Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu sử dụng phụ gia khoáng kết hợp với cốt sợi chế tạo bê tông chất lượng cao ứng dụng cho đê biển Nam Đình Vũ, Hải Phòng

Giải pháp được đưa ra ở đây là bổ sung các loại sợi vào trong thành phan bê tông có sử dụng phụ gia giúp tăng cường cường độ chịu uốn, giảm thiểu khả năng xuất hiện vết nứt trong bê tông

LỜI CAM ĐOAN

Kính gửi: - Ban giám hiệu Trường Đại học Thủy Lợi

- Phòng Đảo tạo đại học và Sau đại học

Tên tôi là: Nguyễn Việt Hằng

Đình Vũ, Hải Phòng” dưới sự hướng dẫn của TS.Nguyễn Thị Thu Hương Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng tôi Nội dung trong luận

văn có tham khảo và sử dụng tải liệu của các nghị định, thông tư, tiêu chuẩn, quy

chuẩn hiện hành và các trang thông tin theo danh mục tài liệu tham khảo của luận văn.

Hà Nội, ngày 30 tháng 10 năm 2018

TÁC GIÁ LUẬN VĂN

Nguyễn Việt Hằng

Học viên xin tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đối với các thầy cô giáo trường Đại học Thủy Lợi, nhất là các cán bộ, giảng viên Khoa Công trình, phòng Dao tạo và Sau đại học đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho học viên hoàn thành luận văn này Đặc biệt, học viên xin cảm ơn cô giáo hướng dẫn TS.Nguyễn Thị Thu Hương đã trực tiếp tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài liệu, thông tin khoa học cần thiết cho luận văn này.

Học viên xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, đơn vị công tác đã giúp đỡ học viên trong

quá trình học tập và thực hiện Luận văn.

Trong quá trình thực hiện luận văn, học viên đã cé gang và hết sức nỗ lực song do những hạn chế về kiến thức, thời gian, kinh nghiệm va tai liệu tham khảo cho nên luận văn không thé tránh khỏi những thiếu sót Học viên rất mong nhận được sự đóng góp và tư van của các thầy cô giáo.

Xin trân trọng cảm on!

Hà Nội, ngày 30 tháng 10 năm 2018

HỌC VIÊN

Nguyễn Việt Hằng

il

MỤC LỤC

LOI CAM DOAN 8-4 i LOT CẢM ƠN 55-222 21 221 2112712221211 T1 11 T1 T1 1 H11 rêu ii

MỤC LUC woceececsesssesssesssessessssssesssessvessesssessvessssssecsnessssssesssesssessesssesssessesssesssesssesseeseessess iii

DANH MỤC CAC HINH -2- 22 ©5£2E2SE9EEESEEEEEEE2E1E2312712221211711271 21121 crk vi DANH MỤC CÁC BANG BIỀU - 2° ©5£©52£SE£EE£2E2EEEEEEEEEEEEEEEEEEECrkrrrrrrkee viii DANH MỤC CÁC TU VIET TẮTT 2-22 +£+SE£SEE£EEEEEEEEEESEEEEEEEEEESEErrkkrrkesree ix

"09521025577 ::1iI | CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE CONG TRÌNH BIEN VÀ VIỆC SỬ DUNG PHU GIA, COT SOI TRONG BE TONG UNG DUNG CHO CONG TRÌNH BIÉN 4

1.1 Đặc điểm và các yêu cầu riêng của bê tông ứng dụng cho công trình bién 4

1.1.1 Đặc điểm của môi trường biễn - - 2-5252 22E22Ec£Ee£EeExerxerxrrerree 4

1.1.2 Tac động cua môi trường biên đôi với các kêt câu bê tông, bê tông cot

¡200 6

1.2 Tổng quan về phụ gia dùng cho bê tông 2- 2 2 22 2+E+Ee£EezEerxerssrez 12

1.3 Tình hình sử dụng phụ gia trong chế tạo bê tông chất lượng cao trên Thế giới và

1.4 _ Tổng quan về bê tông cốt SỢi - 2-2 ¿+ £+E+EE#EE+EEEEEEEEEEEEEEEErkrrkrrkrree 21

1.4.1 Khái niệm và phân loại bê tông CỐ SỢI net tt rrekrrrrrskee 21 1.4.2 Những đặc trưng co ban của bê tông cốt sợi - ¿55s s+csscz25

Tinh nang vi: 25

I5 Tinh hình nghiên cứu va ứng dụng bê tông cốt sợi trên thé giới và ở Việt

1H

1.5.1 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng trên thế giới -: - 26

Kết luận chương l 2-2£©522SE+EE‡EE2EEEEEEEEE211211211717112117171.11111 1111111 xe 32 CHƯƠNG2 CƠ SỞ KHOA HỌC LỰA CHỌN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CUU CHO BE TONG CÔNG TRÌNH BIEN - -cccccccccc+ 33

2.1 Cơ sở khoa học lựa chon tổ hop phụ gia kết hợp với cốt sợi dé nâng cao chat lượng bê tông trong điều kiện Việt Nam - 2-52 £+S£+E£EeEEEEEEEEEEEEEkrkerreei 33

2.1.3 Tổ hợp phụ gia được lựa chon sử dụng -+scxsssesssrsses 35

2.2.1 KA măng LH TH HH TH TH ệp 37

p, N1 37

2.2.3 MôI vi nh 38 224A sa 39

2.2.5 Cát tiêu chuẩn dùng cho thí nghiệm xác định cường độ chất kết dính 40

"0m? 40 P0 — 41 2.2.8 Phu 0.0 in 41 P.5 42

2.3 Các chỉ tiêu và phương pháp thí nghiệm dùng trong nghiên cứu 42

2.3.1 Các tiêu chuẩn thí nghiệm vat liệu -2-2¿©5¿+c<+zxezxczzezrxrred 42 2.3.2 Các tiêu chuẩn thí nghiệm bê tông -2- 2 5¿©++2z++cxz+zxvzzeee 43 2.4 _ Tính toán thành phần bê tông có sử dụng phụ gia và cốt sợi - 43

2.4.1 Các yêu cầu của bê tông -¿-©2++2x22kt2EESEEE2EEE2EEEEEErkrrrerrree 43 2.4.2 Phương pháp tính toán thành phần bê tông có sử dụng phụ gia dùng

trong ;132119i0ui 011577 44

2.4.3 Kết quả tính toán thành phan bê tông ess essessesseseesesees 48 Kết luận chương 2 ¿2:52 ©52SES22EE2E1E21122112212112211271121121121112112211 11111 ky 51

iv

CHƯƠNG3 NGHIÊN CỨU CHE TAO BÊ TONG CHAT LƯỢNG CAO SỬ DUNG COT SOI KET HỢP VỚI TÔ HOP PHU GIA CHO DE BIEN NAM ĐÌNH 8:90:00 c0 53

3.1 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của việc dùng phụ gia và cốt sợi đến các chỉ

3.1.2 Các kết quả nghiên cứu chế tạo bê tông sử dụng tô hợp phụ gia đã được lựa chọn và cốt sợi PP - tk EkE 11 EE111115111111111 7111111111111 xrr 59 3.2 Nghiên cứu ứng dụng bê tông cốt sợi kết hợp với tổ hợp phụ gia cho đê biển

Nam Dinh Vũ, Hải Phòng 2 c2 2211121112111 1181111111111 11 111 11g ng ng cư 73

3.2.1 Tổng quan về dự án đê biển Nam Đình Vũ, Hải Phòng 73 3.2.2 Tính toán kết cấu đê biển Nam Đình Vũ, Hải Phòng 76 3.3 Biện pháp thi công bê tông sử dụng phụ gia kết hợp với cốt sợi ứng dụng cho đê biển Nam Đình Vũ, Hải Phòng -2- ¿5£ ©2+£E+2EE2EEtEErerxesrxrrrrees 82

3.3.1 Chế tạo cấu kiện ©2¿©2++22E22E2E12212112711211211 11.71 211cE1ecrk 82 3.3.2 Thi công lắp đặt cau kiện -¿- ¿5c SE E2 2 121212121 EEEkrrree 83 Kết luận chương 3 - 2-2-5121 EEEE21221221717112112111171121111011111 21111 re 84 KET LUẬN VÀ KIEN NGHỊ, 2-22 ©5£2SE2EE£EEEEE2EEE2EEE7112711271211 212212 xe 86 TAI LIEU THAM KHẢO - ¿22-52 5S2S£2EE+EE£EEEEEEEEEEEEEEEEE2E12171211211 21 E1ce 89

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 11 Nguyên nhân phá hoại bê tông do tác động vật lý và cơ học 7

Hình 13 Tổng hợp các dang ăn mòn bê tông, cốt thép trong môi trường bién và định hurong gidi phap han 0 NA" aa4 10 Hình 14 Cầu cảng Thi Nai (Binh Dinh) bi bong tróc, tro cả khung sắt thép hoen gi 11

Hình 15.Cang Thương Vụ-Vũng Tau sau 15 năm sử dụng ‹ -<++<<<++ I1

Hình 16 Cảng Cửa Cam -Hải Phòng, cách biển 25km, sau 30 năm sử dụng 11 Hình 17 Ăn mòn cốt thép dan van cống sau 22 năm — Nam Định - - 11 Hình 18 Một số loại sợi dùng cho sản xuất bê /07757 ` 24 Hình 19 Khả năng chịu kéo của bê tông cốt sợi -:¿-©5¿2c+z2cxvcxevrxesrxesree 25 Hình 110 Tính dẻo dai của bê tông cốt sợi -:- 2 2 2+ 2+E+£E+£EeExeEzrzrerrered 25 Hình 111 Kha năng chống nứt của bê tông cốt sợi - 2 + 5 + s+£++£zzxzzed 26

Hình 112 Sân bay Frankfurt — DUC - - c1 199 111 11199111991 19 ng ng rệt 28

Hình 113 Cầu đi bộ Sherbrooke ở Sherbrooke, Quebec, Canada -‹ 29 Hình 114 Ham Hải Vân sử dung công nghệ BTCS Thép 2 ¿- 5+5: 30 Hình 115 Dé biển Ca Mau 2: 552t222+2t222Y3222E1122E11 2211 30 Hinh116 Kênh tưới Nam Gò Đậu, hệ thống tưới Tháp Mão sử dụng công nghệ BTCS

Polypropylene eee he 31

Hinh 117 Bo ké dé bién Thai Thụy, Thai Binh sử dung BTCS - 31 Hình 118 Bờ kè kênh Tham Lương, TP Hồ Chi Minh sử dung san phẩm BTCS 31 Hình 21 Sơ đồ tóm tắt vai trò, tác dụng của các loại phụ gia dùng trong nghiên cứu 36 Hình 22 Ba thành phần vật liệu trong hỗn hợp chất kết dính dùng trong nghiên cứu 39 Hình 23 So sánh kích thước hạt của các vật liệu trong thành phần chất kết dính 39

Hình 25 Các thành phần vật liệu kết đính và phụ gia hóa học dùng trong nghiên cứu42

Hình 26 Sơ đồ các bước tính toán thành phan bê tông có sử dụng phụ gia 47 Hình 27 Giao diện giới thiệu phần mềm -2- 2: + ++S+2++2E++Ex++zx+zrxersree 49

Hình 29 Giao diện kết quả tính các đại lượng trung gian -5z©5z+cs+cse¿ 50 Hình 210 Giao diện kết quả tính toán lượng vật liệu cho 1m” bê tông 50

Hình 31 Thí nghiệm xác định độ sụt hỗn hợp bê tông - 25-5 2 s+s+s+=++s+2 54 Hình 32 Đúc mẫu bê tông o cececececcscssesessssesecssscsecscscsesscsesesscsssesscscscssecscsesesseseeecscseeeeens 54

Hình 33 Chế tạo mẫu thử cường độ nén 2- 2 2S E£+E£+E+E£EEeEEEEEeEEzEErrerrered 54 Hình 34 Chế tạo mẫu thử cường độ kéo khi uốn và môđun đàn hồi 55

Hình 36 Mau thí nghiệm sau khi bị nén phá hoại 2-5 2 2 s+52+s+sz+x+s+š 56

Hình 37 Sơ đồ đặt mẫu thử thí nghiệm xác định cường độ kéo khi uốn 57 Hình 38 Thí nghiệm uốn mau - 2 £ + SE9EE£EE£EE#EE+EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErrkrrrrei 57 Hình 39 Mẫu sau khi bị uốn gãyy -+- +: + ©+£+E£+EE+EE2EEEEEEEEEEEEEEEEEEErErrkrrrrrrkee 57

VI

Hình 310 Sơ đồ lắp khung và đồng hồ đo biến dang 2- 55c ©5225<2cx+cxccsz 59 Hình 311 Sự thay đổi ty lệ N/CKD của các tổ mau khi lượng dùng phụ gia khác nhau

¬ 61

Hình 312 Sự biến đổi cường độ bê tông theo thời gian khi ty lệ phụ gia khoáng thay

077 -:_ 63 Hình 313 Hỗn hộp bê tông và mẫu bê tông có thành phan cốt sợi PP 66 Hình 314 Biến đổi cường độ nén của bê tông theo thời gian khi hàm lượng sợi thay h0 5-1 67

Hình 315 Mau bị phá hoại sau thí nghiệm nén ¿222 + +25+2S+2xzxezxerxsrxee 69

Hình 316 Sự thay đổi cường độ uốn theo thời gian của các tổ mẫu với hàm lượng soi thay đôi

70

Hình 317 Mẫu bị phá hoại sau thí nghiệm UỐN 55t 2t2EEEEEE2EEEEE2EEEE1215E11 1E7l Hình 318 Biến đổi cường độ nén và mô đun đàn hồi của các mẫu bê tông 72 Hình 319 Sơ đồ mặt cắt ngang tuyến đê ¿- 2¿©+2+++Ex++Ex2Exerxrerkesrkrrrrees 75 Hình 320 Sơ đồ bó trí lực lên cấu kiện kè - - 2 2 + + £2EE+EE+EEtzEzEeerxrrxrres 76 Hình 321 Phân bố ứng suất Smax của bê tông thường 2-2 5s >s+zs+zs+seez 80 Hình 322 Phân bố ứng suất Smax của BT sử dung PG wi.ccecccccccsssesssessesssesssecstesseesseesses 80 Hình 323 Phân bố ứng suất Smax của BT sử dung PG và cốt sợi - - 81

vil

DANH MỤC CAC BANG BIEU

Bảng 22 Các chỉ tiêu tính chất của tro tuyên Phả Lại .2 2¿25¿©5255z2zxzscs2 37

Bảng 24 Các chỉ tiêu vat lý CỦa Cắt LH HH HH HH HH 39

Bảng 25 Bảng thành phan hạt của Cat - 2 2£ ©s2S£+E££EE£EEeEEEEEEEkerkrrkrrrkrrkee 39

Bảng 27 Bảng thành phan hạt của đá dăm .2-2¿- 5£ ©2++2+++£x22EEt£Eterxesrxesree 41 Bang 28 Cac tiéu chuan thi nghiệm vật LSU oe eee eeceeeeecceseceeceeeeeeeeseceeeeeeeeeeeeaeeseees 42 Bang 29 Các tiêu chuẩn thí nghiệm bê tông -2- 2 2 2+2 +E+£E+EE+E++EzEzEzzed 43 Bảng 210 Các cấp phối và thành phan vật liệu trong bê tông theo tính toán 48

Bang 31

Bang 32

Hệ sô tính đôi cường độ kéo khi uôn các mau kích thước khác dâm chuan 58

Thành phần bê tông sau khi xác định lượng nước thỏa mãn độ lưu động yêu

MH dŸỀÝỀÝ€ỶÝ.ÃÝẼŸÃÝ'ỶÃỶÃỶ 59

Kết quả thi nghiệm cường độ nén, độ hút nước, khối lượng thể tích của BT63 Thanh phan bê tông khi sử dụng có sử dụng sợi PP 2-2-5252 66 Kết qua thi nghiệm cường độ nén của bê tông có sợi PP -. - 67 Kết qua thi nghiệm cường độ uốn và médun đàn hồi của bê tông 70

Mi cán 76 Thông số hình học của kè 2 2 2 s+E+£E£EE+EE+EE£EEEEEE2EEEEEerEezrxrrkrree 77 Tổng hợp kết quả tính toán ứng suất và chuyền vị -: szs+¿ 81

viii

DANH MỤC CÁC TỪ VIET TAT

BT Bê tông

BTCT Bê tông cốt thép

BTCS Bê tông cốt sợi

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

MỞ DAU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Bê tông hiện là loại vật liệu được sử dụng rất rộng rãi và đóng vai trò quan trọng trong các lĩnh vực xây dựng bao gồm cả xây dựng dân dụng, giao thông và thủy lợi Tỷ lệ sử dụng bê tông hiện chiếm khoảng 40% khối lượng vật liệu và kết cấu bê tông chiếm khoảng 60% kết cau xây dựng Tuy nhiên loại bê tông truyền thống có nhiều điểm han chế gây ra những ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng công trình và điều dé nhận thấy nhất là bê tông thường phát sinh vết nứt và khả năng chịu kéo, chịu uốn rất kém Việc phát sinh vét nứt không chỉ làm ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của cấu kiện

mà còn là cơ hội dé nước và các thành phan gây hại dé dàng xâm nhập gây xâm thực

từ đó làm phá vỡ các liên kết và hư hỏng cấu kiện, phá hoại công trình nói chung và đặc biệt là công trình biển nói riêng Ngoài ra đối với bê tông công trình biển, thành phan hóa học trong nước biển có thé gây ra những hiện tượng ăn mòn đối với cả phan

đá xi măng trong bê tông va phan cốt thép làm tuôi thọ công trình thường bị giảm sút

nhanh chóng.

Xuất phát từ nhu cầu mở rộng quy mô, nâng cao chất lượng và kéo dai tuổi thọ công trình xây dựng nói chung và các công trình biển nói riêng, các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước đã không ngừng nghiên cứu thành phan, cấu trúc và tìm ra những giải pháp tối ưu để cải thiện chất lượng bê tông Các nghiên cứu lý thuyết cho thấy việc cải thiện các tính năng nhằm nâng cao chất lượng bê tông có thể thực hiện được thông qua việc tối ưu hóa cau trúc bê tông bang các loại phụ gia khác nhau bao gồm cả phụ gia khoáng vật và phụ gia hóa học Khi sử dụng các loại phụ gia phối hợp với nhau, không những tính chất về khả năng chịu nén được tăng lên mà còn có thể làm giảm khả năng

bị phá hủy, nâng cao độ bền và kéo dài tuổi thọ cho công trình Tuy nhiên việc sử dụng phụ gia chưa cải thiện được nhược điểm về khả năng chịu uốn của bê tông Giải pháp được đưa ra ở đây là bổ sung các loại sợi vào trong thành phan bê tông có sử dụng phụ gia giúp tăng cường cường độ chịu uốn, giảm thiểu khả năng xuất hiện vết nứt trong bê tông từ đó nâng cao chất lượng, kéo dài tuôi thọ cho công trình.

Trên cơ sở phân tích trên, đê tải luận văn thạc sĩ sẽ được tiên hành với nội dung:

“Nghiên cứu sử dụng phụ gia khoáng kết hợp với cốt sợi chế tạo bê tông chất lượng cao ứng dụng cho đê biển Nam Dinh Vũ, Hải Phong”.

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu giải pháp sử dụng kết hợp một số loại phụ gia sẵn có

trong điêu kiện Việt Nam cùng với côt sợi đê nâng cao chât lượng bê tông bao gôm

chế xâm thực, nâng cao độ bền từ đó kéo dài tuổi thọ cho công trình, đặc biệt là các

công trình biên.

3

4

Đôi tượng và phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu ảnh hưởng của việc sử dụng tổ hợp phụ gia gồm phụ gia khoáng tro bay là nguyên liệu phế thải sẵn có tại ở Việt Nam, kết hợp với silicafume là phụ gia khoáng có kích thước siêu mịn và phụ gia hóa dẻo đến các tính chất của hỗn hợp bê tông và bê tông đóng rắn;

Nghiên cứu tính chất của cốt sợi phân tán PP dùng trong bê tông có sử dụng phụ gia dé tăng khả năng kháng uốn, hạn chế các vét nứt, tăng độ bền dẻo dai, nâng cao khả năng chống va đập từ đó cải thiện độ bền và kéo dai tuổi thọ cho công trình;

Nghiên cứu ứng dụng bê tông sử dụng phụ gia tro bay, silicafume kết hợp với cốt sợi phân tán PP ứng dụng cho một kết cau công trình cụ thé là đê biển Nam Đình

Vũ, Cát Hải, Hải Phòng.

Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Tổng hợp các kết quả nghiên cứu về việc sử dụng phụ gia cho bê tông chất lượng cao từ đó chọn tô hợp phụ gia thích hợp trong điều kiện Việt Nam;

Tổng hợp một số kết quả nghiên cứu về việc sử dụng cốt sợi để cải thiện khả năng chịu kéo cho bê tông, từ đó có cơ sở dé đưa cốt sợi vào trong thành phan bê tông có

sử dụng phụ gia nham nâng cao chất lượng cho bê tông:

Nghiên cứu phương pháp tính toán thành phần bê tông có sử dụng phụ gia và cốt

SỢI;

Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu chế tạo bê tông, các chỉ tiêu của

hỗn hợp bê tông và bê tông đã răn chắc;

- Phan tích các kết quả thí nghiệm dé kiểm chứng những co sở lý thuyết đã được đề

cập, từ đó kết luận về hiệu quả của giải pháp đã lựa chọn;

- Ung dụng bê tông sử dụng phụ gia kết hợp với cốt sợi cho công trình đê biển Nam

Đình Vũ, Cát Hải, Hải Phòng.

5 Kết quả đạt đươc

- _ Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu lý thuyết sẽ chọn được tô hợp phụ gia kết hợp

với việc sử dụng cốt sợi có thé cải thiện cường độ và độ bền cho bê tông Các vật

liệu đã được lựa chon đảm bảo phù hợp với khả năng khai thắc san có ở Việt Nam

hiện nay;

- _ Dựa trên các kết quả thí nghiệm có thé đánh giá được hiệu quả của việc sử dụng tổ

hợp phụ gia đã chọn với các tỷ lệ dùng khác nhau cũng như hiệu quả của việc sử

dụng cốt sợi để khắc phục nhược điểm về khả năng chịu kéo của bê tông, từ đó chọn được tỷ lệ phụ gia và cốt sợi tối ưu dé chế tạo bê tông chất lượng cao, đề xuất ứng dụng cho đê biển Nam Đình Vũ, Hải Phòng.

6 Nội dung của luận văn

Luận văn gồm có phần mở đầu, phần kết luận và 3 chương chính được bé cục như sau: Phần mở đầu

Chương 1: Tổng quan về công trình biển và việc sử dụng phụ gia, cốt sợi trong bê tông ứng dụng cho công trình biển

Chương 2: Cơ sở khoa học lựa chọn vật liệu và phương pháp nghiên cứu cho bê tông

CHUONG 1 TONG QUAN VE CÔNG TRINH BIEN VÀ VIỆC SU’DUNG PHY GIA, COT SỢI TRONG BE TONG UNG DUNG CHO CONG

‘TRINH BIEN

1.1 Đặc điểm va các yêu cầu riêng của bê tông ứng dụng cho công trình biểnBiển và đại dương chiếm gin % dign ích trái đắt và nhu cầu hoạt động của con ngườitrên biển ngày càng tăng, do đó yêu cầu về việc xây dựng các công trình biển ngày.cng trở nên cin thiết và cấp bách

“Các công trình biển thường có điều kiện thi công khó khăn, lại phải gánh chịu các tác

động khắc nghiệt nên công tình thường bị xuống cấp và hư hỏng nhanh chóng Những

đặc điểm bit lợi về điều kiện th công và điều kiện làm việc của các công tinh biển cóithế thấy được như sau

= Bia hình thi công phúe tạp, điều kiện thi công khó khăn bị ảnh hưởng bởi chế độ thủy văn, xa bờ, đường thi công thay đôi

= Khối lượng thi công lớn, thời gian kéo di

- Vật bu rời, thi công phải din xếp để đạt độ khít nhất định;

= Thuong xuyên bị tác động của mực nước thay đổi, sóng biển A ding chảy ven ba.

Xi vật liệu sử dung là bê tông cho công trình biển, những yêu tổ liên quan đến đặc

điểm của môi trường biển và các ác động của môi trường biến đội với các kết cầu bê

tông, bê tông cốt thép được phân tích cụ thé như sau

LALA Đặc dim cia mỗi trường biên

Các công trình được xây dựng ở vùng biển hoặc ven biển chịu tác động trực tiếp của.

những thành phần của môi trường khí hậu biển liên quan đến các yếu tổ vỀ mặt hồn

học, vật lý, cơ học, và sinh học, Cụ thể về đặc trưng và tác động của các yéu tổ này

được phân tích trong nội dung dưới đây.

(1) Thành phin hóa học của nước biển

Thành phần hóa học của nước tại các đại dương biển đôi trong một giới hạn không

lớn, tổng him lượng các muỗi hỏa tan cỡ 33-35%4o (hoặc gil), và các ion chính có

trong thành phần gồm Na*, Mẹ”, CI và SO¿

19,8g Cl và 2/7g SO Nước.

Trong 1 lít nước biển trung bình có.

28 3.

lên thường có độ pH =

[hue vậy cổ thé nói nước biển và không khí biển mang tính xâm thực mạnh đối với kết

cấu bê tông và bê tông cốt thép

(3) Nhiệt độ

Nhiệt độ trên bề mặt nước bién biển động trong khoảng rộng, tr mức nhiệt thấp -2*C ởi

những vùng lạnh, đến mức nhiệt cao 30°C ở vùng nhiệt đới Nhiệt độ của nước biển có.

ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng của các sinh vật biển, từ đó tác động đến sự pháhoại của các kết cấu bê tông do sinh vật biển gây ra Ngoài ra nhiệt độ của nước biển

có ảnh hưởng đến tốc độ của các phản ứng hóa học và điện hóa trong bê tông Nhiệt

độ tgun năng lượng dẫn động, làm gia tăng cả sự khối nguồn và diễn biển của quá

độ ú trình phá hoại Những nghiên iru trước đây đã chi ra rằng, khi tăng nhiệt

10°C, tốc độ phân ứng hóa học sẽ tăng gắp đôi

(3) Ap lực thủy tink

Áp lực thủy tinh đông vai tr như một lực truyền động đấy nước biễn qua những phần

vật liệu rồng Trong trường hợp bê tông có độ rồng lớn, lực mao dẫn được gia tang

thêm bởi áp lực thủy tinh có thể sự chuyển dich của nước biển đến những

phần không ngập nước của kết cấu bê tông, nơi có sự bay hơi nước bE mặt diễn ra

nhanh, ừ đó có th tạo ra ứng suất do mu

(4) Thủy triều

kết tỉnh gây phá hoại bê tông.

Thủy triều diễn ra gồm quá trình dâng lên và hạ xuống từ từ của nước đại dương theo.một chu kỹ xác định hai lin trong một ngày Do hoạt động của thủy triều điỄn ra nên

các kết cầu làm việc trong môi trường biển sẽ chịu tác động khô-ắm, nóng-lạnh liên

tiếp (do chênh lệch nhiệt độ không khi và nước biển), và cổ thé cả đồng tan băng (ở

vũng khí hậu lạnh) theo chu kỳ cùng với thủy triều, hai lần một ngày Những tác động,

này Inn là ác nhân thúc day quá tình ăn mòn và phá hủy diễn ra nhanh chồng hơn,

(5) Sing

Lực tạo bởi sóng biển là rit lớn và hưởng là mối quan tâm chính khi thiết kế các kếtsấu công tình lâm việc ở biển Sóng được tạo chủ yéu nhờ vào tác động của gió đối

với nước, thông qua lực ma sát năng lượng giỏ được chuyển thành năng lượng của

sông Những cơn bão, ding tổ, sa lờ đất vi động đất đều góp phin tạo nên những con

sóng cao và mạnh vì tổng năng lượng của một con sóng tỷ lệ thuận với bình phương.

chiều cao sóng Phin kết sẫu bể tông chịu ác động của sống mạnh rit dễ bi hư hong

do sự mài mòn gây ra bởi các, sỏi, băng trôi và các vật rin trôi nổi khác trong nước.

(6) Sương mì và bụi nước

Sương mù và bụi nước bờ biển được xem như là một phương tiện đưa nước biển vào

âu trong dit liễn, Do đó vấn để độ bên phát sinh từ yếu tổ ăn mòn của nước biển đốivới bê tông không chi giới hạn với các kết ấu ở bờ biển và vùng đại dương, mà cả

những kết cầu trong đất liền nằm gin vùng biển

(7) Băng nổi

LỞ những ving biển có các tảng băng nỗi, do tác động của gió và dòng chảy sẽ đưa các

ting bing dẫn dịch chuyển tiếp xúc với các kết edu công tình, va đập và lip li theochu kỹ nhiễu lần Những tác động nay có thé din đến sự hao min đáng ké khối lượngtrên bề mật của kết cu bé tổng

(8) Sinh vật biển

CCác sinh vật biển như hau, hà, động vật thân mềm thường được tìm thấy trên b8 mặt

phần rỗng của bể tông nơi mà độ kiềm bị giảm đáng kẻ Theo các nhà khoa học, hầu,

hà, nhim biển và các loài động vật thân mềm sẽ tiết ra axiL thành phần có thể gây ra

những lỗ hing trong bê tông và tạo ra những lỗ ăn mòn trên bE mặt cốt thép Ngoài ra, một số động vật thân mềm còn tạo ra (NH.);CO; là thành phần rit nguy hiểm với bê

tông Một số khác còn có khả năng đảo sâu vào những bạt cốt liệu đá vôi cứng trong

bê tông

[Nhu vậy có thể kết luận rằng môi trường biển thực sự không thân thiện với những vật

liệu thường được sử dụng tong xây dựng, trong dé có bê tông và bé tông cốt thép,

Những tác động phổi hợp, giao thoa của các yêu tổ trên chính là nguyễn nhân gây nên

phá hoi các kết cấu BT-BTCT trong môi trường biển, Xét về bản chất các hìnhthức hư hỏng đều tuân theo một trong những cơ chế ph hoại được phân ích dưới đây1.1.2 Tác động cita môi tường biễn đỗivái các kết cầu bê tông, b tông cốt tháp

Dựa vào các yêu tổ đặc trừng của môi trường biển có thé thấy nguyên nhân gây hư

hông dẫn đến phá hoại các kết cẩu bể tông và bê tông cốt thép trong môi trường biển là

do sự tác động của các yêu tổ vật lý, cơ học, bóa học và sinh học Tác động phối hợp,

giao thoa của các yếu tổ này lim cho bê tông và bê tổng cốt thép trong mỗi trường biển bị phá hoại nhanh chóng Xét về bản chất có các hình thức phá hoại sau đây:

~ _ Phá hoại bê tông do tác động vậtlý và cơ học

- Phá hoại bề tông do tac động hóa học và sinh học.

= Phi hoai cốt thép do ác động hóa học và sinh học

Cu thể về cơ chế phá hoại của các loại tiên được phân tích trong nội dung dưới đây

Cơ chế phá hoại bê tông do tác động vật lử và cơ học

‘Theo P.Kumar Mehta, nguyên nhân phá hoại kết cấu bê tông do tác động vẻ mặt vật

ồ hình 1-1 dưới đây:

lý,cơ học được tôm tit trong sơ

Phơi lộ ở.

Hình 11 Nguyên nhân phá hoại bê tông do tác động vật lý và cơ hoc

Nhu vậy tác động vật lý và cơ học có thể gây phá hoại dưới hai hình thức là hao mon

khối lượng bé mat và gây nứt cho bê tông

Co chế phá hoại bê tang do tắc động hóa học và sinh học

Phá hoại kết cấu bê tổng do ác động hóa học và sinh học đều liên quan đến nhữngbiến đổi về mặt hóa học, được gọi chung là phá hoại do tác động ăn mòn Nguyên

nhân phi hoại các kết cấu bé tông do tắc động ăn môn được mô tà trong hình 1-2.

Theo đó, the động ăn mon bể tông có thể được phn thành 3 loại sau diy:

(a) Ấn mòn loi , do sự hòa tan các thành phần trong đã xi mang

( dn mòn loi Ht, do phản ứng hóa học tạo thành các chất mới tan mạnh

(0) Ấn mon loại IH, do phản ứng hóa học tạo thành các chất kết tủa tăng thể tích:

Do syhbatan các

Hình 12 Nguyên nhân phá hoại bé tong do ác động dn môn

Cơ chế phá hoại cắt thip do tắc động hóa học

Xi các kết cấu bê tông cốt thép thông thường, cốt thép trong bê tng bị ăn môn chủyếu là do ăn môn điện hóa Trong môi tường biển, ăn mon cốt thép còn do tác dụngxâm thực của ion Clo ngắm từ bên ngoài hay do lẫn trong vt liệu ché tao bể tông

—_ Ấn môn điện hóa cắt thấp trong Bê tông

G dang ăn mòn này, các nguyên tir sắt trong cốt thép tách khỏi mạng lưới tỉnh thé va

tea thành ion mạch điện trong dung dich, dưới tác dung của ion OH" trong mỗi trường,

tạo ra các sản phẩm gi khác nhau dưới dang công thức chung xFeO.yFezOs.zH:O Như.

vây, gi được tạo ra cần cố oxy (02) và nước hay hơi âm (H20) Các sin phẩm này có

tính xếp, ích tụ trên bề mặt cốtthếp với th ích lớn gp 4-6 lần so với các thành phầnban đầu, gây nội ứng suất phá hoại cia trú bê tông dọc theo vi tí đặt thép kim cho các

tác nhân xâm thực dễ dang xâm nhập vào bên trong, tăng nhanh quá trình ăn mòn bê.

tông và edt hp

An mòn do hiện tegng phá vỡ sự tự bảo vệ của bê tông cốt thép

Binh thường, khi cốt thép được đặt trong bê tông đặc chắc, chưa bị cacbonat hóa thìthếp được bảo vệ hoàn toàn trong mỗi trường kiểm của bê tổng nhờ vào him lượng lớn

của canxi oxit nati oxit và kali oxit hoà tan, Các hợp chit kiểm trong bê tông giữ độ

IL ở mức 113 giúp tạo nên một lớp mang oxyt mỏng trên b mặt cốt thép (day từ

2-20 nanomét) ngăn cin qué trình gỉ thép lớp ming mỏng này được gọi là ming "thụ

động” Trong điều kiện thông thường, lớp mảng mỏng có khả năng bảo vẽ cốt thépchống lại sự tấn công của các tác nhân ăn mỏn tử môi trường, Cơ chế nảy được gọi là

"cơ chế bảo vệ thụ động" của bé tông cốt thép Hiện tượng ăn môn chỉ xảy ra khi lớp

màng “thy động” bị xuyên thủng, khi đó việc an mòn cốt thép sẽ dẫn đến nở thể tích,

lâm nứt vỡ lớp bê tông bio vệ và phá hoại toàn bộ bê tổng cốtthếp

“Có hai cơ chế có thé phá vỡ sự tự bảo vệ của kết cầu bê tổng cốt thép và được xem

như là tác nhân chính dẫn đến an mòn của cốt thép trong bê tông làm vi trong môi

trường biển d6 là hiện tượng cacbonat hoá kết hợp rửa ri kiềm và sự xâm nhập củaion Clo Tốc độ thấm ion Clo quyết định bởi khả năng có định ion Clo (khả năng cố.định cảng cao thi lượng ion clo tự do sẽ cảng it) và hệ số khuych tin lon Clo (hệ số

khuych tin cảng lớn thì lượng ion clo tự do xâm nhập cing nhiều), tức là nó sẽ phụ

thuộc vào bản chất xi mang, các phụ gia khoảng vã chất lượng bé tng (đặc tng bằng

độ bên chống thắm) Khả năng thắm ion Clo tỉ lệ nghịch với hàm lượng khoáng CA

có trong xi măng đo đó các loại phụ gia khoáng tro bay, tro xi hoặc muội silic đưa vào.

xi mang Pooclang làm giảm ti lệ thành phần C+A nên giảm khả năng cổ định ion co,

như vậy sẽ làm tăng độ thắm ion clo Song yếu tố quan trọng hơn là bê tông có tro bay,tro xi hoặc muội silie có hệ số khuyéch tin ion nhỏ hơn nhiễu so với bê tông xi măng

poocling Vì vậy bê tong có pha phụ gia khoảng tro bay, muội sic có khả năng bảo

ốt thép cao hơn nhiều so với bể tông xi ming pooclng

Cơ chế ăn môn kết cấu bê tông ct thip do tác động hóu học

“Tổng hop cơ chế ăn min bé tông cốt thép trong môi trường biễn và định hướng biện

pháp hạn chế cho từng thành phần được tóm tắt trên sơ đồ hình 1-3,

Từ kết quả phân tích về đặc điểm của mỗi trường biển và các hình thi ác động do nó

BT-BTCT có th th

iy m đối với k rằng khả năng phá hoại của mỗi trường

biễn đối với các công trình BT và BTCT là rất mãnh it và cin phải có gái phíp thích

hợp ning cao độ bên cho BT-BTCT công trình bién nhằm đảm bảo chất lượng và rỗi

thọ lâu dai cho công trình,

ANMON BÊ TONG, CỐT THÉP TRONG MT BIEN

‘GIA HAP HAN CHẾ AN MON BE TONG

Sim lượng QÍOH trong Ting ích:

+Giảm lượngkhoftec.#trongXM

+ Biếnđổi thành sn phim tin host

đồnghóshec 1 Tao lớp bề tôngđặc chắc chống thấm,

“Gibm zene tong XM tốc3 hạn hế0, H:0, COs vino.

Tring đã đắc ended tong + Tingité ning cS nh lenClo,gảm

Ahänăngkhuyếchưa

Hình 13, Tổng hop các dang ăn mòn bê tông, edt thấp trong môi trường biển và định hướng giải pháp han chế

10

Dưới đây là hình ảnh một số hạng mục công trình biển bằng BT và BTCT bị ăn mòn.

và phá hoại trong quá trình đưa vào sử dung

Hinh 14, Cầu cảng Thị Nai (Bình Định) bị bong tác, trơ cả khung sắt thép hoen gi

Để kh c phục sự phá hoại BT và BTCT các công trình biển có nhiều giải pháp khác nhau, tuy nhiên tủy vào từng hang mục công trình và điều kiện lim việc của các công trình khác nhau, BT ra ra cúc gi pháp hạn chế xâm thực và phá hoại các kí

Trước hết cần phải chế tạo loại BT có độ đặc chắc cao, cường độ nén và kháng uốn

cao, BT không bị co ngót va rạn nứt, khả năng chong xâm thực va mài mỏn cao Trong.

thiết kế, người ta thường ding giải pháp về vật liệu bằng lựi chọn các loại vật liệu chế

tạo BT một cách hợp lý, đảm bảo đầy đủ các Tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành Ngoài

ra, để tăng độ đặc chắc cho BT, th trong khi thiết kế thành phin BT cin pha trộn thêm

một số phụ gia khoáng vật hoạt tính như Silieafume, tro bay, tro tu hoặc thiết kế

thành phần BT cổ tý lệ nước'chất kết dinh (NICKD) thấp, đảm bảo cấu trie BT đặcchắc và mác chống thắm cao, lim ngăn ein khả năng thắm nước vào bên trong cấu

trúc bê tông và hạn chế xâm thực pha hoại BT.

1.2 Tổng quan về phụ gia dàng cho bê tông

1-21 Khái niệm và phân loại phụ gia cho bê tông

Khái niệm và sự cẵn thiết sử dung phụ gia cho bê tông

Phụ gia bê tông được định nghĩa là một loại vật liệu được sử dụng như một nguyên liệu của bê tông mã ngoài xi mang, nước và cốt liệu ra nó còn được cho vio mẻ trộn hỗn hợp bê tông ngay trước khi trộn hoặc trong quá trình trộn.

Khi sử dụng phụ gia cho bé tông sẽ củi thiện các tính chất của bê tông cũng như hỗn

hợp bê tông, cụ thể như tăng tính lưu động của hỗn hợp bé tông, giảm lượng dùng

h

nước và xi măng, điều chính thời gian đông kết và ấn chắc, nâng ca cường độ về

chống thắm của bê tông Bằng việc sử dung các phụ gia khác nhau người ta có thể

chế tạo bê tông có cường độ đặc biệt cao, có độ đặc chắc, Khả năng chống thắm, độ

do cao và nhiều tinh năng đặc biệt khác nữa Vi các lý do trên, việc nghiên cứu và sử

dụng phụ gia là cin thiết và nó thực sự là một cuộc cách mạng trong công nghệ sản

xuất bê tông

"hân loại phụ gia cho bê tông

Có nhiều cách phân loại phy gia tùy theo những căn cứ khác nhau như; Phản lại theo

thành phần, theo cơ chế phin ứng hóa học, theo công năng và theo các yêu cầu đặc

biệt, Dưới đây là các cách phân loại phụ gia khác nhau theo tiêu chun một số nước:

12

> Theo tiêu chuẩn Nga (Liên Xô ci thì chia lim 3 loại phụ gi: Phụ gia khoảng, phụ gia tạo bọt, phụ gia hoá học Phụ gia hoá học được chia làm 9 nhóm.

> Tiêu chuẩn ASTM C494-17 quy định Š loi phụ gia hoá học và iêu chun ASTM CC618-17 quy định về phụ gia khoáng cho bê tông

> Theo sự phân loại của Viện Bê tông Mỹ (ACI), có 14 loại phụ gia cho bê tông khác nhau Tuy vậy, có thể phân ác loại phụ gia b tông thành 2 nhóm chính dé là Phụ gia khoảng và phụ gia hoá học

> Theo phân loại của Việt Nam hiện cổ các tiêu chuẩn TCVN liên quan đến phụ gia ding cho bể tông và vữa cụ thé như sau:

~ TCVN 6882:2001: Phụ gia khoáng cho xi ming

- TCVN 8826-2011: Phụ gia hóa học cho be tông

TCVN 88272011: Phụ gia khoáng hoạt tính cao đùng cho bê tông và vừa

-Silieafume và tro tréu nghiền mịn

-TCVN 103 1014: Phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tông, vữa xây và xỉ măng, Phụ gia khoáng dùng cho bê tông

Khái niệm về phụ gia khoảng.

Phụ gia khoáng là các loại vật liệu vô cơ tự nhiên hoặc nhân tạo khi sử dụng kết hợp.

với xi măng poocling không gây ảnh hướng xấu đến tính chất của xi mang, bê tông và

bê ông cốt thép

Phin lại phụ gia khong

Phụ gia khoáng có thé được phân loại khả năng hoại tính hoặc theo nguồn sốc,

1) Phân loại phụ gia khoáng theo khả năng hoạt tính

‘Theo khả năng hoạt tính, phụ gia khoáng được chia làm 2 loại:

> Phụ gia khoảng hoạt tinh pizơlan: Puzotan là các vật liệu nguồn gốc thiên nhiền

hay nhân tạo có hay không có đặc tính xi mang hóa, nhưng ở dạng nghiền mịn và

trong môi trường ấm nó có thể phan ứng hóa học với Ca(OH): ở nhiệt độ thường tạo.

nên các thành phẫn xi mang hoá

Nguyên lý hoạt tính của phụ gia khoáng hoạt tính Puzơlan được giải thích như sau:

“Trong quá trình hydrat hoa của xi ming Poocling một trong các sản phẩm được tạo

3

thành là Ca(OH): với hàm lượng phụ thuộc vào thành phi

"a(OH)› biểu hig

của xi mang và thời gian

đồng rắn, Trong vita và bể tông, n ign kết yếu nhất trong vùng liên

kết giữa hỗ và cốt liệu, vi vậy nó ảnh hưởng xấu tới cường độ của vữa và BE tông Hơnnữa, sự có mặt của Ca(OH): có thể làm giảm độ bằn của vữa và bê tông trong môi

trường ăn mỏn Do đỏ độ bẻn bê tông không thể đảm bảo khi sử dụng xi măng

Poocling Khi pha phụ gia khoáng hoạt tính puzalan vào xi ming poocling phần hoạt

tính tong puzolan sẽ có khả năng thực hiện phân ứng tạo sản phẩm Cao.SiO¿nfl.O

(CSH) bền vững ngay cả kh âm tớt và ở rong nước, gop phần én định cường độ bê

tông Như vậy phụ gia này không chỉ kim giảm hàm lượng Ca(OH)› mà côn làm tăng

sấu trúc của vữa và bể tông, do đồ góp phần cải thiện một số ính chất của vữa và BE

tổng

> Phụ gia khoảng trơ hay còn gọi là phụ gia déy: Có thành phần là các khoáng trơ,

tác dung chủ yếu là củi thiện thành phần hat của bê tông, gt kiệm xi măng, tăng độ

đặc vi ebu trú vữa và bể tông

2) Phân loại phụ gia khoảng theo nguần gé

‘Theo nguồn gốc phụ gia khoáng có thể phân thành 2 loại là: Phụ gia khoáng thiên nhiên và phụ gia khoáng nhân tạo,

>> Phụ gia khoáng thiên nhiên:

Phụ gia khoáng thiên nhiên thường được gọi là Puzolan tự nhiên (Pozzolan-Pu)

Puzolan tự nhiên được quản lý theo tiêu chuẩn TCVN 3735:1982 có thể ở dạng

nguyên khai hoặc đã gia nhiệt để tăng hoạt tính Loại phụ gia này thường xuất hiện

trong các ting trim tích dưới dạng đá bọt, sét, đ phiến sét, tr, tip núi lữa Puzølan

được xắc định như một loại vật liệu có chia nhiều SiO> không kế tỉnh, hầu như không,

có khả năng tự sin chắc của chit kết dính thủy, nhưng trong điều kiện ấm khi gặp

được thành phần Ca(OH): ở nhiệt độ thường có khả năng phản ứng để tạo hợp chấtmới có tính xi măng góp phần quan trọng với cường độ bê Lông,

> Phụ gia khoáng nhân tạo:

Ngày nay phụ gi khoảng thiên nhiên ngày cảng cạn kiệt, bối vậy phụ ga khoảng nhân

tao cảng được sử dụng rộng rãi Với sự tiến bộ của khoa học công nghệ, một số phụ gia khoáng nhân tạo có hoạt tính Puzolanic cao đang được sử dụng ngày cảng rộng rai,

phụ gia khoáng nhân tạo giá thành cao.

4

Phụ gia khoáng nhân tạo được sử dụng ring rãi tai nhiều nước trên thể giới là tro bay

(FA), Silicafume (SE), tro tréu (RHA), xi lò cao (BFS), Sự khác nhau về nguồn gốc và

điều kiện hình thành của các phụ gia khoáng nhân tạo dẫn đến sự khác nhau về hoạt

tinh Puzơlanie, bởi vậy hiệu quả sử dụng chúng trong xi ming và bể tông sẽ Khác nhan

+ Tro bay (Fly Ash-FA)

‘Tro bay là ph thai mịn thu được từ việc đốt than ở nhà mây nhigt di, có dang hìnhcẩu, kích thước mịn nhỏ, hàm lượng SiO; chưa kết tinh cao Tro bay muốn sử dụng tốtphải tuyén để giảm lượng cachon xuống mức tỗi thiểu, Bởi đặc điểm dạng cầu nên ro

bay hoạt động trong hỗn hợp bê tông có th tăng tác dụng bồi trơn và giảm lượng cin

nước trong bê tổng Tro bay hạt cing mịn cảng tối Dường kính của phn lớn các hạt

nằm trong khoảng lạm tới 100um, tỷ diện khoảng 2500-:-6000cmP/g Tỷ lệ pha tro

bay có thể từ 15-30% tổng lượng chất kết dính ty thuộc vio loại xỉ ming và yêu

cầu cụ thể với bê tông Tỷ lệ pha trộn thích hợp cần thông qua thí nghiệm.

+ Silicafame (Silica Fume-SF hay Microsiliea)

Silicafume là sản phim phụ thu được từ công nghệ sin xuất sile hoặc hợp kim sit

-sili Silicafume là phụ gia bột khoáng hoat tinh cao với 2 đặc tinh trọng yếu:

~ Lý tính: Silicafume gồm các hạt rit nhỏ có đường kinh từ 0,01 đến 10 um (hạtsilicafume có thể nhỏ hon 100 lần hạt xi măng) có tác dụng nhét ké rat tốt các lỗ rồng

nhỏ tới micron do các hat xi măng để lại và ở chỗ tiếp giáp giữa xi măng với cốt liệu

do đó cải thiện đáng kể vi cấu trúc của bê tông Các hat silicafume siêu mịn ngoải việc

làm cho lỗ rỗng nhỏ hơn còn làm cho lỗ rỗng it liên tục hơn do đồ Kim giảm sự thẩm,

thấu của ion clo vào bé tông Nhờ có hiệu ứng này nên sử đụng silicafume sẽ tăng độ

die chắc, tăng cường độ, kế cả cường độ ban đầu, độ bền mài mòn, độ lâu ben và tăng

khả năng chống thắm của bé tông Nhu vậy, tăng chất lượng bê tông rõ rệt

~ Héa tính: Hàm lượng Si0 ở dạng vô định hình rit cao, chiếm từ 85 đến 98% theo

trọng lượng do đó có thể tham gia quá trình phan ứng thủy hóa với xi ming tạo các sản.

phẩm khoáng có lợi là các khoáng C-S-H bền vững và hạn chế bớt thành có hại là

thành phin vôi Ca(OH):

này mạnh hơn so với các phụ gia khoáng hoạt tính khác do silicafume có độ mịn cao.

tòa tan và ga iy ra các loại xâm thực khác nhau Hiệu ứng,

hơn nhiều,

Những đặc tinh hỏa lý này đã tạo nên nhũng tính năng và ứng dụng đặc biệt cho

silieafume Cụ thể silicafume có thé dùng làm phụ gia cho bê tông có yêu cẩu độ bên.

chống xâm thực, cho bề tông cổ yêu cầu cường độ và độ chống thắm cao Tỷ lệ phasilicafame được khuyển cáo là từ 5-156 của tổng trọng lượng chit kết dính tong bê

tổng

+ Tro trdu nghin min (Rice Husk Ash — RHA))

‘ro tru la sin phẩm thu được saw khi nghiỄn min tro do đốt chảy tréu ở chế độ hoạt

hóa thích hợp, khoảng từ 600 800°C Phụ gia tro trấu có hàm lượng SỉO› tới hơn

30%, tong dé có chứa nhiều SiO› vô định bình có hoạt tinh puzolan rit mạnh Tuy

nhiên, phụ gia trọ trấu có độ xốp lớn nên lượng nước trộn thường tăng lên khá nhiều.

‘Tro trấu thường được dùng để thay thể 5 30% khối lượng xi măng tủy thuộc vào

mục đích sử dụng

+ Äiồ cao (Blast Furnace Granulated Slog = BFS):

Phụ gia xi lò cao là sản phẩm thu được tr công nghệ chế biển gang thép do việc lâm,

nguội nhanh phần xi được vớt bỏ tir lồ nung quặng sit Trong xỉ cỏ một số khoảng vật

só khả năng rắn chắc như chất kết dính thủy cũng một lượng SiO; chưa kết tỉnh và

‘AbOs nhất định Khi pha rộn với xi ming, phần SiO› chưa kết tinh và ALOs sẽ thực

hiện phan ứng Puzơlanie để tạo sản phẩm đồng rắn cùng với các thành phần đồng rắnkhác từ các khoáng vật tạo thé rin chắc cho chất kết dính hỗn hợp của xi măng

pooclang và xi Xi phải được dùng với hàm lượng lớn hơn so với Puzotan dé dat được

cite đặc tinh tương tự

+ Metacaolanh( Metal Kaolin - MK);

Metacaolanh là lumôsiiát hoạt tinh hình thẳnh do nung eaolanh tỉnh khiết hoặc đắt

st caolinit trong khoảng nhiệt độ hợp lý và nghiỄn đến độ min cao Metacaolanh có thé kết hợp với Ca(OH) để hình thành các sản phẩm hydrát vì thể nó góp phần làm

tăng các đặc tính của vừa bê tông Khả năng phản ứng của Metacaolanh phụ thuộc chủ

yếu vào thành phần khoáng, nguồn gốc nguyên vật ligu và điều kiến sản xuất.

Cúc loại phụ gia hoạt tính nh siieafome, tro tấu, đắt sét nung, metacaolanh đã được

sử dung rộng rãi rong bé tông và xi mang, Các kết quả nghiên cứu tai nhiều nước trênthé giới chỉ ra rằng mặc dù lượng nước yêu cầu tăng lên nhanh cùng với iệc tăng mức

16

độ thay thể, nhưng sự trộn lẫn của các phụ gia này trong xi mang và bê tông có thể cải

thiện các đặc tinh của bể tông cụ thé như sau:

~ Tang cường độ của vữa bê tông với hàm lượng thay thể thích hợp

- Giảm nhiệt toa của xi mang và bể tông

~ Giảm lỗ rỗng trong đá xi măng và trong vùng chuyển tiếp bể mặt giữa hỗ và cốt liệu

- Giảm tính thắm của vữa và bê tông

~ Tăng độ bền trong môi trường ăn mòn

dtd

- Giảm phan ứng kiểm - cốt liệu, do đó quá trình ăn môn cốt thép của bê tông giảm di

Ngây nay cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ và yêu cầu xây dung, các sản phẩm tang cường độ cao và chất lượng cao ngủy công được sử dụng nhỉ

dung phụ gia khoảng hoạt tính góp phần đảm bảo các yêu cầu này của bê tông chấtlượng cao Vì vậy yêu cầu về các phụ gia hoạt tính là không thé thiếu trong bê tông

1.2.2 Phụ gia hóa học dùng cho bê tong

> Theo phan loại của ASTM C494-17 có 8 loại phụ gia hoá học cho bê tông trong đó.

chủ yếu là các loại phụ gia giảm nước, đây là loại phụ gia được sử dụng phố biển hiện

nay ở Việt Nam cũng như các nước khác trên tl giới Phụ gia giảm nước còn có tên sợi là phụ gia hóa déo, vì khi giữ nguyên lượng nước phụ gia này làm tăng rõ rệt độ

sụt hỗn hợp bê tông Phụ gia giảm nước là một trong những yếu tổ không thé thiếu để

binh thành nên bê tông có độ bin cao Phụ gia giảm nước sẽ làm giảm lượng nước trộncia hỗn hợp bể tông mà vẫn giữ nguyễn độ sụt hỗn hợp, như vậy hỗn hợp b tổng vẫn

cô khả năng thi công tốt mà lượng, tổng mao quản do nước tự do thừa bay hơi để gi

Ít nên bê tông sẽ đặc chắc hơn, dam bảo đạt cường độ cao và tuổi thọ lâu bền hơn.

> Theo tiêu chuẩn TCVN 8826:2011 có hai loại phụ gia hóa déo giảm nước.

Phy gia hóa déo giảm nước thường:

“Các phụ gia tăng déo giảm nước thường như lignosunfonat và cacbuaxylie hydroxyl

“Chúng có thể giảm được 10% lượng nước trộn, khi đó cường độ có thể tăng 1

độ co ngót và từ biển của bê tông giảm di, Nếu không giảm nước thi độ sụt tang

lần, dễ thí công hon

- Phụ gia hóa déo giảm nước bậc cao hay côn gọi là phụ gia siêu déo.

Là phụ gia cho phép giảm một lượng lớn nước trộn lớn, có thể từ 25-:-30% mã vẫn giữ

nguyên được độ sụt của hỗn hợp vữa bê tông, do dó có thể tăng cường độ 28 ngày của

17

bê tông khoảng 30-40%, Nếu không giảm nước độ sụt có th tang lên 4 lẫn và chậm

B1- Polime gốc Sunfonat Melamin: La phụ gia hóa dẻo gốc URE và Formandehyt có

cou thể như sau

tác đụng giảm nước tối da đến 25%, lượng đồng 1,5 2,5% xi măng, tỷ lệ NIX<0.4 và

phủ hợp với khí hậu nóng

'B2- Naphtalen Sunfonat Polycondesat: Loại này có nguồn gốc từ than đá, giảm nước

tôi đa 25%, lượng dùng từ 1,5-:-2,5% xi mang.

B3- Vinyleopolyme: Có thành phần chính là sunfonat vinyleopolyme (dau thô), giảm.

nước tôi da đến 30%, lượng dùng 1,5

lạnh thì những phụ gia tăng nhanh đồng rắn như CaCl, trietanol amin, aluminat

được quan tâm nghiên cứu và được sử dụng với số lượng lớn

Năm 1932, lần đầu tién ở Mỹ có những công bổ về vige sử dụng nước thải sunphit củacác nhà máy giấy làm phụ gia hoá déo cho bê tông Bắt dau từ đó, đã có rit nhiều công.trình nghiên cứu ở nhiễu nước tri thé giới công bổ về ảnh hưởng của ignosunphonat

~ thành phẫn chủ yéu của nước thải nhà máy giấy theo công nghệ sunphi, ồn các tính chất khác nhau của xi mang và bê tông

"Những năm 60 là thời ki bùng nỗ các thông tin tư liệu về phụ gia hod học cho bể tông,

phần lớn là về phụ gia hoá déo và làm châm đồng rắn Bén cạnh lignosunphonat còn

6 hàng loạt cúc phụ gia khác trên cơ sở phế thải các nhà máy rượu, nhà mấy đường trên cơ sở hydroxy-carboxylic axit tantric axit, citric axi, gluconic axit, polysachari

oligosacharit, các dẫn xuất đường đơn, đường đôi, đường khử

Sự bing nỗ về tưiệu phụ gia bê tông tgp te suốt những năm 70 và 80 với các công

bồ công, inh khoa học cũng như bản quyén tác giá về sự kết hợp giữa hai hay nhiều

hợp chất khác nhau làm phụ gia nhằm tăng hi qua tắc dụng của phụ gia và giảm các ảnh hưởng không mong muốn khi sử dụng don le

“Thực tế cho thấy, về ti trọng sử dụng phụ gia cho bê tông thi phụ gia hoá dẻo và phụgia siêu déo la các loi chiếm tu thể tuyệt đối Trong năm 1982, phụ gia hoá học có

tinh giảm nước, các loại hoá dẻo và siêu dẻo đã được sử dụng cho khoảng 85 triệu mì

bê tông ở Mỹ và 15 triệu m* bê tông ở Canada Số liệu nảy tương đương với khoảng

71% các loại bê tông ở Mỹ và 88% ở Canada Tại Nhật bản trong năm 1980, phụ gia

siêu déo được sử dụng cho khoảng 2% lượng bé tông trộn sẵn 78% sản lượng bể tổng trộn sẵn sử dụng phụ gia hóa déo và 2050 là không sử dụng phụ gia

“Theo thông tin của công ty KAO — Nhật Bản, do nhu cầu bê tông cường độ cao và bê

tông chit lượng cao trên thể giới ngày cing nhiễu, trong bề tổng cổ sử dung phụ gia

siêu déo ngày cảng cao Riêng ba nước Mỹ, Canada, Nhật bản thi đền năm 1997 lượng,

bê tông sử dụng phụ gia siêu déo đã chiếm khoảng từ 9 12% tổng lượng bê tông

được ch tạ hàng năm ti nước này

13.2 Tinh hình nghiên cửa va sử đụng phụ gia trong chế igo bô ông ở Việt Nem

“Trong những năm gần diy việc sử dụng phụ gia trong bé tang đã trở thành phổ biến ở

Việt Nam, Hầu hết bê tong sản xuất ở cúc trạm bê tông trộn sin và ở các nhà may bêtông đúc sẵn đều có sử dụng các loại phụ gia hoá học khác nhau Một trong những loạiphụ gia được sử dụng với khối lượng lớn nhất là phụ gia tăng déo và siêu déo Nguồncung cấp chủ yếu các loại phụ gia này là từ các đại lý của các công ty hoá phẩm xâydmg nước ngoài như SIKA, MBT, GRACE Các đại lý này có mặt hàng rit da dạng

và có thể cung cấp tấp cả các loại phụ gia sử dung trong bê tông từ phụ gia cuốn khí,

phụ gia dan nở cho đến phụ gia cho bê tông bơm, bê tông phun bắn, v.v Các loại phụ gia này có chất lượng tốt và ôn định, nhưng giá thành cao.

Nhiều cơ sở nghiên cứu và ứng dụng trong nước cũng đã nghiên cứu và sản xuất được một số loại phụ gia với giá cả cạnh tranh, có thé tồn tại trên thị trường Điển hình là

Viện Vật liệu xây dựng và Viện Khoa học kỹ thuật xây dựng đã nghiên cứu và sản

xuất thành công phụ gia tăng dẻo từ dịch kiềm đen của nhà máy giấy Trung tâm Thí nghiệm Giao thông của Bộ Giao thông vận tải đã sản xuất và kinh doanh khá thành công phụ gia siêu déo gốc Naphthalene Formaldehyde Sulfonate từ nguồn nguyên liệu trong nước Trung tâm này cũng sản xuất với khối lượng khá lớn phụ gia Pozzolith từ

puzolan và dịch kiềm đen Ngoài ra một số loại phụ gia khác được sản xuất không liên

tục, theo hợp đồng như phụ gia dãn nở từ Alunit của Viện Khoa học kỹ thuật xây dựng, phụ gia chống thấm từ đất sét Bentonit của Viện Khoa học thuỷ lợi, v.v Các loại phụ gia sản xuất trong nước có giá thành thấp hơn so với phụ gia cùng loại của

nước ngoài, song có tính năng và độ ôn định về chât lượng kém hơn.

Tuy nhiên, các loại phụ gia sẵn có hiện nay trên thị trường Việt Nam hiện nay chưa có

loại nào mà trong thành phần có cả phụ gia siêu dẻo và phụ gia khoáng hoạt tính Hỗn

hợp bê tông sử dụng phụ gia siêu dẻo thường có độ lưu động cao, song lại hay bị phân

tang, tách nước, nhất là với hàm lượng phụ gia siêu déo sử dụng lớn Phụ gia khoáng

có hoạt tính cao như silicafume, metacaolanh khi sử dụng trong hỗn hợp bê tông sẽ

triệt tiêu được hiện tượng tách nước, phân tang, và chúng thường được sử dụng dé chế tạo bê tông chất lượng cao, nhưng bắt buộc phải kết hợp với phụ gia siêu dẻo Cả hai loại phụ gia này đều có giá thành cao làm cho giá thành của hỗn hợp bê tông lớn hơn nhiều so với bê tông không sử dụng phụ gia Vì vậy, việc nghiên cứu chế tạo một loại

bê tông có sử dụng tổ hợp phụ gia gồm cả loại sẵn có trong nước và loại hoạt tính cao

để đảm bảo cả yêu cầu kỹ thuật và tính kinh tế là rất cần thiết.

20

1.4 Tổng quan về bê tông cốt sợi

1.4.1 Khái niệm và phân loại bê tông cốt sợi

Khái niệm bê tông cốt sợi

Bê tông cốt sợi là loại vật liệu composite trong đó phần vật liệu nền là bê tông thông thường, phần vật liệu cốt là các loại sợi nhỏ Sự có mặt của cốt sợi làm cho bê tông có khả năng chống lại sự co ngót và nứt trong quá trình rắn chắc; đồng thời làm tăng cường độ kéo, uốn và nâng cao độ mềm déo của các kết cấu bê tông khi chiu lực Hay nói cách khác, bê tông cốt sợi là loại bê tông tươi đặc biệt được chế tạo từ hỗn hop xi mang, cốt liệu, nước, phụ gia và sợi gia cường riêng rẽ Soi phân tan ngẫu nhiên hoặc sợi liên tục, phân bố theo một hoặc hai phương được đưa vào trong bê tông nhằm cải thiện và tăng cường các tính chất cho bê tông, phù hợp sử dụng cho các công trình có

yêu câu cao về khả năng chịu kéo, chịu uôn, chịu va đập, dẻo dai va it co ngót.

Các loại cốt sol

Theo tác giả Nguyễn Viết Trung , cốt sợi dùng dé sản xuất bê tông gồm các loại được

mô tả chi tiêt như sau:

1) Cốt sợi Thép

Sợi thép được sản xuất từ thép cacbon hay thép không gỉ, cường độ chịu kéo trong khoảng 345 + 1380 MPa, môđun đàn hồi khoảng 200 GPa, tiết điện sợi thép có thé là tròn, vuông, chiều dài sợi thép thường nhỏ hơn 75 mm Tỉ số chiều đài sợi trên đường kính sợi từ 30 + 100 thường hay sử dụng dé gia cường cho bê tông xi măng Lượng sợi

sử dung và tỷ lệ chiều dài trên đường kính sợi của sợi thép thang là yếu tố chính dé thi nghiệm kiểm tra các tính chất của bê tông cốt sợi thép Khối lượng sợi thép dùng trong

khoảng từ 90+120 kg/m? bê tông Với mật độ sợi cao, khó khăn chính gặp phải là sợi

sẽ cuộn lại thành cục trong quá trình trộn, nhất là khi dùng sợi dải.

Bê tông khi sử dụng cốt sợi thép có ưu điểm làm tăng khả năng kháng uốn và cường

độ nén cao hơn bê tông thông thường Tuy nhiên, nhược điểm của việc dùng cốt sợi

thép là làm cho độ dẻo của hỗn hợp bê tông giảm, gây khó khăn trong thi công, làm

tăng trọng lượng của bê tông, không phù hợp với những công trình yêu cầu bê tông nhẹ Khuynh hướng này ảnh hưởng đến chất lượng của bê tông, đặc biệt, với một số

21

loại bê tông lượng cao Để khắc phục hiện tượng này có thể dùng phụ gia hóa dẻo giảm nước cho với một lượng nhỏ dé điều chỉnh tính dẻo của hỗn hợp bê tông.

2) Cốt sợi thủy tỉnh

Soi thủy tinh được sử dụng chủ yếu dé sản xuất các tam bê tông phẳng cốt sợi Những loại sợi thủy tỉnh E-Glass sử dụng trong bê tông đều bị phân hủy trong môi trường

kiềm của xi măng Pooclăng Chính vì vậy, một loại sợi thủy tinh bền kiềm (sợi thủy

tỉnh kháng kiềm AR-Glass Fiber) được sản xuất dé thay thé sợi thủy tinh E-Glass trong bê tông cốt sợi thủy tinh.

Khi sử dụng cốt sợi thủy tinh, bê tông sẽ có ưu điểm hơn so với các loại bê tông cốt sợi khác như sợi Polypropylene, sợi thép đó là: Cường độ uốn, kéo và va đập cao hơn; sợi thủy tinh nhẹ hơn làm giảm sức nặng của công trình, làm tăng khả năng chống lại

sự phá hủy của môi trường có các tác nhân hóa học, đặc biệt là không xảy ra hiện

tượng ăn mòn cốt thép của ion Clo; bê tông cốt sợi thủy tinh không bị gi, không bi ăn mòn, bền trong môi trường nước và thân thiện với môi trường.

3) Cối sợi tong hợp Polyme

Soi tổng hợp Polyme được sản xuất từ các sản phẩm của công nghệ dầu mỏ và công nghệ dệt Những loại sợi Polyme đã sử dụng với vật liệu nền xi măng gồm: Acrylic,

Aramid, Nylon, Polyester, Polyethylen và Polypropylene Các loại sợi tổng hợp

Polyme có cường độ chịu kéo cao, nhưng hau hết các sợi này có médun đàn hồi thấp Đường kính của sợi rất nhỏ nên tỉ số chiều dài trên đường kính sợi là cao, chúng rất có ích đối với sự gia cường bê tông Những thuận lợi của các loại sợi Polyme là khả năng bền trong môi trường kiềm của xi măng Tuy nhiên, điểm bất lợi là môđun đàn hồi thấp, tính bám dính với vật liệu nền kém, nhạy cảm với bức xạ mặt trời và bị oxy hóa.

Mặt khác, giá thành bê tông sử dụng côt sợi này cao hơn so với một sô loại sợi khác.

4) Cốt sợi Cacbon

Sợi Cacbon có môđun đản hồi cao như sợi thép, chúng rất nhẹ, tỉ trọng khoảng 1,9 g/cm? và đặc biệt là bền vững trong hầu hết các môi trường hóa học Sợi Cacbon được sản xuất thành bó sợi, có trên 12.000 sợi nhỏ riêng biệt Sợi Cacbon có cường độ và

môđun đàn hôi cao hơn so với các loại sợi Polyme.

22

Khi sử dụng sợi Cacbon, bê tông cốt sợi sẽ có ưu điểm: Khả năng kháng uốn tăng, cường độ chịu nén và chịu kéo cao hơn bê tông thường, kéo dai tuổi thọ công trình trong điều kiện môi trường bat lợi, hạn chế hiện tượng nứt gãy, phù hợp với các công trình yêu cầu bê tông nhẹ Tuy nhiên, sợi Cacbon nhào trộn thường khó khăn, chúng

có khuynh hướng cuộn tròn và phân tán không đồng nhất, đặc biệt khi hàm lượng theo thé tích sợi lớn hơn 3% Ngoài ra sợi Cacbon còn có hạn chế là giá thành cao.

5) Cot sợi Bazan

Soi Bazan và các vật liệu từ soi Bazan có tinh cách âm, cách nhiệt, tính kết cấu cao Soi Bazan hon han các loại sợi khác về độ bền nhiệt Giới hạn nhiệt sử dụng của sợi Bazan từ 269°C + 900°C, trong khi đó sợi thủy tinh là 60°C + 450°C Độ hút ầm của sợi Bazan nhỏ hơn 1%, còn của sợi thủy tinh tới 10 + 20% Về tính bền thủy phân sợi Bazan được xếp vào nhóm đầu, còn về tính bền axit, bazơ và hơi nước, sợi Bazan hơn

hăn một sô loại sợi khác.

Bê tông cốt sợi Bazan có những ưu điểm hơn một số loại bê tông khác về điều kiện bên nhiệt, kéo dai tuổi tho công trình, tăng khả năng kháng uốn và cường độ kéo cao hơn bê tông thông thường Tuy nhiên, nhược điểm của loại bê tông này đó là: cường

độ chịu nén của bê tông giảm, đặc biệt giảm mạnh với ham lượng thể tích sợi 4%; cường độ chịu kéo không tăng khi sử dụng 1% - 2% và giảm khi sử dụng 3% - 4% cốt sợi Bazan; gây khó khăn trong công tác thi công bởi sợi Bazan phân bố không đồng đều, làm tăng độ xốp của bê tông.

6) Cốt sợi Xenlulo

Sợi thực vật được sử dụng là sợi Xenlulo, loại sợi này có tính bền cơ học khá cao Soi Xenlulo tồn tại ở dạng sợi Polyme mạch ziczac, khi có tác dụng co học vào thi lập tức sợi Polyme dạng này sẽ co lại dé chéng lai luc tac dung bén ngoai, su co lai nay hinh thành nên dang xoắn khi mach Xenlulo có xu hướng bi tương tac lực theo hướng xoắn.

Quá trình co rút của sợi Xenlulo sẽ được khôi phục trong tình trạng nguyên thủy một

cách dé dang hơn khi ta thay đổi các điều kiện bên ngoài Soi Xenlulo khó phục hồi như cũ chính là do quá trình phơi khô, mất nước, nhiệt độ ánh năng mặt trời làm cho sợi Xenlulo bị can trở khả năng dan hồi.

23

Bê ng sử dụng cốt soi Xenlulo cổ tu điểm làm tăng cường độ kéo và khả năng khẳng

uốn, giá thành hợp lý do tận dung được các loại edt sợi nền vật liệu địa phương Tuy

nhiên, bé tổng cốt sợi Xenlulo có nhược điểm: Tuổi thọ công trình giảm do cốt sợi

Xelulo của bê tông bị phá hùy dưới tác nhân nhiệt độ và độ âm thay đồi, tinh déo của bê

tông bị giảm và bê tông trở nên giòn hơn (cường độ nén giảm).

Soi Polypropylene Soi Bazan

Hình 18 Một số loa sợi ding cho sản xuất bẻ tôngPhan loại bề tông cắt sợi

2 Theo cường độ nên bê tông:

~ Bê tông cốt sợi có cường độ nén trung bình: Rạ= 25 + 50 MPa.

- Bê ông cốt si cường độ cao: Re = 60 + 100 MPa,

~ Bê tông cốt sợi siêu cường độ: Ry = 120 + 800 MPa,

2 Theo làm lượng cốt sợi

- B tông cốt sợi từ 025 + 25 %,

lông nhiễu cốt sợi từ 10 = 25 9,

2

> Theo chất kết dink

= Bê tông xi ming cốt si.

~ Bê tong polyme cốt sợi

> Theo các loại cbt sợi được sử đựng:

= Bê ông cốt sợi Thép = Bê ông cốt sợi Thủy tỉnh

Bê tông cốt sợi Polyme - Bê tông cốt sợi Bazan,

BE tổng cốt sợi Xenlulo - Bê tông cốt sợi Cacbon,

14.2 Những đặc trưng cơ bản của bê tông cẾtsợi

Tĩnh năng kỹ thuật

tông thông thường chịu kéo kém, khi sử dụng một phan cốt sợi

Khả năng chịu kém

thay thể trong thành phần bê tông s@ cải hiện đặc tính của bể tông đó là tăng cường

khả năng chịu kéo cho bê tông.

Tinh déo dai: Bê tông là vật liệu giòn nên sự có mặt của cốt sợi trong cầu trúc bê tông sẽ

lầm tăng cường tính do dai cho bê tông.

Be ing tong

25

Khả năng chịu va đập, mài min: Cốt sợi gia cường theo tit cả moi hưởng do 46 làm

tăng tối da khả năng chịu va đập và mài mon cho bê tông.

“Khi năng chẳng mit: Sự cỗ mặt của cốt so trong thành phần bê tổng làm tăng khả năngchống nứt do co ngét của bê tông Vĩ cốt soi có tinh hút và giữ nước rt 6, nên trong quảtrình thi công trắnh được hiện tượng bay hơi nước b mặt, gây co ngót bê tông

Uir dé về kết cấu

Kết cấu bể tông khi sử dung cốt sợi sẽ tăng khá năng kháng uốn, tăng độ bén mỏi khi

chịu tải trọng động, ting khả năng chịu va đập vi mai môn, tăng cường độ chịu kéo và

chịu cắt, tăng khả năng chống chọc thủng, giảm hiện tượng co ngói, nứt nẻ be mặt vàtăng hiệu quả khống chế co ngốttừ dé tăng tuổi thọ cho công trình

Vir diém thì công

Bê tông khi sử dụng cốt sợi rong thi công sẽ không xủy ra lỗi đặt cốt thép sai và cong:vênh, tăng khả năng chống sit mé cạnh cầu kiện, giảm chiều diy của sin, eit ngắnthời gian thì công: thuận tiện trực tiếp rớt bê tông xuống san, tăng khoảng các giữa cáckhe co ngót, tiết kiệm cho phí vật liệu và nhân công

1.5 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng bê tông cốt si trên thể giới và ở Việt Nam 1.5.1 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng trên thé giới

Bitông cốt sợi (BTCS) đã được nghiên cứu rộng khắp trên th giới trong nhiễu thập kỷqua, đã có nhiều nhà khoa học nghiên cứu về khả năng ứng xử của bê tông cốt sợi từtrang thải hỗn hợp đến rắn chắc và cả độ bên của bể tông cốt sợi trong những điễu kiện

làm việc khác nhau.

26

Từ thời kỳ Ai Cập và Babylon, người ta đã biết đồng một số loi sợi từ thân cây hay

lông ngựa để tăng cường mức độ liền kết cho gạch thô, tường trất bùn, thạch cao v.

Vio đầu những năm 60, người ta bắt đầu nghiên cứu về bé tông cốt sợi Kế từ đó, betông cốt sợi đã được nghiên cứu rộng khắp trên thể giới trong nhiều thập kỷ qua, đã cónhiều nhà khoa học nghiên cứu về khả năng ứng xử của bê tông cốt sợi từ trạng tháihỗn hợp đến rin chắc và cả độ ban của bÈông cốt sợi trong những điều kiện lầm việc

khác nhau

VỀ khả năng ứng xử của bê tông cốt sợi ở trang thấi hỗn hợp, tai Mỹ đã nghiên cứu

ảnh hưởng của sợi tổng hop đến hin hợp bê tông, Những loại sợi tổng hop được

nghiên cứu bao gồm: Sợi Nylon 6, sợi Poly-propylene (PP), sợi Polyester.

Tại tường đại học Michigan ở Mỹ, người ta ã tiến hành công trình nghiên cứu bê

tông cường độ cao gia cường cốt sợi dùng cho các công trình giao thông, sợi được sửdạng bao gồm sợi thp và sợi Poly-propylene (PP) với bảm lượng si thay đổi 19% và

i lần lượt là.

dai 12 và 19 mm với đường kính sợi là 0,095 mm.

2% Soi thép có 2 loại với cùng một đường kính 0,5 mm nhưng có chiều

30 và 50 mm Soi PP có chi

Nghiên cứu sự ảnh hưởng của him lượng và loại sợi đến các tinh chất cơ học của bê

tông như: cường độ chịu kéo, nén và uốn và độ đẻo dai

Bê tông cốt sợi thép được nghiên cứu từ những năm 1960 Tác giả Romualdi va

Batson (1963) đã đùng sợi thép để đánh giá khả năng gia cường sợi đến cường độ bê.

tông.

Tác giả Swamy, R.N (1974) đã nghiên cứu ứng dụng các loại sợi khác nhau như sợi thép, sợi thủy tinh, Polypropylene để gia cường các tinh ct của vật ng, đính giá khả năng chịu va dip, chịu kéo của bê tông

Cie tác giá SP Shah etal (1986) và Nagakar ct al, (1987) đã sử dụng nhiều loại sợi khác nhau như sợi thép, sợi các bon, sợi Polymer để đánh giá và sơ sinh ảnh hưởng

của các loại sợi đến tính chat của bê tông

“rong nhiễu năm qua ở rên thé giới, người ta đã ứng dung Bê tông cốt sợi phân tần

ảo trong nhiều lĩnh vực xây dụng Vào năm 1970, nhà xe sin bay Lockbourne bang

Ohio ở Mỹ được xây dựng tử những tắm bé tông cốt sợi đúc tại chỗ, những tm bể

tổng cốt sợi này có kích thước là (10,7x14x0,13) m và (1,5x6,7x0,15) m Loại soi được sử dung trong công trình này là sợi thép, hàm lượng sợi sử dụng là 106 kg/m’.

27

Sau kải đã đổ xong tắm bé tông cốt sợi, người ta phù lên mặt của những tắm bê tôngcốt sợi này bằng những lớp lưới sợi PP có bề dày 0,2 mm để làm lớp đệm chống mài

môn trong quả trình sử đụng công trình.

Nam 1910 ở Michigan của Mỹ, đường Niles dẫn vào khu công nghiệp được xây dựng

bằng bê tông cốt sợi thép phân tán với chiều day của đường là 100 mm Sợi thép thẳng

được sử dụng với hàm lượng là 120 kg/m’

Năm 1983 tai Frankfurt ở Đức, người ta tiến hành xây dựng sin bay Frankfurt, Sân

bay này có lớp phủ mặt đường bang lim bằng bê tông cốt sợi thép phần tin, him

lượng sợi sử dung là 60 kg/m" để góp phần làm ting kha năng chống mài min và

chống co ngét cho đường bang

Bên cạnh những lĩnh vực ứng đụng như tn, tử những năm 1980 tr lại đây sợi thép

và sợi Polypropylene được sử dụng rét phổ biển cho bê tông bơm phụt theo cả quytrình khô và quy trình ướt Bê tông bơm phụt gia cường cốt sợi được sử dụng

định mát đốc tự ni fn của những công trình đường him, để bao phủ bé mặt nền đá

chống lại hiện tượng hoá mém của đá bùn trong khi xây dựng đập, bao phủ bé mặt củanhững hỗ chúa rắc để giảm thiểu sự xâm nhập của nước và sự rô ri của chất độc có hại

ra bên ngoài.

Civ đi bộ Sherbrooke thuộc tinh bang Quebec của Canada là công trình kiến trúc kỹthuật đầu tiên xây dựng bằng Bê tông cốt si thép cường độ rit cao trên thé giới vào

28

năm 1997 với khẩu độ 60 m, kết cấu đảnh cho người di bộ này được đúc sẵn và ứng

lực trước, mặt cầu làm bằng Bê tông cốt sợi thép cường độ cực cao.

Hình 113 Câu đi bộ Sherbrooke & Sherbrooke, Quebec, Canada

‘Vio những năm 70 và 80, các nghiên cứu về bê tông cốt sợi thép chủ yếu trên nén bê tông gốc không sợi với mắc M30-:-MS0 Từ cuối những năm 90 trở lại đây đã có các.

nghiên cứu trên nền bê tông mắc cao và bê tông tính năng cao,

1.5.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng ở Việt Nam

Tại Việt Nam, nghiên cứu về bê tông cốt soi đã được quan tâm, nghiễn cfu và công

bổ tại Đại bọc Bách khoa Thành phố HCM, Đại học Xây dựng Hà Nội, Đại học Giao

thông vận tải Hà Nội, Viện Khoa học công nghệ xây dựng, Viện Vật li xây dựng cuốc gia, Viện Khoa học công nghệ Giao thông vận tải

Tại trường Đại học Giao thông vận tải, Giáo su Nguyễn Viết Trung đã nghiên cứu và

tổng hợp các kết quả nghiên cứu trên Thể giới vỀ khả năng ứng dung của sợi thép dùng

cho các kết cấu công trình, ánh hưởng của hàm lượng sợi và các đặc tính cơ học của

soi thép đến tính chất vật liệu

Tại trường Đại học Bách khoa TP Hỗ Chí Minh, TS Nguyễn Văn Chánh cùng các

dia

nhiều loại spi khác nhau như: bé tổng nhẹ cốt sợi sơ dừa,

tông cốt sợi dựa trên nền vật li

công sự đã tiến hành ng! a và ứng dụng,

phương được gia cường vi

"bê tông cốt sợi tổng hợp, bê tông cốt sợi thép và bê tông cốt sợi Bazan Các tính chấtcủa bẽ tông cốt sợi được nghiên cấu gồm: Cấp phối thành phần hỗn hop, tính chất ca

"hỗn hợp, tính chất cơ học và đặc biệt là tinh chit déo dai của bê tông cốt sợi

2»

Tại Viện Thủy công, Viên Khoa học Thủy loi Việt Nam, PGS.TS Hoàng Pho Uyên và

nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công bê tông cốt so thép làm cửa van cho các cổng

lấy nước ving Đẳng bằng sông Cửu Long

Mot số công trình dân dung,