Nghiên cứu ứng dụng bê tông chất lượng cao sử dụng các vật liệu địa phương phía nam trong kết cấu cầu

Nghiên cứu ứng dụng bê tông chất lượng cao sử dụng các vật liệu địa phương phía Nam trong kết cấu cầu

24 • Công nghệ chế tạo bê tông chất lượng cao khác với bê tông thường ở chỗ nó được chế tạo với thành phần được chọn lọc một cách cẩn thận, thiết kế hỗn hợp tối ưu và được cân đong, trộn đặc biệt, đầm, bảo dưỡng theo những tiêu chuẩn công nghiệp cao nhất. • Tõ c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu trªn thÕ giíi vµ kÕt qu¶ nghiªn cøu thùc nghiƯm víi c¸c vËt liƯu s½n cã ë khu vùc Nam bé ®· ®đ c¬ së khoa häc cho viƯc øng dơng bª t«ng chÊt l−ỵng cao trong x©y dùng nãi chung vµ trong x©y dùng cÇu ®−êng nãi riªng. C¸c d¹ng kÕt cÊu ®Ĩ ¸p dụng bê tông chất lượng cao cho các công trình giao thông ở khu vực Nam bộ rÊt phong phó vµ hứa hẹn một hiệu quả to lớn về kỹ thuật, kinh tế xã hội. KiÕn nghÞ: • Nªn sư dơng bª t«ng chÊt l−ỵng cao (HPC) vµo nh÷ng c«ng tr×nh lín, quan träng, ®ßi hái chÊt l−ỵng, ®é bỊn cao ®Ỉc biƯt lµ nh÷ng c«ng tr×nh lµm viƯc trong m«i tr−êng kh¾c nghiƯt ë TP. Hå ChÝ Minh vµ khu vùc Nam bé nh−: cÇu, hÇm, c¸c tun Metro, hƯ thèng tho¸t n−íc mỈt vµ n−íc th¶i • CÇn ®Èy m¹nh viƯc s¶n xt phơ gia trong n−íc ®Ĩ gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm. H−íng nghiªn cøu ph¸t triĨn cđa ln ¸n: • TiÕp tơc nghiªn cøu vỊ mỈt øng dơng c¸c lo¹i bª t«ng chÊt l−ỵng cao sư dơng vËt liƯu trong n−íc, ®Ỉc biƯt trong m«i tr−êng ¨n mßn m¹nh. • §Èy m¹nh nghiªn cøu c«ng nghƯ hiƯn ®¹i ®Ĩ chÕ t¹o c¸c s¶n phÈm, c«ng tr×nh sư dơng bª t«ng chÊt l−ỵng cao. • Sư dơng bª t«ng chÊt l−ỵng cao x©y dùng mét c«ng tr×nh cÇu thư nghiƯm ®Ĩ cã c¬ së chÝnh x¸c so s¸nh víi kiÕn nghÞ cđa ln ¸n. • Hoµn chØnh quy tr×nh tÝnh to¸n, thiÕt kÕ, thi c«ng bª t«ng chÊt l−ỵng cao t¹i ViƯt Nam. 1 PhÇn më ®Çu Ngµy nay, bª t«ng chÊt l−ỵng cao ®· ®−ỵc nghiªn cøu vµ øng dơng réng r·i ë nhiỊu n−íc trªn thÕ giíi, mang l¹i hiƯu qu¶ lín vỊ c¸c mỈt kinh tÕ, kü tht vµ x· héi. §i ®Çu trong lÜnh vùc nµy lµ c¸c n−íc Mü, NhËt, Canada, Hµ Lan Bª t«ng chÊt l−ỵng cao lµ mét c¶i tiÕn to lín, ®−ỵc chÕ t¹o b»ng c¸c vËt liƯu trun thèng kÕt hỵp víi c¸c phơ gia hiƯn ®¹i vµ vËt liƯu kÕt dÝnh bỉ sung. Trong hÇu nh− tÊt c¶ c¸c d¹ng x©y dùng, bª t«ng chÊt l−ỵng cao cho mét gi¶i ph¸p tèt h¬n, cã gÝa thµnh hỵp lý h¬n so víi bª t«ng th«ng th−êng nÕu xem xÐt tíi c¶ c¸c vÊn ®Ị ti thä kÕt cÊu, chi phÝ duy tu b¶o d−ìng… NhiỊu n−íc trªn thÕ giíi ®· nghiªn cøu vµ øng dơng bª t«ng chÊt l−ỵng cao thµnh c«ng, tuy nhiªn c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu nµy ®−ỵc thùc hiƯn dùa vµo nh÷ng mơc ®Ých, ®iỊu kiƯn khÝ hËu, thêi tiÕt (®a sè ë vïng cã b¨ng gi¸), nguyªn vËt liƯu sư dơng…lµ hoµn toµn kh¸c. Kh«ng thĨ ¸p dơng nh÷ng kÕt qu¶ cã s½n ë c¸c qc gia nµy vµo ®iỊu kiƯn cơ thĨ ë ViƯt Nam. §Ỉc biƯt khu vùc Nam bé chÞu ¶nh h−ëng nhiỊu vµ kh¾c nghiƯt cđa khÝ hËu nhiƯt ®íi (nhiƯt ®é cao vµ Èm). NhiỊu c«ng tr×nh biĨn vµ cÇu, cèng ph¶i lµm viƯc trong ®iỊu kiƯn m«i tr−êng n−íc mỈn, n−íc lỵ vµ m«i tr−êng kh¾c nghiƯt nh−: axÝt, sun ph¸t hµm l−ỵng cao. Nam bé cã ngn cung cÊp nguyªn vËt liƯu ®a d¹ng, phong phó kĨ c¶ vËt liƯu t¹i chç vµ ngo¹i nhËp…Víi sù ph¸t triĨn m¹nh mÏ cđa c«ng nghƯ x©y dùng: ngµy cµng nhiỊu lo¹i cÇu ®ßi hái v−ỵt khÈu ®é lín h¬n, mü tht cao h¬n… viƯc nghiªn cøu chÕ t¹o vµ øng dơng bª t«ng chÊt l−ỵng cao b»ng c¸c nguyªn vËt liƯu cã s½n trong khu vùc cã ý nghÜa thùc tiƠn rÊt lín, c¶ trong giai ®o¹n thi c«ng vµ giai ®o¹n khai th¸c. Do vËy, t¸c gi¶ ®· chän ®Ị tµi ln ¸n cđa m×nh víi tªn “Nghiªn cøu øng dơng bª t«ng chÊt l−ỵng cao sư dơng c¸c vËt liƯu ®Þa ph−¬ng khu vùc Nam bé trong kÕt cÊu cÇu“. §©y lµ mét ®Ị tµi cã c¬ së thùc tiƠn vµ cã ý nghÜa khoa häc.  Mơc tiªu cđa ®Ị tµi: sư dơng vËt liƯu khu vùc Nam bé ®Ĩ chÕ t¹o bª 2 tông chất lợng cao (HPC) có cờng độ 80 MPa. Nghiên cứu các tính năng cơ học; độ bền chống thấm nớc, chống thấm clorit, độ co ngót; nghiên cứu thực nghiệm trên dầm và ống cống bê tông cốt thép chế tạo bằng bê tông chất lợng cao (cờng độ 80 MPa) sử dụng vật liệu địa phơng; nghiên cứu công nghệ chế tạo và hớng ứng dụng bê tông chất lợng cao trong xây dựng cầu và các công trình trên đờng tại khu vực Nam bộ. Nội dung luận án: gồm phần mở đầu và năm chơng, tiếp đến là các phần kết luận, kiến nghị, những nghiên cứu tiếp theo, danh mục tài liệu tham khảo và phụ lục. chơng 1 tổng quan về bê tông chất lợng cao (Hpc), ứng dụng của nó trong xây dựng cầu v kết cấu công trình 1.1. Khái niệm bê tông chất lợng cao (HPC): 1.1.1. Định nghĩa: Bê tông chất lợng cao có các tính năng cao theo yêu cầu sử dụng nh: cờng độ cao, độ chống thấm cao, sức chịu mài mòn tốt, mô đun đàn hồi cao, độ bền chống ăn mòn hóa học cao v.v Có rất nhiều định nghĩa khác nhau về bê tông chất lợng cao trên thế giới. Theo tác giả, đề nghị chọn định nghĩa đơn giản: bê tông chất lợng cao là loại bê tông thỏa mãn các tính năng cơ học cao, độ bền cao, co ngót và từ biến thấp so với các loại bê tông truyền thống. Dới đây là một số cải tiến đạt đợc trong các nghiên cứu ở Việt Nam và trên thế giới những năm gần đây theo sự phân tích hệ thống: cấu trúc - tính năng - kết cấu và khả năng ứng dụng. */ Cấu trúc vi mô: Các nghiên cứu ở nớc ngoài và Việt Nam đã xây dựng đợc quan hệ giữa các tính năng đợc cải thiện trong bê tông với độ chặt của vữa, cũng nh cấu trúc ở vùng chuyển tiếp giữa vữa xi măng - cốt liệu. Trong bê tông thông thờng do cấu trúc ở vùng chuyển tiếp là yếu nhất nên các vết nứt xuất hiện đầu tiên ở vùng này và đi vòng quanh biên của cốt liệu. 23 Bê tông chất lợng cao B80 có sử dụng phụ gia khoáng oxit silíc hoạt tính siêu mịn (5%, 10%) đã cho độ co ngót thấp hơn rất nhiều so với độ co ngót của bê tông thông thờng B40 không sử dụng phụ gia của mẫu đối chứng. Độ co ngót của bê tông cờng độ cao phát triển rất mạnh trong 3 ngày đầu tiên, bằng 69% so với độ co ngót của bê tông tuổi 28 ngày. Điều này phù hợp với các nghiên cứu trên thế giới và trong nớc. Quan hệ giữa độ co ngót của bê tông chất lợng cao ở tuổi 28 ngày với tỷ lệ N/CKD, Đ, N đợc biểu diễn bằng phơng trình sau: (4.15) 5. Chế tạo, thí nghiệm các kết cấu dầm và ống cống bê tông cốt thép sử dụng bê tông chất lợng cao (cờng độ 80 MPa) bằng vật liệu khu vực Nam bộ, so sánh với kết cấu đối chứng cho thấy các u điểm vợt trội nh sau: Bê tông chất lợng cao đã làm tăng khả năng chịu tải trọng của dầm so với bê tông thông thờng cùng kích thớc (tăng khoảng 14%). Bê tông chất lợng cao không có hiệu quả nhiều đối với dầm bê tông cốt thép thờng và chỉ phát huy mạnh mẽ với bê tông dự ứng lực. Dầm bê tông chất lợng cao B80 có số lợng vết nứt ít hơn và có bề rộng khe nứt nhỏ hơn so với dầm bê tông cờng độ 40 Mpa. Với cùng kích thớc hình học và hàm lợng cốt thép, bê tông chất lợng cao tăng khả năng chịu lực của cống (khoảng 61%) và có số lợng vết nứt ít hơn (khoảng 85%) so với cống bê tông thông thờng cờng độ 40 MPa. Bề rộng khe nứt trong cống bê tông chất lợng cao B80 nhỏ hơn (khoảng 68%) so với cống bê tông cờng độ 40 MPa. Bê tông chất lợng cao B80 cải thiện khá nhiều khả năng chống thấm của cống (hơn 2 lần so với bê tông B40). So sánh về mặt vật liệu, bê tông B80 có giá thành cao hơn bê tông B40 khoảng 35%. Tuy nhiên, thiết kế công trình có kết cấu sử dụng bê tông chất lợng cao sẽ đợc cải tiến (kích th ớc nhỏ hơn ) nên tổng giá thành toàn bộ công trình chỉ tăng khoảng 5-10% và có thời gian khai thác dài hơn. 22 28 .0072.0.0029.0.0101.00708.0 N CKD N +++= 22 thức thành phần, vật liệu chế tạo, các tính năng cơ học của bê tông có f c 80 MPa phục vụ cho thiết kế cầu và các công trình trên đờng ô tô. Về tốc độ phát triển cờng độ: cờng độ nén ở tuổi 3 ngày đạt đợc 75% còn cờng độ ở 7 ngày đạt trên 90% so với cờng độ nén 28 ngày; cờng độ chịu kéo uốn ở 3, 7, 28 ngày đạt 74%; 85%; 100%. Nh vậy, nên thi công kéo cốt thép dự ứng lực ở tuổi 7 ngày mới đảm bảo cờng độ chịu kéo uốn và cờng độ chịu nén của bê tông. Về quan hệ giữa cờng độ bê tông và cờng độ đá làm cốt liệu: với đá gốc làm thí nghiệm có cờng độ 120 MPa có thể chế tạo đợc bê tông có cờng độ 80 MPa. Nh vậy, cờng độ đá gốc ở trạng thái bão hòa chỉ nên quy định lớn hơn cờng độ của bê tông khoảng 1.5 lần (không cần phải lớn hơn 2 lần nh lý thuyết bê tông truyền thống quy định đối với bê tông B30). Quan hệ giữa cờng độ nén của bê tông cờng độ cao ở tuổi 28 ngày với tỷ lệ N/CKD, Đ, N đợc biểu diễn bằng phơng trình sau: (3.36) Mặc dù có nhiều yếu tố ảnh hởng nhng kết quả thực nghiệm phù hợp với các nghiên cứu lý thuyết cho thấy: tỷ lệ N/CKD ảnh hởng lớn nhất đến cờng độ bê tông. 4. Độ bền bê tông chất lợng cao B80 sử dụng vật liệu khu vực Nam bộ: Các kết quả nghiên cứu về quan hệ giữa hàm lợng muội silic và khả năng thấm clorit cho thấy độ bền chống thấm clo của bê tông chất lợng cao B80 ở mức độ dới 1000culông. Loại bê tông này tơng đơng với bê tông chất lợng cao cấp độ 1 của Hoa Kỳ có tuổi thọ khai thác từ 75-100 năm, sử dụng thích hợp với các công trình xây dựng cần độ bền cao. Khả năng chống lại các tác động hóa học và thấm của bê tông chất lợng cao lớn hơn bê tông thông th ờng. Bê tông sử dụng cốt liệu Nam bộ với phụ gia muội silic, tro bay trong thí nghiệm đã chứng tỏ đảm bảo độ bền dới tác dụng của ion clo. 22 2 28 .3380.1.3294.2.8449.0.0347.31763.88 N CKD N CKD N R = 3 Trong bê tông cờng độ cao có thêm muội silic, vữa hoàn toàn đồng nhất, ở trạng thái vô định hình. Các hạt muội silic phân bố đều giữa các hạt xi măng chính là nhân của các hydrat. Lỗ rỗng mao quản giảm và không liên tục, trong khi ở các loại bê tông khác, chúng thông nhau. Các hạt muội silic đóng vai trò bụi và puzơlan, làm đặc vùng chuyển tiếp giữa xi măng - cốt liệu. Sự phá hủy khi đó là xuyên qua các hạt cốt liệu. Hơn nữa, muội silic hấp thụ phần lớn các phân tử nớc di chuyển về phía các hạt cốt liệu. Do không tách nớc nên vùng chuyển tiếp trở nên không bị yếu. */ Sự cải tiến công nghệ bê tông Việc loại bỏ giới hạn cắt của vữa xi măng tơi bằng cách thêm phụ gia hóa dẻo tạo thành một loại bê tông dễ chảy, mặc dù có bề mặt nhớt và dính. Việc có đợc cờng độ rất cao ngay sau những giờ, những ngày đầu tiên hoặc có thể làm chậm sự ninh kết hàng chục giờ mà không ảnh hởng đến tính công tác của vữa sẽ đa đến yêu cầu cải tiến công nghệ bê tông tại công trờng. */ ứng xử cơ học: ngoài việc tăng cờng độ chịu nén, cần chú ý tăng cờng độ chịu kéo và chịu cắt. Vấn đề sức chịu cắt của bê tông cờng độ cao và kết cấu sử dụng bê tông cờng độ cao còn là vấn đề mở cần đợc nghiên cứu tiếp. Việc tăng mô đun đàn hồi cần đợc phân tích và xem xét, liên quan đến việc tăng cao các đặc tính dính bám giữa thép và bê tông. Bê tông cờng độ cao có từ biến ít hơn khoảng 40% so với bê tông thờng B40. */ Độ bền: bê tông cờng độ cao và rất cao chống xâm thực hóa học tốt hơn bê tông truyền thống. Độ bền chống lại chu trình tạo gen - hủy gen đợc nghiên cứu cho thấy ứng xử tốt của bê tông cờng độ cao và rất cao. 1.1.2. Biện pháp tăng cờng độ bê tông: Để cải thiện các tính chất của bê tông, cần tìm biện pháp giảm hàm lợng nớc. Đồng thời, nhiều nhà nghiên cứu khác đã tìm cách tạo ra một loại đá khối nhận đợc từ hỗn hợp có độ chặt rất cao bằng công nghệ rung ép với áp lực cao. 4 Sự không vón cục của các hạt xi măng đợc giải quyết bằng cách sử dụng các chất siêu dẻo. Bằng cách này có thể giảm mạnh lợng nớc cần dùng vì phần lớn nớc trong bê tông truyền thống nằm giữa các hốc xi măng và do vậy ít tạo ra tính công tác. Với bê tông cờng độ cao, tỷ lệ N/X là 0.3 - 0.2, với bê tông truyền thống tỷ lệ này từ 0.4 - 0.6. Tăng dải hạt bằng cách sử dụng các chất hoạt tính siêu mịn (silicafume, tro nhẹ) nhằm lấp đầy lỗ rỗng vi mô giữa các cụm hạt, đồng thời cải thiện độ chặt của hỗn hợp, tất cả đều làm tăng tính lu biến của bê tông tơi. Mặt khác các khoáng hoạt tính siêu mịn (d=0.1-10àm) có phản ứng puzơlan hóa với hydroxit canxi trong hồ xi măng. 1.1.3. Vật liệu mới, thiết kế mới cho công trình: Các mặt cắt kết cấu công trình đợc tính toán với bê tông thông thờng có kích thớc tơng ứng với mật độ cốt thép thờng và cốt thép dự ứng lực nhất định. Khi tăng cờng độ, độ bền của bê tông chúng ta có thể tạo ra một thế hệ kết cấu mới có cờng độ và độ bền cao hơn, sẽ tạo ra sự bố trí giữa bê tông và thép khác. Theo Giáo s Yves Malier (Pháp), để có hiệu quả về kỹ thuật cũng nh kinh tế, phơng pháp thiết kế mới cần toàn diện và cần tổng hợp các dữ liệu liên quan: về vật liệu mới, kết cấu mới, phơng pháp thi công, các hình dáng kiến trúc công trình, các giai đoạn bảo dỡng 1.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng một số bê tông chất lợng cao (HPC) trên thế giới: Bê tông cờng độ cao: bê tông cờng độ cao ngày càng đợc áp dụng rộng rãi trong các công trình lớn chủ yếu ở ba lĩnh vực: nhà cao tầng, công trình biển và các công trình giao thông nh cầu đờng, hầm Mỹ là quốc gia sử dụng bê tông cờng độ cao sớm và nhiều nhất. Bê tông cờng độ cao sớm l bờ tụng t c cng ch nh t i tui sm hn so vi bờ tụng bỡnh thng. Bờ tụng cng cao sm c s dng cho kt cu bờ tụng d ng lc, cho phộp cng cỏp sm Bê tông chất lợng cao có sức chịu mài mòn lớn: sử dụng đặc biệt có hiệu quả cho các đập nớc và các bể tiêu năng, mặt đờng bê tông 21 tiếp xúc trực tiếp với nớc lợ và nớc mặn; hầm, đờng xe điện ngầm Sử dụng bê tông có cờng độ cao sớm để rút ngắn tiến độ thi công; đúc dầm và cọc ống bê tông cốt thép dự ứng lực rất có hiệu quả. Các công trình có khối lợng bê tông lớn nh dầm, mố trụ cầu lớn có thể sử dụng phụ gia nhiệt thủy hóa thấp để đảm bảo chất lợng bê tông. Kết luận Việc nghiên cứu áp dụng bê tông chất lợng cao (về các tính năng cơ học, tính năng bền ) sử dụng vật liệu khu vực Nam bộ vào xây dựng cầu và công trình trên đờng là cần thiết, có ý nghĩa thực tiễn và ý nghĩa khoa học. Các kết quả nghiên cứu trong luận án có thể áp dụng trong thiết kế, thi công các công trình cầu, cảng, hầm và hệ thống thoát nớc trong khu vực. Những đóng góp khoa học chính của luận án là: 1. Luận án đã tổng hợp tình hình nghiên cứu và ứng dụng bê tông chất lợng cao ở Việt Nam và trên thế giới. Đã trình bày các định nghĩa, giới thiệu một số loại bê tông chất lợng cao và những tính năng u việt của nó. Nêu bật đợc các nội dung cơ bản đạt đợc trong các nghiên cứu ở Việt Nam và trên thế giới những năm gần đây. Qua khảo sát tình hình cụ thể về nghiên cứu, ứng dụng bê tông chất lợng cao tại khu vực Nam bộ đã xác định đợc tính cấp thiết, mục tiêu, phơng pháp, nội dung nghiên cứu chính của luận án. 2. Các loại vật liệu xi măng, đá, cát, phụ gia tại khu vực Nam bộ có chất lợng đáp ứng đợc các tiêu chuẩn kỹ thuật của Việt Nam cũng nh quốc tế (TCVN, ASTM ) dùng để chế tạo bê tông chất lợng cao. Luận án đã kiến nghị một số giải pháp khắc phục tình trạng thiếu cát xây dựng có thể sử dụng để tham khảo cho việc thiết kế, thi công công trình. 3. áp dụng các tiêu chuẩn của ngành GTVT, tiêu chuẩn ASTM và các hớng dẫn của ACI từ cốt liệu, xi măng Nam bộ, các phụ gia siêu dẻo và phụ gia khoáng hoạt tính siêu mịn chế tạo đợc bê tông có các đặc tính cơ học phù hợp với bê tông chất lợng cao. Mô đun đàn hồi, cờng độ chịu kéo uốn, cờng độ chịu kéo và dạng phá hoại mẫu thỏa mãn các yêu cầu cơ học cho bê tông làm cầu theo khuyến cáo của CEB-FIP. Luận án đề nghị công 20 So sánh về mặt vật liệu, bê tông B80 có giá thành cao hơn bê tông B40 khoảng 35%. Tuy nhiên, thiết kế công trình có kết cấu sử dụng bê tông chất lợng cao sẽ đợc cải tiến (kích thớc nhỏ hơn ) nên tổng giá thành toàn bộ công trình chỉ tăng khoảng 5-10% và có thời gian khai thác dài hơn. 5.7. Lu ý về Qui trình công nghệ chế tạo bê tông chất lợng cao: */ Việc định lợng và trộn bê tông: Bê tông chất lợng cao có sử dụng các loại phụ gia đồng thời nên việc cân đong phụ gia phải hết sức chính xác và phải tuân thủ chỉ dẫn trong chứng chỉ của nhà sản xuất. Cần sử dụng mỏy trn cng bc, c bit i vi bờ tụng cú cng cao hn 80MPa. Độ sụt của bê tông tơi tại trạm trộn thờng từ 18-20 cm; tại nơi thi công từ 14-16 cm. */ Đổ, đầm và bảo dỡng bê tông: Hu nh bờ tụng chất lợng cao c ỳc vi st t 14 ữ 16 cm. Ngay c ti st ny, vic m vn c yờu cu m b o cht. Cần phải bảo dỡng bê tông ngay sau khi thi công và khi bê tông rắn chắc để đảm bảo quá trình thủy hóa và rắn chắc của xi măng. 5.8. Hớng sử dụng bê tông chất lợng cao: Dới đây là một số dạng kết cấu sử dụng bê tông chất lợng cao (cờng độ 80 MPa) có khả năng đạt hiệu quả lớn: Dầm bê tông cốt thép dự ứng lực (kể cả kéo trớc và kéo sau). Dầm dự ứng lực loại nhỏ với nhiều kích thớc định hình khác nhau phục vụ cho giao thông nông thôn, vùng sâu vùng xa Các cầu bê tông cốt thép dự ứng lực vợt khẩu độ lớn. Trụ, tháp, dầm cầu bê tông cốt thép cầu treo, cầu dây văng. Dầm thép liên hợp với bản bê tông cốt thép . Cầu vợt trong thành phố hoặc các xa lộ. Một số dạng kết cấu công trình khu vực Nam bộ có thể áp dụng bê tông chất lợng cao (về tính năng bền, cờng độ cao sớm ): Sử dụng bê tông chất lợng cao về chống thấm, chống ăn mòn clorit cho các hệ thống thoát nớc thải; kết cấu phần dới của công trình cầu, cảng 5 Một số tính năng bền vợt trội của bê tông chất lợng cao: tính thấm rất thấp đối với không khí, nớc và chloride ions; khả năng chống cacbonnat hóa, chống lại sự tấn công hóa học của bê tông chất lợng cao rất tốt, chịu đợc nhiều sun phát khác nhau. 1.3. Tình hình nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng bê tông chất lợng cao (HPC) tại Việt Nam. Đi đầu trong vấn đề này là các trờng Đại học xây dựng, Đại học GTVT, Viện KHCN GTVT, Viện KHCN VLXD Một số công trình cầu trong ngành GTVT thuộc các dự án ODA của Nhật Bản, úc, đã tăng cờng độ bê tông lên 50-60 MPa nh các cầu Mỹ Thuận, cầu Rạch Miễu, cầu Cần Thơ (phía Nam) và cầu Bãi Cháy, Cầu Thanh trì(phía Bắc). 1.4. Bê tông chất lợng cao (HPC) trong xây dựng cầu và các công trình giao thông khu vực Nam bộ: Các cầu trên tuyến đờng cao tốc Sài gòn - Trung Lơng, Xa lộ Đông Tây đang đợc thi công đã sử dụng bê tông cờng độ cao sớm để rút ngắn thời gian chờ căng cáp. Những công trình tiếp xúc với môi trờng xâm thực cao nh: các hệ thống thoát và xử lý nớc thải, các công trình cầu, cảng ở vùng nớc mặn, nớc lợ đều sử dụng loại bê tông bền sun phát và clorit. chơng 2 Nghiên cứu đặc tính các vật liệu khu vực Nam bộ dùng chế tạo bê tông chất lợng cao (hpc) trong xây dựng cầu v các công trình trên đờng. 2.1. Đặt vấn đề: mục tiêu nghiên cứu của Chơng 2 là thống kê, phân tích, thí nghiệm xác định một số chỉ tiêu cơ lý và hóa học của các loại vật liệu địa phơng: xi măng, đá dăm, cát, nớc, các loại phụ gia, các chất bổ trợ. So sánh với các tiêu chuẩn, quy trình của Việt Nam và quốc tế xem các vật liệu này có đáp ứng đợc yêu cầu chế tạo bê tông chất lợng cao không? Kiến nghị một số giải pháp khắc phục trong trờng hợp thiếu nguyên vật liệu. 2.2. Nghiên cứu các loại vật liệu: 2.2.1.Xi măng. 6 */ Các tiêu chuẩn về xi măng đang sử dụng: Tiêu chuẩn TCVN (Việt Nam); Tiêu chuẩn ASTM (Mỹ); Tiêu chuẩn Châu âu; Tiêu chuẩn úc. */ Các loại xi măng sử dụng cho công trình cầu, đờng khu vực Nam bộ: xi măng Hà Tiên, Holcim, Nghi Sơn, Chinh Phong, Hoàng Thạch Trong đó, xi măng Holcim và Nghi Sơn có nhiều tính năng cơ lý phù hợp với xi măng loại I (xi măng poóc lăng có phụ gia khoáng) ký hiệu PCB40. 2.2.2. Đá dăm: */ Nguồn cung cấp đá dăm cho các công trình cầu ở Nam bộ: - Khu vực Miền Đông Nam bộ: các mỏ đá tập trung nhiều ở tỉnh Đồng Nai, sau đó là Vũng Tàu, Bình Dơng, Bình Phớc. - Khu vực Miền Tây Nam bộ: đây là khu vực đồng bằng, chỉ có một số tỉnh giáp giới Campuchia có núi đá nh: Kiên Giang, An Giang còn nguồn cung cấp đá xây dựng chủ yếu là từ khu vực Miền Đông chở về. */ Kết quả thí nghiệm xác định các chỉ tiêu kỹ thuật của một số loại đá dăm: hiện nay tại khu vực Nam bộ, đá Hóa An đợc sử dụng nhiều nhất do chất luợng cao và ổn định. 2.2.3. Cát dùng để sản xuất bê tông khu vực Nam bộ: */Kết quả thí nghiệm phân tích chất lợng một số mỏ cát: Bảng 2.6: Kết quả thí nghiệm một số chỉ tiêu chính TT Tên mỏ cát Hạt <0.14 mm KL thể tích xốp KL riêng Hàm lợng sét, bẩn Tạp chất hữu cơ Mô đun hạt % kg/m 3 g/cm 3 % % 1 2 3 4 5 6 7 Cát Tân Ba Cát Đồng Nai Cát Sài Gòn-Cát Lái Cát Trị An Cát sông La Ngà Cát sông Thị Tính Cát Vàm Cỏ Đông 1.8 5.5 1.5 2.1 7.1 3.9 5.12 1450 1495 1340 1350 1495 1390 1631 2.63 2.69 2.6 2.62 2.65 2.61 2.61 0.95 0.95 1 0.85 0.61 0.9 3.05 m.chuẩn mầu số 1 m.chuẩn nt mầu số 1 mầu số 2 nt 3.15 2.83 2.85 2.89 2.49 1.95 2.282 19 5.5. Thử nghiệm kết cấu cống bê tông cốt thép sử dụng bê tông B80: 5.5.1. Lựa chọn các tham số của ống cống thí nghiệm: - Cng c thit k v thớ nghim kim tra theo TCXDVN 372: 2006 quy nh v ng bờ tụng ct thộp thoỏt nc; tiết diện hình tròn, đờng kính trong 600, dầy 85 mm, dài 2500 mm; cốt thép kéo nguội Ra = 3800kg/cm2; sử dụng bê tông chất lợng cao B80. Tổ hợp cống thí nghiệm gồm 03 cống bê tông chất lợng cao (B80) và 03 cống bê tông thông thờng (B40) đối chứng. 5.5.2. Chế tạo ống cống: 5.5.3. Thí nghiệm trên ống cống: a. Kh nng chu ti ca ng cng: Hình 5.10: Cấu tạo cống Jacking 600 Bng 5.7: So sỏnh kt qu vi cp ti v lc ộp theo TCXDVN 372: 2006 Ti trng th theo phng phỏp ộp 3 cnh (KN/m) Cp ti thp (T) Cp ti tiờu chun (TC) Cp ti cao (C) S T T ng kớnh danh nh mm Lc khụng nt Lc lm vic Lc cc i Lc khụng nt Lc lm vic Lc cc i Lc khụng nt Lc lm vic Lc cc i 600 12 20 25 29 46 58 34 54 68 1 Bờ tụng B40 22.67 38.84 52.92 2 Bờ tụng B80 55.901 66.894 85.66 b. Kt qu th thm nc ca ng cng 600: - Bờ tụng cht lng cao B80 t chng thm B16. - Bờ tụng cht lng cao B40 t chng thm B8. 5.6. So sánh hiệu quả kinh tế sử dụng bê tông chất lợng cao (cờng độ cao) về mặt chịu lực: 18 x 4200mm; chiều dài tính toán của nhịp là 4000 mm. Sử dụng bê tông chất lợng cao (cờng độ 80 MPa). Hình 5.3: Cấu tạo dầm bê tông cốt thép thí nghiệm Dầm đợc thiết kế theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN - 272 - 05; các tính toán chi tiết theo Phụ lục 1 đính kèm. 5.4.2. Chế tạo dầm: Cấp phối bê tông; Vật liệu xem Chơng 2 và 3. 5.4.3. Thí nghiệm trên dầm: Thí nghiệm xác định: tải trọng phá hoại thực tế của dầm; chuyển vị (độ võng) tại giữa nhịp; sự xuất hiện và mở rộng vết nứt. Hình 5.4: Sơ đồ thí nghiệm dầm a/ Tải trọng thí nghiệm: theo tính toán thiết kế, ngoài tải trọng bản thân dầm phải chịu hai lực tập trung đặt tại 1/4 và 3/4 nhịp. Bảng 5.3: So sánh kết quả thí nghiệm dầm Kết quả thí nghiệm Đơn vị Bê tông thờng B40 Bê tông chất lợng cao B80 So sánh M giữa nhịp KN.m 144,032,000 163,532,000 Tăng 14% Q gối KN 96,265.3 128,846 Tăng 33% Độ võng giữa nhịp cấp tải VI mm 19.76 15.87 Giảm 20% Chiếu rộng vết nứt lớn nhất tại cấp tải VI mm 0.44 0.2 Giảm 55% b/ Chất tải thí nghiệm: mỗi cấp của tải trọng thí nghiệm đợc chọn là 2x2000 kg (không tính tải trọng bản thân). Tải trọng sẽ đợc chất từng cấp theo quy định cho đến cấp mà dầm bị phá hoại. 7 */Một vài giải pháp khắc phục tình trạng thiếu cát: cần đẩy mạnh nghiên cứu sử dụng cát biển mịn để đổ bê tông cấp thấp; đầu t công nghệ sản xuất bê tông bằng cát nghiền từ đá; xây dựng kế hoạch chiến lợc và qui định thật chặt chẽ cho việc khai thác, sử dụng cát, tránh lãng phí. 2.2.4. Phụ gia: Mục đích của việc thêm phụ gia là để cải thiện các tính chất của bê tông khi cha hóa cứng và khi đã hóa cứng sao cho phù hợp với các yêu cầu của ngời sử dụng nhằm tiết kiệm xi măng, dễ thi công hoặc đem lại hiệu quả cao về kỹ thuật, kinh tế. Một số loại phụ gia thông dụng: phụ gia điều chỉnh tốc độ đông cứng của bê tông; giảm nớc thờng; giảm nớc bậc cao (siêu dẻo); phụ gia hoạt tính puzơlan; xỉ lò cao; tro bay; muội Silic; tro trấu Tại khu vực Nam bộ nguồn cung cấp chính: các cơ sở sản xuất của nớc ngoài tại Việt Nam. 2.2.5. Nớc trộn bê tông: tại các tỉnh Miền Tây đều nằm trong khu vực nớc mặn, nớc lợ hoặc nớc phèn. Nh vậy, trong khu vực này hầu nh nớc không đủ tiêu chuẩn để đổ bê tông, phải sử dụng bằng nớc máy. Chơng 3 Nghiên cứu các tính năng cơ học của bê tông chất lợng cao (cờng độ 80 MPa) sử dụng vật liệu khu vực Nam bộ trong xây dựng cầu. 3.1. Đặt vấn đề: Chơng này nghiên cứu phơng pháp thiết kế thành phần cấp phối bê tông chất lợng cao có cờng độ 80 MPa sử dụng vật liệu địa phơng khu vực Nam bộ. Thí nghiệm xác định một số tính năng cơ học của 8 9 10 11 12 13 Cát Hồng Ngự Cát Tân Châu Cát Lộc An Cát Oxama Cát Banam-CPC Cát Niếc luông-CPC 4.8 26.6 5.2 1.1 0.3 1.4 1340 1380 1378 1340 1350 1380 2.64 2.62 2.69 2.59 2.6 2.61 1.1 1.48 1.16 1.2 0.8 1.01 m.chuẩn mầu số 1 m.chuẩn nt nt nt 2.27 1.62 2.30 2.53 3.25 2.59 8 bê tông; đánh giá mối quan hệ giữa bê tông thông thờng và bê tông cờng độ cao. Nghiên cứu quan hệ giữa yếu tố vật liệu và cờng độ của bê tông chất lợng cao bằng phơng pháp Quy hoạch thực nghiệm. Đa ra bảng tính năng bê tông chất lợng cao sử dụng vật liệu địa phơng dùng làm cầu và các công trình trên đờng khu vực Nam bộ. 3.2. Phơng pháp thiết kế thành phần bê tông chất lợng cao B80: Trong luận án, áp dụng phơng pháp thiết kế thành phần bê tông chất lợng cao của Viện bê tông Hoa Kỳ; Tiêu chuẩn 22TCN 272-05 Bộ GTVT- Việt Nam. Các bớc thiết kế cụ thể nh sau: */ Cờng độ yêu cầu: ACI khuyên sử dụng cờng độ yêu cầu Ryc đợc xác định theo công thức sau: MPa (mẫu trụ)(3.1); MPa (mẫu lập phơng) (3.2). */ Lựa chọn tuổi của bê tông khi thiết kế: lựa chọn thành phần bê tông có thể bị ảnh hởng bởi tuổi bê tông. Tuổi bê tông đợc lựa chọn khác nhau phụ thuộc các yêu cầu của công trình, thờng đợc qui định sau 28 ngày. */ Xác định thành phần cốt liệu thô (đá): lợng đá cho 1m 3 bê tông đợc tính nh sau: Đ = V đ . đ (kg/m 3 ) (3.5); trong đó: V đ - Thể tích đầm chặt của đá đợc thí nghiệm theo ASTM 39 đảm bảo đ = 1.602 - 1,634 g/cm 3 . */ Cốt liệu nhỏ: tỷ lệ đá/cát nên từ 1.5 ữ 1.9. Lợng cát (kg/m 3 bê tông) đợc tính nh sau: V ac = 1000 - V ađ - V an - V kk - V ax - V ak (3.6) C = V ac . c (3.7); trong đó : c - khối lợng riêng của cát. */ Xác định tỉ lệ Nớc/Xi măng (N/X) hoặc Nớc/Chất kết dính (N/CKD): Tổng lợng xi măng và bột khoáng đợc qui định là lợng chất kết dính (CKD). Bê tông chất lợng cao sử dụng chất phụ gia siêu dẻo có tỉ lệ N/CKD = 0.22 ữ 0.35 và độ sụt cao từ 18 ữ 20 cm. */ Tính toán hàm lợng vật liệu kết dính: Trọng lợng của vật liệu kết dính cần thiết trên m 3 bê tông có thể xác định đợc bằng cách chia lợng nớc cho tỷ lệ N/CKD. Từ hàm lợng chất kết dính xác định lợng xi măng tối u dùng cho bê tông. 9.0 65.9+ = b yc R R 9.0 6.11 + = b yc R R 17 tông ở tuổi 28 ngày. Phơng trình hồi quy chung: Trong đó: b 0 , b 1 , b 2 : là hệ số hồi quy; X 1 , X 2 , X 3 là các biến mã. 4.5.1. Kết quả thực nghiệm về co ngót bê tông: Trong luận án đã sử dụng phần mềm thống kê STATISTICA để xác định các hệ hồi quy. Sau khi kiểm tra tính tơng hợp của các hệ số bj theo tiêu chuẩn Student và tiêu chuẩn Fisher ta có phơng trình độ co ngót của bê tông phụ thuộc vào các giá trị biến mã nh sau: (4.12) 4.5.2. Phân tích kết quả thí nghiệm: Quan hệ giữa độ co ngót của bê tông cờng độ cao với tỷ lệ N/CKD, Đ, N đợc biểu diễn: (4.15) Chơng 5 nghiên cứu thực nghiệm dầm v ống cống bê tông cốt thép bê tông chất lợng cao (Hpc) 5.1. Đặt vấn đề: Chơng này nghiên cứu kết cấu dầm mặt cắt hình chữ nhật và cống tròn bê tông cốt thép sử dụng bê tông chất lợng cao (cờng độ 80 MPa). Thí nghiệm, phân tích kết quả, so sánh với các nghiên cứu trong và ngoài nớc; tính giá thành để so sánh hiệu quả kinh tế giữa bê tông chất lợng cao và bê tông thông thờng; đa ra một số lu ý về quy trình công nghệ chế tạo bê tông chất lợng cao; đề xuất, dự kiến một số hớng sử dụng bê tông chất lợng cao trong kết cấu cầu. 5.4. Thử nghiệm dầm bê tông cốt thép sử dụng bê tông chất lợng cao (cờng độ 80 MPa): 5.4.1. Lựa chọn các tham số của dầm thí nghiệm: Dầm giản đơn, cốt thép thờng; chịu hai lực tập trung tại 1/4 và 3/4 chiều dài nhịp. Tiết diện mặt cắt ngang hình chữ nhật, kích thớc 200 x 400 32110 2 39 2 28 2 17326315 2143322110 XXXbXbXbXbXXbXXb XXbXbXbXbby +++++ +++++= 22 28 .0072.0.0029.0.0101.00708.0 N CKD N +++= (4.7) 2 3 2 21 0072.00029.00101.00708.0 XXXY +++= 16 Kết quả thực nghiệm cũng cho thấy tốc độ co ngót của bê tông cờng độ cao phát triển rất mạnh trong 3 ngày đầu tiên, bằng 69% so với độ co ngót của bê tông tuổi 28 ngày. So sánh với các Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05, Tiêu chuẩn CEB-FIP Model Code, ACI 209 kết quả nghiên cứu thực nghiệm về co ngót của bê tông B80 là đảm bảo yêu cầu áp dụng với các cầu lớn (0.0002> 0.0000832) và phù hợp với nghiên cứu trớc đây tại Việt Nam và thế giới. Thí nghiệm độ chống thấm của bê tông: Kết quả thực nghiệm theo TCVN 3116:1993 cho thấy: bê tông cấp B80 thử nghiệm với cùng một lợng xi măng và lợng dùng phụ gia thay đổi sẽ có đợc độ chống thấm: bê tông sử dụng 10% MS: độ chống thấm 28 ngày đạt B16, bê tông sử dụng 5% MS có độ chống thấm đạt B12. Bảng 4.7. Các chỉ tiêu về tính năng bền và co ngót bê tông B80 Kết quả thí nghiệm theo tuổi (ngày) Các chỉ tiêu bền Đơn vị 3 7 28 Độ thấm clorit của bê tông B80 sử dụng MS=8%, tro bay=15% culông 202 Độ co ngót bê tông B80 sử dụng MS=5%XM mm/m 0.079 0.11 0.116 Độ co ngót bê tông B80 sử dụng MS=10%XM mm/m 0.057 0.079 0.0832 Tốc độ phát triển co ngót n / 28 % 69 95 100 Độ chống thấm nớc bê tông B80, 28 ngày sử dụng MS=5%XM. kg/cm 2 12 Độ chống thấm nớc bê tông B80, 28 ngày sử dụng MS=10%XM. kg/cm 2 16 4.5. Nghiên cứu quan hệ giữa vật liệu và độ co ngót của bê tông chất lợng cao bằng phơng pháp Quy hoạch thực nghiệm. Hàm mục tiêu trong nghiên cứu này đợc chọn là độ co ngót của bê 9 */ Xác định lợng muội silic: Thành phần muội silíc trong bê tông chiếm từ 5 -15 % theo khối lợng xi măng. Tổng khối lợng chất kết dính: CKD = X + MS. (3.9) */ Xác định công thức bê tông; thử nghiệm cờng độ, độ bền và tính công tác; điều chỉnh thành phần theo mẻ trộn thử. */ Kết luận. 3.3. Thí nghiệm xác định một số tính năng cơ học của bê tông chất lợng cao (cờng độ 80MPa): 3.3.1. Tính toán thành phần bê tông chất lợng cao B80: Bảng 3.5. Kết quả tính toán thành phần bê tông cờng độ 80 Mpa TT Thành phần Đơn vị Số đo 1 X kg 520 2 Đ kg 1150 3 C kg 612 4 Chất siêu dẻo 0.8kg/100kg XM kg 4.16 5 Muội silic (MS) =10% XM kg 52 6 N kg 156 7 D cốt liệu mm 10 8 Độ sụt cm 18-20 9 N/CKD 0,27 10 CKD kg 572 11 V đá m 3 0.69 12 Đ/C 1.88 13 Tổng khối lợng kg/m 3 2,494 3.3.2. Công tác thí nghiệm: */ Kế hoạch thí nghiệm: Chế tạo bê tông tuơi theo công nghệ trộn quy định và xác định độ sụt bằng côn Abram; chế tạo các mẫu thử; xác định cờng độ chịu nén, chịu kéo khi uốn của bê tông ở các tuổi 3, 7 và 28 ngày; mối quan hệ giữa cờng độ bê tông chất lợng cao với phụ gia khoáng siêu mịn; mô đun đàn hồi của 10 bê tông theo tuổi 3, 7, 28 ngày; phân tích các quy luật ứng xử cơ học của bê tông để khẳng định sự phù hợp của loại bê tông này so với các định luật về bê tông chất lợng cao theo các tài liệu nớc ngoài. */ Trộn vữa bê tông làm mẫu thí nghiệm: trộn theo 2 pha (hớng dẫn của Châu Âu). */ Chế tạo mẫu: Tiêu chuẩn áp dụng ASTM C31M */ Phơng pháp thử nghiệm: Thử nghiệm bê tông tơi: xác định độ sụt theo ASTM C143 Thử nghiệm tính năng cơ học của bê tông: theo ASTM C39. Thí nghiệm mô đun đàn hồi : ASTM C496. 3.3.3. Kết quả thí nghiệm và phân tích: */ Cờng độ chịu nén và chịu kéo khi uốn của bê tông B80: Về sự phát triển cờng độ nén theo thời gian: cờng độ trong những ngày đầu rất cao và giai đoạn trớc 7 ngày tăng rất nhanh (đặc biệt là trớc 3 ngày). Từ 14 đến 28 ngày cờng độ bê tông tăng chậm và sau 28 ngày đồ thị dần dần tiệm cận với đờng nằm ngang nh bê tông thông thờng. Cờng độ kéo khi uốn của bê tông chất lợng cao B80: - Giá trị cờng độ kéo khi uốn của bê tông chất lợng cao cũng tăng theo cờng độ nén nhng tỷ lệ tăng không giống nhau và có xu hớng không tăng thêm khi cờng độ nén tăng. - Tỷ lệ thuongkucdcku RR , 28 , 28 / bình quân là 2.43. Nh vậy, R ku của bê tông chất lợng cao B80 đã tăng lên đáng kể so với R ku của bê tông thông thờng. - Sự phát triển R ku : ở giai đoạn trớc 7 ngày R ku phát triển khá nhanh; sau 14 ngày phát triển rất chậm. Trị số cờng độ R ku đạt đến 9.97 MPa là rất có ý nghĩa về độ bền chống nứt (bê tông thông thờng R ku = 4.75 MPa). */ ảnh hởng của phụ gia siêu mịn đến cờng độ của bê tông: Kết quả thí nghiệm bê tông B80 với hàm lợng phụ gia khoáng hoạt tính siêu mịn (MS) thay đổi từ 5, 10, 15 đến 20% xi măng cho thấy: cờng độ R 28 của bê tông B80 sử dụng MS với hàm lợng 15% xi măng là cao 15 Với bê tông thông thờng: smD /10.3,6 212 = (4.4) Với bê tông 8% SF (MS) thì: smD /10.2,1 212 = (4.5) Mức độ thấm clo phụ thuộc vào thời gian, chất lợng bê tông, chiều dày lớp bê tông và nồng độ clorit. Bê tông sử dụng tro bay, muội silic hoặc kết hợp giữa muội silic với tro bay cho khả năng chống thấm nớc, chống thấm clo và chống ăn mòn sun phat tăng lên khác nhau. 4.4. Nghiên cứu thực nghiệm với vật liệu Nam bộ: 4.4.1. Công tác thí nghiệm: */ Kế hoạch thí nghiệm: vật liệu đa vào thí nghiệm, phơng pháp trộn vữa, chế tạo và bảo dỡng mẫu đã trình bầy trong Chơng 3. */ Phơng pháp thí nghiệm: Thí nghiệm đo độ thấm Clorit của bê tông B80: theo ASTM C 1202. Thí nghiệm độ co ngót của bê tông B80: theo TCVN 3117:1993. Thí nghiệm độ chống thấm của bê tông B80: theo TCVN 3116:1993. 4.4.2. Phân tích kết quả thí nghiệm: Thí nghiệm đo độ thấm ion Cl của bê tông B80, tuổi 28 ngày theo tiêu chuẩn ASTM C1202: giá trị điện lợng là 205 culông < 1000 culông. Nh vậy độ thấm clo ở mức độ rất thấp, chứng tỏ bê tông B80 có 8% muội silic và 15% tro bay có độ bền chịu nớc biển cao. So sánh kết quả đo cho thấy độ thấm clo thấp hơn 15 lần so với bê tông B40 không dùng muội silic hoặc tro bay hoặc kết hợp giữa muội silic với tro bay. Thí nghiệm độ co ngót của bê tông: với sự tham gia của phụ gia siêu dẻo và phụ gia khoáng hoạt tính siêu mịn có hiệu ứng Puzơlan mạnh đã làm giảm đáng kể độ co ngót của bê tông B80. Điều này phù hợp với các nghiên cứu tại Việt Nam và trên thế giới. Nếu tăng lợng phụ gia hoạt tính siêu mịn thì độ co ngót cũng giảm đáng kể: MS ngay MS ngay %5 28 %10 28 .72.0 = KhongPG ngay MS ngay 3 %10 3 .416.0 = KhongPG ngay MS ngay 14 %10 14 .503.0 = KhongPG ngay MS ngay 28 %10 28 .501.0 = [...]... phụ thuộc các biến đầu vào: 1, 2, 3 */ Chọn hàm mục tiêu: Hàm mục tiêu trong nghiên cứu này đợc chọn là cờng độ bê tông chất lợng cao ở tuổi 28 ngày Để xây dựng mô hình toán học biểu thị ảnh hởng của tỷ lệ N/CKD, Đ và N đến các tính chất cơ lí của bê tông cờng độ cao ta sử dụng phơng pháp quy hoạch thực nghiệm trực giao tâm xoay 4.1 Đặt vấn đề: Chơng này tập trung nghiên cứu bê tông chất lợng cao cờng... MPa về độ bền chống thấm nớc, độ co ngót; độ bền chống thấm Clorít của bê tông chất lợng cao sử dụng muội silic, tro bay và cốt liệu khu vực Nam bộ; quan hệ giữa yếu tố vật liệu với độ co ngót của bê tông chất lợng cao bằng phơng pháp Quy hoạch thực nghiệm 4.2 Cơ chế độ bền của bê tông chất lợng cao: 4.2.1 Các nguyên nhân phá hoại bê tông: hai mức bậc hai ba nhân tố Phơng trình hồi quy chung là: y = b0... nhng kết quả thực nghiệm phù công thức sau: hợp với các nghiên cứu lý thuyết cho thấy: tỷ lệ N/CKD ảnh hởng lớn nhất . 0 C X N B SD C = 1000 + + 1 + + 0D oB oSD 0X (3.27) đến cờng độ bê tông Chơng 4 Nghiên cứu độ bền v độ co ngót của bê tông oX ; oD ; oB ; oSD ; oC - là khối lợng riêng của xi măng, đá, chất lợng cao (cờng độ 80 MPa) sử dụng vật liệu khu vực Nam bộ trong xây dựng cầu. .. giá chất lợng bê tông - Nếu Kc6 mm/(năm)0.5 thì chất lợng bê tông đợc coi là kém Cờng độ nén 28 ngày MPa 89.38 80 112% Cờng độ kéo 28 ngày MPa 5.78 4.7 123% đòi hỏi thời gian dài, đề tài không có điều kiện thực hiện Bê tông chất Mô đun đàn hồi 28 ngày GPa 41.96 42 100% lợng cao trong luận án đợc nghiên cứu. .. Mô đun đàn hồi của bê tông chất lợng cao B80: Mô đun đàn hồi của bê tông chất lợng cao B80 đợc xác định trực thời gian khai thác công trình (năm) tiếp trên mẫu hình trụ 150 x 300 mm: E = 41.960 MPa Bê tông thông */ Xâm thực cacbonnat: thờng B40 có giá trị trung bình E = 33.000 MPa Nh vậy: E 80 = 1.27 E 40 Một trong những nguyên nhân gây suy giảm chất lợng bê tông và gây Tổng hợp kết quả thử nghiệm... hoại mẫu dạng 5 5 100% Nhận xét: việc thí nghiệm nghiên cứu độ xâm thực clo và cacbonnat Nhận xét: So sánh thấy các chỉ tiêu về tính năng cơ học của bê tông 1202) chất lợng cao B80 tơng đối phù hợp với tiêu chuẩn Châu Âu 4.2.3 Độ chống thấm nớc và Clorit của bê tông chất lợng cao: Lý thuyết thấm đợc sử dụng trong việc xác định độ thấm k của nớc lợng cao bằng phơng pháp Quy hoạch thực nghiệm qua vữa... bảo vệ và gây ra sự ăn mòn cốt thép, hệ số khuyếch tán clo ký hiệu là D đợc tính theo công thức sau: 3.4 Nghiên cứu quan hệ giữa vật liệu và cờng độ của bê tông chất 3.4.1 Lập kế hoạch thực nghiệm cho bê tông cờng độ cao: */ Xác định các nhân tố ảnh hởng: Thành phần chính của bê tông chất lợng cao gồm: xi măng, đá, cát, nớc (tỷ lệ N/CKD), phụ gia siêu dẻo, phụ gia khoáng hoạt tính siêu mịn đợc tính... + b10 X 1 X 2 X 3 (3.28) Trong đó: b0, b1, b2 : là hệ số hồi quy; X1, X2, X3 là các biến mã */ Tìm phơng trình hồi quy: Trong luận án đã sử dụng phần mềm thống kê STATISTICA để xác định các hệ hồi quy Sau khi kiểm tra tính tơng hợp của các hệ số bj tơng ứng với các biến đầu vào X1, X2, X3 theo tiêu chuẩn Student và tiêu chuẩn Hình 4.1 Sơ đồ về các tác động đến độ bền của bê tông Fisher ta có phơng trình... phơng trình biểu diễn cờng độ của bê tông phụ thuộc vào các 4.2.2 Độ xâm thực của các tác nhân hóa học: giá trị biến mã nh sau: Y = 88 1763 3 0347 X 1 0 8449 X 12 2 3294 X 2 2 1 3380 X 32 (3.33) 3.4.2 Phân tích kết quả thí nghiệm: Quan hệ giữa cờng độ nén của bê tông chất lợng cao B80 với tỷ lệ */ Xác định mức độ xâm thực clo: Quá trình xâm thực ion Cl- trong bê tông có thể diễn tả bằng định luật... kết quả thử nghiệm và phân tích sự phù hợp với các quy luật gỉ cốt thép là bê tông bị cacbonnat hóa Theo Fick, mức độ xâm nhập cơ học của các nghiên cứu quốc tế (4.2) cacbonnat tuân theo quy luật căn bậc hai: x = K c t Trong đó: x là chiều sâu xâm thực cacbonnat (mm); Kc là hệ số Bảng 3.13 Các chỉ tiêu cơ học bê tông B80 so sánh với Tiêu chuẩn châu Âu Đơn Kết quả thí Tiêu chuẩn Chỉ tiêu So sánh vị nghiệm . thép chế tạo bằng bê tông chất lợng cao (cờng độ 80 MPa) sử dụng vật liệu địa phơng; nghiên cứu công nghệ chế tạo và hớng ứng dụng bê tông chất lợng cao trong xây dựng cầu và các công trình trên. quan về bê tông chất lợng cao (Hpc), ứng dụng của nó trong xây dựng cầu v kết cấu công trình 1.1. Khái niệm bê tông chất lợng cao (HPC): 1.1.1. Định nghĩa: Bê tông chất lợng cao có các tính. hợp với các nghiên cứu lý thuyết cho thấy: tỷ lệ N/CKD ảnh hởng lớn nhất đến cờng độ bê tông. 4. Độ bền bê tông chất lợng cao B80 sử dụng vật liệu khu vực Nam bộ: Các kết quả nghiên cứu về