Ứng dụng trí tuệ nhân tạo để dự báo cường độ chịu nén của bê tông tự lèn thạc sĩ

Tính cấp thiết của đề tài luận văn Bê tông tự lèn SCC, còn được gọi là bê tông tự đầm, là một trong nhữngloại bê tông được sử dụng rộng rãi hiện nay, do đặc tính và cường độ của nó.. Vì

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Người hướng dẫn khoa học: TS HOÀNG NHẬT ĐỨC

ĐÀ NẴNG, 2023

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới Lãnh đạo trường Đại học Duy Tân, Ban Sau đại học, các Thầy, Cô giáo đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành quá trình học tập và nghiên cứu.

Tôi xin cảm ơn TS Hoàng Nhật Đức đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo

để tôi hoàn thành luận văn này

Tôi cũng xin cảm ơn các cơ quan, bạn bè đồng nghiệp và những người thân đã cùng chia sẻ, giúp đỡ, động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành nhiệm vụ học tập và cuốn luận văn này.

Tác giả luận văn

PHAN NGỌC TRUNG

7,9,27,31-32,40-47

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, dưới sự

hướng dẫn của TS Hoàng Nhật Đức Những nội dung nghiên cứu, kết quả

nghiên cứu của đề tài này là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây Các tài liệu liên quan đã được trích dẫn phù hợp và khách quan Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung luận văn của mình.

Tác giả luận văn

PHAN NGỌC TRUNG

DANH SÁCH BẢNG

DANH SÁCH HÌNH VẼ

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài luận văn 1

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 4

3 Phạm vi và đối tượng nghiên cứu 4

4 Phương pháp nghiên cứu 4

5 Nội dung nghiên cứu, bố cục luận văn 5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ ĐƯỢC NGHIÊN CỨU 6

1.1 BÊ TÔNG TỰ LÈN 6

1.2 ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN CẤP PHỐI 8

1.3 NGUYÊN LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG TỰ LÈN 8

1.4 MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG TỰ LÈN 11

1.4.1 Cường độ nén của SCC 15

1.5 ƯU – NHƯỢC ĐIỂM VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN BÊ TÔNG TỰ LÈN 25

1.5.1 Ưu điểm 25

1.5.2 Nhược điểm 25

1.5.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến bê tông tự lèn 26

1.5.4 Ứng dụng của bê tông tự lèn 26

CHƯƠNG 2 DỮ LIỆU THỰC NGHIỆM 28

CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỒI QUY VÀ TRÍ TUỆ NHÂN TẠO 33

3.1 MÔ HÌNH HỒI QUY MẠNG LƯỚI NƠ-RON SÂU (DNNR) 33

3.2 Máy phân tích hồi quy véc tơ bình phương tối thiểu (LSSVM) 37

4.2 SỬ DỤNG PHÂN TÍCH HỒI QUY VECTƠ BÌNH PHƯƠNG TỐI THIỂU(LSSVM) 45

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO

ANN : Mạng thần kinh nhân tạo

LS-SVM: Mô hình áp dụng trí tuệ nhân tạo trong phân tích

RMSE: Sai số trung bình

MAE : Sai số tuyệt đối trung bình

MAPE : Giá trị trung bình của tỷ lệ giữa sai số và giá trị thực tế của biến số

R2: Hệ số xác định

BT : Bê tông

BTCT : Bê tông cốt thép

NI : Số nơ ron đầu vào

NO : Số nơ ron đầu ra

bảng Tên bảng Trang

1 Kết quả thử nghiệm các đặc tính của SCC 12

2 Phạm vi ứng dụng của các thuộc tính hỗn hợp cho SCC (1.474

hỗn hợp trong số 214 nghiên cứu được báo cáo)

14

4 Tỷ số cường độ fccyl,d/f ccil,150 (h/d = 2 ) 16

5 Tỷ số cường độ fccyl,150/f ccil,150 16

6 Thông tin về hai tập dữ liệu thu thập được của SCC [2] 28

7 Các biến được sử dụng trong tập dữ liệu số 1 [2] 29

8 Các biến được sử dụng trong tập dữ liệu số 2 [2] 29

5 Ảnh hưởng của C/P trong trường hợp đá vôi là loại bổ sung (503 kết

quả từ 100 bài báo) [23]

21

6 Ảnh hưởng của C/P trong trường hợp tro bay là loại bổ sung (443

kết quả từ 81 bài báo) [3]

21

7 Ảnh hưởng của cốt liệu thô—nghiền so với chưa nghiền nát (1.197

kết quả từ 171 bài báo) [3]

23

8 Ảnh hưởng của loại cốt liệu thô—nghiền—xuất xứ (503 kết quả từ

71 bài báo)[3]

23

9 Một số hình ảnh thi công bê tông tự lèn [28] 27

10 Phân phối của các biến số của tập dữ liệu số 1 32

11 Phân phối của các biến số của tập dữ liệu số 2 33

12 Cấu trúc của DNNR được sử dụng để dự đoán CS của SCC 34

14 Giao diện người dùng (GUI) của chương trình DNNR [2] 42

15 Thông số và hiệu quả của mô hình DNNR dự đoán SC của SCC

chứa tro bay

44

16 Cường độ chịu nén thực nghiệm và dự đoán của SCC chứa tro bay 44

17 Thông số và hiệu quả của mô hình DNNR dự đoán SC của SCC

chứa muội silic

45

18 Cường độ chịu nén thực nghiệm và dự đoán của SCC chứa muội

silic

46

19 Giao diện người dùng (GUI) của chương trình LSSVM [2] 46

20 Mô hình LSSVM dự báo cường độ chịu nén của bê tông tự lèn chứa

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài luận văn

Bê tông tự lèn (SCC), còn được gọi là bê tông tự đầm, là một trong nhữngloại bê tông được sử dụng rộng rãi hiện nay, do đặc tính và cường độ của nó SCC

là loại bê tông đặc biệt, không phân tầng, có khả năng chảy cao, có thể tự lấp đầyván khuôn và bao bọc các cốt thép gia cường của nhiều loại kết cấu khác nhau.Không giống như bê tông thông thường, SCC không yêu cầu đầm bằng ngoại lực từcác thiết bị cơ khí như đầm rung, đầm dùi Ngoài những ưu điểm này, bê tông tựlèn SCC còn duy trì tất cả các đặc tính cơ học và độ bền chung của bê tông SCCđược phát triển tại Nhật Bản vào những năm 1980 nhằm đạt được các kết cấu bêtông bền vững hiệu suất cao [1]

Ưu điểm của SCC là trạng thái tươi và cứng là hiệu quả kinh tế (tức là rútngắn thời gian thi công cũng như giảm nhân công lao động và thiết bị cần thiết), cảithiện môi trường sống và làm việc (vì nó có thể tiêu thụ một lượng lớn các sảnphẩm phụ công nghiệp, nó làm giảm tiếng ồn xây dựng và các mối nguy hại cho sứckhỏe) đồng thời tăng cường tự động hóa quá trình xây dựng (Ozawa và cộng sự,1995; Bartos và Cechura, 2001) Nói chung, SCC được sử dụng để xây dựng cáccấu kiện bê tông cốt thép có các phần cốt thép được bố trí dày đặc, các cấu kiện xâydựng có khả năng nén hạn chế, các cấu trúc hoàn thiện bằng giấy dán tường, các bộphận bê tông lộ thiên yêu cầu chất lượng bề mặt cao, các cấu kiện xây dựng bê tông

có kết cấu bề mặt và các bộ phận bê tông cốt thép của các công trình đặc biệt, mangnhiều nguy cơ nguy hiểm cao (Vejmelková et al , 2011 )

Cường độ nén (CS) của SCC là một thông số cơ học quan trọng cho cả mụcđích thiết kế và ứng dụng trên công trường cũng như trong các nhà máy bê tông trộnsẵn [6] Các tính chất khác của SCC như mô đun đàn hồi và độ bền kéo có thể đượcsuy ra từ CS [7] CS của hỗn hợp SCC thường thu được thông qua các thí nghiệmtốn thời gian và tốn kém [8] Do tầm quan trọng của nó, nhiều công trình nghiêncứu khác nhau đã được thực hiện để đo CS của hỗn hợp SCC tương ứng với các tỷ

lệ thành phần khác nhau của chúng Do đó, rất có lợi khi phân tích các hồ sơ thửnghiệm hiện có và xây dựng các mô hình thông minh có thể ước tính CS của hỗnhợp SCC Các mô hình dựa trên dữ liệu này có thể được các công cụ hỗ trợ quyếtđịnh hiệu quả góp phần hỗ trợ thiết kế hỗn hợp SCC Vì thiết kế một hỗn hợp SCCvới nguyên vật liệu thích hợp để đạt cường độ yêu cầu vẫn là một nhiệm vụ đầythách thức trong công trình dân dụng [9,10].

Trong những năm gần đây, cộng đồng nghiên cứu đã quan sát thấy xu hướng

áp dụng mô hình học máy (ML) đang phát triển trong việc mô hình hóa CS củanhiều loại bê tông khác nhau [11–13], bao gồm cả SCC ML đã chứng minh nhữnglợi thế không thể nghi ngờ về độ chính xác của dự đoán và tính linh hoạt so với các

mô hình thực nghiệm thông thường đối với độ bền cơ học của bê tông Tuy nhiên,việc tạo ra các mô hình chính xác để ước tính CS của SCC không phải là một nhiệm

vụ dễ dàng Lý do là chức năng ánh xạ giữa CS và thành phần cụ thể thường là cáchàm phi tuyến tính và đa biến

Hơn nữa, các vật liệu bổ sung khác nhau, các thành phần thay thế xi măng vàcác chất phụ gia khoáng thân thiện với môi trường (ví dụ: tro bay, khói silic, xỉ lòcao dạng hạt nghiền, tro trấu, v.v.) thường được thêm vào hỗn hợp [9,14,15] Thực

tế này làm phức tạp đáng kể quá trình xây dựng mô hình tính toán Ví dụ,Sukumaretal [16] cho thấy ảnh hưởng đáng kể của hàm lượng tro bay đến sự pháttriển cường độ ở tuổi đóng rắn sớm Dinakar và cộng sự [3] chứng minh rằng sựthay đổi về xi măng, phụ gia khoáng và các loại cốt liệu có thể dẫn đến những thayđổi lớn về tính chất của SCC Theo đó, nhiều phương pháp ML tiên tiến khác nhau

đã được đề xuất và áp dụng để mô hình hóa CS của SCC Mạng lưới thần kinh được

sử dụng trong [6] để dự đoán CS 28 ngày của hỗn hợp SCC thông thường và cường

độ cao có chứa tro bay Uysal và Tanyildizi [17] đưa ra mô hình mạng thần kinhnhân tạo (ANN) để ước tính CS của hỗn hợp có chứa phụ gia khoáng và sợipolypropylene (PP) tiếp xúc với nhiệt độ cao Ngoài ra, xi măng Portland (PC) cònđược thay thế bằng các loại phụ gia khoáng như tro bay, xỉ hạt lò cao, bột đá vôi,

bột bazan, bột đá hoa cương với các tỷ lệ khác nhau Mô hình ANN sau đó đượcxây dựng bởi một bộ dữ liệu bao gồm 85 mẫu.

Vakhshouri và Nejadi [18] đã dựa vào mô hình suy luận mờ thần kinh thíchứng (ANFIS) để thực hiện việc xây dựng mô hình tính toán Mặc dù ANFIS là mộtcông cụ có khả năng phân tích hồi quy phi tuyến tính, giai đoạn tính toán thiết kếcủa nó đòi hỏi một nỗ lực đáng kể trong cấu hình các mô hình, bao gồm việc thiếtlập các hàm liên quan để hình thành mô hình tính toán Ngoài ra, nghiên cứu nàychỉ sử dụng một bộ dữ liệu hạn chế, chỉ bao gồm 55 mẫu dữ liệu Để thiết lập các

mô hình ML mạnh mẽ và đáng tin cậy, nên sử dụng các bộ dữ liệu lớn hơn Asteris

và Kolovos [4] cũng sử dụng ANN để ước tính CS 28 ngày của SCC; tại công trìnhnày, các tác giả đã dựa vào một bộ dữ liệu khá lớn, bao gồm 205 bản ghi và 11 biến

dự báo

ML dựa trên ANN và lập trình di truyền (GP) đã được sử dụng trong [19] để

dự đoán các đặc tính cường độ của SCC pha trộn geopolyme Kết quả cho thấy cảANN và GP đều có khả năng đưa ra dự đoán tốt dựa vào dữ liệu thử nghiệm.Farooq và cộng sự [20] đã nghiên cứu hiệu suất của ANN, hỗ trợ hồi quy véc tơ(SVR) và lập trình biểu hiện gen (GEP) trong việc lập mô hình một tập dữ liệu baogồm 300 mẫu Xi măng, tỷ lệ nước – chất kết dính, cốt liệu thô, cốt liệu mịn, tro bay

và phụ gia siêu dẻo được coi là những yếu tố ảnh hưởng đến CS Các tác giả đãchứng minh rằng GEP có thể thu được kết quả dự đoán chính xác, nhưng họ cũngchỉ ra rằng phương pháp này có thể không mang lại kết quả khả quan nếu nó bị mắckẹt vào trong một giải pháp tối ưu cục bộ, đồng thời, tốn kém chi phí và mất nhiềuthời gian

Các mô hình Levenberg-Marquardt ANN (LM-ANN) đã được sử dụng trong[8,21] Các mô hình này dựa trên thuật toán Levenberg-Marquardt (LM), bắt nguồn

từ phương pháp của Newton và rất phù hợp để giảm thiểu các hàm là tổng bìnhphương của các hàm phi tuyến Nghiên cứu này đã báo cáo một mối tương quan tốtgiữa quan sát và dự đoán CS của SCC Tuy nhiên, thuật toán LM yêu cầu tính toán

và lưu trữ ma trận Jacobian [22], điều này có thể làm thêm phức tạp và tốn thêmnhiều thời gian về mặt tính toán đối với bộ dữ liệu quy mô lớn và ANN sâu.

Như vậy, có thể thấy từ tài liệu, các công trình hiện tại đã dựa rất nhiều vàoANN, GP và SVR thông thường để ước tính SC của SCC Rõ ràng, còn thiếunghiên cứu so sánh toàn diện để phân tích khả năng của các mô hình ML hiện đạikhả thi cho nhiệm vụ thiết kế mô hình dự báo cường độ chịu nén CS của SCC

Qua những nội dung đã nghiên cứu, tác giả chọn đề tài Ứng dụng trí tuệ

nhân tạo để dự báo cường độ chịu nén của bê tông tự lèn (SCC) Để xây dựng

mô hình dự đoán mang đến độ chính xác cao nhất có thể dự báo cường độ chịu néncủa bê tông tự lèn, hướng đến việc phục vụ cho công tác thiết kế và thi công SCCmột cách có hiệu quả

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Mục tiêu là xây dựng mô hình mạng nơ-ron nhân tạo Artificial NeuralNetwork (ANN) và máy phân tích hồi quy véc tơ bình phương tối thiểu LeastSquares Support Vector Machine (LSSVM) để mô phỏng dự đoán cường độ chịunén của SCC dựa trên các kết quả thực nghiệm

3 Phạm vi và đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng trí tuệ nhân tạo mà cụ thể là mô hình mạng nơ-ron nhântạo (ANN), và máy phân tích hồi quy véc tơ bình phương tối thiểu (LSSVM)

Đối tượng nghiên cứu là các kết quả thực nghiệm của các mẫu bê tông

4 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu của luận văn (xem hình 1) được liệt kê như sau:

Nghiên cứu lý thuyết về các phương pháp thống kê

Nghiên cứu ứng dụng về các phương pháp trí tuệ nhân tạo

Thực hiện bài toán mô phỏng dựa trên các kết quả thực nghiệm

Đánh giá kết quả mô phỏng của các mô hình thông qua các chỉ số: Sai sốtrung bình (RMSE), Sai số phần trăm tuyệt đối trung bình (MAPE), và Hệ số tươngquan

Hình 1 Tổng quan về phương pháp nghiên cứu

5 Nội dung nghiên cứu, bố cục luận văn

Đề tài được viết triên cơ sở mục tiêu nghiên cứu đã trình bày ở trên Luậnvăn gồm các phần, chương với nội dung như sau:

Phần Mở đầu: Trình bày một cách khái quát tổng quan vấn đề cần nghiêncứu, mục tiêu, đối tượng, phạm vi nghiên cứu

- Chương 1: Trình bày tổng quan về vấn đề cần nghiên cứu

- Chương 2: Mô tả các dữ liệu thực nghiệm đã thu thập được

- Chương 3: Trình bày về cơ sở lý thuyết về các phương pháp phân tích hồiquy và trí tuệ nhân tạo

- Chương 4: Trình bày kết quả mô phỏng và so sánh độ chính xác của các môhình

Phần kết luận và kiến nghị, tác giả trình bày các kết luận của đề tài và kếtquả đạt được của đề tài

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ ĐƯỢC NGHIÊN CỨU

1.1 BÊ TÔNG TỰ LÈN

Bê tông tự lèn là loại bê tông mà ở trạng thái hỗn hợp có thể tự chảy và tựlèn chặt do trọng lượng bản thân, có khả năng lấp đầy ván khuôn kể cả khi có cốtthép dày đặc, v.v…nhưng vẫn duy trì được độ đồng nhất Nói một cách khác, bêtông tự lèn là bê tông có khả năng tự lèn chặt Khả năng tự lèn chặt là năng lực tiềmtàng của bê tông có liên quan đến khả năng đổ Với khả năng này, bê tông có thểlàm đầy và lèn chặt mọi góc cạnh của cốp pha bằng trọng lượng bản thân nó màkhông cần đầm trong quá trình đổ bê tông

Hình 2 Bê tông tự lèn (SCC)

So với bê tông thông thường (vibrated concrete VC), SCC có thể được coi làmột loại vật liệu chất lượng cao mới do có cách tiếp cận khác về thiết kế hỗn hợp vàcác tính chất lưu biến Mặt khác, SCC có thể được coi là một tiếp cận mới về thicông bê tông nhờ các đặc tính đã được điều chỉnh của bê tông tươi Trên thực tế,SCC đã cho phép đẩy ranh giới của công nghệ bê tông sang một lĩnh vực mới [2]

Tồn tại nhiều phương pháp khác nhau để thiết kế hỗn hợp bê tông tự lèn Ởnhững nơi khác nhau trên thế giới, các khái niệm khác nhau có thể được tuân theo

để thiết kế hỗn hợp SCC và được gọi là “SCC dạng bột ”, “SCC dạng VMA” hoặc

“SCC dạng hỗn hợp” Điều này làm cho việc trình bày các kết luận và khuyến nghị

chung liên quan đến thiết kế hỗn hợp và các đặc điểm cụ thể của SCC trở nên phứctạp Kể từ khi giới thiệu SCC “hiện đại”, RILEM đã rất tích cực trong việc giớithiệu các báo cáo mới, liên quan đến loại vật liệu bê tông chất lượng cao này Lúcđầu, trọng tâm là nhằm mô tả thiết kế hỗn hợp và tính công tác của SCC [3], sau đó

là công tác trộn và đúc SCC [4] Sau đó, các khía cạnh khác của SCC đã được quantâm, bao gồm cả độ bền [5] Ngoài ra, Ủy ban 237 “SCC” của Viện Bê tông Hoa Kỳ(ACI) đang làm việc để viết một báo cáo hiện đại toàn diện liên quan đến tất cả cáckhía cạnh của SCC [6]

Mặc dù SCC đã được sử dụng trong các kết cấu thực tế trong 20 năm quatrên khắp thế giới, nhưng cho đến gần đây vẫn chưa hoàn toàn rõ liệu các tiêu chuẩnthiết kế hiện có cho kết cấu, có thể được áp dụng khi sử dụng SCC hay không Một

số vấn đề liên quan đến tính liên kết và lực cắt của SCC cũng được đề cập Do hàmlượng cốt liệu SCC thấp hơn, sự đan cài nhau giữa các cốt liệu đóng một vai trò giớihạn so với vật liệu VC, điều này có thể dẫn đến giảm độ bền cắt và tính liên kết

Trong những năm gần đây, nhiều nhóm nghiên cứu đã qun tâm các tính chất

cơ học và cấu trúc vi mô của SCC Các ấn phẩm gần đây đã trả lời rất nhiều câu hỏi,cho thấy ứng xử cơ học của SCC tương tự như của VC Mặc dù sự liên kết giữa cáccốt liệu đóng góp vào khả năng chống cắt của VC có thể thấp hơn SCC, nhưng chấtlượng của hồ xi măng và của lớp tiếp xúc giữa hồ - cốt liệu dường như bù đắp lạicho tác động tiêu cực này

Mối quan hệ ứng suất - biến dạng nén đối với SCC dường như về cơ bản cócùng bản chất với VC; Tuy nhiên, với mô đun đàn hồi của Young thấp hơn mộtchút và với biến dạng cực đại cao hơn một chút Vấn đề thứ hai này dường như phụthuộc vào cốt liệu và vẫn cần đánh giá cơ bản hơn nữa Độ bền của SCC dường nhưcao hơn một chút so với VC có cường độ nén tương tự, chủ yếu là do ảnh hưởngcủa giá trị biến dạng cực đại cao hơn

Mặc dù, có một số vấn đề ban đầu liên quan đến cường độ liên kết tương đốithấp với cốt thép khi sử dụng SCC, có thể liên quan đến việc phân tầng của hỗn hợpSCC, nhưng liên kết giữa SCC, cốt thép và cáp dự ứng lực được cho là tốt như

trong trường hợp của VC Đối với đường kính thép nhỏ, liên kết của SCC có thể caohơn đáng kể so với VC có cường độ nén tương tự

Một khía cạnh chắc chắn sẽ được phát triển hơn nữa trong tương lai là kếthợp các sợi trong SCC Người ta đã chứng minh rằng có thể thu được các tính chất,cường độ tốt hơn nữa khi thêm sợi thép vào SCC, đồng thời duy trì các đặc tính lưubiến thích hợp cần thiết để duy trì đặc tính tự đầm Sự xếp hàng của các sợi thépcứng theo đường dòng chảy của SCC khi được đúc trong ván khuôn tương đốimỏng, có thể được khai thác tốt hơn bằng cách áp dụng các kỹ thuật Động lực họcChất lỏng Tính toán (CFD) tiên tiến

1.2 ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN CẤP PHỐI

Bê tông tự lèn có hàm lượng hạt mịn cao hơn bê tông thông thường do hàmlượng chất kết dính cao hơn và đường cong cấp phối kết hợp khác nhau Nhữngđiều chỉnh này, kết hợp với phụ gia siêu dẻo tạo ra tính lưu động độc đáo với cường

độ nén tốt của SCC

Bê tông tự cố kết hoặc bê tông tự lèn (SCC) là hỗn hợp bê tông có ứng suấtchảy thấp, khả năng biến dạng cao (high deformability), khả năng chống phân tầngtốt (good segregation resistance) ngăn ngừa sự phân tách của các hạt trong hỗn hợp

và độ nhớt vừa phải (moderate viscosity) (cần thiết để đảm bảo sự đồng nhất hệhuyền phù các hạt rắn trong quá trình vận chuyển, đổ, và sau đó cho đến khi bê tôngđông kết)

Theo thuật ngữ hàng ngày, khi được đổ, SCC là một hỗn hợp cực kỳ lỏngvới các tính năng thực tế đặc biệt: nó chảy rất dễ dàng trong và xung quanh vánkhuôn, có thể chảy qua các vật cản và xung quanh các góc có hàm lượng cốt thépcao, kết cấu phức tạp, và có khả năng tự san phẳng (mặc dù không thực sự tự sanlấp mặt bằng), không yêu cầu rung hoặc đầm sau khi đổ và tuân theo hình dạng vàkết cấu bề mặt của ván khuôn (hoặc dạng) rất chặt chẽ sau khi được đổ và ninh kếthình thành

1.3 NGUYÊN LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG TỰ LÈN

Nguyên vật liệu để chế tạo bê tông tự lèn gồm xi măng, phụ gia mịn làmđầy, cốt liệu nhỏ, cốt liệu lớn và phụ gia siêu dẻo Chất lượng của bê tông tự lèn phụthuộc vào chất lượng của các nguyên vật liệu thành phần Hiện nay, nguồn nguyênliệu để chế tạo bê tông ở nước ta rất phong phú.

Ðể sử dụng chúng một cách hiệu quả, vật liệu trước khi sử dụng cần đượclựa chọn và kiểm tra chất lượng Ngoài yêu cầu chất lượng của vật liệu sử dụng cho

bê tông thường, trong chế tạo bê tông tự lèn một số chỉ tiêu về vật liệu được yêu cầu

Ðặc biệt việc dùng xi măng có thành phần khoáng C3A và C4AF nhỏ trongchế tạo bê tông tự lèn sẽ cho hiệu quả ảnh hưởng phân tán của phụ gia

Phụ gia mịn

Trong bê tông tự lèn việc sử dụng phụ gia khoáng có hàm lượng hạt mịn(bột) lớn làm tăng độ nhớt dẻo của vữa xi măng Phụ gia khoáng mịn sử dụng trong

chế tạo bê tông tự lèn có nhiều chủng loại như muội silic, tro bay, xỉ lò cao, bột đávôi, tro trấu…

Bột đá vôi: bột của đá vôi nghiền mịn, thành phần chủ yếu là CaCO3 Bột

đá vôi có rất ít hoạt tính trong vai trò chất kết dính Vì vậy nó cũng có thể được xem

là phụ gia trơ hay là thành phần mịn trong bê tông

Tro bay là sản phẩm phụ được thu gom lại thành hỗn hợp vật liệu sau khi

đốt than ăngtraxit và than đá tại các nhà máy điện Chúng ở dạng bột có kích thướcnhỏ hơn 0,3 mm với khối lượng riêng dao động từ 2,2 - 2,8 g/cm3, khối lượng thểtích xốp khoảng 500 -1000 kg/m3 Ðối với bê tông tự lèn, tro bay là vật liệu mịn cótính puzơlanic và được đưa thêm vào để cải thiện tính chất của bê tông

Xỉ lò cao là loại xỉ thu được khi luyện gang và được làm nguội nhanh để tạo

thành dạng hạt pha thuỷ tinh Xỉ lò cao nghiền mịn là chất độn mịn có tiềm năngthuỷ hoá Xỉ lò cao nghiền mịn có thể thêm vào bê tông tự lèn để cải thiện tính chấtlưu biến

Mêta cao lanh là loại phụ gia khoáng với hàm lượng SiO2 + Al2O3 > 90%.

Meta cao lanh là sản phẩm trung gian của quá trình hình thành mulít từ kaolinítdưới tác dụng của nhiệt độ cao (700-900oC) Sau khi gia công nghiền mịn, có thể sửdụng làm phụ gia khoáng hoạt tính cho bê tông nhằm cải thiện tính công tác của hỗnhợp bê tông cũng như làm tăng độ đặc chắc cho bê tông đã đóng rắn

Tro trấu là sản phẩm thu được từ quá trình đốt cháy trấu Tro trấu có hàm

lượng SiO2 > 85% Sau khi nghiền mịn, cũng như mêta cao lanh, tro trấu có thể sửdụng làm phụ gia cho bê tông Tro trấu cải thiện tính chất của bê tông theo 2 cách:phản ứng với hydroxyt can xi trong bê tông làm tăng số lượng thành phần gelhydrosilicat canxi và lấp đầy khoảng trống giữa các hạt xi măng Ðộ đặc chắc của

bê tông được nâng cao

Muội silic là vật liệu rất mịn, chứa oxit silic vô định hình (85-98%), thu

được của quá trình sản xuất xsilic và hợp kim silic bằng hồ quang Do có bề mặthấp phụ lớn nên muội silic có khả năng giữ nước tốt trong hỗn hợp bê tông, cảithiện tính công tác của hỗn hợp bê tông Ngoài ra, muội silic còn tham gia phản ứng

với các sản phẩm thuỷ hoá của xi măng cùng với thành phần hạt siêu mịn sẽ lấp đầycác lỗ rỗng giữa thành phần xi măng làm tăng cường độ, tăng độ đặc chắc cho đá ximăng.

Phụ gia siêu dẻo

Trong chế tạo bê tông tự lèn, người ta thường sử dụng hai loại phụ gia siêu

dẻo: Phụ gia siêu dẻo giảm nước mức độ cao (30-40% nước trộn) và phụ gia siêudẻo giảm nước mức độ cao cuốn khí Yêu cầu đối với phụ gia siêu dẻo dùng cho bêtông tự lèn ngoài việc tăng độ chảy của hỗn hợp bê tông còn phải có khả năng duytrì tính công tác theo thời gian Hiện nay, phụ gia siêu dẻo gốc polycarboxylate chokhả năng duy trì tính công tác của hỗn hợp bê tông tự lèn cao hơn so với các loạiphụ gia khác

1.4 MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG TỰ LÈN

Hơn 20 năm qua, bê tông tự lèn (SCC) đã được ứng dụng trong ngành xâydựng Trong giai đoạn này, rất nhiều nghiên cứu đã được thực hiện liên quan đếnkhả năng ứng dụng, thiết kế hỗn hợp, khả năng bơm, độ bền, tính lưu biến… củaSCC Vào những năm 1990, người ta ít chú ý đến các tính chất cơ học của vật liệu

và đặc trưng cấu trúc của nó Gần đây, ngày càng có nhiều nghiên cứu dành riêngcho các tính chất cơ học này của SCC [1] Các dự án nghiên cứu thường bao gồm

dữ liệu về cường độ nén, cường độ kéo và mô đun đàn hồi, mặc dù trọng tâm chínhvẫn là các khía cạnh khác của bê tông như đã đề cập ở trên Trước đây, một số tácgiả, Domone [2] và Holschmacher [3], đã trình bày các khảo sát về tính chất cơ họccủa SCC dựa trên các tài liệu sẵn có Do số lượng kết quả thử nghiệm có sẵn khanhiếm, những nghiên cứu này dựa trên một bộ dữ liệu hạn chế Bằng cách này, họkhông bao gồm, bỏ qua hoặc khái quát hóa ảnh hưởng của một số tham số chính đốivới ứng xử cơ học, chẳng hạn như loại cốt liệu Do đó, trong phạm vi của chươngnày, người ta đã quyết định phát triển một cơ sở dữ liệu mở rộng với các kết quả vềcác đặc tính mới và cứng của SCC được xuất bản từ năm 1990 đến 2011, bắt nguồn

từ nhiều bài báo và hội nghị

Để cho phép đánh giá đầy đủ hiệu suất cơ học của SCC, cơ sở dữ liệu nàycũng bao gồm thông tin về tỷ lệ hỗn hợp và thiết kế, đặc tính bê tông tươi và điềukiện thử nghiệm (ví dụ: loại và hình dạng của mẫu thử) Thông tin về thành phầnhỗn hợp có trong cơ sở dữ liệu là hàm lượng nước, hàm lượng và loại xi măng, hàmlượng và loại phụ gia (đá vôi, tro bay, xỉ lò cao dạng hạt nghiền, muội silic), chấtđiều chỉnh độ nhớt (VMA) ), hàm lượng và loại phụ gia siêu dẻo (polycacboxylic,v.v.), hàm lượng phụ gia cuốn khí, loại cốt liệu, hàm lượng cốt liệu và kích thướccốt liệu tối đa ….

Để có thể định lượng các đặc tính tự lèn của các hỗn hợp được xem xét đãđược báo cáo trong tài liệu, kết quả của các thử nghiệm đặc tính của bê tông tươinhư độ sụt (SF), phễu chữ V, L-Box, U-Box, sàng phân tầng , v.v cũng được thuthập Đối với các đặc tính cơ học, thông tin về tuổi thử nghiệm, tiêu chuẩn thửnghiệm, kích thước và loại mẫu thử (hình trụ, khối lập phương, lăng trụ), cường độnén, độ bền kéo trực tiếp, độ bền kéo đứt, độ bền kéo uốn và mô đun Young đãđược thu thập

Bảng 1 Kết quả thử nghiệm các đặc tính của SCC

Kết quả thử nghiệm

các đặc tính của SCC

Đơnvị

Phépđo

Nhỏnhất

Ở10%

Kếtquả

Ở 90

%

Lớnnhất

Hộp chữ L (-) 563 0,2 0,73 0,86 0,97 1,12

Độ ổn định % 141 0,2 2,24 8,35 15,51 29,3Hàm lượng không khí % 488 0,4 1,3 3,2 6,1 12,8

Với hơn 1.500 hỗn hợp được xem xét trong cơ sở dữ liệu bao gồm nhiều loạiSCC (ví dụ: SCC dạng bột, SCC dạng VMA, SCC dạng kết hợp) [4] - được lấy từhơn 200 bài báo ( của 35 quốc gia khác nhau), có sẵn một bộ dữ liệu mở rộng đểđiều tra kỹ lưỡng về ảnh hưởng của các tham số khác nhau đối với các đặc tính cơhọc của SCC Dựa trên dữ liệu được nhập vào cơ sở dữ liệu, ảnh hưởng của một sốtham số, có thể là mối quan tâm chính của người dùng, nhà thiết kế… bao gồmW/C, W/B, W/P, S /A, tỷ lệ cường độ nén của hình trụ với khối lập phương Trong

hầu hết các nghiên cứu, đặc tính mới của hỗn hợp được đo bởi phễu chữ V, hộp chữL… Đặc tính mới được báo cáo phổ biến nhất là độ sụt Các phạm vi thuộc tính mớicủa SCC được liệt kê trong bảng 1.

Hình 4: Biểu đồ của W/B được áp dụng trong hỗn hợp SCC (dựa trên

1.474 hỗn hợp).

Nghiên cứu đã tin rằng hỗn hợp bê tông có giá trị độ sụt 320 mm không thểđược phân loại là tự lèn Do đó, để phân tích các đặc tính đóng rắn, chỉ các hỗn hợp

bê tông có giá trị độ sụt - chảy nằm trong giới hạn được xác định bởi EN206 (550–

850 mm) mới được xem xét

Vì cơ sở dữ liệu chứa kết quả từ hơn 200 bài báo nên nó có thể cung cấpthông tin chuyên sâu về các phạm vi thuộc tính của SCC Tổng các phạm vi này cótầm quan trọng để xác định các lớp giá trị 'thấp', 'trung bình' và 'cao' của các tham sốkhác nhau mà đến lượt chúng có thể được sử dụng trong phân tích SCC có thểđược phát triển theo phương pháp tiếp cận SCC dạng bột, SCC dạng VMA hoặcdạng kết hợp [4] Điều này cũng được ghi nhận trong cơ sở dữ liệu Dựa trên lượng

hỗn hợp mà VMA được sử dụng, phương pháp loại bột được chọn trong 83 %trường hợp, trong khi hỗn hợp VMA, hoặc hỗn hợp SCC loại kết hợp được sử dụngtrong 17 % dự án nghiên cứu được báo cáo

Bảng 2: Phạm vi ứng dụng của các thuộc tính hỗn hợp cho SCC (1.474

hỗn hợp trong số 214 nghiên cứu được báo cáo)

Thuộc tính

Đơn vị Nhỏnhất 10% Giá trị 90% nhấtLớnHàm lượng xi

Hàm lượng bột = xi măng + phụ gia khoáng thay thế xi măng + bột mịn

C/P = tỷ lệ xi măng và bột theo khối lượng

S/A = tỷ lệ cát trên cốt liệu theo khối lượng

Bảng 2 trình bày tổng quan về một số thuộc tính chính của các hỗn hợp SCCkhác nhau được xem xét trong cơ sở dữ liệu Bên cạnh các giá trị tối đa và tối thiểu,các giá trị trung bình và độ lệch chuẩn (SD) cũng như các giá trị với xác suất 10 %

và 90 % cũng được cung cấp Các giá trị của tỷ lệ nước trên xi măng (W/C) cũngnhư tỷ lệ nước trên xi măng (W/C) hiệu chỉnh đều được báo cáo Giá trị W/C điềuchỉnh có xem xét đến hàm lượng nước có trong phụ gia siêu dẻo vì trong một số hỗnhợp, hàm lượng này có thể cao tới 14 l/m3, điều này có thể dẫn đến sự đóng gópđáng kể vào hàm lượng nước tổng thể.

Thành phần xi măng, cát và cốt liệu thô thường thay đổi trong một phạm virộng, bao gồm gần như toàn bộ phạm vi được tìm thấy đối với VC Đối với W/C,các giá trị từ 0,19 đến 2,73 được tìm thấy với giá trị trung bình là 0,54 W/C đượcbáo cáo là cao nhất, nhưng phải nhấn mạnh rằng, nói chung, các loại chất kết dínhkhác cũng được sử dụng Tất cả các loại xi măng được ứng dụng trong hỗn hợpSCC: CEM I, CEM II, CEM III (theo tiêu chuẩn Châu Âu), ASTM Type I, Type II,CEM Type GU (theo tiêu chuẩn ASTM [241]), v.v W/B cho SCC được điều tranằm trong khoảng từ 0,15 đến 1,33 với giá trị trung bình là 0,46 Phần lớn các hỗnhợp được tạo thành với W/B trong khoảng từ 0,33 đến 0,63 (Hình 2.2) Hàm lượngcốt liệu mịn cao hơn cần thiết cho SCC có được bằng cách tăng hàm lượng xi mănghoặc bằng cách tăng lượng phụ gia khoáng thay thế xi măng (SCC dạng bột) Việc

bổ sung có thể bao gồm một hoặc nhiều loại Các loại vật liệu bổ sung là vật liệu trơcũng như puzolan được sử dụng rộng rãi Vật liệu được sử dụng nhiều nhất là bột đávôi, tro bay, xỉ lò cao dạng hạt và muội silic Các vật liệu ít phổ biến hơn nhưng vẫnđược sử dụng trong một số trường hợp gồm bột đá cẩm thạch, bột thủy tinh, trotrấu, metakaolin, tro núi lửa và bột đá granit

1.4.1 Cường độ nén của SCC

a) Giới thiệu tổng quan

Quy tắc thiết kế kết cấu bê tông thường dựa trên cường độ chịu nén của bêtông Trong Eurocode 2, bê tông được phân loại chỉ dựa trên cường độ nén của nó,theo EN 206-1 trong đó hình trụ 150/300 mm và khối lập phương 150 mm được sửdụng làm tham chiếu Trong các tiêu chuẩn khác như AASHTO và ASTM, các loại

và kích cỡ mẫu khác nhau cũng được sử dụng Nhiều tính chất cơ học khác (ví dụ:cường độ chịu kéo, mô đun đàn hồi và biến dạng nén) và các tính chất vật lý (ví dụ:

liên quan đến tính bền vững) của bê tông cũng được thể hiện dưới dạng một hàmcủa tham số này Nhiều thông số được biết là có ảnh hưởng đến cường độ nén của

bê tông, hầu hết chúng phụ thuộc lẫn nhau Một số thông số quan trọng có thể ảnhhưởng đến cường độ chịu nén của bê tông là W/C, cường độ chịu nén của xi măng,tính chất của cốt liệu (hình dạng, cấp phối, tính chất bề mặt, cường độ, độ cứng vàkích thước hạt lớn nhất), hàm lượng khí cuốn theo, điều kiện bảo dưỡng, thông sốthử nghiệm, thông số mẫu thử, điều kiện tải trọng và tuổi thử nghiệm [244, 245]

b) Cường độ nén của SCC sau 28 ngày

Như đã đề cập trước đây, chỉ các hỗn hợp SCC được tính đến khi giá trị độsụt nằm trong khoảng từ 550 đến 850 mm Điều này dẫn đến 1.476 hỗn hợp có kếtquả cường độ nén 28 ngày trong số 3.739 hỗn hợp SCC Giới hạn của một số tham

số trong phân tích sau đây dựa trên giá trị trung bình và xác suất 10/90 được liệt kêtrong Bảng 3

fccub,x/f ccub,150 (-)Nevill

Bảng 5: Tỷ số cường độ f ccyl,150 /f ccil,150

Trong thực tế, có thể tuân theo các tiêu chuẩn khác nhau để thí nghiệm nén bê tông,

ví dụ: EN 12390-3, ASTM C39 và AASHTO T 22 Các tiêu chuẩn này cho phépthử nghiệm nhiều loại mẫu với hình dạng và kích cỡ khác nhau

Trong trường hợp của VC, ảnh hưởng của kích thước và hình dạng mẫu đếncường độ nén đo được đã được ghi lại rõ ràng trong nhiều tài liệu và sách khácnhau, tuy nhiên đây chưa phải là trường hợp của SCC

Trong MC 2010, có đề cập rằng trong trường hợp sử dụng mẫu thử khôngphải là hình trụ 150/300 mm để xác định cường độ nén của bê tông, các hệ sốchuyển đổi phải được xác định bằng thực nghiệm hoặc khi được đưa ra trong các

mã quốc gia được sử dụng tương ứng cho một loại thiết bị thử nghiệm nhất định[MC 2010]

Các khuyến nghị từ năm 1964 nêu rõ rằng các hệ số chuyển đổi thử nghiệmcủa fccyl,d/fccub đối với VC thường nằm trong vùng 0,70–0,90 Ngay cả khi tính đếndải biến thiên được tìm thấy đối với VC, vẫn có ±50 % kết quả thử nghiệm đối vớiSCC vượt quá giới hạn trên là 0,90 Trong bảng 3, các hệ số chuyển đổi cường độthử nghiệm fccyl,d/fccub,x cho SCC từ cơ sở dữ liệu được tính theo hàm của cường độnén khối lập phương và được so sánh với các hệ số chuyển đổi của Bảng 3, 4 và 5[25] Phân tích dựa trên các khối 100mm và 150mm và các hình trụ tương ứng100/200 và 150/300 mm Mặc dù thông tin chỉ dựa trên một số lượng kết quả hạnchế và vẫn cần nghiên cứu thêm về vấn đề này để xác nhận thêm kết luận này, tuynhiên có thể khẳng định rằng một quan sát đầu tiên dường như chỉ ra rằng hệ sốchuyển đổi có thể cao hơn đối với SCC so với báo cáo cho VC [24-25] Điều nàyphù hợp với kết quả của [2] Tuy nhiên, khi tính đến lượng dữ liệu hạn chế, không

có sự phụ thuộc nào vào cường độ nén, tuy nhiên, đó là trường hợp trong [2]

Gần đây, kết quả cường độ của 25 hỗn hợp SCC dạng bột và 2 hỗn hợp VC

đã được nghiên cứu tại ba phòng thí nghiệm khác nhau [25] Nghiên cứu được thựchiện nhằm phân tích ảnh hưởng đến tỷ lệ cường độ của một số thông số, bao gồmloại xi măng (CEMI 52,5 N, CEM III/A 42,5 N LA, CEM I 52,5 RHES), chất độn(chất độn đá vôi có độ mịn khác nhau, chất độn thạch anh và tro bay), cốt liệu (sỏi,

đá vụn chứa canxi và đá vụn xốp), và loại phụ gia siêu dẻo (hai loại etepolycarboxylate với các nồng độ rắn khác nhau PCE135 % so với PCE2 30%),NFS: naphthalene formaldehyde sulphonate và MFS: melamine formaldehydesulphonate).

Ảnh hưởng của W/C, C/P và hàm lượng bột (P) cũng được nghiên cứu Kếtquả độ bền từ tài liệu và kết quả tìm thấy bằng thực nghiệm của các tác giả có xuhướng đi đến kết luận giống nhau về tỷ lệ fccyl,150/fccub,150, tức là có thể giữ lại giá trị0,90 (± 0,06) để thực hiện chuyển đổi giữa cạnh hình khối 150 mm và đường kínhhình trụ 150 mm (h/d = 2) Về tỷ lệ fccub,100/fccub,150 một giá trị, 1,04 (± 0,05), được tìmthấy phù hợp với những đề xuất cho VC (Bảng 3) Ngoài ra, ảnh hưởng của W/C,C/P, hàm lượng bột, loại xi măng, chất độn, chất siêu dẻo và cốt liệu đến cường độnén dường như không đáng kể hoặc quá phân tán để xem xét

Trong số các yếu tố ảnh hưởng đến tỷ lệ cường độ được đề cập trong [244],

ba yếu tố có thể là nguyên nhân gây ra sự khác biệt giữa VC và SCC Cấu trúc vi

mô dày đặc hơn của SCC và tăng cường liên kết với các cốt liệu [31] có thể dẫn đến

sự phân bố ứng suất đồng đều hơn trong quá trình nén Trong trường hợp ứng suấtngang VC được biết là ảnh hưởng đến trạng thái ứng suất trên độ sâu 0,866 d củavùng hình nón hoặc hình chóp từ mỗi đầu của mẫu vật Do sự khác biệt đáng kể vềthành phần hỗn hợp giữa SCC và VC, có thể có ảnh hưởng khác nhau của ứng suất

đa trục trong hình trụ và hình khối SCC chứa cốt liệu ít thô hơn so với VC Do đó,hiệu ứng bức tường có thể trở nên ít quan trọng hơn trong trường hợp SCC Đối với

VC, người ta biết rằng việc thay đổi cấp độ tổng hợp ảnh hưởng đến cường độ khốinhiều hơn cường độ hình trụ Hiệu ứng này có thể là tăng cường trong trường hợpcủa SCC Trong [2] kết quả nghiên cứu của Schiessl và Zilch có đề cập đến việcgiải thích sự khác biệt giữa SCC và VC dựa trên sự đóng góp của khóa liên độngcốt liệu vào cường độ kháng cắt của tiết diện nứt Họ phát hiện ra rằng SCC thể hiện

độ bền cắt thấp hơn 10 % đối với bất kỳ ứng suất thông thường nào so với VC Điềunày được cho là do bề mặt vết nứt mịn hơn trong SCC do hàm lượng cốt liệu thôthấp hơn Trong quá trình thử nén, chuyển động cắt của khối lập phương có ảnh

hưởng đáng kể hơn đến ứng suất trung bình cuối cùng Điều này có thể giải thíchcường độ khối thấp hơn và tỷ lệ fccyl/fccub cao hơn Do các tiêu chuẩn khác nhau đã

đề cập trước đó, kết quả cường độ nén có trong cơ sở dữ liệu được sử dụng để phântích các tính chất cơ học của SCC bao gồm một phạm vi rộng các mẫu thử cường độnén Để có thể kết hợp càng nhiều kết quả đã thu thập càng tốt vào các nghiên cứutham số trong chương này, điều quan trọng là càng nhiều kết quả càng tốt có thểđược chuyển đổi thành cường độ nén tham chiếu (cường độ nén hình trụ hoặc khốilập phương) Trong cơ sở dữ liệu, 109 kết quả độ bền có sẵn từ các hình trụ 150/300

mm, trong khi 659 kết quả có sẵn từ các khối 150 mm Vì cường độ nén fccyl,150 được

sử dụng phổ biến hơn nên việc chuyển đổi được thực hiện thành xi lanh 150/300

mm, tức là cường độ nén tương đương của xi lanh fccyl,150 Dựa trên cơ sở dữ liệu vàBảng 3, 4 và 5, các hệ số chuyển đổi được rút ra cho SCC Bằng cách này, xem xétcường độ nén xi lanh tương đương, có thể phân tích 1.374 kết quả [2-3]

 Cường độ xi măng

Theo [23] và định luật Feret cường độ nén xi măng 28 ngày là một thông số quantrọng quyết định liên quan đến cường độ bê tông Tất cả các kết quả được chiathành 5 nhóm cấp cường độ dựa trên cường độ nén f của xi măng ở 28 ngày tuổi,theo [23] hoặc dựa trên mác xi măng nếu không có dữ liệu thực nghiệm

Như đã đề cập trong phần giới thiệu, các loại phụ gia thay thế xi măng được

sử dụng phổ biến nhất là đá vôi, tro bay, xỉ lò cao nghiền mịn và muội silic Các kếtquả tốt thu được từ đá vôi và tro bay nằm trong cùng một khu vực Khi xỉ được sửdụng, có thể đề cập đến sự thay đổi tăng cường độ so với việc sử dụng đá vôi và trobay

thể nói cường độ lớn hơn (ở 28 ngày) sẽ thu được bằng tro bay và puzzolana tựnhiên so với đá vôi có hàm lượng xi măng bằng nhau và C/P không đổi.

Đồng thời, theo [30], hai hỗn hợp giống hệt nhau đã được tạo ra với sự khácbiệt duy nhất là loại bổ sung, tức là đá vôi và đá cẩm thạch Các hạt bột đá cẩmthạch mịn hơn so với bột đá vôi Tuy nhiên, cường độ gần như giống nhau Trongnghiên cứu của [29], tiềm năng của đá vôi, đá bazan và bột đá hoa thay thế mộtphần xi măng Portland dùng nghiên cứu Diện tích bề mặt cụ thể của các hạt mịn là4.000 cm2/g đối với xi măng, 8.900 cm2/g đối với bột đá cẩm thạch, 2.500cm2/g đốivới bột đá vôi và 6.300 cm2/g đối với bột bazan Hàm lượng bột được giữ không đổi

ở mức 550 kg/m3, W/P ở mức 0,33 C/P thay đổi từ 1,0 đến 0,7 Khi so sánh vớihỗn hợp đối chứng chỉ sử dụng xi măng, lượng phụ gia khoáng tăng lên thường làmgiảm cường độ, ngoại trừ khi xi măng được thay thế một phần bằng bột đá cẩmthạch Không tìm thấy sự khác biệt quan trọng giữa bột đá vôi và bột đá bazan Sựgia tăng cường độ trong trường hợp thay thế bột đá cẩm thạch chỉ được chú ý với C/

P từ 0,8 trở lên

 C/P và hàm lượng xi măng

Hình 5: Ảnh hưởng của C/P trong trường hợp đá vôi là loại bổ sung (503 kết

quả từ 100 bài báo) [23]

Hình 6: Ảnh hưởng của C/P trong trường hợp tro bay là loại bổ sung

(443 kết quả từ 81 bài báo) [3]

Ảnh hưởng của C/P được nghiên cứu đối với các loại bổ sung khác nhau: đávôi, tro bay, xỉ lò cao dạng hạt nghiền và silica Trong hình 5 và 6 trình bày kết quảcường độ thu được với đá vôi và tro bay

Các giá trị của C/P cao hơn hoặc bằng 0,75 được định vị ở phần dưới bên tráicủa đám mây điểm Với W/C không đổi, C/P cao hơn dẫn đến cường độ thấp hơn.Điều này cũng được tìm thấy khi thay đổi C/P trong [29] Điều này có thể là do thực

tế là việc tăng hàm lượng xi măng cũng đòi hỏi phải tăng hàm lượng nước để duy trìW/C, do đó dẫn đến W/P cao hơn Nhiều nước hơn trong hỗn hợp dẫn đến độ xốpmao dẫn cao hơn và cường độ nén thấp hơn Ngoài ra, sẽ có ít chất bổ sung hơn đểđóng góp vào độ bền (ví dụ: tro bay) Trong trường hợp Giá trị của C/P cao hơnhoặc bằng 0,75 được định vị ở phần dưới bên trái của đám mây điểm Với W/Ckhông đổi, C/P cao hơn dẫn đến cường độ thấp hơn Điều này cũng được tìm thấykhi thay đổi C/P trong [30] Trong trường hợp xỉ lò cao dạng hạt nghiền và silica

không có sự khác biệt nào có thể được quan sát thấy do sự thay đổi của C/P, có thể

là do số lượng kết quả hạn chế

 Hàm lượng không khí

Trong [23] người ta quan sát thấy rằng hàm lượng không khí tăng lên làmgiảm cường độ nén của SCC Việc giảm cường độ nén là khoảng 4 MPa cho mỗi1% hàm lượng không khí tăng lên Xem xét cơ sở dữ liệu, ảnh hưởng của hàmlượng không khí đã được điều tra, nhưng không thể quan sát thấy xu hướng rõ ràngnào do nhiều tham số can thiệp cùng một lúc Khi loại trừ sự thay đổi của một sốtham số đó (C/P, loại bổ sung và bề mặt/gốc cốt liệu), sẽ có một xu hướng nhỏ làgiảm cường độ nén khi tăng hàm lượng không khí

 Loại cốt liệu thô/Nguồn gốc và Kích thước cốt liệu tối đa Dmax

Cốt liệu thô có thể có ảnh hưởng đến cường độ nén do hình dạng, kích thước tối đadanh nghĩa, kết cấu bề mặt và nguồn gốc của chúng Theo [24], đá nghiền được sửdụng nhiều hơn ba lần so với cốt liệu sỏi (không nghiền), chủ yếu phản ánh tính sẵn

có của địa phương Trong [24], hỗn hợp cốt liệu nghiền có cường độ khối cao hơn.Điều này tương tự với hành vi của VC, nhưng sự khác biệt trung bình giữa haiđường cong phù hợp nhất được tìm thấy là nhỏ (4 MPa)