Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ pha trộn tổ hợp chất kết dính đa thành phần đến tính chất bê tông tính năng rất cao (vhpc)

Phương pháp thí nghiệm các tính chất bê tông...30 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN, CƯỜNG ĐỘ KÉO UỐN VÀ ĐỘ CO NGÓT CỦA BÊ TÔNG HẠT NHỎ TÍNH NĂNG CAO SỬ DỤNG TỔ HỢP CHẤT K

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ PHA TRỘN TỔ HỢP CHẤT KẾT DÍNH ĐA THÀNH PHẦN ĐẾN TÍNH CHẤT BÊ

TÔNG TÍNH NĂNG RẤT CAO (VHPC)

Mã số: T2022-06-22 Chủ nhiệm đề tài: ThS Đoàn Vĩnh Phúc

Đà Nẵng, 11/2023

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ PHA TRỘN TỔ HỢP CHẤT KẾT DÍNH ĐA THÀNH PHẦN ĐẾN TÍNH CHẤT BÊ

TÔNG TÍNH NĂNG RẤT CAO (VHPC)

Mã số: T2022-06-22

tài KT HIỆU TRƯỞNG

PHÓ HIỆU TRƯỞNG

i T22-06-22

DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU

Kỹ thuật vật liệu xây dựng

Kỹ thuật vật liệu xây dựng

Dương Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật,Kết cấu công trình

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Nội dung nghiên cứu 2

4 Phạm vi nghiên cứu 2

5 Phương pháp nghiên cứu 2

6 Kết cấu của đề tài 2

7 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

1.1 Giới thiệu về bê tông tính năng cao và bê tông tính năng rất cao 4

1.1.1. Khái niệm và phân loại các loại bê tông tính năng cao và bê tông tính năng rất cao 4

1.1.2. Vi cấu trúc hồ xi măng của HPC 6

1.1.3. Đặc tính co ngót của HPC 8

1.1.4. Đặc tính cường độ của HPC 9

1.1.5. Đặc tính độ bền của HPC 11

1.2 Tổng quan các nghiên cứu của bê tông tính năng cao trên thế giới 12

1.3 Tổng quan các nghiên cứu của bê tông tính năng cao ở Việt Nam 20

1.4 Kết luận 23

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU CHẾ TẠO VÀ KẾ HOẠCH THÍ NGHIỆM BÊ TÔNG HẠT NHỎ TÍNH NĂNG CAO 25

2.1 Vật liệu chế tạo 25

2.1.1. Xi măng 25

2.1.2. Cốt liệu nhỏ 26

2.1.3. Phụ gia khoáng 28

2.1.4. Phụ gia siêu dẻo 29

2.2 Kế hoạch thí nghiệm 29

2.2.1. Thiết kế thành phần bê tông hạt nhỏ tính năng cao 29

2.2.2. Chọn thành phần cấp phối các loại bê tông trong nghiên cứu 29

2.2.3. Phương pháp thí nghiệm các tính chất bê tông 30

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN, CƯỜNG ĐỘ KÉO UỐN VÀ ĐỘ CO NGÓT CỦA BÊ TÔNG HẠT NHỎ TÍNH NĂNG CAO SỬ DỤNG TỔ HỢP CHẤT KẾT DÍNH ĐA THÀNH PHẦN 33

3.1 Công tác đúc và bảo dưỡng 33

3.2 Thí nghiệm xác định các tính chất của hỗn hợp bê tông tươi 34

3.3 Thí nghiệm xác định cường độ nén, cường độ kéo uốn của bê tông hạt nhỏ tính năng cao 37

3.4 Thí nghiệm xác định độ rỗng của bê tông hạt nhỏ tính năng cao 45

3.5 Thí nghiệm xác định độ co ngót của bê tông 48

3.6 Một số ứng dụng của bê tông hạt nhỏ tính năng cao và đề xuất cấp phối bê tông tối ưu 50

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

THUYẾT MINH ĐỀ TÀI KHOA HỌC CÔNG NGHỆ .

HỌP ĐỒNG TRIỂN KHAI ĐỀ TÀI

PHỤ LỤC HỢP ĐỒNG

DANH MỤC MINH CHỨNG .

MINH CHỨNG ĐÍNH KÈM

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 1 Phân loại bê tông theo cường độ [31] 4

Bảng 1 2 Thành phần cấp phối bê tông chất lượng siêu cao [32] 20

Bảng 1 3 Thành phần cấp phối của các loại bê tông tính năng cao sử dụng xỉ lò cao và tro trấu

22 Bảng 1 4 Cường độ chịu nén của các cấp phối bê tông cường độ rất cao 22

Bảng 1 5 Thành phần các cấp phối bê tông tính năng cao sử dụng nano silic 23

Bảng 2 1 Thành phần hóa của xi măng, tro bay, xỉ lò cao nghiền mịn và silica fume25 Bảng 2 2 Các chỉ tiêu cơ, lý của xi măng PC50 Sông Gianh 26

Bảng 2 3 Các chỉ tiêu vật lý và hóa học của cát sông 26

Bảng 2 4 Các chỉ tiêu cơ, lý của tro bay Vũng Áng 28

Bảng 2 5 Các chỉ tiêu chất lượng của XL S95 Hòa Phát Dung Quất 28

Bảng 2 6 Các chỉ tiêu của phụ gia siêu dẻo Basf 8713 29

Bảng 2 7 Thành phần hạt các hỗn hợp bê tông hạt nhỏ tính năng cao 30

Bảng 3 1 Độ chảy của các hỗn hợp bê tông hạt nhỏ tính năng cao 35

Bảng 3 2 Cường độ chịu nén của các loại BTHN ở 7, 28 và 90 ngày tuổi 37

Bảng 3 3 Cường độ kéo uốn của các loại BTHNTNC ở 7, 28 và 90 ngày tuổi 39

Bảng 3 4 Độ rỗng của các loại BTHNTNC 45

Bảng 3 5 Độ co ngót của các loại BTHNTNC theo thời gian 48

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 1 Giản đồ vi cấu trúc của hai loại hồ xi măng có tỷ lệ N/XM khác nhau [4] 6

Hình 1 2 Cấu trúc vi mô của bê tông với tỷ lệ N/XM cao: (a) độ rỗng cao và không đồng nhất; (b) tinh thể định huớng của Ca(OH) 2 trên cốt liệu, (c) tinh thể CH 7

Hình 1 3 Cấu trúc vi mô của HPC: độ rỗng thấp và đồng nhất, (a) không có vùng chuyển tiếp giữa cốt liệu và đá xi măng, (b) sự đặc chắc của đá xi măng trong HPC có cuốn khí 7

Hình 1 4 Quan hệ giữa cường độ bê tông và tỷ lệ N/XM với xi măng tiêu chuẩn 10

Hình 1 5 Sự diễn biến của các tính chất cơ học của bê tông cường độ cao 11

Hình 1 6 Tối ưu lượng thay thế OPC với MK(a) và SF(b) 13

Hình 1 7 Ảnh hưởng của hàm lượng NS và SF[20] đến cường độ chịu nén của bê tông .14

Hình 1 8 Cường độ chịu nén và cường độ kéo uốn của HPC sử dụng RHA [46] 15

Hình 1 9 Ảnh hưởng của cốt liệu đến cường độ chịu nén của HPC [47] 16

Hình 1 10 Ảnh hưởng của lượng sợi thép đến cường độ chịu nén của bê tông với tỷ lệ thay thế cốt liệu 28% 17

Hình 1 11 Tính chất cơ học của mẫu CF-HPC ở các điều kiện bảo dưỡng khác nhau: a) cường độ chịu nén b) cường độ kéo uốn [24]

18 Hình 1 12 Quan hệ giữa tỷ lệ N/CKD và cường độ chịu nén 18

Hình 1 13 Sự phát triển của cường độ chịu nén 19

Hình 1 14 Ảnh hưởng của silica fume đến cường độ chịu nén của bê tông chất lượng siêu cao ở 28 ngày tuổi [32]

21 Hình 1 15 Sự thay đổi độ sụt của các loại bê tông tính năng rất cao 22

Hình 1 16 ảnh hưởng của hàm lượng nano silic đến cường độ chịu nén và cường độ ép chẻ của bê tông tính năng cao [21]

23 Hình 2 1 Thành phần hạt cốt liệu của các cấp phối bê tông hạt nhỏ 27

Hình 3 1 Một số loại khuôn đúc mẫu thí nghiệm 33

Hình 3 2 Công tác trộn và đúc mẫu các loại BTHN 34

Hình 3 3 Thí nghiệm đo độ sụt 35

Hình 3 4 Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay đến độ chảy của hỗn hợp bê tông hạt nhỏ tính năng cao sử dụng tổ hợp chất kết dính xi măng, xỉ lò cao, tro bay 36 Hình 3 5 Ảnh hưởng của hàm lượng Silica Fume đến độ chảy của hỗn hợp bê tông hạt nhỏ tính năng cao sử dụng tổ hợp chất kết dính xi măng, tro bay, Silica fume 36 Hình 3 6 Ảnh hưởng của hàm lượng xỉ lò cao đến độ chảy của các hỗn hợp bê tông tính năng cao sử dụng tổ hợp chất kết dính xi măng, xỉ lò cao, silica fume 37

Hình 3 7 Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay đến cường độ chịu nén của BTHNTNC

sử dụng tổ hợp chất kết dính xi măng, xỉ lò cao, tro bay 40 Hình 3 8 Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay đến cường độ chịu kéo uốn của

BTHNTNC sử dụng tổ hợp chất kết dính XM, XL, TB 40 Hình 3 9 Ảnh hưởng của hàm lượng silica fume đến cường độ chịu nén của

BTHNTNC sử dụng tổ hợp chất kết dính XM, TB, SF 41 Hình 3 10 Ảnh hưởng của hàm lượng silica fume đến cường độ kéo uốn của

BTHNTNC sử dụng tổ hợp chất kết dính XM, TB, SF 42 Hình 3 11 Ảnh hưởng của hàm lượng xỉ lò cao đến cường độ chịu nén bê tông hạt nhỏ tính năng cao sử dụng tổ hợp chất kết dính XM, XL, SF 43 Hình 3 12 Ảnh hưởng của hàm lượng xỉ lò cao đến cường độ kéo uốn bê tông hạt nhỏ tính năng cao sử dụng tổ hợp chất kết dính XM, XL, SF 43 Hình 3 13 Ảnh hưởng của lượng tro bay đến độ rỗng của bê tông hạt nhỏ tính năng cao sử dụng tổ hợp chất kết dính XM, XL, TB 46 Hình 3 14 Ảnh hưởng của hàm lượng SF đến độ rỗng của hỗn hợp bê tông hạt nhỏ tính năng cao sử dụng tổ hợp chất kết dính XM,TB, SF 47 Hình 3 15 Ảnh hưởng của hàm lượng xỉ lò cao đến độ rỗng của hỗn hợp bê tông hạt nhỏ tính năng cao sử dụng tổ hợp chất kết dính XM, XL, SF 47 Hình 3 16 Ảnh hưởng của lượng tro bay đến độ co ngót của bê tông hạt nhỏ tính năng cao sử dụng tổ hợp chất kết dính X, XL, TB 48 Hình 3 17 Ảnh hưởng của hàm lượng SF đến độ co ngót của bê tông hạt nhỏ tính năng cao sử dụng tổ hợp chất kết dính XM,TB, SF 49 Hình 3 18 Ảnh hưởng của hàm lượng xỉ lò cao đến độ co ngót của bê tông hạt nhỏ tính năng cao sử dụng tổ hợp chất kết dính XM, XL, SF 50 Hình 3 19 Một số ứng dụng của bê tông hạt nhỏ tính năng cao trong nghiên cứu 51

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1 Thông tin chung:

- Tên đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ pha trộn tổ hợp chất kết dính đa thành

phần đến tính chất bê tông tính năng rất cao (VHPC)

- Mã số: T2022 - 06 - 22

- Chủ nhiệm: Đoàn Vĩnh Phúc

- Thành viên tham gia: Nguyễn Tấn Khoa, Võ Duy Hải, Nguyễn Thế Dương

- Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật

- Thời gian thực hiện: từ 3/2023 đến 11/2023

Bê tông hạt nhỏ tính năng rất cao (BTHNTNC) với ưu thế về đặc tính cường độ,

độ bền và dễ dàng thi công giúp mang lại khả năng ứng dụng rộng rãi trong các dạngcông trình xây dựng có kết cấu hiện đại, yêu cầu tính thẫm mỹ, độ bền cao Sự kết hợpđồng thời của các loại phụ gia khoáng với nhau để chế tạo BTHNTNC là cần thiết giúpgiảm lượng xi măng sử dụng và phát huy được hiệu quả của từng loại phụ gia khoáng

3 tổ hợp chất kết dính gồm : xi măng- xỉ lò cao- tro bay; xi măng-tro bay- silica fume;

xi măng-xỉ lò cao- silica fume được nghiên cứu đã xác định được sự ảnh hưởng từngloại phụ gia khoáng đến một số tính chất của BTHNTNC và đề xuất được tỷ lệ phụ giakhoáng phù hợp cho từng tổ hợp chất kết dính tương ứng

4 Tóm tắt kết quả nghiên cứu:

BTHNTNC với tổ hợp CKD gồm XM, XL(30%), TB(0-30%) có xu hướng tăng tínhcông tác, giảm cường độ chịu nén, cường độ kéo uốn và giảm độ rỗng khi tăng tỷ lệ sửdụng tro bay thay thế xi măng

BTHNTNC với tổ hợp chất kết dính gồm XM, TB(20%), SF(0-15%) tối ưu tính công

tác với tỷ lệ 5%SF, tối ưu cường độ chịu nén, cường độ kéo uốn và giảm độ rỗng với

tỷ lệ thay thế 10%SF

BTHNTNC với tổ hợp chất kết dính gồm XM, XL (0-40%), SF (10%) có xu hướngtăng tính công tác, giảm cường độ chịu nén, cường độ kéo uốn và giảm độ rỗng khităng tỷ lệ thay thế SL

5 Tên sản phẩm:

- 01 bài báo đăng trên IEEE, Hội thảo Công trình xanh AtiGB 2023 lần thứ 8;

- 01 báo cáo tổng kết đề tài

6 Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:

- Tác động và lợi ích mang lại:

Về mặt khoa học, đề tài góp phần làm sáng tỏ hơn tác dụng rõ ảnh hưởng các loạiphụ gia khoáng như tro bay, xỉ lò cao, silica fume đến một số tính chất của bê tông hạtnhỏ tính năng rấtcao Về mặt kinh tế và môi trường, việc sử dụng các loại phụ gia khoáng

xỉ lò cao, tro bay, silica fume thay thế một phần xi măng trong bê tông hạt nhỏ manglại hiệu quả về môi trường và kinh tế do tận dụng được phụ phẩm công nghiệp Về mặtđào tạo, kết quả nghiên cứu có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho Giảng viên vàsinh viên chuyên ngành Xây dựng tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Góp phầnnâng cao chất lượng đào tạo ngành xây dựng tại ĐH Đà Nẵng

- Phương thức chuyển giao:

Kết quả nghiên cứu được chuyển giao thông qua việc nâng cao kiến thức khoa học

và công nghệ trong lĩnh vực đào tạo kỹ sư, cao học các chuyên ngành Xây dựng và cácngành có liên quan Kết quả nghiên cứu còn có thể chuyển giao công nghệ vật liệu bêtông đến các đơn vị thiết kế, thi công, sản xuất cấu kiện, ban quản lý dự án các côngtrình xây dựng

- Địa chỉ ứng dụng:

Các trường đại học đào tạo bậc kỹ sư, cao học các chuyên ngành xây dựng Các đơn

vị thiết kế, thi công, sản xuất cấu kiện, ban quản lý dự án các công trình xây dựng

XÁC NHẬN CỦA TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KT HIỆU TRƯỞNG PHÓ HIỆU TRƯỞNG

PGS TS Võ Trung Hùng

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1 General information:

Project title: A study on the influence of multicomponent binder ratio on the properties of very high-performance concrete (VHPC)

Code number: T2022-06-22

Coordinator: Doan Vinh Phuc

Implementing institution: University of Technology and Education, TheUniversity of Danang

3 Creativeness and innovativeness:

High-performance concrete (HPC) with advantages in strength, durability andease of construction helps bring wide applicability in all types of construction projectswith modern structures that require aesthetics and durability The simultaneouscombination of mineral additives to produce HPC is necessary to reduce the amount ofcement used and promote the effectiveness of each type of mineral additive 3 bindercombinations include: cement - blast furnace slag - fly ash; cement-fly ash-silica fume;cement-blast furnace slag-silica fume was researched to determine the influence ofeach type of mineral additive on some properties of HPC and propose the appropriateratio of mineral additives for each respective binder combination

4 Research results:

HPC with a binder combination of cement, blast furnace slag (30%), fly ash 30%) tends to increase workability, reduce compressive strength, flexural tensilestrength and porosity when increase the rate of using fly ash to replace cement

(0-HPC with a binder combination of cement, fly ash (20%), silica fume (0-15%)optimizes workability at a rate of 5% silica fume, optimizes compressive strength,flexural tensile strength and reduce porosity with 10% silica fume replacement rate.

HPC with a binder combination of cement, furnace slag (0-40%), silica fume(10%) tends to increase workability, reduce compressive strength, flexural tensilestrength and decrease porosity when increase blast furnace slag replacement rate

5 Products:

- 01 scientific paper published in the Proceedings of the Scientific Conference andApplication of New Technology in the 8th IEEE Green Building (ATiGB)

- 01 report summarizing the topic

6 Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability:

- Impact and benefits :

Scientifically, the study contributes to clarifying the influence of mineraladditives such as fly ash, blast furnace slag, silica fume on some properties of high-performance concrete Economically and environmentally, the use of mineral additivessuch as blast furnace slag, fly ash, and silica fume to partially replace cement in smallparticle concrete brings environmental and economic efficiency due to the use ofindustrial by-products In terms of training, the research results can be used as areference for lecturers and students majoring in construction at University ofTechnology and Education, contributing to improving the quality of training at DanangUniversity

- Transfer method:

Research results are transferred through improving scientific and technologicalknowledge in the field of engineer training, master's degree in construction and relatedfields The research results can also be transfer by the technology of concrete materials

to design and construction companies, construction project management boards

- Application address:

Universities provide engineering training and master's degrees in constructionmajors; construction companies; construction project management boards

T22-06-22 1

1 Tính cấp thiết của đề tài

MỞ ĐẦU

Bê tông tính năng cao đang ngày càng được

sử dụng phổ biến trên thế giới nhờ mang lạihiệu quả về kỹ thuật, kinh tế và môi trường.Với tính năng vượt trội về cường độ và độ bền,

bê tông tính năng cao được ứng dụng rộng rãitrong xây dựng công trình cầu, công trình nhàcao tầng, các công trình chịu môi trường xâmthực, các kết cấu bê tông, bê tông cốt thép đúcsẵn Bê tông hạt nhỏ tính năng cao có đườngkính hạt cốt liệu mịn hơn giúp dễ dàng chế tạođược các kết cấu thanh mảnh, giảm trọng lượngkết cấu đồng thời tạo ra được các cấu trúc thẫm

mỹ phù hợp với các công trình xây dựng thiết

kế hiện đại

Trong lĩnh vực xây dựng công trình nhà caotầng, việc sử dụng loại bê tông tính năng caogiường như là điều bắt buộc để đảm bảo đòi hỏiđặc biệt về kết cấu, khả năng chịu lực và điềukiện thi công Các công trình cao tầng và siêucao tầng trên thế giới đều phải phải sử dụng đến

bê tông VHPC như công trình Two FrudentialPlaza Chicago cao 303 m sử dụng bê tông VHPC

có cường độ nén 82,7 MPa, công trình TrumpPalace Newyork city cao 168 m có cường độ bêtông 82,2 MPa, công trình Federation Tower ởMoscow cao 374m dùng bê tông có cường độ

87 MPa, vv…

Ở Việt Nam hiện nay, cùng với sự phát triểnkinh tế đất nước là sự phát triển của các côngtrình nhà cao tầng và kèm theo đó là nhu cầu vềloại bê tông tính năng cao có xu hướng tăngcao Các công trình sử dụng bê tông tính năng

T22-06-22 2

cao đã thi công ở Việt

Landmark Tower sử dụng

bê tông C70 theo tiêu

chuẩn ACI, tương đương

90 MPa, công trình

NOVOTEL (Đà nẵng) sử

dụng bê tông VHPC có

cường độ gần 80 MPa

Việc xây dựng công trình

cao tầng và siêu cao tầng

hướng nghiên cứu các

loại bê tông VHPC có

silicafume, xỉ lò cao, tro

bay để giảm lượng xi

măng sử dụng, tận dụng

các loại phụ phẩm công

nghiệp và nâng cao hơn

nữa chất lượng bê tông

Các loại phụ gia khoáng

Từ các phân tích trên đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ pha trộn tổ hợp chấtkết dính đa thành phần đến tính chất bê tông tính năng rất cao (VHPC)” là rất cấp thiết.

2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu chế tạo được loại bê tông tính năng rất cao có cường dộ chịu nén đạt trên 80 MPa

Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ pha trộn tổ hợp chất kết dính đa thành phần đến một số tính chất bê tông tính năng cao (HPC)

Đề xuất được khả năng ứng dụng của bê tông tính năng rất cao cho một số kết cấuphù hợp trong công trình xây dựng

3 Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu tổng quan về bê tông tính năng cao

Nghiên cứu tính chất cường độ nén, cường độ kéo uốn của bê tông tính năng caoNghiên cứu tính chất độ chảy và độ rỗng của bê tông tính năng cao

Đề xuất một số ứng dụng của bê tông tính năng rất cao

4 Phạm vi nghiên cứu

Bê tông hạt nhỏ tính năng rất cao có tỷ lệ N/CKD = 0,18 sử dụng tổ hợp chất kếtdính đa thành phần (xi măng, tro bay, xỉ lò cao, silicafume) có cường độ chịu nén đạttrên 80 MPa ở 28 ngày

5 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm, phân tích, đánh giá cáctính chất của bê tông tính năng rất cao

6 Kết cấu của đề tài

Mở đầu

Kết luận và kiến nghị

Chương 1: Tổng quan các vấn đề nghiên cứu

Chương 2: Vật liệu chế tạo và kế hoạch thí nghiệm bê tông hạt nhỏ tính năng cao Chương 3: Nghiên cứu tính chất cường độ chịu nén, cường độ kéo uốn và độ co ngót

của bê tông hạt nhỏ tính năng cao sử dụng tổ hợp chất kết dính đa thành phần

Kết luận và kiến nghị

7 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa học:

Là rõ ảnh hưởng các loại phụ gia khoáng như tro bay, xỉ lò cao, silica fume đến một sốtính chất của bê tông tính năng cao

- Ý nghĩa thực tiễn

Sản phẩm nghiên cứu có thể giúp chế tạo được các loại bê tông có các tính chất cường độ

và độ bền rất tốt phục vụ cho việc xây dựng các công trình xây dựng mang tính thẫm mỹ, hiệnđại

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Giới thiệu về bê tông tính năng cao và bê tông tính năng rất cao

1.1.1 Khái niệm và phân loại các loại bê tông tính năng cao và bê tông tính năng rất cao

Có nhiều cách phân loại bê tông trong đó việc phân loại bê tông theo cường độđược sử dụng nhiều nhất Theo Neville [30], với loại bê tông có cường độ chịu nén <

60 MPa được xếp vào loại bê tông thường Theo CEB.FIP qui định với loại bê tông cócường độ nén sau 28 ngày tối thiểu là 60 MPa và có các tính năng vật lý và cơ học caođược gọi là bê tông chất lượng cao Bê tông chất lượng cao là một thế hệ bê tông mới

có thêm các phẩm chất được cải thiện thể hiện sự tiến bộ trong công nghệ vật liệu vàkết cấu xây dựng Xét về cường độ chịu nén thì đó là bê tông cường độ cao (HighStrength concrete), xét tổng thể các tính năng thì gọi là bê tông chất lượng cao (Highperformance concrete) Theo Mehta [27], bê tông tính năng cao không chỉ có cường độcao mà còn có độ bền cao (khả năng chống ăn mòn hóa học) và các đặc tính khác,chẳng hạn như độ ổn định thể tích cao (mô đun đàn hồi cao, co ngót khô thấp, độ từbiến thấp và biến dạng nhiệt nhỏ), tính chống thấm nước cao và tính công tác tốt.Malier [25] đã định nghĩa bê tông tính năng cao như sau: Bê tông tính năng cao đượcđặc trưng bởi tính công tác tốt, cường độ cao và đủ sớm, kinh tế và có độ bền cao Bêtông tính năng cao có cường độ chịu nén của bê tông từ 60- 120 MPa Trong đó loại bêtông từ 80 MPa trở lên là dạng đặc biệt của bê tông tính năng cao có thể được gọi là bêtông tính năng rất cao (VHPC) Các loại bê tông VHPC với các tính chất cường độ và

độ bền vượt trội có tác dụng làm giảm tiết diện và kích thước của kết cấu, tăng khảnăng chịu lực và độ bền của kết cấu nên được sử dụng phổ biến trên thế giới trong cáccông trình nhà cao tầng (Mỹ), công trình biển (NaUy, Nhật Bản), cầu đường( Pháp,Đức, Anh, Trung Quốc)

Theo phân loại bê tông của Nguyễn Duy Hữu [31], bê tông được phân loại theocường độ được trình bày ở Bảng 1.1

Bảng 1 1 Phân loại bê tông theo cường độ [31]

100 ÷ 150 Bê tông cường độ rất cao

Như vậy theo cách phân loại trên bê tông trên 80 MPa đến 150 MPa được xếpvào loại bê tông cường độ rất cao.

Với các loại bê tông có cường độ trên 150 MPa được gọi là bê tông siêu tínhnăng (Ultra high performance concrete- UHPC) (Darssni Ravichandran) Theo Trần

Bá Việt và các công sự [42], Bê tông tính năng siêu cao – UHPC(UHPC: Ultra - high performance concrete) là bê tông có cường độ trên 120MPa,modul đàn hồi trên 4,4GPa, với độ co thấp và khả năng kháng nứt cao, khả năng chống

ăn mòn cốt thép cao do độ đặc chắc cao dẫn tới hệ số thấm clo thấp Ngoài ra UHPCcòn có tính công tác cao thường đạt tới mức độ bê tông tự chảy–SLC

Các loại bê tông tính năng cao, rất cao hay siêu cao vẫn được tiếp tục nghiên cứu

và ứng dụng ở nhiều quốc gia Tuy nhiên, định nghĩa về các loại bê tông này có sựkhác nhau ở các quốc gia khác nhau và các nhà nghiên cứu khác nhau Tựu chung lại,theo sự phân loại của Viện Bê tông Hoa Kỳ (American Concrete Institute) [1], Mehta[2], bê tông tính năng rất cao (VHPC) có cường độ đạt từ 80-120 MPa, VHPC cũng cóthể gọi là một dạng đặc biệt của HPC Do đó các đặc tính của VHPC cũng tương tưnhư HPC

Đề tài nghiên cứu về VHPC với phạm vi nghiên cứu bê tông cường độ chịu néntrên 80 MPa do đó các phân tích sẽ tập trung vào các loại bê tông HPC có cường độchịu nén trên 80 MPa

Phân loại HPC theo vật liệu chế tạo ta có các loại như sau:

- Bê tông cường độ cao không sử dụng muội silic: là loại bê tông không sử dụngsilic siêu mịn, chỉ cần giảm tỷ lệ N/X và sử dụng các chất siêu dẻo tăng tính công tác

- Bê tông chất lượng cao sử dụng muội silic: trong thành phần có lượng muộisilic từ (5 ÷ 15) % so với lượng xi măng và chất siêu dẻo

- Bê tông chất lượng cao sử dụng tro bay: loại bê tông này sử dụng tro bay vớiliều lượng từ (15 ÷ 30)% so với lượng xi măng để tăng độ bền nước, giảm nhiệt độcủa bê tông tươi và giảm giá thành của bê tông

- Bê tông chất lượng cao hỗn hợp: để đảm bảo chất lượng của bê tông và giảmgiá thành có thể sử dụng kết hợp cả tro bay và muội silic với các liều lượng tối ưu

- Bê tông cường độ cao cốt sợi: là bê tông cường độ cao có hoặc không có muộisilic nhưng có thành phần cốt sợi Cốt sợi có thể là kim loại, sợi thủy tinh, sợi carbonhoặc các loại sợi khác tùy theo yêu cầu về tính năng và giá thành

1.1.2 Vi cấu trúc hồ xi măng của HPC

Để chế tạo HPC, bê tông thường yêu cầu tỷ lệ N/CKD thấp, giá trị N/CKD 0,4thường là giá trị phân biệt giữa bê tông thường và bê tông tính năng cao [4] Với tỷ lệN/CKD thấp, HPC rất đặc chắc đến nỗi nước không thể thấm qua các mẫu thử dưới bất

kỳ áp lực nào Do đó, các thí nghiệm như thấm clorua hay thấm khí thích hợp hơn đểđánh giá tính thấm của bê tông tính năng cao

Hình 1.1 trình bày dưới dạng giản đồ sự khác nhau xét ở mức độ vi cấu trúc của

hồ xi măng với tỷ lệ N/XM =0.65 (bê tông thường) với hồ xi măng có tỷ lệ N/XM =0,25 (HPC) Với hồ xi măng có N/XM = 0.25 có nhiều hạt xi măng hơn và tương ứng

có lượng nước trong một đơn vị thể tích ít hơn và do đó các hạt xi măng ở gần nhauhơn so với hồ xi măng có N/XM=0.65 Sự khác nhau chủ yếu này đã dẫn đến sự khácnhau về dạng của đá xi măng đã thủy hóa và rắn chắc hoàn toàn Đá xi măng với tỷ lệN/XM=0.65 rất rỗng và nhiều tinh thể nằm cách xa nhau của các sản phẩm hydratđược tạo thành do quá trình hòa tan kết tủa, trong khi đó đá xi măng với tỷ lệ N/XM

=0.25 thì rất đặc chắc và về bản chất được tạo thành do các sản phẩm hydrat tương tựnhư gel ở rất gần nhau, phát triển trong suốt quá trình rắn chắc Hình 1.2 và 1.3 minhhọa sự khác nhau chủ yếu ở mức độ vi cấu trúc giữa hai loại đá xi măng có tỷ lệ N/XMcao và thấp khác nhau Sự khác nhau về bản chất vi cấu trúc này dẫn đến sự khác nhau

về ứng xử cơ học và độ bền của cả đá xi măng và vùng chuyển tiếp giữa các đá ximăng và hạt cốt liệu

Hình 1 1 Giản đồ vi cấu trúc của hai loại hồ xi măng có tỷ lệ N/XM khác nhau [4]

Trong HPC, cốt liệu có thể là khâu yếu nhất khi cường độ của đá xi măng

đã được tăng lên mạnh mẽ do sự hạ thấp tỷ lệ N/CKD của nó Trong trường hợp

đó, sự phá hủy bê tông có thể bắt đầu phát triển từ bên trong các hạt cốt liệu thô [4] Như vậy thì có thể chấp nhận rằng có một quy luật của tỷ lệ N/CKD khi nghiên cứu HPC Trong một số trường hợp, việc giảm tỷ lệ N/CKD quá một giới hạn xác định tỏ ra là không thực tế , xét trên quan điểm cơ học, vì cường độ của HPC sẽ không vượt quá đáng kể cường độ của cốt liệu Khi cường độ chịu

T22-06-22 1

1nén bị giới hạn bởi cường độ của cốt liệu thô thì con đường duy nhất để đạt được

T22-06-22 12

cường độ cao hơn là sử dụng cốt liệu thô có cường độ cao hơn Nhưng mặc dù cường độ chịu nén có thể không tăng lên khi giảm tỷ lệ N/CKD nhưng nó sẽ làm tăng độ đặc của bê tông và do đó độ bền của HPC sẽ được cải thiện.

Trong bê tông thường vùng liên kết xi măng - cốt liệu là vùng tiếp xúc rỗng

có các mặt nứt và các vết nứt Cấu trúc C - H - H có dạng sợi Vùng tiếp xúc hồ

xi măng - cốt liệu ở bê tông cường độ cao có cấu trúc C-S- H vô định hình và tinh thể Ca(OH)2 định hướng (P) trên các hạt cứng, các vết nứt giảm rõ ràng Vùng tiếp xúc của bê tông cường độ cao tỉ lệ N/X ≤ 0,3, do tỉ diện tích hạt muội silic rất cao nên vùng này không chứa nước, không tồn tại CaO tự do, vữa xi măng có độ đặc rất lớn và lực dính bám với cốt liệu cao Bê tông cường độ rất cao vùng liên kết chuyển thành đá, hồ xi măng - cốt liệu đồng nhất Không có vết nứt trên bề mặt [31]

1.1.3 Đặc tính co ngót của HPC

Trong bê tông thông thường, khi tỷ lệ N/XM lớn hơn 0.5, lượng nước lớn hơn so với lượng nước cần thiết để thủy hóa hoàn toàn xi măng và phần lớn lượng nước này nằm trong các mao quản lớn liên thông nhau, do đó sự co rút do mất nước trong các mao quản gây ra do sự tự khô xuất hiện trong các mao quản lớn nơi mà sự khô rút này chỉ gây ra ứng suất kéo rất nhỏ lên thành các mao quản Vì vậy, trong bê tông thường đá xi măng co rất ít khi sự tự khô phát triển ( 40-60 x 10-6) Trong trường hợp HPC, với tỷ lệ N/CKD là 0.35 hoặc nhỏ hơn, lượng xi măng nhiều hơn và lượng nước ít hơn đáng kể so với bê tông thường,

do đó hệ thống mạng lưới lỗ rỗng ban đầu được hình thành chủ yếu bởi các mao quản rất nhỏ Khi sự co khô bắt đầu phát triển, ngay khi bắt đầu quá trình thủy hóa, sự khô rút phát triển rất nhanh về phía các mao quản rất nhỏ, nếu không được cung cấp nước từ bên ngoài (bảo dưỡng bằng nước) Do rất nhiều hạt xi măng thủy hóa đồng thời nên sự khô của các mao quản rất nhỏ sẽ gây ra ứng suất kéo lớn lên thành các mao quản làm co đá xi măng Sự co ngót sớm này được nhắc đến như là sự co ngót tự sinh Tất nhiên, co ngót tự sinh cũng lớn như co ngót khô của bê tông thường nếu hai dạng của sự khô này diễn ra trong các mao quản có kích thước tương đương nhau.

Tuy nhiên, khi được cung cấp nước từ bên ngoài, các mao quản không bị mất nước nếu nó liên thông và nối với nguồn nước Kết quả là không có sự khô rút, không ứng suất kéo và không có co ngót tự sinh phát triển trong các bộ phận kết cấu HPC mỏng có tỷ lệ N/XM=0.35 và được bảo dưỡng ngay lập tức

kể từ thời điểm bắt đầu ninh kết Nhưng khi tỷ lệ N/XM nhỏ hơn 0.35 hoặc ở trong

lòng các kết cấu bê tông khối lớn dùng HPC có tỷ lệ N/XM=0.35, cấu trúc vi

mô của bê tông là rất đặc chắc do đó nước không thấm vào được và sự tự khô phát triển trong phần lớn của cấu kiện bê tông Trong thực tế khi các hạt xi măng thủy hóa do nước được cung cấp từ bên ngoài, có sự tăng lên của thể tích tuyệt đối của xi măng và do đó có hiện tượng chèn đầy một số lỗ rỗng và mao quản Trong trương hợp này, sẽ là thích hợp hơn nếu nói đó là co ngót đẳng nhiệt (isothermal shrinkage) thay vì co ngót tự sinh, bởi vì co ngót tự sinh là nói đến co ngót của một hệ thống đóng.

Như vậy, sự khác nhau chủ yếu của bê tông thường và HPC là ở chỗ bê tông thường không có co ngót tự sinh bất kể nó có được bảo dưỡng bằng nước hay không, trong khi HPC sẽ có co ngót tự sinh nếu không được bảo dưỡng bằng nước trong quá trình thủy hóa Co ngót tự sinh sẽ không phát triển trong HPC nếu các lỗ rỗng và mao quản của nó là liên thông và nối với nguồn nước ở bên ngoài Tuy nhiên, khi tính liên thông của các lỗ rỗng bị phá hủy thì sau đó

và chỉ sau đó co ngót tự sinh mới bắt đầu phát triển trong hồ xi măng đã thủy hóa.

Co ngót khô của hồ xi măng đã thủy hóa bắt đầu diễn ra từ trên bề mặt của khối bê tông và quá trình co dần vào trong lòng diễn ra nhanh hay chậm phụ thuộc vào độ ẩm tương đối của môi trường xung quanh và kích thước của các mao quản Co ngót khô của bê tông thường vì vậy diễn ra rất nhanh vì mạng lưới các mao quản của nó liên thông nhau rất tốt và phần lớn là nối với bề mặt của khối bê tông, co ngót khô của HPC diễn ra rất chậm vì nó chứa chủ yếu các mao quản rất nhỏ và sớm bị làm mất tính liên thông.

1.1.4 Đặc tính cường độ của HPC

Trong các đặc tính cường độ thì cường độ chịu nén là đặc tính quan trọng nhất để đánh giá chất lượng của bê tông mặc dù trong một số trường hợp thì độ bền và tính chống thấm còn quan trọng hơn Cường độ của bê tông liên quan trực tiếp đến cấu trúc của hồ xi măng đã đông cứng, cấu trúc của bê tông Cường độ nén của bê tông phụ thuộc rất lớn vào tỷ lệ nước/ximăng trong bê tông.

Các mối quan hệ này có thể được thể hiện qua Hình 1.4

Hình 1 4 Quan hệ giữa cường độ bê tông và tỷ lệ N/XM với xi măng tiêu chuẩn

Ghi chú: S1= Biểu đồ Suzuki 1

S2= Biểu đồ Suzuki 2 Ha- Công thức Hatori GT2=0.45x50x(X/N-0.5) GT3=0.45x40x(X/N+0.5) ACI= đường biểu diễn quan hệ trên theo bảng tra của ACI

Bê tông tính năng cao có tốc độ tăng cường độ ở các giai đoạn đầu cao hơn

so với bê tông thường, nhưng ở các giai đoạn sau sự khác nhau là không đáng

kể Parrott đã báo cáo các tỉ số điển hình của cường độ sau 7 ngày đến 28 ngày

là 0,8 - 0,9 đối với bê tông có cường độ cao, từ 0,7 - 0,75 đối với bê tông thường, trong khi đó Carrasquillo, Nilson và Slate đã tìm ra được tỉ số điển hình của cường độ sau 7 ngày là 0,6 đối với bê tông có cường độ thấp, 0,65 đối với bê tông có cường độ trung bình và 0,73 đối với bê tông có cường độ cao Tốc độ cao hơn của sự hình thành cường độ của bê tông cường độ cao ở các giai đoạn đầu là do sự tăng nhiệt độ xử lý trong mẫu bê tông vì nhiệt của quá trình hydrát hoá, khoảng cách giữa các hạt đã được hydrát hoá trong bê tông cường độ cao

đã được thu lại và tỉ số nước/ xi măng thấp nên lỗ rỗng do nước thuỷ trong bê tông cường độ cao là thấp hơn.

Sự tăng cường độ nhanh hơn nhiều so với bê tông truyền thống là do sự xích

gần lại của các hạt bê tông tươi, cũng như là vai trò làm đông cứng của muội silic Sự phát triển sớm của cường độ trong thực tế phụ thuộc vào bản chất (hàm lượng Aluminat, độ mịn) và lượng dùng xi măng, hàm lượng có thể có của chất làm chậm ninh kết, cũng như là chắc chắn phụ thuộc vào nhiệt độ của bê tông.

Hình 1 5 Sự diễn biến của các tính chất cơ học của bê tông cường độ cao

1 ngày

3 Ngày

7 ngày

14 ngày

28 ngày

90 ngày

1 năm Cường độ nén trung

38 nm, độ khuyếch tán clo D = 26.0x10-13 m2/s, có một hệ số thấm tính toán k =

11 x 10-21 m2 Với tỉ lệ N/X = 0.2, chứa 10% muội silic, đường kính tiêu chuẩn

Độ thấm clo là tính chất độ bền quan trọng đối với bê tông để ứng dụng trong kếtcấu bê tông cốt thép Mức độ thấm Clo qua vùng bê tông bảo vệ và gây ra sự ăn mòncốt thép hệ số khuyết tật Clo ký hiệu là D và được tính theo công thức sau:

Với bê tông thường: D = 6,3 10 −12 m 2 / s

Với bê tông HPC 8% SF D = 1,2.10 −12 m 2 / s

Mức độ thấm Clo phụ thuộc vào thời gian, chất lượng bê tông và 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 chokhả năng chống thấm nước, chống thấm Clo và chống ăn mòn sulphat tăng lên khácnhau Hai cơ chế để tăng cường khả năng chống thấm nước và tăng độ bền của bê tônglà: Cơ chế bịt kín lỗ rỗng trong cấu trúc vùng đá xi măng và phản ứng Pyzolan trongquá trình chuyển hoá

1.2 Tổng quan các nghiên cứu của bê tông tính năng cao trên thế giới

Trong bê tông tính năng cao, việc sử dụng thêm các loại phụ gia khoáng, vật liệu

bổ sung cho xi măng (SCM) để tăng cường các tính chất cường độ và độ bền là rất cầnthiết [36] [33] [7] Nghiên cứu của P Shen [36] và B.B Sabir [33] cho thấy SCMtrong cả bê tông cường độ cao và bê tông chất lượng cao có thể cải thiện cường độ của

bê tông, điều này là do khả năng biến portlandite thành gel C-S-H bằng phản ứngpozzolanic [7] Nghiên cứu của H El-diadamony [12] cho thấy việc thay thế 5% khốilượng OPC bằngMetacaolanh (MK) đã dẫn đến tăng 6,56% cường độ chịu nén so vớimẫu đối chứng ở 90d, và lên tới 20% trọng lượng đã tăng cường độ nén ở tuổi sớm vàcải thiện các tính chất cơ học cũng như độ bền khác Việc sử dụng 15% MK làm phụgia khoáng duy nhất được cho là tối ưu dẫn đến cường độ chịu nén tăng 21,88% và21,95% (so với mẫu đối chứng) lần lượt là 28 và 90d [17] Nhiều nghiên cứu kháccũng cho thấy tỷ lệ MK tối ưu để cải thiện tính chất của bê tông nên là 10% xi măng[7, 18, 36] như trong Hình 1.6a Như vậy các bài báo được đánh giá khác nhau về tỷ lệthay thế tối ưu OPC bằng MK và SF Kết quả chỉ ra rằng mức thay thế MK và SF tối

ưu là 10% (Hình 1.6a) và 10–15% (Hình 1.6b)

Hình 1 6 Tối ưu lượng thay thế OPC với MK(a) và SF(b).

E Güneyisi và các cộng sự [17] nghiên cứu sự ảnh hưởng của hàm lượng silicafume đến các tính chất của bê tông tính năng cao, kết quả cho thấy tỷ lệ thay thế SF10% OPC cho kết quả tối với với cường độ chịu nén tăng lần lược 5,93% và 8,89% ở

28 và 90 ngày Nghiên cứu của M Mazloom và các cộng sự [26] cũng cho thấy sự kếthợp 15% SF vào bê tông tính năng cao chứa cát granit nghiền có Dmax = 10 mm và tỷ

lệ N/CKD = 0,35 làm tăng cường độ chịu nén 28 ngày thêm 20,69% so với mẫu đối chứng.Nghiên cứu của K Tan cùng các cộng sự [39] cho thấy khi thay thế 8% OPC bằng SFtrong bê tông HPC có w/b = 0,25, sỏi là cốt liệu thô và cát là cốt liệu mịn làm tăng cường

độ nén lên 23% so với cốt liệu thông thường Ngoài ra, việc bổ sung 10% SF đã làmtăng khả năng chịu nén ở mọi lứa tuổi nhưng không ảnh hưởng đến cường đuổi tuổisớm (đến 91d) được quan sát thấy khi thêm vào bê tông xi măng có hàm lượng xỉ cao(HSCC) so với mẫu đối chứng [22] Tương tự, cường độ chịu uốn được cải thiện khi

SF thay thế OPC nhưng tăng nhẹ khi SF được thêm vào HSC [22] Như vậy SF sẽ giúptăng cường độ đáng kể khi tỷ lệ thay thế nằm trong khoảng từ 10 đến 15% và điều nàyphù hợp với kết luận được rút ra bởi các nhà nghiên cứu khác [20, 26] như trong Hình1.6b, và khi tỷ lệ thay thế cao hơn sẽ dẫn đến giảm độ bền như trong Hình 1.7

T22-06-22 18

Hình 1 7 Ảnh hưởng của hàm lượng NS và SF[20] đến cường độ chịu nén của bê tông

Tro trấu: RHA cũng được sử dụng khá làm phụ gia khoáng cho HPC, giúp manglại lợi ích cả về môi trường và kinh tế Nghiên cứu của N Van Tuan [ 41] và các cộng

sự, D.G Nair và các cộng sự [29] cho thấy RHA sở hữu khả năng phản ứng pozzolanicrất cao tương đương với SF [38,39] Điều này làm cho nó trở thành chất thay thế rất tốtcho SF trong HPC [13, 46] chủ yếu vì cả hai đều có thành phần hóa học tương tự nhau

và hàm lượng rất cao

S Alireza và các cộng sự [46] thay thế OPC bằng RHA với tỷ lệ 5, 10, 15, 20 và25% kết hợp với 10% micro-silica (MS) Kết quả cho thấy rằng việc kết hợp 20%RHA dẫn đến tăng cường độ nén 13,41% và tăng 11,84% độ bền kéo đứt, nhưng việcthay thế trên 20% RHA sẽ làm giảm cường độ như trong Hình 1.8

T22-06-22 19

Hình 1 8 Cường độ chịu nén và cường độ kéo uốn của HPC sử dụng RHA [46]

S Sujjavanich và các cộng sự [38] nghiên cứu HPC với việc trộn OPC với nhiềuhơn một phụ gia TB được coi là hệ số làm giảm cường độ ở tuổi sớm nhất, trong đóviệc thay thế OPC bằng 60% TB dẫn đến giảm 40% cường độ nén, nhưng tác động bấtlợi này của TB đã giảm tương đối bằng cách sử dụng hỗn hợp phụ gia khoáng bậc ba

và bậc bốn [14] Việc sử dụng 10% MK và 30% TB mang lại kết quả về độ bền tốtnhất và loại bỏ tác dụng phụ nêu trên [14] Nghiên cứu của Sujjavanich và các công sự[38] cho thấy rằng sự kết hợp giữa 10% MK với 10% TB dường như là hiệu quả nhất

để phát triển cường độ

Yanhua Zhao và cộng sự nghiên cứu ảnh hưởng của XL và TB đến tính chất

cơ học và co ngót của bê tông HPC Trong đó, tổng khối lượng xi măng được thay thếbằng TB và XL lần lượt là 30%, 40% và 50% Kết quả nghiên cứu cho thấy bê tông

T22-06-22 20

tính năng cao sử dụng kết hợp tro bay và xỉ lò cao có cường độ ở độ tuổi sớm thấphơn,

nhưng ở tuổi 28 ngày có cường độ cao hơn bê tông đối chứng không có tro bay và xỉ

lò cao Tổng độ co ngót của các loại bê tông tính năng cao sử dụng kết hợp tro bay và

xỉ lò cao giảm khoảng 15-25% so với bê tông đối chứng không có tro bay và xỉ lò caoKim, Sun-Woong và các cộng sự nghiên cứu ảnh hưởng của TB, XL và MS đếncường độ chịu nén, cường độ ép chẻ và mô đun đàn hồi của bê tông HPC Ba loại bêtông gồm bê tông sử dụng 25%TB , bê tông sử dụng 5%MS và bê tông sử dụng25%TB kết hợp 25%XL Kết quả nghiên cứu cho thấy bê tông sử dụng 5%MS cócường độ nén cao nhất ở 56 và 91 ngày Bê tông sử dụng 25%TB + 25%XL có cường

độ ép chẻ cao nhất ở 56 và 91 ngày

F.P Zhou và các công sự [47] nghiên cứu sử dụng cốt liệu đất sét trương nở làmcốt liệu cho HPC, kết quả cho thấy cường độ chịu nén 28 ngày thấp nhất, giảm khoảng69,23% so với cường độ của bê tông đối chứng, trong khi đó hạt thủy tinh mang lạicường độ nén cao nhất với cường độ chịu nén tăng khoảng 5,5% như trong Hình 7b.Ngoài ra, hạt thép dẫn đến có cường độ thấp hơn so với vữa do liên kết và sự khác biệtlớn giữa mô đun của nó và vữa [47]; và điều này dẫn đến suy ra rằng cốt liệu quá cứng cóthể gây ra sự tập trung ứng suất và gây ra nhiều vết nứt hơn do đó dẫn đến giảm độ bền

[47]

Hình 1 9 Ảnh hưởng của cốt liệu đến cường độ chịu nén của HPC [47]

Gengying Li và các cộng sự nghiên cứu ảnh hưởng của XL và TB thay thế ximăng đến tính chất cơ học và độ bền của bê tông HPC trong môi trường axít sunfuric2% Ba loại bê tông gồm bê tông gồm đối chứng không sử dụng phụ gia khoáng , bêtông sử dụng 40% tro bay và bê tông sử dụng 25%TB kết hợp 15%XL Kết quả chothấy bê tông tính năng cao sử dụng sử dụng 25% tro bay và 15% xỉ lò cao có cường độ

ở độ tuổi sớm và muộn tương đương với bê tông đối chứng Bê tông tính năng cao sử

dụng sử dụng 25% tro bay và 15% xỉ lò cao có độ bền trong dung dịch axít H2SO4vượt trội so với bê tông đối chứng và bê tông sử dụng 40% tro bay.

Việc bổ sung sợi thép có thể tăng cường đáng kể cường độ chịu kéo của HPC[16, 43] L Xu và các cộng sự [45] nghiên cứu bổ sung thêm 1%, 2% và 3% sợi thépvào HPC, kết quả cho thấy làm tăng đáng kể cường độ nén ở 28 ngày lần lượt là58,13%, 59,25% và 70,35%, như được hiển thị trong Hình 1.10 Sự gia tăng cường độnày là do khả năng của sợi ngăn ngừa các vết nứt cơ học bằng cách chịu ứng suất pháttriển [2] Hơn nữa, việc bổ sung sợi thép đã được phát hiện là cải thiện độ bền kéo lênđến 30% so với hỗn hợp đối chứng nhưng cũng làm giảm mô đun của bê tông [16].

Hình 1 10 Ảnh hưởng của lượng sợi thép đến cường độ chịu nén của bê tông với tỷ

lệ thay thế cốt liệu 28%

Cruz, Ricardo và các công sự [11] nghiên cứu loại HPC được chế tạo bằng cáchkết hợp SF làm SCM và 2% sợi carbon Cả phương pháp xử lý bằng nhiệt độ phòng(RT) và phương pháp xử lý bằng hơi nước ở nhiệt độ cao (HTS) đều được so sánh vớiphương pháp xử lý bằng gia nhiệt ohmic (OH) Các kết quả quan sát được sau tuổiđóng rắn 3d cho thấy CF-HPC được xử lý bằng OH có các đặc tính cơ học cao hơnnhiều so với CF-HPC được xử lý bằng RT và các đặc tính tương đương với các đặctính của CF- HPC được xử lý bằng HTS như trong Cường độ nén của OH cao hơn33% so với RT nhưng thấp hơn HTS ở 90 ◦C Tuy nhiên, cần có những nghiên cứu sâuhơn về việc sử dụng phương pháp xử lý OH cho các loại cốt thép thường được sử dụngkhác như cốt thép, sợi thủy tinh và sợi bazan, cũng như các hệ thống gia cố như tấmCFRP [11]

Hình 1 11 Tính chất cơ học của mẫu CF-HPC ở các điều kiện bảo dưỡng khác nhau:

a) cường độ chịu nén b) cường độ kéo uốn [24]

B.H Bharatkumar và các cộng sự [8] đã được tiến hành nghiên cứu về tỷ lệ hỗnhợp của HPC và kết luận rằng việc đạt được cường độ tuổi sớm chậm hơn có thể đượckhắc phục bằng cách tăng hàm lượng chất kết dính trong khi vẫn giữ tỷ lệ w/b hiệu quả

và hàm lượng nước không đổi Ngoài ra, người ta còn chứng minh rằng cường độ néntăng khi tỷ lệ w/b giảm như trên Hình 1.12 [20]; do đó hành vi này dẫn đến kết luậnrằng việc tăng cường độ phụ thuộc nhiều vào w/b hơn là silica fume [20] Do đó, cóthể suy ra rằng tỷ lệ w/b là một trong những yếu tố chính dẫn đến sự thay đổi cường độtrong HPC và do đó phép đo tối ưu của nó là rất quan trọng

Hình 1 12 Quan hệ giữa tỷ lệ N/CKD và cường độ chịu nén

Wyrzykowski và các cộng sự [44] nghiên cứu ảnh hưởng của việc kết hợp CSAvới các chất phụ gia giảm co ngót (SAP và SRA) đến tính chất cơ học của HPC đãđược nghiên cứu Kết quả cho thấy sự kết hợp trên đã nâng cao cường độ nén với việckết hợp 5% CSA là có lợi nhất được thể hiện trong Hình 1.13.

Hình 1 13 Sự phát triển của cường độ chịu nén

Qingfu Li nghiên cứu ảnh hưởng của việc sử dụng XL và TB và tỷ lệ N/CKD đếncường độ nén và co ngót của các loại bê tông HPC Các cấp phối bê tông nghiên cứuvới 4 tỷ lệ N/CKD khác nhau lần lượt là 0,35, 0,375, 0,40 và 0,425, mỗi tỉ lệ N/CKD

có 4 loại bê tông sử dụng kết hợp TB và XL thay thế xi măng lần lượt là 5, 10, 15 và20% Kết quả nghiên cứu cho thấy khi hàm lượng tro bay và xỉ lò cao tăng lên thì bêtông có TB và XL có xu hướng giảm ở các độ tuổi sớm 1, 3 ngày Ở các độ tuổi sau,cường độ nén của các mẫu bê tông có TB và XL tăng lên, tuy nhiên sau đó giảm dầnkhi hàm lượng PGK tăng lên Sự gia tăng của tỷ lệ N/CKD dẫn đến cường độ nén và

độ co ngót của bê tông giảm xuống Việc bổ sung thích hợp TB và XL có thể cải thiệnkhả năng chống co ngót khô của bê tông, và với sự gia tăng hàm lượng của TB và XL,biến dạng co ngót khô giảm rõ ràng Khả năng chống nứt do co ngót dẻo của bê tôngđược cải thiện bằng cách thêm TB và XL Hàm lượng tối ưu của TB và XL trong bêtông đều là 20% để cải thiện tính chất co ngót của bê tông

Pazhani và cộng sự [40] sản xuất Bê tông chất lượng cao bằng cách thay thế20%, 40%, 60%, 80%, 100% cốt liệu mịn có xỉ đồng và 30% xi măng có GGBS vàđược thử nghiệm để đánh giá độ bền các thông số như độ hấp thụ nước và ion clorua