng qua việc tối ưu hóa cấu trúc bê tơng loại phụ gia khác bao gồm phụ gia khống phụ gia hóa học Khi sử dụng loại phụ gia phối hợp với nhau, tính chất khả chịu nén tăng lên mà cịn làm giảm khả bị phá hủy, nâng cao độ bền kéo dài tuổi thọ cho cơng trình Tuy nhiên việc sử dụng phụ gia chưa cải thiện nhược điểm khả chịu uốn bê tông Giải pháp đưa bổ sung loại sợi vào thành phần bê tơng có sử dụng phụ gia giúp tăng cường cường độ chịu kéo, chịu uốn, giảm nguy xuất vết nứt, tăng độ bền dẻo dai, nâng cao khả chống va đập cho bê tông PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Tổng hợp kết nghiên cứu việc sử dụng phụ gia cho bê tông giới Việt Nam từ phân tích chọn tổ hợp phụ gia thích hợp điều kiện Việt Nam; - Tổng hợp số kết nghiên cứu việc sử dụng cốt sợi để cải thiện khả chịu kéo, chịu uốn, hạn chế vết nứt cho bê tơng, từ có sở để đưa cốt sợi thép vào thành phần bê tơng có sử dụng phụ gia nhằm nâng cao chất lượng cho bê tông; - Nghiên cứu phương pháp tính tốn thành phần bê tơng có sử dụng phụ gia cốt sợi; - Thí nghiệm xác định tiêu lý vật liệu chế tạo bê tông, tiêu hỗn hợp bê tông bê tơng rắn chắc; - Phân tích kết thí nghiệm để kiểm chứng sở lý thuyết đề cập, từ kết luận hiệu giải pháp lựa chọn KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Kết lựa chọn tổ hợp phụ gia Sau phân tích sở lý thuyết, vật liệu sử dụng cho nghiên cứu xi măng, nước, cát, đá vật liệu thành phần bê tông sử dụng thêm phụ gia bao gồm: - Phụ gia khoáng tro bay nhằm làm biến đổi sản phẩm thủy hóa xi măng - Phụ gia khống silicafume có tác dụng kép mặt vật lý hóa học có khả biến đổi sản phẩm thủy hóa, lấp đầy vào lỗ rỗng nhỏ bê tông, làm lỗ 133 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 rỗng liên tục, làm tăng độ đặc chắc, từ tăng cường độ, độ bền ăn mòn độ bền mài mòn cho bê tông - Phụ gia siêu dẻo nhằm làm giảm nước, tăng độ đặc cho bê tơng phần bê tơng có sử dụng phụ gia” để tính tốn cấp phối lý thuyết cho tổ mẫu với lượng dùng phụ gia khoáng khác nhau, coi chưa sử dụng phụ gia hóa dẻo Sau có kết tính tốn cấp phối lý thuyết, tiến hành thí nghiệm kiểm tra độ lưu động từ 3.2 Lựa chọn loại sợi xác định lượng nước thực cần để thỏa mãn độ Sợi dùng để gia cường bê tơng có nhiều lưu động theo yêu cầu Tiến hành thí nghiệm loại sợi thép, sợi cacbon, sợi thủy tinh, xác định cường độ nén độ hút nước sợi polyme, sợi thực vật sợi thép tổ mẫu theo cấp phối với lượng nước lựa chọn hợp lý giá thành rẻ so với xác định bước Kết thí sợi cacbon, sợi thủy tinh khả chịu nghiệm cho thấy cấp phối T 20 S10 P0,7 có lực lớn so với sợi polyme sợi thực vật cường độ nén cao mức hút nước thấp Phần nghiên cứu thực nghiệm chọn dùng nên chọn để tiến hành thí sợi thép có dạng hình nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng việc sử dụng cốt sợi thép đến độ lưu động lượng dùng nước hỗn hợp bê tông Lượng sợi thép dùng với tổ hợp phụ gia 0,3; 0,5; 0,7 1% tính theo thể tích bê tông Thành phần vật liệu xi măng, tro bay, silicafume cát tính tốn phần Điều chỉnh hàm lượng đá để đảm bảo thể tích tuyệt đối sợi thép đá không đổi Kết xác định bảng Hình Sợi thép dùng nghiên cứu Trên sở cấp phối xác định bảng 1, tiến hành thí nghiệm xác định 3.3 Kết tính tốn thí nghiệm cường độ chịu nén bê tơng cốt sợi Với tiêu lý vật liệu sử dụng tuổi 3, 7, 14 28 ngày, cường độ chịu uốn xác định được, với yêu cầu kỹ thuật tuổi 7, 28 ngày mô đun đàn hồi tuổi 28 loại bê tông chọn dùng cho nghiên ngày Kết nghiên cứu cho bảng cứu tỷ lệ dùng phụ gia khoáng khác bảng nhau, áp dụng “Phần mềm tính tốn thành Bảng Thành phần bê tơng có sử dụng cốt sợi thép TT KH mẫu Khối lượng vật liệu cho 1m3 bê tông (kg) N/CKD CKD XM TB SF C Đ ST PGHD N T20S10P0,7F0 381 267 76 38 611 1193 0 164 0,43 T20S10P0,7F0,3 381 267 76 38 611 1185 23,4 2,67 171 0,45 T20S10P0,7F0,5 381 267 76 38 611 1179 38,9 2,67 179 0,47 T20S10P0,7F0,7 381 267 76 38 611 1174 54,5 2,67 187 0,49 T20S10P0,7F1,0 381 267 76 38 611 1165 77,9 2,67 198 0,52 Trong đó: T: Tro bay; S: Silicafume; P: Phụ gia hóa dẻo giảm nước; F: Sợi thép T 30 : Tỷ lệ tro bay thay XM 30%; S10 : Tỷ lệ silicafume thay XM 10%; P0,5: Lượng dùng phụ gia hóa dẻo 0,5% so với khối lượng chất kết dính; F0,5 : Lượng dùng thép 0,5% thể tích bê tơng 134 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 Các kết nghiên cứu cho thấy: - Về ảnh hưởng phụ gia khoáng tro bay silicafume đến tính chất hỗn hợp bê tơng bê tơng + Khi sử dụng tro bay độ lưu động hỗn hợp bê tông tăng lên không đáng kể so với mẫu đối chứng dùng chất kết dính xi măng hạt tro bay có dạng cầu, có tác dụng bơi trơn tốt, sử dụng silicafume độ lưu động lại giảm kích thước siêu mịn hạt muội silicafume; + Cường độ nén tổ mẫu tuân theo qui luật logarit Mẫu bê tông T 20 S10 P0,7 có cường độ đạt cao nhất; + Các mẫu có cường độ cao mức hút nước có giá trị nhỏ, mẫu T20S10P0,7 có mức hút nước thấp Mức hút nước nhỏ chứng tỏ độ rỗng bê tơng nên bê tơng đặc hơn, đảm bảo độ bền lâu dài tốt hơn; + Cả hai thành phần khoáng tro bay silicafume có xu hướng cải thiện tính chất học bê tông; Bảng Cường độ nén BT có s ợi thép TT KH mẫu T20S10P0,7F0 T20S10P0,7F0,3 T20S10P0,7F0,5 T20S10P0,7F0,7 T20S10P0,7F1,0 Cường độ ngày tuổi (MPa) 14 28 25,8 34,7 43,2 49,9 24,6 32,5 40,8 47,5 23,4 30,5 39,5 46,8 22,5 29,7 38,4 45,8 22,1 28,6 37,8 44,7 Bảng Cường độ uốn mô đun đàn hồi BT có s ợi thép Cường độ uốn Môđun TT KH mẫu tuổi (MPa) đàn hồi ngày 28 ngày (GPa) T20S10P0,7F0 4,9 7,1 28,7 T20S10P0,7F0,3 7,2 10,5 27,8 T20S10P0,7F0,5 7,8 11,2 27,1 T20S10P0,7F0,7 8,4 12,0 26,5 T20S10P0,7F1,0 9,1 12,7 25,9 + Với mẫu bê tơng có cốt sợi thép, cường độ uốn tăng đáng kể so với mẫu đối chứng khơng sử dụng sợi thép, mẫu tăng 47,9% mẫu tăng nhiều 78,9% Khi lượng sợi thay đổi từ 0,3% đến 1% theo thể tích bê tơng cường độ uốn thay đổi khoảng 21% Kết cho thấy hiệu việc sử dụng sợi thép để cải thiện cường độ uốn bê tông đáng kể + Các mẫu có sợi thép bị phá hoại chậm so với mẫu khơng có sợi thép, chứng tỏ độ bền dẻo dai bê tông sử dụng cốt sợi tốt so với bê tông không sử dụng sợi; + Các mẫu bê tơng có dùng sợi thép giảm cường độ nén môđun đàn hồi so với mẫu đối chứng mức độ giảm không nhiều lượng nước trộn tăng lên để thỏa mãn độ lưu động theo yêu cầu KẾT LUẬN - Lựa chọn sử dụng phụ gia khoáng tro bay kết hợp với silicafume sản xuất bê tông mang lại hiệu mặt kỹ thuật mà giải vấn đề môi trường, phù hợp với xu phát triển cơng nghiệp hóa đất nước; - Sử dụng cốt sợi thép sản xuất bê tông giúp cải thiện cường độ kéo, uốn, hạn chế nứt, tăng độ bền dẻo dai cho bê tông; - Kết nghiên cứu chế tạo bê tông sử dụng phụ gia kết hợp cốt sợi thép ứng dụng cho cơng trình sàn nhà cơng nghiệp, mặt đường sân bay, cơng trình giao thơng, cống dẫn nước… cơng trình có u cầu khả chịu kéo, chịu uốn tốt, chịu va đập, bị nứt chịu yếu tố hóa học tác động từ mơi trường TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thị Thu Hương, 2016, "Phần mềm tính tốn thành phần bê tơng có sử dụng phụ gia", Luận án Tiến sĩ kĩ thuật [2] Nguyễn Viết Trung cộng sự, 2010, Phụ gia hóa chất dùng cho bê tông - Ảnh hưởng sợi thép đến tính chất [3] Nguyễn Viết Trung cộng sự, 2010, Bê hỗn hợp bê tông bê tông tông cốt sợi thép + Khi lượng sợi tăng từ 0,3% đến 1%, độ [4] Phạm Duy Hữu (Chủ biên), 2008, Giáo trình lưu động hỗn hợp bê tông giảm từ 10% bê tông cường độ cao chất lượng cao đến 50%, lượng nước yêu cầu phải [5] TCVN - Các tiêu chuẩn thí nghiệm vật liệu tăng tương ứng từ 4,3% đến 20,7% để đảm xi măng, cát, đá, phụ gia, hỗn hợp bê tông bảo thỏa mãn độ lưu động theo yêu cầu; bê tông 135 ... nước; - Sử dụng cốt sợi thép sản xuất bê tông giúp cải thiện cường độ kéo, uốn, hạn chế nứt, tăng độ bền dẻo dai cho bê tông; - Kết nghiên cứu chế tạo bê tông sử dụng phụ gia kết hợp cốt sợi thép. .. 2010, Bê hỗn hợp bê tông bê tông tông cốt sợi thép + Khi lượng sợi tăng từ 0,3% đến 1%, độ [4] Phạm Duy Hữu (Chủ biên), 2008, Giáo trình lưu động hỗn hợp bê tơng giảm từ 10% bê tông cường độ cao chất. .. 21% Kết cho thấy hiệu việc sử dụng sợi thép để cải thiện cường độ uốn bê tông đáng kể + Các mẫu có sợi thép bị phá hoại chậm so với mẫu khơng có sợi thép, chứng tỏ độ bền dẻo dai bê tông sử dụng