Nghiên cứu thực nghiệm một số tính chất cơ lý của bê tông sợi bazan (luận văn thạc sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI NGUYỄN QUANG THẮNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG SỢI BAZAN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH XDDD&CN Hà Nội - 2019 MỞ ĐẦU * Lý chọn đề tài Trên giới có nhiều cơng trình nghiên cứu bê tơng sử dụng sợi gia cường (còn gọi: bê tông sợi), với loại sợi sử dụng chủ yếu như: sợi thép, sợi thủy tinh, sợi khoáng, sợi hữu cơ, sợi tổng hợp Các nghiên cứu thường tập trung sâu tác dụng sợi thành phần bê tông; mức độ ảnh hưởng đến tính hỗn hợp bê tơng; lựa chọn loại sợi phù hợp để sử dụng; xác định hàm lượng sợi tối ưu… Qua nghiên cứu cho thấy, bê tơng sử dụng sợi gia cường có ưu điểm làm chặt chẽ mối liên kết thành phần vật liệu chế tạo, từ cải thiện cường độ chịu kéo chịu nén, nâng cao tính ổn định bê tơng… Sợi Bazan biết đến với ưu điểm việc sử dụng sợi kết cấu bê tông [29]: - Giảm hình thành kẽ nứt nhỏ ứng suất bên - Tăng cường khả chống thấm nước - Tăng cường độ nén - Tăng cường độ chịu kéo chịu uốn - Tăng cường khả chịu va đập khả chịu mỏi - Nâng cao khả tiếp nhận tải trọng thay đổi - Trở ngại phân lớp vữa bê tông - Giảm thời gian hóa rắn bê tơng - Giảm nguy phá vỡ góc cạnh - Sợi Bazan bê tơng trì tính chất làm việc nhiệt độ cao vụ cháy Hiện Việt Nam, nghiên cứu ứng dụng sợi Bazan gia cường bê tơng xi măng chưa có nhiều, phát triển tương lai đặc điểm bê tông sử dụng loại sợi Ngoài giới thiếu tiêu chuẩn thiết kế nên cản trở việc ứng dụng loại sợi Chính vậy, việc nghiên cứu đặc tính kỹ thuật, xác định hàm lượng sợi hợp lý, làm sở để đánh giá khả ứng dụng bê tông sử dụng sợi gia cường Bazan phù hợp với xu mang ý nghĩa khoa học cao Trong phát triển với tốc độ cao ngành xây dựng, bê tông xi măng loại vật liệu sử dụng phổ biến chiếm ưu Do đó, việc nghiên cứu để tìm loại bê tơng xi măng có tiêu kinh tế - kỹ thuật ưu việt có ý nghĩa, góp phần nâng cao chất lượng giảm giá thành cơng trình Từ phân tích cho thấy, luận văn "Nghiên cứu thực nghiệm số tính chất lý bê tơng sợi bazan" có tính cần thiết có khả ứng dụng cao ngành xây dựng * Mục tiêu nghiên cứu Một số nội dung cần làm rõ với tình hình sử dụng vật liệu chế tạo bê tơng Việt Nam tính chất lý vật liệu Nghiên cứu thực nghiệm số tính chất lý bê tông sợi bazan Cụ thể: từ kết tính tốn lý thuyết, qua hai tiêu thực nghiệm độ sụt cường độ chịu nén, thực việc phân tích đưa thành phần bê tông sợi bazan; đồng thời từ việc chế tạo nhóm mẫu thí nghiệm có hàm lượng sợi khác nhau, khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sợi đến độ sụt, cường độ chịu nén cường độ chịu uốn để tìm hàm lượng sợi hợp lý với loại bê tông nghiên cứu * Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Luận văn lựa chọn nghiên cứu với bê tông sử dụng loại sợi bazan (sợi đá bazan – basalt fiber) có cường độ chịu nén yêu cầu khoảng 20MPa (tương đương bê tơng có cấp độ bền B15), độ sụt yêu cầu 6÷8cm - Phạm vi nghiên cứu: Do điều kiện thời gian kinh phí, bước đầu đề tài nghiên cứu thực nghiệm điều kiện phòng thí nghiệm với loại bê tơng khơng sử dụng loại phụ gia; chế tạo thí nghiệm sở: Trung tâm thí nghiệm thực hành Khoa Cơ điện Cơng trình, Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam * Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tổng hợp tham khảo tài liệu kết nghiên cứu trước để xây dựng sở lý luận luận văn, từ xác định mục tiêu, nội dung phương pháp, phương án nghiên cứu - Phương pháp thực nghiệm: Chế tạo mẫu thử thí nghiệm số tính chất học vật liệu bê tông sợi Bazan, từ đưa kết luận đề xuất * Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận văn Luận văn hồn thành góp phần xây dựng vào sở lý luận khoa học thực tiễn cho việc ứng dụng bê tông xi măng sử dụng sợi gia cường; đồng thời tài liệu tham khảo tốt phục vụ đào tạo nghiên cứu khoa học lĩnh vực bê tông sử dụng sợi gia cường sợi Bazan * Cấu trúc luận văn Ngoài phần Mở đầu, Kết luận kiến nghị, Tài liệu tham khảo, nội dung Luận văn gồm ba chương: - Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu - Chương 2: Vật liệu thiết kế thành phần bê tông sợi Bazan - Chương 3: Thực nghiệm ảnh hưởng hàm lượng phân tích vai trò sợi Bazan bê tơng NỘI DUNG CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tính chất sợi Bazan Từ kết nghiên cứu trước cho thấy, bê tông sử dụng sợi bazan biết đến có đặc tính kỹ thuật [29]: + Độ bền cao, mơ đun đàn hồi cao + Khả chống chịu va chạm tuyệt vời - tốt cho ứng dụng đạn đạo ( quân ) + Chi phí cho sửa chữa bê tơng thấp thay sợi carbon nhiều ứng dụng + Chịu nhiệt độ cao khả chống chịu tác động ánh sáng tốt + Độ bền mỏi cao chống ăn mòn hóa học tốt + Khơng cần thiết bị đặc biệt cho xử lý hay gia công + Dễ dàng kiểm sốt q trình sử dụng + Thân thiện với mơi trường Khơng có vấn đề nhiễm phải hủy sợi basalt + Có thể tái chế + An toàn cho sức khỏe người động vật + Tương thích với nhiều loại nhựa - polyester khơng no, vinyl ester, epoxy, phenol, v.v + Chống chịu hóa chất tốt so với sợi thủy tinh E-glass Sợi bazan có đặc tính vật lý hẳn so với loại sợi có, thơng số cụ thể thể Bảng 1.1[29] Bảng 1.1: So sánh thông số kỹ thuật sợi Bazan loại sợi khác Thông số Sợi Bazan Sợi EGlass Sợi SGlass Sợi Cacbon Sợi Aramid Tỷ trọng (g/cm3) Độ bền kéo (MPa) 2,63-2,8 41004840 2,54-2,57 31003800 2,54 40204650 1,78 35006000 1,45 29003400 Môdul đàn hồi (GPa) 93,1-110 72,5-75,5 83-86 230-600 70-140 3,1 4,7 5,3 1,5-2,0 2,8-3,6 900 380 300 500 250 Độ giãn dài điểm gãy Nhiệt độ làm việc cao (°C) Sợi bazan làm cốt cho bê tơng với vai trò sợi thủy tinh sợi bon, sợi bazan có tính tổng hợp tốt sợi thủy tinh, chi phí thấp so với sợi bon Loại sợi sử dụng loại vải chống cháy ngành công nghiệp hàng không vũ trụ công nghiệp tơ, sử dụng làm vật liệu tổng hợp để sản xuất loạt sản phẩm Sợi bazan loại sợi phi kim loại hiệu suất cao làm từ đá bazan nóng chảy nhiệt độ cao Từ đá bazan khoa học tạo sợi bazan xắt nhỏ, vải bazan dạng cuộn liên tục Sợi bazan có nguồn gốc từ magma núi lửa, chất lỏng nóng bán lỏng lớp vỏ Trái đất, rắn khơng khí Đá bazan thuật ngữ phổ biến sử dụng cho nhiều loại đá núi lửa, có màu xám đậm Đá nóng chảy sau đùn qua vòi nhỏ để tạo sợi tơ bazan liên tục Các sợi bazan không chứa chất phụ gia khác quy trình sản xuất nhất, điều mang lại lợi bổ sung chi phí Sợi đá bazan khơng có phản ứng độc hại với khơng khí nước, khơng cháy chống cháy nổ Khi tiếp xúc với hóa chất khác, chúng khơng tạo phản ứng hóa học gây hại cho sức khỏe mơi trường Đá bazan thường có màu từ xám đến đen, nhanh chóng chuyển sang màu nâu đỏ rỉ q trình oxy hóa khống chất (giàu sắt) thành rỉ sét Mặc dù thường đặc trưng "tối", đá bazan thể loạt bóng mờ q trình địa hóa khu vực Do thời tiết nồng độ plagiocla cao, số đá bazan có màu nhạt Các thơng số kỹ thuật khác sợi bazan thể Bảng 1.2[29] Bảng 1.2: Các thông số kỹ thuật khác sợi Bazan Các thông số Giá trị Nhiệt độ làm việc (°C) -269°C - 900°C Nhiệt độ phá hỏng (°C) 1450°C Hệ số truyền nhiệt (w/m°K) 0,03-0,038 Độ bền kéo lại tăng nhiệt độ (%) 20 100 200 95 400 82 Tính ổn định hóa học ( giảm khối lượng (%) sau đun sơi hóa chất) 2N HCL 2,2 2N NaOH 6,0 H2O 0,2 Ngoài có tính chất sợi Bazan như: - Tính chất vật lý: Màu sắc: Thường có màu nâu vàng Đường kính: đường kính khác 5,8 micron Chiều dài: mm, mm, 12 mm, vv Mật độ: mật độ sợi bazan 2,75 g / cm3 Hệ số ma sát: Hệ số ma sát nằm khoảng từ 0,42 đến 0,50 - Tính chất hóa học: Basalts ổn định kiềm mạnh Giảm cân nước sôi, kiềm axit thấp đáng kể Có khả chống lại tia UV-Light & sinh học nấm Tương thích với nhựa phenolic Hấp thụ độ ẩm đến - Tính chất nhiệt: Với dải nhiệt từ -260◦C đến 982◦C nhiệt độ nóng chảy 1450◦C độ dẫn nhiệt thấp 0,031 - 0,038w / mk, sợi bazan lý tưởng cho ứng dụng chống cháy cách nhiệt Sợi bazan có hiệu chi phí cao so với vật liệu cường độ cao khác bao gồm thủy tinh E, silica, gốm sứ, thép không gỉ carboby ngăn ngừa nhiệt nhanh chóng cải thiện tuổi thọ nhanh Cung cấp ba lần hiệu nhiệt amiăng mà khơng có mối nguy hiểm tinh chất nhiệt Sợi bazan giải pháp tốt để thay amiăng Sợi bazan không cháy chống cháy nổ Sau phơi sáng 400◦C, sợi bazan bị cường độ ban đầu chúng, kính E 50% - Tính chất học Độ bền cụ thể (ứng suất đứt với tỷ lệ mật độ) sợi bazan vượt nhiều lần so với thép Sợi bazan không mao dẫn không hút ẩm, cho khả chống ẩm tốt Trong nghiệp cơng nghiệp hóa - đại hóa đất nước, ngành xây dựng đóng vai trò quan trọng Cùng với phát triển mạnh mẽ lĩnh vực khoa học công nghệ, ngành xây dựng có bước tiến đáng kể Để đáp ứng nhu cầu ngày cao xã hội, xu hướng nhu cầu xây dựng cơng trình có độ phức tạp kỹ thuật ngày lớn yêu cầu vật liệu chế tạo khắt khe Bê tông xi măng (bê tông) loại vật liệu xây dựng thân thuộc, sử dụng rộng rãi với nhiều tính ưu việt; nhiên cũng có mặt hạn chế định, mà phải kể đến cường độ chịu kéo nhỏ chống nứt Do đó, việc nghiên cứu để cải thiện – nâng cao tính bê tơng có ý nghĩa, góp phần nâng cao chất lượng giảm giá thành cơng trình Để cải thiện – nâng cao tính bê tơng, việc sử dụng sợi gia cường giải pháp hữu hiệu nhà khoa học nhiều nước tiến tiến giới nghiên cứu ứng dụng Đã có nghiên cứu bê tông sử dụng sợi gia cường, với loại sợi sử dụng chủ yếu như: sợi thép, sợi thủy tinh, sợi khoáng vật, sợi hữu cơ, sợi tổng hợp Các nghiên cứu thường tập trung sâu tác dụng sợi thành phần bê tông; mức độ ảnh hưởng đến tính hỗn hợp bê tơng bê tông; lựa chọn loại sợi phù hợp để sử dụng; xác định hàm lượng sợi tối ưu… Hiện nghiên cứu bê tông xi măng sử dụng loại sợi gia cường nói chung sợi Bazan bê tơng nói riêng chưa nhiều, đặc biệt Việt Nam Chính vậy, việc nghiên cứu đặc tính kỹ thuật, thiết kế thành phần bản, xác định hàm lượng sợi hợp lý, làm sở để đánh giá khả ứng dụng bê tông sử dụng sợi bazan phù hợp với xu thế, mang ý nghĩa khoa học thực tiễn cao Với mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm để kiểm nghiệm số tính chất lý bê tông sử dụng sợi bazan; so sánh với bê tơng thường để góp phần làm rõ ưu điểm bê tông sử dụng sợi gia cường, tác giả thực luận văn tốt nghiệp với tên đề tài: “Nghiên cứu thực nghiệm số tính chất lý bê tông sợi bazan” 1.2 Các nghiên cứu nước nước bê tông sử dụng sợi Bazan 1.2.1 Cấu tạo đặc tính bê tơng Bê tơng xi măng (bê tông) loại vật liệu đá nhân tạo nhận sau hỗn hợp bê tông đông cứng rắn Hỗn hỵp bê tơng (bê tơng tươi) hn hợp bao gồm: cốt liệu, xi mng, nc phụ gia (nếu có) lựa chọn thành phần hợp lý, nhào trộn đồng đều, có tính dẻo, tính dính chưa rắn chắc, chưa có cường độ Bê tơng có cấu trúc phức tạp, tạo thành từ ba thành phần cốt liệu, đá xi măng hệ thống mao quản, lỗ rỗng Cốt liệu hạt cát, đá có hình dáng, kích thước, đặc trưng bề mặt, cường độ … khác Đá xi măng tạo thành từ việc xi măng tương tác với nước qua thời gian gắn kết, rắn Hệ thống mao quản, lỗ rỗng khe hở nhỏ cốt liệu đá xi măng, chúng chứa nước, khơng khí nước Cốt liệu thành phần chính, tạo nên khung chịu lực bê tơng Nó vật liệu hạt rời, có nguồn gốc tự nhiên nhân tạo, có thành phần hạt xác định, nhào trộn với xi măng nước đông cứng, rắn đá Theo kích thước hạt, cốt liệu dùng chế tạo bê tông phân cốt liệu nhỏ cốt liệu lớn Cốt liệu nhỏ (fine aggregate) hỗn hợp hạt cốt liệu có kích thước chủ yếu từ 0,14 mm đến mm Cốt liệu nhỏ cát tự nhiên, cát nghiền hỗn hợp từ cát tự nhiên cát nghiền Cốt liệu lớn (coarse aggregate) hỗn hợp hạt cốt liệu có kích thước từ mm đến 70 mm Cốt liệu lớn đá dăm, sỏi, sỏi dăm hỗn hợp loại TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt: Nguyễn Văn Chánh Trần Văn Miền (2010), “Nghiên cứu chế tạo bê tông cốt sợi vật liệu xây dựng địa phương”, Hội thảo Khoa học công nghệ -Đại học Bách Khoa, (11), tr.75-82 Phạm Duy Hữu tác giả (2011), Vật liệu xây dựng, Nhà xuất Giao thông vân tải, Hà Nội Nguyễn mạnh Phát (2006), ‘‘Nghiên cứu ứng dụng bê tông cốt sợi bazan để chế tạo bê tông dùng cho cơng trình chịu tải trọng động”, Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, (02), tr.46-48 Nguyễn Hùng Phong (2014), ‘‘Nghiên cứu thực nghiệm gia cường kháng cắt cho dầm bê tơng cốt sợi”, Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, (03), 23-29 Đặng Văn Thanh, Cheng Pei Feng (2014), ‘‘Phân tích vi quan phân bố tác dụng sợi hỗn hợp SMA”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Lâm nghiệp, (01),84-90 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2682: 2009 – Xi măng Poóc lăng – Yêu cầu kỹ thuật Hà Nội, 2009 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7570: 2006 – Cốt liệu cho bê tông vữa – Yêu cầu kỹ thuật Hà Nội, 2006 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4506: 2012 – Nước trộn bê tông vữa – Yêu cầu kỹ thuật Hà Nội, 2012 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6016: 1995 – Xác định giới hạn bền nén xi măng Hà Nội, 1995 10.Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-2: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa Phương pháp thử - Phần 2: Xác định thành phần hạt Hà Nội, 2006 11 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3106: 1993 - Hỗn hợp bê tông nặng – Phương pháp thử - Phương pháp xác định độ sụt Hà Nội, 1993 12 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3118: 1993 - Bê tông nặng – Phương pháp thử - Phương pháp xác định cường độ nén Hà Nội, 1993 13 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3119: 1993 - Bê tông nặng – Phương pháp thử - Phương pháp xác định cường độ kéo uốn Hà Nội, 1993 Tiếng Anh: 14 Dias, D.P, Thaumaturgo, C.(2005) Fracture Toughness of Geopolymeric Concretes Reinforced with Basalt Fibers Cement and Concrete Composites Journal 27, pp 49-54 15 G.K.Geethanjali, Mohinder, Chandraraj, Venkateshwaran, Deformation Characteristics of Basalt Reinforced Concrete with Superplasticizer, Department of Civil Engineering Easwari Engineering College, Chennai, IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering, pp 5-11 16 Naya Rathod, Mukund Gonbare, Mallikarjun Pujari (2015), Basalt Fiber Reinforced Concrete, Department of Civil Engineering, Rajarshi Shahu College of Engineering, International Journal of Science and Research (IJSR) Volume Issue 5, pp 359-361 17 Eythor Thorhallsson, Jón Ĩlafur Erlendsson and Ưgmundur Erlendsson (2013) Reykjavik University & Iceland GeoSurvey, Basalt Fiber Introduction, Conference Research in Advanced Engineering Tuaavík, Iceland, pp 1- 18 Fathima Irine I A (2014), Strength Aspects of Basalt Fiber Reinforced Concrete Civil Engineering Departmen, M.G University Mar Athanasius College of Engineering,Kerala,India, International Journal of Innovative Research in Advanced Engineering (IJIRAE) ISSN: 23492163, Volume Issue 8, pp 192-198 19 Cory High, Hatem M Seliem, Adel El-Safty, Sami H Rizkalla (2015), Use of Basalt Fibers for Concrete Structures, Construction and Building Materials Journal , pp 37-46 20 Jongsung Sim, Cheolwoo Park, Characteristics of Basalt Fiber as a Strengthening Material for Concrete Structures, Department of Civil and Environmental Engineering, Hanyang University, Sa-l-dong, Ansan, Kyunggi 425-791, South Korea 21 Ramakrishnan, Neeraj S Tolmare, Vladimir B Brik (1998), Performance Evaluation of 3-D Basalt Fiber Reinforced Concrete & Basalt Rod Reinforced Concrete, Final Report for Highway IDEA Project 45, Transportation Research Board, pp 79 22 Patnaik, S Adhikari, P Bani-Bayat, P Robinson (May 2010), Flexural performance of concrete beams reinforced with basalt FRP bar, International Congress, Washington, D.C , pp 3821–3833 Tiếng Trung: 23 史国刚, 李海涛, 顾兴宇 柔性玄武岩纤维水泥混凝土配比优化设计 公路交通科技 2012 05: 24-29 24 郑捷, 玄武岩纤维对混凝土改性效果的研究 中外公路 2011 05: 02430246 25 崔子丰,王伟 玻璃纤维和聚酯纤维混凝土力学性能的研究 工程施工 技术 2010 05: 0151-0153 26 鲁畅 玄武岩纤维混凝土路用性能与应用研究 河南大学，2012 27 吴钊贤 玄武岩纤维混凝土基本力学性能与应用研究 武汉理工大 学，2009 28 邓文清 (DANG VAN THANH) SMA 高温稳定性影响因素及纤维作用 机理研究 东北林业大学，2013 Web site: 29 http://soicotbetong.com LỜI CẢM ƠN Lời cho phép tác giả bày tỏ tình cảm biết ơn đến thầy cô giáo Khoa Sau đại học, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội dạy dỗ, giúp đỡ dẫn tác giả hồn thành chương trình cao học Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Tiểu ban đánh giá đề cương kiểm tra tiến độ, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội có ý kiến đóng góp quý báu cho thảo luận văn tác giả, Đặc biệt, tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS Vũ Hoàng Hiệp TS Đặng Văn Thanh tận tình giúp đỡ, trực tiếp hướng dẫn, tạo điều kiện thuận lợi, cung cấp tài liệu động viên tác giả q trình hồn thiện luận văn Tác giả xin trân trọng cảm ơn ban lãnh đạo nhà trường, cán Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, bạn bè đồng nghiệp tạo điều kiện giúp đỡ tác giả q trình học tập hồn thành khóa học Hà Nội, ngày 16 tháng năm 2019 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Quang Thắng LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoạn Luận văn thạc sỹ cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập Các số liệu khoa học, kết nghiên cứu Luận văn trung thực có nguồn gốc rõ ràng Hà Nội, ngày 16 tháng năm 2019 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Quang Thắng MỤC LỤC Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng, biểu Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU * Lý chọn đề tài * Mục tiêu nghiên cứu * Đối tượng phạm vi nghiên cứu * Phương pháp nghiên cứu * Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận văn * Cấu trúc luận văn NỘI DUNG CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tính chất sợi Bazan 1.2 Các nghiên cứu nước ngồi nước bê tơng sử dụng sợi Bazan 1.2.1 Cấu tạo đặc tính bê tơng 1.2.2 Các nghiên cứu bê tông sử dụng sợi gia cường 11 1.3 Sử dụng bê tông sợi Bazan kết cấu xây dựng 18 1.4 Tiêu chuẩn hướng dẫn thiết kế kết cấu bê tông sử dụng sợi Bazan 21 1.5 Vấn đề tồn nhiệm vụ nghiên cứu 21 1.5.1 Các vấn đề tồn 21 1.5.2 Nhiệm vụ nghiên cứu 22 1.6 Dự kiến kết nghiên cứu 22 CHƯƠNG VẬT LIỆU VÀ THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CƠ BẢN 23 CỦA BÊ TÔNG SỢI BAZAN 23 2.1 Vật liệu phương pháp thí nghiệm 23 2.1.1 Yêu cầu lựa chọn vật liệu 23 2.1.2 Các phương pháp thí nghiệm vật liệu 35 2.2 Phương pháp thiết kế thành phần bê tông sợi bazan 43 2.2.1 Các phương pháp thiết kế thành phần bê tông 43 2.2.2 Xác định phương pháp thiết kế thành phần bê tông sợi bazan 45 2.3 Tính tốn lý thuyết thành phần bê tông sợi bazan 45 2.3.1 Xác định lượng nước nhào trộn 45 2.3.2 Xác định tỉ lệ xi măng/nước 47 2.3.3 Xác định lượng xi măng lượng sợi bazan 48 2.3.4 Xác định lượng cốt liệu lớn cốt liệu nhỏ 49 2.3.5 Tổng hợp kết tính tốn lý thuyết 51 2.4 Thực nghiệm hiệu chỉnh thành phần bê tông sợi bazan theo độ sụt 51 2.4.1 Phương pháp thực nghiệm hiệu chỉnh theo độ sụt 51 2.4.2 Kết thí nghiệm hiệu chỉnh theo độ sụt 54 2.5 Thực nghiệm hiệu chỉnh thành phần bê tông sợi bazan theo cường độ chịu nén 54 2.5.1 Phương pháp thực nghiệm hiệu chỉnh theo cường độ chịu nén 55 2.5.2 Kết thí nghiệm hiệu chỉnh theo cường độ chịu nén 56 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG SỢI VÀ PHÂN TÍCH VAI TRỊ CỦA SỢI BAZAN TRONG BÊ TƠNG 59 3.1 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sợi tới độ sụt 59 3.1.1 Phương án thí nghiệm 59 3.1.2 Kết phân tích ảnh hưởng tới độ sụt 60 3.2 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sợi tới cường độ chịu nén 64 3.2.1 Phương án thí nghiệm 64 3.2.2 Kết phân tích ảnh hưởng tới cường độ chịu nén 64 3.3 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sợi tới cường độ chịu kéo uốn 70 3.3.1 Phương án thí nghiệm 70 3.3.2 Kết phân tích ảnh hưởng tới cường độ chịu kéo uốn 71 3.4 Đánh giá mối quan hệ hàm lượng sợi tới số tính chất lý bê tông 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78 KẾT LUẬN 78 KIẾN NGHỊ 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tên đầy đủ Chữ viết tắt BTCSB Bê tông cốt sợi bazan BTCT Bê tông cốt thép BFRP Vật liệu composite polyme cốt sợi Bazan CFRP Vật liệu polyme cốt sợi Carbon GFRP Vật liệu polyme cốt sợi thủy tinh C Cát Đ Đá X Xi Măng N Nước CLL Cốt liệu lớn CLN Cốt liệu nhỏ M0 Mẫu khơng có sợi Ms Mẫu có sợi S Độ sụt TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam Rbt Cường độ chịu kéo uốn bê tông Rb Cường độ chịu nén bê tông DANH MỤC BẢNG, BIỂU Số hiệu bảng, biểu Tên bảng, biểu Trang Bảng 1.1 So sánh thông số kỹ thuật sợi Bazan loại sợi khác Bảng 1.2 Các thông số kỹ thuật khác sợi Bazan Bảng 2.1 Lựa chọn mác xi măng theo cấp bê tông 23 Bảng 2.2 Một số tiêu kỹ thuật xi măng PCB-40 23 Bảng 2.3 Thành phần hạt cát 24 Bảng 2.4 Quy định hàm lượng tạp chất cát 25 Bảng 2.5 Thành phần hạt cốt liệu lớn 26 Bảng 2.6 Hàm lượng bùn, bụi, sét cốt liệu lớn 27 Bảng 2.7 Mác đá dăm từ đá thiên nhiên theo độ nén dập 27 Bảng 2.8 Quy định với nước trộn hỗn hợp bê tông (mg/l) 28 Bảng 2.9 Thông số kỹ thuật sợi bazan dạng vải dệt 30 Bảng 2.10 Thông số kỹ thuật sợi bazan dạng lơ cuộn 32 Bảng 2.11 Đặc tính kỹ thuật sợi bazan dạng xắt nhỏ 35 Bảng 2.12 Kích thước bên côn sụt Abrams 38 Bảng 2.13 Độ sụt hỗn hợp bê tông nên dùng cho dạng kết cấu 46 Bảng 2.14 Lượng nước dùng trộn bê tông, kg/m3 47 Bảng 2.15 Hệ số chất lượng vật liệu 48 Bảng 2.16 Lượng xi măng tối thiểu theo TCVN 49 Số hiệu bảng, biểu Tên bảng, biểu Trang Bảng 2.17 Hệ số dư vữa bê tông 50 Bảng 2.18 Kết tính tốn lý thuyết thành phần vật liệu 51 Bảng 2.19 Kết kiểm tra độ sụt lần trộn thứ 54 Bảng 2.20 Kết hiệu chỉnh thành phần vật liệu theo độ sụt 54 Bảng 2.21 Kết kiểm tra độ sụt đạt yêu cầu,cm 54 Bảng 2.22 Kết kiểm tra cường độ mẫu bê tông 57 Bảng 3.1 Thành phần vật liệu chế tạo nhóm mẫu 59 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Kết thí nghiệm ảnh hưởng hàm lượng sợi đến độ sụt Kết thí nghiệm ảnh hưởng hàm lượng sợi đến cường độ chịu nén mẫu Kết thí nghiệm ảnh hưởng hàm lượng sợi đến cường độ chịu kéo uốn mẫu (MPa) 61 65 72 DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ, Số hiệu hình Tên hình Trang Hình 2.1 Sợi bazan dạng vải dệt 30 Hình 2.2 Sợi bazan dạng lơ cuộn 32 Hình 2.3 Sợi bazan dạng xắt nhỏ 34 Hình 2.4 Dụng cụ đo độ sụt hỗn hợp bê tơng 39 Hình 2.5 Máy nén thủy lực TYE - 2000 40 Hình 2.6 Sơ đồ thí nghiệm kéo uốn, đặt tải 41 Hình 2.7 Sơ đồ thí nghiệm kéo uốn, đặt tải 41 Hình 2.8 Máy nén thủy lực YE - 150 43 Hình 2.9 Hình ảnh cơng tác chuẩn bị làm thí nghiệm 53 Hình 2.10 Hình ảnh làm thí nghiệm đo độ sụt 53 Hình 2.11 Hình 2.12 Hình 3.1 Hình ảnh làm thí nghiệm chế tạo mẫu xác định cường độ chịu nén Hình ảnh làm thí nghiệm xác định cường độ chịu nén Hình ảnh q trình làm thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sợi tới độ sụt 56 57 60 Hình 3.2 Quan hệ hàm lượng sợi độ sụt 62 Hình 3.3 Hình ảnh thí nghiệm ảnh hưởng sợi Bazan tới cường độ chịu nén bê tông thường bê tơng có sợi gia cường 66 Hình 3.4 Quan hệ hàm lượng sợi cường độ chịu nén 67 Hình 3.5 Hình ảnh chế tạo mẫu thí nghiệm kéo uốn 71 Số hiệu hình Tên hình Trang Hình 3.6 Quan hệ hàm lượng sợi cường độ chịu kéo uốn 72 Hình 3.7 Thí nghiệm kéo uốn với bê tơng thường 73 Hình 3.8 Thí nghiệm kéo uốn với bê tơng có sử dụng sợi Bazan 74 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI NGUYỄN QUANG THẮNG KHÓA: 2017 - 2019 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TƠNG SỢI BAZAN Chun ngành : Kỹ thuật xây dựng cơng trình DD CN Mã số : 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH XDDD&CN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐẶNG VĂN THANH PGS.TS VŨ HOÀNG HIỆP XÁC NHẬN CỦA CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN Hà Nội - 2019 ... ưu điểm bê tông sử dụng sợi gia cường, tác giả thực luận văn tốt nghiệp với tên đề tài: Nghiên cứu thực nghiệm số tính chất lý bê tông sợi bazan 9 1.2 Các nghiên cứu nước ngồi nước bê tơng... tìm hàm lượng sợi hợp lý với loại bê tông nghiên cứu * Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Luận văn lựa chọn nghiên cứu với bê tông sử dụng loại sợi bazan (sợi đá bazan – basalt... dụng bê tông sử dụng sợi bazan phù hợp với xu thế, mang ý nghĩa khoa học thực tiễn cao Với mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm để kiểm nghiệm số tính chất lý bê tông sử dụng sợi bazan; so sánh với bê