NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG TỰ ĐẦM

Bê tông tự đầm là hỗn hợp bê tông mới trộn xong có khả năng tự điền đầy đủ các khuôn đổ hoặc cốp pha kể cả những kết cấu dày đặc cốt thép mà vẫn bảo đảm tính đồng nhất và không cần bất kỳ một tác động cơ học nào từ bên ngoài. Ở Việt Nam, các công trình thi công bằng bê tông tự đầm (SCC) mới mang tính thử nghiệm, chưa có cấp phối, quy trình chuẩn do Nhà nước công bố và chưa áp dụng được một cách rộng rãi tại các địa phương. Đề tài này thực nghiệm phương pháp xác định thành phần và tính chất của SCC trên cơ sở sử dụng vật liệu địa phương trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế.

DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

STT Họ và tên Đơn vị công

Lựa chọn vật liệu,thiết kế cấp phối bêtông theo lý thuyết,đúc mẫu - xác địnhcường độ chịu néncủa các mẫu, xác địnhcông thức tối ưu của

bê tông

2 ThS Trương

Nhật Tân

Trường Caođẳng Giaothông Huế

Lựa chọn vật liệu, thínghiệm các chỉ tiêu

cơ lý của vật liệu, đúcmẫu - xác định cường

độ chịu nén của cácmẫu, viết báo cáo

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

TCN: Tiêu chuẩn ngành

GTVT: Giao thông vận tải

KHCN: Khoa học công nghệ

BTTĐ: Bê tông tự đầm

SCC: Self Compacting Concrete

ACI: America Concrete Institute

CSH: Calcium Silicate Hydrate

EFNARC: European Federationof National Associations Representing

producers and applicators of specialist building products for Concrete

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Số hiệu hình vẽ Tên hình vẽ Trang

Hình 2.3 a,b Dụng cụ xác định độ chảy xòe và T50 của SCC 25

Hình 2.4 a,b Dụng cụ và thí nghiệm xác định khả năng chảy vượt rào

thép J-Ring

25

Bảng 1.2 Các giá trị thí nghiệm đạt chuẩn đối với BTTĐ theo

Bảng 2.1 Tiêu chuẩn ASTM C150-04 cho phụ gia đá vôi 18Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật của bột đá vôi Long Thọ - Huế 19Bảng 2.3 Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của cát 20Bảng 2.4 Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của cát 21Bảng 2.5 Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của đá (0,5x1) cm 22Bảng 2.6 Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của đá (1x1.5) cm 22Bảng 2.7 Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của đá Ga Lôi 22

Bảng 2.8 Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của xi măng Kim

Bảng 2.9 Đặc tính công tác của BTTĐ 25MPa thử nghiệm 24Bảng 2.10 Thành phần vật liệu cho 1m3 SCC 25 MPa (CP1) 25Bảng 2.11 Thành phần vật liệu cho 1m3 SCC 25 MPa (CP2) 26Bảng 2.12 Thành phần vật liệu cho 1m3 SCC 25 MPa (CP3) 26Bảng 2.13 Thành phần vật liệu cho 1m3 SCC 25 MPa (CP4) 26Bảng 2.14 Kết quả thí nghiệm kiểm chứng tính tự đầm 27Bảng 2.15 Cường độ chịu nén của 04 cấp phối SCC 25MPa 28Bảng 2.16 Mác chống thấm của 04 cấp phối SCC 25MPa 29Bảng 2.17 Dự toán thi công 1m3 bê tông thường 25MPa 36Bảng 2.18 Dự toán thi công 1m3 bê tông tự đầm 25MPa 36

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ

Số hiệu

Biểu đồ 2.1 Biểu đồ thành phần hạt của cát 21Biểu đồ 2.2 Biểu đồ thiết kế BTTĐ theo khuyến cáo của EFNARC 24Biểu đồ 2.3 Kết quả thí nghiệm Rn cho 04 cấp phối BTTĐ 25Mpa 28

THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI

1 Các căn cứ thực hiện đề tài

Hợp đồng số 01/HĐ-KHCN của Trường Cao đẳng Giao thông Huế về việc “Triển khai

thực hiện đề tài khoa học và công nghệ cấp cơ sở năm 2015“ đối với đề tài nghiên cứu khoa

học cấp cơ sở mã số KHCN-01-2015.

Địa chỉ: 365 - Điện Biên Phủ - Thành Phố Huế

Họ và tên thủ trưởng tổ chức: Th.S Nguyễn Đăng Thông

b Chủ nhiệm đề tài

Họ và tên: Lê Thanh Phong

Ngày, tháng, năm sinh: 29/10/1982 Nam/ Nữ: Nam

Tên tổ chức đang công tác: Trường Cao đẳng Giao thông Huế

Địa chỉ tổ chức: 365 - Điện Biên Phủ - Thành Phố Huế

c Thành viên tham gia đề tài

Ngày, tháng, năm sinh: 20/5/1981 Nam/ Nữ: Nam

Học hàm, học vị: Thạc sĩ

Chức vụ: Giảng viên Khoa Xây dựng

Tên tổ chức đang công tác: Trường Cao đẳng Giao thông Huế

Địa chỉ tổ chức: 365 - Điện Biên Phủ - Thành Phố Huế

4 Địa điểm, thời gian thực hiện

a Địa điểm thực hiện

Đề tài “Nghiên cứu chế tạo bê tông tự đầm cho các công trình xây dựng bằng vật liệuđịa phương” được tiến hành tại Trung tâm Thí nghiệm và kiểm Xây dựng - Trường Cao đẳngGiao thông Huế

b Thời gian thực hiện

Đề tài được thực hiện trong thời gian 07 tháng, từ 01 tháng 4 năm 2015 đến 31 tháng 10năm 2015 Kết quả nghiên cứu, thí nghiệm được xây dựng thành báo cáo tổng kết đề tài vàotháng 11 năm 2015

MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Bê tông xi măng là loại vật liệu có giá thành rẻ nên thường được sử dụng chokết cấu bê tông cốt thép, loại kết cấu này chiếm đến 60% các loại kết cấu xây dựng

Bê tông truyền thống với thành phần gồm: cốt liệu lớn (đá dăm, sỏi), cốt liệu nhỏ(cát), xi măng, nước và phụ gia, thường được đánh giá tính công tác bằng chỉ tiêu

độ lưu động Độ lưu động là chỉ tiêu quan trọng nhất của hỗn hợp bê tông, nó đánhgiá khả năng dễ chảy của hỗn hợp bê tông dưới tác dụng của trọng lượng bản thânhoặc sự rung động Trong quá trình thi công, độ lưu động đạt yêu cầu thiết kế kếthợp tác động cơ học và sự lành nghề của công nhân mới đảm bảo được sự đồngnhất của bê tông trong kết cấu

Hiện nay, ở Việt Nam nhiều công trình xây dựng có kết cấu mới với khả năngchịu lực lớn, kích thước tiết diện thanh mảnh, mật độ cốt thép dày dẫn đến việc đổ,đầm khi thi công rất khó hoặc không thực hiện được Nếu bê tông không được đổtheo phương pháp thông thường, không đầm được thì cấu kiện sẽ rỗng, rổ và mấtkhả năng chịu lực [8] Một trong những giải pháp giải quyết được vấn đề nêu trên là

sử dụng bê tông tự đầm Loại bê tông này với khả năng tự chảy lấp đầy, chảy vượtqua các rào cản cốt thép mật độ cao, không phân tầng, cường độ nén đảm bảo đãđược ứng dụng cho nhiều công trình trên thế giới và ở Việt Nam

Kết quả nghiên cứu cho thấy nếu sử dụng BTTĐ hợp lý, lợi ích về mặt kinh tế

và kỹ thuật trong xây dựng có thể thấy được như [14]:

- Tiến độ nhanh nhờ thi công dễ dàng và giảm được nhân lực trên công trường;

- Độ đồng nhất cao và bề mặt hoàn thiện tốt hơn;

- Giảm tiếng ồn do không có chấn động, tạo môi trường làm việc an toàn hơn.Mặc dù có một số đề tài nghiên cứu chế tạo BTTĐ đã thực hiện tại một sốtrung tâm, viện nghiên cứu, trường đại học nhưng hiện nay khái niệm BTTĐ vẫncòn khá mới mẻ với nhiều đơn vị tư vấn và thi công ở nước ta, đặc biệt là các đơn vịtrên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế Do vậy việc tiến hành nghiên cứu về khả năngchế tạo bê tông tự đầm (25 MPa) với vật liệu được khai thác tại chỗ sẽ giúp cho các

kỹ sư thiết kế có thêm lựa chọn về phương án kết cấu, các đơn vị thi công sẽ sớm có

cơ hội tiếp cận với loại vật liệu mới này

Đề tài nghiên cứu chế tạo BTTĐ cho các công trình xây dựng bằng vật liệu địaphương tiến hành tại Trung tâm Thí nghiệm và kiểm định Xây dựng LAS-XD 1216 ,Trường Cao đẳng Giao thông Huế với vật liệu được lấy tại địa phương (các huyệnHương Trà, Phong Điền) dự kiến tìm ra cấp phối chuẩn của BTTĐ đạt cường độ 25MPa, đồng thời có đầy đủ các ưu điểm sau để phục vụ các công trình xây dựng Đâycũng chính là tính cấp thiết hiện nay của đề tài.

- Có thể thi công trong điều kiên mật độ cốt thép dày đặc, đan xen phức tạp,khó sử dụng máy đầm

- Dùng BTTĐ để gia cố, sửa chữa kết cấu trong điều kiện kết cấu có váchmỏng, hình dạng phức tạp, không đầm được

- Giải quyết được phương pháp thi công bằng cách bơm hỗn hợp bê tông lêncao hay trộn dải (việc trộn đảo bê tông khó khăn, khó bảo đảm chất lượng)

- Sử dụng thuận lợi cho công trình ở khu dân cư, có thể giảm bớt ô nhiễm,tiếng ồn, nâng cao tiến độ thi công

1.2 Nội dung nghiên cứu

- Lựa chọn nguồn vật liệu;

- Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của cát, đá dăm, ximăng;

- Tính toán xác định thành phần vật liệu để chế tạo bê tông tự đầm với cấp độbền chịu nén B15 tới B20 theo phương pháp EFNARC (Ủy ban Châu Âu về hệthống bê tông);

- Đúc các tổ mẫu để thí nghiệm xác định độ xòe, cường độ chịu nén;

- Xử lý số liệu;

- Viết báo cáo

1.3 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thu thập, phân tích và tổng hợp các tài liệu liên quan đến đề tài;

- Phương pháp thí nghiệm tính chất cơ lý của vật liệu xây dựng trong phòng;

- Phương pháp tính toán lý thuyết và thực nghiệm để thiết kế thành phần cấpphối bê tông tự đầm;

- Phương pháp xử lý tài liệu và viết báo cáo tổng kết đề tài

1.4 Tính ứng dụng của đề tài

Năm 2015, kết quả của nhóm nghiên cứu được chấp thuận thi công thử

nghiệm tại công trình ‘‘Trung tâm bảo trì và sửa chữa ô tô – Trường Cao đẳng Giao thông Huế cơ sở 2’’ tại phường Thủy Phương, thị xã Hương Thủy, Thừa

Thiên Huế Thông số kỹ thuật cụ thể như sau:

a Hạng mục áp dụng: Kết cấu bê tông thân trụ dãy B và dãy C theo bản

vẽ thi công

c Kích thước trụ: dài x rộng x cao = 0,3 x 0,2 x 6,5 (mét)

d Khối lượng bê tông: ~ 7 m3

Kết quả nén mẫu bê tông, thử thấm mẫu bê tông đã được đơn vị kiểm địnhLAS-XD 1216 công nhận đạt chuẩn Đồng thời, tới nay trải qua gần 01 năm đưavào sử dụng, kết cấu thử nghiệm nêu trên làm việc tốt – đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

Hình: Thi công BTTĐ cho công trình Trường Cao đẳng Giao thông Huế - cơ sở 2

1.5 Tính sáng tạo của đề tài

- Dựa vào chỉ dẫn của Hiệp hội các quốc gia Châu Âu về các sản phầm bêtông đặc biệt trong xây dựng - EFNARC (European Federation of NationalAssociations Representing producers and applicators of specialist building productsfor Concrete) [7] để xác định cấp phối bê tông tự đầm có cấp độ bền chịu nén B15tới B20 (25Mpa) phù hợp tại Thừa Thiên Huế Từ đây có thể ứng dụng cho cáccông trình xây dựng tại địa bàn

- Xác định được nguồn vật liệu địa phương hiện đang được khai thác phổbiến có cấp phối, tính chất cơ lý đáp ứng được công thức chế tạo bê tông tự đầm:

+ Lựa chọn được loại cát có cấp phối, tính cơ lý phù hợp yêu cầu từ các

mỏ cát phổ biến tại địa phương: cát cầu Tuần, cát Bùi Thị Xuân, cát An Lỗ - sông

+ Đối với phụ gia, ưu tiên sử dụng phụ gia của hãng Sika do tính phổ biến

và chất lượng đã được khẳng định trong thị trường hiện nay

1.6 Hiệu quả xã hội của đề tài

1.6.1 Về tính kỹ thuật

Với tính ưu việt về độ linh động và chống phân tầng, BTTĐ có thể đáp ứngtốt:

- Thi công trong điều kiên mật độ cốt thép dày đặc, đan xen phức tạp, không

sử dụng được máy đầm Có thể dùng gia cố, sửa chữa kết cấu trong điều kiện kếtcấu có vách mỏng, hình dạng phức tạp, không đầm được

- Giải quyết được phương pháp thi công bằng cách bơm hỗn hợp bê tông lêncao hay trộn dải (việc trộn đảo bê tông khó khăn, khó bảo đảm chất lượng)

- Sử dụng thuận lợi cho công trình ở khu dân cư, nâng cao tiến độ thi công vìgiảm được nhân công, giảm số lần đổ và đầm, giảm thời gian sửa chữa và xử lý cácmối nối sau khi đổ bê tông

- Tăng cường được độ chống thấm cho sàn công tác Vì giảm được chấn độngđầm cũng như việc đi lại của công nhân trên sàn gây ảnh hưởng tiêu cực đến kết cấusàn lúc chưa đổ bê tông (gây biến dạng kết cấu thép trên sàn, biến dạng bê tông lúcmới đổ)

1.6.4 Về tính ứng dụng

Qua ứng dụng thử nghiệm tại công trình ‘’Trung tâm bảo trì và sửa chữa ô tô– Trường Cao đẳng Giao thông Huế’’ Có thể kết luận rằng kết quả của bê tông tựđầm hoàn toàn có khả năng áp dụng rộng rãi vào thực tế các công trình xây dựngtrên địa bàn tỉnh với đầu vào vật liệu phổ biến tại địa phương

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng trong và ngoài nước

Trên thế giới, việc ứng dụng bê tông tự đầm (SCC – SelfCompacting Concrete) trong lĩnh vực xây dựng không phải là mới.Lịch sử của loại BTTĐ khởi nguồn tại Nhật Bản vào cuối thập niên 80 của thế kỷ

20 Giáo sư Okamura của Đại học Tokyo đã nghiên cứu và ứng dụng vào thực tếmột thế hệ chất phụ gia mới cho bê tông phụ gia hóa dẻo hiệu quả cao (phụ gia siêudẻo cuốn khí gọi chung là nhóm polycacboxylat) Việc ứng dụng các phụ gia nàykết hợp với việc cải thiện chất lượng của cốt liệu nhỏ (bụi silic, tro xỉ thải khácnhau, đá nghiền…) so với bê tông xi măng truyền thống đã cho ra đời loại bê tông

tự đầm

Đến năm 2000, tại Nhật Bản, BTTĐ được sử dụng cho các sản phẩm bê tôngđúc sẵn trong xây dựng của Nhật là hơn 400.000 m3 Các công trình lớn tiêu biểu ởNhật Bản như [12]:

- Cầu treo Akaghi Kaikyo dài nhất thế giới (với nhịp giữa 1.991 m và hai nhịpbiên mỗi nhịp dài 960 m) Hai mố neo của cầu có chiều cao 298 m được ứng dụnghoàn toàn BTTĐ;

- Cầu Ritto trên tuyến đường cao tốc mới Meishin - Nhật Bản;

- Bể chứa gas LNG của công ty Gas Osaka;…

Những năm 2000 – 2003, ở Mỹ BTTĐ được sử dụng hàng loạt trong các dự ánthương mại Tại Canada, BTTĐ được sử dụng trong các lĩnh vực xâydựng, như xây dựng cầu đường và các công trình dân dụng, tổngkhối lượng BTTĐ chiếm khoảng 25% lượng bê tông được sử dụngtrên thị trường

Nhờ các tính chất ưu việt, BTTĐ đã được phát triển rộng rãi tại Tây Âu, trong

đó quốc gia tiên phong trong nghiên cứu ứng dụng loại bê tông này là Cộng hòa liênbang Đức Trong các năm 2000 - 2001, những tiền đề cho việc chính thức sản xuất

và triển khai loại vật liệu này trên toàn châu Âu đã được các nhà khoa học Đức thiếtlập Một minh chứng mới nhất cho sự phát triển rộng rãi của thị trường BTTĐ tạiTây Âu là việc Ủy ban về bê tông cốt thép của Đức tháng 11/2003 đã xây dựng mộtvăn bản tiêu chuẩn, trong đó các thuật ngữ cũng như các mối liên quan tới các vănbản tiêu chuẩn châu Âu khác về phương pháp xây dựng, phương pháp thử BTTĐ đã

được đưa vào và chú giải cặn kẽ Năm 2004, Giáo sư-Viện sĩ Shutter đã chủ trìnghiên cứu công trình “Tuổi thọ của bê tông tự đầm”.

Tại Liên bang Nga, công nghệ thi công BTTĐ được triển khai cách đây khônglâu Gần 20 nghìn m3 bê tông tự đầm đã được sử dụng để xây dựng trụ neo cáp củacầu treo trên đảo Russki, Saint Peterburg

Tại Việt Nam cũng đã có một số cơ sở nghiên cứu, áp dụng bê tông tự đầmnhưng với quy mô nhỏ như Đại học Xây dựng Hà Nội, Đại học Bách khoaTP.HCM, Đại học Bách khoa Đà Nẵng, Viện Khoa học Thủy lợi…

Năm 1999-2001, trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh đã nghiên cứuthành công BTTĐ có sử dụng bột đá vôi Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu chưa được

áp dụng vào thực tế xây dựng các công trình

Năm 2008, khoa Xây dựng Cầu đường - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng đãnghiên cứu ứng dụng BTTĐ cho đường ô tô, sân bay Kết quả nghiên cứu được ápdụng vào công trình xây dựng cảng Cái Mép Thị Vải cuối năm 2010

Năm 2012, PGS.TS Hoàng Phó Uyên làm chủ nhiệm đề tài cấp Bộ thuộc dự

án sản xuất thử nghiệm “Hoàn thiện công nghệ chế tạo và thi công bê tông tự lèntrong xây dựng công trình thủy lợi” Tuy nhiên, những nghiên cứu về khả năng tựđầm của hỗn hợp bê tông vẫn chưa được đề cập ñến một cách kỹ lưỡng

Những năm gần đây, bê tông tự đầm được sử dụng vào các công trình mà chủyếu có chủ đầu tư hoặc nhà thầu nước ngoài như tòa nhà Keangnam, Phú Mỹ Hưng,nút đầu dầm cột tòa nhà Trung Hòa, Mỹ Đình do Vinaconex thi công Trong xâydựng thủy lợi có cống kiểu đập xà lan di động như cống Minh Hà, Rạch Lùm - Càmau, cống Sáu Hỷ - Bạc Liêu

Việc nghiên cứu và ứng dụng BTTĐ trong xây dựng ở nước ta hầu như mớidừng ở mức độ nghiên cứu tại các Trung tâm, Viện nghiên cứu và một số trường đạihọc Các công trình thi công bằng BTTĐ hiện nay mới mang tính thử nghiệm, chưa

có cấp phối, quy trình chuẩn do Nhà nước công bố và chưa áp dụng được một cáchrộng rãi tại các địa phương

1.2 Giới thiệu về hỗn hợp bê tông tự đầm

1.2.1 Khái niệm

Tên gọi Việt Nam: Bê tông tự đầm hoặc bê tông tự lèn

Tên gọi quốc tế: SCC - Self Compacting Concrete

Sau đây viết tắt là BTTĐ hoặc SCC

BTTĐ là loại bê tông mà hỗn hợp bê tông tươi mới trộn xong của nó có khảnăng tự điền đầy các khuôn đổ hoặc cốp pha kể cả những kết cấu dầy đặc cốt thép

mà vẫn đảm bảo tính đồng nhất và không cần bất kỳ một tác động cơ học nào từ bênngoài Khả năng tự lèn chặt này là năng lực tiềm tàng của bê tông có liên quan đếnkhả năng đổ [10] Theo các ông Takefumi Shindoh và Yasunori Matsuoka (NhậtBản) thì BTTĐ được định nghĩa là “loại bê tông mà hỗn hợp có khả năng dẻo tuyệtvời, không bị phân tầng và có thể điền đầy các kết cấu có cốt thép dày đặc màkhông cần đến tác dụng của quá trình đầm”

1.2.2 Đặc điểm của hỗn hợp bê tông tự đầm

BTTĐ có các đặc điểm tương đối giống các loại bê tông xi măng thôngthường là được chế tạo từ các vật liệu cấu thành như chất kết dính xi măng, cốt liệu,nước và phụ gia

Bê tông tự đầm cũng giống như bê tông thông thường được chế tạo từ cácvật liệu cấu thành như chất kết dính xi măng, cốt liệu, nước và phụ gia Sự khácnhau cơ bản trong công nghệ thi công BTTĐ là không có công đoạn tạo chấn độnglèn chặt bê tông Ðể làm đầy cốp pha bằng trọng lượng bản thân nó, BTTĐ cần đạtkhả năng chảy cao đồng thời không bị phân tầng Vì vậy đặc trưng cơ bản của loại

bê tông này là sự cân bằng giữa độ chảy và sự không phân tầng của hỗn hợp bêtông Ðạt được điều này, BTTĐ cần có các yêu cầu sau [13]:

- Sử dụng phụ gia siêu dẻo để đạt khả năng chảy dẻo cao của hỗn hợp bêtông;

- Sử dụng hàm lượng lớn phụ gia mịn để tăng độ linh động của vữa xi măng;

- Hàm lượng cốt liệu lớn trong BTTĐ ít hơn so với bê tông thông thường Ngoài các đặc tính cơ bản nói trên, đặc tính chế tạo và thi công của BTTĐcũng khác so với bê tông thường như sau:

- Sự bắt đầu và kết thúc đông kết của BTTĐ chậm hơn so với bê tông thường

- Khả năng bơm của BTTĐ cao hơn so với bê tông thường

- Do sự nhạy cảm đối với chất lượng vật liệu đầu vào nên BTTĐ có yêu cầu vềkiểm tra chất lượng, kiểm tra sản xuất và kiểm tra thi công khắt khe hơn bê tôngthường

- Do không thực hiện việc rung động đầm chặt, nên thời gian duy trì chấtlượng , phầm chất cũng như độ chảy của BTTĐ cần phải lưu ý hơn bê tông thường[13]

1.2.3 Phân loại hỗn hợp bê tông tự đầm

BTTĐ có nhiều loại khác nhau, dựa vào đặc tính của vật liệu sử dụng để chếtạo có thể chia bê tông tự lèn thành 3 loại [13] :

a Bê tông tự đầm kiểu bột:

BTTĐ kiểu bột có tỉ lệ nước - bột (bột gồm xi măng và phụ gia khoáng) giớihạn trong một phạm vi rất nhỏ, loại bê tông này có hàm lượng bột mịn cao hơn sovới bê tông truyền thống Thể tích tuyệt đối của chất bột không nhỏ hơn 0,16m3/m3,

có thể tạo ra bê tông có chất lượng cao vì tỉ lệ nước - chất gắn kết thấp

b Bê tông tự đầm kiểu dẻo:

Có hàm lượng bột thấp và sử dụng phụ gia siêu dẻo Hàm lượng bột thấp hơn

so với các kiểu khác, ở mức từ 300 – 500 kg/m3, chỉ sử dụng một chất gắn kết duynhất Một số loại phụ gia dẻo dẫn đến hàm lượng nước trên 180 lít/m3, ngoài việc sửdụng phụ gia siêu dẻo giảm nước cao thế hệ mới (polycarboxylate), còn cần phải sửdụng phụ gia điều chỉnh độ linh động (VMA–Viscosity Modifying Admixture) đểhỗn hợp BTTĐ tránh khỏi sự phân tầng, tách nước

c Bê tông tự đầm kiểu kết hợp:

Thành phần bê tông này có cả hỗn hợp bột mịn và phụ gia tăng dẻo Các tỉ lệnước/bột có thể lựa chọn bị giới hạn trong một phạm vi rất hẹp, thể tích tuyệt đốicủa bột ≥ 0,13 m3/m3 BTTĐ kiểu kết hợp có được sản xuất thành bê tông có chấtlượng cao, vì tỉ lệ nước/xi măng thấp

1.2.4 Phân cấp hỗn hợp bê tông tự đầm

Các mức độ tự đầm (tự đóng rắn) được tạo ra phải thích hợp với bê tông ngaytrước khi đổ vào khuôn và có xét đến hình dạng, kích thước và sự bố trí cốt thép củakết cấu

Dựa vào chức năng của công trình và yêu cầu về tính năng của các bộ phận kếtcấu, khả năng tự đầm của SCC được phân thành các cấp như sau [12]:

Bảng 1.1 Cấp của hỗn hợp bê tông tự đầm - SCC

1.2.5 Ưu nhược điểm của hỗn hợp bê tông tự đầm

a Ưu điểm

BTTĐ được xem là "sự phát triển mang tính cách mạng trong xây dựng bêtông trong nhiều thập kỷ" [11] Lợi ích kinh tế mà nó mang lại đã được chứng minhnhư:

- Với đặc tính kỹ thuật đặc trưng là độ linh động và chống phân tầng cao nênBTTĐ giải quyết được những vấn đề kỹ thuật thi công khó khăn Cụ thể là việc đổ

bê tông tại các kết cấu dày đặc cốt thép như các tường chắn, cọc khoan nhồi, bê

tông cầu cảng, hay các kết cầu có chiều cao lớn khó đầm (cột, tường, ) Mặt khác,tại những vị trí trên cao, sàn công tác chật hẹp thì việc bơm bêtông lên cũng nhưđầm bêtông đều là những yêu cầu đặc biệt khó khăn mà BTTĐ có thể đáp ứng được

về tính kỹ thuật;

- Giảm nhân công trực tiếp, giảm số lần đổ và đầm, giảm thời gian sửa chữa

và xử lý các mối nối sau khi đổ bê tông Những điều này giúp rút ngắn thời gian thicông;

- Hạn chế tiếng ồn do giảm thiểu chấn động, tạo môi trường làm việc an toànhơn

b Nhược điểm

- Quá trình đông cứng của BTTĐ thường chậm hơn so với bê tông thường;

- Do tính chất đặc trưng nên công nghệ thi công BTTĐ cần được kiểm soátchặt chẽ hơn rất nhiều so với bê tông thường Cụ thể là ở các giai đoạn kiểm soátchất lượng ván khuôn và kiểm soát chất lượng vật liệu đầu vào;

- BTTĐ có mô đun đàn hồi thấp hơn nên có thể ảnh hưởng đến đặc tính biếndạng của các kết cấu bê tông dự ứng lực;

- Độ chùng nhão và co rút cao hơn bê tông thường nên dễ tổn thất ứng suất và

độ võng theo thời gian

1.3 Các thí nghiệm xác định tính kỹ thuật hỗn hợp bê tông tự đầm

Có nhiều phương pháp thí nghiệm xác định tính tự đầm của SCC, nhưngkhông có một phương pháp đơn lẻ nào khẳng định chính xác bê tông có tính tự đầmtốt hay xấu Vì vậy phải kết hợp các thí nghiệm để có kết luận chính xác Để xéttính tự đầm của bê tông ta cần xem xét kết hợp các vấn đề sau: khả năng lấp đầy,khả năng chảy qua rào chặn, khả năng chống phân tầng [9] Chi tiết các thínghiệm và các kết luận tổng quan về thí nghiệm được trình bày dưới đây dựa trêncác chỉ dẫn của Hiệp hội các quốc gia Châu Âu về các sản phầm bê tông đặc biệttrong xây dựng, viết tắt tiếng Anh là EFNARC (European Federation of NationalAssociations Representing producers and applicators of specialist building productsfor Concrete) [7]

1.3.1 Thí nghiệm độ chảy xòe bằng côn Abram (Slump flow by Abram cone) và

xác định thời gian chảy qua đường kính 50cm (T50 – seconds)

Thí nghiệm S-F (Slump flow) bằng côn Abram và xác định thời gian chảyqua đường kính 50 cm (T50 cm) còn gọi là thí nghiệm xác định độ xòe cho bê tông

tự đầm Thí nghiệm này được dùng để đánh giá dòng chảy tự do theo phươngngang của BTTĐ khi không có vật cản Đường kính hình tròn do bê tông chảy rasau khi rút côn là một thước đo cho khả năng chảy lấp đầy của bê tông Thí nghiệmnày được phát triển đầu tiên ở Nhật Bản nhằm đánh giá khả năng chảy đầy cho loại

bê tông đổ dưới nước

f

Hình 1.1 a,b Dụng cụ đo Slump - flow

Theo khuyến cáo của EFNARC, độ xòe SF của BTTĐ nên đạt tối thiểu là650mm Mặt khác, thời gian T50 cũng là thước đo chứng minh cho độ chảy xòe, thờigian xòe đạt đường kính 50cm của BTTĐ càng thấp thì độ linh động của nó càngcao Giá trị được khuyến cáo tốt nhất theo EFNARC là T50 = 2÷5 giây, mặc dù giátrị từ 3 ÷ 7 giây vẫn có thể chấp nhận được Dựa vào SF có thể chia ra:

- Nhóm chảy sụt 1: SF1 = 550 - 650 mm

- Nhóm chảy sụt 2: SF2 = 660 - 750 mm

- Nhóm chảy sụt 3: SF3 = 760 - 850 mm

1.3.2 Thí nghiệm chảy vượt qua vòng rào chặn (J-Ring test)

Thí nghiệm J-Ring được phát triển tại Đại học Paisley - Scotland Thínghiệm này được sử dụng để xác định khả năng di chuyển qua rào chắn của BTTĐ

a b.

Cụ thể là khả năng chảy qua các thanh cốt thép chắn (tượng trưng cho mật độ cốtthép dày đặc thực tế) dưới tác dụng trọng lượng bản thân bê tông.

Dụng cụ cho thí nghiệm J-ring là một vòng thép có đường kính 300mm nằmphía trên liên kết các thanh thép dọc có đường kính 10mm, cao 10mm Khoảng cáchgiữa các thanh cốt thép dọc là 48±2mm

Ø d1

Ø d2

Hình 1.2 Dụng cụ đo J-Ring

Thí nghiệm J-Ring được sử dụng kết hợp với thí nghiệm Slump flow Sau khi

đổ bê tông đầy côn và rút côn lên theo phương thẳng đứng, dưới tác dụng trọnglượng bản thân, bê tông sẽ chảy vượt qua các thanh chắn thép Sự khác biệt về chiềucao giữa phần bê tông bên trong và ngoài vòng J-Ring sẽ được xác định bằng thước

kỹ thuật với đơn vị là mm Đây là dấu hiệu đánh giá khả năng di chuyển qua ràochặn hoặc mức độ gián đoạn của bê tông qua các thanh thép bị hạn chế nhiều hay ít.Giá trị khuyến cáo theo EFNARC là từ 0 ÷ 10 mm cho độ chênh lệch chiều cao giữahai phần bê tông trong – ngoài vòng J-Ring

1.3.3 Thí nghiệm chảy qua phễu V và thời gian chảy qua phễu V sau 5 phút (V

funnel test và V funnel test at 5 minutes)

Thí nghiệm này được dùng để xác định khả năng lấp đầy của bê tông và đánhgiá tính phân tầng của hỗn hợp bê tông khi bê tông chứa trong thùng sau mộtkhoảng thời gian 5 phút xét đến hiện tượng lắng chìm của cốt liệu

a Giới thiệu

Thử nghiệm này được phát triển ở Nhật Bản và được công bố bởi Ozawacùng cộng sự Các thiết bị bao gồm một phễu hình chữ V như hình 2.3, xô chứa,đồng hồ bấm giây.

Thí nghiệm có thể xác định khả năng làm đầy (độ linh động) của bê tông cókích thước cốt liệu lớn tối đa 20mm Phễu được làm đầy với khoảng 12 lít bê tông

và đo thời gian bê tông chảy qua phễu

- Thời gian chảy tại T5 phút

Không làm sạch hoặc làm ẩm bề mặt bên trong của phễu lại Đóng cửa bẫy

và đổ đầy bê tông vào phễu lần thứ 2 ngay sau khi đo thời gian chảy lần thứ nhất,đặt một cái xô bên dưới Mở cửa bẫy sau 5 phút và cho phép bê tông chảy ra dướilực hấp dẫn Bắt đầu đồng hồ bấm giờ khi cánh cửa bẫy được mở ra và ghi lại thờigian cho việc chảy hoàn thành

phễu V từ 6 đến 10 giây là thích hợp Sau 5 phút lắng chìm , T5 phút được khuyến cáotheo EFNARC là không vượt quá 3 giây so với thời gian chảy lần thứ nhất.

1.3.4 Thí nghiệm xác định khả năng chảy qua rào chặn cốt thép trong hộp L

(L-box)

Thí nghiệm này dựa trên thiết kế của Nhật Bản cho bê tông dưới nước, nóđánh giá khả năng lấp đầy và chảy qua rào chắn của SCC, đánh giá ảnh hưởng củanhững thanh thép cản trở và có tính đến khả năng suy giảm năng lượng khi chảy xacủa BTTĐ

a Thiết bị và cách tiến hành

Unit mm Rebors 3 x Ø 12 Gap 35 mm

o

Hình 1.4 a,b Dụng cụ đo L - box

Dụng cụ bao gồm một hộp hình chữ nhật có dạng chữ “L”, với liên kết ốngdọc và ngang (hình 1.4 a,b) cách nhau bởi một cửa trượt dịch chuyển có thể đóng

mở để chặn bê tông từ ống dọc chảy vào phần ngang Phần ngang của hộp đượcđánh dấu ở 200mm và 400mm tính từ cửa trượt

Chuẩn bị lượng BTTĐ khoảng 14 lít cho thí nghiệm này

Đặt hộp L lên nền bằng phẳng, đảm bảo rằng các cửa trượt có thể mở mộtcách tự do và sau đó đóng nó

Làm ẩm bề mặt bên trong của hộp, loại bỏ nước dư thừa Đổ vào phần dọcđầy bê tông, đợi trong 1 phút Nhấc cửa trượt và cho phép bê tông chảy qua phầnngang Đồng thời, bắt đầu bấm giờ đồng hồ và ghi lại thời gian cụ thể ở các thời