Nghiên cứu chế tạo vữa phát triển cường độ sớm dùng sửa chữa công trình

Các loại vữa mác cao không co ngót ngày càng được sử dụng nhiều trong lĩnh vực xây dựng. Đặc biệt các công trình sửa chữa như công trình giao thông thì rất cần loại vữa này và có thêm tính năng phát triển cường độ sớm. Bài viết này nghiên cứu chế tạo vữa phát triển cường độ sớm dùng để sửa chữa các công trình nói chung và công trình giao thông nói riêng. Vật liệu thiết kế cấp phối vữa là vật liệu tại chỗ. Thiết kế cấp phối vữa đảm bảo các chỉ tiêu cơ lý: độ lưu động, cường độ nén, đặc biệt phát triển cường độ sớm, sau 3h cường độ nén đạt 30 MPa.

BÀI BÁO KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VỮA PHÁT TRIỂN CƯỜNG ĐỘ SỚM DÙNG SỬA CHỮA CƠNG TRÌNH Vũ Quốc Vương, Hồng Quốc Gia1 Tóm tắt: Các loại vữa mác cao khơng co ngót ngày sử dụng nhiều lĩnh vực xây dựng Đặc biệt công trình sửa chữa cơng trình giao thơng cần loại vữa có thêm tính phát triển cường độ sớm Bài viết nghiên cứu chế tạo vữa phát triển cường độ sớm dùng để sửa chữa cơng trình nói chung cơng trình giao thơng nói riêng Vật liệu thiết kế cấp phối vữa vật liệu chỗ Thiết kế cấp phối vữa đảm bảo tiêu lý: độ lưu động, cường độ nén, đặc biệt phát triển cường độ sớm, sau 3h cường độ nén đạt 30 MPa Từ khoá: Vữa xi măng, cường độ sớm, Độ lưu động, , sửa chữa cơng trình ĐẶT VẤN ĐỀ1 Các cơng trình xây dựng nói chung cơng trình giao thơng nói riêng có sử dụng bê tơng cốt thép ngày xuống cấp theo thời gian, cần tu, bảo trì sửa chữa Các cơng trình xây dựng dân dụng sửa chữa tạm thời khơng sử dụng để sửa chữa với cơng trình giao thông hố ga đường, cầu tu, sửa chữa chúng phải làm việc, phải đảm bảo giao thơng Vì việc sửa chữa hố ga, sửa chữa cầu sửa chữa khe co giãn việc rút ngắn thời gian thi công vô cần thiết Việc nghiên cứu chế tạo vữa tự chảy, chống co ngót, phát triển cường độ sớm nhằm mục đích cho việc sửa chữa cơng trình Với sản phẩm vữa rút ngắn thời gian thi công, tiết kiệm khoản tiền đảm bảo giao thông lớn, đặc biệt chống ùn tắc sửa chữa cầu quốc lộ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Thiết kế cấp phối vữa phát triển cường độ sớm với mác thiết kế 70 MPa tuổi 28 ngày đảm bảo đầy đủ tiêu lý: độ lưu động, cường độ nén, đặc biệt cường độ sau 3h đạt 30 MPa mà lại sử dụng vật liệu chỗ BM Vật liệu xây dựng, Khoa Cơng trình, Đại học Thủy lợi nghiên cứu có ý nghĩa khoa học thực tiễn cho cơng trình sửa chữa hố ga; khe co giãn cầu; … 2.1 Nguyên vật liệu nghiên cứu 2.1.1 Cát Sử dụng cát vàng sông Lô, phơi khô, sàng loại bỏ hạt có đường kính lớn 2,5 mm Cát có tiêu tính chất vật lý bảng 1: Bảng Tính chất vật lý cát sử dụng Khối Tính chất lượng thể tích xốp (g/cm ) Cát 1,60 Khối lượng riêng (g/cm3) 2,65 Hàm Mô đun lượng độ lớn bụi – (mm) bùn sét (%) 2,35 0,45 2.1.2 Xi măng Sử dụng xi măng Bút Sơn PCB40 với tiêu lý bảng Để đạt mục đích đạt cường độ cao sau 5h, thành phần vữa bổ sung thêm xi măng phát triển cường độ sớm RHPC (Rapid Hardening Portland Cement) Cụ thể nghiên cứu xi măng sử dụng Denka supercement (thành phần gồm xi măng thường độ mịn cao calcium sulfoaluminate) theo tiêu chuẩn châu Âu EN 197-1 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MƠI TRƯỜNG - SỐ 61 (6/2018) 11 Bảng 2: Tính chất xi măng Bút Sơn Tính chất Khối lượng riêng (g/cm3) XM PCB40 3,10 Thời gian bắt đầu đông kết (phút) 125 Thời gian kết thúc đông kết (phút) 210 2.3 Kết thực nghiệm 2.3.1 Độ lưu động Độ lưu động hỗn hợp vữa xác định theo tiêu chuẩn ASTM C230-98 Thí nghiệm tiến hành nhiều tỷ lệ Nước/Hỗn hợp vữa khô (N/HHV) khác Kết thí nghiệm thể bảng hình Cường độ nén (MPa) 28 ngày Bảng Độ chảy hỗn hợp vữa 46,5 2.1.3 Các loại phụ gia Trong nghiên cứu có sử dụng phụ gia khoáng Denka Beform để giảm lượng xi măng cải thiện số tính chất vữa, thạch cao, phụ gia siêu dẻo BASF ACE 456 hệ gốc polycarbonxylate nhằm tăng tính cơng tác, Sodium Carbonate, Aluminium Sulphat, Ca(OH)2 đặc biệt có sử dụng phụ gia thúc đẩy cường độ sớm Việc kết hợp loại phụ gia giúp giảm tối đa lượng nước mà đảm bảo độ lưu động, đồng thời giúp đạt cường độ cao tuổi sớm ngày 2.2 Cấp phối vữa phát triển cường độ sớm Bảng Thành phần cấp phối vữa phát triển cường độ sớm Thành phần % KL (g) Xi măng PCB40 38.20 1,116.59 Xi măng đặc biệt 5.55 162.23 Thạch cao 2.07 60.51 Phụ gia khoáng 3.50 102.31 Cát < 0.5mm 15.10 441.37 Cát < mm 32.07 937.41 Phụ gia siêu dẻo 0.55 16.08 Ca(OH)2 1.85 54.08 Phụ gia kéo dài đông kết 0.30 8.77 Sodium Carbonate 0.56 16.37 độ sớm 0.10 2.92 Aluminium Sulphat 0.15 4.38 100.00 2,923.00 N/HHV 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 Độ lưu động 180 215 230 260 Tách sau trộn nước (mm) Độ lưu động 160 205 220 255 Tách sau 30 phút nước (mm) Kết thí nghiệm cho thấy tỷ lệ N/HHV tăng độ lưu động hiển nhiên tăng lên Tuy nhiên đà tăng độ chảy không liên tục mà chậm tỷ lệ N/HHV = 0.14, sau bắt đầu nhanh tỷ lệ 0.15 Đến tỷ lệ N/HHV = 0.16 xuất hiện tượng tách nước Ngoài ra, độ chảy vữa thời điểm 30 phút sau trộn không giảm nhiều so với độ chảy sau trộn Điều chứng tỏ hỗn hợp vữa có khả giữ tính cơng tác tốt sau khoảng thời gian 30 phút Kết cho thấy với tỷ lệ nước hỗn hợp vữa khô 0,12 không đảm bảo vữa tự chảy (độ chảy xòe nhỏ 200 mm), tỷ lệ 0,16 hỗn hợp có tượng tách nước, khơng đảm bảo tính đồng Vậy tỷ lệ nước hỗn hợp vữa khô 0,13; 0,14 0,15 phù hợp Phụ gia thúc đẩy cường 12 Hình Độ lưu động hỗn hợp vữa KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 61 (6/2018) 2.3.2 Cường độ chịu nén Sau tìm tỷ lệ N/HHV phù hợp với điều kiện thi cơng cơng trình sửa chữa, thí nghiệm nén tiến hành với mẫu có tỷ lệ N/HHV 0,13; 0,14; 0,15 trộn xong đúc khuôn (4 x x 16) cm Cường độ nén tuổi, 5h tuổi, ngày tuổi, ngày tuổi 28 ngày tuổi trình bày bảng hình kết khả quan Sau 3h giá trị cường độ đạt khoảng gần 50%, sau 5h đạt 60% so với cường độ tuổi 28 ngày Tỷ lệ cao tỷ lệ N/HHV thấp (Hình 3) Bảng Cường độ nén vữa 3h, 5h, ngày, ngày 28 ngày tuổi (TCVN 3121:2003) N/ HHV 0,13 0,14 0,15 R3h (MPa) 40 38 35 R5h (MPa 55 50 45 R1 ngày R3 ngày R28ngày (MPa) (MPa) (MPa) 58 68 81 54 62 78 51 58 75 Hình So sánh cường độ nén mẫu vữa 3h, 5h 28 ngày tuổi Hình Cường độ nén mẫu vữa Điều dễ nhận thấy cường độ mẫu vữa tăng tỷ lệ N/HHV giảm Cường độ mẫu tăng nhanh đầu tiên, thể qua khác biệt lớn cường độ tuổi 3h 5h, sau chậm dần Sự khác biệt tỷ lệ N/HHV thấp (0.13) Kết cho thấy với tỉ lệ N/HHV thí nghiệm, sau 3h giá trị cường độ nén thấp thu 35MPa ứng với mẫu có tỷ lệ N/HHV 0.15 sau 28 ngày giá trị lớn thu 81MPa ứng với mẫu vữa có N/HHV 0.13 Khi so sánh kĩ cường độ chịu nén mẫu vữa phát triển cường độ sớm (3h, 5h) với cường độ chuẩn 28 ngày tuổi, thấy Nếu so sánh với loại vữa xi măng thông thường, ta nhận thấy loại vữa xi măng cho kết cường độ nén cao nhiều Sự khác biệt thành phần vữa xi măng có hàm lượng đáng kể xi măng cường độ sớm, với hàm lượng 12.68% tổng khối lượng xi măng 5.55% tổng khối lượng hỗn hợp vữa Ngoài thành phần vữa xi măng có thêm số loại phụ gia khác (phụ gia siêu dẻo) để tăng độ lưu động hỗn hợp vữa Tóm lại, kết thí nghiệm cho thấy mẫu vữa đạt cường độ cao tuổi ngắn ngày Với tỷ lệ N/HHV cường độ đạt 35 MPa, sau 5h cường độ đạt 45 Mpa, với cơng trình sửa chữa hố ga, khe co giãn hồn tồn thơng xe Có thể thơng cho xe máy, tô nhỏ sau 3h thông cho xe giới xe tải trọng nặng sau 5h KẾT LUẬN Qua kết nghiên cứu hồn tồn thiết kế loại vữa tự chảy phát triển cường độ sớm sử dụng vật liệu chỗ Sau 3h cường độ chịu nén đạt 35 MPa, với cường độ cơng trình sửa chữa cho xe máy xe tơ đi, sau 5h thơng xe tải trọng lớn xe giới Với loại vữa KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 61 (6/2018) 13 cường độ sớm việc sửa chữa hố ga, sửa chữa khe co giãn hồn tồn thơng xe sau 3h, 5h thi cơng, có lợi cho cơng việc bảo trì, tu cơng trình giao thơng, hố ga thành phố cầu quốc lộ Tuy nhiên báo dừng lại việc nghiên cứu khả kết hợp số loại vật liệu thông thường (xi măng PCB40, cát, phụ gia siêu dẻo) với số loại xi măng phụ gia đặc biệt để tạo nên loại vữa xi măng phát triển cường độ sớm mà chưa xét đến ảnh hưởng cụ thể loại vật liệu Chính cần tiếp tục mở rộng nghiên cứu để xem xét ảnh hưởng tìm tỷ lệ phối hợp tối ưu loại vật liệu TÀI LIỆU THAM KHẢO ASTM C1218/1218M-99; Water-Soluble Chloride in Mortar and Concrete EN 197-1:2011; Cement Composition, specifications and conformity criteria for common cements TCVN7572:2006; Cốt liệu cho bê tông vữa-Phương pháp thử TCVN8874:2012; Phương pháp thử-Xác định độ nở hãm vữa xi măng TCVN8826:2011; Phụ gia hóa học cho bê tơng TCVN6016:2011; Xi măng-Phương pháp thử-Xác định cường độ TCVN6017:2015; Xi măng-Phương pháp xác định thời gian đơng kết độ ổn định thể tích TCVN6260:2009; Xi măng Pooclang hỗn hợp-Yêu cầu kỹ thuật TCVN 3121:2003; Vữa xây dựng-Phương pháp thử, Hà Nội 2003 TCVN 4314:2003; Vữa xây dựng-Yêu cầu kỹ thuật, Hà Nội 2003 Abstract: STUDY OF HIGH EARLY STRENGTH OF MORTAR FOR REPAIRING CONTRUCTION WORKS The high strength mortar with no shrinkage propertie is increasingly used in the construction sector Especially, this type of motar is common for repairing works such as transportation works and an indispensable feature is high early strength developpement This article studies the mix design of non-shrinkage mortar with early strength development used to repair construction works in general and transportation works in particular The material used for design this motar is local material The mix design of mortar have to ensure the mechanical properties: mobility; compression strength; no shrinkage and especially early development, after hours the compressive strength is 30 MPa Keywords: Cement mortar, early strength, fluidity, no shrinkage, repair construction works Ngày nhận bài: 06/12/2017 Ngày chấp nhận đăng: 23/4/2018 14 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 61 (6/2018) ... 5h KẾT LUẬN Qua kết nghiên cứu hồn tồn thiết kế loại vữa tự chảy phát triển cường độ sớm sử dụng vật liệu chỗ Sau 3h cường độ chịu nén đạt 35 MPa, với cường độ cơng trình sửa chữa cho xe máy xe... thúc đẩy cường độ sớm Việc kết hợp loại phụ gia giúp giảm tối đa lượng nước mà đảm bảo độ lưu động, đồng thời giúp đạt cường độ cao tuổi sớm ngày 2.2 Cấp phối vữa phát triển cường độ sớm Bảng... sánh cường độ nén mẫu vữa 3h, 5h 28 ngày tuổi Hình Cường độ nén mẫu vữa Điều dễ nhận thấy cường độ mẫu vữa tăng tỷ lệ N/HHV giảm Cường độ mẫu tăng nhanh đầu tiên, thể qua khác biệt lớn cường độ