Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình Thủy: Nghiên cứu thiết kế thành phần cấp phối bê tông mác tới 70 MPA sử dụng trong xây dựng công trình thủy lợi

Do vậy, nhằm làm giảm chiều diy của kết cấu thì việc nghiên cứu thiết kếthành phần cấp phổi bê tông cường độ cao mác tới 70MPA sử dụng trong các kết sắu đặc biệt cho công trình thủy lợi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUY LỢI

TRINH BA BIEN

DUNG CONG TRINH THUY LOI

LUẬN VAN THẠC SĨ

Hà Nội, 2013

‘TRINH BA BIEN

NGHIÊN CỨU THIET KE THÀNH PHAN CAP PHÓI

BE TONG MÁC TỚI 70 MPA SỬ DUNG TRONG XÂY

DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI

Chuyên ngành: _ Xây dựng công trình thủy

1 CAM ON

Sau một thời gian thu thập tài liệu, nghiên cứu và thực hiện, đến nay Luận

ăn thục sĩ chuyên nghành xây dựng công trình thuỷ “Nghiên cứu thiết kể thànhphần cấp phối bê tông mắc tới 7OMPa sử dụng trong xây đựng công tình thảyHi” đã hoàn thành theo đề cương được duyệt

Thước hết tie giả bày tỏ lồng biết ơn chân thành tới các Thiy, cổ giáo Trường

ai học Thủy lợi, sự giáp đồ nhit tink của Khoa Công tink, Bộ môn Vặt liêu Xa

dng đã quan tâm giúp đồ, tạo mọi điều kiện cho tắc giả trong quả trinh học tập

và thực hiệ luận vẫn này

Tic giả xin trân trong củm ơn PGS TS Hoàng Phó Uyên đã trực tiếp tin

tình hưởng dẫn, cũng như cung cấp tài liệu, thông tin khoa học edn thiết cho luận

Tie giả xin bày 6 lang cảm ơn chân thành đến các cán bộ, nhân viên phòng

thí nghiệm và nghiên cứu vật liệu xây đựng — Viện Thủy Công vì sự giúp do nhiệt

tình và hiệu quả trong xuất thời gian thực hiện luận vẫn nề:

Tác giả xin cảm ơn Gia dinh, các bạn bè đằng nghiệp đã hết sức giáp đỡ

đồng viên về tinh thin và vậ chất để tác giả đạt được kết quả hôm may

Trong qué trình nghiên cứu dé hoàn thành luận văn, tác giả khó tránh khỏi

những thiểu sót và rất mong nhận được sự gúp ý, chỉ bảo của các Thay, cö và cán

bộ đẳng nghiệp đối với bản ludn van

Xin trân trọng cảm ont

Nội, ngây 16 tháng 05 năm 2013

Tác giả

Trịnh Bá Bién

LOI CAM DOAN

“Tên tôi là Trinh Bá Biễn, tôi xin cam đoan đây là công trình nghiễn cửu của

riêng tôi, Những nội dung và kết quả trình bảy trong luận văn à trung thực và chưa

được ai công bổ rong bit kỹ công tinh khoa học nào

Tác giả

MỞ ĐÀU

1 TÍNH CAP THIẾT CUA ĐÈ TAL

Tl MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CUA DE TÀI

ILL CƠ SỞ KHOA HOC.

IV CÁCH TIẾP CAN VA PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CUU,

V DỰ KIÊN KET QUA ĐẠT ĐƯỢC

CHƯƠNG 1: TONG QUAN TINH HÌNH NGHIÊN CỨU UNG DUNG

BÊ TONG CƯỜNG ĐỘ CAO TREN THE GIỚI VA TẠI VIET NAM.

1.1.Khái niệm về ing cường độ cao.

1.2.Tỉnh hình nghiên cứu va ứng dụng bê

giới

tông cường độ cao trên thể

1.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng bê

Nam.

tông cường độ cao tại Việt

1.4 Ưu, nhược điểm của bê tông cường độ cao.

1.5.Thành phần và cầu trúc của bê tông cường độ cao

CHƯƠNG 2: VAT LIEU VA PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

2.1.Phương pháp nghiên cứu.

2.1-1.Các phương pháp nghiên cứu tính chat vật liệu sử dụng.

3.12.Các phương pháp nghiên cứu tính chit của hỗn hợp bê tông và bê

tông cường độ cao

2.2.Lya chọn nguyên vật liệu sử dụng trong nghiên cứu.

3

3

4 4

20

20 20

ma 26 26 a 29 30

3.25.Phụ gia siêu déo.

326 Nước

CHUONG 3: KET QUA NGHIÊN CUU

3.1.¥éu cầu về chất lượng của vat liệu

3.1.1 Yêu cầu về chất lượng của xi mang

3.12 Yêu cầu về chit lượng của cốt liệu

3.13,Yêu cầu về chit lượng của phụ gia siêu do

3/2 Nghiên cửu ảnh hưởng của lượng dùng phụ gia siêu déo đến tính

công tác cia hỗn hợp bê tông

3.3.Thiết kế thành phần bê tông cường độ cao Dy

343.1 Khảo sắt tiết kế thành phần bê tông cường độ cao

3.3.2.Thiết kế thành phản BTCDC với D„„= 10mm theo ACI

211.4R-08

34 Cito chất chỉ tiêu cơ lý của hỗn hợp bể tông và bể tông cường

độ cao

3.4.1 Nghiên cứu tinh công tác của hỗn hợp bê tông cường độ co.

3.4.2.Nghiên cứu các tinh chất của bê tông cường độ cao đã rin chắc

3⁄43 Nghiên cứu công nghệ chế tạo bê tổng cường độ cao

3.5.08 xuất các phương dn sử đụng bề tông cường độ cao trong xây

4

85

$6 87

DANH MỤC BANG BIEU

Bang 1.1; Một số công trình sử dụng bê tông cường độ cao

Băng 1.2: Một số công tình sử dụng bê tổng cường độ cao

Bảng 1.3: Một số cầu được thi công bằng bê tông cường độ cao ở Nhật

Bản

Bảng 1.4: Một số cầu thi công bằng bê tông cường độ cao ở Mỹ,

Bang 1.5: Một số cầu thì công bằng bê tông cường độ cao ở Pháp

Bằng 1.6: Một số cầu thi công bằng bê tông cường độ cao ở Na Uy.

Bang 2.1: Các thí nghiệm theo tiêu chuẩn sử dụng nghiên cứu tính chất

+ Cíc thí nghiệm theo iêu chun nghiên cứu tính chất của hỗn

hop bể tông và bê tông,

Băng 2.3: Kết quả thí nghiệm các tinh chit cơ lý của Xi ming

Bang 2.4: Kết quả tính chất cơ bản của cát vàng Sông Lô

Bảng 2.5: Kết quả thí nghiệm các tính chit cơ lý của đã dâm,

Bảng 2.6: Tính chit và thành phần hạt của Silicafume

Bang 2.7: Thành phần hạt của tro bay nhiệt điện

Bảng 2.8: Một số tinh chất của Glenium® ACE 388 SureTee sử dụng

Bảng 3.L Sự phụ thuộc độ xốp vào kiểu sắp xếp của hat

Bảng 3.2: Sự phụ thuộc của độ rồng vào sự phối hợp các cấp hạt

Bảng 3.3 : Kết quả khảo sát điểm bão hòa PGSD của vừa.

Bảng 344:Cỡ hạt lớn nhất đề xuất của cốt liệu thô

Bang 3.5: Thé tích để nghị của cốt liệu thô trên một đơn vị thể tích bê

Trang

20

2

45 48

sỊ

Bảng 3.6: Lượng dùng nước sơ bộ và ham lượng khi của hỗn hop bê tông

sử dụng cốt liệu nhỏ cỏ độ rổng à 35%

Bảng 3.7: Tỷ lệ N/XM lớn nhất khuyến cáo cho bê tông cường độ cao.

Bảng 3.8: Thé tích hồ trong hỗn hợp bê tông,

Bảng 3.9: Cấp phối thăm dò thành phần bê tổng D„

Bang 3.10: Kết quả thí nghiệm thăm dò bê tông Dmax=10 em

Băng 3.11: Bảng mã hoá các gi rth nghiệm bậc một hai mức tối ưu

Bảng 3.12: Kế hoạch thục nghiệm bậc một hai mức tối ưu

Bing 3.13: Cấp phối thi nghiệm bậc một hai mức tối ưu

Bảng 3.14: Kết qu thí nghiệm bậc một hai mức tối ưu

Bang 3.1 ‘hi nghiệm tìm miễn dừng

Bảng 3.16: Kế hoạch thí nghỉ n bậc hai tâm xoay:

Bang 3.17 : Ma trận kế hoạch thí nghiệm bậc hai tâm xoay:

Bảng 3.18: Cấp phối bê tông theo kế hoạch thí nghiệm bậc hai tâm xoay

Bảng 3.19: Kết quả thí nghiệm bậc hai tâm xoay.

Bang 3.20: Kết quả thi nghiệm thành phin cắp phối hợp lý của bé tông

DANH MỤC HÌNH VE

Trang

Hình 1.1: Các giai đoạn phát triển của công nghệ b tông trên thé giới

2.7] 5

Hình 2.1: Dung cụ dé xác định độ chảy xòe của hỗn hợp bể tông tự đầm 5

Hình 2.2: Sơ đồ phương pháp xác định độ chảy của bê ông hat min 95

gia siêu déo “

Hình 33: biểu đồ quan hệ giữa độ chảy của vữa với tý lệ CICKD ” Hình 3.4 Côn thir độ chảy loang 50 Hình 3.3: Bo độ chảy loang của vữa so

Hình 3.6: Máy trộn Ele 50

Hình 327: Giao diện chính của phin mém Design-Expet® 7.1 h Hình 3.8: Nội dung kế hoạch bậc 2 tâm xoay 1

Hình 39: Đin thông tin hàm mục tiêu n

Hình 3.10: ĐiỀn giá tr him mục tg ”

Hình 3.11 : Phương trình hồi quy 72

Hình 3,12: Kiểm tra tính tương hợp của mô hình h

Hình 3.13: Mặt biểu din quan hệ R28 và các ty lệ N/CKD, CICL 7

Hình 3.14: Đường đồng mức biểu diễn quan hệ R28 và các tỷ lệ

N/CKD, CICL ?”

Hình 3.15: Ảnh hướng của N/CKD đến cường độ R28 khi C/CL = 0.35 75

Hình 3.16: Ảnh hướng của C/CL đến cường độ R28 khi N/CKD = 0.22 75

Hình 3.17: Thí nghiệm tính công tác HHBT h

"Hình 3.18: Nền mẫu xác định cường độ s0

Hình 3.19: Mẫu sau khi nón sọ

nh 3.20: Thiết bị đo mãi mòn $0

Hình 3.21: Thùng và cánh khuấy 80

Hình 3.22: Mẫu trước khi mai mon h

"Hình 3.23: Mẫu sau khi mai mòn 81

Hinh 3.24; Sơ đồ day chuyên công nghệ chế tạo bê tông Dmax = 10 gy

“Hình 3.25: Quy hoạch thực nghiệm theo phương pháp leo dốc 0

"Tỷ lệ Nước rên Chất kết dinh

Tỷ lệ Cát trên Xi mango bay+ Silicafume

Chất kết dínhCấp phốiCấp phối 2

phối 13

Hi quy thực nghiệm

Xi măng Pooclăng-Porland Cements

Xi ming Poocking hỗn hgp-Blended Porland Cements

Tiêu chuẩn Mỹ-American Society of Testing and Materials

“Tiêu chuẫn Việt Nam Lượng sốt riêng biệt Tượng sót tích lũy Khối lượng thể tích

Khối lượng riêng

“Cường độ chịu nén

Cường độ chịu tồn

Cường độ chịu kéo

“Cường độ chịu nén của xỉ ming

Khoảng quy hoạch

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CAP THIẾT CUA ĐÈ TÀI

Bê tông, bê ông cốt thép là một loi vật iệu được sử dụng rộng rãi trong hầu

hết các công trình xây dựng Bê tông có rất nhiều ưu điểm nhưng nỗi trội nhất là.cường độ chịu nén, tuổi th ao, dễ tạo hình và tận dụng được nguồn vật liệu tiđịa phương, chính vì vậy nó là loại vật liệu chiếm ưu thé lớn nhất trong xây dựng

dân dung, công nghiệp giao thông và công tình thủy lợi Tuy nhiên, hiện nay ở

nước ta chất lượng các công tình thi công từ bê tông cốt thép vẫn dang còn là một

vấn đề phải quan tâm hàng đầu của các nhà quản lý nhất là trong ngành thủy lợi

Các kết quả kiểm tra đánh giá chất lượng các công tình thủy lợi bing BT và

BTCT như đập tràn, mồ tiêu năng, công ngầm, cống dưới dé, công ngăn mặn, kè

sông, ké biển, v.v cho thấy, hầu hết những công trình chịu tác động của

nhân xâm thực chỉ sau một thời gian đưa vào sử dụng đã thấy dẫu hiệu của xâm

thực bé tông và cốt thép, (bE mặt bê tông bị thắm đit vôi bi ổ, bê tông doe theo

sắc thanh cốt thép bị nút do cốt thếp bị xâm thực nở thể tích, vv ) Có những

công trình chi sau khoảng 10 năm đi vào hoạt động BT và BTCT đã bị xâm thực

nghiêm trọng cường độ bê tông bị suy giảm đáng kể Kết ấu cửa van, cửu van

phai phao cho các cổng ngăn man, nu sử dụng bê tông thường thi chiều day lớp

thiểu a > Sem thi mới chống được xâm thực Vẫn đề đặt m làsắc kết cấu trên vi yêu cầu của lớp bảo vệ cốt thép như vậy sẽ không đảm bảo đượcchiêu dày thiết kế ví dụ cia van cổng bing bê tông cốt thép, thành của dp xà lan

di động chỉ cổ chiều diy từ 10 đến 15 om.

Do vậy, nhằm làm giảm chiều diy của kết cấu thì việc nghiên cứu thiết kếthành phần cấp phổi bê tông cường độ cao (mác tới 70MPA) sử dụng trong các kết

sắu đặc biệt cho công trình thủy lợi giữ ngọt ngăn mặn, vùng chưa phèn là rắt cần

thiế

Bê tông cường độ cao là loại bể tông phải đảm bảo 3 yêu clu: Có cường độ

cao, tính công tác tốt và có độ bền lâu, Thành phần bê tông cường độ cao cũng như

bê tông thường gồm có cốt liệu lớn (si, đá dam, cốt liệu nhỏ (cit), chất kết dinh,

nước, phụ gia siêu déo và phụ gia khoáng hoạt tính

Việc sử dụng phụ gia siêu dẻo cho phép giảm tỷ lệ N/X trong khi vẫn đảm bảo bê tông có độ lưu động cao, dễ tạo hình lên chặt, bên cạnh đó phụ gia khoáng hoạt tính cao có trong bê tổng cho phép giảm lượng dùng xi măng cải thiện tinh

cộng tác của hỗn hợp bê tông, tăng độ đặc chắc, tăng cường độ và độ bền lâu của

bê tông,

Phy gia khoảng Silicafume là loại phụ gia khoáng hoạt tỉnh cao siêu mịn Có Khả năng đặc biệt làm tăng mạnh cường độ của bê tông Hiện nay trên thé giới, sự

có mặt của Silicafume trong bê tông đã nâng giới hạn cường độ nén của bê tông từ

50 60 MPa lên tới 130 150 MPa và còn có khả năng nâng cao hơn trong tương

Iai gin, Ngoài khả năng tăng cường độ, sự có mặt của Silicafume trong bể tông còn

tạo ra một loạt giá trị gia tăng khác làm cho việc sử dụng vật liệu bê tông ngày cảng trở lên hiệu quả hơn Đây là loại phụ gia khoáng có hoại tinh cao phủ hợp với

bê lông cường độ cao biện nay Tuy nhiên giá thành loại phụ gia này ở Việt Nam

còn cao phần nào làm hạn chế việc sử đụng phụ gia này

Phy gia khoáng hoạt tính tro bay nhiệt điện, trung bình, mỗi ngày nhà máy

nhiệt điện Phả Lại 2 (Hải Dương) thải ra 3000 tin tro xỉ, trong dé khoảng 20 ~ 30

%6 la than chưa cháy, còn lạ là to bay rắt mịn, Do hàm lượng than chưa cháy thấp

nên khó tận thu làm nhiên liệu đối, mà thường được thải thẳng ra hỗ chứa Củng

với lượng tro xi tương đương của nhiệt điện Phả Lại 1, mỗi ngày 2 nhà máy này

đang xa lượng chất thái không lỗ vào môi trường Theo dự báo đến năm 2020 sẽ có

thêm 28 nhà may nhiệt điện đốt than di vào hoạt động Lúc đó, lượng tro xi thải rà

hàng năm vio khoảng 60 triệu tắn, Vì vậy, việc nghiên cứu va ứng dụng loại vậtliêu này dang được xúc tiến mạnh mẽ, Trong những năm qua, ã có nhiễu kết quả

của các công tình khoa học nghiên cứu v8 ứng dụng tro tuyển Phả Lại và Silicafume trong bê tông đã đem lại kết quả tốt, tạo ra các loại bể tông đặc bit, với tinh chit đặc trưng Tuy nhiên khả năng của 2 loại phụ gia này trong việt cải thiện

các tinh chất của bê tông cường độ cao còn phải tiếp tục nghiên cứu Vì vậy luận văn đã di nghiên cứu và ứng dụng hỗn hợp phụ gia khoáng 2 thành phần to tuyển

Pha Lại và Silicafume trong bê tông cường độ cao để tạo ra loại bé tông cường độ cao đáp ứng nhu cầu ngày cao của ngành xây dựng din dụng, công nghiệp, giao thông và thủy lợi của Viêt Nam.

II, MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CUA LÀI.

- Dũng vat liệu sẵn có tại Việt Nam để nghiên cứu thiết kế thành phn cấp phối

bê tông cường độ cao đến 10MPa sử dụng cho các kết cầu đặc biệt trong công trình

thủy lợi (Kết edu cửa van, kết edu chống mài mon, công trình ven biển, mồ tiêu

năng, bê tổng sia chữa )

THỊ, CƠ SỞ KHOA HỌC:

Việc nghiên cứu chế tạo bê tông cường độ cao dựa trên một số cơ sở:

¥ Ning cao chất lượng cầu trúc vĩ mô

Cốt liệu phải được chọn từ các loại da có độ đặc chắc cao, cường độ lớn vàquan trọng là có độ ôn định và đồng đều chất lượng cao Để đảm bảo điều này thiđường kính cốt iệu phối giảm xuống do vậy đề tải đã lưu chọn D„ = 10 mm để

tiến hành khảo sắt và nghiên cứu

‘Thanh phần hạt cốt liệu phải hợp lý đảm bảo độ rỗng nhỏ nhất, độ đặc caonhất, cấu trúc hỗn hợp ổn dinh và có cường độ cao Hình dang hạt cốt liệu đồngđều, hàm lượng hat thoi, det có cường độ yếu ít sẽ tạo khung cau trúc ổn định, tạo

thuận lợi khi thi công

Thiết kế cắp phối bê tông tối ưu bằng việc sử dụng thành phần các nguyên

tu hợp lý kết hợp với các biện pháp thi côi phủ hợp sẽ nâng cao cường độ cũng như đảm bảo các tính chất yêu cầu của bê tông Ngoài ra có thể sử dụng biện

pháp dưỡng hộ đặc biệt nhằm đảm bảo cho quá trình phát triển cường độ của bê

tông diễn ra thuận lợi, qua đồ nâng cao cường độ bê tông.

Y Nâng cao chất lượng cấu trúc vi mô.

Xi ming là thành phần quan trọng góp phần tạo nên cường độ của bê tông.

cic hạt cốt li

Hồ xi măng đồng vai tro là chất kết đính, liên kế rời rac Hoạt tinh

của xi mang cảng cao thì bê tông có cường độ cảng cao Do đó, việc sử dụng xi

măng mắc cao trong thiết kế thành phần của bê tông là clin thiết

Việc sử dụng các loại xi mang cường độ cao đồng thoi sử dụng các loại phụ

thất kết dính do gia khoảng hoạt tính, phụ gia siêu min sẽ làm tăng độ đặc của đá,

sản phẩm thủy hóa xi măng lớn lắp day lỗ rỗng Hàm lượng lỗ rỗng trong cấu trúc

đá xi mang rit nhỏ sẽ làm tăng cường độ kéo, cường độ nén và tinh mềm déo cho

bê tông

Phụ gia siêu déo giúp cho hỗn hợp bê tông có tỷ lệ NICKD nhỏ nhưng vẫn

đảm bảo tinh công tác, kiểm soát được quá tỉnh vận chuyển, đổ khuôn Lượng

nước gin như chỉ đủ để thủy hóa nên hảm lượng lỗ rổng trong cấu trúc đá chất kếtdính và đã bê tông giảm tối thiểu, lỗ rỗng có kích thước rt nhỏ Các khoáng silieát

.được thủy hóa triệt để.

IV CÁCH TIẾP CAN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CUU

1L Cách đắp cận

= Dựa trên nh nhu cầu cụ thể ứng dụng bê tổng mic cao tại Việt Nam, và các tả liệu rong và ngoài nước liên quan để để ra mục tiêu và hướng nghiên cứu

3 Phương pháp nghiên cứu.

~ Phương pháp tiêu chuẩm: Khảo sát các tỉnh chất của vậ liệu, tinh chất của

vữa và bể tông theo TCVN, TCXDVN, TCN, ASTM

= Phương pháp phi tiêu chuẩn: Sử dụng một số phương pháp thí nghiệm tự

đ xuất để nghiên cứu

~ Ding phương pháp quy hoạch thực nghiệm: để nghiền cứu ảnh hưởng của

các yếu tổ thành phần đến các tính chất của hỗn hợp bê tông và bê tông

V DỰ KIÊN KET QUA ĐẠT DƯỢC.

~ Tìm được các vật liệu phù hợp để chế tạo bê tông mác tới TOMPa,

~ Thi nghiệm các tính chất và chi tiêu cơ lý của vậtliệ trên

= Lựa chọn được phương pháp thiết kế bê tông cường độ cao,

= Thiết kế được thành phi

TOMPa

p phối bê tong và bể tổng có cường độ tới

CHƯƠNG 1: TONG QUAN TINH HÌNH NGHIÊN CUU ONG DUNG BETONG CƯỜNG ĐỘ CAO TREN THE GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM

LL Kháiniệm về bê tông cường độ cao.

Cho đến nay bê tông đã trở thành một loại vật liệu không thể thiểu trong các

công trình xây dựng dân dụng va công nghiệp, các công trình giao thông và thuỷ:

lợi cũng như nhiều công trinh xây đựng khác Các yêu cầu v chủng loại cũng nhưchat lượng đổi với bê tông cũng ngày được nâng cao Một trong các yêu cầu đó là

yêu cầu về cường độ của bể tông

“Cưởng độ chịu nén là một trong những tính chất eo lý quan trọng của bê tông

và là cơ sở thiết kế các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép Tính toán lý thuyết cũng

như thực ế sử dụng cho thấy nâng cao cường độ bê tông sử dụng trong các kết cầu

be tổng cốt thép giúp nâng cao hiệu qua sử dụng của bê tổng và mở ra hướng sử

kết cầu đặc biệt dụng bê tông trong c¡

Hướng nghỉ cứu ứng đụng bê tông cường độ cao đã được tập trừng phát

iới từ những năm gia thé ky XX và đạt được những thành tựu ding

kể, Đồ thị trên hình 1.1 cho thấy cường độ bê tông sử dựng ngày cing được nâng

cao Khái niệm bê tông cường độ cao cũng ngày càng được mở rộng

Hiện nay các nước trong cộng đồng chung Chả coi bê tông C67 tở lên (cường độ nén trung bình ở tuổi 28 ngày đạt 85 -90 MPa) là bê tông

cường độ cao, cũng trong tiêu chuẩn này người ta phân loại bê tông đến cấp C115

(độ nén trung bình ở tuổi 28 ngây khoảng 1S0MPa)

© Liên Bang Nga bê tông B50 được là bể lông cường độ cao [2, 7] Tuy nhiên ở Nga người ta mới chỉ phân loại cho bê tông B80 [2, 10].

Năm 1980, trong hội thảo ở Chicago, bê tông cường độ cao được xem là các loại bề tông có cường độ ở độ tuổi 28 ngày đạt 46 MPa đến 76 MPa Trong khi đó theo hiệp hội kỹ sư Xây dựng Nhật Ban, bê tông được coi là có cường độ cao là khi

cường độ chịu nén ở tuổi 28 ngày nằm trong phạm vi từ 60 ~ 80 MPa

‘Theo quan điểm của Pháp, bê tông cường độ cao là bê tông có phụ gia giảm.

nước và cường độ nén từ 50 ~ 80 MPa, Bê tông cường độ rất cao là bê tông có thêm

phụ gia giảm nước và có độ nén trên SOMPa, Theo định nghĩa của viện bể tông Mỹ

(17, 18], bê tông cường độ cao là bê tông có độ nén lớn hơn 41 MPa và được chế

tạo trên cơ sở các vật liệu truyền thông

“Trong quy phạm kết cấu bê tông Úc (AS 3600) định nghĩa bê tông cường độ

thường là bê tông có cường độ đặc trưng cũa mẫu trụ ở tuôi 28 ngiy nhỏ hơn hoặc bằng 50 MPa, bê tông cường độ cao theo định nghĩa này là các loại bê tông có.

cường độ trên 50 MPa

“Côn theo quan điểm của FIP-CEB 1990 bê tông cường độ cao là bê tổng có cường độ từ 60 MPa trở lên.

Như vậy không tồn tại một giá tị cổ định về cường độ dé bê tông được đánh

si là có cường độ cao Tuy nhiên có thể thầy rằng, bê tông với cường độ chịu nón

60 ~ 80 MPa được xếp loi là bê tông cường độ cao và đã được ứng dụng khá rộng

Theo Mailer, chất lượng của bê tông phụ thuộc vào độ đặc chắc của nó BEtông cảng đặc chắc thì cường độ và khả năng chống thắm căng cao, độ bền lâu cảnglớn Độ đặc chắc của bê tông tỷ lệ nghịch với ty lệ N/XM Do đó bê tông có tỷ lệ

NIXM cảng thấp chất lượng cảng cao với điều kiện là khi tạo hình hỗn hợp bê tông, phải được sự lên chặt.

So với bé tông thông đụng, trong thành phần bê tông chit lượng cao còn cổ

một edu từ không thể thiểu là phụ gia sigu dẻo, được dùng để cải thiện tỉnh công tác

của hỗn hợp bê tông ma không cần tăng lượng nước nhào trộn Theo Aitcin, tỷ lệ

NIXM = 14 là giá trị để phân biệt ita bê tổng thông dụng và bê tông cường độ

cao Với ý lệ NIXM < 0,4 sẽ không thể chế tạo được bê tông lưu động nễu nhưkhông sử dụng phụ gia siều déo, Hơn nữa, tỷ N/XM này rất gần với giả tỉ ý lệ

N/XM lý thuyết cần thiết để xi măng thủy hóa hoàn toàn Một thành phần khác.

thường được sử dụng trong bé tông cường độ cao là phụ gia khoảng hoạt tinh cổ tắc

dụng giảm lượng dùng xi mang, cải thiện tính công tác của hỗn hợp bê tông, tăng đội

đặc chắc và độ bền của bê tông

“Các nguyên tắc để ch tạo bể tông cường độ cao

¥ ‘Tang cường độ của hồ xi mang thủy hóa bằng cách giảm kích thước sản

phẩm thủy hóa và giảm kích thước lỗ rỗng Các lỗ rỗng trong đá xi măng có kích

thước lớn hớn 50um, nhất là khi chúng tập trang tại một khu vực sẽ cổ ảnh hưởngrit xấu đến cường độ của bể tông

¥ Tăng cường độ nén bằng cách giảm kích thước hạt của khung cốt liệu,

đồng nhất vĩ cầu trúc

¥ ‘Ting cường độ của ving tiếp xúc giữa cốt liệu và hd xi ming nhờ việc

giảm tỷ lệ N/XM, dùng phụ gia siêu mịn siieufume, sử dụng cốt liệu bé hơn để

phân bổ nước đồng đều.

¥ Lựa chọn vật liệu có chất lượng cao và có biện pháp thi công tốt.

Hiện nay, bé tông cường độ cao đã và dang được sử dụng rất nhiễu trong các

công trình như: nha cao ting, cầu nhịp lớn, đường băng sin bay, đường cao tốc và

các kết cầu công trình biển, công trình th lợi

1.2 Tình hình ngt n cứu và ứng dụng bê tông cường độ cao trên thé gỉ

Tir những năm 70 của thé ky XX, bê tông cường độ cao được các nước phát

triển rất quan tâm nghiên cứu và ứng dụng Các nghiên cứu về công nghệ bê tôngcường độ cao được công bố từ trước những năm 80 Một số quốc gia coi đây là.chương trình trọng điểm, là yu tổ đảm bảo việc hát iển ngành xây dựng, thủy

lợi và giao thông Chính phủ các nước này dã thành lập và tải tr cho một số tổ

chức với mục đính nghỉ cứu, đánh giá và phát triển công nghệ bé tông cường đội

cao Cho đến nay trên thé giới các tổ chức chuyên nghiên cứu về bê tông có cường

độ cao vẫn hoạt động có hiệu quả và ngày cảng phát tiễn Các nước đầu tiền thành lập được các tổ chức nghiên cứu về bê tông cường độ cao, và vẫn đang hoạt động

cho tới nay bao gồm Canada, Pháp, Trung Quốc, Mỹ và một số quốc gia khắc

© Canada, từ năm 1990, Chính Phủ đã cho thành lập tổ chúc Chuyên nghiên cứu về bê tông cường độ cao có trụ sở đặt tại Trường đại học University of

Shebrooke Các nghiên cứu cho phép chế tạo bê tông với cường độ nén tổ 28 ngàydat tới 120 MPa Các kết quả nghiên cứu đã được ứng dụng trong xây dựng nhà caotổng, dim cầu có nhịp lớn, mặt đường cao tốc

Trùng Quốc bê tổng cường độ cao với cường độ nén ở tuổi 28 ngày đạt 70

= 8 MPa bắt đầu sử dụng vào cuối năm 1970 Loại bê tông này đã được nhanh

chống sử dung trong nhiều lĩnh vue khác nhau như nhà cao ting (trên 20 ting), cầu

vượt sông dành cho đường sit Trong các công tình này, bé tông sử dụng có

nhất là 60 MPa, cường độ chịu nén ở tuổi 28 ngày đạt từ S0 — 80 MPa, phổ

6 Pháp chương trình quốc gia mang tên “Những hướng đi mới cho bê tông

.đã được thành lập từ năm 1986 Đây là chương trình liên kết giữa 30 hội viên của ngành công nghiệp bê tông và viện nghiên cứu Một trong những kết quả mi chương trình nay mang lại la việc ứng dụng bê tông cường độ cao vào xây dựng cây, cầu Joigny Bridge Dây là ẫn đầu tiên bê tông cường độ cao được sử dụng cho một công trình cầu rên biễn nhờ đó mà chiều dài kế cầu nhịp có thể đạt tồi 150m [10]

Từ những năm 90 tr lại đây có nhiều công nh tim cờ quốc gia tại Mỹnghiên cứu vé công nghệ và các tinh chit co lý của bê tông cường độ cao Dac biệt

là dự án nghiên cứu về xi măng cường độ cao dé chế tạo bê tông cường độ cao của.

trung tâm Technology of Advance Cement ~ Based Materidls, Hoa Kỷ, dự án nghiên cứu vé bê tông cường độ cao dũng cho đường 6 tô cao tốc của Strategic Highway Research Program- Hoa Ky.

Nhin chung, ở những nước phát triển bê tông cường độ cao được sử dung

nhiều trong xây dựng nhà cao tng, cầu và kết cấu đặc biệt như cảng nỗi, tháp truyền hình Trong xây dựng bê tông cường độ cao được dùng cho các kết cầu cột

của nhà cao ting Từ nấm 1965 ở Chicago đã khởi công nghiên cứu chế tạo bê tôngcường độ 51,7 MPa cho cột nha cao 50 tầng trở lên Đến năm 1972 rất nhiều công

trình nhà cao ting đã được xây dựng với các cột sử dung bê tông với cường độ chịu

nén thiết kế là 62 MPa, Năm 1976 trong công trình River Plaza đã sử dụng bê tông,

cường độ cao 75.8 MPa vào năm 1986 một số ngôi nhà ở trung tâm Chicago thi

sông bê tông có cường độ 828 Mpa và cột của 6 ting dưới nhà Ras-lonton có

cường độ nén trên 96,5 MPa, Toà tháp đôi Petronas cao 452m đó sử dụng bê tông

cấp C60 và C80 để thi công các kết cầu dim và cậ Một số công trình đã sử dụng

bê tông cường độ cao cỏ cường độ từ 40 — 60 MPa được liệt kê trong bảng 1.1 [20]

Bang 1.1: Một số cing trình sử dung bê tong cường độ cao

Tr 'Tên công trình Địa điểm | Năm | Số tầng | Chừng độ bêtông, MPa

1 | SE Finacial Center Miami 1982| 53 | 4830

2 Petrocanada Calgary [I9] âM 500

3 Lake Point Tower Ghicago | 198570 si

4 [Texas commerce Tower Houston | 1981 | 7 si

3 | Helmsley Palace Hoiel [New York | 1978 | 53 352 [City Conor Project Mimepis | 1987 | 5 52

7 Collins Place Melbrane ” s2

5 Canrimer Place Denver | 198037 352

Nhìn chung giai đoạn những năm 80 của thời kỳ đánh dấu bước phát triển

mới của bê tông cường độ cao Trong những năm trước đó, cường độ bê tông sit dụng cho công trình chủ yếu đạt mức 40 ~ 60 MPa, Trong những năm sau này bê tông cường độ cao đã đạt được bước phát triển mới trong nghiên cứu và ứng dụng.

Bê tông với cường độ trên 60 MPa đã được sử dụng rộng rã trong rắt nhiễu công

trình (bảng 1.2.)

Bang 1.2: Một sổ công trình sie dụng bê tông cường độ cao

vr 'Tên công trình Địa điểm | Năm | Số tầng | Chứng độ bêtông, MPa

1 | Royal Bank Plaza Toronto} 1975} 4 s01

| Richmond — Adelaide Toronto | 1978 | 33 507

3 [900NMiEhgmAmex | Chicago] 1986 | Tổ 566

| River Plaza i976 | 56 đãi

5 Scotia Plaza Toronto | 1988 | 68 550

6 | Water tower Plaza Chicago | 1975 T9 đãi

7 | Columbia Center Seale 198s | 76 s55

3 [men Plaza Dallas LEO so

5 | Bugene Terrace Chap [| a T5

10 [225W Wacker Driver | Chicago | 1988 | 3U 965

Do có cường độ cao nên bê tông cường độ cao sẽ giúp giảm tiết diện cột chịu lực, tng không gian sử dụng trong công tinh nhà cao ing Tuy nhiên cũng với quá trnh phát tiễn và nhu cầu của các ngành công nghiệp, b tông cưởng độ cao dang cảng ngày được sử dụng rộng i trong thi công các công trình giao hông, thủy li

quan trọng

Bê tông cường độ cao được sử dụng nhiều nhất trong các dằm cầu có khẩu

độ lớn, các dầm bê tông dự ứng lực, các kết cấu neo của cầu treo với nhịp lớn ỞNit Bản cầu Akaski ~ Kaildo có chiều đi nhịp kỹ lục thể gii là 1991m, Một sốcầu đường sắt được đúc bằng bê tông có cường độ ti 76 MPa trong khi đồ một số

nơi ở Mỹ như Huntington, West Virginia, Ohio bể tông cường độ cao dùng cho cầu

có cường độ nén dat $5 MPa, Một số cầu ở Nhật Bản được thi công bằng bê tông cường độ cao được liệt ké tong bảng 1.3 [18]

6 | Fukamitsu Highway Cao tốc 1974 | 26 6

7 | Akkagawa Dung sit | 1976 | 46 79

8 | Funkamitsu Cao tbe 1974 | 259 689

9 [Kaminoshina Cao tốc 1970 | 85.9 386

10 | Ootanabe Cao tốc 1973 | 241 786

TT | Akagawa Cao tốc 1976 | 457 786

Bing 1.4: Một số cằu 1th công bằng bê tông cường độ cao ở Mỹ

Tower Road Washington | 1981 | 49 6

2 | Bast Huntington W.Virgina | 1980 | 274 35

Theo [I8], ở Mỹ, Nếu trước những năm 80, bê tông cường độ cao được sử

dụng chi ya trong xây dựng nhà cao ting th sau những năm 80 ở lại đầy, bể tông

cường độ cao được coi như một loại vật liệu không thể thiểu trong ngành xây dựngcầu đường Cùng với việc sử dụng bê tông cường độ cao, các kết cấu với nhịp dàivải tram mết đã được ứng dụng trong các công trình cầu điễn hình ở Mỹ có sử dựng

bê tông cường độ cao,

pháp, bê tông có cường độ 60MPa Lin đầu tiên được sử dụng để xây dựng

cầu Joigny sau đó loại b tông này trở thành sự lựa chọn cho một loạt các cầu khác,

một số cầu điễn hình sử dụng bê tông có cường độ 60 MPa được trình bày trong

bang 1.5.

"Bảng 1.5: Một sé câu thi công bằng bê tông cường đỏ cao ở Phip

1 Sylans Viaduet Cao tốc 1986 - 60

2 [Re Island Cao tốc 1987 = ©

3 | Pont du Joigny Cao tốc 1988 6 0

4 |PontduPertuiset | Cao tbe 1988 mũ 65

5 | Are sur la Rance Í Cao tbe 1989 - 60

Na Uy, việc sử dụng bê tông cường độ cao có tỷ lệ N/X nhỏ hơn 0,4 được.

đường bộ (bảng 1.6.).

Băng 1.6: Một số cầu thi công bằng bê tong cường độ cao ở Na Uy

phổ biển từ sau năm 1989 cho rit nhiễu các od

T | Giske Cao ức 1989 5 55

| Sandhomoya | Cao we 1989 T5 36

3 | Stovset | Ca we 1992 20 T + | Stongsunder Cao tbe 1950 cs T5

5 | Boknasundet Cao tbe 1990 150 ø

© |Hdgenabm | Cao Be 1950 Em s

'Năm 1995 trên biển Bắc, để giàn khoan khai thác dầu Troll bằng bê tông ct

thép cao 370m đã sử dụng bê tông cấp C80 (OSMPa) với khối lượng khoảng

245.000mŸ [28] Ở Thượng Hai cũng sử dung bê lông cường độ 60 MPa để xây

dựng tháp truyền hình

Từ những phân tích trên cho thấy bê tông cường độ cao được sử dụng hihết ong các kết cấu xây dựng như: Kết cfu chịu lực của nhà cao ting, dim cầu cókhẩu độ lớn, các công tình thủy lợi ngoài bin và trong các điều kiện làm việc rất

Khác nhan.

1.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng bê tông cường độ cao tại Việt Nam.

G Việt Nam trong giai đoạn trước 1990, bê tông trong các kết cấu bê tông cốt

thép thường dùng có cường độ là 20MPa, Đến năm 1990 các kết sấu bê tông cốtthép chủ yếu sử dụng bê tông có cường độ đến 30 MPa, Một số công tình đặc biệt

quan trọng dùng bé tông có cường độ đến 40 MPa như Lăng Chủ Tịch Hồ Chí Minh, Khách sạn Thăng Long 11 tng, cầu Thing Long, cẩu Chương Dương.

Cho tới nay cường độ bê tông trung bình được sử dụng phổ biến tong cáccông trình đã được nâng cao đáng ké Trong đó, các công trình vin nước ngoài hoặc

do nước ngoài đầu tr và các công trình giao thông là khu vực đi đầu trong việc sử

dụng bê tông có cường độ cao đến 60 MPa,

(Các nhà máy xi ming Tam Đi > Hải Phòng mới được thiết kế theo công,

nghệ của Đan Mạch đều dùng bê tông cấp A, B, C hay C45, C40 và C35 — tương

đương bé tông mác M60 (60 MPa), M50 (SOMPa) và M40 (40MPa) của Việt Nam.

Mot số công trình nhà cao ting do nước ngoài đầu tư đã sử dụng bê tông cường độcao mác M50 cho kết cầu chịu lục như khách sạn Lê Lai 14 ting ở Thành Phổ HồChỉ Minh do Hồng Kông đầu tr xây đựng Công ty Quen Hing Hồng Kông cungcắp hỗn hợp bê tông trong đồ sử dụng xi măng Yu Feng Brand Trung Quốc Công

trình Hà Nội Tower Center do. ng ty Sanyong làm chủ thầu, hỗn hợp bể tổng do

công ty bê tông Chèm cung cấp, Một số cầu vượt ông được xây dựng mới gần đây

như cầu Mỹ Thuận, cầu Quang cũng được sử dung bé tông mác MSO (50 N/mm")

các két cầu chịu lực chính như trụ, dim dự ứng lực

Một số bộ phận kết cầu công tình thủy lợi được xây dựng gần dy như cửa

van phai phao cổng Nàng Rén (dự án phân ranh mặn ngọ) Cửa van phẳng cổng

Ngọc Hùng Nghĩa Hưng — Nam Định do Viện Thủy Công thiết kế cũng được sử

dụng bê tông cường độ cao.

"Để dap ứng nhủ cầu ngày một gia ting, các nghiên cứu phục vụ sản xuất bê

tông cường độ cao trên cơ sở vật liệu hiện có của Việt Nam đã trở thành một trong các hướng trọng tâm của ngành xây dựng Việt Nam nói chung và của ngành công nghiệp bê tông nói riêng.

Theo hướng này một số nhôm tác giá đãtiển khói nghiền cứu khả năng chế

tạo bê tông cường độ cao ở Việt Nam [2, 7, 9, 10] Bước đầu, các tác giả đã khẳng,

định được khả năng sử dụng nguồn nguyên vật liệu trong nước để chế to loại bê

tông này Tuy nhiên, nguyên vật liệu hiện có để chế tạo bê tông cường độ cao như.

xi ming, phụ gia khoáng hoạt tính, phụ gia iêu đo, ốtiệu phải dp ứng yêu cầu

chất lượng cao hơn so với bé ông thông thường.

Để chế tạo bê tông cường độ cao cần phải có xi mang cường độ cao Tuy

nhiên trong điều kiện Việt Nam loại xi măng phổ biển trên thị trường hiện nay là

PC40 và PCB40 nên việc nghiên cứu sử dụng loại xi ming này để chế tạo bê tông,

cường độ cao là bước đi rit cd thiết Theo [9, 10], có thể đùng xi mang PC40 hoặc

PCB40 thoa man tiêu chuẩn TCVN 2682:1999 và TCVN 6260:1997 do các nhà máy xi mang sản xuất như xi mang Bút Sơn, Hoàng Thạch, Nghỉ Sơn hay Chinfon.

48 chế tạo bê tông cường độ cao.

“Theo [18] các loại phụ gia giảm nước thoá mãn tiêu chuẩn có thé sử dụng để

chế tạo bê tông cường độ cao, Hiện nay, trên thị trường Việt Nam có các loại phụ

gia giảm nước do các công ty nước ngoài, liên doanh va trong nước sản xuất dang được sử dung rộng rãi Các loại phụ gia giảm nước có thành phần chính là ligao sunfonat (LS), melamin fomandehit sunfonic (MES), naphtalen fomandehit sunfonic (NFS), ponycacboxylat (PC), và một số gốc khác.

Phu gia khoáng hoạt tính có tác dung làm tăng cường độ của bể tông theo hai

cơ chế Thứ nhất, các hạt khoáng siêu mịn lắp đầy các lỗ trống giữa các hạt xi mang

lâm tăng độ tắn chắc của cấu trúc bé tông Thứ hai, các hạt siêu min SiO; hoạt tính.

tham gia phan ứng với Ca(OH), hình thành trong quá tình thuỷ hod của xi mang để tạo thành các dạng CHS có độ bazơ thấp, cường độ cao Ngoài ra, việc sử dụng phụ.

gia khoảng hoạt tính còn góp phần bổ xung lượng hạt mịn trong hỗn hợp bê tông,

giúp ca hiện độ lưu động của hỗn hợp

Cac loại phụ gia khoáng hoạt tính mịn hiện đang được sử dung rộng rãi trong.

các công trinh gm các sản phẩm nhập ngoại và trong nước sản xuất bao gồm silica

fume, Micros-T, Metakaolanh, tro bay tuyển Phả Lại, xi hoạt hoá 13 cao Thái Nguyên, và một số loại Puzolan khác.

“Cốt liệu trong bê tông cường độ cao cần phải có cường độ cao và thành phầncấp phối hạt hợp lý tạo thành bộ khung chịu lực đặc chắc Do vậy, cốt liệu lớn phải

có nguồn gốc từ các loại đã phún xuất phun trio hoặc xâm nhập cổ cường độ caonhư loại đá grant, đã bazan hay đá macma nghi từ đá nguyên khai đến cỡ hạt hợp

lý Đây là các loại để có cường độ lớn hơn 100MPa phủ hợp cho chế tạo bê tông

cường độ cao.

Những phân tích trên đây cho thấy các loi vật liệu hiện có tin thị trường xây dựng Việt Nam có thể sử dụng để chế tạo bê tông cường độ cao.

1.4 Ưu nhược điểm của bê tông cường độ cao.

4) Ui điền: Ngoài việc ning cao cường độ của bê tông, bê tông cường độ

cao cồn nâng cao các tính chất khác của bê tông:

~ Bê lông cường độ cao cỗ độ đặc cao và do dé tăng rt cao Khả năng chống

~ Lực dính bảm của bê tông có cường độ cao với edt thép được cải thiện vi

độ dĩnh bim tăng theo mức độ tăng mác bê tông

~ Môn đàn hồi của bê tông có cường độ cao lớn, Haslin đã xác định môdụn

‘in hồi của bê tông phụ thuộc vao môđun dan hồi của đá xi măng vả môđun đản hồicủa cố iệu Mã ta bit rằng môđun din hồi của đá xi măng được ci thiện dng kể

bởi độ đặc chi

của bê tông cường độ cao lớn hơn so vi

c cin đủ xỉ măng trong bê tổng cường độ cao Vì thể médun din hồi

bê tông thường, Một số nhà nghiên cứu thực nghiệm đã xác nhận môđun đàn hdi của bê tông thường mí 140 vào khoảng

33kN/mm?, Trong khi dé médun dan hồi của bê tông cường độ cao mắc M60:M80vio khoảng 39kN/mimẺ

- Từ biển của bê tông có cường độ cao thấp Két quả cho thấy déi với bê tông

cường độ cao mác M60 + M70 từ biến nhiệt âm thấp hơn bê tông thường, biển dạng

do tải trong dài ngây cũng thấp chỉ bằng 0,5 lần của bê tông thường,

~ Độ mở của vết nứt giảm: Nghiên cứu thực nghiệm của một số tác giả đối

với bê tông cường độ cao M60+M70 cho thấy độ mở của vết nứt giảm so với bE

tông thường ở cùng giá trị ứng suất thử.

~ Ngoài mặt kỹ thuật bê tông cường độ cao còn có tu điểm về mặt kinh tế và

môi trường như:

- Khi sử đụng bê tông cường độ cao trong kết cấu cho phép giảm kích thước

in cho cấu kiện

tất điện tăng độ

- Bê tông cường độ cao có độ lưu động lớn cho phép khắc phục những hạn

chế của bê tông thường khi thi công các kết cấu khó áp dụng các biện pháp chấn

động, Một số kết quả nghiên cứu đã khẳng định ring bê tông có độ lưu động lớn đã đạt được các chỉ tiêu uu việt là nhờ vào tính chảy déo cao không phân ting và trong

lượng bản thin bê tông có khả năng tự lắp đầy vả lim đầy mọi góc cạnh của khuônkết cấu khi dat độ chảy yêu cu (= 600mm) mà không cần bắt ky biện pháp giacông chin động nào trong suốt quá trình thi công

~ Bê tông cường độ cao giúp giảm ô nhiễm môi trường vì nó sử dụng nguồn

nguyên liệu thiên nhiên một cách hữu ích hơn, tiết kiệm hơn, mặt khác nó giảm.

thiêu được 6 nhiễm tiếng ồn do gia công chin động với những kết cấu sử đụng bê

tông có độ chảy cao

~ Sử dụng bể tông cường độ cao tổng giá thành của công nh giảm trên 10% Chính vì vậy việc sử dụng bê tông cường độ cao dem lại hiệu quả rõ rằng cả

trên khía cạnh kỹ thuật, kinh tế cũng như môi trường,

5) Nhược điểm: Do hiện nay trong tính toán kết cấu các công trình chưa đưa

bê tông cường độ cao vào, vẫn tính toán theo các kết cầu cũ, vì vậy chưa thể hiện

được các tu điểm của bê tông cường độ cao dẫn đến khi đưa vio trong các côngtrình thi giá than của bê tông tăng lên đáng kể so với bê tông thông thường, điềunày dẫn đến quá trình đưa bê tông cường độ cao vào các công trình gặp nhiều khó

khăn

1.5, Thành phần và cấu trúc của bê tông cường độ cao

Bê tông cường độ cao ngoài các thành phần chính liệu (cốt liệu lớn, cốt

liệu nhỏ), xi mang, nước còn có phụ gia siêu déo và phụ gia khoáng hoại tính cao

Sử dụng phụ gia siêu đẻo cho phép giảm tỷ lệ N/X từ đó cải thiện được cấu trúc

của bê tông sau rắn chắc trong khi vẫn dim bảo hỗn hợp bê tông có độ lưu động

cao, d ding được nén chặt khi tạo hình Sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính chophép cải thiện một số tính chất của hỗn hợp bê tông, ting cường độ bê ông

(Can cứ vào khái niệm về bê tông, các nhà nghiên cứu cho rằng để chế tạo bê

tông cường độ cao theo hướng sử dụng phụ gia dđếo với phụ gia khoáng hoạt tính siêu min cần chú ý một số điểm sau:

+ Cốt liệu nên chọn loại có cường độ cao, thành phan cắp phối hạt tối ưu,

kích thước lớn nhất của cốt lớn thường nhỏ hơn so với bê tông thông thường Cốt

liệu nhỏ nên chọn loại có médun lớn trong vùng giới bạn trong tiêu chuẫn ASTM

=

+ Do lượng chất kết đính cao, nên khả năng nứt nhiệt ting Do vậy để ngăn

chặn khả năng nảy người ta thường sử dụng thêm các phụ gia khoáng như tro bay

(oại F và C), xi lỗ cao nghiền mịn, Silicafume, mê ta cao lanh hay các loại puzolan

thiên nhiên

+ Hỗn hợp bê tông cường độ cao cần có tỷ lệ N/CKD thấp, tỷ lệ nay nim

trong khoảng 0,22 + 0,35, để dat được tỷ lệ này cần phải sử dụng các phụ gia giảm

nước tim cao (hay phụ gia siêu déo) thoả min các yêu edu của loại F và G trong

tiêu chuẩn ASTM C494.

+ Tổng lượng chất kết dính sử dụng trong bê tông cường độ cao nằm trong

khoảng 415 = 650 Kg/m’

+ Ngoài nụ, cần hạn chế him lượng bot khí rong bê tông cảng thấp cảng tốt

“heo nghiên cứu của các nhà khoa học trên thể giới trong các căn cứ vật ý

chính dé chế tạo bê tông cường độ cao là:

+ Sử dụng xi ming có cường độ cao Tăng lượng ding chất kết dinh tối da và

giảm lượng dùng nước xuống tối thiểu (hạ thấp tỷ lệ N/X),

+ Sử dung cốt liga có cường độ cao với cỡ hạt được phân cấp và không lẫn

tap chất (ửa sạch);

+Sir dụng các loại phụ gia giảm nước tằm cao

+Sir dụng phụ gia khoáng hoạt tính phụ gia siêu min

+Tăng khả năng liên kết giữa cốt liệu và đá xi măng.

+Sir dụng các biện phíp thi công tốt

Mue tiêu của các nghiên cứu biện đại là nhằm cải thiện cầu trúc của đá ximăng để đạt được đến độ rỗng đã xi măng nhỏ nhất, đồng thời cải thiện cfu trúc

chung để bê tông có độ rỗng nhỏ nhất khi đó bê tông sẽ có cường độ lớn nhất Các

phương pháp chủ yêu để cải thiện cấu trúc đá xi măng hiện nay là làm đặc dé xỉ

măng bing cách giảm lượng nước tự do (giảm tỷ lệ N/X) nhờ phụ gia siêu déo hay

các biện pháp dung ép đặc biệt trong quá trình tạo hình.

`VỀ mặt cầu trúc bê tông xi măng pooclăng là một loi vật liệu không đồng

nhất và rỗng Lực liên kết giữa các hạt cốt liệu (cát, đá) được tạo ra do hỗ xỉ mang rắn chắc Độ rỗng của vữa xi ming pooclăng là 25 ~ 30% về thể tích khi tỷ lệ N/X =

0,5 Thể tích rồng này bao gồm: Lỗ rỗng của cấu trúc C-S-H, lỗ rng mao quản, bot

í, he rng hại cốt liệu Các lỗ rỗng ảnh hướng rất lớn tối inh bằn của cầu trúc bê

tông Các lỗ ring này tồn tại dưới hai dạng: lỗ rỗng mao quản và lỗ rỗng gel.

Lễ rỗng mao quản được tạo ra do lượng nước tự do bay hơi sau khi bê tông.rắn chắc, Để hạn chế loại lỗ rồng này trong bé tông thi ty lệ N/X là một win để khó,

Trong bẻ tông cường độ cao ty ệ NIX được bạn chế dưới 0.35 bằng cách kết hợp sử

dạng phụ gi iêu déo để giải quyết tính công te cho bê tông

Bằng cách sử dụng sin phim phụ gia khoảng mịn (muội sie, to bay) có thể

cải thiện tốt cấu trúc của đá xi măng Trước hết các sản phẩm này đóng vai trò là

các hat min, lượng hat nay sẽ lắp diy các lỗ ing ma các hat xi ming không lạt ào

được Mặt khác các hạt niy côn chống vén các hạt xi măng, phân tin các hạt xi

măng làm cho xi măng dễ thuỷ hoá, lim tăng tỷ lệ hạt xi măng được thuỷ hoá, Đồng

thời trong quá trình thuỷ hoá, chúng tạo ra các trung tâm kết tinh cho sản phẩm thuỷ

hoá xi ming và tham gia phản ứng puzolanie g ita silic hoạt tính và Ca(OH) thải ra

trong bê tông do các phan ứng thuỷ hoá clanhke xi măng, tạo ra một lượng đáng kể

sản phẩm dang CSH lim tăng độ đặc đá xi ming.

CHUONG 2: VAT LIEU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN COU

2.1 Phương pháp nghiên cứu.

“Trong quá trình nghiên cứu, để tai đã sử dụng các phương pháp thí nghiệm.phân tích hod lý, cơ lý theo tiều chuẳn và phi tiêu chuẩn để đánh giá, lựa chọnnguyên vật liệu và nghiên cửu tính chất của hỗn hợp bê tông và bẻ tông Ngoài racôn sử dụng phương phip quy hoạch thực nghiệm dé nghiên cứu ảnh hưởng của

một số nhân tố đến các tính chất của hỗn hợp bê tông và bê tông.

2.1.1 Các phương pháp nghiên cứu tính chất vit liệu sử dụng

Các phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn được sử dụng để xác định các tính.

chit kỹ thuật của vật liệu sử dụng trong nghiên cứu cũng như các tính chất của hỗnhợp bê tông va bê tông Các nghiên cứu này được tiền hành nhằm tha thập thông tincần thiết trên cơ sở đồ lựa chọn nguyên vật liệu sử dung và đỉnh giá ảnh hưởng củasắc nguyên liệu thành phần tới cic tinh chit cin quan tâm của đối tượng nghiền

cứu Các thí nghiệm được sử dụng chủ yêu dựa theo tiêu chuẩn Việt Nam Một số.

thí nghiệm chưa có rong tiêu chuẩn Việt Nam được thực hiện tho tiêu chuẩn Mỹ

ASTM Danh mục các thí nghiệm theo tiêu chuẩn sử dụng trong nghiên cứu được

thống kê trong bảng 2

Bang 2.1: Cúc thí nghiệm theo tiêu chuẩn sử dụng nghiên cứu tỉnh chất vật liệu

1 | Xi măng Phương pháp lấy mẫu và chuẩn bị mẫu thử |TCVN 141:98

2 | Xi măng Phương pháp xác định độ mịn TCVN 4020:03

‘Xi măng Phương pháp thử Xác định thời gian đông kết

3 # epee " h TCVN 6017:95

và độ ôn định thé tích

4 Xi măng Phương pháp tht Xác định độ bin TCVN 601695

5 | Xi măng Phương pháp thử Xác định tỷ trong TCVN 4030:86

6 | Cỗliệu cho bê tông và vữa Yêu cầu kỹ thuật TCVN 1771:1987

7 | Thành phin hat cho bê tông Phương pháp thir TCVN 7570-2:06

Khối lượng ins Khối lượng th eh (Hạng ái hô Và | eva,zs2

8 | trang thấi bão hòa), độ hút nước của cốt liệu Phương

pháp thử

“Xác định ham lượng bin, bụi, sét trong cốt liệu và him

° h TCVN 7572-8:06

lượng sót cục trong cốt ligu nhỏ Phương pháp thir

10 | Xác định tap chat hau cơ Phương php thi TCVN 7572-9:06

Khi nghiên cửu các tinh chất của hỗn hợp bê tông và bê tông bạt min, đề tài

đã sử dụng các phương pháp ti chuẩn của Việt Nam và nước ngoài Danh mục

các êu chuẩn được thing kê ở bảng 22

"Bảng 2.2: Các thi nghiệm theo tiêu chuẩn nghiên cứu tính chit của hỗn hợp bê tông

và bê tông

14 | Bê tong nặng Đúc mẫu, bao đường mẫu bê tông TCVN 3105/93

15 [ BE (Ong nặng Khối lượng thé tic của hỗn hợp bêlông |TCVN 3108.93

16 | Hon hợp bê tông nặng Phương pháp thứ độ sụt TCVN 3106/93

17 | BE tng nặng Phương pháp xác định cường độnén |TCVN3118:93

BE tông nặng Phương pháp xác định cường độ kếo khi

ng | Be tone Đặng pipe TCVN 3119:93

18 Bê tông nặng Phương pháp xác định độ mai mon TCVN 311493 19 Phương pháp xác định modul đàn hồi khi nén tỉnh, ASTM C46994

Phương pháp xác định cường độ nén của bê tông theo

20 a pep s ASTM C39

mẫu lăng trụ

Ngoài ra dé tai còn sử dung một số phương pháp khác chưa được tiêu chuẳn

hóa dé xác định tính công tác của hỗn hợp bê tông cường độ cao là:

Phuong pháp thử độ chảy xoè - Slump flow test

Độ chây xo‡ được ding để đánh giá dòng chảy tự do của bê tông tự lên theo

phương nằm ngang mà không có vật cản (cốt thép) Nó là ứng dụng đầu tiên tại

Nhit Bản cho việc đánh giá bê tông đổ dưới nước Phương pháp thử dựa trên

phương pháp thử độ sụt Đây là phép thử đơn giản, thông dụng và cho đánh giá tốt

về khả năng làm diy Nó không cho bit khả năng của bể tông vượt qua các thanh

cốt thép mà không bị tắc nghẽn, nhưng lại đưa ra chỉ báo về sự chống phân tng.

200

Hinh 2.1: Dung cụ dé xác định độ chảy xòe của hỗn hợp bé tông tự dam

“hiếtbị thí nghiệm bao gồm:

+ Côn Abrams với kích thước đường kính đáy là 100 mm và đường kính

triệng công là 200 mm, chiểu cao 300 mm, được tình bảy rong hình 2.1

+ Tắm để có cạnh nhỏ nhất là 900 mm với điểm đánh tâm hình trong và xông tin đường kính 500 mm

Bay xúe; xêngi thước đây và đồng hồ bim giấy

(Qui tình thực hiện thí nghiệm như sau:

~ Lay § lit bê tông dé thí nghiệm

- Lam ẩm tắm để và mặt trong của côn

Bit tim để lên mặt bằng phẳng, ôn định

- Đặt côn thử vào giữa tim để và giữ chắc el

~ Lâm đầy côn với xéng, xoa phẳng nhẹ nhằng mặt côn với bay.

~ Logi bỏ bé tông thừa xung quanh côn

~ Nang côn theo phương thẳng đứng cho bê tông chảy tự do trên tắm để

~ Đồng thời, khỏi động đồng hồ bắm giãy và ghỉthời gian khi bê tông để đạt

đến vòng chu vĩ 500 mm Ghỉ thời gian Tạ,

~ Đo đường kính cuối cũng theo 2 phương thẳng góc (D, và D,)

- Đường kính trung bình của 2 lẫn đo là giá tri độ chảy xoê tính bằng mm,Kết quả thí nghiệm có thé được đánh giá như sau:

- Giá trị độ chảy xoe cảng cao, khả năng làm diy ván khuôn đưới trọnglượng thân cảng lớn Giá trị yêu cầu cho bê tông tự lên it nhất lã 600 mm:

- Thời gian Tạ là một chỉ báo thứ hai của dòng chảy bê tông Thời gian cảng

thấp nối lên khả năng chảy cảng cao Các nghiên cứu của châu Âu khuyến cáo thời

gian từ 3 < 7 giấy là chấp nhận,

~ Trong trường hợp có sự phân tằng, cốt liệu được lập trung ở giữa, vita và

hồ xỉ mang sẽ tách ra ở mép chu vi bê tông.

¥ Phương pháp quy hoạch thực nghiệm [ Phụ lục 1]

Để nghiên cứu sự ảnh hướng của các tỷ lệ vật liệu thành phần đến tính chất

của hỗn hợp bê tông và bê tông cường độ cao, đề tai đã sử dụng phương pháp toán.

guy hoạch thực nghiệm để nghiên cứu,

"Nội dung của quy hoạch thực nghiệm là áp dụng các phương pháp toán hoc,

đặc biệt là phương pháp bình phương bé nhất, lý thuyết thống kê toán, và lý thuyết

uy hoạch toán họ dé lập các phương án thí nghiệm nhằm thu được ác số liệu cần

thiết về một hệ thing nào dé rồi xử lý các số liệu đồ để xây dựng một mô hình

thống kế của hé thống đó có kèm theo các đánh gi về mức độ tin cây của các kết

quả Trinh tự phương pháp quy hoạch thực nghiệm như sau:

¥ Xác định các biến khảo sát và khoảng biển thiên của chúng cho mô hình

quy hoạch

¥ Lập ké hoạch thực nghiệm

Thiết kế thành phần bề tông và thí nghiệm xác định các giá bị him mục

tiêu theo kế hoạch thực nghiệm

¥ Tìm hàm toán mô tả mô hình quy hoạch theo các mục tiêu của hệ

(phương trình hồi quy).

Ý Kiểm tra tính có nghĩa của các hệ số hồi quy

tra ính tương hop của các him hồi quy

¥ Phân tích bề mặt biểu n và biểu đồ mô tả sự ảnh hưởng của các biến

khảo sát đến các hàm mục tiêu trên các biểu đỏ, be mặt biểu hiện và các đường.

đồng mức Từ đồ rút ra các nhận xét vi kết luận cũng như các quy luật ảnh hưởng

của các nhân tổ đến hàm mục tiêu Nội dung của phương pháp quy hoạch thực

nghiệm được trinh bây ở [Phy lục 1]

¥ Phương pháp xác định lượng ding phụ gia siêu déo hợp lý cho hỗn hợp bê tông.

Nội dung của phương pháp là khảo sát sự thay đổi độ chảy loang của hỗn

à chất kết

hợp cát inh bằng côn tiêu chuỗn xác định lượng cin nước của cát Sơ

đồ thí nghiệm như hình 2.2.

Côn tiêu chuẩn là hình nón cụt có các kí thước: d= 10 mm, D = 100 mm,

b= 60 mm Độ chảy (D) của bê tông được biểu thị bằng đường kính chảy loang củahỗn hợp bê tông chứa đầy trong côn dưới tác dụng của trọng lực bản thân và độ

nhớt của hỗn hợp b

Hình 2.2: Sơ dé phương pháp xác định độ chảy của bê tông hạt min

“Trình tự thí nghiệm xác định độ chảy loang của vữa như sau

Chuẩn bị nguyên vật liệu gồm: ximang, cát, nước, PGSD cho mẻ trộn

khoảng 300ml và tiến hành trộn vữa bằng máy trộn via Ele kiểu hành tinh, Quy

trình trộn như sau: cho khoảng 70% lượng nước vào trong cối trộn, sau đó đỗ cát

vào Khởi động máy trộn ở chế độ trộn chậm, trong lúc trộn cho từ từ silicafume

vào trong cối trộn, thời gian trộn tử (1+1,5) phút Tron Khô hỗn hợp xi ming vả tro

bay ở ngoài, sau đó đưa vào trong cối trộn, trộn chậm từ (1,52) phút, Sau dé hòa

nước vào cốc chứa PGSD, sao cho vẫn còn một lượng nước nhất định để tring cóc

và đổ vào trong cối trộn Tiến hành trộn thêm từ (2+ 3) phút Vita trộn xong được

đồ vào côn đặt trên tắm gạch hoa (côn và tim gạch đã được lau ấm trước khi đồ vữavào), tiếp theo ding thước thép gạt phẳng bằng miệng côn rồi hai tay nhẹ nhàng

nhấc côn lên theo phương thẳng đứng để cho vữa trong côn chảy loang trên mặt viên gạch Hỗn hợp vữa chảy có dạng hình tròn, tại mép hình tròn không có hiện

tượng tách nước, Khi hỗn hợp vữa ngừng chảy thi tiến hành do hai đường kính vuông góc nhau, lấy giá trị trung bình hai kết quả này và biểu thị độ chảy của hỗn

hợp vữa bằng em

Việc khảo sit độ chảy và xác định điểm bão hoà phụ gia siêu đèo bằng cách

xết độ chây đảm bảo khả năng tự chảy cho hỗn hợp bê tông hạt mịn (D= 1530

cm), him lượng bọt khí Tt nhất và quan st thời điểm xuất hiện hiện tượng tách

nước trên bề mặt của hỗn hợp bê tông nhằm đảm bảo cường độ của bê tông sau nảy.

3.2 Lựa chọn nguyên vị

2.2.1 Xi măng.

“Xi măng là thành phin quan trọng góp phẩn tao nên cường độ của bê lông

igu sử dụng trong nghiên cứu.

“rong bê tông cường độ cao dùng trong công tinh thủy lợi, cường độ của xi măng

và những tinh chất edn được nghiên cứu, thí nghiệm rất edn thận

“rong bê tông cường độ cao có thinh phin của phụ gia khoáng hoại tinh siêu

min và phụ gia siêu dẻo Khi sử dụng loại xi măng Pooclang hỗn hợp, thì him

lượng phụ gia khoáng sẵn có trong thành phần của nó ảnh hưởng tính chất, lượng

dùng của các loại phụ gia đưa vào tong bé tông, do đó chúng có thể làm giảm

cường độ của bê tông Bé tính toán chính xác hơn ham lượng các phụ gia đưa vào,cũng như nhằm loại bỏ các tác dụng có hại (do các phụ gia khoáng sẵn cố trong xi

mang) cho bê tông, khi chế go bê tông chất lượng cao người ta thường dùng loi xỉ

măng Poocling thường (PC).

Xi ming được sử dung trong dé tài là xi măng Nghỉ Sơn PC40, tinh chit cơ

lý của xi măng Nghỉ Sơn được đưa ra trong bảng 2.3.

Bang 2.3: Két quả thi nghiện các tinh chất cơ lý của Ximang

Độ mịn

- Lượng sốt sảng 0,09mm| % | 24 | <10 | TCVN 4030.03

- Độ min Blaine emilg | 3339 | >2800

Độ deo tiêu chuẩn % | 285 ~ | TCvN 4031.03

2.2.2, Cốt liệu nhỏ.

- Cốt liệu nhỏ dùng cho bê tông cường độ cao là các loại cát vàng dùng cho

kiện Việt Nam.

bê tông thường Kích thước, tỉnh chất bề mặt hạt và lượng ding cát chơ Im bê tông

là nhân tổ quan trọng trong chế tạo bé tông cường độ cao, nó ảnh hưởng trực tiếp

tối cường độ nền của bê tông Cát cổ nhiệm vụ kết hợp với phần chit kết dinh tạo

thành hỗn hợp vữa lắp diy phần rỗng do cốt liệu lớn để lại, làm chặt và đồng nhất

hỗn hợp bê tông tạo khả năng ning cao cường độ Lượng ngậm nước của cát ảnhhưởng trực tgp đến him lượng nước trộn bê tông Ching hạn lượng nước trộn tăngkhoảng 2,5 lít nude/m’ cũng có thé làm hỗn hợp bê tông bị phân ting Do vậy, cátđược đùng trong bé tông chất lượng cao thường được giữ ở trang thấi bão hòa bé

mặt (bão hỏa nước) với mục đích ôn định lượng nước trộn của bê tông Một số.

nghiên cứu cho thấy rằng với bể tổng có cường độ cao, do hàm lượng chất kết dinh

xỉ măng và phụ gia khoáng hoạt tinh siêu mịn lớn Do đồ nếu cát có hàm lượng hat

nhỏ nhỉ sẽ không có lợi cho cường độ bê tông Hiệp hội cốt liệu quốc gia Mỹ đã

khuyến cáo, cốt liệu dùng cho bê tông cường độ cao nên giảm him lượng hạt nhỏ

(lọt sing 50 và sing 100 ~ ASTM C33) đến mức thấp nhất Tuy nhiên nó vẫn phải

phủ hợp với đường bao thành phần hạt nhằm duy tr th công tác tốt cho hỗn hợp

bê tổng Một nghiên cứu khác cũng cho thấy, thành phần hạt của cát cũng không

nh hưởng nhiều đến cường độ bé tông ở tuổi ít ngày Nhưng ở tổi dài ngày cát có

thành phần hạt liên tục sẽ cho cường độ bê tông cao hơn so với cát có thành phin hạt gián đoạn.

Dé tài sử dụng cất liệu là cát vàng sông Lô, đây là loại cắt liệu phổ bién ở

Việt Nam Cát được lắp vẻ sàng loại bỏ các hat có kích thước lớn hơn Smm sau dé

Aiễm tra các tính chất cơ lý Kết quả tinh chất của loại cát ving Sông Lô nghiên cứu

“được nêu ở bằng 2.4 như sau:

Bảng 2.4: Kết quả tính chat cơ bản của cát vàng sông Lô.