Bê tông cốt sợi bazan phân tán cường độ cao

Công trình hoàn thành : Bộ môn Vật Liệu Xây Dựng, Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM, Đại Học Quốc Gia TP.HCM Cán hướng dẫn khoa học : TS Nguyễn Văn Chánh, Đại Học Bách Khoa TP.HCM Cán chấm nhận xét : GS.TSKH Võ Đình Lương, Đại Học Bách Khoa TP.HCM Cán chấm nhận xét : PGS.TS Phan Xuân Hoàng, Đại Học Bách Khoa TP.HCM Luận văn thạc só bảo vệ Hội Đồng chấm bảo vệ luận văn thạc só Tại : Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM Ngày…………tháng…………năm 2004 Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : TRẦN VĂN MIỀN Phái : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 12 – 12 – 1979 Nơi sinh : Quảng Ninh Chuyên ngành : VẬT LIỆU VÀ CẤU KIỆN XÂY DỰNG Mã số : 2.15.06 TÊN ĐỀ TÀI : BÊ TÔNG CỐT SI BAZAN PHÂN TÁN CƯỜNG ĐỘ CAO II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : Tổng quan tình hình nghiên cứu bê tông cốt sợi phân tán giới nước Nghiên cứu lý thuyết khoa học lọai bê tông cốt sợi phân tán Nghiên cứu phương pháp thiết kế cấp phối bê tông cốt sợi phân tán sở sử dụng sợi Bazan Nghiên cứu tính chất lý bê tông cốt sợi Bazan phân tán Nghiên cứu chế phá họai chịu tải trọng bê tông cốt sợi Bazan phân tán (Qúa trình chịu va đập, tính dẻo dai…) Kết luận kiến nghị III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : – - 2004 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : V- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS NGUYỄN VĂN CHÁNH CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS NGUYỄN VĂN CHÁNH CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH PGS.TS PHAN XUÂN HOÀNG TS NGUYỄN VĂN CHÁNH Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH tháng năm KHOA QUẢN LÝ NGÀNH LỜI CẢM ƠN Sau khỏang thời gian năm học tập nghiên cứu Được giúp đỡ nhiệt tình quý thầy cô trình giảng dạy hướng dẫn làm luận văn, giúp đỡ phòng thí nghiệm ngòai Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM, giúp đỡ đồng nghiệp sinh viên chuyên ngành vật liệu xây dựng, em hòan thành luận văn Cao Học Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trường Đại Học Bách Khoa, Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng – Bộ Môn Vật Liệu Xây Dựng, phòng thí nghiệm vật liệu xây dựng, phòng thí nghiệm công trình, phòng thí nghiệm hóa phân tích, phòng thí nghiệm thạch học thuộc viện dầu khí Việt Nam Đặc biệt TS Nguyễn Văn Chánh – Giáo Viên hướng dẫn chính, tận tình hướng dẫn giúp đỡ trình làm luận văn Cao Học Tôi xin chân thành cảm ơn bạn đồng nghiệp, bạn sinh viên chuyên ngành Vật Liệu Xây Dựng tham gia đóng góp ý kiến giúp đỡ trình làm thí nghiệm phục vụ cho đề tài tốt nghiệp cao học Mặc dù cố gắng hòan thành tốt luận văn Nhưng thời gian kiến thức có hạn, luận văn tốt nghiệp cao học hẳn thiếu sót Vì vậy, kính mong quý thầy cô, quý anh chị bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến để em khắc phục nâng cao kiến thức Một lần em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô, phòng thí nghiệm ngòai Trường Đại Học Bách Khoa, bạn đồng nghịêp sinh viên nhiều ! HVTH : TRẦN VĂN MIỀN TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Tên đề tài : “Bê Tông Cốt Sợi Bazan Phân Tán Cường Độ Cao” Tính cấp thiết đề tài Bê tông cường độ cao có tính dòn khả chống va đập thấp Dùng sợi gia cường để cải thiện nhược điểm bê tông cường độ cao Sợi Bazan sản xuất nước Vì việc lựa chọn đề tài có ý nghóa khoa học thực tế lớn để mở rộng phạm vi ứng dụng bê tông Mục tiêu phạm vi nghiên cứu Sử dụng vật liệu sẵn có nguồn sợi Bazan nước để nghiên cứu bê tông cường độ cao cốt sợi bazan phân tán Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm Phân tích lý thuyết tương tác sợi bê tông để lựa chọn thành phần vật liệu đánh giá tính chất kỹ thuật bê tông cốt sợi Nghiên cứu thực nghiệm tính chất kỹ thuật vật liệu, bê tông cốt sợi theo phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn phi tiêu chuẩn Những đóng góp luận văn - Thông qua chương luận văn, tổng quan tình hình nghiên cứu bê tông cốt sợi phân tán giới nước - Chương góp phần đề cập đến vấn đề nghiên cứu lý thuyết khoa học lọai bê tông cốt sợi phân tán - Nghiên cứu phương pháp thiết kế cấp phối bê tông cốt sợi phân tán sở sử dụng sợi Bazan Lựa chọn kiểm tra tính chất vật liệu sử dụng theo nội dung trình bày chương - Nghiên cứu tính chất lý bê tông cốt sợi Bazan phân tán theo phần trình bày chương - Nghiên cứu chế phá họai chịu tải trọng bê tông cốt sợi Bazan phân tán (Qúa trình chịu va đập, tính dẻo dai…) theo nội dung trình bày chương - Đưa kết luận kết nghiên cứu kiến nghị cho phần nghiên cứu Cấu trúc luận văn Luận văn bao gồm phần mở đầu, chương, phần kết luận tài liệu tham khảo Luận văn gồm 124 trang thuyết minh, 61 hình vẽ, 50 bảng biểu và10 hình chụp SUMMARY MASTER THESIS TITTLE : “BASALT FIBER REINFORCED HIGH STRENGTH CONCRETE” The objective of this master thesis is forming the new concrete that has high strength, toughness and good resistance to impacting load The contribution of this thesis is included in chapters as following : - Chapter mentions about the research and application of fiber reinforced concrete in the world and in VietNam are mentuoned too Beside, the aim of this thesis is also presented - Chapter presents some basis theories to research such as the interaction between fiber and matrix at the fresh and hardened stages, the method to design mix of fiber reinforced high strength concrete,etc - Chapter describes properties of ingredients used in this thesis and show the mix concrete design - Chapter shows the research results as properties of basalt fiber reinforced high strength concrete at the fresh and hardened stages, espectially, the toughness index - Chapter shows the impact resistant and absorbed energy when basalt fiber reinforced high strength concrete is subjected to impacting load MUÏC LUÏC Trang phụ bìa Nhiệm vụ luận văn Thạc Só Lời cám ơn Tóm tắt luận văn Thạc Só Muïc luïc Danh muïc bảng Danh mục hình vẽ đồ thị Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt MỞ ĐẦU: 11 CHƯƠNG : TỔNG QUAN 12 1.1.Tình hình nghiên cứu ứng dụng bê tông cốt sợi giới 12 1.2 Tình hình nghiên cứu bê tông cốt sợi phân tán cường độ cao Việt Nam 22 1.3 Tình hình sản xuất, ứng dụng sợi Bazan giới nước 23 1.4 Mục tiêu, nhiệm vụ phương pháp nghiên cứu 29 CHƯƠNG : CƠ SỞ KHOA HỌC 2.1 Nguyên vật liệu sử dụng cho bê tông cốt sợi phân tán cường độ cao 31 2.2 Các bước thiết kế cấp phối bê tông cốt sợi phân tán cường độ cao theo ACI 36 2.3 Sự tương tác sợi bê tông trạng thái hỗn hợp 42 2.4 Sự tương tác sợi bê tông trạng thái rắn 45 CHƯƠNG : THỰC NGHIỆM TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN VẬT LIỆU SỬ DỤNG NGHIÊN CỨU 65 3.1 Xi maêng 65 3.2 Caùt 66 3.3 Đá dăm 67 3.4 Sợi Bazan 70 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU CÁC TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG CỐT SI BAZAN PHÂN TÁN CƯỜNG ĐỘ CAO Ở TRẠNG THÁI HỖN HP VÀ RẮN CHẮC 78 4.1 Thiết kế cấp phối bê tông 78 4.2 Nghiên cứu ảnh hưởng nguyên vật liệu thành phần đến tính chất hỗn hợp bê tông cốt sợi bazan phân tán cường độ cao 81 4.3 Nghiên cứu ảnh hưởng nguyên vật liệu thành phần đến tính chất học bê tông cốt sợi bazan phân tán cường độ cao 88 CHƯƠNG 5: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỐNG VA ĐẬP CỦA BÊ TÔNG CỐT SI BAZAN PHÂN TÁN CƯỜNG ĐỘ CAO 117 5.1 Nghiên cứu khả chống va đập bê tông cốt sợi Bazan phân tán cường độ cao 117 5.2 Sự phát triển vết nứt phá họai bê tông cốt sợi Bazan phân tán cường độ cao chịu va đập 121 5.3 Năng lượng hấp thụ va đập bê tông cốt sợi Bazan phân tán cường độ cao bị phá họai hoàn toàn 127 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 134 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU 136 TÀI LIỆU THAM KHẢO 137 Lý lịch trích ngang DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1a Cấp phối thành phần vữa gia cường sợi thủy tinh bền kiềm 13 Bảng 1.1b Cấp phối thành phần vữa gia cường sợi thủy tinh thường 13 Bảng 1.1c Cấp phối thành phần vữa gia cường sợi thủy tinh thường 13 Bảng 1.2 Các tính chất lý uốn vữa gia cường sợi thủy tinh 14 Bảng 1.3 Các tính chất lý uốn vữa gia cường sợi thủy tinh thường 15 Bảng 1.4 Các tính chất lý kéo vữa gia cường sợi thủy tinh thường 15 Bảng 1.5 Các tính chất học BTCS cường độ cao 21 Bảng 1.6 nh hưởng hàm lượng sợi thép đến cường độ BTCS 24 Bảng 1.7 Các tính chất vật lý sợi Bazan 26 Bảng 1.8 Phân lọai sợi Bazan dựa theo đường kính sợi 27 Bảng 1.9 Thành phần hóa học đá Bazan 29 Bảng 2.1 Lựa chọn kích thước lớn cốt liệu cho bê tông 37 Bảng 2.2 Lựa chọn thể tích cốt liệu bê tông 38 Bảng 2.3 Bảng tra lượng nước nhào trộn theo độ rỗng cát 39 Bảng 2.4a Bảng tra tỉ lệ N/X cho bê tông không sử dụng phụ gia siêu dẻo 39 Bảng 2.4b Bảng tra tỉ lệ N/X cho bê tông có sử dụng phụ gia siêu dẻo 40 Bảng 2.5 Gía trị số dẻo dai uốn 54 Bảng 3.1 Các tính chất lý xi măng 65 Bảng 3.2 Các tính chất lý cát 66 Bảng 3.3 Kết phân tích thành phần hạt cát 66 Bảng 3.4 Thành phần khoáng vật đá dăm 68 Bảng 3.5 Các tính chất lý đá dăm 69 Bảng 3.6 Kết phân tích thành phần hạt đá dăm 69 Bảng 3.7 Thành phần hóa học sợi Bazan 70 Bảng 3.8 Các tính chất lý sợi Bazan 71 Bảng 3.9 Cường độ uốn XMGCSB nhiệt độ 240C sợi 73 Bảng 3.10 Cường độ uốn XMGCSB nhiệt độ 800C sợi 73 Bảng 3.11 Cường độ uốn XMGCSB nhiệt độ 240C sử dụng 8% sợi 74 Bảng 3.12 Cường độ uốn XMGCSB nhiệt độ 800C sử dụng 8% sợi 74 Bảng 3.13 Độ dẻo dai XMGCSB nhiệt độ 800C sử dụng 8% sợi 76 Bảng 4.1 Cấp phối nguyên vật liệu thành phần dùng nghiên cứu 80 Bảng 4.2 Ảnh hưởng hàm lượng sợi Bazan đến hỗn hợp BTCSB 82 Bảng 4.3 nh hưởng hàm lượng xi măng đến hỗn hợp BTCSB 81 Bảng 4.4 Ảnh hưởng tỉ lệ N/X đến hỗn hợp BTCSB 86 Bảng 4.5 Kết thực nghiệm tính chất học BTCSB 88 Bảng 4.6 Ảnh hưởng hàm lượng sợi Bazan đến RN BTCSB 90 Bảng 4.7 Ảnh hưởng hàm lượng xi măng đến RN BTCSB 91 Bảng 4.8 Ảnh hưởng tỉ lệ N/X đến RN BTCSB 93 Bảng 4.9 Sự phát triển RN BTCSB theo thời gian 94 Bảng 4.10 Ảnh hưởng hàm lượng sợi Bazan đến RK BTCSB 97 Bảng 4.11 Ảnh hưởng hàm lượng xi măng đến RK BTCSB 99 Bảng 4.12 Ảnh hưởng tỉ lệ N/X đến RK BTCSB 100 Bảng 4.13 Sự phát triển RK BTCSB theo thời gian 101 Bảng 4.14 Ảnh hưởng hàm lượng sợi Bazan đến RU BTCSB 104 Bảng 4.15 Ảnh hưởng hàm lượng xi măng đến RU BTCSB 106 Bảng 4.16 Ảnh hưởng tỉ lệ N/X đến RU BTCSB 107 Bảng 4.17 Chỉ số dẻo BTCSB 110 Bảng 4.18 Môđun đàn hồi BTCSB 114 Bảng 5.1 Khả chống va đập BTCSB 118 Bảng 5.2 Năng lượng hấp thụ va đập BTCSB thực nghiệm 128 Bảng 5.3 Năng lượng hấp thụ va đập BTCSB dự đoán lý thuyết 130 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1 Mô hình thí nghiệm uốn sử dụng cho vữa gia cường sợi thủy tinh 14 Hình 1.2 Sự thay đổi tính dẻo dai vữa gia cường sợi thủy tinh 16 Hình 1.3 Sự thay đổi ứng suất phá họai uốn vữa sợi thủy tinh 17 Hình 1.4 Sự thay đổi ứng suất phá họai uốn vữa sợi thủy tinh thường Hình 1.5 nh hưởng hàm lượng sợi cacbon đến độ chảy hỗn hợp 17 18 Hình 1.6 nh hưởng hàm lượng sợi cacbon đến quan hệ kéo – biến dạng 19 Hình 1.7 nh hưởng hàm lượng sợi PP đến độ dẻo dai 20 Hình 1.8 So sánh khả chống va đập BTCS phá hoại 20 Hình 1.9 So sánh khả chống va đập BTCS nứt 20 Hình 1.10 Các công trình ứng dụng BTCS giới 23 Hình 1.11 Sơ đồ qui trình sản xuất sợi Bazan Vũng Tàu 28 Hình 2.1 Sơ đồ nguyên vật liệu BTCS cường độ cao 31 Hình 2.2 Cơ chế làm việc phụ gia siêu dẻo 34 Hình 2.3 Các dạng sợi sử dụng phố biến 35 Hình 2.4 Ảnh hưởng l/d độ lưu động hỗn hợp BTCS 43 Hình 2.5 Ảnh hưởng thể tích hồ độ sụt hỗn hợp BTCS 44 Hình 2.6 Ảnh hưởng kết hợp độ chảy thể tích hồ đến hỗn hợp BTCS 44 Hình 2.7 Sự phân bố sợi phụ thuộc vào kích thước cốt liệu 45 Hình 2.8 Ứng suất tồn sợi trình chịu lực 47 Hình 2.9 Quan hệ chiều dài sợi trình truyền ứng suất 49 Hình 2.10 Các dạng làm việc BTCS chịu lực uốn 51 Hình 2.11 Sự phân bố ứng suất biến dạng BTCS 52 Hình 2.12 Phương pháp tính số dẻo dai theo ASTM 53 Hình 2.13 Các dạng làm việc BTCS chịu kéo 54 Hình 2.14 Quan hệ ứng suất – biến dạng BTCS phát triển vết nứt 58 124 Trong bê tông thường có xuất vết nứt đơn cấu trúc BTCSB lại có xuất phát triển nhiều vết nứt (hình 5.6 D-F) Những vết nứt xuất bên cấu trúc BTCSB có xu hướng phát triển từ tâm va đập vùng xung quanh theo chiều hướng bề rộng giảm dần Những vết nứt xuất phát triển dọc theo vùng tiếp xúc vữa xi măng cốt liệu lớn A D B E C F 125 Sự xuất phát triển nhiều vết nứt tâm va đập BTCSB có tham gia chịu lực va đập sợi Khi lực va đập truyền vào mẫu, thông qua vữa xi măng sợi hấp thụ lượng va đập truyền lượng vùng xung quanh tâm va đập, lượng va đập bị tiêu tán từ từ hấp thụ vào vùng bê tông chưa bị nứt xung quanh tâm va đập Quá trình tiếp tục diễn lượng bê tông hấp thụ vào đủ lớn để phá vỡ lực dính kết vùng truyền bề mặt vữa xi măng với cốt liệu lớn, lực dính kết vữa xi măng cốt liệu lớn bị phá họai làm xuất vết nứt vùng truyền Từ hình thành nên nhiều vết nứt xung quanh tâm va đập 5.2.2 So sánh phá hoại bê tông thường BTCSB bị phá họai hoàn toàn BTCSB bị phá họai hòan tòan lực va đập bề mặt xuất nhiều nhánh nứt khác nhau, mẫu thí nghiệm thường bị chia thành phần phá hoại (hình 5.8) Trong khí đó, mẫu bê tông thường bị phá họai có xuất vết nứt đơn mẫu, mẫu bị phân tách thành phần phá họai (hình 5.7 B) 126 Có thể thấy rằng, mẫu bê tông thường bị lực va đập phá họai hòan tòan, lực va đập tạo bề mặt mẫu BTCSB vết lõm nhỏ (hình 5.7A) chưa đủ lớn để hình thành vết nứt làm phá họai mẫu BTCSB Những tượng xảy BTCSB có tham gia chịu lực sợi Bazan trình va đập Sợi Bazan góp phần làm cho bê tông có độ dẻo dai chịu va đập Sợi Bazan đóng vai trò cầu nối vết nứt, hấp thụ va truyền lượng va đập từ vùng nứt tâm va đập sang vùng xung quanh tâm va đập, sợi làm hạn chế phát triển vết nứt đơn chuyển hóa vết nứt thành hệ thống nhiều vết nứt nhỏ Do đó, mẫu BTCSB bị phá hoại có xuất nhiều nhánh nứt A B Hình 5.7 : Hình thức phá họai bề mặt mẫu A- Mẫu có sợi không bị phá họai; B- Mẫu sợi bị phá hoại 127 5.3 NĂNG LƯNG HẤP THỤ VA ĐẬP CỦA BTCSB KHI BỊ PHÁ HỌAI HOÀN TOÀN 5.3.1 Tính toán thực nghiệm lượng hấp thụ BTCSB chịu va đập theo ACI 544 Năng lượng hấp thụ chịu va đập BTCSB mẫu bị phá họai hòan tòan tính tóan theo công thức sau : Wd n .m.v 2 Trong : Wđ : động (J) n : số lần vật rơi phá họai mẫu m = 4,54kg : khối lượng vật rơi tự v : vận tốc trọng lượng vật rơi thời điểm va đập vào mẫu (m/s) Ta có : S = v0t + at2/2 = 460mm (hình 5.9) Với v0 = vaø a = g = 9,81m/s2 t = 0,306 s v = v0 + at Vật nặng rơi tự 128 = + 9,81*0,306 = 0,3m/s Các kết nghiên cứu lượng va đập BTCSB thể bảng 5.2 hình 5.10 Bảng 5.2 : Kết nghiên cứu lượng hấp thụ trình va đập BTCSB STT Ký hiệu Hàm lượng sợi bazan (%) Năng lượng va đập (J) M1 10,0 M2 13,5 M3 14,9 M4 17,6 M5 19,2 M11 10,2 M12 13,1 M13 15,9 M14 17,8 10 M15 19,4 11 M21 10,8 12 M22 15,1 13 M23 17,6 129 14 M24 19,6 15 M25 22,5 Năng lượng va đập (J) 24 18 X=400kg X=450kg X=500kg 12 Hàm lượng sợi bazan (%) Hình 5.10 : Quan hệ lượng va đập hấp thụ – hàm lượng sợi bazan Nhận xét Thông qua hình 5.10 bảng 5.2 thấy rằng, lượng va đập BTCSB hấp thụ vào tăng lên hàm lượng sợi tăng lên từ 1% đến 4% Khi sử dụng 4% sợi bazan lượng va đập BTCSB hấp thụ vào tăng 110% so với bê tông cường độ cao sử dụng sợi Năng lượng hấp thụ tăng lên do: lượng hấp thụ va đập vượt khả chống va đập bê tông bê tông bị nứt, sợi hấp thụ phần lượng va đập 130 sau bê tông nứt phân tán lượng qua vùng xung quanh vết nứt Quá trình sợi hấp thụ lượng va đập phân tán lượng qua vùng bê tông chưa bị nứt tiếp tục diễn làm cho độ dẻo dai chịu va đập BTCSB tăng lên, từ lượng hấp thụ va đập khả chống va đập BTCSB cao đáng kể so với bê tông cường độ cao không sử dụng cốt sợi 5.3.2 Dự đóan lượng hấp thụ BTCSB chịu va đập theo mô hình lý thuyết học vi mô Các kết dự đóan lý thuyết lượng hấp thụ BTCSB chịu va đập trình bày bảng 5.3 sau : Bảng 5.3 : Kết dự đoán lý thuyết lượng hấp thụ trình chịu va đập BTCSB Vf f lc Ef Ud Ur Up Um Utot (%) (kG/cm2) (mm) (mm) (kG/cm2) (J) (J) (J) (J) (J) 4840 18 89000 0 6 4840 18 89000 0,01 0,08 4,35 10,44 4840 18 89000 0,03 0,16 8,71 14,89 4840 18 89000 0,04 0,24 13,07 19,34 4840 18 89000 0,05 0,32 17,42 23,79 Từ kết lượng hấp thụ dự đóan bảng 5.3, vẽ biểu đồ quan hệ lượng hấp thụ – hàm lượng sợi (hình 5.11) Bên cạnh đó, tiến hành so sánh đường biểu diễn lượng hấp thụ có thực nghiệm lượng hấp thụ có theo dự đoán lý thuyết (hình 5.12) ấp thụ (J) 25 20 15 131 Dự đóan Thực nghiệm Năng lượng hấp thụ (J) 25 20 15 10 0 Haøm lượng sợi bazan (%) Hình 5.12 : Quan hệ lượng hấp thụ – hàm lượng sợi theo thực nghiệm theo mô hình dự đoán lý thuyết Nhận xét Theo bảng 5.3 hình 5.11 thấy rằng, lượng va đập hấp thụ dự đóan mô hình lý thuyết có xu hướng tăng lên tương ứng với gia tăng hàm lượng sợi bazan Trong lượng tính toán riêng phần, lượng hấp thụ để kéo tuột sợi khỏi bê tông Up đóng góp nhiều mặt giá trị cho lượng va đập hấp thụ toàn phần Utot Trong đó, 132 lượng hấp thụ để tạo tính dính bề mặt tiếp xúc sợi với bê tông Ud ; lượng hấp thụ để tái phân bố ứng suất bê tông Ur nhỏ so với Up Khi so sánh lượng hấp thụ va đập thực nghiệm với lượng hấp thụ va đập dự đóan lý thuyết, giá trị có khác đáng kể sử dụng sợi Bazan với hàm lượng < 2% Năng lượng hấp thụ va đập thực nghiệm dự đoán lý thuyết có giá trị gần sử dụng 2÷4% sợi Bazan Đường biểu diễn quan hệ lượng hấp thụ – hàm lượng sợi thực nghiệm có dạng phi tuyến Trong đó, đường biểu diễn quan hệ theo mô hình dự đóan lý thuyết lại có dạng tuyến tính Sự khác lượng hấp thụ va đập thực nghiệm với lượng hấp thụ va đập dự đóan lý thuyết dự đoán mô hình lý thuyết bỏ qua số lượng khác : lượng hấp thụ vào để làm phá hủy sợi đơn phá hủy nhiều sợi, giả định giá trị đại lượng trình tính toán chưa thật gần ( , Um) Trong thiết kế BTCSB cho công trình chịu va đập, sử dụng mô hình lý thuyết để dự đoán khả chống va đập BTCSB sử dụng sợi Bazan với hàm lượng 2-4%, mức hàm lượng sợi thực nghiệm mô hình lý thuyết dự đoán lượng va đập có sai lệch KẾT LUẬN Qua kết nghiên cứu khả chống va đập, lượng hấp thụ chịu va đập, so sánh hình thức hình thành vết nứt hình thức phá họai bê tông thường với BTCSB đưa kết luận sau : Khả chống va đập lượng hấp thụ va đập BTCSB tăng lên hàm lượng sợi Bazan tăng 1÷4% Sử dụng 4% sợi Bazan, lượng hấp 133 thụ va đập tăng 110% khả chống va đập tăng 60% so với bê tông cường độ cao không sử dụng cốt sợi Sợi Bazan góp phần tạo tính dẻo dai chịu va đập BTCSB, hạn chế phát triển vết nứt lực va đập gây Năng lượng hấp thụ va đập thực nghiệm dự đoán lý thuyết gần sử dụng 2÷4% sợi Bazan Vì vậy, thiết kế BTCSB cho công trình chịu tải va đập, dự đoán trước khả chống va đập BTCSB với hàm lượng sợi Bazan sử dụng 2÷4% theo khối lượng xi măng 133 KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu lựa chọn nguyên vật liệu thành phần, thiết kế cấp phối BTCSB, ảnh hưởng yếu tố nguyên vật liệu thành phần đến tính chất hỗn hợp, tính chất học BTCSB, rút kết luận sau : - Sợi Bazan bắt đầu sản xuất nước Mặt khác, giới chủ yếu tập trung vào nghiên cứu BTCS sử dụng sợi thép sợi tổng hợp Việc nghiên cứu BTCS nước ta bắt đầu phát triển chủ yếu dựa sợi thép sợi tổng hợp Vì vậy, bê tông cốt sợi Bazan phân tán cường độ cao lọai bê tông - Sợi Bazan bắt đầu sản xuất nước ta dựa nguồn nguyên liệu sản xuất sẵn có nước Sợi Bazan sử dụng có l = 20mm, l/d = 400 bền môi trường kiềm bê tông - Khối lượng thể tích độ dẻo hỗn hợp BTCSB giảm hàm lượng sợi Bazan tăng lên Sử dụng 4% sợi Bazan theo khối lượng xi măng làm giảm đáng kể khối lượng thể tích độ dẻo hỗn hợp BTCSB Vì sử dụng sợi Bazan với hàm lượng 1÷3% thích hợp với kỹ thuật bê tông ( = 2,3÷2,4T/m3, SN = 6÷14cm) - Cường độ chịu nén BTCSB giảm xuống hàm lượng sợi Bazan tăng Khi sử dụng 4% sợi Bazan cường độ chịu nén BTCSB giảm đáng kể so với bê tông không sử dụng sợi (giảm 25%) Cường độ chịu kéo uốn BTCSB không tăng đáng kể tăng hàm lượng sợi Bazan, giá trị cường độ chịu kéo chịu uốn BTCSB giảm sử dụng 4% sợi Bazan Cường độ chịu kéo chịu uốn phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng xi măng tỉ lệ N/X Sử dụng 1÷3% sợi Bazan, N/X = 0,4÷0,45, X = 400÷500kg/m3, kết hợp với phụ gia siêu dẻo cường độ chịu nén BTCSB đạt 400÷600kG/cm2 134 - Độ dẻo dai BTCSB tăng lên hàm lượng sợi Bazan tăng Sợi Bazan làm cho độ dẻo dai BTCSB tăng lên đáng kể so với bê tông cường độ cao không sử dụng cốt sợi (bê tông cường độ cao không sử dụng sợi có I5 = I10 = I20 = 1, BTCSB sử dụng 3% sợi Bazan có I5 = 4,8 ; I10 = 7,2 I20 = 15,8) Bên cạnh đó, sợi Bazan tạo chế phá họai dẻo với độ võng sau lớn (4mm) cho BTCSB thay chế phá họai dòn bê tông cường độ cao cốt sợi BTCSB chịu lực uốn bị phá họai từ từ, bê tông cường độ cao không sử dụng cốt sợi bị phá họai đột ngột - Khả chống va đập lượng hấp thụ va đập BTCSB tăng hàm lượng sợi Bazan tăng lên Sử dụng 4% sợi Bazan khả chống va đập lượng hấp thụ va đập BTCSB tăng 60% 110% so với bê tông cường độ cao không sử dụng sợi Trong thiết kế BTCSB sử dụng 2÷4% sợi Bazan cho công trình chịu trọng va đập, sử dụng lý thuyết để dự đoán khả chống va đập BTCSB - BTCSB lọai bê tông mới, có ý nghóa mặt khoa học mặt kinh tế kỹ thuật BTCSB có ưu điểm cường độ cao, khả chống va đập đập tốt, độ dẻo dai cao đáng kể so với bê tông cường độ cao thông thường Vì vậy, BTCSB thích hợp sử dụng cho công trình lớn chịu tải va đập : cầu, cảng, bờ kè KIẾN NGHỊ - Phát triển sản xuất sợi Bazan nước để chế tạo đa dạng hóa chủng lọai VLXD phát triển lọai bê tông – Bê tông cốt sợi Bazan phân tán cường độ cao - Nghiên cứu áp dụng thí điểm BTCSB để chế tạo cấu kiện lớn, nghiên cứu tính chất cấu kiện điều kiện làm việc cụ thể công trình xây dựng 137 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ xây dựng (1997), “Tuyển Tập Tiêu Chuẩn Xây Dựng Của Việt Nam , Tập X”, Nhà xuất Xây Dựng Hà Nội, tr – 122 [2] Đặng Duy Thùy (2003), “Bê Tông Cốt Sợi Phân Tán – Một Lọai Vật Liệu Thích Hợp Cho Các Kết Cấu Mặt Đường Giao Thông”, Đặc San Công Nghiệp Bê Tông Việt Nam, tr – 11 [3] Lê Xuân Thuyên, Nguyễn Thanh Tùng (1994), “Nguyên Liệu Sản Xuất Sợi Đá Bazan Tại Khu Vực Phía Nam”, Tạp Chí Công Nghệ, tr 14 – 15 [4] Nguyễn Tấn Qúy, Nguyễn Thiện Ruệ (2000), “Giáo Trình Công Nghệ Bê Tông Xi Măng Tập 1”, Nhà xuất Giáo Dục, tr 45 – 110 [5] Nguyễn Văn Chánh (2003), “Phụ Gia Hóa Học Cho Bê Tông”, Hồ sơ nghiên cứu, Trung Tâm Vật Liệu Mài Cao Cấp – Đại Học Bách Khoa TP.HCM [6] Nguyễn Văn Chánh (2002), “Bê Tông Nhẹ Trên Cơ Sở Xi Măng Sợi Hữu Cơ Cho Công Trình Xây Dựng Trên Nền Đất Yếu Vùng ĐBSCL”, Luận n Tiến Só Kó Thuật, Hà Nội [7] Nguyễn Văn Chánh (2003), “Bê Tông Cốt Sợi Phân Tán”, Hồ sơ nghiên cứu, Trung Tâm Vật Liệu Mài Cao Cấp – Đại Học Bách Khoa TP.HCM [8] Nguyễn Văn Chánh, Phan Xuân Hòang, Trần Văn Miền, Nguyễn Quốc Hào, Nguyễn Thanh Dũng (2002), “Phát Triển Vật Liệu Mới – Bê Tông Cốt Sợi Phân Tán”, Hội Nghị Khoa Học Công Nghệ Lần Thứ 8, Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM, trang 129 – 134 [9] Nguyễn Văn Chánh, Trần Văn Miền (2003), “Basalt Fiber Reinforced High Strength Concrete”, 28th Conference on Our World in Concrete & Structure, Vol.XXII, Singapore, pp.241 – 247 [10] Phùng Văn Lự, Phạm Duy Hữu, Phan Khắc Trí (1998), “Vật Liệu Xây Dựng”, Nhà xuất Giáo Dục, tr 142 – 174 [11] ACI 211 4R – 90 (1991), “Guide for Selecting Proportions for High Strength Concrete With Porland Cement and Fly Ash”, ACI committee 138 [12] A E Naaman, F M Alkhairi, H Hammoud (1993), “Mechanical Behavior of High Performance Concretes”, Strategic Highway Research Program, Volume 6, Washington DC [13] A J Majumdar, V Laws (1979), “Fibre Cement Composites: Research at BRE”, Composites, Vol.10, pp.17 – 27 [14] ASTM (1986), “Standard Method Test for Flexural Toughness of Fiber reinforced concrete”, Annual Book of ASTM Standards, vol.04.02, Concrete and Aggregates, pp.650 – 657 [15] Bhushan L.Karihaloo (1995), “Frature Mechanics and Structural Concrete”, Longman Scientific and Technical, New York, pp.104 – 134 [16] Chiara F.Ferrearis (1996), “Measurement of The Rheological Properties of High Performance Concrete”, Journal of Research of The National Institute of Standard and Technology, vol.104, pp.461 – 477 [17] Jun Zhang, Victor C Li (1992), “Modeling of Mode I Crack Propagation in Fiber Reinforced Concrete by Fracture Mechanics”, Journal of structural engineering, ASCE [18] Li V C, Leung K Y (1992), “Steady – State and Multiple Cracking of Short Random Fiber Composites”, Journal of Engineering Mechanics, ASCE, Vol 118, No 11 [19] MLGambhia (1996), “Concrete Technology”, Tata McGraw-Hill, pp.141 172 [20] P.C.Aitcin (1992), “The Use of Superplasticizer in High Performance Concrete”, E&F.N.Spon, Lodon, pp.14 – 33 [21] Perumalsmy N.Balaguru (1992), “Fiber Reinforced Cement – Composites”, McGraw – Hill, New York [22] S.R.Reid, G.Zhou (2000), “Impact Behaviour of Fiber – Reinforced Composite Materials and Structures”, Woodhead, Cambridge England [23] Stroeven (1997), “The Analysis of Fibre Distributions in Fibre Reinforced Cementitious Materials”, J Microscopy, Vol111 TÓM TẮT LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên : TRẦN VĂN MIỀN Ngày, tháng, năm sinh : 12 – 12 – 1979 Địa liên lạc : 42B Cư Xá Bà Điểm – Hóc Môn – Tp HCM Nơi công tác : Trường Đại Học Bách Khoa Tp HCM Nơi sinh : Quảng Ninh QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO STT Thời gian bắt đầu – 1997 Thời gian kết thúc 12 - 1998 - 1999 – 2002 Nơi học tập Trường Đại Học Đại Cương, Linh Trung – Thủ Đức Trường Đại Học Bách Khoa Tp HCM QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC STT Thời gian bắt đầu – 2002 Thời gian kết thúc Cho đến Nơi công tác Trung Tâm Nghiên Cứu Vật Liệu Mài Cao Cấp, Trường Đại Học Bách Khoa Tp HCM ... cho bê tông cốt sợi phân tán cường độ cao 2.1.1 Đá dăm Đá dăm sử dụng bê tông cốt sợi phân tán cường độ cao lọai đá có độ đặc sít cường độ cao Khối lượng riêng cường độ đá dăm sử dụng lọai bê tông. .. ? ?Bê Tông Cốt Sợi Bazan Phân Tán Cường Độ Cao? ?? Tính cấp thiết đề tài Bê tông cường độ cao có tính dòn khả chống va đập thấp Dùng sợi gia cường để cải thiện nhược điểm bê tông cường độ cao Sợi Bazan. .. rộng dầm bê tông BTCS : Bê tông cốt sợi phân tán BTCSB : Bê tông cốt sợi Bazan phân tán cường độ cao C : Cát Đ : Đá d : Đường kính sợi E : Môđun đàn hồi Ec : Môđun đàn hồi bê tông cốt sợi Em :