Thông tin tài liệu
MỤC LỤC MỤC LỤC Danh mục hình ảnh Danh mục bảng biểu CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ BÊ TƠNG TÍNH NĂNG SIÊU CAO VÀ BẢO DƯỠNG BÊ TƠNG TÍNH NĂNG SIÊU CAO 1.1 Khái quát chung UHPC 1.1.1 Khái niệm bê tơng tính siêu cao (UHPC) 1.1.2 Lịch sử phát triển UHPC 1.1.3 Một số tính chất UHPC 1.1.4 Các ứng dụng UHPC xây dựng 17 1.2 Khái quát chung bảo dưỡng bê tông bảo dưỡng UHPC 22 1.2.1 Bảo dưỡng bê tông 22 1.2.2 Bảo dưỡng UHPC 26 1.2.3 Kết luận 28 CHƯƠNG : VẬT LIỆU CHẾ TẠO PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ THÀNH PHẦN VÀ CHƯƠNG TRÌNH THỰC NGHIỆM 30 2.1 Vật liệu chế tạo UHPC 30 2.1.1 Xi măng 30 2.1.2 Cát quartz 31 2.1.3 Sợi thép: 33 2.1.4 Muội silic 34 2.1.5 Phụ gia siêu dẻo 35 2.2 Thiết kế thành phần UHPC 35 CHƯƠNG : THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CỦA CÔNG NGHỆ BẢO DƯỠNG NHIỆT ẨM ĐẾN CƯỜNG ĐỘ CỦA UHPC 39 3.1 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm 39 3.1.1 Thành phần bê tông 39 3.1.2 Quy trình nhào trộn 39 3.1.3 Chế tạo mẫu thử 41 3.3 Ảnh hưởng quy trình bảo dưỡng tới cường độ chịu nén UHFPC 42 3.3 Ảnh hưởng quy trình bảo dưỡng tới cường độ chịu kéo uốn UHPC 46 Danh mục hình ảnh Hình 1.1: Biểu đồ ứng suất – biến dạng Hình 1.2: Biểu đồ lực kéo uốn – độ võng Hình Quan hệ tải trọng độ võng UHPC chịu kéo uốn ba điểm với hỗn hợp UHPC khác 11 Hình Biến dạng co ngót từ thời điểm tháo khn 13 Hình 5: Biến dạng co ngót từ thời điểm tạo mẫu 14 Hình 1.6: Biểu đồ kết từ biến dài hạn 16 Hình 1.7: Co ngót ngắn hạn bê tơng có cường độ 55 – 65MPa 17 Hình 1.8: Co ngót ngắn hạn bê tơng có cường độ 86 Mpa 17 Hình 1.9: Cầu Seoul Hàn Quốc 19 Hình 1.10: Kết cấu hình học cầu WILD 20 Hình 1.11: Một số hình ảnh thi công cầu WILD 21 Hình 1.12: Quy trình bảo dưỡng nhiệt ẩm điển hình 24 Hình 1.13: Ảnh hưởng thời gian bảo dưỡng ẩm đến cường độ bê tông (Gonnerman and Shuman 1928) 24 Hình 14: Mối quan hệ tăng cường độ ngày tuổi, giảm cường độ 28 ngày tuổi bê tông nhiệt bảo dưỡng tăng (Verbeck and Helmuth 1968) 25 Hình 15: Quan hệ cường độ chiu nén bê tông bảo dưỡng ẩm nhiệt bảo dưỡng (Neville) 25 Hình 16: Ảnh hưởng nhiệt độ bảo dưỡng tới phát triển cường độ chịu nén UHPC 27 Hình 1.17: Sự phát triển cường độ dài hạn UHPC theo nhiệt độ bảo dưỡng ngày tuổi sớm 28 Hình 18 Ảnh hưởng nhiệt độ bảo dưỡng tới cường độ chịu nén UHPC theo ngày tuổi 28 Hình 1: Xi măng Vicem PC40 30 Hình 2: Thành phần hạt xi măng Vicem PC40 30 Hình 3: Thành phần hạt cát Quarzt 32 Hình 4: Cốt sợi thép – Bê tơng cốt sợi thép 33 Hình 5: Muội Silic 34 Hình 6: Muội silic Sikacrete 34 Hình 7: Thành phần hạt muội Silic Sikacrete 35 Hình 8: Phụ gia siêu dẻo Sikament R4 35 Hình 1: Trộn khơ Error! Bookmark not defined Hình 2: Trộn ướt .Error! Bookmark not defined Hình 3: Hỗn hợp UHPC Error! Bookmark not defined Hình 4: Chế tạo mẫu UHPC 41 Hình 5: Bảo dưỡng nhiệt ẩm nước nóng 42 Hình 6: Thí nghiệm nén mẫu không cốt sợi .Error! Bookmark not defined Hình 7: Sự phát triển cường độ chịu nén UHPC bảo dưỡng 44 Hình 8: Tương quan phát triển cường độ UHPC bảo dưỡng theo 45 Hình 9: Tương quan phát triển cường độ chịu nén UHPC bảo dưỡng theo qui trình khác so với cường độ 28 ngày tuổi 45 Hình 10: Thí nghiệm kéo uốn mẫu UHPC 46 Hình 11: Sự phát triển cường độ chịu kéo uốn UHPC bảo dưỡng 48 Hình 12: Tương quan phát triển cường độ chịu kéo uốn UHPC bảo dưỡng 48 Hình 13: Tương quan phát triển cường độ chịu kéo uốn UHPC bảo dưỡng 49 Danh mục bảng biểu Bảng 1.1 Giá trị hệ số Poisson 11 Bảng 1.2: Co ngót dài hạn 12 Bảng 1.3: Kết biến dạng từ biến dài hạn 15 Bảng 1.4: Kết từ biến ngắn hạn 16 Bảng 6: Sự phát triển cường độ chịu nén theo quy trình bảo dưỡng nhiệt ẩm khác 26 Bảng 2.1: Thành phần hóa học đá quarzt sau 31 Bảng 2.2: Thành phần hóa học sợi thép 33 Bảng 2.3: Thành phần hỗn hợp cấp phối UHPC 38 Bảng 1: Cấp phối UHPC – UTC17 thành phần theo lý thuyết 39 Bảng 2: Cấp phối UHPC – UTC17 thành phần theo thực tế 39 Bảng 3 Kế hoạch thí nghiệm 43 Bảng Kết thí nghiệm xác định cường độ chịu nén UHPC – UTC17 ngày tuổi (MPa) 43 Bảng Kết thí nghiệm xác định cường độ chịu nén UHPC – UTC17 14 ngày tuổi (MPa) 43 Bảng Kết thí nghiệm xác định cường độ chiu nén UHPC – UTC17 28 ngày tuổi (MPa) 44 Bảng Kết thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo uốn UHPC – UTC17 ngày tuổi (MPa) 47 Bảng Kết thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo uốn UHPC – UTC17 14 ngày tuổi (MPa) 47 Bảng Kết thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo uốn UHPC – UTC17 28 ngày tuổi (MPa) 47 PHẦN MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Bê tông cường độ siêu cao (Ultra High Performance Concrete – UHPC) bắt đầu xuất từ khoảng năm 1990 Pháp Sau 30 năm nghiên cứu phát triển UHPC trở thành xu hướng cho việc sử dụng bê tông xi măng cơng trình xây dựng Trên giới có nhiều cơng trình nghiên cứu UHPC Larrard (Pháp), Graybeal (Mỹ), Rossi (Mỹ), Schmidt Fehling (Đức)…Cũng có số cơng trình thử nghiệm sử dụng UHPC vào kết cấu cầu như: cầu Pierre La Cour (tại Pháp), cầu Mars Hill (bang Iowa Mỹ), cầu Cat Point Creek (bang Virginia), cầu Shepherds Creek (tại Ốt-trây-lia), cầu Sakata-Mirai (tại Nhật Bản), cầu Sunyudo (Hàn Quốc),… Tại Việt Nam có số nghiên cứu thành phần tính chất kỹ thuật UHPC khoảng 10 năm gần chế tạo UHPC có cường độ đạt 160 MPa Các nghiên cứu UHPC cho thấy, ngồi thành phần vật liệu phương pháp bảo dưỡng yếu tố ảnh hưởng lớn đến tính chất kỹ thuật UHPC Một số kết nghiên cứu giới cho thấy bảo dưỡng nhiệt với quy trình hợp lý cường độ UHPC tăng thêm đến 30% với UHPC có cường độ 200 MPa phải sử dụng phương pháp bảo dưỡng nhiệt Tuy nhiên Việt Nam đến chưa có nghiên cứu riêng vấn đề ảnh hưởng bảo dưỡng nhiệt đến tính chất UHPC Vì đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian bảo dưỡng nhiệt đến cường độ bê tơng tính siêu cao (UHPC)” cần thiết ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu: Bê tơng tính siêu cao (UHPC) có cường độ chịu nén > 100 MPa công nghệ bảo dưỡng nhiệt ẩm cho UHPC Phạm vi nghiên cứu: Ảnh hưởng thời gian bảo dưỡng nhiệt ẩm đến cường độ UHPC có cường độ chịu nén > 100 MPa CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu tổng quan để xác định mục tiêu, đối tượng nghiên cứu Trên sở nghiên cứu có Việt Nam giới, kết hợp với thí nghiệm lấy số liệu để phân tích đánh giá KẾT CẤU BÁO CÁO ĐỀ TÀI GỒM CHƯƠNG Chương Tổng quan bê tơng tính siêu cao (UHPC) bảo dưỡng bê tông UHPC Chương Vật liệu chế tạo phương pháp thiết kế thành phần Chương Thực nghiệm xác định ảnh hưởng công nghệ bảo dưỡng nhiệt ẩm đến cường độ UHPC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ BÊ TƠNG TÍNH NĂNG SIÊU CAO VÀ BẢO DƯỠNG BÊ TƠNG TÍNH NĂNG SIÊU CAO 1.1 Khái qt chung UHPC 1.1.1 Khái niệm bê tơng tính siêu cao (UHPC) Bê tơng tính siêu cao (UHPC) loại bê tông phát triển khoảng 30 năm gần So với bê tơng tính cao (HPC) UHPC có đặc tính cường độ, độ bền độ ổn định vượt trội hẳn Hiện nhà khoa học nghiên cứu phát triển nhiều loại bê tơng tính siêu cao khác nhìn chung loại bê tơng có số điểm tương đồng Hiệp hội xây dựng dân dụng Pháp (The association Francaise de Génie Civil) [3] định nghĩa Bê tơng tính siêu cao sau: Đó lại loại vật liệu hỗn hợp sử dụng chất kết dính xi măng có cường độ chịu nén đặc trưng 150MPa, đạt 250 MPa UHPC thường gia cường cốt sợi thép nhờ có khả chịu kéo uốn vượt trội so với loại bê tơng khác, ngồi cốt sợi thép UHPC gia cường loại sợi khác sợi cacbon, sợi thủy tinh, sợi polymer vv Hơn nữa, Bê tơng tính siêu cao dùng lượng nước thấp mà đạt đầy đủ tính chất lưu biến cấp phối hỗn hợp cốt liệu thiết kế tối ưu thành phần UHPC có sử chất phụ gia giảm nước cao cấp Bê tông UHPC phân biệt với HPC ba điểm sau : - Cường độ chịu nén siêu cao, 150MPa - UHPC loại bê tông gia cường cốt sợi nên khơng cịn vật liệu giòn HPC mà trở nên dai - UHPC sử dụng hàm lượng chất kết dính cao, cốt liệu sử dụng chủ yếu loại mịn, tỷ lệ N/CKD thấp 1.1.2 Lịch sử phát triển UHPC Bê tông cường độ siêu cao (Ultra High Performance Concrete – UHPC) bắt đầu nghiên cứu từ đầu năm 1990 Pháp đến có nhiều cơng trình nghiên cứu thành phần, tính chất kỹ thuật ứng dụng UHPC Từ năm 2004 trường Đại học Kassel (Kassel, CHLB Đức) bắt đầu tổ chức Hội nghị quốc tế UHPC, thường niên năm lần, quy tập hàng trăm báo cáo từ nhiều nước giới thuộc nhiều lĩnh vực vật liệu, công nghệ, kết cấu, ứng dụng… liên quan đến UHPC Một số nghiên cứu UHPC cho thấy cường độ UHPC tăng đáng kể bảo dưỡng nhiệt để đạt cường độ bê tông 200 MPa bắt buộc phải có bảo dưỡng nhiệt [14] Nhiệt độ bảo dưỡng giúp tăng mức độ phản ứng hố học q trình rắn xi măng Vì bảo dưỡng nhiệt hợp lý bê tông đạt cường độ sớm cao cường độ tuổi 28 ngày cao Ở Việt Nam khoảng 10 năm gần có số nghiên cứu UHPC Các nghiên cứu thường tập chủ yếu vào thành phần tính chất kỹ thuật UHPC Một số nghiên cứu UHPC tiêu biểu nghiên cứu GS TS Phạm Duy Hữu thực trường Đại học Giao thông Vận tải [29]; nghiên cứu GS TS Phạm Hữu Hanh, TS Nguyễn Văn Tuấn thực trường Đại học Xây dựng Các nghiên cứu chế tạo UHPC cho thấy bảo dưỡng điều kiện thường, cường độ bê tơng đạt khoảng 130 – 140 MPa, có bảo dưỡng nhiệt cường độ đạt 150 – 160 MPa 1.1.3 Một số tính chất UHPC a Cường độ chịu nén: Cường độ chịu nén UHPC bảo dưỡng nhiệt 90oC thường nằm khoảng từ 150 đến 250 MPa [&’] Do UHPC có khả chiu lực gấp khoảng lần so với bê tông thường Đường biểu diễn ứng xử chịu tải trọng nén gần tuyến tính giai đoạn đầu, tăng gần đến vị trí đạt ứng suất nén cao nhất, điều thể khả khơng bị phá hủy suốt q trình chịu tải Biến dạng UHPC vị trí đạt ứng suất nén lớn đạt khoảng 0.4 % bê tông thường đạt khoảng 0.2 %, điều cho thấy UHPC có ửng xử dẻo so với bê tông thường Phá hủy UHPC chịu nén khơng gây nổ HPC thành phần có chứa nhiều vi sợi thép phân tán giúp giữ mảnh vỡ bê tông vết nứt, vỡ xuất Mô đun đàn hồi UHPC nghiên cứu đưa nằm khoảng 50 đến 60 GPa Một nghiên cứu Graybeal năm 2007 [6] đề xuất công thức xác định mối liên hệ mô đun đàn hồi (E) cường độ chịu nén (fc) UHPC sau: E = 3320 + 6900 (MPa) Hình 1.1: Biểu đồ ứng suất – biến dạng b Cường độ chịu kéo uốn: Cường độ chịu uốn, lượng phá hủy độ bền dẻo dai chịu uốn tính chất học thể ứng xử UHPC chịu uốn/kéo Ứng xử chịu kéo uốn thường sử dụng nghiên cứu nhiều kéo dọc trục Đường cong ứng suất-biến dạng, hay tải trọng – độ võng chia làm ba giai đoạn, đánh dấu điển O, A, B C B Tải trọng A C O Độ võng Hình 1.2: Biểu đồ lực kéo uốn – độ võng - Giai đoạn (O-A) giai đoạn đàn hồi, đường biểu diễn gần thẳng (tuyến tính), điểm A gọi điểm đạt tải trọng vết nứt - Giai đoạn (A-B) giai đoạn hóa cứng (hardening stage) Khi tải trọng tăng, biến dạng kéo phần trục trung hòa tiết diện kết cấu tăng nhanh biến dạng nén phần Trong giai đoạn này, ứng suất kéo phần trục trung hòa bị ảnh hưởng sợi thép nhỏ phân tán UHPC làm việc theo chế đàn hồidẻo Khi biến dạng kéo vươn tới vùng lớn cường độ chịu uốn đạt được, điểm B – nơi tải trọng tác dụng đạt đỉnh với giá trị cao thí nghiệm Sau điểm đỉnh B, tiếp tục gia tải sợi bị kéo tuột, dẫn đến suy giảm ứng suất kéo mặt tiết diện chịu lực - Giai đoạn (B-C) giai đoạn mềm Các sợi nhỏ phân tán bị kéo tuột lực dính kết sợi bê tông nhỏ tải trọng kéo tác dụng (lực dính kết đạt giá trị giới hạn) Khả chịu uốn UHPC suy giảm Khi vết nứt lớn phát triển mở rộng qua tồn tiết diện chịu lực kết cấu chịu uốn coi bị phá hủy Các nghiên cứu tính chất ứng xử học đặc biệt khả chịu uốn UHPC việc phụ thuộc vào thành phần cấp phối, phương pháp bảo dưỡng cịn phụ thuộc vào hướng sợi phân bố UHPC Do kết thí nghiệm đo thường bị phân tán, tượng kết đo bị phân tán cho hướng sợi thép phân bố ngẫu nhiên gây Các kết nghiên cứu Fehling Bernier [19] chứng minh cho giả thuyết đưa kết luận hướng sợi song song với hướng tải trọng uốn tác dụng khả chịu uốn kém, hướng sợi giúp cho khả chịu tải trọng uốn tốt vng góc với hướng tải trọng tác dụng Các vấn đề ảnh hưởng kích cỡ mức độ phân tán kết ứng xử học chịu uốn UHPC chủ đề gây tranh cãi tiếp tục nghiên cứu Thông thường cường độ chịu kéo uốn UHPC đạt từ 16 đến 44 MPa tùy thành phần cấp phối loại hàm lượng cốt sợi [21] 10 CHƯƠNG : THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CỦA CÔNG NGHỆ BẢO DƯỠNG NHIỆT ẨM ĐẾN CƯỜNG ĐỘ CỦA UHPC 3.1 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm 3.1.1 Thành phần bê tông Dựa thông số thành phần hạt vật liệu đầu vào phương pháp thiết kế thành phần trình bày chương kết hợp với thực nghiệm phịng thí nghiệm tác giả đề xuất công thức thành phần bê tông UHPC – UTC17 tính theo lý thuyết (bảng 3.1) cấp phối sau điều chỉnh (bảng 3.2) Bảng 1: Cấp phối UHPC – UTC17 thành phần theo lý thuyết Bảng cấp phối Xi măng (kg) 720kg Muội Quartz Phụ gia Sợi thép N/CKD (kg) (kg) (Lít) (kg) 230kg 1000kg 6lít/100 kg xi măng - 1% theo thể 0.17 - (43,2 lít) tích - (78kg) (161.5 lít) Bảng 2: Cấp phối UHPC – UTC17 thành phần theo thực tế Bảng cấp phối Xi măng Muội (kg) (kg) 712,8 227,7 Quart z (kg) 990 Phụ gia Sợi thép N/CKD (Lít) (kg) lít/100 kg Xi - 1% theo thể 0.17 - (43.2 lít) tích - (78kg) (161.5 lít) 3.1.2 Quy trình nhào trộn Sau tham khảo quy trình nhào trộn UHPC đề xuất nghiên cứu trước (reference) thực nghiệm phịng thí nghiệm trường đại học 39 giao thơng vận tải với máy trộn vữa tiêu chuẩn J5, tác giả đề xuất quy trình nhào trộn UHPC-UTC17 theo bước sau: Bước 1: Trộn khô hỗn hợp cốt liệu gồm cát quartz, xi măng, muội silic vòng phút với tốc độ chậm Bước 2: Cho từ từ 30% hỗn hợp nước phụ gia vào, tiếp tục trộn phút với tốc độ chậm, sau nghỉ phút Bước 3: Cho từ từ 40% hỗn hợp nước phụ gia vào, tiếp tục trộn phút với tốc độ chậm,sau nghỉ phút Bước 4: Cho từ từ 30% hỗn hợp nước phụ gia lại vào, tiếp tục trộn phút với tốc độ nhanh,sau nghỉ phút Bước 5: Cho sợi thép vào tiếp tục trộn nhanh phút 40 Bước Bước Bước Bước Bước Hình 1: Các bước nhào trộn UHPC 3.1.3 Chế tạo mẫu thử Một số nghiên cứu[9, 10], khẳng định rằng, ảnh hưởng kích thước mẫu đến cường độ chịu nén UHPC khơng đáng kể có đồng cao cấu tạo Do đó, nghiên cứu cường độ nén kéo uốn bê tông xác định với mẫu có kích thước 40×40× 160 mm3 Hình 3.2: Chế tạo mẫu UHPC 41 3.2 Quy trình bảo dưỡng Trong nghiên cứu này, bê tông đúc theo tổ mẫu với kích thước 40X40X160 mm Việc bảo dưỡng nhiệt mẫu bê tông thực theo qui trình khác sau: Qui trình (Q1):Các mẫu bê tông sau tháo khuôn bảo dưỡng nước nhiệt độ phòng (25°C) ngày thí nghiệm Qui trình (Q2): Các mẫu bê tông sau tháo khuôn bảo dưỡng nước nhiệt độ phòng 48h kể từ đúc, sau đem bảo dưỡng nước 100°C 48h (không kể thời gian gia giảm nhiệt) sau tiếp tục bảo dưỡng nước nhiệt độ phịng Qui trình (Q3): Các mẫu bê tơng sau tháo khuôn bảo dưỡng nước nhiệt độ phòng vòng ngày kể từ đúc, sau đem bảo dưỡng trong nước 100°C 48h (không kể thời gian gia giảm nhiệt) sau tiếp tục bảo dưỡng nước nhiệt độ phịng Hình 3.3: Bảo dưỡng nhiệt ẩm nước nóng 3.3 Ảnh hưởng quy trình bảo dưỡng tới cường độ chịu nén UHFPC Để tiến hành thí nghiệm xác định cường độ chịu nén kéo uốn mẫu UHPC theo quy trình bảo dưỡng ngày tuổi khác nhóm nghiên cứu tiến hành đúc 63 mẫu Giá trị kết đo trung bình cộng kết thí nghiệm Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén mẫu UHPC xác định mẫu vữa theo TCVN 6016 Bảng 3.3 trình bày kế hoạch thí nghiệm để xác định ảnh hưởng quy trình bảo dưỡng nhiệt ẩm khác đến phát triển cường độ chịu nén kéo uốn UHPC điều kiện Việt Nam 42 Bảng 3 Kế hoạch thí nghiệm Ngày tuổi Thí nghiệm xác định cường Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén theo ngày tuổi độ chịu kéo uốn theo ngày Quy trình tuổi 14 ngày 28 14ngày 28ngày ngày Q1 mẫu mẫu mẫu mẫu mẫu mẫu Q2 mẫu mẫu mẫu mẫu mẫu mẫu Q3 mẫu mẫu mẫu mẫu mẫu mẫu Các kết thí nghiệm cường độ chịu nén UHPC –UTC17 trình bày bảng 3.4, 3.5 3.6 Bảng Kết thí nghiệm xác định cường độ chịu nén UHPC – UTC17 ngày tuổi (MPa) Rn Rn1(MPa) Rn2 (MPa) Rn3 (MPa) Rn4 (MPa) Rn trung bình (MPa) Quy trình Q1 110.5 115.3 119.1 103.1 112 Q2 151.7 149.5 158.6 154.6 153.6 Q3 170.2 155.7 162.5 151.6 160 Bảng Kết thí nghiệm xác định cường độ chịu nén UHPC – UTC17 14 ngày tuổi (MPa) Rn Rn1(MPa) Rn2 (MPa) Rn3 (MPa) Rn4 (MPa) Rn trung bình (MPa) Quy trình Q1 129.6 135.5 138.9 126.8 132.7 Q2 151.7 159.9 147.6 155.2 153.6 Q3 160.3 173 158.7 175.6 166.9 43 Bảng Kết thí nghiệm xác định cường độ chiu nén UHPC – UTC17 28 ngày tuổi (MPa) Rn Rn1(MPa) Rn2 (MPa) Rn3 (MPa) Rn4 (MPa) Rn trung bình (MPa) Quy trình Q1 125.9 144 138.5 149.6 139.5 Q2 183 167.1 176.5 185.8 178.1 Q3 164.9 181.3 166.5 176.5 172.3 Các biểu đồ phân tích ảnh hưởng quy trình bảo dưỡng nhiệt ẩm đến phát triển cường độ chịu nén UHPC – UTC17 trình bày hình 3.4, hình 3.5 hình 3.6 Hình 3.4: Sự phát triển cường độ chịu nén UHPC bảo dưỡng theo qui trình nhiệt khác theo ngày tuổi 44 Hình 3.5: Sự phát triển cường độ UHPC bảo dưỡng theo qui trình nhiệt khác Hình 3.6: Tương quan phát triển cường độ chịu nén UHPC bảo dưỡng theo qui trình khác so với cường độ 28 ngày tuổi Quan sát kết thực nghiệm trình bày hình 3.7, 3.8 3.9 ta nhận thấy cường độ chịu nén UHPC có xu hướng tăng theo ngày tuổi tất qui trình bảo dưỡng Tuy nhiên ngày tuổi cường độ chịu nén UHPC – UTC17 bảo dưỡng theo Q1 (112MPa) thấp hẳn so với mẫu bảo dưỡng theo Q2 (153,6MPa) Q3 (160MPa) theo hình 3.5 Nhìn vào biểu đồ hình 3.6 tương quan phát triển cường độ UHPC – UTC17 ta nhận thấy mẫu bảo dưỡng theo Q3 có tốc độ tăng cường 45 độ lớn cụ thể ngày tuổi đạt 92,9% cường độ 28 ngày tuổi Trong mẫu bảo dưỡng theo Q1 tốc độ tăng cường độ chậm cụ thể bảo dưỡng theo Q1 = 80,28% Các kết thực nghiệm thể hình 3.4 3.5 cho thấy 28 ngày tuổi mẫu bảo dưỡng theo Q2 cho giá trị cường độ chịu nén trung bình lớn (178,1MPa) bảo dưỡng theo Q1 giá trị cường độ chịu nén trung bình đạt 139,5 Mpa thấp 38,6 MPa Tốc độ gia tăng cường độ mẫu bảo dưỡng theo Q2 tương đối tốt cụ thể = 86,24% 3.3 Ảnh hưởng quy trình bảo dưỡng tới cường độ chịu kéo uốn UHPC Kết thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo uốn UHPC – UTC17 trình bày bảng Hình 7: Thí nghiệm kéo uốn mẫu UHPC Kết thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo uốn UHPC – UTC17 trình bày bảng 3.7, 3.8 3.9 46 Bảng Kết thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo uốn UHPC – UTC17 ngày tuổi (MPa) Rku Rku1(MPa) Rku2 (MPa) Rku3 (MPa) Rku4 (MPa) Rku trung bình (MPa) Quy trình Q1 14.2 15.8 15.09 15.03 14.2 Q2 25.5 22.7 25 24.4 25.5 Q3 27.1 23.8 25.6 25.5 27.1 Bảng Kết thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo uốn UHPC – UTC17 14 ngày tuổi (MPa) Rku Rku1(MPa) Rku2 (MPa) Rku3 (MPa) Rku4 (MPa) Rku trung bình (MPa) Quy trình Q1 17.3 20.1 16.96 18.12 17.3 Q2 23.4 28.5 27.99 26.63 23.4 Q3 27.2 22.6 27.33 25.71 27.2 Bảng Kết thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo uốn UHPC – UTC17 28 ngày tuổi (MPa) Rku Rku1(MPa) Rku2 (MPa) Rku3 (MPa) Rku4 (MPa) Rku trung bình (MPa) Quy trình Q1 19 23.8 22.21 21.67 19 Q2 34.6 27.5 36.3 32.8 34.6 Q3 33.2 26 30.26 29.82 33.2 47 Các biểu đồ phân tích ảnh hưởng quy trình bảo dưỡng tới cường độ chịu kéo uốn phát triển cường độ chịu kéo uốn mẫu UHPC – UTC17 trình bày hình 3.8, hình 3.9 hình 3.10 Hình 3.8: Sự phát triển cường độ chịu kéo uốn UHPC bảo dưỡng theo qui trình nhiệt khác theo ngày tuổi Hình 3.9: Tương quan phát triển cường độ chịu kéo uốn UHPC bảo dưỡng theo qui trình nhiệt khác 48 Hình 3.10: Tương quan phát triển cường độ chịu kéo uốn UHPC bảo dưỡng theo qui trình khác so với cường độ chịu kéo uốn 28 ngày tuổi Quan sát biểu đồ thể hình 3.8, 3.9 3.10 ta nhận thấy xu hướng gia tăng cường độ chịu kéo uốn UHPC theo ngày tuổi Tuy nhiên mức độ phát triển cường độ chịu kéo uôn UHPC bảo dưỡng theo quy trình khác khác Cụ thể mẫu UHPC bảo dưỡng theo quy trình Q3 cường độ chịu kéo uốn tăng nhanh nhất, ngày tuổi đạt 85,51% cường độ chịu kéo uốn 28 ngày tuổi Trong bảo dưỡng theo quy trình Q1 ngày tuổi cường độ chịu kéo uốn đạt 69,35% cường độ chịu kéo uốn 28 ngày xem hình 3.10 Theo kết thí nghiệm cường độ chịu kéo uốn trình bày hình 3.8 bảo dưỡng theo quy trình Q2 cường độ chịu kéo uốn mẫu UHPC đạt cao (32,8MPa) bảo dưỡng theo Q1 đạt 21,67 MPa 49 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Nghiên cứu bảo dưỡng nhiệt cường độ chịu nén kéo uốn UHPC tăng nhanh độ tuổi sớm (do phản ứng thủy hóa thúc đẩy)so với mẫu UHPC bảo dưỡng nước nhiệt độ thường Cụ thể bảo dưỡng nước nhiệt độ thường cường độ chịu nén ngày tuổi đạt 112 Mpa bảo dưỡng nhiệt theo quy trình Q2 Q3 cường độ chịu nén đạt 153,6 Mpa 160Mpa tăng khoảng 30 – 40% Đối với cường độ chịu kéo uốn, mẫu khơng bảo dưỡng nhiệt ngày tuổi đạt 15,03 Mpa bảo dưỡng nhiệt theo Q2 Q3 đạt 24,4 25,5MPa mức tăng đạt khoảng 65% Hơn bảo dưỡng nhiệt cường độ chịu nén kéo uốn UHPC cải thiện đáng kể 28 ngày tuổi cụ thể cường độ chịu nén mẫu UHPC bảo dưỡng theo Q1 đạt 139,5Mpa bảo dưỡng nhiệt theo Q2 Q3 đạt 178,1 172,3 Mpa tăng khoảng 23% cường độ chịu nén Các giá trị cường độ chịu kéo uốn mẫu bảo dưỡng theo Q1 đạt 21,67 Mpa bảo dưỡng theo Q2 Q3 giá trị đạt 32,8 29,82Mpa, giá trị gia tăng khoảng 40% Các kết nghiên cứu cho thấy tầm quan trọng bảo dưỡng nhiệt, mẫu bảo dưỡng nhiệt thích hợp cường độ chịu nén tăng thêm khoảng 30MPa (tăng khoảng 23%); cường độ chịu kéo uốn cải thiện tới 40% (tăng từ 21,67 MPa lên 32,8MPa) Thông qua việc khảo sát giá trị cường độ chịu nén kéo uốn mẫu UHPC – UTC17 bảo dưỡng theo qui trình nhiệt khác nhau, ta nhận thấy mẫu bảo dưỡng theo qui trình Q2 cho giá trị cường độ chịu nén kéo uốn có lợi 28 ngày tuổi Tuy nhiên bảo dưỡng theo quy trình Q3 cường độ chịu nén kéo uốn tăng nhanh Tuy nhiên đề tài cần tiếp tục nghiên cứu thêm để đề xuất quy trình bảo dưỡng nhiệt ẩm tối ưu cho hỗn hợp UHPC nghiên cứu như: Nghiên cứu bảo dưỡng dải nhiệt độ khác nhau, bảo dưỡng nước áp lực cao vv 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A M Nevill, Properties of concrete, published 2011, England [2] Andreasen, A.H.M and Andersen, J.: Ueber die Beziehungen zwischen Kornabstufungen und Zwischenraum in Produkten aus losen Körnern – mit einigen Experimenten Kolloid-Zeitschrift (1930), Vol 50, p 217-228 (in German) [3] Association Franỗaise de Gộnie Civil AFGC, Ultra High Performance Fiber – Reinforced Concrete, June 2013, France [4] ASTM C157 / C157M – 17: Standard Test Method for Length Change of Hardened Hydraulic-Cement Mortar and Concrete [5] ASTM C490 / C490M - 17 : Standard Practice for Use of Apparatus for the Determination of Length Change of Hardened Cement Paste, Mortar, and Concrete [6] B Graybeal (2007), Compressive Behavior of Ultra-High Performance FiberReinforced Concrete, ACI Materials Journal, Vol 104, No 2, pp 146–152, Farmington Hills, MI [7] E Fehling, M Schmidt, S Stürwald, Ultra High Performance Concrete (UHPC), Second International Symposium on Ultra High Performance Concrete, University of Kassel, Ge, Kassel, Germany March 05-07, 2008 [8] F De Larrard, Structures granulaires et formulation des bétons, L’École Nationale des ponts et des chaussées, Paris 1999 [9] G Hüsken, A multifunctional design approach for sustainable concrete with application to concrete mass products, PhD thesis Eindhoven University of Technology, Eindhoven, the Netherlands, 2010 [10] G J Verbeck, R A Helmuth, Structures and Physical Properties of Cement Pastes,” Proceedings, Fifth International Symposium on the Chemistry of Cement, vol III, The Cement Association of Japan, Tokyo, 1968, page [11] G Hüsken, H.J.H Brouwers, A new mix design concept for each-moist concrete: a theoretical and experimental study, Cem Concr Res 38 (2008) 1249–1259 [12] H.J.H Brouwers, H.J Radix, Self compacting concrete: theoretical and experimental study, Cem Concr Res 35 (2005) 2116–2136 51 [13] H.J.H Brouwers, Particle-size distribution and packing fraction of geometric random packings, Phys Rev E 74 (2006) 031309-1–031309-14 [14] I Schachinger, H.Hilbig, T Stengel, Effect of Curing Temperature at an Early Age on the Long-Term Strength Development of UHPC, Second International Symposium on Ultra High Performance Concrete, University of Kassel, Ge, Kassel, Germany March 0507, 2008 [15] J.E Funk, D.R Dinger, Predictive Process Control of Crowded Particulate Suspensions, Applied to Ceramic Manufacturing, Kluwer Academic Publishers, Boston, the United States, 1994 [16] Kollmorgen, G.A (2004), Impact of Age and Size on the Mechanical Behavior of an Ultra High Performance Concrete, in MS Thesis in Civil Engineering Michigan Technological, University, Houghton, Michigan [17] Le, T.T (2008), Ultra high performance fibre reinforced concrete paving flags University of Liverpool: Liverpool p 374 [18] M Hunger, An integral design concept for ecological self-compacting concrete,PhD thesis Eindhoven University of Technology, Eindhoven, the Netherlands, 2010 [19] M B Masse, E Denarié, E Brühwiler, Effect of fiber orientation on the in-plane tensile response of UHPFRC reinforcement layers, Volume 67, March 2016, Pages 111125 Cement and Concrete Composites [20] P Spiesz, Q.L Yu, H.J.H Brouwers, Development of cement-based lightweight composites—Part 2: Durability related properties, Cem Concr Comput 44 (2013) 30– 40 [21] P R Prem, B.H Bharatkumar, N R Iyer, Mechanical properties of Ultra High Performance Concrete, World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Civil and Environmental Engineering Vol:6, No:8, 2012 [22] Publication No FHWA-HRT-13-060, Ultra-High Performance Concrete: A Stateof-the-Art Report for the Bridge Community June 2013 [23] Q.L Yu, P Spiesz, H.J.H Brouwers, Development of cement-based lightweight composites—Part 1: Mix design methodology and hardened properties, Cem Concr Comput 44 (2013) 17–29 [24] Ronald G Burg, The Influence of Casting and Curing Temperature on the Properties of Fresh and Hardened Concrete, Research and Development Bulletin RD113, Portland Cement Association, Skokie, Illlinois, U.S.A., 1996 [25] T M Ahlborn, D L Misson, E J Peuse, C G Gilbertson, Durability and Strength Characterization of Ultra-High Performance Concrete under Variable Curing Regimes, Second International Symposium on Ultra High Performance Concrete, University of Kassel, Ge, Kassel, Germany March 05-07, 2008 [26] W.B Fuller, S.E Thompson, The laws of proportioning concrete, Trans Am Soc Civ Eng 33 (1907) 222–298 52 [27] Publication No FHWA-HRT-13-060, Ultra-High Performance Concrete: A Stateof-the-Art Report for the Bridge Community, june 2013 [28] Phạm Duy Hữu, Vật liệu xây dựng mới, Hà Nội 2010 [29] Phạm Duy Hữu (2011) “Nghiên cứu công nghệ chế tạo bê tông có cường độ siêu cao ứng dụng kết cấu cầu nhà cao tầng ( UHSFRC)”, đề tài nghiên cứu khoa học cấp mã số B2010 – 04 – 130 TĐ, Hà Nội 53
Ngày đăng: 31/05/2023, 08:19
Xem thêm:
