bê tông cường độ cao và độ bền của bê tông cường độ cao dưới tác dụng của sự thâm nhập ion clo

Báo cáo này gồm 2 phần do nhóm NCKHSV biên soạn thông qua các cơ sở líthuyết thu được: Chương 1: Tổng quan về bê tông cường độ cao và độ bền của bê tông Chương 2: Thiết kế thành phần bê

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 2

CHƯƠNG I: Tổng quan về bê tông cường độ cao và độ bền của bê tông 3

1.Tổng quan về bê tông cường độ cao (HSC) 3

2.Độ bền của bê tông 7

3.Tổng kết 9

CHƯƠNG II: Thiết kế thành phần bê tông cường độ cao có xét đến độ bền 11

1.Phương pháp thiết kế thành phần bê tông cường độ cao 11

2 Các yêu cầu về độ bền của bê tông theo tiêu chuẩn hiện hành 16

3.Thí nghiệm thấm ion clo 20

4 Thiết kế thành phần bê tông cường độ có xét đến độ bền 22

5 Giả định thiết kế thành phần BTCĐC có xét đến độ bền cho thành phố Đà Nẵng – Việt Nam 25

KẾT LUẬN 30

PHỤ LỤC 31

TÀI LIỆU THAM KHẢO 39

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây bê tông cường độ cao đã được sử dụng trong cáccông trình xây dựng cầu, đường, nhà và công trình thủy có quy mô lớn và yêu cầu độbền khai thác đến 100 năm Dưới tác dụng của môi trường khắc nghiệt như: môitrường nước biển, môi trường chứa muối sunfat, các điều kiện khí hậu cực đoan: khíhậu ôn đới, khí hậu nhiệt đới xích đạo….làm cho bê tông nhanh chóng xuống cấp vàgiảm tuổi thọ Những điều đó đã buộc các nhà nghiên cứu về bê tông phải quan tâmnhiều hơn đến độ bền của bê tông

Báo cáo này cho kết quả nghiên cứu của nhóm NCKHSV về bê tông cường độcao và độ bền của bê tông cường độ cao dưới tác dụng của sự thâm nhập ion clo

Từ đó đề xuất phương án thiết kế thành phần bê tông cường độ cao có xét đến

độ bền của bê tông dưới tác dụng của ion clo

Báo cáo này gồm 2 phần do nhóm NCKHSV biên soạn thông qua các cơ sở líthuyết thu được:

Chương 1: Tổng quan về bê tông cường độ cao và độ bền của bê tông

Chương 2: Thiết kế thành phần bê tông cường độ cao có xét đến độ bền

Nhóm NCKHSV cảm ơn sự đóng góp quý báu của các chuyên gia xây dựng,các thầy cô trong bộ môn Vật liệu xây dựng và các thầy cô trong Viện kĩ thuật xâydựng Xin đặc biệt cảm ơn các thầy đã trực tiếp hướng dẫn nhóm NCKHSV và giúp đỡnhóm hoàn thành đề tài NCKH

Báo cáo còn có những thiếu sót rất mong nhận được các ý kiến đóng góp củaquý thầy cô và các bạn đọc quan tâm đến đề tài bê tông cường độ cao

CHƯƠNG I: Tổng quan về bê tông cường độ cao và độ bền của bê tông

1.Tổng quan về bê tông cường độ cao (HSC)

1.1.Khái niệm bê tông cường độ cao

Định nghĩa HSC thay đổi qua các năm, không nên coi nó là bất biến Địnhnghĩa chính xác có xu hướng thay đổi theo vị trí địa lý Trong những năm 50 của thế kỉ

21, bê tông có cường độ chịu nén 5000psi (35MPa) đã được coi là bê tông có cường

độ cao Năm 1984, trong báo cáo của Viện bê tông Mỹ (211.4R_08), 41MPa là cường

độ nhỏ nhất đối với bê tông cường độ cao Theo báo cáo đó, mặc dù 41MPa được chọn

là cường độ nhỏ nhất nhưng nó cũng không có nghĩa là có sự thay đổi lớn ở các tínhchất của vật liệu hoặc kỹ thuật sản xuất đối với cường độ này Thực tế, tất cả các thayđổi trên 41MPa thể hiện một quá trình bắt đầu với bê tông cường độ thấp hơn tớicường độ cao Hiện nay, trong tiêu chuẩn ACI 363R-92, bê tông cường độ cao đượcđịnh nghĩa là bê tông có cường độ chịu nén thiết kế là 55MPa hoặc lớn hơn Khi cường

độ bê tông tăng thì việc kiểm soát chất lượng cũng chặt chẽ hơn Việc chú trọng tớitừng phần của quá trình sản xuất bê tông trở nên quan trọng hơn khi muốn tăng cường

Thành phần bê tông cường độ cao có thể sử dụng các chất kết dính phụ thêmriêng rẽ hoặc kết hợp cùng nhau như muội silic, tro bay Khi dùng muội silic chấtlượng bê tông được nâng cao hơn

1.2.Phân loại bê tông cường độ cao

 Theo cường độ nén

Căn cứ vào cường độ nén ở 28 ngày, mẫu hình trụ D = 15 cm, H= 30 cm có thểchia bê tông thành 4 loại như sau:

Cường độ nén, MPa Loại bê tông

 Phân loại theo vật liệu chế tạo

- Bê tông cường độ cao không sử dụng muội silic: là loại bê tông không sửdụng muội silic siêu mịn, chỉ cần giảm tỷ lệ N/X và sử dụng các chất siêu dẻo tăngtính công tác

- Bê tông cường độ cao sử dụng muội silic: trong thành phần có lượng muộisilic từ (5% - 15%) so với lượng xi măng và chất siêu dẻo

- Bê tông cường độ cao sử dụng tro bay: loại bê tông này sử dụng tro bay vớiliều lượng từ (15% - 30%) so với lượng xi măng để tăng độ bền nước, giảm nhiệt độcủa bê tông tươi và giảm giá thành của bê tông

- Bê tông cường độ cao hỗn hợp: để đảm bảo, chất lượng của bê tông và giảmgiá thành có thể sử dụng kết hợp cả tro bay và muội silic với các liều lượng tối ưu

- Bê tông cường độ cao cốt sợi: là bê tông cường độ cao có hoặc không có muộisilic nhưng có thành phần cốt sợi Cốt sợi có thể là kim loại, sợi thủy tinh, sợi carbonhoặc các loại sợi khác tùy theo yêu cầu về tính năng và giá thành

1.3.Ứng dụng của bê tông cường độ cao

Hiện nay bê tông cường độ cao được ứng dụng cho các lĩnh vực sau:

-Cột của các tòa nhà cao tầng: việc sử dụng cột bê tông chất lượng cao sẽ chịuđược tải trọng lớn hơn, cho phép giảm kích thước mặt cắt cột, yêu cầu lượng cốt thép

và ván khuôn sử dụng ít hơn (Mỹ và Đức)

-Trong xây dựng cầu: bê tông chất lượng cao thường được sử dụng cho các dầmcầu bê tông dự ứng lực với mục đích giảm tải trọng bản than dầm và tăng chiều dài kếtcấu nhịp Cường độ bê tông đã được sử dụng trong khoảng 60 – 100 MPa (Mỹ, NhậtBản, Trung Quốc và Pháp) Các cầu của (Đức, Hà Lan) vào năm 1992 – 1995 đã dùng

bê tông 60 – 80 MPa

Trong những năm 1950, bê tông với cường độ nén 5000 psi (34 MPa) được coi

là có độ bền cao Trong năm 1960, bê tông với cường độ 6000 và 7500 psi (41 và 52MPa) đã được sản xuất thương mại Trong đầu những năm 1970 , đã đưa vào sản xuấtđược bê tông có cường độ là 62 MPA Ngày nay, cường độ nén gần 20.000 psi ( 138

Các nhà nghiên cứu trong phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng vật liệu đặc biệt

và quy trình đã đạt được với thế cường độ chịu nén vượt quá 116.000 psi (800 MPa).Như vậy công nghệ vật liệu và quy trình sản xuất phát triển, cường độ nén tối đa của

bê tông sẽ tiếp tục tăng và bê tông cường độ cao sẽ được sử dụng rộng rãi hơn

Nhu cầu sử dụng bê tông cường độ cao cho nhà cao tầng bắt đầu từ năm 1970,chủ yếu ở Hoa Kỳ với Tháp Nước Nơi ở Chicago đã được hoàn thành năm 1976 vớichiều cao 859 ft (260 m) và được sử dụng bê tông có cường độ là 9000 psi ( 62 MPa).Xây dựng tòa nhà 311 South Wacker Drive tại Chicago, hoàn thành năm 1990 vớichiều cao 961 ft (293 m), được sử dụng 12.000 psi (83 MPa) quy định cụ thể cường độnén cho các cột Trong thời gian này, cả hai tòa nhà đã giữ kỷ lục là tòa nhà nhất thếgiới Tòa nhà Two Union Square ở Seattle, WA, hoàn thành vào năm 1989, giữ kỷ lụccho bê tông có cường độ nén cao nhất được sử dụng là 19.000 psi (131 MPa) Bê tôngcường độ cao lúc này phổ biến rộng rãi trên khắp thế giới, và việc sử dụng nó tiếp tụcphát triển, đặc biệt là ở vùng Viễn Đông và Trung Đông Tất cả các tòa nhà cao nhấtxây dựng trong 10 năm qua đều có sử dụng HSC trong cột và tường Tòa nhà cao nhấtthế giới: 1.670 ft (509 m), là Taipei 101 ở Đài Loan, hoàn thành năm 2004 Hệ thốngkết cấu sử dụng sự kết hợp của thép và các yếu tố cụ thể, với độ nén bê tông cường độcao lên đến 10.000 psi ( 69 MPa) Cột Petronas Towers 1 và 2, hoàn thành vào năm

1998 tại Kuala Lumpur, Malaysia, được sử dụng bê tông với khối lập phương đượcquy định cường độ nén lên đến 11.600 psi ( 80 MPa) trong các cột và các bức tường.Thành phố Trump World Tower ở New York , báo cáo xây dựng khu dân cư cao nhấtthế giới với độ cao 861 ft ( 262 m ) và hoàn thành vào năm 2001, được xây dựng bởimột hệ thống kết cấu với các cột có quy định cường độ nén lên đến 12.000 psi ( 83MPa) Trong năm 2005, bắt đầu xây dựng tháp Burj Dubai ở Dubai, UAE với cóchiều cao trên 1969 ft (600 m ), tất cả công trình này được sử dụng kết cấu bê tôngcường độ cao, được hoàn thành trong năm 2009, sẽ sử dụng bê tông cường độ caodạng khối lập phương có cường độ chỉ định lên đến 11.600 psi ( 80 MPa)

Tháp đôi Petronas sử dụng bê tông cường độ 80 MPa

Tháp Burj –Dubai-UAE

Việc sử dụng bê tông cường độ cao vào cầu bắt đầu ở Mỹ vào giữa năm 1990thông qua một loạt các dự án Cầu Alabama dầm chữ T (34m) được thông xe tháng 4năm 2000, cầu dài 798 ft (243m), sử dụng dầm có cường độ chịu nén tới 10000psi (69MPa) Cầu California hình hộp 162m, sử dụng dầm với bê tông sử dụng 25% tro bayđạt đến cường độ vượt 10000psi (> 69 MPa)

Ngoài ra có rất nhiều các ứng dụng của HSC trong kết cấu ngoài khơi Chúngbao gồm các dự án như cơ cấu khoan Glomar Beaufort Sea móng nổi Heidrun ở BiểnBắc, và Hibernia, móng bê tông ngoài khơi Newfoundland, Canada Trong nhiềutrường hợp, ở các nước khác nhau, cường độ quy định cho bê tông cường độ cao làkhác nhau vì các môi trường khắc nghiệt khác nhau

Ở Việt Nam, trong những năm gần đây HSC đã được nghiên cứu bởi các nhàkhoa học thuộc đại học xây dựng, ĐH Giao Thông vận tải, Viện khoa học và côngnghệ xây dựng…Gần đây các kết cấu sử dụng bê HSC đã được nghiên cứu tại ViệtNam Tuy nhiên các kết quả nghiên cứu nhằm tạo ra một sản phẩm HSC mang tínhthương phẩm cũng như các kết quả đáng tin cậy về HSC có xét tới độ bền và tuổi thọkết cấu còn khá hạn chế

2.Độ bền của bê tông

Độ bền của bê tông xi măng cứng trong nước được định nghĩa là khả năngchống lại tác động thời tiết tác động hóa học, mài mòn, hoặc bất kỳ sự tác động nàokhác gây giảm độ bền của bê tông Bê tông bền sẽ giữ lại hình dạng, chất lượng banđầu, và bảo đảm khi tiếp xúc với môi trường Một số tài liệu tham khảo tiêu biểu vềchủ đề độ bền của bê tông có thể dùng được như các nghiên cứu của ( Klieger 1982;Woods 1968), các chỉ dẫn về độ bền của bê tông của Tiểu ban 211 – Viện Bê tông Hoa

Kỳ, chi dẫn kết cấu bê tông của Tiểu ban 318 – Viện Bê tông Hoa Kỳ,… Các tác độnglàm giảm độ bền khai thác của bê tông và kết cấu bê tông điển hình có thể kể đến như:

sự thâm nhập của ion clo, ion sulphate, ảnh hưởng của nhiệt độ cao, hóa chất, lực vađập, mài mòn, phản ứng kiềm – silic, quá trình cacbonat hóa…

Ảnh hưởng của các chu kỳ đóng băng và tan băng ở các vùng khí hậu ôn đới cóthể gây ra giảm độ bền của bê tông nghiêm trọng Được rút ra từ thực tế, việc tăngcường sử dụng bê tông ở các nước có khí hậu nóng là quá trình hóa học có hại, chẳnghạn như ăn mòn và phản ứng kiềm - tổng hợp, được làm tăng thêm bởi nhiệt độ cao.Ngoài ra, các ảnh hưởng kết hợp của mùa đông lạnh và mùa hè nóng, sẽ làm ảnhhưởng đến độ bền của bê tông

Nước là nhân tố ảnh hưởng đến hầu hết các phản ứng hóa học và các quá trìnhvật lý diễn ra trong bê tông, gây ra cả những ảnh hưởng có lợi và có hại Nhiệt lượngcung cấp làm kích thích cho các quá trình diễn ra Các hiệu ứng tích hợp của nước vànhiệt, và các yếu tố môi trường khác cũng quan trọng cần được xem xét và theo dõi.Lựa chọn thành phần và loại vật liệu phù hợp và xử lý chúng một cách chính xác trongđiều kiện môi trường sử dụng là điều cần thiết để đạt được có khả năng chống tác hạicủa nước và nhiệt độ khắc nghiệt làm đóng băng và tan băng cần được hiểu rõ Sự hưhại của bê tông phát triển, đặc biệt là việc sử dụng muối làm tan băng trên mặt đường,thường dẫn đến đóng cáu ở bề mặt May mắn thay, bê tông được thực hiện với chấtlượng cốt liệu tốt, tỷ lệ nước xi măng thấp (w /c), độ lỗ rỗng thích hợp, và cho phépđạt cường độ trước khi được tiếp xúc với lạnh nghiêm trọng và tan băng, điều đó giúptăng khả năng giảm thiểu thiệt hại.

Hàm lượng ion sunfat trong đất, nước ngầm, nước biển bị hạn chế ảnh hưởngbằng cách sử dụng vật liệu xi măng phù hợp và một hỗn hợp bê tông cân đối để kiểmsoát chất lượng Vì vấn đề chậm hình thành ettringite ( DEF) vẫn còn là một vấn đềgây tranh cãi và là chủ đề của nhiều dự án đang nghiên cứu Chất lượng bê tông sẽchống lại sự tiếp xúc thường xuyên từ axit nhẹ , nhưng không thể bảo vệ bê tông khỏiaxit mạnh hoặc hợp chất có chứa axit Mài mòn có thể làm mòn đi bề mặt bê tông Màimòn có thể là một vấn đề cụ thể trong sàn công nghiệp Việc ô tô đi lại trên đường đãgây ra mài mòn nghiêm trọng cho đường, cầu bê tông; bê tông thông thường sẽ khôngchịu thiệt hại này Các nứt vỡ của bê tông trong mặt cầu là một vấn đề nghiêm trọng Nguyên nhân chính gây ăn mòn cốt thép chủ yếu là do việc sử dụng muối làm tanbăng Sự ăn mòn tạo ra vết nứt phần bê tông phía trên cốt thép Lớp phủ bề mặt thép

có tính thấm thấp, bê tông cuốn khí sẽ đảm bảo độ bền trong đa số trường hợp, nhưngbảo vệ tốt hơn khi sử dụng thép phủ epoxy, bảo vệ ca-tốt, hoặc chất ức chế ăn mòn hóahọc, là cần thiết cho phơi ngoài trời Mặc dù cốt liệu thường được coi là một chất độntrong bê tông, đó không phải luôn luôn là như vậy Một số cốt liệu có thể phản ứng vớikiềm trong xi măng, gây dãn nở và xuống cấp Cần quan tâm việc lựa chọn nguồn cốtliệu và việc kiểm tra sử dụng xi măng thấp kiềm, pozzolans , hoặc xỉ mặt đất sẽ làmgiảm bớt vấn đề này

Sự suy thoái sớm của kết cấu bê tông với nhiệt độ là một vấn đề nghiêm trọng ởvùng khí hậu nóng và nhiệt đới Các hình thức phổ biến nhất của hư hỏng là do ionclorua xâm nhập qua bê tông, dẫn đến sự ăn mòn cốt thép Các gỉ sắt thép tạo thành cókhối lượng lên đến bốn lần khối lượng ban đầu của phần cốt thép bị gỉ, tạo ra ứng suấtkéo trong bê tông, trong đó dẫn đến nứt và nứt vỡ của vùng lớp bê tông bảo vệ Ion closẽ xâm nhập sau đó có thể nhanh chóng tăng tốc và cuối cùng làm hư hỏng các cấutrúc và công trình sẽ phải đối mặt với việc bảo trì hoặc thay thế với chi phí cao

3.Tổng kết

Nghiên cứu này đề cập tới việc thiết kế loại bê tông cường độ cao có xét tới độbền dưới tác động chủ yếu là việc thâm nhập ion clo Như vậy để giải đáp được yêucầu trên ta cần trả lời lần lượt các câu hỏi mà chính đề tài đặt ra, cụ thể là: Tại sao cần

sử dụng bê tông cường độ cao? Tại sao phải xét đến độ bền? Tại sao phải quan tâmđến vấn đề thấm ion clo?

Ưu điểm của bê tông cường độ cao:

- Giảm kích thước cấu kiện,kết quả là làm tăng không gian sử dụng và giảmkhối lượng bê tông được sư dụng, kèm theo rút ngắn được thời gian thi công

- Giảm khối lượng bản thân và các tĩnh tải phụ thêm làm giảm được kích thướcmóng

- 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 dày bản chiều cao dầm

Độ bền thường đồng nghĩa với duy tu, bảo dưỡng Thông thường, một vật liệu

có độ bền cao được sử dụng trong xây dựng sẽ kéo dài thời gian khai thác trước khiphải tiến hành duy tu, sửa chữa Điều này đồng nghĩa với việc giảm thiểu được chi phíđầu tư cho vận hành công trình trong suốt vòng đời khai thác Không những thế việctránh sử dụng các vật liệu để sửa chữa, thay thế hay sử dụng mới giúp bảo vệ môitrường Đây còn là hướng phát triển vật liệu “xanh” và bền vững

Việt Nam lại nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, với đặc điểm khí hậunóng ẩm mưa nhiều Lượng mưa trung bình trong năm của Hà Nội là 1.763 mm; Huế:2.867 mm; TP.Hồ Chí Minh: 1.910 mm Độ ẩm trung bình vượt 80%, thậm chí 90%trong mùa mưa và thời kỳ có mưa phùn Khí hậu thay đổi liên tục và tương đối khắcnghiệt ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ công trình Đường bờ biển dài hơn 3260km và

vô số đảo lớn nhỏ, khi xây dựng các công trình gần biển hoặc trên biển việc quan tâmđến ion clo là rất cần thiết ảnh hưởng tiếp đến chất lượng công trình sau này

Ion clo là nguyên chính gây ăn mòn cốt thép dẫn đến phá hỏng kết cấu bê tôngcủa các công trình gần biển

Theo nghiên cứu của Trần Văn Miền, Nguyễn Thị Hải Yến, Cao Nguyên Thi trong báo cáo “nghiên cứu đặc tính thẩm thấu ion clo của bê tông có sử dụng xỉ lò cao” thì, ăn mòn cốt thép trong môi trường biển được chia ra làm 3 vùng chính: vùng không khí biển, vùng thủy triều và vùng ngập nước hoàn toàn.

CHƯƠNG II: Thiết kế thành phần bê tông cường độ cao có xét đến độ bền

1.Phương pháp thiết kế thành phần bê tông cường độ cao

Các phương pháp thiết kế thành phần BTCĐC đã được nghiên cứu và quy địnhtrong các tiêu chuẩn ở nhiều nước trên thế giới như: tiêu chuẩn của Châu Âu (EN),Pháp, Đức, Nhật Bản, Trung Quốc, Mỹ… Việc thiết kế thành phần BTCĐC ở ViệtNam hiện đã được nghiên cứu và đưa vào ứng dụng dựa trên lý thuyết và tiêu chuẩncủa các nước trên thế giới Trong phạm vi nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu áp dụngchỉ dẫn về thiết kế thành phần bê tông cường độ cao theo ACI 211.4R-08 của Viện bêtông Hoa Kỳ Các bước như sau thiết kế thành phần được tóm tắt theo sơ đồ dưới đây:

Cụ thể:

Bước 1: Xác định độ sụt yêu cầu và cường độ trung bình yêu cầu

f’cr= 1.1 x f’c +4.82

Bước 2: Xác định đường kính cốt liệu lớn nhất Dmax

Bước 3: Lựa chọn hầm lượng cốt liệu thô tối ưu

Bước 4: Dự kiến lượng nước và hàm lượng không khí

Bước 5: Xác định tỷ lệ N/CKD

Bước 6: Xác định hàm lượng chất kết dính (CKD)CKD= N/ (N/CKD)

Chú ý:

 So sánh hàm lượng chất kết dính với hàm lượng chất kết dính tối thiểu đượcquy đinh Phải đảm bảo rằng chất kết dính phải lớn giá trị tối thiểu được quyđịnh

 Nếu chất kết dính lớn hơn 1000lb/yb3 (594 kg/m3) bê tông thì có thể cần xemxét lại loại chất kết dính sử dụng hoặc phương pháp thiết kế

Bước 7: Xác định hàm lượng cốt liệu min

Hàm lượng cốt liệu min được xác định bằng phương pháp thể tích tuyệt đối saukhi đã biết hàm lượng của các vật liệu còn lại và hàm lượng của không khí trong bêtông

Bước 8: Xác định thành phần hỗn hợp cơ sở và xác định thành phần các hỗn hợp đồngdạng

 Để có được thành phần hỗn hợp tối ưu, một số hỗn hợp bê tông cần được xácđịnh và thí nghiệm

 Thành phần hỗn hợp cơ sở là thành phần hỗn hợp mà chất kết dính chỉ có ximăng

 Thành phần hỗn hợp đông dạng là thành phần hỗn hợp mà chất kết dính có cảcác chất kết dính phụ thêm như tro bay, muội silic…Thành phần hỗn hợp đôngdạng được xác định từ thành phần hỗn hợp cơ bản bằng việc thay thế một phần

xi măng bằng tro bay hoặc muội Tỷ lệ thay thế thường được chọn theo kinhnghiệm hoặc khuyến cáo của cơ quan chuyên môn và sẽ được điều chỉnh thôngqua kết quả thí nghiệm

- Tro bay loại F: 15- 20%

- Tro bay loại C: 20- 35%

- Muội silic: 5- 15%

Bước 9: Trộn thử nghiệm các hỗn hợp

Trộn các mẻ trộn thử và thí nghiệm kiểm tra tính công tác và cường độ

Bước 10: Điều chỉnh thành phần các mẻ trộn thử

Nếu kết quả thí nghiệm không đạt yêu cầu cần điều chỉnh thành phần mẻ trộn

để có được thành phần mong muốn

Bước 11: Lựa chọn thành phần tối ưu

Thiết kế cụ thể:

 Số liệu đầu vào

+ Đá dăm: có tỷ trọng khô biểu kiến = 2.73, khối lượng thể tích đầm chặt ở trạngthái khô BD= 1093 kg/m3 độ hấp thụ nước là 0.7%, độ ẩm là 0.97%

+ Cát : có Mk = 1710tỷ trọng khô biểu kiến = 2.59 , khối lượng thể tích đầm chặt ởtrạng thái khô BD=1682/cm3 độ hấp thụ nước là 1.01% , độ ẩm là 5.3%

+ Có sử dụng phụ gia siêu dẻo (Sika vicocrete 3000-20) và phụ gia khoáng (muộisilic)

+ Tiêu chuẩn thiết kế: ACI 211,4R-08

 Đối với bê tông cường độ 80 MPa thành phần cho 1m3 bê tông khô là:

Đồng dạngthứ 1 (8% sf)(Kg)

Đồng dạng thứ

2 (10% sf)(Kg) Đồng dạng thứ 3(12% sf) (Kg)

Khối lượng cốt liệu

Khối lượng cốt liệu

Khối lượng nước 136.79184 136.79184 136.79184

Khối lượng muội

 Đối với bê tông cường độ 60 MPa thành phần cho 1m3 bê tông Khô là:

Đồng dạngthứ 1 (8% sf)(Kg)

Đồng dạng thứ

2 (10% sf)(Kg) Đồng dạng thứ 3(12% sf) (Kg)Khối lượng xi măng 534.5888 525.15488 515.72096

Khối lượng cốt liệu

Khối lượng cốt liệu

Khối lượng muội

2 Các yêu cầu về độ bền của bê tông theo tiêu chuẩn hiện hành

 Tiêu chuẩn ACI-318-11

Chương 4, tiêu chuẩn ACI318-11, quy định về các yêu cầu của bê tông (thànhphần, vật liệu chế tạo, công nghệ chế tạo,…) để đảm bảo độ bền trong các điều kiệnmôi trường khác nhau, trong đó có quy định chủ yếu về cường độ chịu nén đặc trưng(f’c) tối thiểu, tỷ lệ nước trên chất kết dính tối đa (w/cm), hàm lượng các chất kết dínhphụ thêm,…

Các điều kiện môi trường được đánh giá và xếp hạng theo từng nhóm đối vớimỗi một ảnh hưởng tới bê tông như: theo tác động của chu kỳ đóng và tan băng, ảnhhưởng của ion sulfate, sự ăn mòn cốt thép,…

Bảng xếp hạng nhóm các điều kiện môi trường theo tác độngĐối với ảnh hưởng của ion clo tới sự ăn mòn cốt thép trong bê tông, theo tiêuchuẩn ACI 318-11 thì trong điều kiên C0 (Bê tông khô hoặc được bảo vệ trước tácđộng của độ ẩm) thì ngưỡng nồng độ ion clo tối đa (tại vị trí cốt thép) mà cốt thépchưa bị ăn mòn - tính theo % về khối lượng xi măng - 1% đối với bê tông cốt thépthường và 0.06% đối với bê tông cốt thép dự ứng lực đồng thời cường độ chịu nén tốithiểu của bê tông là 2500psi (17MPa).

Còn trong điều kiện khắc nghiệt C2(bê tông tiếp xúc với độ ẩm và nguồn ionclor từ hóa chất làm tan băng, muối, nước lợ, nước biển, ) thì ngưỡng nồng độ nàyđược quy định là 0.15% (với bê tông cốt thép thường) và 0.06% (với bê tông cốt thép

dự ứng lực); tỉ lệ nước trên chất kết dính tối đa (w/cm) không vượt quá 0.4 và cường

độ chịu nén của bê tông tối thiểu là 5000psi (35MPa)

 Tiêu chuẩn ACI 222R-01

Tiêu chuẩn ACI 222R-01 về bảo vệ chống ăn mòn cốt thép trong bê tông, nồng

độ ion clo ban đầu tối trong bê tông (C0) (xác định theo các tiêu chuẩn ASTM C1152hoặc ASTM C1218) không được vượt quá lần lượt là 0,1% và 0,08% đối với BTCTthường trong điều kiện ẩm ướt – theo khối lượng của xi măng, và không vượt quá0,2% và 0,15% với BTCT thường trong điều kiện khô

*Nghiên cứu của Bruce G Smith, (2001):

Bruce G Smith đã tổng hợp một số chỉ dẫn về độ bền của bê tông trong nghiêncứu của mình vào năm 2001 về độ bền của bê tông sử dụng muội silic dưới tác dụngcủa ion clo trong điều kiện khí hậu nóng Theo đó, Hiệp hội bê tông Anh ,Hiệp hộiCông nghiệp Xây dựng ( CIRIA ) hiện đang cập nhật hướng dẫn của họ để xây dựng

bê tông trong khu vực Vịnh Ả Rập [ Trước đây CIRIA SP- 31 ( CIRIA 1984) ] Hướngdẫn mới này đề nghị chế tạo bê tông sử dụng các chất kết dính phụ thêm với hàm

lượng quy định như: 5-10 % muội silic, 25 - 30% tro bay, hoặc xỉ lò cao (GGBFS)(không có tỷ lệ phần trăm nhất định mặc dù hàm lượng 50 - 60 % thường được yêucầu) với N/X<0.45 (thường quy định là 0,4) để giảm sự khuếch tán ion clo trong cáccấu trúc đê biển trên Bán đảo Ả Rập cùng với độ dày lớp bê tông bảo vệ 75 - 100 mm.

ACI 318 khuyến cáo cho các cấu trúc tiếp xúc với muối làm tan băng sử dụnglên đến 10 % silica fume , lên đến 25% tro bay , hoặc lên đến 50% xỉ lò cao (GGBFS)với N/X < 0,4 và f’c = 5.000psi (35MPa) để giảm sự thâm nhập của ion clo

Các quy định đảm bảo độ bền của bê tông ở Trung Đông (được sử dụng bởi các

tổ chức địa phương như Saudi Consolidated Electricity company ( SCECO 1995),Công ty dầu khí Saudi Arabian (ARAMCO 1994), và Ủy ban Hoàng gia Jubail vàYanbu (1995)) khuyến cáo sử dụng 7-8 % silica fume với tổng hàm lượng chất kếtdính là 360-400 kg/m3, w/c < 0.40 và cường độ f’c = 5.000 psi để giảm sự khuếch tánion clo trong các cấu trúc đê biển xây dựng xung quanh bán đảo Ả Rập cùng với một

độ dày lớp bê tông bảo vệ tối thiểu 75 mm.Để kiểm soát chất lượng của bê tông silicafume, các kỹ sư ở Trung Đông có kiểm tra bằng cách sử dụng thử nghiệm thấm nhanhclorua ASTM C 1202, các kết quả đạt yêu cầu có giá trị điện lượng dưới 1.000Coulombs Ngoài ra các thí nghiệm thấm nước được thực hiện theo tiêu chuẩn Đức (D1048)

Thông thường, các chỉ dẫn đảm bảo độ bền của bê tông đưa ralương xi măng tốithiểu, độ dày lớp bê tông bảo vệ tối thiểu, và tỷ lệ nước/ xi măng tối đa Tuy nhiên,ngày nay việc xác định lượng tối thiểu của muội silic, tro bay, hoặc xỉ lò cao là cầnthiết để đạt được tuổi thọ yêu cầu của bê tông trong cấu trúc tiếp xúc với môi trườngclorua Thông số kỹ thuật Trung Đông cung cấp lời khuyên tốt cho các kỹ sư trongkhu vực Rất nhiều những chỉ dẫn về việc lựa chọn các hàm lượng chất kết dính phụthêm này được trình bày ở trên, nhưng tuổi thọ của bê tông cốt thép có sử dụng 5% và10% hàm lượng SF (thay thế xi măng) là bao nhiêu? Độ dày lớp bê tông bảo vệ nhưthế nào là đủ? Để trả lời những câu hỏi trên, chúng ta các mô hình dự đoán tốc độkhuếch tán ion clo trong bê tông Các mô hình này cũng có thể được sử dụng để tínhtoán thời gian cốt thép bắt đầu bị ăn mòn, và sau đó ước tính tuổi thọ thiết kế của bêtông