Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN 978 604 82 2548 3 30 KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG BÊ TÔNG NHẸ TRONG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI Hoàng Quốc Gia Bộ môn VLXD, khoa Công trình, trường Đại học Thủy lợi[.]
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG BÊ TÔNG NHẸ TRONG CƠNG TRÌNH THỦY LỢI Hồng Quốc Gia Bộ mơn VLXD, khoa Cơng trình, trường Đại học Thủy lợi Email: hoang.quocgia@tlu.edu.vn ĐẶT VẤN ĐỀ Trên giới ngành kỹ thuật cơng trình (civil engineering) có xu hướng nghiên cứu phát triển bản, vật liệu, kết cấu cơng nghệ Trong ngành vật liệu ngành mũi nhọn đầu, định hướng phát triển ngành kỹ thuật cơng trình nói chung Trong phát triển này, ngày có nhiều loại vật liệu mới, có tính ứng dụng cao, thân thiện với môi trường tạo Một nhiệm vụ quan trọng ngành vật liệu chế tạo loại vật liệu tính cao lại nhẹ Sử dụng loại vật liệu nhẹ làm giảm khối lượng kết cấu cơng trình qua giảm cách đáng kể khối lượng kết cấu móng từ làm giảm giá thành cơng trình cơng trình cao tầng giúp vượt nhịp lớn cơng trình giao thơng Ngồi sử dụng vật liệu nhẹ cịn giúp giảm chi phí thời gian thi cơng Trên thực tế, có nhiều loại vật liệu nhẹ sử dụng xây dựng thay gạch đặc gạch rỗng, bê tông tổ ong, silicat xốp ,hoặc bê tơng nhẹ với cốt liệu rỗng khối lượng tường bao che ngăn cách giảm từ - lần Ngoài việc giảm khối lượng kết cấu, giảm chi phí lao động, chế tạo lắp ghép, sử dụng vật liệu nhẹ cải thiện tính chất nhiệt kĩ thuật kết cấu… Điều cho phép tiết kiệm lượng khai thác tạo nên khả lựa chọn kết cấu Vấn đề nghiên cứu bê tông cốt liệu nhẹ nghiên cứu từ lâu giới có nhiều áp dụng thực tế khơng cơng 30 trình dân dụng, nhà mà cịn nhiều cơng trình nhà cao tầng, cơng trình giao thơng, cơng trình thủy nước phát triển giới Hình Cầu New Benicia-Martinez (Mỹ) sử dụng bê tông nhẹ cường độ cao Ở Việt Nam, có nhiều nghiên cứu bê tơng nhẹ nhìn chung chưa có nhiều áp dụng loại bê tơng cơng trình xây dựng Vì việc đẩy mạnh nghiên cứu bê tơng cốt liệu nhẹ cần thiết để sớm đưa loại vật liệu vào sử dụng rộng rãi Đặc biệt cơng trình thủy lợi, cơng trình khối lớn đập bê tơng trọng lực, việc sử dụng bê tông nhẹ mang lại hiệu kinh tế cao giảm gánh nặng lên kết cấu móng cơng trình Tuy nhiên việc áp dụng bê tơng nhẹ cơng trình thủy khơng đơn giản vừa phải giảm khối lượng thể tích mà phải đảm bảo yêu cầu chịu lực mác chống thấm bê tông thủy cơng [1] Bài báo tập trung vào tính khả thi áp dụng bê tông cốt liệu rỗng vào cơng trình thủy PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu thực hai loại bê tông: loại bê tông sử dụng cốt liệu thông thường loại bê tông nhẹ sử dụng cốt Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 liệu keramzit có tỷ lệ nước/xi măng Các nghiệm Thành phần bê tơng thể tính chất hai loại bê tông so sánh Bảng với thơng qua thí nghiệm cường Bảng Thành phần cấp phối bê tông độ, khối lượng thể tích, mác chống thấm 2.1 Cốt liệu rỗng sử dụng chế tạo bê tông nhẹ Bê tông nhẹ keramzit Bê tông thường Xi măng PCB 500 500 Cốt liệu chiếm phần lớn trọng lượng 30 (kg) thể tích bê tơng (khoảng 60-80% thể Nước (l) 150 150 tích) Vì để chế tạo bê tơng nhẹ cần 1091 655 thiết phải sử dụng loại cốt liệu đặc biệt có Cát vàng (kg) 414 1171 khối lượng thể tích nhỏ Trong nghiên cứu Đá (kg) này, sử dụng sỏi keramzit M uội silic (kg) 45,5 cốt liệu lớn thay đá thông thường % PGSD 0,5 Sỏi nhẹ keramzit vật liệu xây dựng nhân tạo sản xuất từ loại khoáng sét dễ Cả hai loại bê tông sử dụng xi măng chảy phương pháp nung phồng nhanh PCB30, tỷ lệ N/X 0,3 Cốt liệu sử Chúng có cấu trúc tổ ong với lỗ rỗng nhỏ dụng phù hơp với tiêu chuẩn TCVN 7570: kín Xương vỏ sỏi keramzit 2006 [4] Đối với loại bê tơng nhẹ cốt liệu vững lớn (đá) sử dụng sỏi keramzit thay đá thông thường Trong thành phần cấp phối bê tơng nhẹ cịn sử dụng lượng phụ gia khống mịn muội silic Ngồi thành phần cấp phối hai loại bê tông sử dụng phụ gia siêu dẻo gốc Polycarboxylate để đảm bảo tính cơng tác KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1.Khối lượng thể tích cường độ chịu nén Hình Sỏi nhẹ keramzit Khối lượng riêng sỏi keramzit 1,3 g/cm3 khối lượng thể tích trạng thái khơ bão hịa nước 1,04 g/cm3 1,21 g/cm3 Thành phần hạt sỏi thể bảng bên ( Bảng Thành phần hạt s ỏi nhẹ keramzit (theo tiêu chuẩn TCVN 7572-2 : 2006 [2]) Sàng (mm) 10 i (%) Ai (%) 5,65 18,65 2.5 1.25 45,42 26,125 3,075 6,275 24,925 70,345 96,47 99,55 2.2 Thiết kế thành phần bê tông Phương pháp thiết kế thành phần cho hai loại bê tông sử dụng nghiên cứu phương pháp ACI [3] kết hợp thực 31 Hình So sánh khối lượng thể tích cường độ chịu nén loại bê tông: Bê tông thường (BTT) Bê tông nhẹ (BTN) Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 Các mẫu bê tông nhào trộn theo cấp phối Q trình bảo dưỡng mẫu bê tơng phải đảm bảo quy trình theo tiêu chuẩn TCVN 3105 - 1993 [5] lấy mẫu, chế tạo bảo dưỡng mẫu bê tơng Từ kết thí nghiệm cường độ chịu nén khối lượng thể tích loại bê tông thường bê tông nhẹ ta thấy loại bê tơng có cường độ nén bê tơng nhẹ keramzit có khối lượng thể tích nhỏ bê tông thường Mẫu bê tông nhẹ sau 28 ngày tuổi đạt cường độ 28 MPa sử dụng xi măng PCB 30 Mẫu bê tông thường bê tông nhẹ khối lập phương có kích thước 100*100*100mm sau 28 ngày tuổi bê tơng nhẹ có khối lượng thể tích từ 1800 1900Kg/m3 , nhẹ nhiều so với khối lượng bê tơng thường có khối lượng thể tích từ 2300 - 2350Kg/m3 Chúng ta nhận thấy, tỉ lệ cấp phối N/X, bê tông thường cần khối lượng đá lớn gấp 2,0 ÷ 2,5 lần khối lượng đá cần cho cấp phối bê tông nhẹ Tuy nhiên lượng phụ gia siêu dẻo sử dụng cho bê tơng nhẹ cần lớn để có độ lưu động Sn Điều cốt liệu keramzit có độ rỗng lớn nên hút nước mạnh Nếu trộn cốt liệu khơ làm giảm mạnh lượng nước nhào trộn cho bê tơng dẫn đến giảm tính cơng tác Ngồi thành phần bê tơng nhẹ có sử dụng lượng phụ gia khoáng siêu mịn muội silic Các hạt muội silic có tỷ diện tích lớn nên làm tăng lượng nước dùng, phải sử dụng phụ gia siêu dẻo nhiều để đảm bảo tính cơng tác 3.2 Độ chống thấm nước độ thấm ion clo bê tông nhẹ Để sử dụng công trình thủy lợi, bê tơng khơng phải đạt u cầu khả nănng chịu lực mà phải đáp ứng khả chống thấm Thí nghiệm xác định độ chống thấm bê tông tiến hành theo tiêu chuẩn TCVN 3116-1993 [6] Ngoài mẫu bê tơng thí nghiệm xác định độ thấm ion clo theo phương pháp đo điện lượng, tiêu chuẩn ASTM C1202-03 [7] Kết thí nghiệm thể bảng 32 Bảng Kết thí nghiệm thấm nước thấm ion clo Thí nghiệm thấm nước Áp lực Mác thủy tĩnh chống (atm) thấm 10 B8 Thí nghiệm thấm ion clo Điện lượng (culong) Mức độ thấm 198 Rất thấp Kết thí nghiệm cho thấy bê tơng nhẹ cốt liệu keramzit có khả chống thấm nước ion clo tốt, tương đương bê tông nặng thơng thường Kết có thành phần bê tơng nhẹ có muội silic mịn, góp phần cải thiện vi cấu trúc đá xi măng, nâng cao khả chống thấm KẾT LUẬN Các kết thí nghiệm cho thấy hồn tồn sử dụng bê tơng nhẹ thay bê tơng nặng truyền thống cơng trình thủy lợi Bê tơng nhẹ cốt liệu keramzit có cường độ chịu nén tương đương khả chống thấm tốt lại có khối lượng thể tích giảm đáng kể so với bê tông thường Công nghệ chế tạo bê tông nhẹ vấn đề tương đối Việt Nam cần tiếp tục quan tâm, nghiên cứu để tối ưu hóa thành phần cấp phối đưa vào ứng dụng rộng rãi xây dựng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TCVN 8218:2009; Bê tông thủy công - yêu cầu kỹ thuật [2] TCVN 7572: 2006: cốt liệu cho bê tông vữa - Phương pháp thử [3] ACI 211.2-98 Tiêu chuẩn thiết kế, chọn thành phần bê tông nhẹ cho kết cấu [4] TCVN 7570: 2006: cốt liệu cho bê tông vữa - Yêu cầu kỹ thuật [5] TCVN 3105 - 1993: hỗn hợp bê tông nặng bê tông nặng - lấy mẫu, chế tạo bảo dưỡng mẫu thử [6] TCVN 3116-1993: Bê tông nặng - Phương pháp xác định độ chống thấm nước [7] ASTM C1202-03; Standard Test Method for Electrical Indication of Concrete's Ability to Resist Chloride Ion Penetration ... dùng, phải sử dụng phụ gia siêu dẻo nhiều để đảm bảo tính công tác 3.2 Độ chống thấm nước độ thấm ion clo bê tông nhẹ Để sử dụng cơng trình thủy lợi, bê tơng khơng phải đạt yêu cầu khả nănng chịu... nghiệm cho thấy hồn tồn sử dụng bê tơng nhẹ thay bê tông nặng truyền thống công trình thủy lợi Bê tơng nhẹ cốt liệu keramzit có cường độ chịu nén tương đương khả chống thấm tốt lại có khối lượng... tông nhẹ Bê tông nhẹ keramzit Bê tông thường Xi măng PCB 500 500 Cốt liệu chiếm phần lớn trọng lượng 30 (kg) thể tích bê tơng (khoảng 60-80% thể Nước (l) 150 150 tích) Vì để chế tạo bê tơng nhẹ