Nghiên cứu bê tông tính năng cao trên cơ sở nguyên vật liệu trong điều kiện việt nam

Đại học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - BÙI PHƯƠNG TRINH NGHIÊN CỨU BÊ TƠNG TÍNH NĂNG CAO TRÊN CƠ SỞ NGUN VẬT LIỆU TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM Chuyên ngành: VẬT LIỆU & CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU XÂY DỰNG Mã số ngành: 60 58 80 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2010 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: ………………………………………… Cán chấm nhận xét 1: ………………………………………… Cán chấm nhận xét 2: ………………………………………… Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày …… Tháng …… Năm …… Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: ………………………………………………………………… ………………………………………………………………… ………………………………………………………………… ………………………………………………………………… ………………………………………………………………… Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA TP.HCM CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc Tp HCM, ngày tháng năm 2010 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: BÙI PHƯƠNG TRINH Phái: Nữ Ngày, tháng, năm sinh : 05/03/1985 Nơi sinh: TP.HCM Chuyên ngành: VẬT LIỆU & CÔNG NGHỆ VLXD MSHV: 01908720 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU BÊ TƠNG TÍNH NĂNG CAO TRÊN CƠ SỞ NGUN VẬT LIỆU TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Chương Tổng quan tình hình nghiên cứu bê tơng tính cao giới nước Chương Cơ sở lý thuyết phương pháp nghiên cứu bê tơng tính cao Chương Đặc trưng kỹ thuật hệ nguyên vật liệu thiết kế cấp phối bê tơng tính cao Chương Nghiên cứu ảnh hưởng hệ nguyên vật liệu đến tính chất kỹ thuật bê tơng tính cao KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: tháng 06 năm 2009 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: tháng 06 năm 2010 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS NGUYỄN VĂN CHÁNH CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH PGS TS NGUYỄN VĂN CHÁNH PGS TS NGUYỄN VĂN CHÁNH LỜI CÁM ƠN Trong suốt hai năm học tập nghiên cứu, với giảng dạy tận tình truyền đạt kiến thức chun mơn Thầy Cô Bộ môn Vật liệu Xây dựng giúp tơi hồn thành luận văn Với lịng học viên cao học, cho phép gửi lời tri ân đến tất Thầy Cô Tôi xin chân thành cám ơn PGS TS Nguyễn Văn Chánh hướng dẫn định hướng cho tơi việc tìm tòi nghiên cứu khoa học Với giúp đỡ, động viên thường xuyên nhắc nhở thầy giúp tơi vượt qua khó khăn để hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cám ơn Th.S Kim Huy Hoàng TS Trần Văn Miền nhiệt tình truyền đạt kiến thức, chia sẻ kinh nghiệm chuyên môn vô quý giá Tôi xin chân thành cảm ơn Công ty TNHH Nghiên cứu kỹ thuật tư vấn xây dựng Hồng Vinh – Q Tân Bình Tp.HCM, đồng thời xin chân thành cảm ơn Phịng thí nghiệm Vật liệu Xây dựng, Phịng thí nghiệm Cơng trình Trường Đại học Bách Khoa TPHCM cho phép tạo điều kiện hỗ trợ để thực thí nghiệm nghiên cứu Tơi chân thành cám ơn Cơng ty Xi măng Holcim, Xưởng gị hàn – Khoa Cơ khí – Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM, Phịng thí nghiệm Vật liệu Polime – Phịng thí nghiệm trọng điểm Đại học Quốc gia Tp.HCM, Phịng phân tích kính hiển vi điện tử quét – Viện Khoa học Cơng nghệ Việt Nam Tp.HCM nhiệt tình giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận văn cao học Tôi xin chân thành cám ơn bạn sinh viên khóa 2006 2007 hỗ trợ tơi thực đề tài nghiên cứu Và cuối lòng biết ơn sâu sắc đến tất người thân gia đình động viên tinh thần giúp đỡ suốt thời gian học tập nghiên cứu Dù cố gắng để hoàn thành luận văn kiến thức thời gian cịn hạn chế nên luận văn khơng tránh thiếu sót Kính mong q Thầy Cơ bạn tận tình đóng góp ý kiến để luận văn hồn chỉnh TĨM TẮT Bê tơng tính cao loại bê tơng vừa có khả tự chảy tốt, vừa có đặc tính học cao đồng thời có độ bền vững ổn định lâu dài Đặc trưng kỹ thuật bê tơng tính cao sở nguyên vật liệu điều kiện Việt Nam nghiên cứu việc loại bỏ cốt liệu lớn, tối ưu hóa hỗn hợp dạng bột để tăng mức độ đặc cho bê tông, sử dụng phụ gia khống hoạt tính kết hợp với phụ gia siêu dẻo nhằm giảm tỷ lệ nước/bột, dưỡng hộ nhiệt để nâng cao cấu trúc kết hợp sử dụng sợi thép (2% theo thể tích) để cải thiện độ bền dẻo dai cho bê tông Trong luận văn này, tác giả nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng silica fume tỷ lệ thể tích hồ cốt liệu đến đặc trưng kỹ thuật bê tơng tính cao Hàm lượng silica fume thay xi măng 15, 20 25% tương ứng với tỷ lệ thể tích hồ cốt liệu thay đổi từ 500/500 đến 600/400 Từ kết nghiên cứu, nhận thấy cấp phối với tỷ lệ Vhồ/Vcốt liệu 550/450, hàm lượng silica fume chiếm từ 15 đến 20% so với xi măng, sợi chiếm 2% theo thể tích cấp phối vừa có khả tự chảy cao, vừa có cường độ chịu nén cao 150 MPa, cường độ chịu kéo uốn cao 18 MPa tương ứng cường độ chịu kéo bửa lớn 16 MPa, lỗ rỗng có khả chống thấm ion clo cao ABSTRACT Ultra high performance concrete (UHPC) tends to exhibit superior properties such as self compacting capacity, advanced strength, durability and long term stability The properties of UHPC are achieved by eliminating 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; steam curing also improves the microstructure; and steel fiber (about two percent by volume) could enhance ductility and repeated load bearing capacity of the concrete The mechanical strength (compressive strength, flexural strength, splitting tensile strength) and durability (rapid chloride ion penetrability, porosity) of UHPC specimens, cured by steam curing at 90oC for three days, 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 UHPC made with 15 - 20% of silica fume and 550/450 of paste to aggregate volume ratio are more optimal than the others because it has not only flowing ability, high chloride ion resistance, but also superior compressive strength, flexural strength and splitting tensile strength more than 150; 18 and 16 MPa, respectively vii MỤC LỤC Nhiệm vụ luận văn Thạc sĩ Lời cám ơn Tóm tắt luận văn Thạc sĩ Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình vẽ đồ thị Danh mục ký hiệu, viết tắt Mở đầu vii x xii xviii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BÊ TƠNG TÍNH NĂNG CAO 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BÊ TƠNG TÍNH NĂNG 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 tơng tính cao 1.2.3 Đặc trưng kỹ thuật bê tơng tính cao 1.2.4 Những ưu điểm bê tơng tính cao 16 1.2.5 Ứng dụng 18 1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BÊ TƠNG TÍNH NĂNG CAO TRONG NƯỚC 24 1.4 MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI 25 1.4.1 Mục tiêu 25 1.4.2 Nhiệm vụ 26 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.1 NGUYÊN LÝ CHẾ TẠO BÊ TƠNG TÍNH NĂNG CAO 27 2.1.1 Loại bỏ cốt liệu lớn 27 2.1.2 Kết hợp sử dụng phụ gia khống hoạt tính 30 viii 2.1.3 Tối ưu hóa hỗn hợp dạng bột 32 2.1.4 Sử dụng tỷ lệ nước/bột thấp 33 2.1.5 Dưỡng hộ bê tông 37 2.1.6 Kết hợp sử dụng sợi thép 37 2.2 SỰ BIẾN DẠNG VỀ THỂ TÍCH CỦA BÊ TƠNG TRONG Q TRÌNH RẮN CHẮC 39 2.2.1 Sự co ngót 39 2.2.2 Sự nở 40 2.2.3 Biến dạng nhiệt 41 2.3 BÀI TỐN THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TƠNG TÍNH NĂNG CAO 41 2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42 2.4.1 Thực nghiệm tính đạt hệ nguyên vật liệu 42 2.4.2 Thực nghiệm đặc trưng kỹ thuật 43 2.4.3 Phân tích cấu trúc bê tơng 49 CHƯƠNG 3: ĐẶC TRƯNG KỸ THUẬT CỦA HỆ NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ CẤP PHỐI BÊ TƠNG TÍNH NĂNG CAO 50 3.1 ĐẶC TRƯNG KỸ THUẬT CỦA HỆ NGUYÊN VẬT LIỆU 50 3.1.1 Xi măng 51 3.1.2 Phụ gia khoáng hoạt tính 52 3.1.3 Bột cát thạch anh 53 3.1.4 Cát 54 3.1.5 Phụ gia siêu dẻo Error! Bookmark not defined.55 3.1.6 Nước 56 3.1.7 Sợi thép 57 3.2 THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TƠNG TÍNH NĂNG CAO 58 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ NGUYÊN VẬT LIỆU ĐẾN TÍNH CHẤT KỸ THUẬT CỦA BÊ TƠNG TÍNH NĂNG CAO 59 4.1 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ NGUN VẬT LIỆU ĐẾN TÍNH CƠNG TÁC CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG 61 ix 4.1.1 Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng silica fume tỷ lệ thể tích hồ/thể tích cốt liệu 63 4.1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng sợi thép 64 4.1.3 Nhận xét 65 4.2 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ NGUYÊN VẬT LIỆU ĐẾN TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG 67 4.2.1 Khối lượng thể tích 67 4.2.2 Cường độ chịu nén 69 4.2.3 Cường độ chịu kéo uốn 74 4.2.4 Cường độ chịu kéo bửa 80 4.2.5 Nhận xét tổng hợp 81 4.3 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ NGUYÊN VẬT LIỆU ĐẾN TÍNH CO NGĨT CỦA BÊ TƠNG 81 4.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng silica fume 82 4.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng thể tích hồ/thể tích cốt liệu 83 4.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng sợi thép 83 4.3.4 Nhận xét tổng hợp 84 4.4 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ NGUYÊN VẬT LIỆU ĐẾN ĐỘ BỀN CỦA BÊ TÔNG 85 4.4.1 Độ chống thấm ion clo 85 4.4.2 Kết phân tích lỗ rỗng 87 4.5 NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC CỦA BÊ TÔNG TÍNH NĂNG CAO 90 4.5.1 Kết phân tích thành phần khoáng (XRD) 91 4.5.2 Nghiên cứu phân tích cấu trúc (SEM) 92 KẾT LUẬN ĐỀ TÀI …………………………………………………………… 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………………… 98 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ ……………………………… 103 x DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Phạm vi tỷ lệ nước/bột, tỷ lệ nước/xi măng bê tơng tính cao …………………………………………………………………………8 Bảng 1.2 Cấp phối bê tơng tính cao điển hình ……………………………8 Bảng 1.3 Cấp phối bê tơng tính cao điển hình ………………………… Bảng 1.4 So sánh khối lượng thể tích bê tơng tính cao, bê tông chất lượng cao bê tông thường …………………………………… Bảng 1.5 So sánh chi phí vật liệu đơn vị trọng lượng ……………… 18 Bảng 2.1 Bảng đánh giá độ thấm ion clo qua bê tông ………………………… 46 Bảng 3.1 Thành phần hóa xi măng Portland PC50 ……………………… 51 Bảng 3.2 Đặc tính lý xi măng Portland PC50 ………………………… 51 Bảng 3.3 Thành phần hóa bột cát thạch anh ……………………………… 53 Bảng 3.4 Tính chất lý cát ……………………………………………… 54 Bảng 3.5 Thành phần hạt cát ……………………………………………… 54 Bảng 3.6 Cấp phối bê tông không gia cường sợi (cho m3 bê tông) ………… 57 Bảng 3.7 Cấp phối bê tông gia cường sợi (cho m3 bê tông) ……………… 58 Bảng 4.1 Kết tính cơng tác hỗn hợp bê tơng khơng có gia cường sợi ……………………………………………………………………… 63 Bảng 4.2 Tiêu chuẩn đánh giá bê tông tự lèn …………………………… 66 Bảng 4.3 Kết khối lượng thể tích bê tơng khơng có gia cường sợi 68 Bảng 4.4 Kết cường độ chịu nén bê tơng khơng có gia cường sợi 69 Bảng 4.5 Kết cường độ chịu kéo uốn bê tơng khơng có gia cường sợi điều kiện dưỡng hộ nhiệt ẩm …………………………… 76 Bảng 4.6 Kết số dẻo dai bê tông gia cường sợi (ASTMC1018) … 78 Bảng 4.7 Kết cường độ chịu kéo bửa bê tông gia cường sợi điều kiện dưỡng hộ nhiệt ẩm …………………………………………… 80 Bảng 4.8 Độ chống thấm ion clo bê tông gia cường sợi (ASTMC1202) … 86 Bảng 4.9 Kết phân tích lỗ rỗng mẫu bê tông …………………… 87 - 89 - Bảng 4.11 Mối quan hệ cường độ chịu nén, độ chống thấm ion clo tổng thể tích lỗ rỗng cấp phối gia cường sợi có tỷ lệ Vhồ/Vcốt liệu = 550/450 hàm lượng silica fume thay đổi 0; 15; 20 25% so với xi măng Mẫu MĐC 3AIIS 3BIIS 3CIIS Cường độ chịu nén (MPa) 99,5 140,3 153,5 150,1 Tổng điện lượng (culông) 91,2 60,1 67,7 Tổng thể tích lỗ rỗng (10-4 cc/g) 43,775 5,011 4,113 4,683 Hình 4.41 Mối quan hệ tổng điện lượng truyền qua tổng thể tích lỗ rỗng cấp phối gia cường sợi có tỷ lệ Vhồ/Vcốt liệu = 550/450 hàm lượng silica fume thay đổi 15; 20 25% so với xi măng Hình 4.42 Mối quan hệ cường độ chịu nén tổng thể tích lỗ rỗng cấp phối gia cường sợi có tỷ lệ Vhồ/Vcốt liệu = 550/450 hàm lượng silica fume thay đổi 0; 15; 20 25% so với xi măng - 90 - ™ Nhận xét: - Qua bảng 4.9, bảng 4.10 hình 4.37, hình 4.39 tổng thể tích riêng biệt: + Mẫu MĐC tích riêng biệt lớn 19,709x10-4 cc/g lỗ rỗng có kích thước 16,1Ao có kích thước lỗ rỗng trung bình 17,7 Ao + Mẫu 3AIIS tích riêng biệt lớn 1,011x10-4 cc/g lỗ rỗng có kích thước 16,9Ao có kích thước lỗ rỗng trung bình 23,1 Ao + Mẫu 3BIIS tích riêng biệt lớn 0,964x10-4 cc/g lỗ rỗng có kích thước 16,9Ao có kích thước lỗ rỗng trung bình 23,1 Ao + Mẫu 3CIIS tích riêng biệt lớn 1,0841x10-4 cc/g lỗ rỗng có kích thước 16,9Ao có kích thước lỗ rỗng trung bình 23,1 Ao - Qua kết tổng thể tích lỗ rỗng bảng 4.10 bảng 4.11, nhận thấy rằng: + Tổng thể tích lỗ rỗng mẫu MĐC lớn 43,775x10-4 cc/g tương ứng cường độ chịu nén nhỏ 99,5 MPa + Mẫu 3AIIS (SF=25%X) có cường độ chịu nén lớn mẫu MĐC 140,3 MPa tổng thể tích lỗ rỗng 5,011x10-4 cc/g; tổng điện lượng truyền qua mẫu tương ứng 91,2 culông + Mẫu 3CIIS (SF=15%X) có tổng thể tích lỗ rỗng nhỏ 4,683x10-4 cc/g nên cường độ chịu nén lớn mẫu 3AIIS (SF=25%X) 150,1 MPa tổng điện lượng truyền qua mẫu tương ứng thấp 67,7 culơng + Mẫu 3BIIS (SF=20%X) có cường độ chịu nén lớn tổng điện lượng truyền qua mẫu nhỏ 153,5 MPa 60,1 culông có tổng thể tích lỗ rỗng nhỏ 4,113x10-4 cc/g Như vậy, bê tơng có tổng thể tích lỗ rỗng nhỏ có cường độ chịu nén cao tổng điện lượng truyền qua mẫu tương ứng thấp 4.5 NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC CỦA BÊ TÔNG TÍNH NĂNG CAO Nghiên cứu cấu trúc bê tơng tính cao dựa thay đổi hàm lượng silica fume, hai mẫu bê tông với tỷ lệ N/(X + SF) 0,22; tỷ lệ Vhồ/Vcốt liệu - 91 - 550/450 hàm lượng phụ gia siêu dẻo so với hàm lượng bột 0,2 thể 4.5.1 Kết phân tích thành phần khống (XRD) Kết phân tích thành phần khống hai mẫu bê tơng khơng (MĐC) có sử dụng silica fume 20% xi măng (3BIIS) thể đây: Hình 4.43 Kết phân tích XRD bê tông không sử dụng silica fume (MĐC) dưỡng hộ nước sau 28 ngày Hình 4.44 Kết phân tích XRD bê tơng với SF =20%X (3BIIS) dưỡng hộ nước sau 28 ngày - 92 - ™ Nhận xét: Trên hình 4.43 phỗ nhiễu xạ tia X mẫu bê tông không sử dụng silica fume với tỷ lệ Vhồ/Vcốt liệu = 550/450 (hồ gồm xi măng nước) - MĐC, kết dò tự động máy cho thấy có pick khống portlandite với số d = 4,93731; 3,10655; 2,63257, 1,93018 1,79622 tương ứng vị trí góc theta 18,2o; 28,7o; 34,2o, 47,1o 50,8o cường độ pick tương ứng 74, 30, 100, 42 40 Ngồi ra, cịn thấy pick quartz (SiO2) với số d = 4,26556; 3,34979 1,8108 tương ứng vị trí góc theta 20,8o; 26,6o; 50,2o cường độ pick tương ứng 22, 100 14 Trên hình 4.44 phỗ nhiễu tia X mẫu bê tông thay xi măng 20% silica fume với tỷ lệ Vhồ/Vcốt liệu = 550/450 – 3BIIS, kết dò tự động máy cho thấy có pick khống portlandite ứng với số d vị trí góc theta tương tự mẫu không sử dụng silica fume; nhiên, pick thể nhỏ giá trị cường độ pick nhỏ Mặt khác, pick quartz (SiO2) ứng số d = 4,24774; 3,34519 1,81951 tương ứng vị trí góc theta mẫu MĐC 20,8o; 26,6o; 50,2o cường độ pick tương ứng 22, 100 14; nhiên, giá trị cường độ lớn mẫu 3BIIS có sử dụng 20% bột cát thạch anh thay xi măng Qua kết phân tích XRD mẫu bê tông với hàm lượng silica fume chiếm 20% xi măng mẫu bê tông không sử dụng silica fume, nhận thấy portlandite giảm đáng kể so với mẫu không sử dụng silica fume; chứng tỏ SiO2 silica fume tác dụng với số Ca(OH)2 để tạo thành khống CSH thứ cấp 4.5.2 Kết phân tích cấu trúc (SEM) Kết quan sát cấu trúc vùng truyền bề mặt cốt liệu, sợi mẫu bê tông với hàm lượng silica fume chiếm 20% xi măng (3BIIS) mẫu đối chứng không sử dụng silica fume (MĐC) sau 28 ngày dưỡng hộ nước thể đây: - 93 - Hình 4.45 Vùng tiếp xúc cốt liệu (cát); sợi sợi bị tuột mẫu bê tông không sử dụng silia fume (MĐC) sau 28 ngày dưỡng hộ nước với độ phóng đại 80 lần Hình 4.46 Vùng tiếp xúc sợi thép mẫu bê tông không sử dụng silia fume (MĐC) sau 28 ngày dưỡng hộ nước với độ phóng đại 2500 lần - 94 - Hình 4.47 Vùng tiếp xúc cốt liệu (cát); sợi sợi bị tuột mẫu bê tông sử dụng silia fume SF=20%X (3BIIS) sau 28 ngày dưỡng hộ nước với độ phóng đại 100 lần Hình 4.48 Vùng tiếp xúc cốt liệu (cát); sợi sợi bị tuột mẫu bê tơng có hàm lượng SF=20%X (3BIIS) sau 28 ngày dưỡng hộ nước với độ phóng đại 3000 lần - 95 - ™ Nhận xét: Quan sát cấu trúc mẫu bê tông không sử dụng silia fume (MĐC) mẫu bê tơng có hàm lượng SF=20%X (3BIIS), nhận thấy : + Mẫu khơng sử dụng silia fume (MĐC) có nhiều lỗ rỗng; vùng liên kết cốt liệu hay sợi vùng liên kết rỗng, có mặt nứt vết nứt Tại vùng tiếp xúc, cốt liệu hay sợi khoáng portlandite dạng mỏng sáu cạnh, gel CSH vơ định hình (hình 4.45 hình 4.46) Điều tương ứng với kết phân tích lỗ rỗng mẫu MĐC có tổng thể tích lỗ rỗng lớn 43,775x10-4 cc/g phương pháp phân tích lỗ rỗng theo phương pháp hấp thụ khí BET; tương ứng cường độ chịu nén 99,5 MPa + Mẫu bê tơng có hàm lượng SF=20%X (3BIIS) có cấu trúc đặc hơn, lỗ rỗng giảm đáng kể phản ứng pozzolana lấp đầy silica fume lỗ rỗng; vùng liên kết cốt liệu hay sợi vùng liên kết vững chắc, khơng có vết nứt bề mặt (hình 4.47 hình 4.48) Điều phù hợp tương thích với đặc trưng học độ bền mẫu này; cụ thể: mẫu 3BIIS có tổng thể tích lỗ rỗng nhỏ 4,113x10-4 cc/g tương ứng cường độ chịu nén cao 153,5 MPa, có khả cản trở ion clo thâm nhập cao có khả tự chảy bê tơng tự lèn ¾ Do vậy, việc sử dụng silica fume thay xi măng với hàm lượng 20% xi măng khơng tạo bê tơng có lỗ rỗng, độ đặc cao, cường độ cao mà tạo bê tơng có độ bền lâu có khả chống thấm ion clo cao (tác nhân gây ăn mịn cốt thép bê tơng) - 96 - KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Qua q trình nghiên cứu thực nghiệm, có kết luận sau: a Bê tơng tính cao loại bê tông đặc biệt không sử dụng cốt liệu lớn Do đó, hệ nguyên liệu loại gồm có: + Xi măng Portland PC 50 có thành phần cỡ hạt trung bình 100 µm + Silica fume có cỡ hạt trung bình µm + Bột cát thạch anh có thành phần hạt trung bình 14 µm thành phần SiO2 99,6% + Cát phải cát sạch, khơng lẫn tạp chất có Mdl = 2,47 + Phụ gia siêu dẻo sử dụng phụ gia siêu dẻo cao cấp hệ gốc Acrylic cải tiến + Sợi thép có đường kính d = 0,22 mm, chiều dài l = 12 – 14 mm với cường độ chịu kéo > 2300 MPa b Bê tơng tính cao bê tơng có khả tự chảy bê tơng tự lèn, có cường độ độ bền cao; đó, tỷ lệ thành phần loại bê tông sau: + Hàm lượng silica fume so với hàm lượng xi măng thay đổi từ 15 đến 20% tối ưu để tạo bê tơng có tính cao + Tỷ lệ Vhồ/Vcốt liệu = 550/450 tỷ lệ tối ưu Nếu tăng tỷ lệ làm giảm cường độ bê tông giảm tỷ lệ làm giảm tính cơng tác hỗn hợp bê tông + Hàm lượng bột cát thạch anh so với hàm lượng xi măng 20%; tỷ lệ N/(X + SF) 0,22; hàm lượng phụ gia siêu dẻo so với tổng lượng bột (xi măng, silica fume bột cát thạch anh) 0,02 hàm lượng sợi theo thể tích hỗn hợp bê tơng 2% c Với cấp phối trên, chế tạo bê tơng vừa có khả tự chảy cao với độ chảy xòe Slump Flow từ 69,7 đến 74,3 cm thời gian chảy chạm đến vòng tròn có đường kính 50 cm từ đến giây; vừa có cường độ chịu nén sau 28 ngày - 97 - dưỡng hộ nước cao khoảng 150,1 đến 153,3 MPa cường độ chịu kéo uốn sau ngày dưỡng hộ nhiệt đạt 18,5 đến 19,5 MPa; cường độ chịu kéo bửa sau ngày dưỡng hộ nhiệt dao động 16,5 đến 17,2 MPa Khơng có khả tự chảy, cường độ cao mà loại bê tơng cịn có độ bền lâu, có khả chống xâm nhập ion clo cao; cụ thể: tổng điện lượng truyền qua mẫu bê tông 67,7 60,1 culông nhỏ 100 culơng Những đặc tính kỹ thuật loại bê tơng đạt chúng có tổng thể tích lỗ rỗng nhỏ, chiếm từ [4,113 – 4,683]x10-4 cc/g Và điều kiểm chứng qua phân tích XRD SEM, nhận thấy cấu trúc loại bê tơng đặc chắc, lỗ rỗng khống Ca(OH)2 giảm nhiều Tuy nhiên, tính co ngót loại bê tông cao nhiều so với bê tông thường sử dụng hàm lượng bột nhiều, khơng có cốt liệu lớn Ứng với cấp phối trên, giá trị co ngót tuổi ngày đạt 360 µm/m d Khi gia cường sợi, tính cơng tác có giảm cường độ bê tơng lại tăng đáng kể tính co ngót giảm đáng kể, cụ thể: + Cường độ chịu nén cường độ chịu kéo uốn tăng trung bình 31,8% 31,2%; độ bền dẻo dai I5 gấp đến lần I10 gấp đến 10 lần so với mẫu không gia cường sợi + Đối với cấp phối gia cường sợi thép (3BIIS), giá trị co ngót giảm khoảng 37,9% so với cấp phối không gia cường sợi (3BII) KIẾN NGHỊ Đề tài nghiên cứu số đặc trưng kỹ thuật bê tông tính cao Tuy nhiên, thời gian thực luận văn có hạn nên cần nghiên cứu phát triển thêm: a Nghiên cứu tính co ngót bê tơng có sử dụng phụ gia dãn nở b Nghiên cứu tính từ biến bê tơng tính cao - 98 - TÀI LIỆU THAM KHẢO Acker P., 2001, Micromechanical analysis of creep and shrinkage mechanisms, Creep, Shrinkage and Durability Mechanics of Concrete and other Quasi-Brittle Materials ® Acker P., M Behloul, 2004, Ductal Technology: A Large Spectrum of Properties, Ultra High Performance Concrete, Kassel, Germany Aïtcin, P.-C., High Performance Concrete, thư viện Taylor & Francis, 2004 Aïtcin, P.-C., Delagrave, Y R Beck, 2000, Proceedings of the IEEE International Conference on Transmission and Distribution, Construction, and Live Line Maintenance 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 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 10 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 11 Cheyrezy M., Maret V L Frouin, 1995, Microstructural Analysis of RPC (Reactive Powder Concrete), Cement and Concrete Research, Oct., Vol 25 12 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 13 Deem S, 2002, Concrete Attraction – Something new on the French menu— concrete, Popular Mechanics, June - 99 - 14 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 15 Dowd, W.M C.E Dauriac, 1996, Reactive Powder Concrete, Construction Specifier, Dec., Vol 49, No 12: 47-52 16 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 17 Engineering News Record (ENR), 2008, Construction Economics, ENR, McGraw Hill Companies, Jan 18 Erika E Holt, Early age autogenous shrinkage of concrete 19 Federal Highway Administration (FHWA), 2002, A New and Improved HighPerformance Concrete 20 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 21 Graybeal B.A, 2006, Material Property Characterization of Ultra-High Performance Concrete, FHWA-HRT-06-103, Aug 22 Graybeal B, 2007, Compressive Behavior of Ultra-High-Performance FiberReinforced Concrete, ACI Materials Journal, Mar.-Apr.: 146-152 23 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 24 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 25 IU M Bazenov TS Trần Ngọc Tính, 2004, Cơng nghệ bê tông, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội, 494 - 100 - 26 Kim Huy Hoàng, Bùi Đức Vinh, Trần Văn Mạnh, Hà Sơn Trí, Lê Nguyễn Hồng Anh Tuấn, Tối ưu thành phần hỗn hợp bê tông tự đầm cường độ siêu cao 27 Kronlöf A., Personal Slides, Betoniyhdistys (Finnish Concrete Association), 1999 ® 28 Lafarge, 2007, Ductal -Applications and References 29 Lafarge North America, 2007, Product Information 30 Lee N.P D.H Chisholm, 2006, Reactive Powder Concrete, Branz 31 Lê Bá Cẩn, Xi măng bê tông nặng, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 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 Nielsen C.V,1998, Triaxial Behavior of High-Strength Concrete and Mortar, ACI Materials Journal, Mar./Apr., Vol 95 35 Nguyễn Tấn Quý Nguyễn Thiện Ruệ, Giáo trình cơng nghệ bê tơng xi măng, Nhà xuất giáo dục, 198 36 Nguyễn Viết Trung, Nguyễn Ngọc Long Phạm Duy Anh, Bê tông cốt sợi thép, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội, 2005 37 Ohta T cộng sự, 1997, Fifth Canmet/ACI Conference on Superplasticizers and Other Admixtures in Concrete, Italy, 361 38 Pierre Richard, Marcel Cheyrezy, 1995, Composition of Reactive Powder Concrete, Cement Concrete Research, Vol 25, No 7, pp 1501 – 1511 ® 39 Perry V, 2006, Ductal -A Revolutionary New Material for New Solutions, Association of Professional Engineers and Geoscientists of the Province of Manitoba (APEGM) 40 Phạm Duy Hữu Nguyễn Long, Bê tông cường độ cao, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội, 2004 - 101 - 41 Porteneuve C., Zanni H., Vernet C., Kjellsen K.O., Korb J.-P D Petit, 2001, Nuclear Magnetic Resonance Characterization of High-and Ultrahigh-Performance Concrete: Application to the Study of Water Leaching, Cement and Concrete Research, Dec., Vol 31, No 12: 1887-1893 42 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 43 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 44 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 45 Rebentrost M B Cavill, 2006, Reactive Powder Concrete Bridges, AustRoads Conference, Perth, Australia, 12-15 Sept 46 Reineck K.-H S Greiner, 2004, Tests on ultra-high performance fibre reinforced concrete designing hot-water tanks and UHPFRC-shells, Proceedings of the International Symposium on Ultra High Performance Concrete, Kassel, Germany, Sept 13-15: 361 374 47 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 48 Schmidt M., Fehling E., Teichmann T., Bunje K R Bornemann, 2003, UltraHigh Performance Concrete: Perspective for the Precast Concrete Industry, Concrete Precasting Plant and Technology, Vol 69, No 3: 16-29 49 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 - 102 - 50 Spasojevic A, 2006a, Possibilities for Structural Improvements in the Design of th Concrete Bridges, International PhD Symposium in Civil Engineering, Zurich, Aug 23-26 51 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: 3-9 52 Tuyển tập tiêu chuẩn ASTM 53 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 54 Tuyển tập Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam (tập X: Phương pháp thử), Nhà xuất Xây dựng, Bộ xây dựng, 1997 55 Tiêu chuẩn EN 56 Vernet C.P, 2004, Ultra-Durable Concretes: Structure at the Micro-and Nanoscale, MRS Bulletin, May, Vol 29, No 5: 324-327 57 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 58 Zanni H., Cheyrezy M., Maret V., Philippot S P Nieto, 1996, Investigation of Hydration and Pozzolanic reaction in Reactive Powder Concrete (RPC) Using 29 Si NMR, Cement and Concrete Research, Jan., Vol 26, No 1: 93-100 59 http://vietbao.vn/Khoa-hoc/Su-dung-be-tong-cot-soi-hon-hop-phantan/40105500/188 60 www.efnarc.org LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên : BÙI PHƯƠNG TRINH Phái : Nữ Sinh ngày: : 05 tháng năm 1985 Nơi sinh : TP.HCM Địa liên lạc : 373/1/91/5 Lý Thường Kiệt, Phường 9, Quận Tân Bình, TP.HCM Điện thoại : 0903531985 – 0838654892 QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 2003 – 2008 : Sinh viên Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP.HCM 2008 – 2010 : Học viên Cao học khóa 2008, Ngành Vật liệu Công nghệ vật liệu xây dựng, Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh QUÁ TRÌNH CƠNG TÁC Từ năm 2008 nay: Bộ môn Vật liệu Xây dựng, Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP.HCM ... hình nghiên cứu bê tơng tính cao giới nước Chương Cơ sở lý thuyết phương pháp nghiên cứu bê tơng tính cao Chương Đặc trưng kỹ thuật hệ nguyên vật liệu thiết kế cấp phối bê tông tính cao Chương Nghiên. .. PHỐI BÊ TƠNG TÍNH NĂNG CAO 58 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ NGUYÊN VẬT LIỆU ĐẾN TÍNH CHẤT KỸ THUẬT CỦA BÊ TƠNG TÍNH NĂNG CAO 59 4.1 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ NGUYÊN VẬT LIỆU ĐẾN TÍNH... sau: Nghiên cứu tổng quan tình hình nghiên cứu bê tơng tính cao Nghiên cứu sở lý thuyết sở tổng quan để làm tảng nghiên cứu chế tạo bê tơng tính cao Nghiên cứu thực nghiệm tính chất kỹ thuật nguyên