Luận văn thạc sĩ nghiên cứu nâng cao chất lượng bê tông hạt mịn bằng cốt sợi thép hỗn hợp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TÂN KHOA NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG HẠT MỊN BẰNG CỐT SỢI THÉP HỖN HỢP NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP – 60580208 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu khoa học thực thân tôi, thực hướng dẫn TS.LÊ ANH TUẤN Các thông tin tham khảo luận văn thu thập từ nguồn đáng tin cậy, kiểm chứng, công bố rộng rãi tơi trích dẫn nguồn gốc rõ ràng phần Danh mục tài liệu tham khảo Các kết nghiên cứu luận văn tơi thực cách nghiêm túc, trung thực không trùng lặp với đề tài khác Kiên Giang, ngày … tháng 04 năm 2017 Nguyễn Tân Khoa iii LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đề tài “Nâng cao chất lượng bê tông hạt mịn cốt sợi thép hỗn hợp” nhận nhiều tạo điều kiện giúp đỡ tập thể lãnh đạo, cán bộ, nhà khoa học trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn giúp đỡ Tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc đến TS LÊ ANH TUẤN trực tiếp hướng dẫn cho tơi hồn thành đề tài Tơi xin cảm ơn đồng nghiệp, gia đình bạn bè động viên, khích lệ tơi suốt q trình thực đề tài iv TÓM TẮT Tro bay phể thải cơng nghiệp nhiệt điện, nhiên coi thành phần hoạt tính có khả tác động đến tính chất bê tơng xi măng Nghiên cứu kết hợp tro bay silicafume thành phần hạt mịn để đánh giá ảnh hưởng đến tính chất bê tơng cốt sợi thép Thành phần tro bay sử dụng có hàm lượng từ 10 – 30% silicafume sử dụng từ – 10% so với khối lượng xi măng Hàm lượng sợi thép thiết kế 0.1 – 1% theo thể tích Kết thực nghiệm cho thấy sử dụng tro bay từ 10 đến 30% độ sụt hỗn hợp bê tông giảm khoảng 15% Khi kết hợp với – 10% silicafume độ linh động có xu hướng giảm từ 10 – 20% Hàm lượng tro bay tăng độ linh động giảm Tuy nhiên, hàm lượng sợi sử dụng tác động đến độ linh động hỗn hợp bê tơng Tro bay có xu hướng làm giảm tính chất học bê tơng Khi sử dụng silicafume tính chất cường độ bê tơng có xu hướng cải thiện Cấp phối dùng 10% tro bay 10% silicafume cho giá trị tính chất học tốt Thành phần hỗn hợp bê tông sử dụng sợi từ 0.1 đến 1% kết hợp với bê tông dùng 10% tro bay silicafume có khả cải thiện tính chất học Cường độ nén cường độ bổ gia cường khoảng 10-15% Cường độ uốn gia cường đến 20% so với cấp phối đối chứng v ABSTRACT Fly ash is known as industrial waste material It can be used as mineral admixture on cementious fields In the research, the characteristic of fiber concrete is investigated by using fly ash and silicafume In the experiment, fly ash and silicafume in range of 10 – 30% and – 10% by cement weight are mixed Steel fiber with amount of 0.1 – 1% by volume of Hooked and crimped type are used The results are indicated that slump of fresh concrete is reduced about 15% with amount of fly ash in range of 10 -30% The slump is also decreased about 10-20% with an increasing in – 10% silicafume However, the slump is slightly affected by amount of steel fiber The strength is tend to reduce with an increasing in fly ash Silicafume content can be rose up strength of concrete matrix The suitable mix porportion is obtain with 10% fly ash and 10% silicafume On the other hand, the strength characteristic of concrete can be affected by amount of 0.1 -1% steel fiber It can be shown that compressive and slipting strength are rose up 10-15% The flexural strength can be increased in 20% to compare to plain concrete vi MỤC LỤC TRANG TỰA TRANG QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT v ABSTRACT vi MỤC LỤC vii DANH MỤC HÌNH ẢNH x DANH MỤC BẢNG BIỂU xiii CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề: 1.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.2.1 Tình hình nghiên cứu bê tơng sợi thép giới 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.3 Mục tiêu, đối tượng nghiên cứu đề tài 10 1.3.1 Mục tiêu: 10 1.3.2 Đối tượng nghiên cứu: 10 1.4 Phương pháp nghiên cứu hướng tiếp cận 10 1.5 Những điểm đề tài 11 vii 1.6 Nội dung đề tài 11 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT .12 2.1 Sự làm việc sợi bê tông .12 2.1.1 Tương tác sợi bê tông 12 2.1.2 Ứng xử sợi vật liệu .14 2.2 Sự làm việc của thành phần hạt mịn bê tông 18 CHƯƠNG NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM .22 3.1 Nguyên vật liệu 22 3.1.1 Xi măng 22 3.1.2 Cốt liệu lớn 23 3.1.3 Cốt liệu nhỏ 24 3.1.4 Tro bay 25 3.1.5 Silicafume 25 3.1.6 Cốt sợi 26 3.1.7 Nước .28 3.1.8 Phụ gia 28 3.2 Phương pháp thí nghiệm 29 3.2.1 Phương pháp chế tạo hỗn hợp betong .29 3.2.2 Phương pháp Tính tốn thành phần cốt liệu 31 3.2.3 Các phương pháp thí nghiệm tính chất lý .33 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 41 4.1 Ảnh hưởng hạt tro bay đến tính chất bê tông 41 viii 4.2 Ảnh hưởng thành phần hạt mịn silicafume tính chất bê tông tro bay 4.3 49 Ảnh hưởng hàm lượng sợi đến tính chất bê tông 54 4.3.1 Ảnh hưởng hàm lượng sợi đến tính chất bê tơng 56 4.3.2 Ảnh hưởng hàm lượng sợi đến tính chất bê tơng hạt mịn 62 4.3.3 Ảnh hưởng tính chất sợi đến tính chất bê tông hạt mịn 67 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 76 5.1 Kết luận 76 5.2 Hướng phát triển đề tài 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 ix DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Vết nứt bề mặt bê tông (ảnh chụp trường) Hình 1.2: Các loại sợi dùng cho vật liệu xây dựng [1] Hình 1.3: So sánh kích thước hạt mịn [2] Hình 1.4: Sự phân bố sợi thép bê tông [3] Hình 2.1: Sự làm việc cốt sợi [42] 13 Hình 2.2: Sự phân bố sợi bê tơng với kích thước Dmax khác [40] 14 Hình 2.3: Cấu trúc cốt sợi bê tông cốt sợi [42] 15 Hình 2.4:Sơ đồ biểu diễn ứng suất trượt – chuyển vị chuyển từ ứng suất đàn hồi sang ứng suất trượt ma sát [42] 16 Hình 2.5: Sơ đồ ứng suất biến dạng bê tông cốt sợi [42] 17 Hình 2.6: Mơ hình vùng chuyển tiếp cấu trúc bê tơng [40] 19 Hình 2.7: Cấu trúc lèn chặt hạt xi măng hạt mịn [41] 20 Hình 3.1: Sợi loại –Sợi thép trịn, thẳng có đầu móc (Hook) 27 Hình 3.2: Sợi loại – Sợi thép dẹt, lượn sóng (Crimpt) 28 Hình 3.3: Qui trình chế tạo hỗn hợp bê tông 30 Hình 3.4: Chuẩn bị nguyên liệu xác định độ linh động hỗn hợp bê tông 33 Hình 3.5: Chuẩn bị khn mẫu 34 Hình 3.6: Nhào trộn hỗn hợp bê tông 34 Hình 3.7: Xác định độ linh động hỗn hợp bê tông 35 Hình 3.8: Thí nghiệm xác định cường độ nén 36 Hình 3.9: Thí nghiệm xác định cường độ uốn 37 Hình 3.10: Thí nghiệm ép chẻ xác định cường độ chịu kéo gián tiếp 39 x Hình 3.11: Thí nghiệm xác định modun đàn hồi 40 Hình 4.1: Ảnh hưởng tro bay đến độ linh động hỗn hợp bê tơng 42 Hình 4.2: Ảnh hưởng tro bay đến cường độ chịu nén bê tông .43 Hình 4.3: Bề mặt liên kết vật liệu bê tông sau 28 ngày 44 Hình 4.4: SEM bề mặt bê tơng sau 28 ngày, chưa có thành phần hạt mịn (sicafume) 45 Hình 4.5: Ảnh hưởng tro bay đến cường độ chịu uốn bê tơng .47 Hình 4.6: Ảnh hưởng tro bay đến cường độ kéo gián tiếp bê tơng 47 Hình 4.7: Ảnh hưởng silicafume tro bay đến độ linh động 50 Hình 4.8: Ảnh hưởng silicafume tro bay đến cường độ nén 51 Hình 4.9: Ảnh hưởng silicafume tro bay đến cường độ uốn .52 Hình 4.10: Ảnh hưởng silicafume tro bay đến cường độ kéo gián tiếp 53 Hình 4.11: Ảnh hưởng sợi đến độ linh động bê tông 56 Hình 4.12: Ảnh hưởng sợi đến cường độ bê tông 57 Hình 4.13: Độ linh động hỗn hợp bê tông 58 Hình 4.14: Sự phân bố sợi hỗn hợp bê tông 58 Hình 4.15: Sự phân bố sợi thép bê tông 59 Hình 4.16: Sự bám dính sợi bê tông 60 Hình 4.17: Ảnh hưởng sợi đến cường độ uốn bê tơng .61 Hình 4.18: Ảnh hưởng sợi đến cường độ kéo gián tiếp bê tơng 61 Hình 4.19: Ảnh hưởng sợi loại đến độ linh động bê tơng hạt mịn 62 Hình 4.20: Ảnh hưởng sợi loại đến cường độ bê tông hạt mịn 63 Hình 4.21: Ảnh hưởng sợi loại đến cường độ uốn bê tông hạt mịn 64 Hình 4.22: Ảnh hưởng sợi loại đến cường độ kéo gián tiếp bê tông .64 hạt mịn 64 xi