Sử dụng hệ phụ gia polycarboxylate và khoáng vô cơ để chế tạo bê tông chất lượng cao

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ VĂN DIỄN LÊ VĂN DIỄN SỬ DỤNG HỆ PHỤ GIA POLYCARBOXYLATE SỬ DỤNG HỆ PHỤ GIA POLYCARBOXYLATE VÀ KHỐNG VƠ CƠ ĐỂ CHẾ TẠO VÀBÊ KHỐNG VƠ CƠ ĐỂ CHẾ TẠO TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO Chuyên ngành : VẬT LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU XÂY DỰNG Mã số ngành : :VẬT 60.58.80 Chuyên LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU XÂY DỰNG Mã số : 60.58.80 LUẬN VĂN THẠC SĨ LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2014 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG – Tp.HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN VĂN CHÁNH Cán chấm nhận xét 1: TS Nguyễn Ninh Thụy Cán chấm nhận xét 2: TS Vũ Quốc Hoàng Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM Ngày 09 tháng 08 năm 2014 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: GS.TSKH Phùng Văn Lự – Chủ tịch Hội Đồng TS Trần Văn Miển – Thư ký Hội Đồng TS Nguyễn Ninh Thụy – Ủy viên Phản biện TS Vũ Quốc Hoàng – Ủy viên Phản biện PGS.TS Nguyễn Văn Chánh – Ủy viên Hội Đồng Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn chỉnh sửa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: LÊ VĂN DIỄN MSHV: 11194664 Ngày, tháng, năm sinh: 13/09/1976 Nơi sinh: Quảng Trị Chuyên ngành: VẬT LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ VLXD Mã số : 60.58.80 I TÊN ĐỀ TÀI: SỬ DỤNG HỆ PHỤ GIA POLYCARBOXYLATE VÀ KHỐNG VƠ CƠ ĐỂ CHẾ TẠO BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nghiên cứu tổng quan tình hình nghiên cứu bê tơng chất lượng cao Nghiên cứu sở lý thuyết để làm tảng nghiên cứu chế tạo bê tông chất lượng cao Nghiên cứu nguyên lý chế tạo phương pháp nghiên cứu bê tông chất lượng cao Nghiên cứu thiết kế cấp phối bê tông chất lượng cao Nghiên cứu tính chất kỹ thuật bê tơng chất lượng cao Kết luận III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : tháng 06 năm 2013 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: tháng 06 năm 2014 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS NGUYỄN VĂN CHÁNH Tp HCM, ngày 12 tháng 07 năm 2014 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS NGUYỄN VĂN CHÁNH PGS.TS NGUYỄN VĂN CHÁNH TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG (Họ tên chữ ký) Lời cảm ơn Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới tất quý thầy cô trường Đại học Bách Khoa, khoa Kỹ thuật Xây dựng, môn Vật liệu Xây dựng hết lòng truyền đạt kiến thức cho em suốt năm học Đại học Cao học vừa qua Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn Thầy PGS.TS Nguyễn Văn Chánh, chủ nhiệm môn Vật liệu Xây dựng cán hướng dẫn em suốt thời gian hồn thành cơng tác nghiên cứu Với lịng nhiệt huyết, nhiệt tình thầy cộng với phương pháp giảng dạy hướng dẫn đề tài đặc biệt thầy, Thầy hướng dẫn cho em hướng giải đề tài giúp đỡ em hoàn thành luận văn thời hạn quy định Xin cảm ơn tất bạn bè, người bên cạnh giúp đỡ Và cuối cùng, từ tận đáy lịng, tơi muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất người gia đình tơi, đặc biệt vợ tơi, mục tiêu nghiệp tơi Mặc dù luận văn hồn thành với tất nỗ lực thân chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận cảm thông bảo quý Thầy Cơ để em ngày hồn thiện kiến thức Ngày 20 tháng năm 2014 Học viên thực Lê Văn Diễn TÓM TẮT Nghiên cứu tập hợp cách có hệ thống kỹ thuật bê tông chất lượng cao lý thuyết thực nghiệm để áp dụng triển khai thi công xây dựng Việt Nam Bê tông chất lượng cao loại bê tơng vừa có tính cơng tác tốt, vừa có đặc tính học cao đồng thời có độ bền vững ổn định lâu dài Đặc trưng kỹ thuật bê tông chất lượng cao sở nguyên vật liệu điều kiện Việt Nam nghiên cứu việc tối ưu hóa cốt liệu lớn, tối ưu hóa hỗn hợp dạng hồ xi măng phụ gia vô để tăng mức độ đặc cho bê tơng, sử dụng phụ gia khống hoạt tính kết hợp với phụ gia siêu dẻo nhằm giảm tỷ lệ nước/xi măng Trong luận văn này, tác giả nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng muội silic tỷ lệ thể tích hồ xi măng cốt liệu đến đặc trưng kỹ thuật bê tông tính cao Hàm lượng muội silic thay xi măng 15, 20% tương ứng với tỷ lệ thể tích hồ cốt liệu thay đổi từ 500/500 đến 600/400 Từ kết nghiên cứu, chế tạo bê tơng vừa có khả tự chảy cao, vừa có cường độ chịu nén cao 100 MPa, có khả chống thấm ion clo, độ bền cao ABSTRACT A study on high performance concrete (HPC) is reported It contains basic information on such systems, their manufacture and applications.The objective of the study is to introduce this wonderful technology of the decade to the engineers in Viet Nam High Performance Concrete (HPC) tends to exhibit superior properties such as self compacting capacity, advanced strength, durability and long term stability The properties of HPC are achieved by optimum of the coarse aggregates to create highly homogeneous concrete matrix; optimizing the granular mixture through a wide distribution of power size classes to densify the mixture; and using a pozzolanic admixture to improve the properties of the matrix In addition, superplasticizers help decrease the water to cement ratio The mechanical strength (compressive strength, flexural strength) and durability (rapid chloride ion penetrability) of HPC specimens are investigated and based on the influence of silica fume content and the volume ratio of paste to aggregate The experimental results show that the properties of HPC are more optimal than the others because it has not only flowing ability, high chloride ion resistance, but also superior compressive strength more than 100Mpa LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Bản luận văn tốt nghiệp “Sử dụng hệ phụ gia polycarboxylate khoáng vô để chế tạo bê tông chất lượng cao" cơng trình nghiên cứu cá nhân, thực sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức kinh điển, nghiên cứu thực hành sở nguyên vật liệu địa phương khu vực Thành phố Hồ Chí Minh lân cận Các số liệu kết luận văn trung thực, chưa cơng bố hình thức Nội dung luận văn có tham khảo sử dụng tài liệu, thông tin đăng tải tác phẩm, tạp chí theo danh mục tài liệu tham khảo luận văn Tác giả luận văn Lê Văn Diễn MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ i DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU iv CHƯƠNG TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO TRÊN THẾ GIỚI 1.2.1 Sự phát triển cường độ bê tông 1.2.2 Thành phần hệ nguyên vật liệu cấp phối bê tông chất lượng cao 1.2.3 Đặc trưng kỹ thuật bê tông chất lượng cao 1.2.4 Những ưu điểm bê tông chất lượng cao 1.2.5 Ứng dụng 10 1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BÊ TƠNG CHẤT LƯỢNG CAO TRONG NƯỚC 1.4 15 MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI 16 1.4.1 Mục tiêu đề tài 16 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 16 1.4.3 Phương pháp nghiên cứu thực 16 1.4.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 16 1.4.5 Nhiệm vụ đề tài 17 CHƯƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO .18 2.1 NGUYÊN LÝ CHẾ TẠO BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO 18 2.1.1 Tối ưu hóa cốt liệu lớn .18 2.1.2 Kết hợp sử dụng phụ gia khống hoạt tính 19 2.1.3 Tối ưu hóa hỗn hợp bột 20 2.1.4 Sử dụng tỉ lệ Nước/Bột thấp 21 2.2 BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO 24 2.2.1 Bê tông chất lượng cao 24 2.2.2 Các ưu điểm bê tông chất lượng cao 25 2.2.3 2.3 Phân loại bê tông chất lượng cao .25 CÁC TÍNH CHẤT CỦA BÊ TƠNG CHẤT LƯỢNG CAO 27 2.3.1 Cường độ chịu nén bê tông chất lượng cao 27 2.3.2 Môđun đàn hồi 28 2.3.3 Hệ số Poisson 28 2.3.4 Khối lượng đơn vị 29 2.3.5 Các đặc tính nhiệt .29 2.4 THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO .29 2.4.1 Thiết kế thành phần bê tông chất lượng cao 29 2.4.2 Lựa chọn vật liệu 30 2.4.3 Bột khoáng siêu mịn .32 2.4.4 Thiết kế thành phần bê tông chất lượng cao theo phương phápViện bê tông Hoa kỳ - Tiêu chuẩn 22TCN GTVT 34 2.5 TÍNH LƯU BIẾN CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG .40 2.6 CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO 42 2.6.1 Giới thiệu chung .42 2.6.2 Chuẩn bị 43 2.6.3 Trộn 44 2.6.4 Vận chuyển .44 2.6.5 Các thao tác để đổ bê tông .46 2.6.6 Bảo dưỡng bê tông 47 2.7 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 47 2.7.1 Thực nghiệm tính đạt hệ nguyên vật liệu .47 2.7.2 Thực nghiệm đặc trưng kỹ thuật 48 2.7.3 Phân tích cấu trúc bê tông 50 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH CỦA NGUYÊN VẬT LIỆU SỬ DỤNG VÀ BÀI TỐN CẤP PHỐI BÊ TƠNG CHẤT LƯỢNG CAO .51 3.1 NGUYÊN VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU .51 3.1.1 Xi măng 51 3.1.2 Phụ gia khống hoạt tính lấp đầy: .52 3.1.3 Cốt liệu nhỏ cốt liệu lớn 53 3.1.4 Phụ gia siêu dẻo .54 3.1.5 Nước 56 3.2 BÀI TỐN CẤP PHỐI BÊ TƠNG 57 3.3 CƠ SỞ TÍNH TỐN VÀ THỰC NGHIỆM PHỐI HỢP TỐI ƯU THÀNH PHẦN HẠT CỦA HỆ CỐT LIỆU 58 CHƯƠNG KHẢO SÁT LỰA CHỌN CẤP PHỐI VÀ THỰC NGHIỆM CÁC TÍNH CHẤT KỸ THUẬT CỦA BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO 61 4.1 KHẢO SÁT – TÍNH TỐN – LỰA CHỌN THÀNH PHẦN CẤP PHỐI HẠT CỐT LIỆU TỐI ƯU CHO BÊ TÔNG .61 4.2 KHẢO SÁT CẤP PHỐI BÊ TƠNG NỀN CĨ TÍNH DẺO CAO VÀ CƯỜNG ĐỘ CAO 4.3 67 NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CỦA NỀN BÊ TƠNG CHẤT LƯỢNG CAO 69 4.4 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ NGUN VẬT LIỆU ĐẾN TÍNH CO NGĨT CỦA BÊ TÔNG .71 4.5 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ NGUYÊN VẬT LIỆU ĐẾN ĐỘ BỀN CỦA BÊ TÔNG .72 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77  67 4.2 KHẢO SÁT CẤP PHỐI BÊ TÔNG NỀN CĨ TÍNH DẺO CAO VÀ CƯỜNG ĐỘ CAO Ở giai đoạn khảo sát lựa chọn cấp phối bê tông, nghiên cứu thực khảo sát đơn yếu tố, nghĩa sau xác định yếu tố ảnh hưởng đến cường độ tính cơng tác bê tơng thay đổi yếu tố (các yếu tố khác giữ nguyên) để xem biến thiên hàm mục tiêu, sau cùng, thông qua số liệu thực nghiệm để đánh giá chọn lựa cấp phối thích hợp Hàm mục tiêu khảo sát là: o Y1 : tính cơng tác, đánh giá qua độ chảy xòe Heagerman độ chảy xòe Slump Flow o Y2 : cường độ chịu nén Các yếu tố ảnh hưởng đến hàm mục tiêu là: o SF/C = 0,15 ÷ 0,2 o FA/C = 0,15 ÷ 0,25 o Vpaste/Vaggregate = 450/550 ÷ 600/400 Các yếu tố sau khơng thay đổi q trình khảo sát là: o W/ (C + SF) = 0,21 o SP = (1,5%)(C+SF+FP) Tính cơng tác bê tơng đánh giá thơng qua tiêu độ chảy xịe Haegermann Slum Flow Hình 4.11 thể thí nghiệm đo độ chảy xịe Haegermann hỗn hợp bê tơng nghiên cứu hình 4.12 thể thí nghiệm đo độ chảy xịe Slump Flow hỗn hợp bê tơng nghiên cứu Hình 4.11 Thí nghiệm đo độ chảy xịe Haegermann cho hỗn hợp bê tơng nghiên cứu 68 Hình 4.12 Thí nghiệm đo độ chảy xịe Slump Flow cho hỗn hợp bê tông nghiên cứu Để xác định cường độ chịu nén bê tông mẫu thử phải có kích thước số lượng mẫu thử hợp lý nhằm tiết kiệm nguyên vật liệu cho kết thử xác Với bê tơng khơng có có cốt liệu lớn đến 10mm có mức độ đồng cao nhóm nghiên cứu chọn cấp phối bê tơng có số lượng mẫu thử gồm mẫu lập phương 100x100x100mm Hình 4.13 Thí nghiệm nén máy nén 300 tấn, điều khiển máy tính, điều chỉnh tốc độ gia tải theo yêu cầu (6 ± kgf/cm2/s) Hình 4.14 Đồ thị so sánh tính cơng tác cường độ chịu nén cấp phối bê tông 69 Bảng 4.2 Kết khảo sát ảnh hưởng nguyên vật liệu đến tính chất bê tơng Tên cấp phối V PASTE V AGGRE CP1-A-I CP1-A-II CP1-A-III 500 500 CP1-B-I CP1-B-II CP1-B-III 550 450 CP1-C-I CP1-C-II CP1-C-III 600 400 CP1-D-I CP1-D-II CP1-D-III 450 550 Độ chảy xoè SLUMP Cường Haegerman FLOW độ nén (cm) (cm) (MPa) 0,015 25,90 76,6 114,77 0,21 0,015 25,70 76,1 120,44 0,25 0,21 0,015 21,50 64,3 118,76 0,15 0,15 0,21 0,015 27,50 81,1 126,21 0,15 0,25 0,21 0,015 26,50 78,3 134,19 0,20 0,25 0,21 0,015 23,90 71,0 131,67 0,15 0,15 0,21 0,015 30,00 88,1 115,29 0,15 0,25 0,21 0,015 29,00 85,3 123,06 0,20 0,25 0,21 0,015 24,15 71,7 118,55 0,15 0,15 0,21 0,015 23,50 69,9 110,88 0,15 0,25 0,21 0,015 22,65 67,5 118,65 0,20 0,25 0,21 0,015 14,55 44,9 114,66 SF C FA C W C + SF 0,15 0,15 0,21 0,15 0,25 0,20 SP P 4.3 NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CỦA NỀN BÊ TƠNG CHẤT LƯỢNG CAO Thí nghiệm xác định cường độ nén cho thấy bê tơng chế tạo có cường độ cao tính dịn lớn, phá hủy diễn đột ngột đạt cường độ cao nhất, làm việc tương hỗ đá chất kết dính cốt liệu tốt thơng qua vùng truyền bề mặt có chất lượng cao Quan sát vùng truyền bề mặt đá chất kết dính cốt liệu kính hiển vi điện tử quét cho thấy mức độ đặc cao dạng phá huỷ vùng Theo kết thí nghiệm, nhóm nghiên cứu nhận thấy cấp phối CP1-B-II cấp phối có tính linh động tốt với cường độ chịu nén cao, đồng thời thành phần cấp phối sử dụng hàm lượng lớn tro bay (25% so với xi măng), điều có ý nghĩa lớn việc sử dụng phế thải tro bay cho bê tông để bảo vệ môi trường Cấp phối CP1-B-II có độ chảy xoè Heagerman 26,5 cm chảy xoè Flum 70 Flow 78,3 cm cường độ nén (mẫu lập phương 100x100x100 mm) Rn = 134 Mpa Do đó, nhóm nghiên cứu chọn sử dụng cấp phối bê tông cho giai đoạn khảo sát Hình 4.15 Ảnh SEM cho thấy phá hủy lan truyền từ đá chất kết dính đặc cao cắt qua hạt cốt liệu Hình 4.16 Ảnh SEM cho thấy vết nứt phá hủy nhỏ lan truyền quanh hạt cốt liệu diễn phá hủy cắt qua hạt cốt liệu, chứng tỏ vùng truyền bề mặt có chất lượng tốt Các hạt phụ gia vơ hoạt tính lèn chặt vùng truyền bề mặt có phản ứng puzolanic diễn bề mặt hạt 71 4.4 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ NGUN VẬT LIỆU ĐẾN TÍNH CO NGĨT CỦA BÊ TƠNG Tính co ngót bê tơng xác định mẫu dầm có kích thước 100x100x400 mm thực theo mơ hình sau: Hình 4.17 Mơ hình thực nghiệm tính co ngót mẫu bê tơng Hình 4.18 Ảnh hưởng hàm lượng muội silic đến tính co ngót bê tơng Nhận xét: Mẫu bê tơng sử dụng muội silic nhiều tính co ngót cao ngược lại; cụ thể thời điểm ngày: SF = 20%X có giá trị co 447,5 µm/m SF = 15%X có giá trị co 360 µm/m Điều muội silic hạt siêu mịn; trình rắn chắc, muội silic có khuynh hướng co tổng thể, khơng cản trở q trình co ngót Mặt khác, muội silic có khả hấp thụ nước lớn nên làm cho co ngót tăng 72 4.5 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ NGUYÊN VẬT LIỆU ĐẾN ĐỘ BỀN CỦA BÊ TÔNG Xác định độ chống thấm ion clo thực theo phương pháp đo điện lượng theo TCXDVN 360:2005 tiêu chuẩn ASTM C1202-07 (hình 4.19 hình 4.20) Hình 4.19 Các bước chuẩn bị mẫu thử thấm ion clo Hình 4.20 Dụng cụ xác định độ chống thấm ion clo phương pháp đo điện lượng Dựa vào điện lượng đo bảng đánh giá độ thấm ion clo qua bê tơng (bảng 2.1), kết trình bày bảng 4.3 73 Bảng 4.3 Độ chống thấm ion clo bê tông gia cường sợi (ASTM -C1202) Cường độ Độ chống thấm ion clo chịu nén Tổng điện lượng Đánh giá mức (MPa) (culông) độ thấm CP1-B-I 126,21 65,0 Không thấm CP1-B-II 134,19 52,2 Không thấm CP1-B-III 131,67 81,2 Không thấm CP1-C-I 115,29 36,0 Không thấm CP1-C-II 123,06 60,1 Không thấm CP1-C-III 118,55 75,0 Không thấm CP1-D-I 110,88 91,2 Không thấm CP1-D-II 118,65 67,7 Không thấm CP1-D-III 114,66 113,5 Không thấm Mẫu Nhận xét: Qua bảng 4.3, nhận thấy rằng: - Các cấp phối với hàm lượng SF = [15 ÷ 25]%X tỷ lệ Vhồ/Vcốt liệu = [525/475 – 575/425] có tổng điện lượng truyền qua từ 36 đến 113,5 culông đánh giá khả chống thấm ion clo cao 74 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Đề tài nghiên cứu tập hợp cách có hệ thống kỹ thuật bê tông chất lượng cao lý thuyết thực nghiệm để áp dụng triển khai thi công xây dựng cơng trình vừa có độ bền cao vừa dễ dàng thi công Từ kết nghiên cứu rút số kết luận sau Đã nghiên cứu nguyên lý chế tạo bê tơng chất lượng cao: • Nâng cao độ đặc bê tơng việc tối ưu hóa thành phần hạt cốt liệu • Sử dụng tỷ lệ lượng nước/lượng xi măng hồ xi măng thấp • Nâng cao độ đồng chảy dẻo bê tông việc sử dụng phụ gia siêu dẻo • Nâng cao độ sít đặc cấu trúc việc sử dụng phụ gia vơ hoạt tính muội silic Nghiên cứu hệ nguyên vật liệu sử dụng để chế tạo bê tông: Bằng việc sử dụng hệ nguyên vật liệu nước: xi măng portland, sử dụng muội silic thay xi măng portland với hàm lượng 20%, đồng thời sử dụng phụ gia siêu dẻo, chế tạo bê tơng có lỗ rỗng, độ đặc cao, cường độ cao, khả chống thấm ion clo cao hạn chế ăn mịn cốt thép bê tơng cốt thép Thành phần hệ nguyên liệu: • Xi măng Portland PC 50 có cường độ chịu nén 50 MPa • Hệ cốt liệu phối hợp từ nhiều nhóm cốt liệu cát sơng thiên nhiên có cỡ hạt 4,75 ÷ 0,075mm đá thiên nhiên nghiền nhỏ cú c ht 9,5 ữ 4,75mm ã Ph gia khoỏng vơ hoạt tính muội silic Hàm lượng muội silic từ 15 đến 20% theo khối lượng tối ưu để tạo bê tơng có chất lượng cao, cường độ cao • Phụ gia siêu dẻo sử dụng phụ gia siêu dẻo polycarboxylate Hàm lượng phụ gia siêu dẻo so với tổng lượng bột (xi măng, muội silic) ÷ 2% 75 Đã nghiên cứu thiết kế cấp phối tỉ lệ thành phần nguyên vật liệu bê tông chất lượng cao Tên cấp phối V PASTE V AGGRE CP1-A-I CP1-A-II CP1-A-III 500 500 CP1-B-I CP1-B-II CP1-B-III 550 450 CP1-C-I CP1-C-II CP1-C-III 600 400 CP1-D-I CP1-D-II CP1-D-III 450 550 Độ chảy Cường độ nén (cm) (MPa) 0,015 76,6 114,77 0,21 0,015 76,1 120,44 0,25 0,21 0,015 64,3 118,76 0,15 0,15 0,21 0,015 81,1 126,21 0,15 0,25 0,21 0,015 78,3 134,19 0,20 0,25 0,21 0,015 71,0 131,67 0,15 0,15 0,21 0,015 88,1 115,29 0,15 0,25 0,21 0,015 85,3 123,06 0,20 0,25 0,21 0,015 71,7 118,55 0,15 0,15 0,21 0,015 69,9 110,88 0,15 0,25 0,21 0,015 67,5 118,65 0,20 0,25 0,21 0,015 44,9 114,66 SF C FA C W C + SF SP P 0,15 0,15 0,21 0,15 0,25 0,20 Đã nghiên cứu thực nghiệm tính chất kỹ thuật bê tơng chất lượng cao đạt được: • Cường độ chịu nén cao 100MPa (TCVN-3118:1993) • Có khả chống xâm nhập ion clo cao; cụ thể: tổng điện lượng truyền qua mẫu bê tông 67,7 60,1 culơng nhỏ 100 culơng (ASTM-C1202-07) • Độ co ngót bê tơng tuổi ngày nhỏ đạt 360 µm/m Nghiên cứu cải biến nâng cao độ đặc sít cấu trúc bê tơng chất lượng cao phân tích kính hiển vi điện tử quét (SEM) Với hàm lượng muội silic thay 20% xi măng, cấu trúc bê tơng có độ đặc hơn, lỗ rỗng giảm đáng kể phản ứng pozzolana lấp đầy muội silic lỗ rỗng Chúng khơng đóng vai trị hạt siêu mịn nhét đầy cấu trúc 76 mà tác dụng với Ca(OH)2 sinh q trình thủy hóa xi măng tạo thành khoáng chất lượng cao calcium silicate hydrat C-S-H Khả ứng dụng vào sản xuất hướng phát triển đề tài • Xét mặt khoa học từ kết cơng trình thử nghiệm, triển khai công nghệ bê tông chất lượng cao, chứng minh đề tài thành công phương diện khoa học thực tiễn: • Về vật liệu : tận dụng nguồn vật liệu sẵn có nước nghiên cứu hồn thiện cơng nghệ sản xuất loại bê tơng chất lượng cao • Đề tài đáp ứng nhu cầu công nghệ sản xuất bê tơng chất lượng cao thích hợp cho cơng trình xây dựng sở hạ tầng chất lượng cao, có độ bền cao, bổ sung phát triển thêm kỹ thuật bê tơng Những đóng góp đề tài nghiên cứu • Đã nghiên cứu đầy đủ cách có hệ thống kỹ thuật chế tạo bê tơng, vừa có cường độ cao > 100Mpa độ bền cao Một loại bê tông cần áp dụng phát triển xây dựng sở hạ tầng có độ bền 100 năm • Cơng nghệ chế tạo bê tông chất lượng cao phù hợp với điều kiện thiết bị thi công bê tông thông thường, dễ dàng phổ biến áp dụng vào thực tế với quy mô rộng rãi xây dựng công trình Kiến nghị đề xuất Nghiên cứu mở rộng phát triển ứng dụng kỹ thuật bê tông chất lượng cao cho cơng trình chống nổ, chịu tải trọng động lớn ứng dụng cho cơng trình đặc biệt phục vụ quốc phòng 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Pierre Richard, Marcel Cheyrezy, 1995, Composition of Reactive Powder Concrete, Cement Concrete Research, Vol 25, No 7, pp 1501 – 1511 [2] Nielsen C.V,1998, Triaxial Behavior of High-Strength Concrete and Mortar, ACI Materials Journal, Mar./Apr., Vol 95 [3] Rossi P, 2005, Development of New Cement Composite Materials for Construction, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part L: Journal of Materials: Design and Applications, Feb., Vol 219, No L1: 67-74 [4] Federal Highway Administration (FHWA), 2002, A New and Improved HighPerformance Concrete [5] Habel K., Viviani M., Denarié E E Brühwiler, 2006b, Development of the Mechanical Properties of an Ultra-High Performance Fiber Reinforced Concrete (UHPFRC), Cement and Concrete Research, July, Vol 36 [6] Graybeal B, 2007, Compressive Behavior of Ultra-High-Performance FiberReinforced Concrete, ACI Materials Journal, Mar.-Apr.: 146-152 ® [7] Acker P., M Behloul, 2004, Ductal Technology: A Large Spectrum of Properties, Ultra High Performance Concrete, Kassel, Germany [8] Cheyrezy M M Behloul, 2001, Creep, Shrinkage and Durability Mechanisms of Concrete and other Quasi-Brittle Materials, Proceedings of the Sixth International Conference CONCREEP-6@MIT, Cambridge, MA, USA, 20-22 August [9] Graybeal B.A, 2006, Material Property Characterization of Ultra-High Performance Concrete, FHWA-HRT-06-103, Aug [10] Bonneau O., Lachemi, M Dallaire, E Dugat J P.-C Aïtcin, 1997, Mechanical Properties and Durability of Two Industrial Reactive Powder Concretes, ACI Materials Journal, July-Aug., Vol 94 [11] Droll K, 2004, Influence of additions on ultra high performance concretes – grain size optimization, Proceedings of the International Symposium on Ultra-High Performance Concrete, Kassel, Germany, Sept 78 [12] Dowd, W.M C.E Dauriac, 1996, Reactive Powder Concrete, Construction Specifier, Dec., Vol 49, No 12: 47-52 [13] Engineering News Record (ENR), 2008, Construction Economics, ENR, McGraw Hill Companies, Jan [14] Lafarge North America, 2007, Product Information [15] Nguyễn Tấn Quý Nguyễn Thiện Ruệ, Giáo trình cơng nghệ bê tơng xi măng, Nhà xuất giáo dục, 198 ® [16] Lafarge, 2007, Ductal -Applications and References [17] Rebentrost M B Cavill, 2006, Reactive Powder Concrete Bridges, AustRoads Conference, Perth, Australia, 12-15 Sept ® [18] Perry V, 2006, Ductal -A Revolutionary New Material for New Solutions, Association of Professional Engineers and Geoscientists of the Province of Manitoba (APEGM) [19] Walraven J.C, 2002, From Design of Structures to Design of Materials, Innovations and Developments in Concrete Materials and Construction: Proceedings of the International Conference Held at the University of Dundee, Scotland, UK on 9-11 Sept [20] Kronlöf A., Personal Slides, Betoniyhdistys (Finnish Concrete Association), 1999 [21] Aïtcin, P.-C., High Performance Concrete, thư viện Taylor & Francis, 2004 [22] Aïtcin, P.-C., Delagrave, Y R Beck, 2000, Proceedings of the IEEE International Conference on Transmission and Distribution, Construction, and Live Line Maintenance [23] Bùi Phương Trinh, Nghiên cứu chế tạo bê tông chất lượng cao chảy dẻo sử dụng cốt liệu mịn, Luận văn tốt nghiệp kỹ sư, Đại học Bách Khoa Tp HCM, 2007 [24] Chan Y.-W S.-H Chu, 2004, Effect of silica fume on steel fiber bond characteristics in reactive powder concrete, Cement and Concrete Research, July, Vol 34 79 [25] Cheyrezy M., Maret V L Frouin, 1995, Microstructural Analysis of RPC (Reactive Powder Concrete), Cement and Concrete Research, Oct., Vol 25 [26] Deem S, 2002, Concrete Attraction – Something new on the French menu— concrete, Popular Mechanics, June [27] De Larrard F T Sedran, 1994, Optimization of Ultra-High-Performance Concrete by the Use of a Packing Model, Cement and Concrete Research, June, Vol 24 [28] Gao R., Liu Z.-M., Zhang, L.-Q P Stroeven, 2006, Static Properties of Reactive Powder Concrete Beams, Key Engineering Materials, Jan., Vol 302-303 [29] Herold G H.S Müller, 2004, Measurement of porosity of Ultra High Strength Fibre Reinforced Concrete, Proceedings of the International Symposium on Ultra-High Performance Concrete, Kassel, Germany, Sept [30] IU M Bazenov TS Trần Ngọc Tính, 2004, Cơng nghệ bê tơng, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội, 494 [31] Lee N.P D.H Chisholm, 2006, Reactive Powder Concrete, Branz [32] Ma J H Schneider, 2002, Properties of Ultra-High-Performance Concrete, Leipzig Annual Civil Engineering Report (LACER) [33] Matte V M Moranville, 1999, Durability of Reactive Powder Composites: influence of silica fume on the leaching properties of very low water/binder Pastes, Cement & Concrete Composites, Feb., Vol 21 [34] Ohta T cộng sự, 1997, Fifth Canmet/ACI Conference on Superplasticizers and Other Admixtures in Concrete, Italy, 361 [35] Phạm Duy Hữu Nguyễn Ngọc Long, Bê tông cường độ cao, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội, 2004 [36] Porteneuve C., Korb J.-P., Petit D H Zanni, 2002, Structure-texture correlation in ultrahigh-performance concrete: A nuclear magnetic resonance study, Cement and Concrete Research, Jan., Vol 32, No 1: 97-101 [37] Racky P, 2004, Cost-effectiveness and Sustainability of UHPC, Proceedings of the International Symposium on Ultra High Performance Concrete, Kassel, Germany, Sept 13-15: 797 805 80 [38] Reda M.M., Shrive N.G J.E Gillott, 1999, Microstructural Investigation of Innovative UHPC, Cement and Concrete Research, Mar., Vol 29, No 3: 323-329 [39] Schmidt M., Fehling E., Teichmann T., Bunje K R Bornemann, 2003, Ultra-High Performance Concrete: Perspective for the Precast Concrete Industry, Concrete Precasting Plant and Technology, Vol 69, No 3: 16-29 [40] Soutsos M.N., Millar S.G K Karaiskos, 2005, Mix Design, Mechanical Properties, and Impact Resistance of Reactive Powder Concrete (RPC), International RILEM Workshop on High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composites in Structural Applications, Honolulu, HI, May [41] Tang M.-C, 2004, High Performance Concrete – Past, Present, and Future Ultra High Performance Concrete (UHPC), Proceedings of the International Symposium on Ultra High Performance Concrete, Kassel, Germany, Sept 13-15: 39 [42] Tuyển tập tiêu chuẩn ASTM [43] Tuyển tập Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam (tập VIII: Vật liệu xây dựng sản phẩm khí xây dựng), Nhà xuất Xây dựng, Bộ xây dựng, 1997 [44] Tuyển tập Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam (tập X: Phương pháp thử), Nhà xuất Xây dựng, Bộ xây dựng, 1997 [45] Tiêu chuẩn EN [46] Vernet C.P, 2004, Ultra-Durable Concretes: Structure at the Micro-and Nanoscale, MRS Bulletin, May, Vol 29, No 5: 324-327 [47] Zanni H., Cheyrezy M., Maret V., Philippot S P Nieto, 1996, Investigation of Hydration and Pozzolanic reaction in Reactive Powder Concrete (RPC) Using Si NMR, Cement and Concrete Research, Jan., Vol 26, No 1: 93-100 [48] PGS.TS Phạm Duy Hữu, “Công nghệ bê tông bê tông đặc biệt”, Nhà xuất Xây Dựng, Hà Nội – 2005 PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Lê Văn Diễn Ngày, tháng, năm sinh: 13/09/1976 Nơi sinh: Quảng Trị Địa liên lạc: 487/47B/46 Đường Huỳnh Tấn Phát, Phường Tân Thuận Đơng, Quận 7, Thành phố Hồ Chí Minh Q TRÌNH ĐÀO TẠO • Từ năm 1996 đến năm 2001, sinh viên trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh • Từ năm 2011 đến nay, học viên trường Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Q TRÌNH CƠNG TÁC Từ năm 2002 đến nay, nhân viên công ty Cổ phần Tư vấn Cấp Thốt Nước Mơi Trường (WASE) ... thấm Và loại bê tơng bê tơng chất lượng cao Bê tơng chất lượng cao có tính chất vượt trội khả thi cơng dễ dàng bê tơng thường Chính thế, vấn đề nghiên cứu chế tạo bê tông chất lượng cao sở sử dụng. .. măng bê tông chất lượng cao 04 Bảng 1.2 Cấp phối bê tông chất lượng cao điển hình 05 Bảng 1.3 So sánh khối lượng thể tích bê tông chất lượng cao, bê tông cường độ cao bê tông. .. luận 18 CHƯƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO 2.1 NGUYÊN LÝ CHẾ TẠO BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO Việc chế tạo bê tơng chất lượng cao phức tạp nhiều so với bê tông thông thường Ngun nhân khơng