Sự phát triển trên đòi hỏi ngành xây dựng, nhất là ngành sản xuất vật liệu xây dựng, cụ thể là bê tông phải đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao không những về số lượng, chủng loại mà còn
TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO
ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong xu thế phát triển toàn diện về kinh tế, xã hội cũng như trên con đường hội nhập với các nước khu vực và thế giới, nước ta đã và đang có những bước chuyển mình mạnh mẽ Trong những năm gần đây các khu đô thị mới, các nhà cao tầng, các công trình cầu giao thông đã và đang được xây dựng ngày càng nhiều Dự báo trong thời gian tới sẽ có sự phát triển nhanh và đột phá
Sự phát triển trên đòi hỏi ngành xây dựng, nhất là ngành sản xuất vật liệu xây dựng, cụ thể là bê tông phải đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao không những về số lượng, chủng loại mà còn về tính năng và chất lượng bê tông phục vụ cho các công trình trong nước
Tuy nhiên, thực tế ở Việt Nam, các nhà thầu thi công chỉ chú ý về mặt cường độ của bê tông mà không quan tâm đến chất lượng của nguyên vật liệu cấu thành tạo nên bê tông, cũng như quá trình thi công bê tông Điều này dẫn đến hiện tượng bê tông thường bị nứt, bị ăn mòn, không có tuổi thọ lâu dài và công trình xuống cấp trầm trọng
Vì vậy, đòi hỏi phải có các loại bê tông chất lượng phục vụ cho những mục đích đặc biệt như: thi công các kết cấu tầng hầm, bản mỏng; các kết cấu chịu va chạm; sửa chữa, phục hồi kết cấu, kết cấu bền nứt, chống thấm Các loại bê tông này phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật như: có cường độ cao và phát triển cường độ nhanh, độ linh động cao và khả năng lắp đầy khuôn cao, ổn định kích thước tốt, độ bám dính cao, không phân tầng tách nước, không rạn nứt, bền khí hậu, kháng va đập, chịu rung động, có khả năng bảo vệ cốt thép, chống thấm Và loại bê tông đó chính là bê tông chất lượng cao Bê tông chất lượng cao có các tính chất vượt trội và khả năng thi công dễ dàng hơn bê tông thường
Chính vì thế, vấn đề nghiên cứu chế tạo bê tông chất lượng cao trên cơ sở sử dụng nguyên vật liệu có sẵn trong nước cũng như sản xuất tại thị trường Việt Nam đang là vấn đề cần thiết và cấp bách trong ngành xây dựng hiện nay.
TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO TRÊN THẾ GIỚI
1.2.1 Sự phát triển về cường độ của bê tông
Trong suốt 150 năm qua, bê tông thông thường được ưu tiên sử dụng do chi phí thấp, mặc dù độ bền thấp hơn đáng kể so với bê tông chất lượng cao Việc tối ưu hóa thiết kế bê tông chất lượng cao đòi hỏi phải có sự hiểu biết sâu rộng về đặc tính kỹ thuật, khả năng phản ứng của vật liệu và khả năng ứng dụng của nó trong các hình dạng và tiết diện khác nhau.
Vì thế, việc ứng dụng bê tông chất lượng cao cũng như những vật liệu có chất lượng cao đã trở nên phổ biến hơn trong thực tiễn
1.2.2 Thành phần hệ nguyên vật liệu và cấp phối của bê tông chất lượng cao
1.2.2.1 Thành phần bê tông chất lượng cao a Cát Cát đóng vai trò là bộ khung xương linh động trong pha nền Thông thường, sử dụng cát thạch anh để chế tạo bê tông do nó là thành phần trơ, không có phản ứng hóa học trong quá trình hydrat hóa của xi măng ở nhiệt độ thường b Xi măng Để chế tạo bê tông chất lượng cao, thường sử dụng xi măng Portland hay những loại xi măng tương tự khác Xi măng sử dụng với hàm lượng C 3 S và C 3 A không được quá nhiều Ngoài ra, loại xi măng ít co ngót cũng được dùng làm tham khảo vì để chế tạo bê tông chất lượng cao, hàm lượng xi măng sẽ nhiều dẫn đến bê tông co ngót lớn Đối với bê tông chất lượng cao, do hàm lượng nước thấp nên không phải tất cả những hạt xi măng cũng có thể hydrat hóa được Trong khi những hạt xi măng hydrat hóa đóng vai trò như một tác nhân dính kết thì những hạt xi măng chưa hydrat hóa lại đóng vai trò như một tác nhân gia cường module đàn hồi trong pha nền c Muội silic Muội silic là những hạt silic rất nhỏ, có dạng hình cầu Muội silic có ba vai trò trong bê tông chất lượng cao:
+ Lấp đầy các lỗ rỗng giữa những hạt lớn hơn (xi măng)
+ Nâng cao tính nhớt của hỗn hợp
+Tạo ra sản phẩm CSH thứ cấp bởi phản ứng pozzolana
Phản ứng pozzolana là phản ứng của muội silic tác dụng với những sản phẩm hydrat hóa Ca(OH) 2 được tạo ra từ quá trình hydrat hóa của xi măng portland Hàm lượng muội silic làm tăng lượng CSH tạo ra trong quá trình hydrat hóa; vì thế làm tăng cường độ cho bê tông
Muội silic sử dụng nên tinh khiết với hàm lượng cacbon thấp vì carbon làm tăng mức độ yêu cầu nước và làm giảm tính công tác Muội silic ở dạng huyền phù không nên dùng do thông thường, lượng nước trong huyền phù nhiều, vượt quá mức lượng nước yêu cầu trong hỗn hợp bê tông chất lượng cao d Phụ gia siêu dẻo Phụ gia siêu dẻo là phụ gia giảm nước mạnh, dựa trên gốc polymer hữu cơ dùng để phân tán những hạt xi măng và muội silic, cải thiện khả năng tự chảy của hỗn hợp bê tông chất lượng cao Vì thế, khi sử dụng phụ gia siêu dẻo, cho phép dùng tỷ lệ nước/xi măng thấp hơn và tỷ lệ nước/bột thấp hơn (bột bao gồm muội silic và xi măng) mà vẫn đảm bảo tính công tác cho hỗn hợp Do bê tông chất lượng cao có tỷ lệ nước/xi măng thấp hơn và tỷ lệ nước/bột thấp hơn nên hàm lượng tối ưu của phụ gia siêu dẻo tương đối cao, chiếm khoảng 1,6 % so với hàm lượng xi măng e Nước Tỷ lệ nước/xi măng là một yếu tố ảnh hưởng đến cường độ của bê tông Mục tiêu để chế tạo bê tông chất lượng cao là không tối thiểu hàm lượng nước nhưng phải tối ưu mức độ đặc chắc Tuy nhiên, ứng với tỷ lệ nước/xi măng này không tạo ra mức độ đặc chắc là tối ưu (hình 1.1) Khi tỷ lệ nước/bột tăng từ 0,08 đến 0,13, nước thay thế chỗ của khí nên không làm tăng thể tích hỗn hợp Nếu tỷ lệ nước/bột tăng tiếp tục thì nước thêm vào làm tăng thể tích và vì vậy làm giảm độ đặc chắc của hỗn hợp Trong hình 1.1, đường thẳng đi xuống thể hiện tính công tác tốt hơn so với đường thẳng đi lên; vì thế, tỷ lệ nước/xi măng tối ưu được chọn nghiêng về giá trị cao hơn để đảm bảo rằng tỷ lệ nước/xi măng của hỗn hợp thực tế cao hơn so với mức độ tối thiểu so với lý thuyết
Hình 1.1 Mối quan hệ giữa mức độ đặc chắc với tỷ lệ nước/bột
Qua đó, Richard và Cheyrezy đã nhận định tỷ lệ nước/xi măng của bê tông chất lượng cao tối ưu là 0,14 Nhóm nghiên cứu đã sưu tập 68 cấp phối từ 59 tài liệu để xác định phạm vi của tỷ lệ nước/bột và tỷ lệ nước/xi măng (bảng 1.1)
Bảng 1.1 Phạm vi của tỷ lệ nước/bột, tỷ lệ nước/xi măng của bê tông chất lượng cao
Tỷ lệ thành phần Giá trị thấp Giá trị trung bình Giá trị cao
Tỷ lệ nước/xi măng 0,13 0,22 0,37
1.2.2.2 Cấp phối bê tông chất lượng cao điển hình
Trong bảng 1.2 đưa ra một cấp phối bê tông chất lượng cao điển hình
Bảng 1.2 Cấp phối bê tông chất lượng cao điển hình
Tỷ số thành phần /xi măng % theo thể tích
1.2.3 Đặc trưng kỹ thuật của bê tông chất lượng cao 1.2.3.1 Tính công tác
Tính công tác của bê tông thường giảm đáng kể khi thêm sợi vào trong hỗn hợp
Tuy nhiên, do thành phần nguyên liệu có độ mịn cao trong bê tông chất lượng cao nên sự bám dính giữa sợi và cốt liệu không tồn tại như bê tông sử dụng cốt liệu lớn
Vì thế, tính công tác giảm chỉ khi hàm lượng sợi chiếm lớn hơn 2,5 đến 4% theo thể tích (Nielsen 1998 [2], Rossi 2005 [3]) Thực tế, bê tông chất lượng cao có khả năng tự lắp đầy khuôn, chặt, không cần đầm rung trong Đầm rung ngoài có thể yêu cầu cho một số ứng dụng của bê tông chất lượng cao; đầm rung hoàn toàn trong thời gian ngắn sẽ làm cho vật liệu chảy dễ dàng trong khuôn (FHWA 2002) [4]
Bảng 1.3 So sánh khối lượng thể tích giữa bê tông chất lượng cao, bê tông cường độ cao và bê tông thường
Loại bê tông Khối lượng thể tích (kg/m 3 )
Bê tông chất lượng cao 2430 ÷ 2480 Bê tông cường độ cao 2320 ÷ 2760
Do bê tông cường độ cao có cấu trúc rất đặc chắc nên khối lượng thể tích cao hơn bê tông chất lượng cao hay bê tông thường, nhưng giá trị này lớn không đáng kể (bảng 1.3)
1.2.3.3 Cường độ chịu nén Ảnh hưởng của dưỡng hộ nhiệt Bên cạnh tỷ lệ nước/bột thấp, việc ứng dụng dưỡng hộ nhiệt thích hợp để làm giảm lỗ rỗng trong bê tông chất lượng cao có thể làm tăng cường độ chịu nén
Một số tác giả đã nghiên cứu cường độ chịu nén của bê tông chất lượng cao, có và không có dưỡng hộ nhiệt (90 0 C) Thực nghiệm thấy rằng cường độ chịu nén của bê tông chất lượng cao tăng do quá trình dưỡng hộ nhiệt
Hình 1.2 Sự phát triển cường độ chịu nén của bê tông chất lượng cao có và không có dưỡng hộ nhiệt (Habel và các cộng sự 2006b [5] và Graybeal 2007 [6]) Theo mô hình: sự phát triển cường độ từ 7 đến 56 ngày là 18% theo Habel và các cộng sự và 26% theo Graybeal Theo thực tế: sự phát triển cường độ đối với mẫu không dưỡng hộ là 41% và tốc độ phát triển đối với mẫu dưỡng hộ ở nhiệt độ cao hơn nhiều so với mẫu không dưỡng hộ, cụ thể sự phát triển cường độ từ 7 đến 56 ngày chỉ còn 5% (hình 1.2)
Khả năng ứng xử của bê tông tính năng cao khi chịu uốn: ban đầu giai đoạn đàn hồi cho đến khi xuất hiện vết nứt đầu tiên, chuyển sang giai đoạn biến dạng cứng cho đến lúc tải trọng đạt giá trị cực đại chuyển sang giai đoạn biến dạng mềm (hình 1.3)
Hình 1.3 Mối quan hệ giữa cường độ chịu kéo khi uốn và biến dạng của mẫu bê tông chất lượng cao khi chịu uốn 1 điểm (Acker và Behloul 2004) [7]
Bê tông cường độ cao có độ co ngót cao hơn bê tông thông thường Tốc độ phát triển và giá trị co ngót cuối cùng có sự khác biệt đáng kể giữa các nghiên cứu Co ngót sớm của bê tông cường độ cao rất cao với các phương pháp đo lường khác nhau Cheyrezy và Behloul (2001) ghi nhận co ngót ngay cả khi bê tông vẫn ở trạng thái dẻo, đạt 2120 microstrain trong thời gian này Co ngót từ thời điểm bắt đầu đông cứng đến kết thúc đạt 760 microstrain, giá trị co ngót cuối cùng được đo sau 90 ngày là 1400 microstrain (bao gồm cả co ngót trong quá trình đông cứng) Graybeal (2006) đã sử dụng thiết bị đo biến dạng để đo độ co của bê tông cường độ cao ở giai đoạn đầu và xác định được độ co ngót toàn bộ của bê tông cường độ cao không được bảo dưỡng tại tuổi 40 ngày là 790 microstrain.
Do co ngót ở tuổi ban đầu khó đo nên một số tài liệu đã chỉ ra rằng mức thời gian để đo co ngót tốt nhất là đo giá trị co ngót ở 24 giờ sau khi đúc mẫu Hình 1.4 thể hiện co ngót toàn bộ được đo từ 1 ngày sau khi đúc mẫu đến 7 ngày và 90 ngày
Hình 1.4 Co ngót của mẫu bê tông không được dưỡng hộ ở tuổi 7 và 90 ngày
Cấu trúc của bê tông chất lượng cao được cải thiện đáng kể không chỉ do cường độ chịu nén cao mà còn do độ bền Điều này làm cho bê tông chất lượng cao vừa có cường độ cao vừa có chất lượng cao Lỗ rỗng ít trong bê tông chất lượng cao, đặc biệt là lỗ rỗng mao quản giảm, dẫn đến cải thiện đáng kể độ bền của bê tông chất lượng cao Độ bền cao dẫn đến chi phí sữa chữa giảm và bề dày lớp bảo vệ bê tông chống lại sự ảnh hưởng của thời tiết cũng giảm so với bê tông thường
TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO TRONG NƯỚC
Viện Vật liệu Xây dựng đã nghiên cứu và phát triển công nghệ chế tạo bê tông mác cao Công nghệ này đã được ứng dụng trong các công trình xây dựng, giúp tạo ra bê tông có mác từ 800 đến 1000, đáp ứng nhu cầu về độ bền và chất lượng cao trong xây dựng.
Với nguồn nguyên liệu sẵn có trong nước gồm: xi măng PC40; cốt liệu lớn là đá granite đã được sàng loại bỏ cỡ hạt dưới 5mm; cốt liệu nhỏ gồm cát trắng Long Thành (Đồng Nai); phụ gia chèn đầy gồm bột đá vôi nghiền; phụ gia siêu dẻo, phụ gia khoáng hoạt tính siêu mịn; cốt sợi thép và cốt sợi Polypropylene (PP), các chuyên gia của Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng đã có thể chế tạo được bê tông cốt sợi hỗn hợp với các tính năng vượt trội so với bê tông cốt thép thường như cường độ chịu nén của bê tông ở tuổi 28 ngày đạt từ 94 ÷ 101 MPa
Bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm, với hệ nguyên liệu gồm xi măng Portland kết hợp bột khoáng siêu mịn hoạt tính muội silic, bột cát siêu mịn, phụ gia siêu dẻo gốc polycarboxylate, cát sông kết hợp đá nghiền để làm cốt liệu nhỏ và cốt liệu lớn là đá dăm có D max đến 10mm, các tác giả đã xây dựng được các phương trình toán mô phỏng tác động của hệ nguyên vật liệu thành phần đến cường độ cơ học của bê tông Trên cơ sở các phương trình đó, đã tạo được bê tông chất lượng cao có cường độ nén đến 150MPa và cường độ uốn đến 10MPa
Vấn đề nghiên cứu bê tông chất lượng cao ở nước ta còn rất ít, quy mô nhỏ, vẫn còn chủ yếu vào các tính chất cơ lý trong phòng thí nghiệm.
MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu lựa chọn hệ nguyên vật liệu trong nước dựa trên các yêu cầu kỹ thuật của nguyên liệu để chế tạo bê tông tính năng cao; nghiên cứu thành phần tối ưu của hệ nguyên vật liệu và tỷ lệ thành phần sử dụng dựa trên việc khảo sát những yếu tố ảnh hưởng của hệ nguyên vật liệu đến đặc trưng về cơ học cũng như về độ bền của bê tông chất lượng cao để làm nền tảng, làm kết quả nghiên cứu sơ bộ cho việc ứng dụng và thi công loại bê tông này trong điều kiện Việt Nam
Trong nghiên cứu giới hạn này, chúng tôi tập trung đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia vô cơ và tỷ lệ hồ/cốt liệu đến các tính chất cơ lý của bê tông như tính công tác, cường độ chịu nén Ngoài ra, chúng tôi cũng xem xét độ bền của bê tông, bao gồm khả năng chống thấm ion clo và tính co ngót, trong điều kiện sử dụng nguyên liệu địa phương và môi trường khí hậu Việt Nam.
1.4.3 Phương pháp nghiên cứu và thực hiện
Việc nghiên cứu được thực hiện dựa vào nghiên cứu thực nghiệm kết hợp với việc phân tích, đánh giá Nghiên cứu thực nghiệm tập trung vào việc khảo sát các đặc trưng kỹ thuật của bê tông Thí nghiệm về những đặc tính kỹ thuật của hệ nguyên vật liệu cũng như đặc trưng kỹ thuật của bê tông chất lượng cao được thực hiện theo Tiêu chuẩn Việt Nam; Tuy nhiên, một số thí nghiệm này được kết hợp với những phương pháp thí nghiệm khác (tiêu chuẩn ASTM, tiêu chuẩn EN…) Phân tích, đánh giá là giai đoạn kết hợp, phân tích, đánh giá những kết quả thí nghiệm từ giai đoạn thực nghiệm
1.4.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Tận dụng nguyên vật liệu trong nước để chế tạo bê tông chất lượng cao có những ưu điểm sau:
- Có khả năng chảy cao giúp cho quá trình thi công dễ dàng; đồng thời có thể thi công ở những nơi có mật độ cốt thép dày đặc Điều này dẫn đến việc rút ngắn thời gian thi công, đem lại hiệu quả về mặt kinh tế
- Có độ đồng nhất cao, độ đặc chắc cao; có cường độ chịu nén cao
- Có thể thi công cho các công trình có nhịp lớn và đem lại các hiệu quả như giảm tiết diện kết cấu, giảm trọng lượng bản thân công trình so với các loại bê tông thông thường nhưng vẫn đảm bảo khả năng chịu tải
- Có độ bền ổn định và lâu dài nên có thể ứng dụng cho các công trình xây dựng yêu cầu độ bền vững cao, có tuổi thọ trăm năm như công trình đập thủy lợi, các công trình hầm và cầu …
1.4.5 Nhiệm vụ của đề tài
1 Nghiên cứu tổng quan tình hình nghiên cứu bê tông chất lượng cao
2 Nghiên cứu cơ sở lý thuyết để làm nền tảng nghiên cứu chế tạo bê tông chất lượng cao
3 Nghiên cứu nguyên lý chế tạo và phương pháp nghiên cứu bê tông chất lượng cao
4 Nghiên cứu thiết kế cấp phối bê tông chất lượng cao
5 Nghiên cứu các tính chất kỹ thuật của bê tông chất lượng cao
CƠ SỞ KHOA HỌC BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO
NGUYÊN LÝ CHẾ TẠO BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO
Việc chế tạo bê tông chất lượng cao có thể phức tạp hơn nhiều so với bê tông thông thường Nguyên nhân là không những chỉ có một yếu tố thành phần ảnh hưởng mà còn có rất nhiều yếu tố thành phần khác cũng chi phối đến đặc trưng kỹ thuật (đặc trưng cơ lý và đặc trưng độ bền) của bê tông chất lượng cao Để chế tạo bê tông chất lượng cao, dựa trên các nguyên tắc, nguyên lý như sau:
• Nâng cao độ đồng nhất bằng việc tối ưu hóa cốt liệu lớn
• Nâng cao độ đặc chắc bằng việc tối ưu hóa hỗn hợp bột
Để nâng cao đặc tính của bê tông, việc sử dụng phụ gia pozzolan cùng với giảm tỷ lệ nước/xi măng là những biện pháp hiệu quả Bên cạnh đó, việc bổ sung phụ gia siêu dẻo cũng góp phần cải thiện khả năng thi công của hỗn hợp bê tông.
2.1.1 Tối ưu hóa cốt liệu lớn
Vùng chuyển tiếp giữa đá xi măng và cốt liệu lớn có cấu trúc kết tinh, rỗng nhiều hơn và cường độ nhỏ hơn vùng đá xi măng do ở vùng này chứa nước tách ra khi đá xi măng rắn chắc; đồng thời ở vùng này còn chứa các hạt xi măng chưa thủy hóa và các hạt CaO tự do Đặc tính của vùng này thường gồm mặt nứt, vết nứt, cấu trúc CSH và bề mặt các hydrat Các vết nứt xuất hiện bao quanh các hạt silic và phát triển vượt qua đá xi măng Trên mặt trượt của cốt liệu, các hydrat gồm tấm Ca(OH) 2 và các sợi silicat (sợi CSH) Chúng chỉ được liên kết rất yếu vào cốt liệu và tách ra dễ dàng
Hình 2.1 Sự phá hủy của bê tông thường do đá xi măng bị phá hủy (trái) và do vùng chuyển tiếp giữa đá xi măng và cốt liệu lớn bị phá hủy (phải) Theo Walraven (2002) [19], tác giả đã trình bày sự dịch chuyển lực trong bê tông thường và bê tông chất lượng cao như sau: Cốt liệu (cốt liệu lớn) trong bê tông thường đóng vai trò là bộ khung xương cứng, không linh động Khi chịu lực nén, ứng suất cắt và kéo phát triển tại mặt chuyển tiếp giữa cốt liệu, tạo thành những vết nứt nhỏ có kích thước bằng đường kính lớn nhất của cốt liệu Ngược lại, trong bê tông chất lượng cao, cốt liệu (cốt liệu nhỏ) là một thể trong pha nền đồng nhất và đường kính cỡ hạt nhỏ hơn nhiều Vì vậy, lực nén truyền vào pha nền thay vì truyền vào bộ khung của cốt liệu Điều này làm giảm ứng suất phát triển tại bề mặt chuyển tiếp giữa đá xi măng và cốt liệu; đồng thời tạo sự phân bố ứng suất đều hơn Chính vì thế, có thể làm giảm những vết nứt do ứng suất cắt và kéo phát triển tại bề mặt chuyển tiếp giữa đá xi măng và cốt liệu
Hình 2.2 Sự dịch chuyển lực trong bê tông thường (a) và bê tông chất lượng cao (b)
2.1.2 Kết hợp sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính
Phụ gia khoáng hoạt tính (muội silic, tro bay …) có tác dụng nâng cao hiệu quả sử dụng xi măng, làm tăng sản phẩm hydrat hóa dẫn đến đá xi măng có độ đặc chắc và độ bền cao
* Do kích thước hạt nhỏ hơn xi măng nên muội silic và tro bay bao bọc xung quanh các hạt xi măng (hình 2.3) làm tăng tính linh động cho hồ; lấp đầy các khoảng trống cực nhỏ giữa các hạt xi măng hay các lỗ rỗng gel của đá xi măng, do vậy làm tăng tiết diện chịu lực thực tế của đá xi măng, tức làm tăng cường độ đá xi măng
* Muội silic là vật liệu siêu mịn nên có khả năng hấp thụ nước lớn; do vậy, lượng nước nhào trộn yêu cầu rất lớn Vì vậy, thông thường khi sử dụng muội silic thường kết hợp với phụ gia siêu dẻo
Hình 2.3 Vai trò lý học của muội silic (Silicafume) và tro bay
* Quá trình hydrat hóa của xi măng theo phản ứng sau:
2(3CaO.SiO 2 ) + 6H 2 O = 3CaO.2SiO 3 3H 2 O + 3Ca(OH) 2 2(2CaO.SiO2) + 4H2O = 3CaO.2SiO3.3H2O + Ca(OH)2
Sản phẩm chính là calcium hydrate (CSH) và hydroxyt canxi (Ca(OH) 2 )
Calcium hydrate là hợp chất kết dính bền vững và ổn định trong môi trường nước và không khí Ca(OH)2 chiếm một phần rất lớn từ 20 ÷ 25% sản phẩm hydrat; đây là thành phần dễ hòa tan, tạo lỗ rỗng trong đá xi măng cũng như bê tông, dẫn đến cường độ đá xi măng cũng như bê tông giảm và làm cho đá xi măng cũng như bê tông dễ bị ăn mòn Vì thế, khi có muội silic hay tro bay, SiO2 trong muội silic sẽ tác dụng với hydroxyt canxi tạo ra thêm sản phẩm CSH, làm tăng thêm tính bền vững và ổn định cho đá xi măng hay bê tông, giảm tác nhân gây ăn mòn theo phản ứng pozzolana như sau:
2SiO2 + 3Ca(OH)2 + 3H2O = 3CaO.2SiO3.6H2O
2.1.3 Tối ưu hóa hỗn hợp bột
Việc dùng cốt liệu nhỏ sẽ tạo ra bộ khung xương di động trong pha nền hơn là một bộ khung xương cứng nhắc, không linh động Những phần tử hạt nhỏ hơn chỉ có khả năng lắp đầy những lỗ rỗng giữa những hạt cát; dẫn đến việc tối ưu hóa sự đặc chắc
Trong sự xếp chặt có tính dàn trải, sự phân bố cỡ hạt như sau xung quanh mỗi hạt là nhiều lớp hạt có cỡ nhỏ hơn Ví dụ: xung quanh mỗi hạt cát có ít nhất hai lớp của các hạt xi măng; xung quanh mỗi hạt xi măng có ít nhất hai lớp của các hạt muội silic, …
Hình 2.4 So sánh sự khác nhau giữa sự xếp chặt có tính cân đối (hình trái) với sự xếp chặt có tính dàn trải (hình phải) Sự phân bố với những cỡ hạt như trên tạo ra bê tông có độ đặc chắc tối đa Sau quá trình rắn chắc, cấu trúc đặc chắc có ít lỗ rỗng hơn.Những hạt nhỏ hơn đóng vai trò như chất bôi trơn cho phép những hạt cát cỡ hạt giống nhau dịch chuyển qua lại
Do đó, hỗn hợp bê tông chất lượng cao thường có khả năng tự chảy
Hình 2.5 Cấu trúc của mẫu đặc chắc (trên) và không đặc chắc (dưới) trước và sau quỏ trỡnh hydrat húa (Kronlửf 1999)[20]
2.1.4 Sử dụng tỉ lệ Nước/Bột thấp Đặc tính cơ học của bê tông thường thấp là do lỗ rỗng mao quản và lượng nước yêu cầu lớn để tạo tính công tác cho hỗn hợp bê tông Do vậy, độ đặc chắc và chất lượng cao của bê tông đạt được bằng cách áp dụng tỷ lệ N/X thấp Khi tỷ lệ N/X thấp, những hạt xi măng trở nên gần nhau hơn trong hỗn hợp hồ xi măng (hình 2.6)
Và kết quả dẫn đến lỗ rỗng giữa những hạt xi măng giảm đi đáng kể; đồng thời sản phẩm hydrat hóa vừa mới tạo thành và lấp đầy những lỗ rỗng đó càng nhanh, làm giảm lỗ rỗng đáng kể Điều này giải thích tại sao với tỷ lệ N/X thấp, đá xi măng phát triển cường độ nhanh hơn
Để cắt giảm chi phí xi măng, người dùng có thể sử dụng biện pháp kết hợp phụ gia siêu dẻo với xi măng chất lượng cao Sự kết hợp này không chỉ làm tăng độ lưu động và đặc chắc của hồ xi măng mà còn duy trì nhu cầu về nước khi tăng lượng tiêu thụ xi măng Nhờ đó, người dùng không cần gia tăng lượng xi măng để bù đắp cho độ nhớt cao của hỗn hợp.
Kết quả đã làm tăng hiệu quả sử dụng xi măng trong bê tông chất lượng cao
Phụ gia siêu dẻo là loại phụ gia có tác dụng giảm nước lớn nhưng vẫn đảm bảo tính công tác cho hỗn hợp bê tông
Cơ chế phân tán của phụ gia siêu dẻo dạng SNF và SMF trong hồ xi măng là lực đẩy tĩnh điện giữa những phần tử xi măng được tích điện âm do sự hấp phụ của phân tử polymer lên trên bề mặt xi măng
(SMF) 3 Polycarboxylate ester 4 Acrylic polymer
BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO
Bê tông chất lượng cao là loại bê tông thế hệ mới có các tính chất được cải thiện thể hiện sự tiến bộ trong công nghệ sản xuất vật liệu và kết cấu xây dựng Xét về cường độ chịu nén ta có bê tông cường độ cao, về tổng thể các tính năng được gọi là bê tông chất lượng cao
Bê tông chất lượng cao là loại bê tông có cường độ chịu nén tuổi 28 ngày không nhỏ hơn 60Mpa, với mẫu thử hình trụ có D = 15cm, H = 30cm Cường độ sau 24 giờ Rb ≥ 35Mpa, sau 28 ngày cường độ chịu nén R28 ≥ 60 Mpa Mẫu thử được chế tạo, dưỡng hộ, thử theo các tiêu chuẩn hiện hành
Tiêu chuẩn của Bắc Mỹ quy định bê tông chất lượng cao là loại bê tông có R28
≥ 42 Mpa Theo CEB – FIB quy định bê tông có cường độ nén sau 28 ngày tối thiểu là ≥ 60 Mpa và có các tính năng cao Tất cả các loại bê tông chất lượng cao đều dùng tỷ lệ Nước/Xi măng thấp khoảng 0,25 ÷ 0,35
Kiến thức về loại bê tông này đã cho phép ứng dụng bê tông chất lượng cao trong công trình lớn, chủ yếu ở 3 lĩnh vực: nhà cao tầng, công trình biển, công trình giao thông (cầu, đường, hầm) Các đặc tính cơ học mới của bê tông chất lượng cao cho phép người thiết kế sáng tạo ra loại kết cấu mới có chất lượng cao hơn
2.2.2 Các ưu điểm của bê tông chất lượng cao
Các nghiên cứu về bê tông chất lượng cao đã khẳng định việc sử dụng bê tông chất lượng cao cho phép tạo ra các sản phẩm có tính kinh tế hơn, cung cấp khả năng giải quyết được nhiều vấn đề kỹ thuật hơn hoặc vừa đảm bảo cả 2 yếu tố trên do khi sử dụng bê tông chất lượng cao có các ưu điểm sau:
- Giảm kích thước cấu kiện, kết quả là tăng không gian sử dụng và giảm khối lượng bê tông sử dụng, kèm theo rút ngắn thời gian thi công
- Giảm khối lượng bản thân và tĩnh tải phụ thêm làm giảm được kích thước móng
- Tăng chiều dài nhịp và giảm số lượng dầm với cùng yêu cầu chịu tải
- Giảm số lượng trụ đỡ và móng do tăng chiều dài nhịp
- Giảm chiều dài bản, giảm chiều cao dầm
2.2.3 Phân loại bê tông chất lượng cao
Có thể phân loại bê tông chất lượng cao theo cường độ, thành phần vật liệu chế tạo và theo tính năng công tác
2.2.3.1 Phân loại theo cường độ chịu nén:
Căn cứ vào cường độ nén ở ngày 28 mẫu hình trụ Dcm, H0cm có thể chia bê tông thành 3 loại sau:
Bảng 2.1 Phân loại bê tông Cường độ nén, Mpa Loại bê tông
Bê tông truyền thống Bê tông thường Bê tông chất lượng cao Bê tông cường độ rất cao
Trong xây dựng các công trình cầu đường ở Việt Nam thường sử dụng bê tông thông thường, Các nghiên cứu về bê tông chất lượng cao đủ điều kiện để phát triển ở Việt Nam
2.2.3.2 Phân loại thành phần chế tạo:
Bê tông chất lượng cao không sử dụng muội silic: là loại bê tông chất lượng cao không sử dụng bột silic siêu mịn, có thể sử dụng tro bay
Bê tông chất lượng cao không dùng muội silic cho chất lượng cao, độ dẻo lớn nhưng cường độ chịu nén chỉ đạt đến 60 Mpa
Bê tông chất lượng cao sử dụng muội silic trong thành phần có lượng muội silic từ 5 ÷ 15% so với lượng xi măng.Bê tông chất lượng cao dùng muội silic khó thi công hơn nhưng cho cường độ đến 100 Mpa, co ngót bê tông và từ biến giảm, ứng xử về biến dạng và cường độ khác với bê tông chất lượng cao không dùng muội silic nhất là ứng xử khi phá hoại (giòn hơn)
Bê tông chất lượng cao cốt sợi kim loại là loại bê tông chất lượng cao có hoặc không có muội sillic nhưng thành phần có sợi kim loại Các loại bê tông chất lượng cao trên được sử dụng trong các kết cấu khác nhau và cho các tính năng khác nhau
Tất nhiên khi tính toán thiết kế lên kết cấu và thiết kế thi công cũng có những lưu ý khác nhau
Bê tông chất lượng cao sợi kim loại: có cường độ như 2 loại trên nhưng có độ dẻo cơ học cao hơn Đảm bảo không bị phá hoại đột ngột và cải tiến khả năng chịu kéo và chống nứt của bê tông chất lượng cao
Loại bê tông chất lượng cao cốt sợi thường được dùng ở các công trình biển, bến cảng, sân bay, công trình thể thao
CÁC TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO
Cường độ chịu nén của bê tông phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: chất lượng và hàm lượng của các vật liệu chế tạo bê tông: cốt liệu, xi măng và các phụ gia; Quy trình, thiết kế thành phần và thời gian nhào trộn hỗn hợp vật liệu; Môi trường sản xuất và khai thác bê tông
Cường độ chịu nén của bê tông chất lượng cao được xác định trên mẫu bê tông tiêu chuẩn, được bảo dưỡng 28 ngày trong điều kiện tiêu chuẩn
Để xác định cường độ bê tông theo tiêu chuẩn Việt Nam, cần sử dụng mẫu hình lập phương có kích thước 150x150x150 mm hoặc mẫu hình trụ có đường kính D = 15 cm, chiều cao H = 30 cm Quá trình lấy mẫu và bảo dưỡng được thực hiện theo quy định của TCVN để đảm bảo tính chính xác và đồng nhất của kết quả đo.
Theo ACI thì mẫu tiêu chuẩn để xác định cường độ bê tông chất lượng cao là mẫu hình trụ tròn có kích thước d = 6 inch và h = 12 inch, được bảo dưỡng ẩm
Cường độ chịu nén của bê tông chất lượng cao hiện nay theo quy định của ACI (Mỹ) từ 42Mpa ÷ 138 Mpa Ở Việt Nam và châu Âu thường quy định cường độ vào khoảng 60 ÷ 80Mpa
2.3.1.2 Tốc độ tăng cường độ chịu nén theo thời gian
Bê tông chất lượng cao có tốc độ tăng cường độ ở các giai đoạn đầu cao hơn so với bê tông thường nhưng ở các giai đọan sau, sự khác nhau là không đáng kể
Tốc độ cao hơn của sự hình thành cường độ của bê tông chất lượng cao ở các giai đoạn đầu là do sự tăng nhiệt độ xử lý trong mẫu bê tông vì nhiệt của quá trình hydrat hóa, khoảng cách giữa các hạt đã được hydrat hóa trong bê tông chất lượng cao đã được thu lại và tỉ số N/X thấp nên lỗ rỗng do nước thủy hóa trong bê tông chất lượng cao là thấp hơn
Bê tông chất lượng cao thì có cường độ chịu kéo cao hơn bê tông thường Tất cả các thử nghiệm mẫu đều xác nhận điều đó, cường độ chịu kéo tăng từ 30 ÷ 60% tùy theo thành phần của bê tông chất lượng cao
Tuy nhiên, cường độ chịu kéo của bê tông chất lượng cao tăng chậm hơn so với tốc độ tăng cường độ chịu nén
Cường độ chịu kéo của bê tông được xác định bằng thí nghiệm kéo dọc trục hoặc thí nghiệm gián tiếp như kéo uốn, kéo bửa
Môđun đàn hồi của bê tông chất lượng cao lớn hơn so với bê tông thường, tuy nhiên, môđun đàn hồi chịu kéo tăng yếu hơn Môđun đàn hồi của bê tông chất lượng cao có thể tăng 20 ÷ 40% tùy theo thành phần và bản chất cốt liệu
Môđun đàn hồi của bê tông chịu ảnh hưởng lớn của các vật liệu thành phần và tỷ lệ phối hợp các vật liệu Đối với bê tông có khối lượng thể tích từ 1440 ÷ 2320 kg/m 3 và cường độ < 42 Mpa thì quan hệ giữa môđun đàn hồi và cường độ có thể biểu diễn theo công thức:
E = γ (Mpa) Đối với bê tông có cường độ > 42 Mpa thì quan hệ giữa môđun đàn hồi và cường độ có thể biểu diễn theo công thức:
Các yếu tố ảnh hưởng đến môđun đàn hồi của bê tông:
- Cốt liệu: cốt liệu có độ chặt cao thì môđun đàn hồi cao Các nhân tố khác của cốt liệu ảnh hưởng đến môđun đàn hồi của bê tông: kích thước hạt lớn nhất, hình dáng, cấu trúc bề mặt, cấp phối hạt, môđun đàn hồi của đá gốc
- Đá xi măng: môđun đàn hồi của đá xi măng bị ảnh hường bởi chính lỗ rỗng của nó Các nhân tố điều chỉnh lỗ rỗng trong đá xi măng là: tỉ lệ Nước/Xi măng, hàm lượng khí, phụ gia khoáng và mức độ thủy hóa xi măng
2.3.3 Hệ số Poisson Đến nay các số liệu thực nghiệm về hệ số Poisson của bê tông chất lượng cao là rất hạn chế Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu: hệ số Poisson của bê tông chất lượng cao trong phạm vi đàn hồi tương đương với giá trị của bê tông thông thường
Giá trị đo được của khối lượng đơn vị ở bê tông chất lượng cao lớn hơn chút ít so với bê tông có cường độ thấp được cùng làm từ 1 loại nguyên vật liệu (γ = 2,4 ÷ 2,5 g/m 3 )
Các đặc tính về nhiệt của bê tông chất lượng cao nằm trong phạm vi giống như bê tông có cường độ thấp.
THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO
Phương pháp xác định thành phần bê tông chặt chẽ hơn so với phương pháp xác định các hỗn hợp bê tông cường độ thông thường Cần có nhiều mẻ trộn thử để có những số liệu cần thiết cho phép người nghiên cứu xác định tỷ lệ thành phần tối ưu cả phần kỹ thuật và thiết kế Phương pháp chung để thiết kế thành phần bê tông là phương pháp lý thuyết kết hợp với thực nghiệm trên cơ sở lý thuyết về thể tích tuyệt đối và cường độ yêu cầu
Thiết kế thành phần bê tông chất lượng cao gồm các bước sau:
- Bước 1: xác định các yêu cầu
Xác định thành phần bê tông do thiết kế yêu cầu (tối thiểu) là Rb, tuổi bê tông 3,7, 28 ngày hoặc lớn hơn Ở đây trình bày các thiết kế và cường độ tiêu chuẩn tuổi 28 ngày (Rb28) Để đảm bảo tính dễ đổ và đảm bảo tính khả thi cần xác định đủ độ dẻo và các điều kiện thi công, vận chuyển, thời tiết, nhiệt độ…
- Bước 2: Lựa chọn vật liệu
Xác định tính chất, nguồn gốc và khả năng cung cấp vật liệu như đá, cát, phụ gia, nước, chất siêu mịn và chất làm chậm Kiểm tra theo các tiêu chuẩn thích hợp
- Bước 3: Xác định thành phần bê tông ban đầu (mẫu 0)
Tùy theo quốc gia, địa phương có nhiều phương pháp để xác định thành phần bê tông ban đầu
Trên cơ sở kết quả đã lựa chọn tiến hành các thí nghiệm để xác định thành phần bê tông hợp lý, loại và lượng các vật liệu chế tạo bê tông
- Bước 5: Thí nghiệm ngoài hiện trường để đánh giá chất lượng Nếu kết quả tốt có thể cho phép đổ bê tông và chế tạo kết cấu
Các phương pháp phổ biến
- Phương pháp Ban môi trường của Anh Phương pháp này thiết kế trên cơ sở xác định cường độ xi măng theo phương pháp cứng và các biểu đồ
- Phương pháp Viện bê tông Mỹ Phương pháp này sử dụng giả thuyết thể tích tuyệt đối và các bảng tra để tính toán
- Phương pháp của Pháp sử dụng các tính toán theo phương pháp Dreux và phương pháp Faury, LCPC
- Các nước khác như Ấn Độ, Trung Quốc sử dụng các phương pháp trên và sử dụng các biểu bảng đã nghiên cứu trong nước
- Ở Việt Nam thành phần bê tông được thiết kế theo TCVN sử dụng phương pháp Bôlômây – Skramtaev (Nga)
2.4.2 Lựa chọn vật liệu 2.4.2.1 Xi măng
Dùng xi măng pooclăng PC40 trở lên phù hợp với TCVN 2682-91 Thành phần hóa học và độ mịn của xi măng phải phù hợp với tiêu chuẩn TCVN (hoặc ASTM C150) Theo ASTM C150 có 5 loại xi măng, nên sử dụng xi măng nhóm I
Cần thử nghiệm cả tính tỏa nhiệt và có những chỉ dẫn cần thiết về độ tỏa nhiệt của xi măng Sự tương thích của xi măng có khoáng siêu mịn, chất siêu dẻo quyết định tính chất bê tông chất lượng cao Lượng dùng xi măng tối thiểu là 350kg/m 3 và lượng dùng xi măng tối đa là 525kg/m 3
Cần kiểm tra tối ưu hỗn hợp xi măng với phụ gia Cần lựa chọn chính xác loại chất làm giảm nước phù hợp với đặc tính của loại xi măng
2.4.2.2 Phụ gia siêu dẻo và làm chậm đông cứng a Phụ gia siêu dẻo
Phụ gia siêu dẻo sẽ làm cường độ bê tông tăng nhanh hơn đặc biệt ở các giai đoạn đầu (trước 3 ngày)
Sử dụng phụ gia siêu dẻo có thể tăng cường độ ở độ sụt cố định hoặc tăng độ sụt
Các chất siêu dẻo đã được chế tạo gồm 3 thế hệ sau:
- Phụ gia siêu dẻo là loại phụ gia làm tăng độ sụt của bê tông đến 4 lần (15÷22cm), có thể bớt nước từ 20 ÷ 30% Nó được sử dụng ở mức độ hợp lý để vừa tăng độ dẻo (từ 8 ÷ 12cm) và tăng cường độ đến 30% (do bớt nước)
- Phụ gia siêu dẻo có tính tương thích với từng loại xi măng và cốt liệu
Có 5 loại phụ gia siêu dẻo:
Là phụ gia siêu dẻo thế hệ 1 từ các chất cao phân tử tự nhiên Lignin (từ gỗ và xenlulo) độ giảm nước tối đa là 10%, có thể làm chậm ninh kết, độ sụt giảm 30% sau 30 phút Lượng dùng 2,5 % xi măng
B1 –Polime gốc Sunfonat Melamin (MFS):
Phụ gia siêu dẻo gốc URE và Fomandehyt có tác dụng giảm nước tối đa đến 25%, lượng dùng 1,5÷2,5% xi măng, giảm độ sụt đến 50% sau 40 phút và cho cường độ sớm (R 3 = 0,85R 28 ), thời gian thi công ngắn, tỷ lệ N/X < 0,4 và phù hợp khí hậu nóng
Nguồn gốc từ than đá, giảm nước tối đa 25%; lượng dùng 1,5 ÷ 2,5% X, giảm độ sụt đến 50% sau 50 phút
Thành phần chính là: sunfonat vinylcopolyme (dầu thô)
Giảm nước tối đa đến 30%, lượng dùng 1,5 ÷ 2% xi măng (lít), giảm độ sụt ban đầu đến 50% sau 100 phút, tạo ra độ sụt đến 22cm, kéo dài thời gian thi công
C –Chất siêu dẻo thế hệ ba Polycarboxylate (PC):
Gốc polyme cao phân tử tổng hợp, (tỷ lệ N/X có thể 0,27), bê tông có thể đạt đến độ sụt 22cm, cho chất lượng cao Duy trì tính công tác trong thời gian dài b Chất làm chậm đông cứng
Gốc hữu cơ của chất làm chậm đông cứng:
– Các lignosunfonat canxi, natri và amonium, chúng chứa 1 ít đường
– Các axít và các muối của axit hydroxy – cacboxilic
– Các hydrat cacbon: Saccaro, tinh bột, xenlulô Các chất làm chậm đông cứng được kiến nghị dùng trong các công tác sau:
– Thi công bê tông trong thời gian nóng
– Loại trừ được việc đổ bê tông lại
– Bê tông bơm – Vữa trát phun
Chất làm chậm đông cứng hỗ trợ cho việc kiểm soát quá trình hydrat hóa ban đầu và có thể kiểm soát tốc độ đóng rắn xi măng làm cho bê tông có thể thi công dễ dàng hơn
Liều lượng các chất làm chậm đông cứng được chọn bằng phương pháp thực nghiệm theo yêu cầu tăng cường độ và yêu cầu về tốc độ đóng rắn của bê tông Chất làm chậm còn có tác dụng làm giảm thiếu sự biến thiên về cường độ do ảnh hưởng của nhiệt độ
Các phụ gia khoáng là thành phần không thể thiếu trong bê tông chất lượng cao, trong đó tro bay và muội silic được sử dụng phổ biến nhất Đối với bê tông mác từ 40 đến 60 Mpa, có thể sử dụng tro bay hoặc kết hợp cả tro bay và muội silic Trong khi đó, đối với bê tông mác từ 70 đến 100 Mpa, muội silic đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng.
Tro bay dùng cho bê tông mác tối đa là M60 được chia thành 2 loại
Yêu cầu về thành phần hóa học của 2 loại tro bay được thể hiện trong bảng 2.2
Bảng 2.2 Thành phần hóa học của 2 loại tro bay
Thành phần (%) Tro bay loại F
Tro bay loại C Silic đioxit (SiO 2 )+ Nhôm oxit (Al 2 O 3 )+sắt ôxit (Fe 2 O 3 ) min 70 50
Sunfua trioxit (SO3) max 5,0 5,0 Độ ẩm max 3,0 3,0
Lượng mất khi nung max 6,0 6,0 Độ kiềm chuyển đổi sang Na2O max 1,5 1,5
TÍNH LƯU BIẾN CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG
Bê tông dễ thi công khi lực ma sát giữa các phân tử bên trong và với bề mặt ván khuôn, cốt thép tăng cường rất nhỏ Những yếu tố làm tăng tính bôi trơn, làm giảm lực ma sát bên trong để bê tông dễ đầm chặt bao gồm:
Hàm lượng nước của một thể tích bê tông cho trước, có ảnh hưởng rõ rệt tới tính công tác Hàm lượng nước trên một mét khối bê tông tăng, thì bê tông càng dẻo, hàm lượng nước là nhân tố vô cùng quan trọng ảnh hưởng đến tính công tác
Cần biết rằng theo quan điểm đúng đắn, việc tăng lượng nước là cách cuối cùng để cải thiện tính công tác thậm chí trong trường hợp không thể thi công được bê tông Để có thể thi công được bê tông thì không thể tăng lượng nước một cách tùy tiện Trong trường hợp mọi cách sử dụng để làm tăng tính công tác bị thất bại, thì việc tăng lượng nước là có thể sử dụng Càng tăng nhiều lượng nước thì càng phải tăng nhiều lượng xi măng để giữ cho tỷ số nước/xi măng không đổi, do vậy mới giữ nguyên được cường độ bê tông b) Tỷ lệ các thành phần hỗn hợp:
Tỷ số cốt liệu/xi măng cũng là một nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến tính công tác Tỷ số này càng tăng, bê tông càng khô cứng Trong hỗn hợp bê tông cứng, có rất ít vữa xi măng trên một đơn vị diện tích bề mặt cốt liệu để làm tăng tính bôi trơn do vậy làm giảm sự linh động của các hạt cốt liệu Mặt khác, một loại bê tông đặc với với tỷ lệ cốt liệu/xi măng thấp, nhiều vữa xi măng bám dính xung quanh các hạt cốt liệu và làm tăng tính công tác c) Kích thước của cốt liệu:
Cốt liệu càng to, thì diện tích bề mặt càng giảm dẫn đến lượng nước cần thiết để làm ướt bề mặt giảm và lượng vữa yêu cầu để bôi trơn bề mặt cốt liệu cũng giảm
Với cùng một lượng nước và vữa, nếu cốt liệu càng lớn thì tính công tác càng tăng Điều này dĩ nhiên đúng trong một giới hạn nào đó d) Hình dạng của cốt liệu:
Hình dạng của cốt liệu cũng là một nhân tố ảnh hưởng đến tính công tác và người ta cũng dùng nó như một cách để điều chỉnh tính công tác
Cốt liệu có hình dạng góc cạnh dài làm bê tông rất khó nhào trộn, cốt liệu có hình dạng tròn thì bê tông dẻo hơn Tính công tác của bê tông có cốt liệu tròn là do với cùng một đơn vị thể tích hoặc đơn vị khối lượng, cốt liệu tròn sẽ có bề mặt nhỏ hơn
Không chỉ có thế, cốt liệu tròn còn có lực ma sát giữa các phần tử nhỏ hơn Điều này giải thích vì sao cát sông và sỏi làm tăng tính công tác của bê tông hơn so với cát nghiền và đá dăm
Hình dạng của cốt liệu sẽ ảnh hưởng rất lớn đến tính công tác trong trường hợp bê tông chất lượng cao khi chúng ta sử dụng tỷ lệ nước/xi măng rất thấp khoảng 0,25 Chúng ta đã từng nói rằng, sẽ đến những năm mà nguồn cát thiên nhiên sẽ cạn, con người cần sử dụng cát nhân tạo Hình dạng của cát nghiền bây giờ không thích hợp nhưng những máy nghiền hiện đại sẽ được thiết kế để đạt được hình dạng và cấp phối hạt hợp lý e) Bề mặt hạt cốt liệu:
Bề mặt hạt cốt liệu ảnh hưởng đến tính công tác là do tổng diện tích bề mặt của cốt liệu thô ráp lớn hơn tổng diện tích bề mặt cốt liệu trơn nhẵn đối với cùng một thể tích Cốt liệu có bề mặt thô, ráp sẽ làm cho bê tông có tính công tác thấp hơn so với cốt liệu trơn nhẵn Lực ma sát giữa các cốt liệu trơn nhẵn cũng thấp hơn làm tăng tính công tác g) Cấp phối hạt: Đây là nhân tố ảnh hưởng lớn nhất đến tính công tác Cấp phối tốt sẽ có tổng lỗ rỗng trên một đơn vị thể tích là thấp nhất Những nhân tố khác không đổi, khi tổng lỗ rỗng nhỏ, lượng vữa thừa ra có thể làm tăng tính bôi trơn Với một lượng vữa thừa ra, hỗn hợp trở nên “dính”, ”béo” và đẩy xa các hạt cốt liệu ra Cốt liệu sẽ trượt lên trên nhau với công đầm nén ít nhất Cấp phối càng hợp lý thì tổng lỗ rỗng càng nhỏ và càng làm tăng tính công tác Điều này là đúng với cùng một lượng vữa h) Sử dụng phụ gia:
Trong tất cả các nhân tố đã được đề cập ở trên, nhân tố quan trọng nhất ảnh hưởng tới tính công tác là sử dụng phụ gia Ở phần trên đã nói rằng phụ gia dẻo và siêu dẻo làm tăng tính công tác vô cùng lớn
Sử dụng tác nhân cuốn khí giúp tăng hoạt tính bề mặt và giảm ma sát giữa các hạt cốt liệu Những bong bóng khí hoạt động như những viên bi lăn giữa các hạt cốt liệu, tạo điều kiện cho chúng trượt lên nhau dễ dàng hơn Do đó, ngoài việc tăng diện tích bề mặt, vật liệu thủy tinh puzơlan còn có tác dụng bôi trơn, làm tăng tính công tác của hỗn hợp.
CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO
Công nghệ chế tạo bê tông chất lượng cao bao gồm các bước sau : Chuẩn bị mẻ trộn, trộn, vận chuyển, đổ, đóng rắn và kiểm tra chất lượng Các công việc chuẩn bị mẻ trộn, trộn, vận chuyển, đổ và các bước kiểm tra đối với bê tông chất lượng cao đòi hỏi nghiêm khắc hơn so với bê tông thông thường Cần đặc biệt lưu ý các vấn đề quan trọng sau: Duy trì hàm lượng nước thấp ở mức có thể, điều chỉnh tốc độ rắn chắc bê tông phù hợp với các yêu cầu về phương pháp đổ bê tông Khi sản xuất bê tông chất lượng cao thường sử dụng hàm lượng xi măng tương đối lớn, dẫn đến toả nhiệt nhiều hơn, vì vậy cần áp dụng phương pháp bảo dưỡng bê tông thích hợp và chặt chẽ Bê tông cần chế tạo trong các máy trộn cưỡng bức và quay với tốc độ trộn cao
Việc kiểm tra, vận chuyển và cất giữ các vật liệu đối với bê tông chất lượng cao về căn bản không khác với các bê tông thông thường như đã được mô tả trong TCVN và ACI Cần bảo quản các cốt liệu đúng quy cách , giữ độ ẩm đồng đều trong quá trình chuẩn bị mẻ trộn, cần thực hiện việc lấy mẫu đúng qui trình Không được để xi măng ở nhiệt độ lớn hơn 77 0 C
Các thành phần vật liệu nên được giữ ở nhiệt độ thấp trước khi trộn Thời gian giao vật liệu nên giảm xuống ở mức tối thiểu và đặc biệt chú ý đến kế hoạch thi công và thiết bị đổ bê tông tránh tình trạng bị gián đoạn kế hoạch
Các vật liệu dùng cho sản xuất bê tông chất lượng cao có thể được định lượng bằng máy bán tự động hoặc tự động hoàn toàn Để đảm bảo chất lượng và độ chính xác, xi măng và chất phụ gia khoáng cần được cân bằng thiết bị tự động Các thiết bị định lượng tự động và đồng hồ đo nước giúp duy trì đúng tỉ lệ nước/chất kết dính cần thiết Cần phải xác định chính xác độ ẩm của cốt liệu nhỏ (cát) và cốt liệu thô (đá) để điều chỉnh lượng nước trộn Nước trộn phải được làm mát, sử dụng nước trộn lạnh có thể làm giảm đáng kể nhiệt độ của bê tông tươi
Bê tông được trộn đồng đều trong máy trộn cố định hoặc xe trộn Bê tông trộn trong máy trộn trung tâm thường được nạp nguyên liệu bằng chuyền tải và nạp cốt liệu, xi măng và nước cùng một lúc Nếu dùng xe trộn, thì sự nạp nguyên liệu phải tránh quá trình hydrat hóa xi măng trong quá trình vận chuyển, tránh mất độ sụt bê tông Phương pháp nạp nguyên liệu như sau: thu nạp cốt liệu và 3/4 nước vận chuyển đến nơi đổ nạp xi măng và khởi động thùng trộn Các chất phụ gia siêu dẻo được cho đều vào bê tông ở cuối chu kỳ trộn
Nếu độ sụt của hỗn hợp bê tông không đồng đều trong quá trình xả bê tông, các thao tác nạp liệu lên máy trộn trung tâm hoặc xe trộn cần được điều chỉnh để đảm bảo hỗn hợp bê tông được trộn một cách đồng nhất, tuân thủ theo tiêu chuẩn ASTM C 94.
Bê tông chất lượng cao có thể được trộn hoàn toàn tại nhà máy, trong máy trộn trung tâm hoặc xe trộn, hoặc kết hợp cả hai
Tính năng của các loại máy trộn thường được xác định bởi một loạt các kiểm tra thử nghiệm độ đồng nhất bê tông (tiêu chuẩn ASTM C94) được tiến hành trên các mẫu lấy từ hai đến ba vị trí nằm trong phạm vi mẻ trộn tại một thời điểm nhất định
Nên chọn máy trộn cưỡng bức có tốc độ trộn cao
Thời gian trộn phụ thuộc vào tính năng của máy trộn để cho khối bê tông đồng đều cả trong một mẻ trộn và giữa các mẻ trộn với nhau, theo ACI 304 qui định là 2,5 phút Thời gian trộn được tính từ lúc tất các loại vật liệu được cho vào trong máy trộn Kéo dài thời gian trộn có thể làm mất độ ẩm và do đó làm giảm cường độ
Thời gian trộn bê tông chất lượng cao, dùng muội silic từ 4 ÷ 8 phút Nên trộn theo hai pha Pha một là trộn xi măng với muội silic và phụ gia thời gian trộn từ 2÷ 3 phút Pha hai trộn hồ xi măng với cốt liệu, thời gian của pha này có thể từ 2,5 ÷ 4,0 phút
Kiểm tra chặt chẽ công việc trộn bê tông tại công trường trộn sẵn để tránh tình trạng xe phải chờ tại công trường vì hoạt động đổ chậm Các hợp chất làm chậm được sử dụng để kéo dài thời gian bê tông phản ứng với sự rung sau khi bê tông đã ở trong khuôn Cần giữ lại một ít nước trộn để sử dụng khi xe đến công trường Khi đó, sau khi thêm hết phần nước còn lại, tiến hành trộn thêm khoảng 30 vòng với tốc độ trộn để liên kết phần nước thêm vào hỗn hợp Nếu sự mất độ sụt và khả năng làm việc không thể khắc phục được bằng các biện pháp này, thì toàn bộ quá trình chuẩn bị mẻ trộn, quá trình trộn nên được tiến hành tại công trường
Nội dung kiểm tra là: độ đồng nhất của bê tông và thời gian trộn
Bê tông chất lượng cao có thể vận chuyển bằng xe trộn, xe trộn tại chỗ có và không có dùng thiết bị khuấy, đường ống cố định hoặc ống mềm hoặc băng tải Mỗi kiểu vận chuyển có những ưu và nhược điểm nhất định tùy thuộc vào điều kiện sử dụng, các thành phần của hỗn hợp bê tông, khả năng đi đến vị trí của công trường, năng suất và thời gian giao bê tông , các điều kiện về thời tiết
Các vật liệu đã được định tỉ lệ từ nhà máy, được nạp vào xe trộn Xe được sử dụng để trộn và vận chuyển bê tông đến công trường Có thể sử dụng phương pháp trộn khô tức là vật liệu khô được vận chuyển đến công trường trong thùng của xe và nước trộn được mang riêng trong téc gắn trên xe Nước được cho vào tại công trường và công việc trộn hoàn tất Phương pháp này là một giải pháp để kéo dài thời gian chuyên chở và giảm sự chậm trễ của công việc đổ Tuy nhiên, hàm lượng ẩm tự do trong cốt liệu hoạt động như là phần của nước trộn nó có thể gây ra sự hydrat hóa xi măng
Xe trộn cố định được sử dụng để vận chuyển bê tông đã được trộn tại nhà máy thường bao gồm một thùng hở nắp phía trên gắn trên một xe tải Thùng thường được thiết kế bằng kim loại có dạng khí động học và nhẵn để xả bê tông ở phía sau khi thùng được nghiêng lên Một cửa xả và thiết bị rung được gắn lên trên thùng của thiết bị được hoạt động tại thời điểm xả bê tông Một thiết bị xé tơi và trộn lẫn bê tông khi xả bê tông
Bê tông chất lượng cao phù hợp cho việc bơm Bê tông vì có hàm lượng xi măng cao và ít các cốt liệu có kích thước lớn (Có thể tham khảo ACI 304 hướng dẫn các sử dụng bơm để vận chuyển bê tông chất lượng cao) Ngoài công trường, bơm nên được để gần vị trí đổ Đường ống dẫn từ bơm ra phải bố trí chỗ bị uốn cong ít nhất, chỗ được gia cố tăng cứng, sử dụng xen kẽ các ống mềm, vòi cho phép đổ trên một diện tích lớn trực tiếp vào khuôn mà không cần vận chuyển bằng tay
Liên lạc trực tiếp giữa người vận hành bơm và kíp đổ bê tông là rất quan trọng Bởi vì cần đảm bảo máy bơm luôn hoạt động liên tục Nếu máy bơm bị dừng, dòng bê tông trong đường ống có thể rất khó hoặc không thể chảy trở lại.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Công việc nghiên cứu bao gồm giai đoạn thực nghiệm và giai đoạn phân tích, đánh giá
Giai đoạn thực nghiệm tập trung vào việc khảo sát các đặc trưng kỹ thuật của bê tông như xác định cường độ chịu nén, cường độ chịu uốn, cường độ chịu kéo, tính co ngót và độ bền Thí nghiệm về những đặc tính kỹ thuật của hệ nguyên vật liệu cũng như đặc trưng kỹ thuật của bê tông chất lượng cao được thực hiện theo Tiêu chuẩn Việt Nam; Tuy nhiên, một số thí nghiệm này được kết hợp với những phương pháp thí nghiệm khác (tiêu chuẩn ASTM, tiêu chuẩn EN…)
Giai đoạn phân tích, đánh giá là giai đoạn kết hợp, phân tích, đánh giá những kết quả thí nghiệm từ giai đoạn thực nghiệm
2.7.1 Thực nghiệm những tính năng đạt được của hệ nguyên vật liệu
+ Xi măng Portland - Khối lượng riêng, độ mịn : xác định theo TCVN 4030 : 2003 - Lượng nước tiêu chuẩn : xác định theo TCVN 6017 : 1995 - Thời gian đông kết : xác định theo TCVN 6017 : 1995
- Mác xi măng : xác định theo TCVN 6016 : 1995 + Phụ gia khoáng hoạt tính cao dùng cho bê tông: sử dụng muội silic và tro bay theo TCXDVN 311 : 2004
+ Cốt liệu - Khối lượng riêng : xác định theo TCVN 7572-4 : 2006 - Khối lượng thể tích : xác định theo TCVN 7572-4 : 2006 - Thành phần hạt : xác định theo TCVN 7572-2 : 2006 + Phụ gia siêu dẻo phù hợp theo TCXDVN 325 : 2004
2.7.2 Thực nghiệm các đặc trưng kỹ thuật
Các đặc trưng kỹ thuật sẽ được tiến hành theo tiêu chuẩn trong và ngoài nước, cụ thể như sau:
2.7.2.1 Tính công tác của hỗn hợp bê tông
Tính công tác của hỗn hợp bê tông được thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN
2.7.2.2 Đặc trưng cơ học của bê tông
Công tác lấy mẫu hỗn hợp bê tông, chọn kích thước hình dáng viên mẫu, đúc, bảo dưỡng các viên mẫ thử được tiến hành theo TCVN 3105 : 1993 a Cường độ chịu nén: theo TCVN 3118 : 1993 xác định trên mẫu hình lập phương 100x100x100 mm b Cường độ chịu kéo khi uốn: xác định bằng phương pháp uốn 4 điểm theo tiêu chuẩn ASTM-C1018 và theo TCVN 3119 : 1993, trên mẫu dầm hình hộp chữ nhật có kích thước 100x100x400 mm c Cường độ chịu kéo khi bửa: xác định theo tiêu chuẩn ASTM-C496 và theo TCVN 3120 : 1993, trên mẫu trụ tròn (đường kính Φ = 100 mm và chiều cao h 200 mm)
2.7.2.3 Đặc trưng độ bền của bê tông a Tính co ngót của bê tông
Co ngót trong bê tông là sự co thể tích về mặt hóa học trong suốt quá trình hydrat hóa của xi măng (co ngót nội sinh) và quá trình tự làm khô trong bê tông
Tính co ngót của bê tông được xác định trên mẫu dầm có kích thước 100x100x400mm theo mô hình sau:
Hình 2.9 Mô hình thực nghiệm tính co ngót của bê tông [6]
Mô hình này là mô hình đo sự co ngót theo phương ngang của bê tông Mô hình bao gồm hai thanh kim loại được cắm thẳng đứng vào trong mẫu bê tông và hai đồng hồ đo (đo chuyển vị) được lắp đặt cách bề mặt bê tông một khoảng nhất định và chạm vào hai thanh kim loại (hình 2.9) Khi bê tông bắt đầu co ngót, tức hai thanh kim loại sẽ bị dịch chuyển; lúc này đồng hồ sẽ thể hiện giá trị chuyển dịch đó và giá trị này chính là giá trị co ngót của mẫu bê tông b Độ chống thấm ion Clo
Định mức tính thấm ion clo được xác định theo phương pháp đo điện lượng TCXDVN 360 : 2005 và tiêu chuẩn ASTM C1202-07 Phương pháp này đo điện lượng truyền qua theo nguyên tắc áp dòng điện một chiều với hiệu điện thế 60V vào hai mặt của mẫu thử hình trụ tròn có đường kính Φ = 100mm và chiều dày d = 50mm Một mặt tiếp xúc với dung dịch NaCl 3% nối với cực âm, mặt kia tiếp xúc với dung dịch NaOH nối với cực dương Sau đó, tiến hành đo và ghi nhận cường độ dòng điện 30 phút một lần.
Hình 2.10 Sơ đồ đo điện lượng
Khả năng thấm ion clo qua bê tông được xác định thông qua giá trị tổng điện lượng truyền qua mẫu thử trong thời gian 6 giờ theo công thức sau:
Q: tổng điện lượng truyền qua mẫu thử trong thời gian 6 giờ (culông) I o , I 30 , I 60 , …, I 330 , I 360 : cường độ dòng điện ở thời điểm bắt đầu bật máy đo, 30 phút, 60 phút … 330 phút, 360 phút (A) x: đường kính thực tế của mẫu thử (mm) Bảng 2.9 Bảng đánh giá độ thấm ion clo qua bê tông Điện lượng truyền qua mẫu Q (culông) Mức độ thấm ion clo
Hình 2.11 Thiết bị xác định độ chống thấm ion clo
2.7.3 Phân tích cấu trúc của bê tông
- Phân tích bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM): nhìn thấy hình dạng và sự phân bố các khoáng trong đá xi măng cũng như trong bê tông.
NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH CỦA NGUYÊN VẬT LIỆU SỬ DỤNG VÀ BÀI TOÁN CẤP PHỐI BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO
NGUYÊN VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU
Nguyên vật liệu sử dụng trong nghiên cứu gồm có:
Xi măng portland Phụ gia khoáng vô cơ hoạt tính và lấp đầy là muội silic và tro bay Phụ gia siêu dẻo
Hệ cốt liệu được phối hợp từ nhiều nhóm cốt liệu là cát sông thiên nhiên có cỡ hạt 4,75 ÷ 0,075mm và đá thiên nhiên nghiền nhỏ có cỡ hạt 9,5 ÷ 4,75mm
Để đạt được cường độ cao cho nền vữa, xi măng PC50 là lựa chọn phù hợp Các đặc tính kỹ thuật của xi măng được sử dụng được trình bày chi tiết trong Bảng 3.1 và Bảng 3.2.
Bảng 3.1 Thành phần hóa của xi măng PC 50 MKN
Bảng 3.2 Các đặc tính cơ lý của xi măng PC 50 STT Chỉ tiêu cơ lý Kết quả PP thí nghiệm
1 Khối lượng riêng (g/cm 3 ) 3,1 TCVN 4030 : 2003 2 Độ mịn Blain (cm 2 /g) 3410 TCVN 4030 : 2003 3 Lượng nước tiêu chuẩn (%) 27,2 TCVN 6017 : 1995
4 Thời gian ninh kết - Bắt đầu (phút) - Kết thúc (phút)
5 Cường độ xi măng (Mpa) - 1 ngày
3.1.2 Phụ gia khoáng hoạt tính và lấp đầy:
Muội silic thường dùng thay thế một phần xi măng để giảm độ thấm và tăng độ bền cho bê tông Muội silic là sản phẩm thu được từ quá trình luyện kim, là sản phẩm phụ của công nghệ sản xuất silicon hoặc hợp kim sắt silic, trong quá trình nấu chảy phối liệu và khử thạch anh ở nhiệt độ trên 1800 0 C tạo thành silic dạng khí, khi làm nguội và có tiếp xúc với không khí chúng oxy hóa thành SiO2 và ngưng tụ ở dạng các hạt cực mịn SiO2, có cấu trúc vô định hình Kích thước hạt trung bình của muội silic trong khoảng từ 0,1 àm ữ 0,5 àm (nhỏ hơn hạt xi măng khoảng 100 lần, bề mặt trơn phẳng có dạng hình cầu) và có tỷ diện tích bề mặt từ 18 ÷ 25 m 2 /g Hàm lượng SiO 2 hoạt tính trong muội silic chiếm khoảng 85 ÷ 98% theo trọng lượng
Trong đề tài nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu sử dụng muội silic có khối lượng riêng là 2,20 g/cm 3 , đạt tiêu chuẩn theo ASTM C-1240
Bảng 3.3 Các giới hạn yêu cầu của muội silic theo ASTM C-1240 SiO 2 Độ ẩm Mất khi nung Lượng sút sàng 45 àm
Tro bay (fly ash) bao gồm những khoáng khó cháy nhất trong thành phần của than (than Anthracite) Khi than được đốt trong buồng đốt của các nhà máy nhiệt điện sẽ để lại những phân tử nóng chảy giàu silica, alumina và calcium Sau đó, các phân tử đó cô đặc lại thành những hạt hình cầu rất nhỏ và được thu lại từ khí thải của buồng đốt trước khi nó “bay” mất Quá trình thu hồi tro bay cũng giống như thu hồi bụi trong công đoạn nghiền xi măng, tro bay được thu hồi từ khí thải của lò đốt bởi lọc bụi điện hoặc lọc bụi túi Tro bay được thu hồi có độ mịn cao Tro bay có kích thước 1 ÷ 100 μm và thường là nhỏ hơn 20μm, có 10% đến 30% hạt có kích thước lớn hơn 45μm
Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng tro bay có khối lượng riêng là 2,40 g/cm3, 91,6% hạt nhỏ hơn 45μm, thành phần hóa học gồm 51,8% SiO2, 21,7% Al2O3, lượng mất khi nung là 0,9% và 0,8% SO3, đạt tiêu chuẩn theo ASTM C 618 – 03.
Phụ gia khoáng hoạt tính siêu mịn muội silic và tro bay với độ hoạt tính cao sẽ tác dụng với Ca(OH) 2 sinh ra trong quá trình thủy hóa xi măng và tạo ra hàm lượng lớn các chất C-S-H bền vững và các hạt siêu mịn lèn chặt vào các lỗ rỗng tạo cấu trúc đặc chắc cho bê tông nên nâng cao chất lượng cho bê tông
Ngoài ra, nhờ vào cỡ hạt siêu nhỏ mịn hơn xi măng nhiều nên hiệu ứng bột mịn do muội silic và tro bay tạo ra rất đáng kể, giúp cho bê tông có tính công tác tốt khi sử dụng lượng nước trộn thấp, tạo nên tính liên tục cho hỗn hợp.
Hình 3.1 Ảnh chụp minh họa sự khác nhau về kích thước của xi măng, muội silic, tro bay và tro bay siêu mịn thông qua kính hiển vi điện tử quét
3.1.3 Cốt liệu nhỏ và cốt liệu lớn
Hệ cốt liệu được phối hợp từ nhiều nhóm cốt liệu là cát sông thiên nhiên có cỡ hạt 4,75 ÷ 0,075mm và đá thiên nhiên nghiền nhỏ có cỡ hạt 9,5 ÷ 4,75mm
Cốt liệu nhỏ từ cát sông thiên nhiên có khối lượng riêng là 2,63 g/cm 3 , gồm 2 nhóm hạt ký hiệu S1 và S2
Cốt liệu lớn từ đá bazan nghiền nhỏ có khối lượng riêng 2,84 g/cm 3 , gồm hai nhóm hạt ký hiệu CA1 và CA2
Bảng 3.4 Thành phần hạt các nhóm cốt liệu
Trong đề tài nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu sử dụng loại phụ gia siêu dẻo gốc polycarboxylate, dạng lỏng, màu nâu nhạt - hổ phách, tỷ trọng 1,09 ± 0,02 tại 20 o C, có mức giảm nước mạnh (đến 40%), thúc đẩy phát triển nhanh cường độ bê tông ở tuổi sớm và gia tăng cường độ sau cùng, rất phù hợp cho công nghệ sản xuất bê tông cốt thép đúc sẵn
Sự có mặt của phụ gia siêu dẻo sẽ làm giảm sức căng bề mặt của nước bao quanh các hạt pha rắn (xi măng, muội silic, cát…), làm giảm chiều dày màng nước bao quanh các hạt pha rắn nhưng hai pha rắn vẫn trượt lên nhau dể dàng, nghĩa là phụ gia siêu dẻo làm giảm hàm lượng nước cần thiết để bôi trơn cho hỗn hợp bê tông
Khi các phân tử phụ gia hấp phụ lên bề mặt hạt xi măng, chúng làm cho các hạt tích điện âm Sự tích điện trái dấu này tạo ra lực đẩy tĩnh điện giữa các hạt, giúp chúng phân tán đều, tránh tình trạng vón cục và cải thiện tính chảy của hỗn hợp xi măng.
Phụ gia gốc polycarboxylate bám hút và phân tán trên bề mặt của các hạt xi măng Còn polymer nhiều ion không bám hút sẽ di chuyển vào giữa những hạt xi măng; Vì vậy, làm giảm sự ma sát và cải thiện được tính công tác của hỗn hợp bê tông Nếu những hạt xi măng có khuynh hướng kết tinh thì polymer nhiều ion sẽ có tác dụng cản trở
Hình 3.2 Cấu trúc hóa học của phụ gia siêu dẻo gốc polycarboxylate và sự tác động của phụ gia siêu dẻo gốc polycarboxylate lên các hạt xi măng
Sử dụng nước phù hợp với tiêu chuẩn nước dùng cho bê tông TCVN 302 – 2004.
BÀI TOÁN CẤP PHỐI BÊ TÔNG
Như đã trình bày ở Chương 2 – Cơ sở khoa học của đề tài, bước đầu tiên trong nghiên cứu này là phải tạo ra bê tông nền có tính tự đầm và cường độ cao Cấp phối bê tông nền được tính toán dựa vào sự kết hợp giữa bài toán lý thuyết và số liệu thực nghiệm
Hỗn hợp bê tông gồm thành phần hồ và thành phần cốt liệu Nguyên lý chung của bài toán thành phần bê tông là tổng thể tích đặc của nguyên liệu sử dụng luôn là 1 đơn vị thể tích (lý thuyết thể tích tuyệt đối):
VAggregate + VPaste = VA + VP = 1000 (lít)
- Vaggregate = Va : thể tích cốt liệu trong hỗn hợp bê tông
- V paste = Vp : thể tích hồ trong hỗn hợp bê tông
- C, γ a C : khối lượng và khối lượng riêng của xi măng
- SF, γa SF : khối lượng và khối lượng riêng của muội silic
- FA, γa FA : khối lượng và khối lượng riêng của tro bay (fly ash) - S1, S2, γ a S1 , γ a S2 : khối lượng và khối lượng riêng của cát sông S1 và S2 - CA1, CA2, γ a CA1 , γ a CA2 : khối lượng và khối lượng riêng của cốt từ đá bazan nghiền CA1 và CA2 - W, γ a W : khối lượng và khối lượng riêng của nước
- SP, γ a SP : khối lượng và khối lượng riêng của phụ gia siêu dẻo
Dựa theo các tài liệu nghiên cứu đi trước về bê tông chất lượng cao, cường độ cao được thực hiện trong và ngoài nước, trong đề tài nghiên cứu này, để chế tạo bê tông nền có tính tự đầm và cường độ cao, khoảng biến thiên của thành phần nguyên liệu như sau: o W/ (C + SF) = 0,21 o SF/C = 0,15 ÷ 0,20 o FA/C = 0,15 ÷ 0,25 o SP = 0,015(C + SF + FA) o Vpaste/Vaggregate = 450/550 ÷ 600/400
CƠ SỞ TÍNH TOÁN VÀ THỰC NGHIỆM PHỐI HỢP TỐI ƯU THÀNH PHẦN HẠT CỦA HỆ CỐT LIỆU
Nghiên cứu tối ưu thành phần hạt của hệ cốt liệu đã được thực hiện từ rất lâu, các nghiên cứu cho thấy thành phần hạt hợp lý của hệ cốt liệu giúp nâng cao độ bền cho bê tông, nhiều lý thuyết tối ưu thành phần hạt cốt liệu của bê tông được đưa ra
Hiện nay, thông qua ACI 302 1R-04, Hội bê tông Hoa Kì đã có các chỉ dẫn để tính toán phối hợp các nhóm hạt để tạo ra thành phần hạt cốt liệu cho bê tông Theo đó, dựa vào 3 lý thuyết sau sẽ cho phép tính toán – thực nghiệm lựa chọn thành phần hạt tối ưu của hệ cốt liệu: a) Biểu đồ hệ số cốt liệu thô (Coarseness factor chart)
Theo lý thuyết này, cấp phối hạt chia thành 3 phần:
Phần hạt thô, kí hiệu Q, là hạt trên sàng 9,5mm
Phần hạt trung bình, kí hiệu I, là hạt trong khoảng 2,36 mm đến 9,5 mm
Phần hạt mịn, kí hiệu W, là hạt trong khoảng 0,075 mm đến 2,36 mm
Hệ số cốt liệu thô CF (coarseness factor) = ⎥ × 100
Hệ số tính công tác W (workability factor) = % lượng hạt trong khoảng 0,075 mm đến 2,36 mm
Lý thuyết “Biểu đồ hệ số cốt liệu thô” đã xác định vùng III là tối ưu cho bê tông sử dụng hạt cốt liệu lớn nhỏ hơn 12,5mm
Hàm lượng chất kết dính đóng vai trò quan trọng trong việc xác định đường chuẩn của bê tông Đường chuẩn được xác định với hàm lượng chất kết dính là 335 kg xi măng trên một mét khối bê tông Với mỗi 43 kg chất kết dính tăng thêm cho một mét khối bê tông, hệ số tính công tác sẽ tăng thêm 2,5% Điều này cho thấy rằng hàm lượng chất kết dính càng lớn thì độ cứng của bê tông càng tăng, dẫn đến chi phí xây dựng cao hơn.
Hình 3.3 Biểu đồ hệ số cốt liệu thô b) Biểu đồ thành phần hạt cốt liệu cho phép “8 – 18%” (percentage of the combined aggregate retained on each of the standard sieves)
Bảng 3.5 Biểu đồ thành phần hạt cho phép “8 – 18%”
Cỡ sàng tiêu chuẩn (mm)
Lượng sót riêng biệt (%) Cận dưới Cận trên
Hình 3.4 Biểu đồ phạm vi cho phép “8 - 18%” c) Biểu đồ hệ số mũ 0,45 (0,45 Power chart) Đường biểu đồ 0,45 Power Chart được xây dựng trên nguyên lý:
P: là hàm lượng cho phép lọt qua sàng tiêu chuẩn (%) d: là đường kính lổ sàng tiêu chuẩn (mm)
D: là đường kính lớn nhất của hạt cốt liệu (mm) Phương trình trên được biểu diễn dưới dạng biểu đồ sau đây :
Hình 3.5 Biểu đồ 0,45 Power chart tương ứng với các trường hợp hạt cốt liệu lớn nhất là 37,5mm, 25mm, 19mm, 12,5mm, 9,5mm, 4,75mm và 2,36mm.
KHẢO SÁT LỰA CHỌN CẤP PHỐI VÀ THỰC NGHIỆM CÁC TÍNH CHẤT KỸ THUẬT CỦA BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO
KHẢO SÁT – TÍNH TOÁN – LỰA CHỌN THÀNH PHẦN CẤP PHỐI HẠT CỐT LIỆU TỐI ƯU CHO BÊ TÔNG
HẠT CỐT LIỆU TỐI ƯU CHO BÊ TÔNG
Dựa theo biểu đồ Coarseness Factor Chart, vùng III được xác định là vùng có thành phần hạt tối ưu cho bê tông với kích thước hạt cốt liệu lớn nhất là 12,5 mm.
Hệ số cốt liệu thô CF (coarseness factor) = Q/(Q+I) = 0,00 vì cốt liệu được sử dụng trong nghiên cứu không có hạt lớn hơn 9,5 mm nên Q = 0
Hệ số tính công tác (workability factor) = % lượng hạt trong khoảng 0,075 mm đến 2,36 mm = 0,31 ÷ [0,35 + (ΔCKD/43)*0,025]
Trong đó: ΔCKD là lượng bột chất kết dính tăng thêm so với giá trị chuẩn là 335 kg để lập ra biểu đồ COARSENESS FACTOR CHART
Dựa theo các kết quả khảo sát sơ bộ và các tài liệu nghiên cứu đi trước, với yêu cầu bê tông có tính tự đầm và cường độ nén trên 100 MPa, nhóm nghiên cứu xác định sơ bộ lượng chất kết dính sẽ thay đổi đến 1000 kg
Hệ số tính công tác (workability factor) = % lượng hạt trong khoảng 0,075 mm đến 2,36 mm = W/(Q+I+W) = W/(I+W) = 0,31 ÷ [0,35 + ((1000-335)/43)*0,025] 31% ÷ 74%
Gọi X, Y, Z, T lần lượt là phần trăm (%) khối lượng của cốt liệu CA1, CA2, S1, S2 trong hỗn hợp cốt liệu
Dựa vào đường chuẩn “0,45 Powerchat-8mm” có thể thấy:
• Lượng hạt sót riêng trên sàng 6,35mm là tối ưu khi đạt xấp xỉ 5% Trong khi đó, lượng sót riêng trên sàng 6,35mm chủ yếu là do CA1 cung cấp, có thể thấy rằng, nếu CA1 chiếm 10% trong hỗn hợp hạt thì đường phối hợp sẽ bám sát đường chuẩn
Vậy % khối lượng CA1 trong hỗn hợp hạt được cố định ở mức là 10%, X = 10%
Biểu đồ Hệ số cốt liệu thô (COARSENESS FACTOR CHART) được chia thành 3 vùng, mỗi vùng biểu thị một giá trị hệ số công tác (workability factor) Trong vùng III, hệ số công tác thay đổi từ 31% đến 74%, tương ứng với hệ số cốt liệu thô từ 0% đến 45%.
• Lượng hạt sót riêng trên sàng 2,36mm là tối ưu khi đạt xấp xỉ 21% Trong khi đó, lượng sót riêng trên sàng 2,36mm chủ yếu là do CA2 cung cấp, có thể thấy rằng, nếu CA2 chiếm 50 ÷ 55% trong hỗn hợp hạt thì đường phối hợp sẽ bám sát đường chuẩn Vậy % khối lượng CA2 trong hỗn hợp hạt được khảo sát trong khoảng 50 ÷ 55%, Y = 50 ÷ 55%
• Lượng hạt sót riêng trên sàng 0,075mm là tối ưu khi đạt xấp xỉ 4,5% Trong khi đó, lượng sót riêng trên sàng 0,075mm chủ yếu là do S2 cung cấp, có thể thấy rằng, nếu S2 chiếm 10 ÷ 20% trong hỗn hợp hạt thì đường phối hợp sẽ bám gần sát đường chuẩn, tuy nhiên S2 tăng cao hơn nữa thì lại làm đường phối hợp lệch xa đường chuẩn khi xét đến lượng sót riêng tối ưu trên sàng 0,15mm Vậy % khối lượng S2 trong hỗn hợp hạt được khảo sát trong khoảng 10 ÷ 20%, T = 10 ÷ 20%
Từ những phân tích trên, nhóm nghiên cứu đã phối hợp các nhóm hạt cốt liệu theo bảng 4.1
Như vậy, có tổng cộng 18 đường phối hợp cốt liệu Từ 18 đường phối hợp này, nghiên cứu sẽ khảo sát, tính toán, thực nghiệm tìm ra một đường tối ưu nhất cho phần nghiên cứu tiếp theo
Các hình ảnh bên dưới là các biểu đồ biểu diễn thành phần hạt của các đường phối hợp
Bảng 4.1 Tỷ lệ phối hợp các nhóm cốt liệu
Hình 4.2 Biểu đồ “vùng cho phép 8÷ 18%” của nhóm đường phối hợp từ 1 đến 6
Hình 4.3 Biểu đồ Coarseness Factor Chart của nhóm đường phối hợp từ 1 đến 6
Hình 4.4 Biểu đồ 0.45 Power Chart-8mm của nhóm đường phối hợp từ 1 đến 6
Hình 4.5 Biểu đồ “vùng cho phép 8÷ 18%” của nhóm đường phối hợp từ 7 đến 12
Hình 4.6 Biểu đồ Coarseness Factor Chart của nhóm đường phối hợp từ 7 đến 12
Hình 4.7 Biểu đồ 0.45 Power Chart-8mm của nhóm đường phối hợp từ 7 đến 12
Hình 4.8 Biểu đồ “vùng cho phép 8 ÷ 18%” của nhóm đường phối hợp từ 13 đến 18
Hình 4.9 Biểu đồ Coarseness Factor Chart của nhóm đường phối hợp từ 13 đến 18
Hình 4.10 Biểu đồ 0,45 Power Chart-8mm của nhóm đường phối hợp từ 13 đến 18
Dựa theo tính toán lý thuyết và thực nghiệm, nhóm nghiên cứu chọn ra đường phối hợp số 1 là hệ cốt liệu tối ưu nhất.
KHẢO SÁT CẤP PHỐI BÊ TÔNG NỀN CÓ TÍNH DẺO CAO VÀ CƯỜNG ĐỘ CAO
Ở giai đoạn khảo sát lựa chọn cấp phối bê tông, nghiên cứu thực hiện các khảo sát đơn yếu tố, nghĩa là sau khi xác định các yếu tố ảnh hưởng chính đến cường độ và tính công tác của bê tông nền thì lần lượt thay đổi từng yếu tố (các yếu tố khác thì giữ nguyên) để xem sự biến thiên của các hàm mục tiêu, sau cùng, thông qua số liệu thực nghiệm để đánh giá và chọn lựa cấp phối thích hợp nhất
Hàm mục tiêu khảo sát là: o Y1 : tính công tác, đánh giá qua độ chảy xòe Heagerman và độ chảy xòe Slump Flow o Y2 : cường độ chịu nén
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến hàm mục tiêu là: o SF/C = 0,15 ÷ 0,2 o FA/C = 0,15 ÷ 0,25 o Vpaste/Vaggregate = 450/550 ÷ 600/400
Các yếu tố sau không thay đổi trong quá trình khảo sát là: o W/ (C + SF) = 0,21 o SP = (1,5%)(C+SF+FP) Tính công tác của bê tông nền được đánh giá thông qua chỉ tiêu độ chảy xòe Haegermann và Slum Flow
Hình 4.11 thể hiện kết quả đo độ chảy xòe Haegermann của hỗn hợp bê tông nghiên cứu, còn hình 4.12 thể hiện kết quả đo độ chảy xòe Slump Flow của hỗn hợp bê tông nghiên cứu.
Hình 4.11 Thí nghiệm đo độ chảy xòe Haegermann cho hỗn hợp bê tông được nghiên cứu
Hình 4.12 Thí nghiệm đo độ chảy xòe Slump Flow cho hỗn hợp bê tông được nghiên cứu Để xác định cường độ chịu nén của bê tông nền thì mẫu thử phải có kích thước và số lượng mẫu thử hợp lý nhằm tiết kiệm nguyên vật liệu và cho kết quả thử chính xác Với bê tông không có hoặc có cốt liệu lớn đến 10mm và có mức độ đồng nhất cao thì nhóm nghiên cứu đã chọn mỗi cấp phối bê tông có số lượng mẫu thử gồm 8 mẫu lập phương 100x100x100mm
Hình 4.13 Thí nghiệm nén trên máy nén 300 tấn, điều khiển bằng máy tính, điều chỉnh tốc độ gia tải theo yêu cầu (6 ± 4 kgf/cm 2 /s)
Hình 4.14 Đồ thị so sánh tính công tác và cường độ chịu nén của các cấp phối bê tông nền
Bảng 4.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nguyên vật liệu đến tính chất của bê tông
SP Độ chảy xoè Haegerman
Cường độ nén (MPa) CP1-A-I
NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CỦA NỀN BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO
Thí nghiệm xác định cường độ nén cho thấy bê tông được chế tạo có cường độ rất cao nhưng tính dòn rất lớn, sự phá hủy diễn ra đột ngột ngay khi đạt cường độ cao nhất, sự làm việc tương hỗ giữa nền đá chất kết dính và cốt liệu là rất tốt thông qua vùng truyền bề mặt có chất lượng cao Quan sát vùng truyền bề mặt giữa nền đá chất kết dính và cốt liệu bằng kính hiển vi điện tử quét đã cho thấy mức độ đặc chắc cao và dạng phá huỷ ở vùng này
Kết quả thí nghiệm cho thấy cấp phối CP1-B-II sở hữu độ linh động cao và cường độ chịu nén vượt trội Đáng chú ý, cấp phối này còn sử dụng lượng lớn tro bay (25% so với xi măng), góp phần đáng kể vào việc tái chế phế liệu và bảo vệ môi trường Ngoài ra, cấp phối CP1-B-II đạt độ chảy loe Heagerman là 26,5 cm và độ chảy loe Flum, đáp ứng các yêu cầu về tính công tác của bê tông.
Flow là 78,3 cm và cường độ nén (mẫu lập phương 100x100x100 mm) Rn = 134 Mpa Do đó, nhóm nghiên cứu chọn sử dụng cấp phối bê tông nền này cho giai đoạn khảo sát tiếp theo
Hình 4.15 Ảnh SEM cho thấy phá hủy lan truyền từ nền đá chất kết dính đặc chắc cao và cắt qua hạt cốt liệu
Hình 4.16 Ảnh SEM cho thấy vết nứt phá hủy rất nhỏ lan truyền quanh hạt cốt liệu khi đã diễn ra phá hủy cắt qua hạt cốt liệu, chứng tỏ vùng truyền bề mặt có chất lượng rất tốt Các hạt phụ gia vô cơ hoạt tính lèn chặt vùng truyền bề mặt và đang có các phản ứng puzolanic diễn ra trên bề mặt hạt.
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ NGUYÊN VẬT LIỆU ĐẾN TÍNH
Tính co ngót của bê tông được xác định trên mẫu dầm có kích thước 100x100x400 mm và được thực hiện theo mô hình sau:
Hình 4.17 Mô hình thực nghiệm tính co ngót của mẫu bê tông
Hình 4.18 Ảnh hưởng của hàm lượng muội silic đến tính co ngót của bê tông
Mẫu bê tông sử dụng muội silic càng nhiều thì tính co ngót càng cao và ngược lại; cụ thể ở thời điểm 7 ngày: SF = 20%X cú giỏ trị co là 447,5 àm/m và SF 15%X cú giỏ trị co là 360 àm/m Điều này là do muội silic là những hạt siờu mịn; trong quá trình rắn chắc, muội silic có khuynh hướng co tổng thể, không cản trở quá trình co ngót Mặt khác, muội silic có khả năng hấp thụ nước lớn nên làm cho co ngót tăng.
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ NGUYÊN VẬT LIỆU ĐẾN ĐỘ BỀN CỦA BÊ TÔNG
Xác định độ chống thấm ion clo được thực hiện theo phương pháp đo điện lượng theo TCXDVN 360:2005 và tiêu chuẩn ASTM C1202-07 (hình 4.19 và hình 4.20)
Hình 4.19 Các bước chuẩn bị mẫu thử thấm ion clo
Hình 4.20 Dụng cụ xác định độ chống thấm ion clo bằng phương pháp đo điện lượng Dựa vào điện lượng đo được và bảng đánh giá độ thấm ion clo qua bê tông (bảng 2.1), kết quả được trình bày ở bảng 4.3
Bảng 4.3 Độ chống thấm ion clo của bê tông gia cường sợi (ASTM -C1202)
(MPa) Độ chống thấm ion clo Tổng điện lượng
(culông) Đánh giá mức độ thấm
CP1-B-I 126,21 65,0 Không thấm CP1-B-II 134,19 52,2 Không thấm CP1-B-III 131,67 81,2 Không thấm CP1-C-I 115,29 36,0 Không thấm CP1-C-II 123,06 60,1 Không thấm CP1-C-III 118,55 75,0 Không thấm CP1-D-I 110,88 91,2 Không thấm CP1-D-II 118,65 67,7 Không thấm CP1-D-III 114,66 113,5 Không thấm
Qua bảng 4.3, nhận thấy rằng:
- Các cấp phối trên với hàm lượng SF = [15 ÷ 25]%X và tỷ lệ V hồ /V cốt liệu [525/475 – 575/425] có tổng điện lượng truyền qua từ 36 đến 113,5 culông và được đánh giá là khả năng chống thấm ion clo cao
Đề tài đã hệ thống hóa kỹ thuật bê tông chất lượng cao trên cả phương diện lý thuyết lẫn thực nghiệm Từ đó, có thể áp dụng vào các công trình xây dựng để đạt được độ bền cao nhưng vẫn đảm bảo tính thuận tiện trong thi công.
Từ kết quả nghiên cứu đã rút ra được một số kết luận chính sau đây
1 Đã nghiên cứu được nguyên lý chế tạo bê tông chất lượng cao:
• Nâng cao độ đặc chắc của bê tông bằng việc tối ưu hóa thành phần hạt cốt liệu
• Sử dụng tỷ lệ lượng nước/lượng xi măng của hồ xi măng thấp
• Nâng cao độ đồng nhất và chảy dẻo của bê tông bằng việc sử dụng phụ gia siêu dẻo
• Nâng cao độ sít đặc của cấu trúc bằng việc sử dụng phụ gia vô cơ hoạt tính muội silic
2 Nghiên cứu hệ nguyên vật liệu sử dụng để chế tạo bê tông:
Bằng việc sử dụng hệ nguyên vật liệu trong nước: xi măng portland, sử dụng muội silic thay thế xi măng portland với hàm lượng 20%, đồng thời sử dụng phụ gia siêu dẻo, chế tạo được bê tông có ít lỗ rỗng, độ đặc chắc cao, cường độ cao, khả năng chống thấm ion clo rất cao hạn chế ăn mòn cốt thép của bê tông cốt thép
Thành phần hệ nguyên liệu:
• Xi măng Portland PC 50 có cường độ chịu nén là 50 MPa
• Hệ cốt liệu được phối hợp từ nhiều nhóm cốt liệu là cát sông thiên nhiên có cỡ hạt 4,75 ÷ 0,075mm và đá thiên nhiên nghiền nhỏ có cỡ hạt 9,5 ÷ 4,75mm
• Phụ gia khoáng vô cơ hoạt tính là muội silic Hàm lượng muội silic từ 15 đến 20% theo khối lượng là tối ưu để tạo bê tông có chất lượng cao, cường độ cao
• Phụ gia siêu dẻo sử dụng là phụ gia siêu dẻo polycarboxylate Hàm lượng phụ gia siêu dẻo so với tổng lượng bột (xi măng, muội silic) là 1 ÷ 2%
3 Đã nghiên cứu thiết kế cấp phối được tỉ lệ thành phần nguyên vật liệu của bê tông chất lượng cao
Cường độ nén (MPa) CP1-A-I
4 Đã nghiên cứu thực nghiệm các tính chất kỹ thuật của bê tông chất lượng cao đạt được:
• Cường độ chịu nén cao trên 100MPa (TCVN-3118:1993)
• Có khả năng chống sự xâm nhập của ion clo rất cao; cụ thể: tổng điện lượng truyền qua mẫu bê tông trong 6 giờ là 67,7 và 60,1 culông nhỏ hơn 100 culông (ASTM-C1202-07)
• Độ co ngút của bờ tụng ở tuổi 7 ngày là rất nhỏ đạt 360 àm/m
5 Nghiên cứu cải biến nâng cao độ đặc sít cấu trúc của bê tông chất lượng cao bằng phân tích kính hiển vi điện tử quét (SEM)
Với hàm lượng muội silic thay thế 20% xi măng, cấu trúc bê tông có độ đặc chắc hơn, lỗ rỗng giảm đi đáng kể do phản ứng pozzolana và sự lấp đầy của muội silic trong các lỗ rỗng Chúng không chỉ đóng vai trò hạt siêu mịn nhét đầy cấu trúc mà còn tác dụng với Ca(OH)2 sinh ra trong quá trình thủy hóa xi măng tạo thành khoáng chất lượng cao calcium silicate hydrat C-S-H
6 Khả năng ứng dụng vào sản xuất và hướng phát triển của đề tài
Dựa trên các kết quả thử nghiệm và triển khai thực tế, công trình nghiên cứu về công nghệ bê tông chất lượng cao đã đạt được thành công cả về mặt khoa học lẫn thực tiễn Về mặt khoa học, đề tài đã chứng minh được tính hiệu quả và ưu việt của công nghệ bê tông mới Về mặt thực tiễn, công nghệ này đã được ứng dụng thành công trong các công trình xây dựng, mang lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao.
• Về vật liệu : tận dụng nguồn vật liệu sẵn có trong nước đã nghiên cứu hoàn thiện công nghệ mới về sản xuất loại bê tông chất lượng cao
• Đề tài đã đáp ứng được nhu cầu về công nghệ sản xuất bê tông chất lượng cao thích hợp cho các công trình xây dựng cơ sở hạ tầng chất lượng cao, có độ bền cao, bổ sung phát triển thêm kỹ thuật bê tông
7 Những đóng góp của đề tài nghiên cứu
• Đã nghiên cứu đầy đủ và một cách có hệ thống kỹ thuật chế tạo bê tông, vừa có cường độ cao > 100Mpa và độ bền cao Một loại bê tông mới cần áp dụng phát triển trong xây dựng cơ sở hạ tầng có độ bền trên 100 năm
• Công nghệ chế tạo bê tông chất lượng cao phù hợp với điều kiện thiết bị như thi công bê tông thông thường, rất dễ dàng phổ biến áp dụng vào thực tế với quy mô rộng rãi trong xây dựng công trình
8 Kiến nghị và đề xuất
Nghiên cứu mở rộng phát triển ứng dụng kỹ thuật bê tông chất lượng cao cho các công trình chống nổ, chịu tải trọng động lớn và ứng dụng cho các công trình đặc biệt phục vụ quốc phòng.