đồ án kỹ thuật vật liệu xây dựng Nghiên cứu sử dụng các loại vật liệu sẵn có ở tỉnh Thái Nguyên để chế tạo bê tông cường độ cao mác 600 dùng xây dựng các công trình trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên

Nghiên cứu khoa học Sinh viên 2010 MỤC LỤC Mục lục…………………………………… …………………………………… 1 Phần mở đầu………………………………………………….………………… 2 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIấN CỨU BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO 5 1.1 MỞ ĐẦU 5 1.1.1 Những khái niệm chung bê tông cường độ cao 5 1.1.2 Những ưu diểm của BTCĐC 6 1.2 Tình hình nghiên cứu BTCĐC trên thế giới 7 1.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng BTCĐC ở Việt nam 9 1.3.1 Nghiờn cứu BTCĐC tại viện nghiên cứu và các trường Đại học 9 1.3.2 Tình hình nghiên cứu BTCĐC ở tỉnh Thái Nguyờn 9 1.4 Những hướng nghiên cứu chế tạo BTCĐC 10 1.4.1 Hướng thứ nhất: Nâng cao chất lượng cốt liệu 10 1.4.2 Hướng thứ hai: Nâng cao cường độ của đá xi măng 11 1.4.3 Hướng nghiên cứu của đề tài 11 VẬT LIỆU CHẾ TẠO VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12 1.5 VẬT LIỆU CHẾ TẠO BTCĐC 12 1.5.1 Xi măng 12 1.5.2 Cốt liệu nhỏ (Cát) 12 1.5.3 Cốt liệu lớn (Sỏi hoặc đá dăm) 12 1.5.4 Nước 13 1.5.5 Phụ gia hoá học 13 1.5.6 Phụ gia khoáng hoạt tính 15 1.6 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG 16 1.6.1 Cơ sở lý thuyết thiết kế cấp phối bê tông ACI 211.4R – 93 16 1.6.2 Các bước thiết kế 16 THIẾT KẾ THÀNH PHẦN VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO 26 1.7 MỞ ĐẦU 26 1.8 VẬT LIỆU SỬ DỤNG 26 1.8.1 Cát 26 1.9 Cốt liệu lớn (Sỏi) 28 1.9.1 Xi măng 30 1.9.2 Các loại phụ gia hoá học 30 1.9.3 Phụ gia khoáng hoạt tính 31 1.10 Thiết kế thành sơ bộ phần bê tông cường độ cao theo tiêu chuẩn Mỹ ACI 211.4R - 93 31 1.10.1 Xác định cấp phối sơ bộ của bê tông cường độ cao 31 1.11 CÁC TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG CHẤT CƯỜNG ĐỘ CAO 33 1.11.1 Tớnh công tác của hỗn hợp bê tông 33 1.11.2 cường độ chịu nén 34 1.11.3 Cường độ chịu kéo khi uốn 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 Khoa Quản lý Công Nghiệp và Môi trường Trang 1 Nghiên cứu khoa học Sinh viên 2010 PHẦN MỞ ĐẦU Ngày nay trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, nước ta đã mở cửa hội nhập, quan hệ với các nước trên thế giới và khu vực. Đã đem lại nhiều thành tựu to lớn cho đất nước về khoa học kỹ thuật, kết cấu hạ tầng, giáo dục, y tế… Một trong những thành tựu to lớn đó phải kể đến thành tựu về kết cấu hạ tầng, đã thúc đẩy sự phát triển bộ mặt đô thị của đất nước lên một tầm cao mới. Nhiều công trình nhà cao tầng, hệ thống cầu, hệ thống đường giao thông, nhà máy thuỷ điện, các khu công nghiệp đang được xây dựng nhanh chóng. Để đáp ứng kịp thời nhu cầu phát triển xây dựng ngày một tăng, nhiều công nghệ thi công tiên tiến như: Công nghệ thi công cọc khoan nhồi, công nghệ thi công cầu bằng phương pháp đúc hẫng cân bằng trên đà giáo, công nghệ thi công tường chắn được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong lĩnh vực xây dựng ở nước ta. Bên cạnh sự phát triển của công nghệ thi công, công nghệ sản xuất và đánh giá chất lượng vật liệu sử dụng cũng ngày một hoàn thiện. Vì vật liệu xây dựng là sản phẩm không thể thiếu của mỗi công trình xây dựng nên khi một công nghệ thi công mới xuất hiện thường đi kèm các loại vật liệu mới, hoàn thiện hơn so với vật liệu trước nó. Công nghệ vật liệu xây dựng thường đi trước một bước so với công nghệ thi công. Một trong những công nghệ tiên tiến đó là công nghệ sản xuất và ứng dụng bê tông cường độ cao. Trên thế giới công nghệ này đã phát triển từ những thập niên 60 ữ 70, ở nước ta công nghệ này mới chỉ ứng dụng vào xây dựng các công trình lớn trọng điểm quốc gia, với quy mô chưa đồng bộ. Mặt khác nhu cầu rất lớn trong xây dựng kết cấu hạ tầng là đòi hỏi phải có bê tông cường độ cao. Vì vậy đõy chớnh là mục tiêu nghiên cứu công nghệ chế tạo bê tông cường độ cao với vật liệu sẵn có như : Cỏt, đỏ, sỏi…để ứng dụng rộng rãi trong các công trình cả nước nói chung và các công trình ở tỉnh Thỏi Nguyờn nói riêng. Trong giai đoạn hiện nay, Thái nguyên là tỉnh có tốc độ phát triển rất lớn về mọi mặt (công nghiệp, dịch vụ, y tế, giáo dục…) phấn đấu đến năm 2020 trở thành trung tâm kinh tế lớn nhất của vùng trung du Bắc Bộ. Để đạt được mục tiêu to lớn đú thỡ tỉnh phải có cơ sở hạ tầng khang trang và hiện đại gồm các cơ sở hạ tầng lớn như các nhà cao tầng, các trung tâm thương mại, hệ thống cầu đường… nhưng bê tông sử dụng trong các công trình này mới dừng lại ở cường độ thấp, hiệu quả chưa cao. Với tính ưu việt của bê tông cường độ cao thì việc sử dụng nó vào các công trình trờn, đó đem lại rất nhiều lợi ích như: đẩy nhanh tiến độ thi công, nhất là các công trình phải đảm bảo yêu cầu tiến độ nhanh, chất lượng tốt, mỹ thuật đẹp như những công trình cầu nối Khoa Quản lý Công Nghiệp và Môi trường Trang 2 Nghiên cứu khoa học Sinh viên 2010 những tuyến đường trọng điểm, những toà nhà cao tầng. Mặt khác việc sử dụng bê tông cường độ cao còn giảm được tải trọng tĩnh, giảm lượng dùng cốt thép và đạt hiệu quả kinh tế cao. Bê tông cường độ cao chắc chắn sẽ tạo ra được những kết cấu mới làm công trình nhẹ hơn, chịu được các tác động ngày càng phức tạp hơn do sự thay đổi của môi trường như: nhiệt độ, gió, động đất Đứng trước những đòi hỏi khách quan của sự phát triển như vậy việc nghiên cứu chế tạo các loại bê tông cường độ cao là điều hết sức cần thiết, đúng đắn. Hiện nay mảng đề tài bê tông cường độ cao đã được khá đông đảo các nhà khoa học trong nước quan tâm, tuy nhiên những đề tài nghiên cứu về bê tông cường độ cao chưa nhiều, các vấn đề vẫn chưa được giải quyết một cách đầy đủ, việc ứng dụng triển khai các kết quả của đề tài còn hạn chế, hiệu quả sử dụng chưa cao. Chớnh vì những lý do trên đề tài này đặt ra mục tiêu: Nghiên cứu sử dụng các loại vật liệu sẵn có ở tỉnh Thỏi Nguyờn để chế tạo bê tông cường độ cao mác 600 dùng xây dựng các công trình trên địa bàn tỉnh Thỏi Nguyờn. 1. Tính cấp thiết của đề tài Để hoà chung với công cuộc đổi mới và xây dựng đất nước phấn đấu nước ta đến năm 2020 trở thành nước công nghiệp, mở cửa hội nhập. Một trong những ngành công nghiệp trọng điểm của đất nước là ngành xây dựng, phải đối mặt với nhiều thách thức to lớn như trình độ khoa học kỹ thuật tiến bộ, nhu cầu xã hội đòi hỏi cao cả về chất lượng và mỹ quan. Bởi vậy cơ sở hạ tầng đóng một vai trò hết sức quan trọng trong tiến trình phát triển và hội nhập của xã hội. Bê tông và bê tông cốt thép là một trong những dạng vật liệu bền vững lâu dài. Với các công trình thông thường xây dựng bằng các loại vật liệu này, thời gian sử dụng được tính toán trong khoảng 40 ữ 60 năm [13]. Tuy nhiên, cũng như nhiều loại vật liệu khác, dưới tác động xâm thực của môi trường, độ bền của bê tông bị suy giảm dần theo thời gian. Tốc độ phá hủy các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép một mặt bị ảnh hưởng bởi mức độ xâm thực của môi trường, mặt khác phụ thuộc vào chính bản thân chất lượng và các tính năng kỹ thuật của kết cấu đó. Do đó để nâng cao chất lượng và tuổi thọ của công trỡnh thỡ vấn đề chất lượng của công trình cần phải được quan tâm hàng đầu, mà phương pháp tốt nhất là dựng cỏc loại vật liệu có chất lượng tốt, cường độ cao. Vì vậy việc nghiên cứu chế tạo bê tông cường độ cao dùng xây dựng các công trình trên địa bàn tỉnh Thỏi Nguyờn là hết sức cần thiết. 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài Mục đích của đề tài là: Nghiờn cứu sử dụng các loại vật liệu sẵn có ở tỉnh Thỏi Nguyờn để chế tạo bê tông cường độ cao mác 600 dùng xây dựng các công trình trên địa bàn tỉnh Thỏi Nguyờn. Khoa Quản lý Công Nghiệp và Môi trường Trang 3 Nghiên cứu khoa học Sinh viên 2010 3. Nội dung nghiên cứu a) Xác định các chỉ tiờu kỹ thuật của cốt liệu. b) Thiết kế thành phần bê tông cường độ cao theo tiêu chuẩn ACI 211.4R-93 c) Thí nghiệm xác định các tính chất cơ bản: Xác định tính công tác của hỗn hợp bê tông cường độ cao. Cường độ nén ở tuổi 7 ngày, 28 ngày Cường độ uốn ở tuổi 28 ngày. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là loại bê tông cường độ cao mác 600 được chế tạo từ các loại vật liệu sẵn có ở tỉnh Thỏi Nguyên. Phạm vi nghiên cứu của đề tài là thiết kế thành phần cấp phối sơ bộ, thí nghiệm xác định một số tính chất cơ bản của bê tông như: Tính công tác, cường độ nén, cường độ uốn. 5. Lựa chọn phương pháp nghiên cứu Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu theo tiêu chuẩn Việt Nam Xác định các tính chất cơ lý của cốt liệu theo TCVN 7572: 2006 Cốt liệu cho bê tông và vữa – Phương pháp thử. Thiết kế thành phần bê tông theo tiêu chuẩn ACI 211.4R-93. 6. í nghĩa khoa học của đề tài - Bằng thực nghiệm kết hợp với lập luận khoa học theo các tiêu chuẩn, đề tài đã đưa ra được cấp phối bê tông mác 600 được chế tạo từ các loại vật liệu sẵn có (cát vàng, sỏi, hoặc đá dăm) ở tỉnh Thỏi Nguyờn. - Trên sơ sở các số liệu thí nghiệm thu được, đề tài đã xác định được một số tính chất cơ bản và làm rõ được các tác động của phụ gia siêu dẻo và phụ gia siêu mịn đến cường độ của bê tông. 7. Kết quả đạt được - Xác định được các tính chất cơ lý của vật liệu cát vàng, sỏi và đá dăm, là cơ sở khoa học để tiến hành thiết kế thành phần bê tông cường độ cao. - Đánh giá các tính chất cơ bản của bê tông cường độ cao - Giải thớch các tác động của các loại phụ gia siêu dẻo và phụ gia siêu mịn đến tính chất của bê tông. - Sử dụng dưới dạng chuyên đề và tài liệu tham khảo cho các lớp sinh viên. 8. Kết cấu của đề tài Đề tài được trình bày trên 75 trang giấy A4 gồm phần mở đầu và các chương: Chương 1. Tổng quan về việc sử dụng vật liệu cát và sỏi Chương 2. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu Chương 3. Thiết kế thành phần và xác định các tính chất của bê tông. Khoa Quản lý Công Nghiệp và Môi trường Trang 4 Nghiên cứu khoa học Sinh viên 2010 Kết luận và kiến nghị. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIấN CỨU BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO 1.1 MỞ ĐẦU Bê tông cường độ cao khác với bê tông thường chủ yếu là cường độ chịu nén. Cường độ cao nhất của bê tông phụ thuộc vào công nghệ và nguyên liệu chế tạo. Do đó cường độ tối thiểu của bê tông cường độ cao thường thay đổi phụ thuộc vào thời gian và vị trí địa lý. Giữa thế kỷ XX, bê tông có cường độ 5000Psi (34,5Mpa) gọi là bê tông cường độ cao. Nhưng hiện nay những loại bê tông có cường độ cao hơn 16000Psi (110Mpa) đã được ứng dụng trong thực tế xây dựng ở một nước [20]. Theo tiêu ACI 363 đã xác định bê tông cường độ cao theo giới hạn sử dụng của bê tông. Vào năm 1979, cường độ 6000Psi (41,4Mpa) được chọn là giới hạn dưới của bê tông cường độ cao. Trước đây bê tông cường độ cao thường là bê tông cứng có tỷ lệ nước trên chất kết dính thấp và lượng dùng xi măng lớn nên để có thể chế tạo người ta phải dùng công nghệ đặc biệt. Cho đến những năm 30 của thế kỷ XX, người Nhật đã chế tạo được bê tông có cường độ 100Mpa. Năm 1934, Menzel thông báo đã chế tạo bê tông có cường độ tới 130Mpa. Tuy nhiờn, chỳng khụng khả thi do công nghệ quá phức tạp cộng thêm giá thành quá cao và các công trình cũng chưa có yêu cầu về loại bê tông này. Bước đột phá lớn nhất là khi tìm ra phụ gia siêu dẻo (năm 1962), đặc biệt khi tìm thấy phụ gia siêu mịn (năm 1983). Vai trò của bê tông cường độ cao được nâng lên tầm cao mới, có nhiều khả thi, ngày càng được ứng dụng rộng rãi và trở thành mối quan tâm của rất nhiều người. Như vậy, tuỳ từng thời gian và điều kiện của từng quốc gia mà có qui định về bê tông cường độ cao khác nhau. 1.1.1 Những khái niệm chung bê tông cường độ cao Khái niệm BTCĐC rất đa dạng, mỗi quốc gia lại có một quy định khác nhau về loại bê tông này. Nhưng theo quan điểm của Pháp, BTCĐC là bê tông có phụ gia giảm nước và cường độ nén 50-80Mpa. Bê tông cường độ rất cao cú thờm phụ gia và có cường độ nén cao hơn 80Mpa. Theo quan điểm của FIP–CEB 1990, bê tông có mức độ từ 60Mpa đến 130Mpa- giới hạn của cốt liệu thông thường. Khoa Quản lý Công Nghiệp và Môi trường Trang 5 Nghiên cứu khoa học Sinh viên 2010 Hiện nay, ngoài các chủng loại bê tông cường độ cao, thì bê tông chất lượng cao cũng là hướng nghiên cứu chủ đạo của nhiều nước trên thế giới. Nếu như mối quan tâm của BTCĐC là giá trị cường độ có thể đạt được thì câu hỏi đặt ra là đối với bê tông chất lượng cao cần phải quan tâm đến những tiêu chuẩn cơ bản nào. Trước tiên cần nhấn mạnh bê tông chất lượng cao yêu cầu có cường độ phải cao bên cạnh những tính chất ưu việt khác. + Theo khái niệm của Strategic Highway Research Program (SHRP) - Cường độ nén: + Cường độ nén ở tuổi 28 ngày ≥ 70Mpa (1000 psi) + Cường độ nén sau 4 giờ ≥ 20Mpa (3000 psi) + Cường độ nén sau 24 giờ ≥ 35 Mpa(5000 psi) - Độ bền còn hơn 80% sau 300 chu kỳ đóng và tan băng - Tỷ lệ N/CKD < 0,35 (theo quan điểm của trường đại học Tụkiụ Nhật Bản) - Có khả năng tạo hình - Hỗn hợp dẻo với mức độ phân tầng thấp - Sự phá huỷ sớm do co ngót, ứng suất nhiệt thấp - Có cường độ lâu dài và thấm thấp + Theo tổ chức nghiên cứu Xây dựng (Civil Engineering Research Fouldation): - Dễ tạo hình - Đạt được cường độ cao ở tuổi sớm - Giữ được lâu dài các tính chất cơ học (cường độ, bền ăn mòn và tính thấm nhỏ) - Có tính ổn định thể tích (biến dạng và rạn nứt ít) - Có tuổi thọ cao nhất khi chịu tác động hoá học, băng giá, hoặc nhiệt độ cao - Đảm bảo độ bền Qua một số tóm lược trên đây, nhận định rằng việc nghiên cứu ứng dụng bê tông chất lượng cao và BTCĐC, ưu tiên số một là cường độ chịu nén có thể đạt được của bê tông. Chính bởi lẽ đó mà trong nhiều nghiên cứu đã hướng đề tài vào việc sử dụng rộng rãi BTCĐC đặc biệt trong các công trình xây dựng nhà cao tầng và cầu nhịp lớn. 1.1.2 Những ưu diểm của BTCĐC Việc sử dụng BTCĐC có những ưu điểm: - Cường độ cao. - Mô đun đàn hồi lớn. - Cường độ ban đầu cao. - Giảm được tải trọng chết. - Nhanh chóng đạt được mức độ từ biến cuối cùng. Khoa Quản lý Công Nghiệp và Môi trường Trang 6 Nghiên cứu khoa học Sinh viên 2010 BTCĐC có giá thành cao hơn bê tông thường. Nhưng hiệu quả kinh tế - kỹ thuật tổng hợp lại cao hơn và theo nhiều tính toán, cuối cùng giá thành công trình nhỏ hơn. Như tớnh toỏn của William Schmidt và Edward S.Hoffman đã đưa ra số liệu so sánh giá bê tông khi chịu tải trọng giống nhau là 100000lb (445 KN) ở vựng Chicagụ (Mỹ) như sau: - Với bê tông mác 41Mpa là 5,02$ cho 1m 3 bê tông - Với bê tông mác 52Mpa là 4,21$ cho 1m 3 bê tông - Với bê tông mác 62Mpa là 3,65$ cho 1m 3 bê tông Vào năm 1976 trong tạp chí kiến trúc[8] đã nêu lên kết quả nghiên cứu: bê tông mác càng cao thộp dựng càng ít: bê tông 41 N/mm 2 cần 4% thép, khi dùng bê tông 62 N/mm 2 chỉ cần 1% thép. Như vậy việc dùng BTCĐC mang lại những hiệu quả kinh tế rất lớn. Cùng với cường độ cao các tính chất khác của BTCĐC như độ đặc, khả năng chống ăn mòn, độ cứng… cũng tăng, nó cho khả năng có thể sử dụng trong các công trình đặc biệt. Vì vậy BTCĐC thường là bê tông chất lượng cao. BTCĐC là bê tông cứng. Do đó người ta thường dùng phụ gia siêu dẻo hay dẻo để tăng tính công tác. Trong trường hợp này thường chỉ dựng riờng xi măng cũng đủ đạt cường độ, nhưng khi yêu cầu cường độ cao hơn (100-110Mpa) thì cần phải dựng thờm microsilica (loại phụ gia này cũng được dùng cả với bê tông có cường độ thấp ). Cường độ tiêu chuẩn của BTCĐC cũng được xác định ở tuổi 28 ngày. Nhưng vì BTCĐC dùng chủ yếu cho các công trình đặc biệt (như đối với các công trình cao tầng) thì những tầng thấp tải trọng hoàn toàn chưa chịu hết ở giai đoạn đầu. Vì vậy với mục đích kinh tế cường độ tiêu chuẩn của bê tông còn được xác định ở tuổi 56 ngày hoặc 90 ngày. Theo cường độ chụi nén ở tuổi 28 ngày trên mẫu hình trụ D = 15cm, H = 30cm, có thể phân loại bờtụng cường độ cao thành 3 loại như sau: Bảng 1.1 Phân loại bê tông cường độ cao theo cường độ chịu nén. Cường độ nén, MPa Loại bờtụng 15 ữ 25 Bờtụng truyền thống 30 ữ 50 Bờtụng thường 60 ữ 80 Bờtụng cường độ cao 100 ữ 150 Bờtụng cường độ rất cao 1.2 Tình hình nghiên cứu BTCĐC trên thế giới Trên thế giới việc nghiên cứu sử dụng BTCĐC đã trải qua một quãng đường khá dài với nhiều thành tựu theo từng mốc lịch sử. Như đã được đề cập ở trên, nét đặc trưng cơ bản của BTCĐC là tỷ lệ N/CKD rất thấp (nhỏ hơn 0,35). Qua nhiều kết quả Khoa Quản lý Công Nghiệp và Môi trường Trang 7 Nghiên cứu khoa học Sinh viên 2010 nghiên cứu và áp dụng điều kiện thực tế trong một số giai đoạn thấy rằng việc ứng dụng BTCĐC là hết sức thiết thực. Theo tài liệu thống kê được của ACI 363 cung cấp thấy rằng BTCĐC thường được sử dụng chủ yếu trong các công trình xây dựng nhà cao tầng và cầu nhịp lớn. Cụ thể một số công trình trên thế giới đã vận dụng Bảng 1.1 Một số cầu lớn dùng bê tông cường độ cao ( Tài liệu của uỷ ban ACI 363) Tên cầu Địa phương N ăm Nhịp (ft) Cường độ (Psi ) Mp a Willows Toronto 19 67 158 600 0 41, 37 Houston Texac 19 81 750 600 0 41, 37 San Diego Californ ia 19 69 140 600 0 41, 37 Pasco- KennewickIntercity Washin gton 19 78 981 600 0 41, 37 Hultington Virginia 19 84 900 800 0 55, 16 Fulkamitsu Nhật 19 74 85 100 00 68, 95 Akkagawa Nhật 19 76 150 114 00 78, 60 Bảng 1.2. Một số ngôi nhà dùng bê tông cường độ cao (Tài liệu của uỷ ban ACI 363) Tên cầu Địa phương Năm Tổng tầng Cường độ (Psi) Mpa SE.Finamcial Miami 1982 53 7.000 48,26 Texas Commerce Houston 1981 75 7.500 51,71 Royal Bank Plaza Toronto 1975 43 8.800 61,47 Water Tower Plaza Chicago 1975 79 9.000 62,87 Columbia Center Seatle 1983 76 9.500 66,36 Interfirt Plaza Dallas 1983 72 11.000 76,84 Khoa Quản lý Công Nghiệp và Môi trường Trang 8 Nghiên cứu khoa học Sinh viên 2010 311S.Wacker Drive Chicago 1998 70 12.000 83,82 Trong những năm gần đây, BTCĐC đã đạt được một số thành tựu mới. Tính đến năm 1994, bờ tụng cú cường độ 131Mpa đã dùng trong xây dựng ở Mỹ, bê tông có cường độ 100Mpa - xây dựng cầu ở Nhật Bản, bờ tụng cú cường độ 110Mpa - dùng ở Bỉ, bờ tụng cú cường độ 143Mpa dùng cho dầm ứng suất trước ở Thụy Điển Năm 2001 ở Canađa đó xây dựng silô chứa xi măng thi công theo công nghệ đặc biệt từ bê tông có cường độ đạt 220Mpa. 1.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng BTCĐC ở Việt nam 1.3.1 Nghiờn cứu BTCĐC tại viện nghiên cứu và các trường Đại học Ở nước ta trong những năm gần đây, việc nghiên cứu ứng dụng bê tông cường độ cao được quan tâm một cách thích đáng nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xây dựng cơ bản. Tuy nhiên về số lượng cũn ớt và vẫn chưa giải quyết một cách đầy đủ các tính chất ưu việt cơ bản của sản phẩm. Việc ứng dụng triển khai các kết quả nghiên cứu còn nhiều hạn chế do công nghệ thực tế thi công tại công trình chưa đáp ứng đầy đủ yêu cầu. Tuy vậy trong thời gian qua BTCĐC đã được đưa vào sử dụng nhiều công trình như: sử dụng bê tông cường độ 40-50 N/mm 2 cho Lăng chủ tịch Hồ Chí Minh, khách sạn Thăng Long, khách sạn Lê Lợi (Hà Nội). Về lĩnh vực cầu, các cầu lớn có khẩu độ từ 30m đến 130m: ( Cầu Phú Lương - Hải Dương, cầu Tân đệ - Thái bình, cầu Sông Gianh, cầu Tuần-TP Huế, cầu Tuyên sơn - Đà nẵng ) các cầu có khẩu độ đến 300m cầu Mỹ Thuận - Tiền Giang, Rạch Miễu - Bến Tre) và đến 450 m cầu Cần Thơ - Cần Thơ), cỏc nỳt giao thụng,cỏc cầu vượt tại các đô thị lớn Cầu vượt Vọng, Mai Dịch, nút giao thông Nam Chương Dương (Hà nội), nút giao thông Quang Trung (TP.Hồ Chí Minh) đã sử dụng bê tông 50N/mm 2 và 60N/mm 2 . 1.3.2 Tình hình nghiên cứu BTCĐC ở tỉnh Thái Nguyờn Với những thành tựu nghiên cứu đạt được ở trên đã mang lai hiệu quả rất lớn. Mặt khác Thỏi nguyờn đang trong đà phát triền, luôn tìm tòi và áp dụng những cái mới, tiên tiến để xây dựng bộ mặt thành phố ngày càng phồn thịnh. Bởi vậy việc ứng dụng BTCĐC vào xây dựng cơ sở hạ tầng là điều tất yếu, thế nhưng việc hình thành các trung tâm viện nghiên cứu ứng dụng này chưa phát triển. Trên cơ sở đó đề tài này đã ra đời nhằm đáp ứng kịp thời những yêu cầu và cho ra đời những sản phẩm ứng dụng được vào thực tế. Để trong những năm tới đây, nhiều công trình hiện đại sẽ được xây dựng trên địa bàn, như các toà nhà cao tầng, khu chung cư và những cây cầu có nhịp lớn với những phương pháp thi công hiện đại vì thế BTCĐC sẽ được ứng dụng ngày một rộng rãi trong ngành xây dựng. Khoa Quản lý Công Nghiệp và Môi trường Trang 9 Nghiên cứu khoa học Sinh viên 2010 1.4 Những hướng nghiên cứu chế tạo BTCĐC Để chế tạo BTCĐC phải sử dụng các biện pháp khác nhau để nâng cao cường độ của nó. Trong đó phổ biến nhất là bốn hướng chính sau: Tăng cường độ của đá xi măng. Tăng cường độ của cốt liệu. Tăng khả năng liên kết giữa cốt liệu và đá xi măng. Biện pháp thi công tốt. Trong thực tế để tăng cường độ cho bê tông người ta đã áp dụng đồng thời các biện pháp trên. Do đó có thể chia thành hai hướng lớn: 1.4.1 Hướng thứ nhất: Nâng cao chất lượng cốt liệu Một trong những yếu tố quyết định đến cường độ của bê tông phải đề cập đến chất lượng của bộ khung cốt liệu. Như vậy, ta có thể xét sự ảnh hưởng của các nhân tố thành phần như : Tăng cường độ của cốt liệu lớn: Với bê tông thông thường cường độ cốt liệu lớn thường cao hơn cường độ bê tông rất nhiều, nhưng với BTCĐC cốt liệu thiên nhiên phải được lựa chọn mới có cường độ tương đương hoặc cao hơn cường độ bê tông chút ít. Do đó thường phải dùng sỏi có độ đặc cao và nhiều trường hợp phải hạn chế cả đường kính lớn nhất (D max ) của cốt liệu. Thành phần hạt cốt liệu phải tốt : Cùng với việc tính toán hợp lý thành phần bê tông và biện pháp thi công tốt nhất, đối với một loại bê tông đặc chắc cần có bộ khung chịu lực (cốt liệu) ổn định và cấu trúc của bê tông là tốt và đồng nhất . Do đó trong thực tế thường phải đưa cốt liệu mịn vào cấp phối thậm chí phải dùng cả các hạt siêu mịn nếu cường độ bê tông yêu cầu lớn hơn 1000Mpa Cốt liệu phải có hình dáng hạt hợp lý: Hạn chế đến thấp nhất các hạt dẹt, hạt hình kim. Độ đồng đều của cốt liệu phải cao để cho bê tông có tính đồng nhất tốt,đồng thời cho bộ khung chiụ lực ổn định và tạo thuận lợi cho việc thi công để tạo ra loại bê tông có độ đặc chắc cao. Làm tốt tính chất bề mặt của cốt liệu để tăng cường khả năng liên kết giữa cốt liệu và đá xi măng. Phương pháp này cũng tương tự như trong bê tông thường. Đó là chọn loại cốt liệu có thành phần phù hợp, tỷ diện tích bề mặt hạt của cốt liệu lớn phải tăng: gồ ghề, nhỏm rỏp, hạn chế D max , cốt liệu phải sạch (thường phải rửa sạch để loại trừ các tạp chất sét, bụi). Nhưng trong đề tài ta sử dụng cốt liệu là sỏi sông Cầu, mà sỏi thì bề mặt nhẵn không có khả năng bỏm dớnh tốt như đá răm, bởi vậy ta đi nghiên cứu chế tạo BTCĐC theo hướng tiếp theo. Khoa Quản lý Công Nghiệp và Môi trường Trang 10 [...]... viờn 2010 1.4.2 Hng th hai: Nõng cao cng ca ỏ xi mng S dng xi mng mỏc cao: õy l hng thun tuý v mt lý thuyt, tc l ch to bờ tụng cng cao thỡ phi dựng xi mng cng cao Trc õy theo cỏc quan im c, ch to BTCC phi dựng xi mng cú cng nộn tiờu chun ln hn 50Mpa Hng ny ch mang tớnh cht tng i vỡ vic ch to xi mng mỏc ngy cng cao l khụng kh thi v khụng cn thit, thm chớ M ngi ta ch dựng 1 loi xi mng ch to cho c... lng dựng ln nht nờn s dng t 1-2% so vi lng dựng xi mng Khi dựng vi lng cao hn cú th lm gim cng , bờ tụng cú nhiu bt khớ tr khi lng dựng tng ng vi s gim Cn lu ý khi s nh hng ca sc cng b mt ca nc v bin i tớnh cht ca xi mng Khi dựng kt hp vi silicafum giỳp bờ tụng tng cng ng thi gim lng dựng nc m vn m bo do yờu cu Nhng tớnh cht yờu cu trong m trn: 1 Tng tớnh cụng tỏc m khụng lm bin i cu to 2 Gim lng dựng. .. + Dựng loi xi mng rn nhanh, mn cao + S dng cỏc bin phỏp dng h bờ tụng c bit + Dng cỏc ph gia siờu mn, thch cao khan 1.4.3 Hng nghiờn cu ca ti ch to ra bờ tụng cng cao mỏc 600 (60Mpa) ti ó s dng bin phỏp sau: S dng xi mng PC40 Hong Thch kt hp ph gia khong siu mn Silicafume nang cao cht lng ỏ xi mng Ct liu s dng l loi cỏt vng ht thụ (Ml = 2,53,2) cú cht lng tt kt hp vi si cú D max = 20mm, cng cao. .. cng cao, ti ó s dng ph gia siờu do SP51 ca hóng MBT: õy l ph gia siờu do th h mi c thit k da trờn t hp cỏc mch vũng Polycarboxylat tng cng cú tỏc dng cho cng sm cao SP51 trong thnh phn khụng cha Clo t tiờu chun ASTM C494 loi Av F Sn phm ny tng thớch mi loi xi mng Pooclng Chỳng cú th dựng cho bờ tụng trn sn hoc bờ tụng phun vi yờu cu khụng kộo di thi gian ụng kt v cng sm cao c im cn chỳ ý khi dựng. .. trn u ri cho nc v ph gia siờu do Mc ớch l dng v ct kh, cỳ cng cao tỏn nh Silicafume thnh dng bt siờu mn cú kớch thc c micrmt, phỏt huy ht hot tớnh ca nú 1.10 Thit k thnh s b phn bờ tụng cng cao theo tiờu chun M ACI 211.4R - 93 1.10.1 Xỏc nh cp phi s b ca bờ tụng cng cao Cỏc s liu c bn: Bờ tụng mỏc 600, cng ca bờ tụng yờu cu: R28 = 600kG/cm2 Khoa Qun lý Cụng Nghip v Mụi trng Trang 31 Nghiờn cu... liu ln: 1136 Dựng cp phi ny lm gc, tin hnh trn cỏc hn hp bờ tụng xỏc nh cỏc tớnh cht c lý ca chỳng trong phũng thớ nghim 1.11 CC TNH CHT CA Bấ TễNG CHT CNG CAO nghiờn cu cỏc tớnh cht ca bờ tụng cng cao, nhúm ti tin hnh so sỏnh cỏc tớnh cht ca hn hp bờ tụng cú cp phi ó tỡm c vi cỏc hn hp bờ tụng i chng K hoch thớ nghim tớnh cht gm cỏc mu bờ tụng nh sau: Hn hp bờ tụng cng cao mỏc 600, ký hiu l... ST TNH CHT CA Bấ TễNG CNG CAO 1.7 M U ng dng bờ tụng cht lng cao núi chung v bờ tụng cng cao núi riờng trong xõy dng cụng trỡnh dõn dng luụn ũi hi cú nghiờn cu mang tớnh ton din, m bo tt tớnh cht c bn ca bờ tụng thng v quan trng hn l tho mún cc tớnh cht yờu cu c bit ca chỳng C th i t cỏc tớnh cht nguyờn liu s dng n tớnh cht ca sn phm c thit k Vi vic s dng bờ tụng cng cao trong xõy dng cụng trỡnh... th dựng ct liu cú cng thng ch to BTCC min l ct liu s dng tho món yờu cu nh thit k ra S ng u v kớch thc cng nh tớnh liờn tc ca cỏc cp ht ct liu nh hng trc tip n lng dựng va kh nng dớnh kt ca cỏc ht ct liu vi nhau Vi mi mỏc bờ tụng tn ti mt giỏ tr c ht ln nht (Dmax) ti u vi cựng lng dựng xi mng v nỳ cn nh hng ti mul n hi, tớnh t bin, co khụ ca ch tiờu ỏnh giỏ cht lng bờ tụng i vi BTCC vn cú th dựng. .. cu cn ỏp ng bờ tụng cú cng ban u cao nh bờ tụng ng sut trc 1.5.2 Ct liu nh (Cỏt) Trong mi thớ nghim thỡ cu trỳc, b mt ht ct liu v lng dựng l nhõn t quan trng trong thnh phn ch to bờ tụng cng cao, nh hng trc tip ti cng nộn ca bờ tụng Chng cỳ nhim v kt hp vi phn cht kt dớnh to thnh hn hp va lp y phn rng do ct liu ln li, lm cht v ng nht hn hp bờ tụng to kh nng nõng cao cng c bit phi k n mc ngm cỏt... lý lun lp kớn, khi gim lng dựng xi mng thỡ rng ca bờ tụng tng cao iu ny nh hng ti tớnh chng thm ca bờ tụng Vi vic b sung mt lng cht n mn s m bo tớnh cụng tỏc, tng cng hiu qu liờn kt ca min tip xỳc gia ỏ xi mng v ct liu, lm ci thin cng bờ tụng, tng kh nng chng thm, chng mi mũn cho bờ tụng, c chc cng nh cng ca bờ tụng sau ny Do ú khi ch to BTCC v bờ tụng cht lng cao thng dựng ph gia khoỏng hot tớnh . lý do trên đề tài này đặt ra mục tiêu: Nghiên cứu sử dụng các loại vật liệu sẵn có ở tỉnh Thỏi Nguyờn để chế tạo bê tông cường độ cao mác 600 dùng xây dựng các công trình trên địa bàn tỉnh Thỏi. là: Nghiờn cứu sử dụng các loại vật liệu sẵn có ở tỉnh Thỏi Nguyờn để chế tạo bê tông cường độ cao mác 600 dùng xây dựng các công trình trên địa bàn tỉnh Thỏi Nguyờn. Khoa Quản lý Công Nghiệp. lượng tốt, cường độ cao. Vì vậy việc nghiên cứu chế tạo bê tông cường độ cao dùng xây dựng các công trình trên địa bàn tỉnh Thỏi Nguyờn là hết sức cần thiết. 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài Mục