Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu công nghệ bê tông nhẹ vào công trình Thủy lợi trên nền đất yếu

Sử dụng phù hợp bê tông nhẹ và đặc biệt nhẹ trong công trình vật liệu; giảm tổn thất năng lượng; cải thiện môi trường vi khí hậu trongkhông gian ở và làm việc; nâng cao hiệu suất và độ b

Trang 1

Luận văn Thạc sĩ

-1-MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TONG QUAN NGHIÊN CỨU UNG DỤNG BE TONG

NHE TREN THE GIỚI VÀ O VIỆT NAM . sscssccsscsse 6

1.1 Khái nệm chung về bê tông nhẹ (BTN) 6

1.2 Khái niệm một số loại bê tông nhẹ thông dụng hiện nay 7

1.3 Yêu cầu kỹ thuật của bê tông nhẹ . -52©55+: 12 1.4 Tình hình ứng dụng công nghệ bê tông nhẹ trên thế giới 12

1.5 Tình hình nghiên cứu ứng dụng bê tông nhẹ tại Việt Nam 14

1.6 Một số hình ảnh về bê tông nhẹ: -: 19

1.7 Đề xuất nội dung và phương pháp nghiên cứu của dé tài 22

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KE THÀNH PHAN BÊ TONG NHE DUNG TRONG CÔNG TRINH THUY LỢI TREN NEN DAT YEU 23

2.1 Bê tông nhẹ keramZI( - «- «+ ++E**vEEesEsseesseersee 23 2.1.1 Yêu cầu kỹ thuật đối với vật liệu chế tạo bê tông nhẹ keramzit 2.1.2 Nghiên cứu quy trình thiết kế cắp phối Bê tông nhẹ keramzi 27

2.1.2.1.Nguyên tắc thiết kế cấp phối bê tông nhẹ keramzit: 27

2.1.2.2.Xác định thành phần cấp phối bê tông nhẹ bằng phương pháp quy hoạch thực nghiỆIH s-s-s-s< s< s s4 4 4 49 99 8954959555952 28 2.1.3 Kết quả thí nghiệm nén một số mẫu bê tông keramzit 32

2.1.4 Nghiên cứu tính chất cơ lý của bê tông nhẹ keramzit 33

2.1.4.1 Tính công táC - - sec ssekekekerersrrrkrkrk 33 2.1.4.2 Khối lượng thể tích -©c¿¿22Evveeererrrseed 35 2.1.4.3 Cường độ nén của bê tông nhẹ keramZIt 37

2.1.4.4 Câu trúc bê tông nhẹ keramzit - 42

Học viên: Trần Trọng Giang — Lớp 16C2

Trang 2

2.2.1 Yêu cầu kỹ thuật đối với vậtliệu: “4 2.2.2 Phương pháp thi nghiệm hệ số t 45

2.2.2.1 Mô tả thiết bị thí nghiệm 45

2.2.2.2 Trình tự thí nghiệm 462.2.2.3 Tinh toán kết quả 462.2.3, Kết qua thực nghiệm các tính chat kỹ thuật của bê tông rỗng 472.2.3.1 Các thông số tính chit cơ lý của các cấp phối BTR 472.23.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ Đ/X đến độ rồng của BTR, 482.2.3.3 Quan hệ giữa tỷ số DIX và cường độ chịu nén nT)2.2.3.4 Tính thắm bê tông rỗng 50

Kết luận: sĩ

CHƯƠNG 3: DE XUẤT CÔNG NGHỆ SAN XUẤT VÀ THỊ CÔNG BÊTONG NHE TRONG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI TRÊN NEN DATYẾU 52

3.1 So sánh chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của công trình: "Cổng lấy

nước Thái Hòa - huyện Qué Võ - tinh Bắc Ninh” khi dùng kết cấu bê tông

phé thông với khi dùng bê tông nhẹ thay thế %2

3.1.1 Giới thiệu về công trình 523.1.2, Một số thông số tính toán thủy lực thiết kế: —

3.1.3 Sự làm việc của đắt nên và các biện pháp kỹ thuật xử lý khi dùng

bê tông phổ thông dé xây dựng cống Thái Hòa ŠŠ

Học viên: Trân Trọng Giang ~ Lớp 16C2

Trang 3

3.1.4, Sự làm việc của đắt nền và các biện pháp kỹ thuật xử lý khi dùng,

bê tông nhẹ dé xây dựng cống Thái Hòa 593.2 Đề xuất công nghệ sản xuất bê tông nhẹ keramzit cho công tìnhthủy lợi trên nền đất yếu — - „63

3.2.1, Chuẩn bị vật liệu _= „63

3.2.2 Quy trình sản xuất hỗn hop bê tông đổ

3.2.3 Quy trinh trộn bê tông „64

3.3 Dé xuất công nghệ thi công bê tông nhẹ keramzit cho công trình

thủy lợi trên nền đất yếu 66

33.1, Vận chuyển bê tông 66

3.3.2 Quá trình dam bê tong see see : 6T3.3.3, Qúa trình t6n thất độ SUt nme OT

334, Bảo dưỡng âm bê tông

KET LUẬN VÀ KIEN NGHỊ

1 Kế luận

2 Kiến nghị T0

Trang 4

MỞ ĐÀU

1 Tính cấp thiết của đề tài

ng

Bê tông là loại vật liệu được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các

ông có rất nhiều ưu điểm nhưng nỗi bật nhất là khả năngdựng Bê

chịu lực, tuôi thọ cao, dé tạo hình và tận dụng được các nguồn vật liệu tại địaphương, vì vậy trong lĩnh vực xây dựng nó là loại vật liệu chiếm ưu thể lớnnhất Trong quá trình nghiên cứu và sử dụng bê tông các chuyên gia về xâydung đã tìm ra những công nghệ sản xuất và thi công bê tông tiên tiến nhằmkhai thác triệt dé các ưu điểm và khắc phục những tổn tại của bê tông Một

ông nhẹ (BTN) Công nghệ

trong những công nghệ mới đó là công nghệ

bê tông nhẹ ra đồi đã khắc phục được đáng ké những nhược điểm của bê tôngthường tạo ra Đặc biệt là đối với các công trình thủy lợi thường xuyên phải

đất

xây dựng trên gây hiện tượng lún do tai trọng bản thân rat lớncủa bê tông, điều này sẽ làm giảm tuổi thọ công trình, cũng như hiệu quả làm.việc của nó một cách đáng kể Bê tông nhẹ là loại bê tông xỉ măng được chếtạo từ các vật liệu xi măng, cốt liệu nhỏ và nhẹ, nước, tro bay, chất tạo bọt,

hạt polystyrol và phụ gia Sự khác nhau căn bản giữa bê tông nhẹ so với bê

tông thường là khối lượng thé tích của nó nhỏ hơn rat nhiều Việc sử dụng bê.tông nhẹ sẽ làm giảm áp lực của công trình lên nền đ

“Trong thực tế có rất nhiều các công trình phải dùng một lượng bê tongrất lớn, điều này dễ gây lún cho công trình, đặc biệt là trong trường hợp bắtbuộc phải xây dựng công tinh trên nền đất yếu Khi tải trọng bản thân củacông trình lớn cũng làm ảnh hưởng lén tới việc thiết kế biện pháp gia cổ nỀn

ĐỀ tài "Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhẹ vào công trìnhthủy lợi trên nén dat yếu” được đề xuất nhằm nghiên cứu ứng dụng việc sử.dụng bê tông nhẹ cho công trình đạt được các yêu cẩu kinh tế và kỹ thuật

Trang 5

2 Mục đích của Để tà

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Bê tông nhẹ vào công trình thủy lợi

trên nên đất yếu.

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:

Nghiên cứu các tài liệu trong và ngoài nước về Bê tông nhẹ để lựa chon hướng nghiên cứu.

4, Nội dung luận văn:

Phần mở đầu:

= Tính cấp thiết của đề tài

~ Những vấn 48 cần giải quyết của luận vấn.

Chương 1: Tổng quan nghiên cứu ứng dụng bê tông nhẹ trên thế

giới và ở Việt Nam.

Chương 2: Nghiên cứu lựa chọn vật liệu và phương pháp thiết kếthành phần bê tông nhẹ dùng trong công trình thủy lợi trên nền đất yếu

Chương 3: ĐỀ xuất công nghệ sản xuất và thi công bê tông nhẹtrong công trình thay lợi trên nền dat yếu

~ Kết luận và kiến nghị, + Tài liệu tham khảo.

Trang 6

CHƯƠNG 1: TONG QUAN NGHIÊN CỨU UNG DUNG BE TONG

NHE TREN THE GIỚI VÀ G VIỆT NAM1.1 Khi ìm chung về bê tông nhẹ (BTN)

Bê tông nhẹ là bê tông mà trong quá trình sản xuất người ta có thể bớt

di hoặc thay thể cốt liệu tự nhiên có trọng lượng lớn bằng các nguyên liệu nhẹ

hơn như: sỏi nhẹ, cát nhẹ hoặc tro bay, chit tạo bọt hoặc hạt polystyrol khi bê tông thành phẩm sẽ có kl

tông thường,

lượng thể tích nhỏ hơn rit nhiều so với bê

Những loại bê tông có khối lượng thể tích ở trạng thái khô trongkhoảng 500 - 1800kg/m3 gọi

đặc bí

xây dựng mang lại những lợi ích kinh tế - ky thuật to lớn: tiết kiệm nguyên

"bê tông nhẹ; nhỏ hơn 500kg/m gọi là bê tông

nhẹ Sử dụng phù hợp bê tông nhẹ và đặc biệt nhẹ trong công trình

vật liệu; giảm tổn thất năng lượng; cải thiện môi trường vi khí hậu trongkhông gian ở và làm việc; nâng cao hiệu suất và độ bền của thiết bị nhiệt,

Bê tông nhẹ là vật liệu khả thi cho những công trình trên nền đất yết

thành cá ông trình cao ting sử dụng ông nhẹ thấp hơn đáng kể so

với sử dụng các loại bê tông khác, mặc dù đơn giá của nó cao hơn.

Bê tông nhẹ có nhiề loại Căn cứ vào bản chất cốt liệu cũng như cẩutrúc của bê tông, có bê tông nhẹ cốt liệu rỗng thiên nhiên; bê tông nhẹ cốt liệurỗng nhân tạo; bê tông tổ ong; bê tông nhẹ c tạo đặc biệt bê tông nhẹ c

tạo rỗng; Căn cứ vào công dụng có bê tông nhẹ cách nhiệt; bê tông nhẹ chịulực - cách nhiệt, bê tông nhẹ chịu lực Những thông số căn bản nhất của bê.tông nhẹ là: khối lượng thé tích; cường độ chịu lực; hệ số dẫn nhiệt Tuynhiên không phải lúc nảo cũng cần quan tâm đồng thời tat ca những tính chat

Trang 7

tạo khí, nước, một số phụ gia khác thường dùng nếu cin, Việc lựa chọn loại nguyên liệu nói chung và cốt liệu nói riêng tùy thuộc mục đích sử dụng của bê tông nhẹ Trên cơ sở đó chúng có tên gọi khác nhau.

1.2 Khái niệm một số loại bê tông nhẹ thông dụng hiện nay

1.2.2 Bê tông nhẹ cốt liệu rỗng

Cốt liệu rỗng qguồn gốc từ núi lửa và trim tích như đá bọt, xi núilửa, đá phin, đá vôi, đá d6lomit rồng, trêpen, điatômit đã được sử dụng ởchâu Âu từ cuối thé ky XIX Ưu điểm của loại nay là giá rẻ, tuy nhiên khongphải vùng nào cũng có Vào những năm đầu của thé ky XX, người ta đã dùng,

18 quay dé sản xuất cắt liệu rỗng nhân tạo cường độ cao dùng cho bÊ tôngnhẹ Cốt tu nhẹ nhân tạo đi từ đất sét hay á sét có thé là keramzit,

aglôpôrit, peclit, xi xốp, xỉ hat, Phổ biển nhất và có chất lượng cao là cốtliệu rỗng keramiiL

Bê tông nhẹ keramzit được chia làm các loại sau: bê tông nhẹ keramzit

cấu tạo đặc; bê tông nhẹ keramzit cấu tạo ring: bê tông nhẹ keramzit hốc lớn.Khi sử dụng bê tông nhẹ cốt liệu rỗng cần đặc biệt chú ý đến một số đặc điểm

sauđây:

~ Với mỗi một cốt liệu lớn chỉ chế tạo được bê tông nhẹ đến một cường độgiới hạn nhất định Khi đã đạt đến cường độ này, nếu tiếp tục tăng cường độ

của nên vữa tăng lượng ding xi măng, giảm tỷ lệ nước/xi măng thì cường độ

của bê tông nhẹ ting không đáng kể, hiệu quả kinh tế sẽ thấp

- Hệ số ích và độ âm của tăng theo khối lượng t

nó Do đó, quan lâm đến vấn đề chống thấm, ngăn nước chonhững kết cấu bao che chế tạo từ bê tông nhẹ Tuy nhiên bê tông keramzit cầu.tạo đặc có khả năng chống thắm tốt hơn so với bê tông nặng thông thường

~ Trong thi công bê tông nhẹ cốt liệu rỗng cần đặc biệt quan tâm đến sự thống.

nhất giữa các yếu tố: tính công tác của hỗn hợp bê tông độ sụt côn; độ cứng:

Trang 8

ing cách sử dụng tổ hợp các phụ gia đặc biệt, có thể chế tạo được hỗn hợp.

ia tải với rung động trong qué tình tạo hình bê tông nhẹ.

bê tông nhẹ có độ chảy cao mà không bị phân tầng khi vận chuyển và tạo.hình Tuy nhiên, trong trường hợp này, can phải giám sát quá trình sản xuất

thi công bởi các chuyên gia công nghệ.

~ Đối với các loại bê tông nhẹ công trình và công trình - cách nhiệt, cần đặcbiệt quan tâm đến khả năng dinh bám của bê tông với cốt thép Bê tông nhẹcốt liệu rỗng có cường độ nén =10Mpa đảm bảo được độ dính bám và bảo vệđược cốt thép không bị ăn mon của môi trường Trong trường hợp khác, cin

có biện pháp tăng khả năng neo chắc và chống rỉ cho cốt thép trong bê tông.2.2.2 Bê lông nhẹ cấu tạo rỗng (Bê tông rỗng)

Bê tông rng (BTR) có cấu trúc rỗng hở lớn và liên tục, độ rổng trungbình từ 15 — 35% BTR cũng có thành phần nguyên vật liệu cấu tạo như bêtông thông thường: Cốt liệu lớn (đá), xi măng và nước, tuy nhiên bê tông rỗngkhông sử dụng cốt liệu nhỏ (cát) hoặc sử dụng rat ít nhằm tạo ra cấu trúc rỗng

hở liên tục để cho nước có thể dễ dàng chảy xuyên qua nó ngắm vào đất và

ngược lại

2.2.3 Bê tông nhẹ trúc tổ ong (bê tông tổ ong)

Bê tông tổ ong gồm 2 loại đó là bê tông khí và bê tông bọt+ Bê tông khí được tạo rỗng bằng cách ding chất tạo khí trộn đều với hỗn hợpvữa tạo hình đã được nhào trộn gồm chất kết dính, thành phần silic và mộtlượng nước cần thiết, sản phẩm khí tạo ra làm cho hỗn hợp bê tông nở phồng

Trang 9

trong khuôn, sau khi kết thúc quá trình tạo khí hỗn hợp bê tông rắn chắc lại,

tạo thành bê tông khí.

+ Bê tông bọt được tạo rỗng bằng cách tạo bọt trước bằng các chất tạo bọt,sau đó trộn bọt vào hỗn hợp vữa dẻo đã được chuẩn bị, hỗn hợp sau khi tạo.lình và cứng rắn sẽ tạo thành bê tông bọt

Như vậy bê tông tổ ong là một loại bê tông nhẹ chứa một khối lượnglớn các lỗ rỗng nhân tạo bé và kín giống hình tổ ong, có chứa khí hoặc hỗn

hợp khí và hơi nước có kích thước từ 0.5 ~ 2mm phân bố một cách đồng đều

và được ngăn cách nhau bằng những vách mỏng chắc Trong bê tông tổ ongbao gồm hai hệ thống cấu trúc rng bé được tạo nên từ các lễ rỗng gel và hệthống mao quản nằm trong vách ngăn giữa các lỗ rỗng lớn Tuy có đặc điểmchung như vây nhưng thực tế chúng vẫn được gọi là bê tông khí chưng áp và

bê tông khí không chưng áp.

Theo đặc diém rắn chắc bê tông 16 ong được phân thành ba loại chính,

6 là

+ Bê lông khí, bê tông bọt rắn chắc trong điều kiện tự nhiên (áp suất thường,

nhiệt độ thường), thường gọi là bê tông tổ ong không chưng áp.

+ Bê tông khí, bê tông bot rắn chắc trong điều kiện áp suất thưởng trong bể.dưỡng hộ hay trong các khuôn nhiệt (đốt nóng tiếp xúc), trong các khuôn cócấu tạo đặc biệt có hệ thống đốt nóng bằng điện, v.v Chủng loại này gọi là bê

tông t6 ong dưỡng hộ nhiệt dm,

+ Bê tông khí, silicat khí rắn chắc trong điều kiện nhiệt độ cao, áp suất cao

(chung áp trong autoclave) gọi là bê tông khí chưng áp

Theo chất kết dính sử dụng, bê tông tổ ong được phân thành ba loại

Trang 10

-10-suất thường hoặc gia công nhiệt trong điều kiện nhiệt độ, áp -10-suất cao (chưng.ấp):

+ Bê tông tổ ong sử dụng chất kết dính vôi silic (chit kết dính siicat) Loại

bê tông này chỉ có thẻ rắn chắc trong điều kiện âm có nhiệt độ và áp suất cao

(gia công nhiệt trong Autoclave),

+ Bê tông tổ ong sử dụng chất kết dính hỗn hợp Loại bê tông này sử dụng.hỗn hợp chất kết dính xi măng và vôi - silie, tỷ lệ của hai loại chất kết dính có

thể thay đổi tong khoảng rộng tùy theo mục đích và yêu cầu của người sử

‘dung Loại bê tông nay cũng thường được gia công nhiệt trong Autoclave.

Theo phạm vi sử dụng, bê tông tổ ong được phân thành ba loại, đồ là: + Bê tông tổ ong công trình được sử dụng với mục đích chịu tải trọng là

chính, có khối lượng thể tích ở trạng thái khô >1000 kg/m’ và cường độ nén

>I0MPa.

+ Bê tông tổ ong công trình cách nhiệt được dùng với mục đích chịu tải trọng

và cách nhiệt, có khối lượng thể tích ở trạng thái khô từ 60021000 kg/m’ và

cường độ nén tử 3:10 MPa.

+ Bê tông tổ ong cách nhiệt được sử dụng với mục đích cách nhiệt, có khối

lượng thé tích ở trạng thai khô <600 kg/m’ và cường độ yêu cầu chịu được tải

trọng bản thân.

Nhu đã phân tích ở trên, dé lựa chọn công nghệ chế tạo bê tông tổ ong,hợp lý cần xem xét loại chất kết dính sử dụng là chủ yếu, để quyết định trong

công nghệ sẽ áp dụng đường hộ nhiệt ẩm thường hay cao áp Do đó người

tiêu dùng chỉ cần xem xét các đặc tính cơ bản của sản phẩm để lựa trọn chomình chủng loại bê tông tổ ong phù hợp với mục đích sử dụng.

1.2.4 Bê tông nhẹ Polystyrol

Bê tông nhẹ trên cơ sở cốt liệu hạt polystyrol trương nở đã được nghiêncứu và áp dụng tại một số nước tiên tiến trên thé giới Tại Pháp, Đức, Italia,

Trang 11

Nga, Cộng hoa Séc, đã sir dụng hat polystyrol nở phòng làm cốt liệu dé chế

tạo bê tông nhẹ và đặc biệt nhẹ Người ta sử dụng loại bê tông này trong các

kết cầu cách nhiệt và cách nhiệt - chịu lực Khối lượng thể tích của chúngtrong khoảng 150 - 1200kg/m3, cường độ nén từ 0,2 - 10Mpa 6 nước ta,Viện Khoa học kỹ thuật Xây dựng cũng đã có công trình nghiên cứu chế tạoloại bê tông này với khối lượng thé tích từ 400 - 700kg/m3, cường độ nén tir1,0 - 6,5Mpa Các sản phẩm dé xuất ứng dụng gồm: tắm lát cách nhiệt haychống nằm, khối lượng thể tích 500 + 600kg/m3, kích thước 300 x 400mm độ

day tối thiểu 80 - 100mm; viên xây nhẹ khối lượng thể tích 600 - 700kg/m3,ích thước phù hợp TCVN 1451 : 1998; panel tường lắp nhanh, khối lượngthé tích 700 - 800kg/m3; kết cầu d6 tại chỗ chồng nỏm cho sàn, chống nóng.cho mái phẳng không cốt thép, mái dốc có cốt thép Để chống thấm cho bêtông polystyrol, cần phải có lớp hoàn thiện mặt ngoài Kết quả nghiên cứu đã

cho thấy chúng ta có thé sản xuất được loại bê tông này phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam.

“Trên đây là một số loại bê tông nhẹ thông dung nhất Bức tranh bê tôn;nhẹ ding trong xây dựng trên thé giới và ở nước ta đang không ngừng pháttriển đa dạng sắc màu Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, việc sử

‘dung bê tông nhẹ cho công trình xây dựng sẽ mang lại hiểu quả kinh tế - ky thuật to lớn Tuy vậy, do nhiễu nguyên nhân mà ở nước ta công nghiệp bê tông nhẹ chưa phát triển, việc ứng dụng cũng còn hạn chế Các chính sách, tiêu chuẩn áp dụng, tiêu chuẩn thiết kế thi công và kiểm định loại vật liệu nà còn thiểu nhiều Điều nay đồi hỏi ngành Xây dựng cần có sự quan tâm giải

thời, thu hút đầu tư sản xuất nguyên liệu và các thành phẩm bê tông,

quyết

nhẹ, đáp ứng đủ nhu cầu xây dựng dat nước

Trang 12

Luận văn Thạc sĩ -12

1.3 Yêu cầu kỹ thuật của bê tông nhẹ

Cũng như bê tông thường, các yêu cầu tối thiểu cần có với bê tông nhẹ

= Mac (theo cường độ nén), tuổi cần đạt, mẫu chuẩn (trụ hoặc lậpphương)

~ Các tính năng khác: cường độ uốn, tính công tác, tính thắm, tính dẫn

nhiệt

~ Một yêu cầu rit quan trọng đối với bê tông nhẹ đó là khối lượng thể

tích cần đạt được.

1.4 Tình hình ứng dụng công nghệ bê tông nhẹ trên thé giới

Bê tông bọt đã được phát triển dau tiên tại Stockholm, Thủy Điển vàođầu những năm 1890 Ban đầu nó được biết đến như là bê tông khí, được sửdụng để sản xuất vật liệu cách nhiệt trong xây dựng Từ đó, đã có nhiễu loại

bê tông tỏ ong được phát triển như bê tông tổ ong bảo dưỡng tự nhiên, bê

tông tổ ong được gia công nhiệt ẩm trong điều kiện nhiệt độ cao, áp suấtthường và trong điều kiện chưng hấp cao ấp Sau chiến tranh thé giới lần thứ

TL, kỹ thuật này đã nhanh chóng lan rộng ra toàn th giới, phần lớn là ở cácnước Châu Âu và Liên Bang Xô Viết cũ, p dụng trong sản xuất panel có kíchthước lớn Chúng được sử dụng tại các công trường xây dựng mới và các kếtcấu cho nhà ít ting

Năm 1922 Hydrogen peroxide HạO; được để xuất làm chất tạo khí.Năm 1923 ở Dan Mạch người ta bắt đầu sản xuất bê tông bọt Năm 1924 ở

‘Thuy Điễn người ta bắt đầu sản xuất bê tông khí từ xi măng - Vôi ~ cất vàdùng bột nhôm làm chất tạo khí Năm 1928, ở Liên Xô cũ mới bắt đầu nghiêncứu sản xuất bé tông tổ ong bằng phương pháp tạo khí và tạo bot, cho đếnngày nay công nghệ theo hướng này đã đạt đến trình độ cao Năm 1933, các.nhà khoa học Thụy Sỹ đã đưa ra công nghệ sản xuất bê tông khí bằng phương

Trang 13

pháp chưng áp, sử dụng chất kết dính xi măng ~ vôi - cát nghiền Ở Liên Xô

công nghệ tương tự chỉ mới triển khai vào năm 1939=1940 ở Novoxibirsk và

nhiều nơi khác

Hang năm tại các nước Cộng hòa thuộc Liên Xô cũ đã sản xuất và sửdụng tới 300.000 m” bê tông keramzit, riêng tại Matxcova đã sử dụng gần19.000mỶ bê tông cốt thép keramzit

Các nước Châu Au và Mỹ cũng sản xuất và ứng dụng một lượng đáng

kế bé tông keramzit trong xây dựng Nhờ việc sử dụng bê tông keramzit với

khối lượng tới 38.000m` nên khách sạn Lost-Angiolet đã giảm được 33.500tin khối lượng kết cấu, đồng thời giảm chi phí xây dựng tới 15% Tai Sidney,

bê tông keramzit đã được sử dụng trong xây dựng nhà cao tng với chiều cao

lên đến 184m.

Trong lĩnh vực giao thông, bê tông keramzit cũng được sử dụng khá

phổ biển Bê tông keramzit được sử dụng trong thi công mặt đường của cầu

San ‘rancico-Oaklan ở Mỹ năm 1937 Từ năm 1958, ở Liên Xô cũ đã nghiên cứu và sử dung bê tông keramzit để xây dựng cầu Tại lauy, bê tông keramzit

cũng được sử dụng để xây dựng các cây cầu như: Nordhordland Bridge,

Kvisti Bridge, Stolma Bridge,

Bê tông keramzit cũng được nghiên cứu ứng dụng trong một số cong

trình đặc biệt Từ năm 1965-1967, Viện nghiên cứu bê tông và bê tông cốt

thép của Liên Bang Nga đã nghiên cứu sử dụng bê tông keramzit với cỡ hạt

5-20mm trong c‹ :ông trình biển, độ bền chống băng giá của bê tông đạt tới

300 chu kỳ, hệ số bền nước biển là 0,78 Ngoài ra, bê tông keramzit cũng

được nghiên cứu để ứng dung làm lớp vỏ tau biển

“Trong những năm 1970 một số công ty Áo và Thụy Sỹ đã hợp tác chếtạo thành công các sin phẩm Block rỗng từ bê tông polystyrol có thương hiệuRASTRA và đưa sản phẩm bê tông polystyrol vào ứng dụng thực tế

Trang 14

-H-Hiện nay tại LB Nga bê tông polystyrol được sử dụng để chế tạo các

tắm cách nhiệt, các lớp cách nhiệt mái dé tại chỗ, sử dụng làm lớp cách nhiệttrong các panel ba lớp đúc sẵn, làm các khối xây block và vách ngăn tường

ngoài sử dụng làm các lớp lót cách nhiệt

Các nghiên cứu về bê tông nhẹ trên cơ sở cốt liệu polystyrol tại Phápvới (hương hiệu Polys Beto được tiễn hành từ những năm 80 Đặc điểm củaPolys Beto là sử dụng các hạt cốt liệu polystyrol đã qua công đoạn xử lý bÈđặc biệt (đã được cấp paten) bao gồm việc bao phủ bề mặt hat cốt liệu bằngmột lớp ưa nước và lim cho chúng tích điện trái dấu với hạt xi măng Sau khí

xử lý các hạt cột liệu này (có tên gọi AABS) sẽ dễ dàng nhào trộn với xi

măng, nước và phụ gia tạo hỗn hợp bê tông có độ đồng nhất cao

Một hướng nghiên cứu khác được các nhà khoa học An Độ và Úc tiến

hành là sử dụng cốt liệu polystyrol trong bê tông thường với mục tiêu giảm

khối lượng thể tích Theo hướng này, đã chế tạo được bê tông pol

khối lượng thể tích từ 1100 đến 1900 kg/m’ và cường độ chịu nén từ 8,5 đến

37,5 MPa.

styrol có

Tir khi có Bê tông nhẹ để s dụng thay thể gạch nung trong xây dựng,

gach nung (nguyên liệu lay tir dat tự nhiên) ở các nước tiên tiền đã bị nghiêm.cắm sử dụng nhằm mục đích bảo vệ môi trường sinh thái Quốc gia Ngoài raloại Bê tông nhẹ với cắu trúc được làm từ bot tạo sẵn (còn gọi là Bê tông bọt )cũng được nhiều Quốc gia có nền khoa học công nghệ cao như Mỹ, Đức,Pháp, Nhật ứng dụng trong xử lý nhiều vấn dé địa kỹ thuật quan trọng như.Tam nền cho đường cao tốc hồng lún trượt ở những vùng đổi núi hoặc những.

vùng đất yếu với hiệu quả kỹ thuật - kinh tế vô cing to lớn

1.5 Tình hình nghi

Nam 1985, với sự.

cứu ứng dụng bê tông nhẹ tại Việt Nam

tư kỹ thuật hoàn chỉnh của Viện khoa học Công.

nghệ Xây dựng (Bộ xây dựng) lần đầu tiên ở Vi Nam đã ra đời một quy.

Trang 15

trình sản xuất bê tông khí cách nhiệt thích ứng cho điều kiện Việt Nam, Trênquy trình công nghệ này, một polygon sản xuất thực nghiệm hai dây truyềnmini công suất 5000 m'/nam đã được lắp đặt và đưa vào hoạt động dé sanxuất bê tông khí cung cấp cho công trường xây dựng Bảo tàng Hồ Chí Minh,

đã được đoàn chuyên gia Liên Xô (cũ), tác giả thiết kế của công trình xácnhận la đạt mọi yêu cầu dé gia theo thiết kế

Hiện nay, Công ty cổ phần Đầu tư xây dựng và Bê tông Vinh Tuy dangsản xuất để cung cấp cho thị trường gạch block bê tông nhẹ sản xuất từ xỉmăng, tro bay, chất tạo khí là bột nhôm

Công nghệ chế tạo bê tông t8 ong đã được nghiên cứu và áp dụng thành

công ở Việt Nam Tuy nhiên chế tạo bê tông bọt phức tap hơn bê tông khí.

Nguồn bọt chủ yếu phải nhập khẩu Do đó các đơn vị nghiên cứu và sản xuất

ở ta chủ yếu tập trung vào bê tông khí Một số đơn vị di đầu phải kể đến là:

Viện Khoa học công nghệ Xây dung, Viện Khoa học công nghệ Vật liệu xây dựng, Viện Khoa học công nghệ Giao thông vận tải, Trường Đại học Bách

khoa Hà Nội và TP Hồ Chí Minh, Công ty bê tông và xây dựng Thịnh Liệt,Công ty đầu tư phát triển nhà và khu công nghiệp Đồng Tháp Hiện đã có tiêuchuẩn chất lượng sản phẩm và tiêu chuẩn phương pháp thử cho viên xây bê

tông xỉ do ta biên soạn.

Bê tông keramzit đã được nghiên cứu tại Việt Nam từ những năm 80

của thé kỷ 20 Cho đến nay, Công ty cổ phin SX-XNK BEMES là đơn vị duynhất trong cả nước sản xuất cốt liệu keramzit thương phẩm, đồng thời cũng là

don vị sản xuất bé tông keramzit chủ yếu ở Việt Nam Tuy nhiên, dây truyền san xuất bê tông keramzit và các cấu kiện từ bê tông keramzit của Bemes chi

dừng ở quy mô vừa, sản xuất khi có đơn đặt hàng

Trang 16

-16-Năm 2003, Viện Khoa học Công nghệ xây dựng đã nghiên cứu thiết kế,sản xuất và lắp ghép thành công các tắm tường (3,25 x 2,78 x 0,12 và 3,25 x0,5 x 0,12)m bằng bê tông nhẹ (bê tông polystyrol có cốt thép cấu tạo ø4)

‘Trong thời gian qua Công ty bê tông 620 Châu Thới đã phối hợp vớiCông ty TNHH Phát triển Kỹ nghệ ADAGE triển khai sản xuất bê tông

polystyrol theo công nghệ nhập ngoại của Cộng hòa Pháp.

Bê tông nhẹ là vật liệu khá phổ biến trong xây dựng hiện đại Chúng,

được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau: làm khung, sản, tường cho nhà

nhiều ting: ding trong các kết edu bản mỏng, tắm cong: trong kết cầu bê tôngứng suốt trước; trong chế tạo các cầu kiện bê tông cốt thép đúc sẵn; tườngbao, tran và mái cách nhiệt; wy

Tại Việt Nam, nhận rõ nhiều tiến bộ của gạch không nung, từ năm

2001, Chính phủ đã phê duyệt Quy hoạch tổng thể phát triển ngành công

nghiệp Vật liệu xây dựng (VLXD) VN đến năm 2010 tỷ lệ vat liệu khung

nung (VLKN) phải chiếm 30% trên tổng số vật liệu xây Tuy nhiên, sau đó.không ít DN và chủ đầu tư quan ngại vì nguồn cung lúc dé rất thiểu, đồngthời giá cao hơn so với gạch nung thưởng và nhà thầu thiếu thông tin hướng.dan nên chưa mặn mà với loại vật liệu này Vì vậy đến năm 2008, con số nàychi đạt 8,5%, chủ yếu là phát triển gạch không nung cốt liệu xi mang, mat đá,

cất

Ngay trong năm 2008, trong quyết định 121/2008/QD-TTg, Chính phủ tiếp

tục khẳng định quyết tâm thay dần gạch nung và điều chỉnh lộ trình và tỷ lệ

VLKN s với thực tế Việt Nam cho các năm 2010, 2015, 2020, tương ứng là10%, 20 - 25% và 30 - 40% Mới đây nhất hôm 28/4/2010, Phó Thủ tướng.Hoang Trung Hải tiếp tục khẳng định quyết tâm của Chính phủ duy tì tỷ lệ

trên trong quyết định 567/2010/QĐ-TTg với mục tiêu nhắm tới nâng cao hơn nữa ty trọng gạch nhẹ với những biện pháp mạnh hơn,

Trang 17

‘Theo đó, từ năm 2011, các công trình nhà từ 9 ting ở lên sẽ sử dụng,

tối thiểu 30% vật liệu xây dựng không nung loại nhẹ có khối lượng thẻ tích.không lớn hơn 1.000kg/m3 trong tổng số vật liệu xây

1.5.1 Những thuận lợi khi ứng dụng Bê tông nhẹ ở Việt Nam.

Xưa nay, vật liệu xây dựng kim tường bao che chủ yếu ở Việt Nam vẫn

là loại gạch nung (lấy nguyên liệu từ đất tự nhiên) Hàng năm, theo thống kêgần đây, cả nước sử dụng tới trên đưới 60.000.000/m3 gạch nung trong đó 70-80% là gạch nung thủ công (nguyên liệu đốt là củi, gỗ lấy từ rừng) gây nênnhững phá hoại nghiêm trọng về môi trường (Có thể tính tương đương 1.000trận bom B52/năm) Trước tỉnh hình đó, Thủ tướng Chính Phủ đã có quyếtđịnh 115/2001 ngày 01/08/2001 trong đó khẳng định chủ trương "tiến tới xoá

bỏ việc sử dung gach nung thủ công tại ven các đô thị vio năm 2005 và trên phạm vi toàn quốc vào năm 2010° Đây là một cơ sở pháp lý vô cùng quan

trọng cho những người quan tim nghiên cứu phát triển sản xuất Bê tông nhẹ

tại Việt Nam,

Đặc biệ, xu hướng xây nhà cao ting gin diy ngày căng tăng, Việt Nam lại có

nhiễu khu vực có nên đắt yếu, việc sử dụng Bê tông nhẹ sẽ mang lại hiệu quả hết sức to lớn:

- Giảm tai cho công trình, dẫn tới giảm kinh phí xử lý nền móng và hệ thống

kết cấu của nhà Giảm tác động tiêu cực của việc sử dụng gạch nung đồng

thời góp phần giảm tổng mức đầu tư xây dựng công trình 7-10%

- Các Block Bê tông nhẹ thường có kích thước lớn hon viên gach nung nhiều

lần nên có thể góp phần tăng tốc độ thi công và hoàn thiện phần bao che củacông trình từ 2-5 lần.

Kha năng cách nhiệt của Bê tông nhẹ cao hơn nhiều lần so với gạch nung.hoặc Bê tông thường, nên khi sử dụng làm tường bao che hoặc chống nóng

Trang 18

Luận văn Thạc sĩ "

cho mát sẽ làm cho ngôi nhà ấm vào mùa đông, mát vào mùa ha, góp phầntiết kiệm điện năng dùng cho sưởi hoặc điều hòa không khí

Mặt khác, Bê tông nhẹ làm từ bot khí tạo trước còn được ứng dụng trong việc

xử lý các vấn đề địa kỹ thuật như làm nền đường, giảm tải mé cầu, chống lún.cho nền dat yếu ở các nước phát triển như Anh, Mỹ, Pháp, Nhật và mang lại

những hiệu quả kinh tế, ky thuật, xã hội vô cùng to lớn.

1.5.2 Những khó khăn trong việc sử dụng Bê tông nhẹ tại Việt Nam

Do những nhà sản xuất gạch nung gần như không phải trả tiền nguyênliệu đất Nguyên liệu đốt th lại khai thác tuỳ tiện tử rừng với giá rat rẻ nên giáthành sản phẩm gach nung, nhất là gạch nung thủ công thường là rất thấp so

với giá trị thật của nó.

Tir đấy tạo ra sự cạnh tranh hết sức không công bằng so với Bê tông nhẹ (vốnlàm từ các nguyên liệu được quản lý chặt che, đễ kiểm soát.)

Mặt khác, công tác quản lý tải nguyên thiên nhiên cũng như môi trường ở

'Việt Nam còn rit tuỳ tiện, dé dai, thiếu nghiêm túc hoặc chồng chéo, nên mặc.dix Chính Phủ không it lần nhắc nhở kèm theo nhiều quy định pháp lý rõ rằng,song vấn đề “gach nung” tối nay vẫn chưa hé được giải quyết một cách tíchcực Cũng vi thé, không tạo ra được những bước đi ban đầu có hiệu qua đẻ cóthể thay thé “thói quen xấu” là dùng gạch nung trong nhân dân

Nhiễu đơn vị nhà nước - vì lợi nhuận trước mắt, vô trách nhiệm hoặc thiếu vàyếu trong tiếp cận và xử lý thông tin - nên không những đã không gương mẫu

mà còn tiếp tay, nêu gương xấu trong xã hội trong việc thường chỉ biết hoặc

cố tình sử dung gach nung thủ công trong xây dựng công trình Việc chúng ta4a không thể thực hiện được Quyết định 115 của Thủ tướng Chính Phủ (tới

năm 2005 xoá bỏ việc sử dụng gạch nung trong xây dựng tại các vùng ven đô thị) đã chứng minh rõ điều này.

Trang 19

‘Cong nghệ bê tông nhẹ vẫn là công nghệ hoàn toàn mới đối với các nhàxây dựng của Việt Nam, nhất là đối với ngành xây dựng thủy lợi Trong công.tác nghiên cứu và ứng dụng thử với quy mô nhỏ, công nghệ bê tông nhẹ đãđược một số Viện nghiên cứu như: Viện KHCN xây dựng, Viện KHCN.

VLXD, Viện Khoa học Thủy lợi, Viện Khoa học công nghệ Giao thông vận tải, Trường ĐH Xây dụng Hà Nội, Trường ĐH Bách khoa Hà Nội và

TP.HCM nghiên cứu và chế tạo thử

1.6 Một số hình ảnh về bê tông nhẹ:

Hình 1.1 Sản xuất viên gạch block bằng bê tông nhẹ

Fige viên Tần Trọng Giang Lap 162

Trang 20

-20-Fige viên Tần Trọng Giang Lap 162

Trang 21

Hình 1.4.Tiờng lắp ghép bằng các tắm panel bê tông nhẹ trong nhà

khung thép

Hình 1.5.Sử dụngbê tông nhẹ dé xây nhà chẳng lũ lut

Trang 22

1.7 Đề xuất nội dung và phương pháp nghiên cứu của đề tài

* Nội dung nghiên cứu:

- Tổng quan

dựng trên thể

~ Lựa chọn vật liệu và phương pháp thiết kế cap phối Bê tông nhẹKeramzzit dùng cho công trình thủy lợi trên nền đất yếu

~ Nghiên cứu các tính chất cơ lý của Bê tông nhẹ Keramzit, bê

tông rỗng dùng cho công trình thủy lợi trên nền đất yếu

~ ĐỂ xuất công nghệ sản xuất và thi công Bê tông nhẹ Keramzit

trên công trường xây dựng.

* Phương pháp nghiên cứu:

Đề tài đã nghiên cứu các tài liệu trong và ngoài nước về bê tôngnhẹ để lựa chọn hướng nghiên cứu chính Thực hiện các thí nghiệm để xác

định:

+ Xác định các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu sử dụng (TCVN)

+ Xác định cường độ, khối lượng thể tích của bê tông nhẹ Keramzit

Trang 23

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN VAT LIEU VÀ PHƯƠNGPHAP THIET KE THÀNH PHAN BÊ TONG NHE DUNG TRONG

CONG TRINH THUY LỢI TREN NEN DAT YEU

2.1 Bê tông nhẹ keramzit.

3.1.1 Yêu cầu kỹ thuật đối với vật liệu chế tạo bê tông nhẹ keramzit

“Trong bê tông nhẹ keramzit người ta dùng sỏi nhẹ và cát nhẹ thay thé

đá hoặc sỏi và một phan cát tự nhiên thường dùng trong bê tông truyền

3.1.1.1 Sỏi nhẹ Keramzit.

Soi nhẹ keramzit là vat liệu xây dựng nhân tạo được sản xuất từ cácloại khoáng sét dễ chảy bằng phương pháp nung phòng nhanh Chúng có cấutrúc tổ ong với các lỗ rồng nhỏ va kín Xương và vô của sôi Keramzit rit vữngchắc, Yêu cầu kỹ thuật đối với cốt liệu Keramzit được quy định theo GOST

9759-86 của Liên Bang Nga, ASTM C330 của Mỹ và TCVN 6220:1997 của 'Việt Nam.

Trang 24

-34-SN70, cấp cao hay cấp 1 (theo phân loại của công ty) Theo đó, cường độ chịu

thay đổi trong khoảng từ 6kg/cm” đến 33kg/cmỶ.Kết qua kiểm tra một số tính chất của sỏi nhẹ keramzit do công tynền của cốt liệu keram:

Bemes sản xuất được trình bày trong bảng 2.1 va bảng 2.2

Bảng 2.1 Tính chất của một số mác cốt liệu rằng keramzit

Mắc theo khối Khoi lượng thé | Tỷ trọng | Mic theo d6

Cỡ hạt l : lượng thé ch vun | mm) | Ehvemđống | riéng/bén tong xi

Bảng 2.2 Cúc tính chất và đặc tính của cốt liệu rằng keramrit

l soica | soies | abn

rr} Tinhenitesly - | Bonvi | S-10 | 10-20 | MOMS

3_ [Khôi lượng nêng jem) 256 | 248

4 | Mác theo khối lượng thể 200 | 600 | 600 tch

5_ | Cường độ nén GaNien®| 742 | 278 | 4636 6ˆ |Múc theo cường độ nến 3580 | 125 | 200

Trang 25

12 | Khối lượng thé tích hạt| g/cm* 143 lãi 134trong hỗ xi ming

Hỗn hợp cốt liệu sẽ được sử dung trong các thí nghiệm va trong sảnxuất bê tông keramzil,

2.1.1.2 Cổ liệu nhỏ (cất vàng)

“TCVNI770:1986, thể hiện trong bảng 2.3

Các chỉ tiêu kỹ thuật của cát vàng được quy định theo

Baing 2.3 Tinh chat cơ lý của cát vàng sử dung trong nghiên cứu:

Trang 26

-36-Bảng 2.4 Tinh chất cơ lý của xi măng sử dụng trong nghiên cứu

“Thời gian ninh kết

5 [Khối lượng thé tich kgim 1100 1080

6 | Tượng nước tiêu chuân % 27,60 28.0

2.1.14 Phụ gia khoáng:

Phy gia khoáng hoạt tính như tro tuyển, tro trấu, silica fume và các loại

phụ gia khoáng khác được sử dụng trong bê tông Phụ gia khoáng không

những cho phép giảm lượng dùng xi măng trong bê tông với khối lượng thể.tích cao mà còn cải thiện một số tính chất của bê tông nhẹ Tính chất kỹ thuậtcủa một số loại phụ gia khoáng được thé hiện trong bảng 2.5; 2.6; và 2.7

Bảng 2.5: Tinh chất cơ lý của tro tuyển

TT | Tínhchắtcơly Donvi | Kétqui Phuong pee xác

1 _ | Khối lượng riêng vom’ 23 TCVN 339:1986

Trang 27

Bảng 2.6: Tính chất của tro trấu Việt NamThanh phần hóa (%) Độ hút vôi HoạtAl:O; | CaO | MgO | K;O | Na:O | MKN| (mg CaO/g) | tính (6)

178 |080 169 |022 | 2,12 | 2.88 406 1072

Bang 2.7: Tính chất của phụ gia silica fume

Thanh phần hóa (%) Độ hútvôi | HoạtSiO: ÏFe.O; | ALO, | CaO | MgO | K;O | NaO | MKN | (mg CaO/g) | tinh (%)

913) 0.10 | 020 |0đ0, 030 |045| 022 | 575 39073 | 9042

2.1.1.5 Phụ gia khác

'Đ khắc phục hiện tượng phân ting do cốt liệu keramzit có khối lượngthể tích thấp, độ nhớt của hỗn hợp cần được tăng lên Hiện tai, trên thị trườngnước ta, phụ gia làm tăng độ nhớt thông dụng nhất là các dẫn xuất của xenlulo

(HEC, MHEC, MHPC, EHEC) và polyl ancol (PVA).

2.1.2 Nghiên cứu quy trình thiết kế cắp phối Bê tong nhẹ keramzit

3.1.2.1 Nguyên tắc thiết kế cấp phối bê tông nhẹ keramzit

“Trong thiết kế thành phần bê tông nhẹ cốt liệu rỗng keramzit là bài toántương đối phức tạp Ngoài tính công tác, cấp phối bê tông thực tế phải thỏamãn hai chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng là: khối lượng thể tích và cường độ của

"bê tông Cường độ bê tông phụ thuộc vio cường độ vữa (lượng, mác xi mang, loại cát và tỉ lệ N/X) Hàm lượng cát vàng và xi măng có khả năng làm tăng

cường độ, nhưng lại làm tăng khối lượng thể tích bê tông Muốn làm giảm.khối lượng thể tích bê tông nhẹ có thể dùng cát nhẹ, nhưng đồng thời làm

giảm cường độ bê tông, tỷ lệ N/X anh hưởng tới cường độ và tính công tắc

ccủa hỗn hợp bê tông, tới biển dạng mém của bê tông Các nhân tổ cơ bản ảnh

Trang 28

-28-hướng tới tính chất và quyết định cấp phối hỗn hợp bê tông thường và bê tôngKeramzit (tính công tác, cường độ chịu nén và khối lượng thể tích) gồm có:

hàm lượng cốt liệu lớn keramzit, ti lệ cốt liệu bé va cốt liệu, tỉ lệ cát đặc và

cốt liệu bé, tỉ lệ N/X Khi xét đến những ảnh hưởng phức tạp trên, việc thiết

kế được cấp phổi bê tông đảm bảo các yêu cầu cho trước, được thực hiệnbằng phương pháp toán quy hoạch thực nghiệm

2.1.2.2 Vác định thành phần cấp phối bê tông nhẹ bằng phương pháp quy

hoạch thực nghiệm.

2.1.2.3 Nguyên tắc cơ bản của quy hoạch thực nghiệm

'Các nguyên tắc cơ bản của quy hoạch thực nghiệm được thiết lập nhằm

nâng cao tính hiệu quả của nghiên cứu thực nghiệm, nhận tối đa thông tin với

số thí nghiệm tối thiểu Lôgíc tiến hành thực nghiệm là làm ít thí nghiệm đẻ

có mô hình đơn giản (chẳng hạn như tuyển tính), kiểm tra tinh tương hợp của

nó Nếu mô hình tương hợp đạt yêu cẩu thì dừng lai, hoặc cải tiến, nếu không.thì tiến hành giai đoạn tiếp theo của thực nghiệm: làm những thí nghiệm mới,

bổ sung rồi nhận được mô hình phức tạp hơn (phi tuyển ~ bậc 2), kiểm tra môi

Ih mới cho đến khí mô hình hữu dụng

2124, Các bước của quy hoạch thực nghiệm

Hàm mục tiêu là mô tả sự phụ thuộc của các nhân tổ cần nghiên cứu

vào các nhân tổ ảnh hưởng tới nó Phương trình hồi quy lý thuyết mô tả sự

tương tác giữa các biến thực nghiệm được phân tích thành dãy Taylo:

"` an

ng đó:

= by „ bj, bạ, by Tà các hệ s quy tương ứng với các biển thụ

được thông qua việc giải phương trình hồi quy thực nghiệm

Trang 29

~ X,„ X, là các biển của phương trình quy hoạch,

~ n là số lượng các thực nghiệm theo kế hoạch

~ ` là hàm hồi quy tính toán.

* Mã hoá các biển thực

Thong thường, các thực nghiệm thường được tiến hành ở 2 mức (mức

giới hạn trên và giới hạn dưới) và được gọi là thực nghiệm hai mức tối ưu toàn phần.

(2.2)

Trong do: z là mức trên.

Z7” là mức dưới

là mức cơ sở (mốc 0)

AZ, Iakhoảng biến tiên của yếu 6 Z, tính từ mức cơ sở,

Để việc tính toán được đơn giản, các đại lượng có thứ nguyên được chuyển sang hệ trục không thứ nguyên (hệ mã hoá) Lúc này các biến mã được tính theo công thức

2-2

k (2.3)

Nhu vậy giá trị mã hoá có thé bằng -1, bằng 0 và bằng 1

Ta có liên hệ giữa giá trị mã hoá xj và giá trị thực Zj được biểu diễnbằng công thức:

X,=AZ,(X,)+7 24)

Trang 30

-30-Vay với một số tổ hợp thông số đầu vào cho phép ta xác định một hoặc.một số thông số đầu ra, trong một tổ hợp thông số đầu ra có thể có một vàithông số tối ưu, thông số tối ưu chính là đại lượng mã hoá mục đích nghiên.cứu một vài thông số dau ra đó

** Quy hoạch thực nghiệm trực giao bậc 2 tâm xoay

Để mô tả miễn dimg của phép quy hoạch thì đa thức mô tả là đa thứcphi tuyển mà thông dụng hơn cả là đa thức bậc 2

Việc xác định hệ số hồi quy trong phương trình thực nghiệm dựa trênnguyên tắc số thực nghiệm không được nhỏ hơn số hệ số cần xác định trongphương trình Với cấu trúc có tâm cấp 2k yếu tổ thì số thí nghiệm N đối với

cquy hoạch được tính theo công thức

N=2 +2k+no(k <5) es)

N=2! 42k +n0(k2>5) Phương án quy hoạch thực nghiệm bậc 2 trực giao có wu điểm là khối

lượng tính toán ít do mọi hệ số hồi quy được xác định độc lập với nhau Để.trực giao hoá kế hoạch thì các cột của ma trận thực nghiệm phải được biến đổi

sao cho tích c hai cột bất kỳ bằng 0 Dựa vào, ác biến đổi toán học, các công thức xác định của hệ số hồi quy được sử dụng như sau:

(2.6)

Sewn Yaron,

cà

Trong đó; œ là giá tri cánh tay đòn sao.

i quy của phương trình thực nghiệt

xác định tính có nghĩa của các hệ số mô hình, các phương sai của các hị

thu được từ phương trình được xác định như sau:

Trang 31

youx

28)

6 thí nghiệm lặp tại tâm phương án

Sy: Phương sai lặp xác định bằng cách thực hiện thêm thi

nghiệm ở tâm phương án

Giá trị trung bình của các kết quả xác định được tại các

thí nghiệm ở tâm phương án.

Tinh có nghĩa của các hệ số được kiểm ta theo tiêu chuẩn Student Khi

biết mức có nghĩa p và bậc tự do lặp f, ta bảng Student xác định được giá trị tb,f Mức có nghĩa p cảng nhỏ thì độ chính xác của mô hình càng cao và mức

có nghĩa nảy được xác định từ trước tuỳ thuộc vào tính chất và khả năng điềukhiển quá trình Trong phạm vi quy hoạch của dé tai mức có nghĩa p được lấybằng 0,05 Các hệ số hồi quy tìm được trong mô hình thực nghiệm có nghĩa

khi gid trị ¢ của chúng phải lớn hơn giá trị th tim được từ bảng Student Các công thức xác định hệ số như sau:

29)

Sau khi loại bỏ các hệ số hồi quy không có nghĩa của phương trình thực nghiệm, hàm mục tiêu được kiểm tra lại theo các giá trị biển mã, và sự tương hợp của mô hình được đánh gia thông qua tiêu chuẩn Fisher

Tir các thông số ban đầu là mức có nghĩa p, bậc tự do lặp f2 và các hệ

ó nghĩa trong phương trình hồi quy fl để dàng tìm ra được các giá trị Fb

Trang 32

-38-qua bảng phân bố Fisher Đối chiếu với gid

F<Fb thì mô hình tương hợp với thực nghiệm có nghĩa là giữa các giả thiết

‘tt thu được qua mô hình, nếu

đặt ra ban đầu phù hợp với thực tế thí nghiệm Công thức tính giá trị Ftt như

1: Số hệ số có nghĩa trong phương trình hồi quy

Y=by+bịXị +byX; $bsXi2+bsXs thềXX: (10)Biểu diễn trong không gian dưới dang mặt, trên đó có các đường đồng

mức của các giá trị ham mục tiêu.

3.1.3 Kết quả thí nghiệm nén một số mẫu bê tông keramzit,

Bang 2.8: Thành phan cấp phối bê tông Keramzit

Mic bê tông Tượng dùng vật liệu

Fige viên Tần Trọng Giang Lap 162

Trang 33

Bang 2.9: Tinh chất bê tông keramzit

Mắc bê tông Cường | Cường | Môdun

lượng thể | cường độ cm | kg/m’ | nén, nến, x10",

tich | chiunén MPa | MPa | MPa

i200 | "B75 9 | ims | 10 | Tãi 104

~ Ảnh hưởng của một số yếu tổ đến độ sụt của hỗn hợp bê tông

Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến tính công tác

của hỗn hợp bé tông keramzit được tiền hành trên hỗn hợp bê tông với mật độ

thể tích cốt liệu lớn dao động trong khoảng từ 0,38 đến 0,48, lượng ding xi

măng từ 200+300 kg/m’, Kết quả thí nghiệm trình bay ở bing 2.10 Trong đó,cấp phối CPI sử dụng cốt liệu khô (độ âm cân bằng trong không khí) Cấpphối CP2 sử dụng cốt liệu đã được ngâm bão hòa nước Cấp phối CP3 sirdụng cốt liệu khô và phụ gia giữ nước với lượng dùng 0.5% khối lượng xi

măng.

Các kết quả thí nghiệm cho thấy, khả năng hút nước của cốt liệu

keramzit ảnh hưởng lớn tới lượng dùng nước của hỗn hợp bê tông Khi nhào

trận với nước, một lượng nước đáng kể bị hút bởi cốt liệu nhẹ khiến cholượng nước thực tế đóng góp vào tính lưu biến của hỗn hợp giảm Do đó,

lượng ding nước của bé tông keramzit cao hơn so với bê tông thưởng.

Trang 34

-34-Bang 2.10 Tương quan giữa lượng dùng nước và độ sụt

CPI(CL Lượngnước,m`| 180 | 200 | 220 | 240khô) Độ sụt em 4 8 10 15CP2(CL Lượngnước,m`| 160 185 195 | 210bão hòa) ˆ Độ spt, em 25 65 " mCP3 (0,5% Lượng nước, Vm’ | 200 225 245 260PG) [DG sut em 45 18 115 1

Sử dụng mật độ cốt liệu hợp lý, bão hòa cốt liệu keramit trước khí trộnhoặc sử dụng phụ gia giữ nước làm tăng lượng dùng nước của hỗn hợp bêtông đồng thời làm tăng khả năng liên kết cũng như cải thiện các tính chất của.hỗn hợp bê tông keramiit

~_ Tổn thất độ sụt của hỗn hợp bê tông

Nghiên cứu tổn thất độ sụt của hỗn hợp bê tông keramzit được tiếnhành trong điều kiện nhiệt độ và độ âm phòng thí nghiệm Hỗn hợp bê tongtrong quá trình lưu giữ được phủ ion trính mắt nước

Bảng 2.11: Tén thất độ sụt của hỗn hợp bê tông keramcit

Độ sụt, cm sau thời gian, phút

Trang 35

giám Xứ lý bao hòa nước cốt liệu keramrit trước khi trộn một biện pháp công

nghệ cho phép hạn chế tôn thất độ sụt của hỗn hợp

Kết quả trên cũng cho thay phụ gia giữ nước có ảnh hướng tốt đến việcduy trì độ sụt hỗn hợp bê tông keramzit Lượng dùng nước của hỗn hợp bêtông keramzit sử dụng phụ gia giữ nước tăng đáng kể so với khi không dùngphụ gia

2.1.4.2 Khối lượng thể tích

~_ Ảnh hưởng của cốt liệu đến khối lượng thẻ tích

Ảnh hưởng của mật độ cốt liệu lớn tới khối lượng thể tích bê tông

keramzit cần được xem xét trong tương quan với các yếu tổ khác trong cấpphối bê tông Trong trường hợp, lượng dùng xi mang - theo yêu cầu vẻ cường

độ, và lượng đùng nước - theo yêu cầu vẻ tính công tác, được chỉ định va giữ

cổ định thì tăng mật độ thể tích cét liệu lớn sẽ làm giảm khối lượng thể tích bêtông keramzit do lượng dùng cát giảm Nhưng nếu giữ cổ định tỷ lệ X/N và tỷ

lệ CLN/CLL, tăng mật độ thể tích cốt liệu lớn sẽ làm tăng lượng dùng cốt liệu.nhỏ có khối lượng thể tích lớn hơn và làm giảm lượng dùng nước, Did

Š tích bê tông keramzit tang,

ị = =a EES!

sharobenet

Hình 2.2: Anh hưởng của mật độ thé tích cốt liệu lớn đến hối lượng

thé tích bê tong với tỷ lệ CLN/CLL = 0.4 và tỷ lệ XIN = 1.0.

Trang 36

-36-Ảnh hưởng của mật độ thể tích cốt liệu lớn đến khối lượng thé tích của

bê tông keramzit càng lớn khi khối lượng thể tích bê tông cảng cao Đó là do.lượng dùng cát thường trong bê tông keramzit với khối lượng thể tích cao lớnhơn nhiều so với trong bê tông keramzit có khối lượng thể tích thấp Khi đó,lượng dùng cát thường sẽ thay đổi mạnh hơn khi mật độ thể tích cốt liệu lớn

Giảm tỷ lệ X/N từ 2,0 xuống 1,0 về lý thuyết sẽ làm giảm khối lượng

lượng thể tích bê tông với tử

- Ảnh hưởng

Khối lượng thé tích của hồ xi mang phụ thu

thể tích của hồ xi măng từ 1820kg/m` xuống còn 1510 kg/m’ Khối

Trang 37

lượng thể tích hồ xi măng đạt giá trị xấp xỉ khối lượng thể tích cátkeramzit và sỏi keramzit trong hỗ xi măng khi tý lệ X/N tương ứng 0,9

và 0,6, Do đó, dé giảm khối lượng thé tích của bê tông keramzit can sirdụng tỷ lệ X/N thấp nhất có thể

Hình 2.4: Ảnh hưởng của lý lệ X/N đến khối lượng thể tích bê tông với

mật độ cốt liệu lớn bằng 0.42; CLN/CLL = 0,4 Khi giảm tỷ lệ X/N từ 1,2 xuống 08, khi lượng thể tích bê tông có thể

giảm xuống khoảng 100kg/m’, tức là khoảng một mác về khối lượng thể tích

Do đó, đối với bê tông keramzit cách nhiệt - kết cấu, việc sử dụng các loại

phụ gia giảm nước cần được cân nhắc dưới góc độ này Giảm lượng dùngnước sẽ không có lợi khi thiết kế bê tông với khối lượng thể tích thấp

2.1.4.3 Cường độ nén của bé tông nhẹ keramzit.

Cường độ bê tông phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chat lượng nguyên vậtliệu, tỉ lệ N/X, phụ gia, môi trường và thời gian đóng rắn, Từ cốt liệu rỗng

keramzit (sỏi và cát keramzi0 do công ty Bemes sản xuất với Dmax =20mm,

cát vàng, xi măng các loại từ PCB-30 trở lên do nước ta sản xuất, có thể đảm.bảo chế tạo được bê tông kết cấu đạt cường độ nén từ 150 đến 300 kg/cm2.Khi cần có bê tông keramzit cường độ chịu nén từ 300kg/cm2 trở lên chi cingiảm lượng dùng cốt liệu lớn, tăng lượng dùng xi măng, giảm lượng ding cát

Tiêu đề	Nghiên Cứu Công Nghệ Bê Tông Nhẹ Vào Công Trình Thủy Lợi Trên Nền Đất Yếu
Tác giả	Trần Trọng Giang
Trường học	Trường Đại Học
Chuyên ngành	Xây Dựng Công Trình Thủy
Thể loại	luận văn thạc sĩ

Định dạng
Số trang	74
Dung lượng	3,4 MB