Bài giảng bê tông tự lèn

Dựa vào đặc tính của vật liệu sử dụng để chế tạo có thể chia bê tông tự lèn thành 3 loại: 1 Bê tông tự lèn dựa trên hiệu ứng của bột mịn 2 Bê tông tự lèn sử dụng phụ gia siêu dẻo.. Tìn

TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM

 VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG TỰ LÈN

 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẤP PHỐI SCC

 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

4.1 KHÁI QUÁT VỀ BÊ TÔNG TỰ LÈN

4.1.1 Khái niệm về bê tông tự lèn

Bê tông tự lèn (Self-Compacting Concrete-SCC) là loại bê tông mà hỗn hợp mới trộn xong (hỗn hợp

bê tông tươi) có khả năng tự điền đầy các khuôn

đổ hoặc cốt pha kể cả những kết cấu dầy đặc cốt thép mà vẫn đảm bảo tính đồng nhất bằng chính trọng lượng bản thân, không cần bất kỳ một tác động cơ học nào từ bên ngoài Như vậy, bê tông tự lèn là bê tông, mà hỗn hợp của nó khi đổ không

cần lèn sau khi đông cứng, kết cấu bê tông vẫn

đảm bảo độ đặc chắc và các tính chất cơ lý bê tông thông thường cùng mác

4.1.2 Đặc điểm và vật liệu chế tạo SCC

Bê tông tự lèn có nhiều loại khác nhau, việc phân

loại chúng trên thế giới cũng chưa có tiêu chuẩn quy định nào Dựa vào đặc tính của vật liệu sử dụng để chế tạo có thể chia bê tông tự lèn thành

3 loại:

1) Bê tông tự lèn dựa trên hiệu ứng của bột mịn

2) Bê tông tự lèn sử dụng phụ gia siêu dẻo.

3) Bê tông tự lèn sử dụng cả bột mịn và phụ gia

siêu dẻo.

4.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SCC TRÊN

THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM

4.2.1 Tình hình nghiên cứu SCC trên thế giới

Bê tông tự lèn bắt đầu được nghiên cứu ở Nhật

bản từ năm 1983 và được áp dụng từ năm 1988

nhằm mục đích nâng cao độ bền vững cho các kết cấu công trình xây dựng Hiện nay SCC đã được

sử dụng rộng rãi trên các công trình xây dựng với quy mô lớn Năm 1988 đã có 290.000m 3 bê tông tự lèn được sử dụng làm các bến thả neo của cầu

Akashi Kaikuo với khoảng cách giữa hai trụ lên

đến 1991m, dài nhất thế giới Nhờ việc ứng dụng

công nghệ bê tông tự lèn mà thời gian thi công

công trình này đã rút ngắn được 20% thời gian.

Số lượng các công trình xây dựng được ứng dụng loại bê tông tự lèn ở Nhật ngày càng tăng lên Nhà máy lọc xăng dầu Murano đã sử dụng 200.000m 3

bê tông tự lèn và thi công với tốc độ 500m 3 trong

một ngày.

Năm 1993 tại sân vận động Fukuoka Dome đã có

10 000 m 3 bê tông tự lèn được sử dụng để thi công

vòm dốc 45 o và khung chịu lực với cốt thép dầy đặc Tại công trình đường hầm của thành phố Yokohama, hơn 40 m 3 bê tông tự lèn đã được sử dụng để thi công mặt bên trong ở độ sâu 20 m Năm 1998, trong khi xây dựng công trình bể chứa dầu Osaka Gas ( Osaka – Nhật bản ) cũng đã sử dụng 12.000 m 3 bê tông tự

lèn cho kết cấu bê tông dự ứng lực Với việc sử dụng công nghệ bê tông tự lèn, công trình này đã rút ngắn được 18% thời gian thi công và giảm hơn 60% nhân công lao động cho công tác bê tông (từ 150 người

xuống còn 50 người ), giảm 12% tổng chi phí cho

công tác thi công bê tông.

Ngoài việc sử dụng bê tông tự lèn để thi công các công trình xây dựng lớn, Nhật bản cũng đã ứng dụng bê tông tự lèn thay thế

bê tông thường trong lĩnh vực chế tạo các cấu kiện bê tông đúc sẵn Theo tác giả, khối lượng cấu kiện bê tông đúc sẵn sử dụng

bê tông tự lèn tại Nhật bản chiếm khoảng 0,5% vào năm 2000 Lần đầu tiên tại Hàn Quốc, công ty Gas Hàn Quốc kết hợp với công ty Taisei – Nhật bản đã sử dụng 256.000 m 3 bê tông tự lèn

đẻ xây dựng 8 bể chứa gas với đường kính 78,58 m, chiều dầy thành bể là 1,7m và chiều sâu 75 m tại đảo Inchon.

Trung Quốc đã sử dụng bê tông tự lèn vào thi công tháp Macao với chiều cao tháp là 338m Hơn 500 m 3 bê tông tự lèn đã được dùng để thi công các kết cấu của tháp từ độ cao 120 m trở lên

Bê tông tự lèn đã được sử dụng rất hiệu quả khi thi công xây dựng các công trình có mật độ cốt thép dầy đặc

Tại Đài Loan, bê tông tự lèn đã được nghiên cứu từ những năm

1990 Việc ứng dụng bê tông tự lèn vào các công trình xây dựng

ở Đài Loan chỉ được tiến hành vào năm 1999, và chủ yếu tại các công trình xây dựng cầu, đường cao tốc, bể chứa dầu Năm

2000, tổng khối lượng bê tông tự lèn dùng trong xây dựng ở Đài Loan xấp xỉ 220.000 m 3 ( chiếm 0,3% ) và đến năm 2001 đã

vượt trên 600 000 m 3

4.2.2 Tình hình nghiên cứu SCC ở Việt Nam

Công nghệ bê tông tự đầm vẫn là một công nghệ hoàn toàn mới đối với các nhà xây dựng của Việt nam, nhất

là đối với ngành xây dựng thuỷ lợi Trong công tác

nghiên cứu và ứng dụng thử với quy mô nhỏ, công nghệ

bê tông tự đầm đã được một số Viện nghiên cứu như

Viện KHCN Xây dựng, Viện KHCN giao thông vận tải, trường ĐH xây dựng Hà nội, trường ĐH Bách khoa

thành phố Hồ Chí Minh nghiên cứu và chế tạo thử

Trường ĐH xây dựng Hà nội đã nghiên cứu chế tạo vữa

và bê tông tự đầm từ vật liệu sẵn có tại Việt nam, sử

dụng bột mịn là bột đá vôi, tro bay nhiệt điện Phả lại Trường ĐH Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh đã

nghiên cứu chế tạo bê tông tự đầm sử dụng bột mịn là bột đá vôi và Mêta cao lanh trong điều kiện phòng thí nghiệm Viện KHCN giao thông vận tải cũng đã nghiên cứu chế tạo bê tông tự đầm sử dụng bột mịn là bột đá vôi.

Viện KHCN xây dựng ( IBST) đã nghiên cứu chế tạo

bê tông tự đầm sử dụng vật liệu sẵn có tại Việt nam Phòng

NC Vật liệu - Viện KH Thuỷ lợi cũng đã nghiên cứu chế tạo

bê tông tự đầm cốt liệu nhỏ sử dụng cát Sông lô để thi công thử nghiệm cho công nghệ bảo vệ bờ sông bằng thảm FS.

Cũng đã có một số cơ sở tại Việt nam nghiên cứu, áp dụng công nghệ bê tông tự đầm với quy mô rất nhỏ Nhưng nhìn chung tất cả các nghiên cứu chế tạo bê tông tự đầm của Việt nam cũng chỉ mới là kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm Chúng ta chưa có những công trình xây dựng lớn nào , chưa có nhà máy bê tông nào chuyên sản xuất bê tông tự

đầm phục vụ xây dựng hay cho các sản phẩm bê tông đúc sẵn.

4.3 VẬT LIỆU CHẾ TẠO Bấ TễNG TỰ LẩN

4.3.1 Xi măng

Đối với bê tông tự l ốn, do tính đặc thù ph i cần l ợng n, do tính đặc thù ph i cần l ợng ả ả chất kết dính cao hơn bê tông truyền thống, chính vi vậy

để tránh các hiện t ợng gây nứt nẻ do khối l ợng CKD lớn

gây ra nên sử dụng xi m ng có nhiệt thuỷ hoá càng thấp ă

càng tốt Tại Việt nam, loại xi m ng đ ợc s n xuất nhiều ă ả

nhất là loại poocl ng th ờng (PC ) t ơng đ ơng với xi m ng ă ă

loại I theo tiêu chuẩn Mỹ ASTM C150 và xi m ng ă

poocl ng hỗn hợp ( PCB ) t ơng đ ơng với loại IP và IS theo ă

ASTM C595 Thực tế trên các công trinh xây dựng Thuỷ lợi hiện nay đang sử dụng loại PCB Chính vi trong loại xi

m ng PCB đã có pha từ 15 đến 39% khoáng nên khi sử ă

dụng cho bê tông tự len có thể tính toán gi m bớt đi thành ả

phần bột mịn từ các loại khoáng kể c khoáng trơ Tuy ả

nhiên trong hỗn hợp SCC có sử dụng nhiều l ợng bột

khoáng mịn, vi vậy có thể dùng xi m ng th ờng PC đáp ứng ă

tiêu chuẩn TCVN 2682: 1992 và c xi m ng poócl ng hỗn ả ă ă

hợp PCB phù hợp tiêu chuẩn TCVN 2660: 1997.

4.3.2 Cốt liệu

Cốt liệu lớn D max không nên >20 mm.

Cấp phối hạt của cốt liệu lớn có cả hạt <5mm.

Các tiêu chuẩn về cường độ, tạp chất của cốt liệu được quy định như đối với bê tông phổ thông

Tuân theo các tiêu chuẩn TCVN 1771: 2005 và 14 TCN 70: 2002

4.3.3 Chất độn mịn

Có thể là bột khoáng nghiền mịn tương đương

hoặc mịn hơn xi măng hoặc bột đá nghiền mịn

Nhờ tính chất vật lý của chất độn mịn này làm cho hỗn hợp SCC có tính linh động cao hơn.

4.3.4 Phụ gia hoá học

Thường dùng phụ gia siêu hoá dẻo giảm nước cao

và phụ gia điều chỉnh tính lưu biến

4.4.2 Thiết kế thành phần BTTL bằng phương pháp của hiệp hội bê tông Nhật Bản (JSCE)kết hợp với phương pháp thể tích tuyệt đối

Thành phần (cấp phối) bê tông được biểu thị bằng khối lượng của vật liệu thành phần X, Tro bay, N, C, Đ, PG cần cho 1

m 3 bê tông:

Bước 1: Xác định hàm lượng cốt liệu lớn

Thể tích tuyệt đối của đá dùng cho bê tông tự lèn: Vđ = 0,28 ÷ 0,35

m 3 /m 3

Đ = Vđ ρđbh

Trong đó: Đ: khối lượng đá trong 1 m 3 bê tông, kg.

Vđ: thể tích đá trong 1 m 3 bê tông, m 3

ρđbh : khối lượng thể tích (bảo hòa nước) của đá, kg/m 3

Bước 2: Hàm lượng nước: 155 ÷ 195 kg/m3.

Bước 3: Tỷ lệ N/B: 28% ÷ 35% theo khối lượng.

Bước 4: Hàm lượng bột (Xi măng + Tro bay).

B N N

B =

Trong đó: B: khối lượng bột trong 1 m 3 bê tông, kg.

Khối lượng bột trong 1 m 3 bê tông thường: 0,16 ÷ 0,19

m 3 /m 3 bê tông (400 ÷ 600) kg.

N/B: tỷ lệ nước-bột theo khối lượng.

Bước 5: Tỷ lệ N/X, xác định như bê tông thường, dùng công thức Bôlômây.

Bước 6: Hàm lượng xi măng

Trong đó: X: khối lượng xi măng trong 1 m 3 bê tông, kg N/X: tỷ lệ nước-xi măng.

Bước 7: Hàm lượng tro bay: T = B – X.

Trong đó: T: khối lượng tro trong 1 m 3 bê tông, kg.

B: khối lượng bột trong 1 m 3 bê tông, kg.

X: khối lượng xi măng trong 1m 3 bê tông, kg.

Bước 8: Hàm lượng cát:

C=

Trong đó:

• X, T, C, Đ, N, A: khối lượng xi măng, tro, cát, đá, nước, và

thể tích khí trong 1 m 3 bê tông, kg.

∀ ρx , ρT , ρđ : khối lượng riêng của xi măng, tro bay và đá,

kg/m 3

∀ ρcbh: khối lượng thể tích (bão hòa nước) của cát, kg/m 3

X N

N

bh c đ

T x

A N Đ T

X

ρ ρ

+

−

MỘT SỐ HÌNH ẢNH THI CÔNG SCC

Hình ảnh thi công cầu Akagashi-Nhật

Hình ảnh thi công bể chứa ga Osaka-Nhật

Hình ảnh toà nhà T34-Dự án Trung Hoà

4.5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

tông phổ thông, có thể dùng vào tất cả các công

trình thiết kế cho bê tông, đặc biệt các công trình

có mật độ cốt théo lớn Do bê tông tự lèn có độ chảy lớn nên khi thi công chú ý công tác ván khuôn cho kín nước không gây hiện tượng mất vữa bê tông.

dụng phương pháp thể tích tuyệt đối kết hợp với

phương pháp của hiệp hội bê tông Nhật.

phải dùng phụ gia siêu dẻo thế hệ mới nên giá

thành đắt hơn so với bê tông phổ thông Tuy nhiên đối với các kết cấu có cốt théo dày như cọc khoan nhồi, móng của các công trình lớn, v.v.v thì sử

dụng bê tông tự lèn là biện pháp hữu hiệu.

Hà Nội ， 11-2010

Thank You for Your Attention

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

BỘ MÔN VẬT LIỆU XÂY DỰNG

Thank You very much!

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

BỘ MÔN VẬT LiỆU XÂY DỰNG