LUẬN VĂN: Nghiên cứu thiết kế thành phần bê tông keramzit chịu lực có độ chảy cao

Nghiên cứu thiết kế thành phần bê tông keramzit chịu lực có độ chảy cao 4.1. Đặt vấn đề Hạn chế của các phơng pháp hiện có về tính toán thành phần BTCLR là khá phức tạp, không đủ dữ liệu để tính toán lựa chọn thành phần cho BTCLR có độ chảy cao, BTCLR tự lèn. Hơn nữa, những phơng pháp này cha giải quyết đợc vấn đề tìm cấp phối tối u cho bê tông. Trên cơ sở các tiêu chuẩn đã có về BTCLR, kế thừa kinh nghiệm cũng nh khuyến cáo của các nhà khoa học trên thế giới và trong nớc về công nghệ bê tông chảy và bê tông tự lèn, đề tài thực hiện việc tính toán và tối u thành phần BTCLR chịu lực có độ chảy cao bằng phơng pháp quy hoạch thực nghiệm. Sử dụng nguyên vật liệu đã khảo sát ở chơng 3, việc nghiên cứu thiết kế thành phần theo định hớng chế tạo hỗn hợp bê tông đạt độ chảy trên 600mm, có khả năng tự lèn chặt, BTK đạt mác M30, khối lợng thể tích không lớn hơn 1800 kgm3. Nghiên cứu đợc thực hiện cho hai trờng hợp: (1) BTK chịu lực có độ chảy cao, không sử dụng cốt sợi; (2) BTK chịu lực có độ chảy cao, sử dụng cốt sợi thuỷ tinh với mục đích chính là hạn chế phần tầng và giảm co ngót. Tất cả các cấp phối trong kế hoạch thực nghiệm đều sử dụng Keramzit khô trớc khi trộn. 4.2. Thiết kế thành phần BTK chịu lực có độ chảy cao 4.2.1. Lựa chọn hàm lợng tro tuyển và mức ngậm cát hợp lý Với mục đích giảm bớt lợng dùng xi măng và tăng khả năng hoạt tính của nó ở tuổi dài ngày, trong nghiên cứu đã thay thế 25% xi măng bằng tro tuyển nhiệt điện. Hàm lợng tro 25% đợc lựa chọn trên cơ sở kiểm tra cờng độ của các mẫu CKD tuổi 28 ngày trong điều kiện tiêu chuẩn, với tỷ lệ tro lần lợt là: 0; 10%; 20%; 25%; 30%. Thực nghiệm cho thấy với hàm lọng tro tuyển đến 30% 66 cờng độ tuổi 3 ngày và 28 ngày của mẫu CKD có giảm so với mẫu đối chứng nhng vẫn đảm bảo yêu cầu đối với xi măng pooclăng hỗn hợp mác PCB40. Để tăng hàm lợng bột và giảm bớt lợng cát nặng, cần tính toán thay thế một phần cát nặng bằng tro tuyển. Có thể xác định sơ bộ hàm lợng hợp lý của tro trong cốt liệu nhỏ bằng phơng trình Fuller hoặc bằng thực nghiệm. Trong nghiên cứu đã khảo sát độ đặc của cốt liệu nhỏ phụ thuộc hàm lợng tro thay thế cát. Kết quả thí nghiệm trình bày trên hình 4.1 cho thấy độ đặc của hỗn hợp trocát đạt giá trị lớn nhất với tỷ lệ tro trong khoảng 20 ? 25% tính theo thể tích đặc. Hình 4.1. Độ đặc của hỗn hợp tro cát phụ thuộc tỷ lệ phối trộn (VT – thể tích hạt của tro; VC – thể tích hạt của cát) Tuy nhiên, tổng hàm lợng của tro tuyển trong hỗn hợp bê tông nên đợc tính toán đạt đồng thời hai điều kiện: 1 tỷ lệ thay thế xi măng phù hợp; 2 hỗn hợp tro cát có độ đặc cao nhất. Điều đó sẽ nâng cao hiệu quả của xi măng trong bê tông. Kết quả tính toán cho thấy, khi tỷ lệ tro thay thế xi măng là 25%, để hỗn hợp tro – cát có độ đặc cao nhất (VTVCLB = 20 ? 25%), thì tỷ lệ tro thay thế cát hợp lý khoảng 15% tính theo khối lợng. Mức ngậm cát tối u của hỗn hợp cốt liệu đợc xác định trên cơ sở khảo sát hàm số độ đặc của hỗn hợp cốt liệu theo biến m = VCVCL. Kết quả thí nghiệm 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 t = VT(VC+VT) Độ đặc của hhỗn hợp, đ 67 mô tả trên hình 4.2 cho thấy, độ đặc của hỗn hợp cốt liệu đạt giá trị lớn nhất khi m = 0,40 ? 0,45 tính theo thể tích đặc. Mức ngậm cát theo thể tích, m = VCVCL Hình 4.2. Độ đặc của hỗn hợp cốt liệu phụ thuộc mức ngậm cát 4.2.2. Quy hoạch bậc 2 tâm xoay và ma trận thực nghiệm Căn cứ kết quả thí nghiệm thăm dò và kiến thức tiên nhiệm 10, 12, 25 tác giả chọn mô hình quy hoạch bậc hai tâm xoay để giải bài toán cấp phối BTK. Chọn 3 biến độc lập (k = 3) đủ để xác định thành phần của bê tông: Tỷ lệ nớc chất kết dính: Z1= NCKD Mật độ thể tích của KRZ trong bê tông: Z2 = ? = VKVb Mức ngậm cát theo thể tích của cốt liệu: Z3 = VCVCL Số thí nghiệm phải tiến hành là: N = 2k + 2k + no = 20 Giá trị cách tay đòn ? = 1,682 26, 27. Cấp phối sơ bộ ban đầu đợc tính toán theo tiêu chuẩn ACI 211.2 98 trên cơ sở nguyên liệu đã khảo sát, yêu cầu kỹ thuật của BTK: ?bk ? 1800 kgm3, R28 ? 30 MPa, độ sụt SN= 120mm. Khi sử dụng PGSD với hàm lợng 0,5 ? 0,7%CKD, mặc dù lợng nớc trộn giảm 25 ? 30% nhng HHBT vẫn bị phân tầng khá mạnh và cố kết nội bộ kém. Để HHBT có khả năng chảy, cố kết nội bộ tốt, ít phân tầng, cần hiệu chỉnh tỷ lệ NCKD, mức ngậm cát và mật độ CLR. Từ các thí nghiệm 0.700 0.710 0.720 0.730 0.740 0.750 0.760 0.770 0.780 0.790 0.800 0.810 0.820 0.830 0.840 0.850 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 Độ đặc 68 thăm dò, nhận đợc miền giá trị phù hợp của các biến số nghiên cứu trình bày trong bảng 4.1. Bảng 4.1. Miền giá trị của các biến mã và biến thực. Biến mã xi xi (i=1..3) 1,682 1 0 +1 +1,682 ?xj Biến thực Zj tơng ứng Z1 = NCKD 0,32 0,33 0,35 0,37 0,38 0,02 Z2 = ? = VKVb 0,31 0,32 0,34 0,36 0,37 0,02 Z3 = VCLBVCL 0,41 0,42 0,435 0,45 0,46 0,015 Viết các giá trị biến thực Zj và tổng thể tích tuyệt đối của các cấu tử trong 1000 lít HHBT ta có hệ phơng trình: Z1 = NCKD = 0,32 .. 0,38 (4.1) Z2 = ? = VKVb = 0,31 .. 0,37 (4.2) Z3=VCVCL = 0,41 .. 0,46 (4.3) ? ? ? ? ? ?1000.? ?1000 ? ? ? ? ? P X C T hxm N X C Tr KRZ N V (4.4) Trong đó: X, N, C, Tr và KRZ lần lợt là: lợng xi măng, nớc, tro và keramzit; ? mật độ thể tích của keramzit; VC , VCL , VCLB, VK , Vb và VP tơng ứng là thể tích hạt của cát vàng, thể tích hạt cốt liệu bé, thể tích hạt cốt liệu, thể tích hạt keramzit, thể tích bê tông và thể tích phụ gia siêu dẻo; ?X, ?C, ?T, ?N lần lợt là khối lợng riêng của XM, cát, tro, nớc; ?hxm khối lợng thể tích hạt trong hồ xi măng của keramzit; ? hệ số cuốn khí. Theo ACI 211.298 chọn ? = 3%. Từ hệ phơng trình 4.1, 4.2, 4.3 và 4.4 kết hợp với các kết luận ở mục 4.2.1 cho phép tính toán đợc các cấp phối trong ma trận quy hoạch thực nghiệm. Ma trận các cấp phối theo quy hoạch thực nghiệm thể hiện trong bảng 4.2. 69 Bảng 4.2. Cấp phối BTK theo kế hoạch thực nghiệm Số thí nghiệm Biến thực Cấp phối bê tông Z1 Z2 Z3 X (kg) N (lít) C (kg) Tr (kg) KRZ (Kg) PGSD (lít) 1 0,37 0,36 0,45 351 173 644 231 491 2,8 2 0,33 0,36 0,45 372 164 644 237 491 3,0 3 0,37 0,32 0,45 426 210 572 243 437 3,4 4 0,33 0,32 0,45 451 198 572 251 437 3,6 5 0,37 0,36 0,42 386 190 570 229 491 3,1 6 0,33 0,36 0,42 408 180 570 237 491 3,3 7 0,37 0,32 0,42 457 225 506 242 437 3,7 8 0,33 0,32 0,42 483 213 506 250 437 3,9 9 0,38 0,34 0,44 398 204 572 234 464 3,2 10 0,32 0,34 0,44 438 185 572 247 464 3,5 11 0,35 0,37 0,44 354 165 629 229 510 2,8 12 0,35 0,31 0,44 480 224 515 251 418 3,8 13 0,35 0,34 0,46 387 181 634 241 464 3,1 14 0,35 0,34 0,41 444 207 516 239 464 3,6 15 0,35 0,34 0,44 417 195 572 240 464 3,3 16 0,35 0,34 0,44 417 195 572 240 464 3,3 17 0,35 0,34 0,44 417 195 572 240 464 3,3 18 0,35 0,34 0,44 417 195 572 240 467 3,3 19 0,35 0,34 0,44 417 195 572 240 464 3,3 20 0,35 0,34 0,44 417 195 572 240 461 3,3 4.2.3. Thiết lập các phơng trình hồi quy thực nghiệm Hỗm hợp BTK đợc trộn trong máy trộn cỡng bức cánh khuấy đứng. Dựa theo khuyến cáo của một số tác giả 10, 12, 39, 52, đề tài chọn chế độ trộn hai giai đoạn: 1 trộn vữa với 23 lợng nớc (trộn 2 phút); 2 thêm keramzit, nớc cùng PGSD (trộn 3 phút). Kết quả thí nghiệm các tính chất của HHBT và BTK đợc trình bày trong bảng 4.3. 70 Bảng 4.3. Kết quả thí nghiệm các tính chất của HHBT và BTK. Số thí nghiệm Biến thực D0 (mm) Dj (mm) D0Dj (mm) PT (%) ?vb (kgm3 ) R28 (daNcm2)( Z1 Z2 Z3 ) 1 0,37 0,36 0,45 610 570 40 12 1706 337 2 0,33 0,36 0,45 370 320 50 5 1738 360 3 0,37 0,32 0,45 630 590 40 18 1728 308 4 0,33 0,32 0,45 740 710 30 22 1764 284 5 0,37 0,36 0,42 710 680 30 28 1673 331 6 0,33 0,36 0,42 720 700 20 17 1729 307 7 0,37 0,32 0,42 760 700 60 48 1685 277 8 0,33 0,32 0,42 770 730 40 25 1706 362 9 0,38 0,34 0,44 650 600 50 52 1690 281 10 0,32 0,34 0,44 690 630 60 38 1726 345 11 0,35 0,37 0,44 550 480 70 11 1695 262 12 0,35 0,31 0,44 780 700 80 32 1741 346 13 0,35 0,34 0,46 600 550 50 7 1748 322 14 0,35 0,34 0,41 750 690 60 30 1680 281 15 0,35 0,34 0,44 730 700 30 20 1738 357 16 0,35 0,34 0,44 740 730 10 13 1728 362 17 0,35 0,34 0,44 720 700 20 17 1750 359 18 0,35 0,34 0,44 690 650 40 12 1730 388 19 0,35 0,34 0,44 730 720 10 14 1720 362 20 0,35 0,34 0,44 750 730 20 18 1725 328 () Thang đo của máy nén sử dụng đơn vị daNcm2, có thể chuyển về đơn vị chuẩn của hệ SI theo tơng quan: 1 daNcm2? 0,1 MPa. Sử dụng phầm mềm tính toán Maple 9.0 tìm đợc các phơng trình hồi quy thực nghiệm. Sau khi kiểm tra và loại bỏ các hệ số không có nghĩa của xj (theo chuẩn số student ở mức ý nghĩa p =10%). Kiểm tra tính tơng hợp của mô hình (theo tiêu chuẩn Fisher ở mức ý nghĩa p =10%) nhận đợc các phơng trình hồi quy 4.5, 4.6, 4.7, 4.8 và 4.9. Độ chảy của HHBT: YD = 726,8 64,2x2 63,1x3 + 43,8x1x2 + 18,8x1x3 36,3x2x3 + 43,8x1x2x3 20,6x12 22,4x22 18,9x32 (4.5) Khả năng tự lèn của HHBT: Y? = 22,5 + x1 + 8,8x2x3 + 6,4x12 + 13,5x22 + 6,4x32 (4.6) 71 Độ phân tầng của HHBT: YPT = 15,9 + 4,3x1 6,3x2 7,3x3 3,9x1x3 + 2,9x1x2x3 + 8,4x12 (4.7) Cờng độ nén của BTK ở tuổi 28 ngày: YR = 35912,3x1+13,3x2x319,5x1x2x312,6x1215,8x2216,7x32 (4.8) Khối lợng thể tích tự nhiên của BTK ở tuổi 28 ngày: Y ?v = 1732 15,1x1 8,4x2 +18,8x3 7,4x2x3 7,6x12 5,5x32 (4.9) Từ giá trị tuyệt đối của các hệ số trong phơng trình hồi quy có thể đánh giá mức độ ảnh hởng tơng đối của các biến đến hàm mục tiêu. Giá trị tuyệt đối của hệ số ứng với biến số nào càng lớn thì ảnh hởng của biến đó đến hàm mục tiêu càng nhiều. Để ý rằng, quan hệ giữa biến mã và biến thực là đồng biến, phụ thuộc nhau theo công thức: x j = Zj (Zmax(j)+Zmin(j))2 (Zmax(j) Zmin(j))2 với j = 1,k . Thay số vào ta có: x1= 50(Z 1?0,35) ; x2= 50(Z 2 ? 0,34) ; x3 = 66,67(Z3 ? 0,435) Từ đó có thể viết các phơng trình hồi quy theo biến thực, cũng nh chuyển các giá trị tối u từ biến mã sang biến thực. Để phân tích ảnh hởng của các biến số đến hàm mục tiêu có thể dùng phơng pháp phân tích giá trị tuyệt đối của các hệ số trong phơng trình hồi quy hoặc phơng pháp đồ thị. Phần mềm Maple 9.0 cho ta các bề mặt biểu hiện của các hàm hồi quy trong không gian 3 chiều, khi cố định một biến và xét sự biến thiên của hàm mục tiêu theo hai biến còn lại. 4.2.4. ảnh hởng của thành phần đến tính công tác của HHBTK Thứ tự cho một trong ba biến x1, x2, x3 bằng 0, tơng ứng có đợc các bề mặt biểu hiện (a) của hàm độ chảy và tập hợp một số đờng đồng mức (b) trên các hình 4.3, 4.4 và 4.5. 72 (a) (b) Hình 4.3. Đồ thị độ chảy của HHBTK khi x1= 0 (a) – Bề mặt biểu hiện; (b) – Các đờng đồng mức độ chảy Từ trái sang phải: D=500, 550, 600, 650, 700, 740, 760 mm (a) (b) Hình 4.4. Đồ thị độ chảy của HHBTK khi x2= 0 (a) – Bề mặt biểu hiện; (b) – Các đờng đồng mức độ chảy. Từ trái sang phải: D=500, 550, 600, 650, 700, 720, 750 mm (a) (b) Hình 4.5. Đồ thị độ chảy của HHBTK khi x3= 0 (a) – Bề mặt biểu hiện; (b) – Các đờng đồng mức độ chảy. Từ trái sang phải: D=500, 550, 600, 650, 700, 720, 750 mm 73 Quan sát các bề mặt biểu hiện và các đờng đồng mức, nhận thấy một số quy luật ảnh hởng của các biến đến giá trị hàm mục tiêu. Khi x1=0, nếu tăng x2 và x3, tức là tăng mật độ keramzit và mức ngậm cát, thì độ chảy của HHBT giảm mạnh, do làm tăng độ cần nớc của cốt liệu, làm giảm độ linh động của vữa xi măng. Tuy nhiên khi mật độ keramzit nhỏ, nếu mức ngậm cát quá thấp thì HHBT dễ bị phân tầng, nếu mức ngậm cát quá lớn sẽ làm tăng độ cần nớc của cốt l

- 65 - Chơng Nghiên cứu thiết kế thnh phần bê tông keramzit chịu lực có độ chảy cao 4.1 Đặt vấn đề Hạn chế phơng pháp có tính toán thành phần BTCLR phức tạp, không đủ liệu để tính toán lựa chọn thành phần cho BTCLR có độ chảy cao, BTCLR tự lèn Hơn nữa, phơng pháp cha giải đợc vấn đề tìm cấp phối tối u cho bê tông Trên sở tiêu chuẩn đà có vỊ BTCLR, kÕ thõa kinh nghiƯm cịng nh− khun c¸o nhà khoa học giới nớc công nghệ bê tông chảy bê tông tự lèn, đề tài thực việc tính toán tối u thành phần BTCLR chịu lực có độ chảy cao phơng pháp quy hoạch thực nghiệm Sử dụng nguyên vật liệu đà khảo sát chơng 3, việc nghiên cứu thiết kế thành phần theo định hớng chế tạo hỗn hợp bê tông đạt độ chảy 600mm, có khả tự lèn chặt, BTK đạt mác M30, khối lợng thể tích không lớn 1800 kg/m3 Nghiên cứu đợc thực cho hai trờng hợp: (1) BTK chịu lực có độ chảy cao, không sử dụng cốt sợi; (2) BTK chịu lực có độ chảy cao, sử dụng cốt sợi thuỷ tinh với mục đích hạn chế phần tầng giảm co ngót Tất cấp phối kế hoạch thực nghiệm sử dơng Keramzit kh« tr−íc trén 4.2 ThiÕt kÕ thμnh phần BTK chịu lực có độ chảy cao 4.2.1 Lựa chọn hm lợng tro tuyển v mức ngậm cát hợp lý Với mục đích giảm bớt lợng dùng xi măng tăng khả hoạt tính tuổi dài ngày, nghiên cứu đà thay 25% xi măng tro tuyển nhiệt điện Hàm lợng tro 25% đợc lựa chọn sở kiểm tra cờng độ mẫu CKD tuổi 28 ngày điều kiện tiêu chuẩn, với tỷ lệ tro lần lợt là: 0; 10%; 20%; 25%; 30% Thùc nghiƯm cho thÊy víi hµm l−äng tro tun ®Õn 30% - 66 - c−êng ®é ti ngµy vµ 28 ngµy cđa mÉu CKD cã giảm so với mẫu đối chứng nhng đảm bảo yêu cầu xi măng pooclăng hỗn hợp mác PCB40 Để tăng hàm lợng bột giảm bớt lợng cát nặng, cần tính toán thay phần cát nặng tro tuyển Có thể xác định sơ hàm lợng hợp lý tro cốt liệu nhỏ phơng trình Fuller thực nghiệm Trong nghiên cứu đà khảo sát độ đặc cốt liệu nhỏ phụ thuộc hàm lợng tro thay cát Kết thí nghiệm trình bày hình 4.1 cho thấy độ đặc hỗn hợp trocát đạt giá trị lớn víi tû lƯ tro kho¶ng 20  25% tÝnh theo thể tích đặc Độ đặc hhỗn hợp, đ 0.80 0.75 0.70 0.65 0.60 0.55 0.50 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 t = VT/(VC+VT) Hình 4.1 Độ đặc hỗn hợp tro - c¸t phơ thc tû lƯ phèi trén (VT – thĨ tÝch h¹t cđa tro; VC – thĨ tÝch h¹t cđa cát) Tuy nhiên, tổng hàm lợng tro tuyển hỗn hợp bê tông nên đợc tính toán đạt đồng thêi hai ®iỊu kiƯn: 1- tû lƯ thay thÕ xi măng phù hợp; 2- hỗn hợp tro - cát có độ đặc cao Điều nâng cao hiệu xi măng bê tông Kết tính to¸n cho thÊy, tû lƯ tro thay thÕ xi măng 25%, để hỗn hợp tro cát có độ đặc cao (VT/VCLB = 20 25%), tỷ lệ tro thay cát hợp lý khoảng 15% tính theo khối lợng Mức ngậm cát tối u hỗn hợp cốt liệu đợc xác định sở khảo sát hàm số độ đặc hỗn hợp cốt liƯu theo biÕn m = VC/VCL KÕt qu¶ thÝ nghiƯm - 67 - mô tả hình 4.2 cho thấy, độ đặc hỗn hợp cốt liệu đạt giá trị lớn Độ đặc m = 0,40 0,45 tính theo thể tích đặc 0.850 0.840 0.830 0.820 0.810 0.800 0.790 0.780 0.770 0.760 0.750 0.740 0.730 0.720 0.710 0.700 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 Møc ngËm c¸t theo thĨ tÝch, m = VC/VCL Hình 4.2 Độ đặc hỗn hợp cốt liệu phụ thuộc mức ngậm cát 4.2.2 Quy hoạch bậc tâm xoay v ma trận thực nghiệm Căn kết thí nghiệm thăm dò kiến thức tiên nhiệm [10], [12], [25] tác giả chọn mô hình quy hoạch bậc hai tâm xoay để giải toán cấp phối BTK Chän biÕn ®éc lËp (k = 3) ®đ để xác định thành phần bê tông: Tỷ lệ n−íc - chÊt kÕt dÝnh: Z1= N/CKD MËt ®é thĨ tích KRZ bê tông: Z2 = = VK/Vb Møc ngËm c¸t theo thĨ tÝch cđa cèt liƯu: Z3 = VC/VCL Số thí nghiệm phải tiến hành là: N = 2k + 2k + no = 20 Gi¸ trị cách tay đòn = 1,682 [26], [27] Cấp phối sơ ban đầu đợc tính toán theo tiêu chuẩn ACI 211.2 - 98 sở nguyên liệu đà khảo sát, yêu cầu kỹ thuật BTK: bk  1800 kg/m3, R28  30 MPa, ®é sơt SN= 120mm Khi sử dụng PGSD với hàm lợng 0,5 0,7%CKD, lợng nớc trộn giảm 25 30% nhng HHBT bị phân tầng mạnh cố kết nội Để HHBT có khả chảy, cố kết nội tốt, phân tầng, cần hiệu chỉnh tỷ lệ N/CKD, mức ngậm cát mật độ CLR Từ thí nghiệm - 68 - thăm dò, nhận đợc miền giá trị phù hợp biến số nghiên cứu trình bày bảng 4.1 Bảng 4.1 Miền giá trị biến mà biến thực BiÕn m· xi BiÕn thùc Zj t−¬ng øng xi (i=1 3) Z1 = N/CKD -1,682 -1 +1 +1,682 xj 0,32 0,33 0,35 0,37 0,38 0,02 Z2 =  = VK/Vb 0,31 0,32 0,34 0,36 0,37 0,02 Z3 = VCLB/VCL 0,41 0,42 0,435 0,45 0,46 0,015 Viết giá trị biến thực Zj tổng thể tích tuyệt đối c¸c cÊu tư 1000 lÝt HHBT ta cã hƯ phơng trình: Z1 = N/CKD = [0,32 0,38] (4.1) Z2 =  = VK/Vb = [0,31 0,37] (4.2) Z3=VC/VCL = [0,41 0,46] (4.3) X X  C C  Tr T  KRZ  hxm  N N  V P  1000.  1000 (4.4) Trong ®ã: X, N, C, Tr KRZ lần lợt là: lợng xi măng, nớc, tro keramzit; - mật độ thể tích cña keramzit; VC , VCL , VCLB, VK , Vb VP tơng ứng thể tích hạt cát vàng, thể tích hạt cốt liệu bé, thể tích hạt cốt liệu, thể tích hạt keramzit, thể tích bê tông thể tích phụ gia siêu dẻo; X, C, T, N lần lợt khối lợng riêng XM, cát, tro, nớc; hxm - khối lợng thể tích hạt hồ xi măng keramzit; - hệ số khÝ Theo ACI 211.2-98 chän  = 3% Tõ hÖ phơng trình 4.1, 4.2, 4.3 4.4 kết hợp với c¸c kÕt ln ë mơc 4.2.1 cho phÐp tÝnh to¸n đợc cấp phối ma trận quy hoạch thực nghiệm Ma trận cấp phối theo quy hoạch thực nghiƯm thĨ hiƯn b¶ng 4.2 - 69 - Bảng 4.2 Cấp phối BTK theo kế hoạch thực nghiệm Biến thực Số thí nghiệm Cấp phối bê tông Z1 Z2 Z3 X (kg) N (lÝt) C (kg) Tr (kg) KRZ (Kg) PGSD (lÝt) 0,37 0,36 0,45 351 173 644 231 491 2,8 0,33 0,36 0,45 372 164 644 237 491 3,0 0,37 0,32 0,45 426 210 572 243 437 3,4 0,33 0,32 0,45 451 198 572 251 437 3,6 0,37 0,36 0,42 386 190 570 229 491 3,1 0,33 0,36 0,42 408 180 570 237 491 3,3 0,37 0,32 0,42 457 225 506 242 437 3,7 0,33 0,32 0,42 483 213 506 250 437 3,9 0,38 0,34 0,44 398 204 572 234 464 3,2 10 0,32 0,34 0,44 438 185 572 247 464 3,5 11 0,35 0,37 0,44 354 165 629 229 510 2,8 12 0,35 0,31 0,44 480 224 515 251 418 3,8 13 0,35 0,34 0,46 387 181 634 241 464 3,1 14 0,35 0,34 0,41 444 207 516 239 464 3,6 15 0,35 0,34 0,44 417 195 572 240 464 3,3 16 0,35 0,34 0,44 417 195 572 240 464 3,3 17 0,35 0,34 0,44 417 195 572 240 464 3,3 18 0,35 0,34 0,44 417 195 572 240 467 3,3 19 0,35 0,34 0,44 417 195 572 240 464 3,3 20 0,35 0,34 0,44 417 195 572 240 461 3,3 4.2.3 Thiết lập phơng trình hồi quy thực nghiệm Hỗm hợp BTK đợc trộn máy trộn cỡng cánh khuấy đứng Dựa theo khuyến cáo số tác giả [10], [12], [39], [52], đề tài chọn chế độ trộn hai giai đoạn: 1- trộn vữa với 2/3 lợng nớc (trộn phút); 2- thêm keramzit, nớc PGSD (trộn phút) Kết thí nghiệm tính chất HHBT BTK đợc trình bày bảng 4.3 - 70 - Bảng 4.3 Kết thí nghiệm tính chất HHBT vµ BTK Sè thÝ nghiƯm BiÕn thùc D0 (mm) Dj D0-Dj (mm) (mm) PT (%) Z1 Z2 Z3 0,37 0,36 0,45 610 570 40 12 0,33 0,36 0,45 370 320 50 0,37 0,32 0,45 630 590 40 18 0,33 0,32 0,45 740 710 30 22 0,37 0,36 0,42 710 680 30 28 0,33 0,36 0,42 720 700 20 17 0,37 0,32 0,42 760 700 60 48 0,33 0,32 0,42 770 730 40 25 0,38 0,34 0,44 650 600 50 52 0,32 0,34 0,44 690 10 630 60 38 11 0,35 0,37 0,44 550 480 70 11 12 0,35 0,31 0,44 780 700 80 32 13 0,35 0,34 0,46 600 550 50 14 0,35 0,34 0,41 750 690 60 30 15 0,35 0,34 0,44 730 700 30 20 16 0,35 0,34 0,44 740 730 10 13 17 0,35 0,34 0,44 720 700 20 17 18 0,35 0,34 0,44 690 650 40 12 19 0,35 0,34 0,44 730 720 10 14 20 0,35 0,34 0,44 750 730 20 18 (*) Thang đo máy nén sử dụng đơn vị daN/cm , cã chn cđa hƯ SI theo t−¬ng quan: daN/cm2 0,1 MPa R28 vb (kg/m (daN/cm2)(* ) ) 1706 337 1738 360 1728 308 1764 284 1673 331 1729 307 1685 277 1706 362 1690 281 1726 345 1695 262 1741 346 1748 322 1680 281 1738 357 1728 362 1750 359 1730 388 1720 362 1725 328 thể chuyển đơn vị Sử dụng phầm mềm tính toán Maple 9.0 tìm đợc phơng trình hồi quy thực nghiệm Sau kiểm tra loại bỏ hƯ sè kh«ng cã nghÜa cđa xj (theo chn sè student ë møc ý nghÜa p =10%) KiÓm tra tÝnh tơng hợp mô hình (theo tiêu chuẩn Fisher mức ý nghĩa p =10%) nhận đợc phơng trình hồi quy 4.5, 4.6, 4.7, 4.8 4.9 - Độ ch¶y cđa HHBT: YD = 726,8 - 64,2x2 - 63,1x3 + 43,8x1x2 + 18,8x1x3 - 36,3x2x3 + 43,8x1x2x3 20,6x12 - 22,4x22 - 18,9x32 (4.5) - Khả tự lèn HHBT: Y = 22,5 + x1 + 8,8x2x3 + 6,4x12 + 13,5x22 + 6,4x32 (4.6) - 71 - - §é phân tầng HHBT: YPT = 15,9 + 4,3x1 - 6,3x2 - 7,3x3 - 3,9x1x3 + 2,9x1x2x3 + 8,4x12 (4.7) - Cờng độ nén BTK tuổi 28 ngày: YR = 359-12,3x1+13,3x2x3-19,5x1x2x3-12,6x12-15,8x22-16,7x32 (4.8) - Khèi l−ỵng thĨ tÝch tù nhiên BTK tuổi 28 ngày: Yv = 1732 - 15,1x1- 8,4x2 +18,8x3 - 7,4x2x3 - 7,6x12 - 5,5x32 (4.9) Từ giá trị tuyệt đối hệ số phơng trình hồi quy đánh giá mức độ ảnh hởng tơng đối biến đến hàm mục tiêu Giá trị tuyệt đối hệ số ứng với biến số lớn ảnh hởng biến đến hàm mục tiêu nhiều Để ý rằng, quan hệ biến mà biến thực ®ång biÕn, phơ thc theo c«ng thøc: xj = [Zj - (Zmax(j)+Zmin(j))/2] / (Zmax(j)- Zmin(j))/2 víi j = 1, k Thay sè vµo ta cã: x1= 50 ( Z 1 ,35 ) ; x2= 50 ( Z  0,34 ) ; x3 = 66,67( Z 0,435) Từ viết phơng trình håi quy theo biÕn thùc, cịng nh− chun c¸c gi¸ trị tối u từ biến mà sang biến thực Để phân tích ảnh hởng biến số đến hàm mục tiêu dùng phơng pháp phân tích giá trị tuyệt đối hệ số phơng trình hồi quy phơng pháp đồ thị Phần mềm Maple 9.0 cho ta bề mặt biểu hàm hồi quy không gian chiều, cố định biến xét biến thiên hàm mục tiêu theo hai biến lại 4.2.4 ảnh hởng thnh phần đến tính công tác HHBTK Thứ tù cho mét ba biÕn x1, x2, x3 b»ng 0, tơng ứng có đợc bề mặt biểu (a) hàm độ chảy tập hợp số đờng đồng mức (b) hình 4.3, 4.4 4.5 - 72 - (a) (b) Hình 4.3 Đồ thị độ chảy HHBTK x1= (a) Bề mặt biểu hiện; (b) Các đờng đồng mức độ chảy Từ trái sang phải: D=500, 550, 600, 650, 700, 740, 760 mm (b) (a) Hình 4.4 Đồ thị ®é ch¶y cđa HHBTK x2= (a) – BỊ mặt biểu hiện; (b) Các đờng đồng mức độ chảy Từ trái sang phải: D=500, 550, 600, 650, 700, 720, 750 mm (a) (b) Hình 4.5 Đồ thị độ chảy HHBTK x3= (a) Bề mặt biểu hiện; (b) Các đờng đồng mức độ chảy Từ trái sang phải: D=500, 550, 600, 650, 700, 720, 750 mm - 73 - Quan sát bề mặt biểu đờng đồng mức, nhận thấy số quy luật ảnh hởng biến đến giá trị hàm mục tiêu Khi x1=0, tăng x2 x3, tức tăng mật độ keramzit mức ngậm cát, độ chảy HHBT giảm mạnh, làm tăng độ cần nớc cốt liệu, làm giảm độ linh động vữa xi măng Tuy nhiên mật độ keramzit nhỏ, mức ngậm cát thấp HHBT dễ bị phân tầng, mức ngậm cát lớn làm tăng độ cần nớc cốt liệu độ chảy HHBT giảm Điều có nghĩa là, độ chảy HHBT đạt cực đại ứng với giá trị phù hợp mức ngậm cát Khi mức ngậm cát nhận giá trị cao (x3 lớn), xu hớng xuất điểm cực đại độ chảy ứng với giá trị phù hợp mật độ keramzit đợc giải thích tơng tự Hình 4.4 mô tả độ chảy D x2= 0, nghĩa mật độ CLR không đổi Quan sát cho thấy rằng, xuất điểm cực đại độ chảy theo x1, giá trị x1 điểm cực trị có xu hớng tăng dần theo chiều tăng x3 Điều x3 tăng, tức mức ngậm cát tăng, HHBT muốn chảy tốt N/CKD phải tăng lên Hình 4.5 lại cho thấy quy luật ảnh hởng x1 đến độ chảy có đổi chiều x2 biến thiên từ thấp đến cao, nghĩa có ảnh hởng chéo x1x2 Điều liên quan đến phân tầng HHBT chứa CLR (x2 nhỏ) mà tỷ lệ N/CKD lại cao (x1 lớn) Khi x2 lớn (mật độ CLR lớn) HHBT cần nhiều nhiều nớc, độ chảy tăng tăng x1 Hình 4.6, 4.7 4.8 mô tả quan hệ khả tự lèn HHBTK tơng ứng với x1 = 0, x2 = vµ x3 = (a) (b) Hình 4.6 Đồ thị khả tự lèn cđa HHBTK x1= (a) – BỊ mỈt biĨu hiện; (b) Các đờng đồng mức khả tự lÌn Tõ gi÷a ra:  = 23, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60 mm - 74 - (a) (b) Hình 4.7 Đồ thị khả tự lèn HHBTK x2 = (a) – BỊ mỈt biĨu hiƯn; (b) Các đờng đồng mức khả tự lèn Tõ gi÷a ra:  = 23, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60 mm (b) (a) Hình 4.8 Đồ thị khả tự lèn HHBTK x3 = (b) Bề mặt biểu hiện; (b) Các đờng đồng mức khả (c) tự lèn Từ ra:  = 23, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60 mm Quan sát hình 4.6, 4.7 4.8 cho nhËn xÐt r»ng, tÝnh tù lÌn cđa HHBTK cã ®iĨm cực trị ứng với giá trị tâm biến Hình đờng đồng mức ba trờng hợp thể rõ điều Rõ ràng độ chảy HHBTK không lớn biến nhận gía trị tâm, nhiên HHBT đồng cố kết nội tốt nên làm tăng khả tự lèn Nh vậy, độ chảy HHBTK cao không đồng nghĩa với khả tự lèn tốt Đặc điểm BTK tơng tự nh bê tông nặng tự lèn [25] Điều liên quan mật thiết đến cố kết nội phân tầng HHBT - 50 - = Pm (t) S (1 / K  / Ks ) (2.31) Trong ®ã: Pm(t) - Søc hót mao quan xác định theo công thức 2.21 S - Hệ số bÃo hoà mao quản hay thể tích riêng phần nớc mao quản; K - Mô đun đàn hồi của đá xi măng chứa hệ lỗ rỗng; Ks- Mô đun đàn hồi phần vật liệu đá xi măng hoàn toàn đặc Thay phơng trình 2.21 2.30 vào phơng trình 2.31 ta có: =  S.R.T.ln(RH) (1 / K  / Ks ) 3.Vm (2.32) §Ĩ ý r»ng nÕu ngn chÊt láng đủ lớn, nhiệt độ tăng dần đến giá trị tới hạn: TTmax prps nghĩa RH100% Nh từ phơng trình 2.30 2.32 ®i ®Õn kÕt ln r»ng: nhiƯt ®é cđa hƯ tăng độ ẩm tơng đối RH pha lỗ rỗng mao quản tăng biến dạng co ngót giảm Khi hệ thống mao quản đá xi măng đợc cấp nớc nhờ nguồn dự trữ CLR biến dạng bê tông tỷ lệ nghịch với nhiệt độ Mặt khác, hiệu yếu tố nhiệt - ẩm làm tăng cờng độ cấu trúc đá xi măng (K tăng), hạn chế biến dạng co ngót BT Những kết luận sở lý thuyết để giải thích biện luận kết thực nghiệm đợc trình bày chơng luận án 2.8 Kết luận chơng Trong công nghệ chế tạo BTCLR chịu lực có độ chảy cao, cần đặc biệt quan tâm đến việc lựa chọn nguyên vật liệu phù hợp, tính toán tối u thành phần bê tông, thực giải pháp công nghệ nhằm cải thiện tính công tác HHBT nâng cao tính chất lý sản phẩm Có thể vận dụng lý thuyết tính chất chảy nhớt nh định hớng vật liệu thành phần cấp phối bê tông nặng tự lèn để nghiên cứu chế tạo BTCLR chịu lực có độ chảy cao tự lèn Trong chế tạo BTCLR chịu lực có - 51 - độ chảy cao tự lèn, cần quan tâm đến số vấn đề vật liệu giải pháp công nghệ sau đây: - Nên sử dụng phụ gia khoáng tro tuyển nhiệt điện với vai trò VCL hoạt tính BTCLR, kết hợp sử dụng phụ gia siêu dẻo giảm nớc tầm cao sở Polycacboxylat ête Sử dụng cốt sợi phân tán tơng thích với xi măng nh− sỵi PP, sỵi thủ tinh bỊn kiỊm ARG víi vai trò phụ gia công nghệ, giảm co ngót hạn chế phân tầng cho HHBT Không nên sử dụng CLR cỡ hạt lớn - Sử dụng công nghệ nội bảo dỡng BTCLR giải pháp tiền xử lý ẩm CLR trớc trộn Có thể khai thác đặc ®iĨm khÝ hËu nhiƯt ®íi Èm ViƯt Nam ®Ĩ n©ng cao hiệu bảo dỡng bên - 52 - Ch−¬ng VËt liƯu sư dơng vμ Ph−¬ng pháp nghiên cứu 3.1 Vật liệu sử dụng 3.1.1 Chất kết dính Để chế tạo BTCLR mác M30, theo dẫn kỹ thuật tài liệu [21], [37] nên chọn xi măng mác 40 trở lên Trong nghiên cứu khoa học nên sử dụng xi măng pooclăng để tránh ảnh hởng khó kiểm soát phụ gia khoáng, nhiên loại ximăng không thông dụng thị trờng nớc ta Theo khuyến cáo, để chế tạo BT có độ chảy cao BTTL, nên sử dụng xi măng Belit, xi măng có hàm lợng Celit thấp chúng có độ dẻo cao, nớc tiêu chuẩn thấp [79], [89] Trong nghiên cứu sử dụng xi măng PCB40 Công ty xi măng Nghi Sơn, có hàm lợng khoáng C2S cao so với số loại xi măng khác thị trờng Tính chất lý thành phần khoáng đợc tổng hợp bảng 3.1 Bảng 3.1 Tính chất lý xi măng Nghi Sơn PCB40 Ký hiệu Tính chất lý Thời gian đông kết - Thời gian bắt ®Çu - Thêi gian kÕt thóc b® kt Phót Phót 135 225 TCVN 6017 : 1995 Độ mịn (Blaine) S cm2/g 3920 TCVN 4030 : 1985 Khèi l−ỵng riêng g/cm3 3,1 TCVN 399 : 1986 Cờng độ nÐn ngµy x Rn MPa 30 TCVN 6016 : 1995 Cờng độ nén 28 ngày Rn28 MPa 51 TCVN 6016 : 1995 N−íc tiªu chn Ntc % 27,5 TCVN 6017 : 1995 MÊt nung Thành phần khoáng clinke gốc (nguồn: nhà s¶n xuÊt) MKN % 3,2 TCVN 141 : 1986 C3S = 50  52%; C2S = 25  27%; C3A = 7 9%; C4AF =  10% ChÊt ®én mịn (CĐM) (nguồn: nhà sản xuất) CĐM = Đá Bazan Nông Cống (60%)+ đá vôi Hoàng Mai (40%) Hàm lợng CĐM: 10%PCB Đơn vị Kết Phơng pháp xác định T - 53 - 3.1.2 Nớc Sử dụng nớc máy sinh hoạt, đạt tiêu chuẩn TCXDVN 302 : 2004 3.1.3 Phụ gia khoáng Phụ gia khoáng mịn sử dụng nghiên cứu tro bay đà qua tuyển Nhiệt điện Phả Lại, đạt loại F theo ASTM 618 Cơ sở khoa học thực tiễn để sử dụng loại phụ gia khoáng đà đợc trình bày ch−¬ng Mét sè tÝnh chÊt cđa tro tun Phả Lại đợc trình bày bảng 3.2 Bảng 3.2 Tính chất tro tuyển Phả Lại TT Tính chất Ký hiệu Đơn vị Trị số T w g/cm 2,2 2,3 % 0,6 MKN % Hàm lợng sót sàng 45m - % 4,5 23 Độ mịn (Blaine) S cm2/g 3250 Chỉ số hoạt tính cờng độ 28 ngày - % 84 Hàm lợng: SiO2+ Al2O3+ Fe2O3 - % 81 Hàm lợng SO3 - % 0,15 Khối lợng riêng Độ ẩm Hàm lợng nung 3.1.4 Phụ gia siêu dẻo Với mục đích giảm lợng dùng nớc tạo đợc hỗn hợp bê tông có tính nhớt dẻo cao, nghiên cứu đà sử dụng phụ gia siêu dẻo giảm nớc tầm cao Glenium G51 sở Polycacboxilat, đạt loại F theo tiêu chuẩn ASTM C494 92 TÝnh chÊt vËt lý cña G51 nh− sau: Dạng phụ gia: lỏng Khối lợng riêng: 1,1 1,2 g/cm3 Màu sắc: vàng nhạt Độ pH: 6,6 3.1.5 Phụ gia ổn định độ nhớt Phụ gia ổn định độ nhớt (PGN) mà đề tài sử dụng có tên thơng mại Combizell Hurcules Asia Pacific sản xuất có sẵn thị trờng Việt Nam Đây dẫn xuất Methylcellulo, loại cellulo ête, hòa tan nớc tạo nên tÝnh chÊt vỊ chøc ho¸ häc kh¸c [14] TÝnh chất vật lý theo công bố nhà sản xuất nh sau: - 54 - Độ ẩm đóng bao :3% pH : 5,0  7,5 §é nhít (dung dịch 2%) : 60.000 mPa.s Sức căng bề mặt 25oC : 44 50 dyn/cm Khối lợng riêng : 1,00 1,01 g/cm3 Khối lợng thể tích : 550 g/lít Phân tử lợng : 8000 g/mol Điểm tạo gel nhiƯt : 55  60 oC KÝch th−íc h¹t: :  5% sãt sµng 0,25mm ; :  70% lät sµng 0,105mm Nhãm thÕ hydroxypropoxyl :  12 %; Methoxyl: 28 30 % 3.1.6 Cốt sợi phân tán Trên sở so sánh tính chất kinh tế - kỹ thuật số loại sợi phân tán có sẵn thị trờng, nghiên cứu đà sử dụng hai loại sợi: sợi polypropylen (PP) Mỹ sỵi thủ tinh bỊn kiỊm (ARG) cđa Trung Qc TÝnh chÊt kü tht cđa sỵi PP nh− sau [28]:  Khối lợng riêng (g/cm3): 0,91 Độ hút nớc (%): không hút nớc Mô đun đàn hồi (GPa) 3,5 Nhiệt độ nóng chảy (0C): 160 Điểm cháy (0C): 590 Khả chịu kiềm, axit muối: cao Chiều dài sợi (mm): 20 Đờng kính sợi : 40 60m Chiều dài sợi: 19 20mm Tính chất lý sợi thuỷ tinh bỊn kiỊm (ARG) sư dơng nghiªn cøu nh− b¶ng 3.3 [96] - 55 - B¶ng 3.3 TÝnh chÊt lý sợi thuỷ tinh bền kiềm ARG Tính chất Khối lợng riêng, g/cm3 Khối lợng dài, Tex Đờng kính trung bình, m Chiều dài trung bình, mm Dạng sợi Cờng độ kéo, (Gpa) Modun đàn hồi, Gpa Biến dạng đứt,% Nhiệt độ hoá mềm, oC Cờng độ kéo (của sợi tao) môi trờng đá xi măng sau (961)h l·o ho¸ n−íc (801) oC, Mpa XÕp hạng bền kiềm (theo EN 14649 : 2005) Trị số 2,70 Phơng pháp thí nghiệm ASTM D1577 (ISO 1889) ASTM D578 (ISO 1888) 13  15 15  17 sỵi ®¬n 1,69 72 3,6 860oC ASTM D2256 (ISO 3341) JISR 3420 JISR 3420 JISR 3420 289 BS EN 14649 : 2005 A BS EN 14649 : 2005 - 3.1.7 Cèt liệu rỗng keramzit Để chế tạo BTK mác M25 M30 có độ chảy cao, nghiên cứu sử dơng chđ u sái keramzit cã cì h¹t thc nhãm 12,5 4,75mm, đạt tiêu kỹ thuật theo ASTM C330 - 99 Kết thí nghiệm tính chất lý KRZ dùng nghiên cứu đợc tổng hợp bảng 3.4 Bảng 3.4 Tính chất lý cña keramzit TT Tính chất vật lý Khối lợng thể tích đổ đống trạng thái khô Độ ẩm Khối lợng riêng Mác theo khối lợng thể tích Cờng độ nén giập Mác theo cờng độ nén giập Độ rỗng hạt Khối lợng thể tích hạt cốt liệu Ký hiệu Đơn vị Sỏi cỡ 10-20mm Sỏi cỡ 5-10mm vk kg/m3 680 860 w k Rnk rgh h % g/cm3 MPa 0,5  1,2 2,57 700 3,5 150 45 983 0,5  0,74 2,56 800 5,5 200 35 1330 % kg/m3 - 56 - Độ rỗng hạt cốt liệu 10 Độ hút nớc 24 BÃo hòa 11 Khối lợng thể tích hạt hồ xi măng rth % 62 48 Hp1 Hp24 Hpbh % % % 9,0 11,3 20,8 9,6 12,0 21,5 hxm g/cm3 1,05 1,37 3.1.8 Cốt liệu nhỏ Đề tài sử dụng cốt liệu nhỏ cát vàng sông Lô, mô đun độ lớn 2,58 đạt yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 7570 : 2006 Tính chất lý cát vàng đợc trình bày bảng 3.5 Bảng 3.5 Tính chất lý cát vàng TT Tính chất vật lý Khối lợng riêng Ký hiệu x Đơn vị g/cm3 2,65 Phơng pháp xác định TCVN 7572-4: 2006 1410 TCVN 7572-4: 2006 Kết kg/m Độ rỗng toàn phần ox r % 46,8 TCVN 7572-6: 2006 Môđun độ lớn Mđl - 2,58 TCVN 7572-2: 2006 Độ ẩm % Hàm lợng bôi, bïn, sÐt % 0,3  0,7 1,83 TCVN 7572-7: 2006 - Tạp chất hữu - - Đạt yêu cầu TCVN 7572-9: 2006 Khối lợng thÓ tÝch 3 TCVN 7572-8: 2006 Phơng pháp nghiên cứu 3.2.1 Các phơng pháp tiêu chuẩn Ngoài phơng pháp thí nghiệm có tiêu chuẩn Việt Nam, nghiên cứu sử dụng số tiêu chuẩn nớc đợc tập hợp bảng 3.6 Bảng 3.6 Danh mục tiêu chuẩn nớc sử dụng nghiên cứu TT Tên tiêu Test Method for Slum Flow of Self1 Consolidating Concrete Standard Test Method for Passing Ability of Self-Consolidating Concrete by J-Ring Tiªu chn sư dơng ASTM C1616/C1616M ASTM C1621/C1621M - 57 - Test Method for Linear Density of Textile Fibers ASTM D1577 (ISO 1889) ASTM D2256 (ISO 3341) ASTM D578 (ISO 1888) Test Method for Tensile Properties of Yarns by the Single-Strand Method Textile Glass-Staple Fibers or Filaments Determination of Average Diameter Standard Specification for Use of Silicafume as a Mineral Admixture in Hydraulic- Cement Concrete, Mortar and Grout Standard Test Method for Static Modunus of Elasticity and Poisson’s Ratio of Concrete in Comperession Standard Test Method for Chemical Shringkage of Hydraulic Cement Past Testing Method of Unitweight and voids in aggregate 10 Test for mechanical and physical properties of aggregates Part 6: Determination of particale density and water absorption 11 Precast Concrete Products - Test Method for Strength Retention of Glass Fibre in Cement and Concrete (SIC TEST) 12 Testing Method of Textile Glass Products JISR 3420 13 Concrete with Polisterene aggregates Specification OCT P 51263-99 ASTM 1240-00 ASTM C469-02 ASTM C 1608 - 07 AASHTO T19/T19M-93 prEN 1097-6 BS EN 14649 : 2005 3.2.2 Các phơng pháp nghiên cứu cha có tiêu chuẩn Để khảo sát số tính chất đặc thù vật liệu hoàn cảnh cụ thể, đề tài đà sử dụng số phơng pháp thí nghiệm cha có tiêu chuẩn 3.2.2.1 Xác định độ nớc bê tông Độ nớc mẫu BT đợc xác định thông qua thí nghiệm cân mẫu theo thời gian phơi Nghiên cứu thực với mô đun hở Mh =30m-1 khuôn gang 10x10x10cm (mô đun hở Mh tỷ số bề mặt thoáng bê tông thể tích khối bê tông) Các mẫu bê tông đợc lót lớp nylon để chống nớc giai đoạn thực thao tác chuẩn bị Khi tiến hành đo, gỡ lớp - 58 - nylon mặt nớc bay tự vị trí mặt thoáng bê tông Cân viên mẫu cân điện tử có độ xác 0,1 gam sau kể từ bắt đầu ghi số đồng hồ đo biến dạng mềm giá trị biến dạng giảm chËm (kho¶ng  giê kĨ tõ tiÕn hành đo) Sau 24 giờ, cân lần cuối để xác định giá trị độ nớc bê tông sau 24 đóng rắn 3.2.2.2 Xác định độ co mềm v co khô bê tông Thí nghiệm đợc thực với mô đun hở nh thí nghiệm nớc bê tông nhng mẫu đợc đúc khuôn thép có kích thớc 10x10x40cm Các viên mẫu đợc lót nylon mỏng trớc tạo hình, sau gỡ mặt để tạo giá trị Mh dự kiến Chuẩn bị tôn mỏng kích thớc 98x98x0,5mm để đặt phía hai đầu mẫu Những tôn đợc gắn chặt vào mẫu bê tông trình tạo hình nhờ râu thép 1mm buộc chặt vào đầu tôn đục lỗ HHBT đợc rót tự lèn đầy khuôn (không rung, chọc) Chờ đến bê tông đủ đông kết (khoảng kể từ tạo hình), tháo khuôn cách nhẹ nhàng, không làm mẫu biến dạng Cẩn thận lắp đồng hồ đo biến dạng có độ xác 0,001 0,01mm vào đầu mẫu bê tông, gắn chặt vào thép hàn cố định giá đo Đầu kim đo tiếp xúc với bề mặt đợc điều chỉnh vào khoảng tâm điểm tôn (xem hình 3.1) Phép đo biến dạng mềm đợc thực sau gá xong đồng hồ đo Trong khoảng 12 24 đầu kể từ lắp đồng hồ, 30 phút đọc kết lần Nếu đo co ngót BT môi trờng tự nhiên song song với đọc trị số đồng hồ đo co ngót, cần theo dõi độ ẩm, nhiệt độ môi trờng tốc độ gió nơi đặt mẫu Trong tuần đầu tiên, sau kết thúc đo co mềm, ngày đọc đồng hồ lần để xác định độ co khô mẫu Tiếp theo tuần đọc kết lần để xác định độ co cứng dài ngày Để tránh ảnh hởng nhiễu thời tiết, tất mẫu nghiên cứu đợc tiến hành đo đồng thời - 59 - Hình 3.1 Mô tả dụng cụ đo co ngót BTCLR 3.2.2.3 Xác định độ phân tầng hỗn hợp BTK Phơng pháp thí nghiệm đợc thực theo tiêu chuẩn Nga GOST R 51263-99 dùng để đo độ phân tầng bê tông Polystyrol Tuy nhiên thí nghiệm không sử dụng thiết bị rung mà rót HHBT từ độ cao 100mm vào đầy ca tiêu chuẩn lít, gạt phẳng mặt tiến hành đo để xác định khối lợng thể tích HHBT bình Đậy kín bề mặt ca kính, sau để yên HHBT ca 30 phút Nhẹ nhàng lấy khoảng nửa lợng HHBT phía bình đo khay Xác định chiều cao lớp bêtông đà lấy Tính khối lợng thể tích hỗn hợp bêtông phần bình t phần dới bình d theo công thức 3.1 3.2 [92] t = 4.M t  h.d (3.1) d = 4.( M  M t )  ( H  h).d (3.2) Trong đó: M - khối lợng hỗn hợp bêtông bình đo; Mt - khối lợng hỗn hợp bê tông đà lấy phía bình đo; H - Chiều cao bình đo; h - Chiều cao phần hỗn hợp bê tông đà lấy đi; d - Đờng kính bình đo Độ phân tầng hỗn hợp bêtông tính % xác định theo công thức Pt = (t   d )  100 (3.3) - 60 - 3.2.2.4 Thí nghiệm xác định thời gian chảy qua phễu V-test Chỉ tiêu độ chảy đợc xác định thời gian hỗn hợp bê tông chảy qua phễu V Kích thớc dụng cụ phễu V quy trình thí nghiệm đợc trình bày phụ lục Chỉ dẫn kỹ thuật thiết kế thnh phần v thi công BTTL Bộ Xây dựng [2] 3.2.2.5 Xác định khả tự lèn HHBTK dụng cụ hộp L Dụng cụ thí nghiệm phơng pháp thí nghiệm tiến hành theo tài liệu [2] Giới hạn phép đo BTTL đợc trình bày bảng 3.7 [2] Bảng 3.7 Tiêu chuẩn chấp nhận cho BTTL cốt liÖu cã Dmax ≤ 20mm TT Phơng pháp Độ chảy sụt Thời gian chảy sụt côn đạt D = 50cm, (T50) Thời gian chảy phễu V Thời gian chảy phễu V thời điểm T5phút Hộp L Hộp U Đơn vị mm Các giá trị giới hạn Nhỏ Lớn 600 800 giây gi©y 12 gi©y 15 H2/H1 (H2 - H1) mm 0,8 1,0 30 3.2.2.6 Xác định thông số bảo dỡng ẩm BTK Trong kỹ thuật bảo dỡng ẩm cho BT có hai thông số cần xác định cờng th ct độ bảo dỡng tới hạn RBD thời gian bảo dỡng cần thiết TBD [6] Thí nghiệm đợc thực vào mùa (hè đông) năm Hà nội Mùa hè có lợng mặt trời lớn, nhiệt độ cao; mùa đông có độ ẩm nhiệt độ thấp Bê tông đợc đúc khuôn lập phơng cạnh 10cm, chia làm nhiều tổ mẫu Mẫu bê tông sau đúc khuôn đợc đa môi trờng phủ kín bao tải ẩm Sau ngày, mẫu bê tông đợc tháo khuôn 01 tổ mẫu đợc mang nén để xác định cờng độ ngày, phần lại tổ đợc đặt trời, bê tông cao 2m, không bảo dỡng tiếp đợc nén tuổi 28 ngày để xác định R1+27 (cờng độ bê tông đợc bảo dỡng ngày, xác định tuổi 28 ngày) Cứ nh vậy, lần lợt ngừng bảo dỡng phủ ẩm tới nớc - 61 - tổ mẫu lại ngày tuổi để xác định thông số R2, R2+26; R3, R3+25; R4, R4+24 3.3 Phơng pháp quy hoạch thực nghiệm Sử dụng phơng pháp quy hoạch thực nghiệm bậc hai tâm xoay Box Hunte để xây dựng mô tả toán học biểu thị ảnh hởng thành phần cấp phối đến tính công tác hỗn hợp BTK chất lý BTK Việc tính toán thiết lập phơng trình hồi quy đợc hỗ trợ phần mềm Maple 9.0 Trong toán quy hoạch thực nghiệm nghiên cứu BTK chịu lực, tự lèn, không cốt sợi, chọn biến độc lập tỷ lƯ n−íc - chÊt kÕt dÝnh (Z1 = N/CDK), mËt độ CLR (Z2 = ) mức ngậm cát cèt liƯu theo thĨ tÝch (Z3 = VCLB/VCL) B¶ng 3.8 trình bày ma trận thực nghiệm với số biến độc lập k = 3, số thí nghiệm lặp tâm kế hoạch no = 6, tổng số thí nghiệm N = 2k +2k +no = 20, giá trị cánh tay đòn = 1,682 [27] Bảng 3.8 Ma trận quy hoạch thực nghiệm bậc tâm xoay víi k = N 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 x1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 + - 0 0 0 0 0 x2 +1 +1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 0  - 0 0 0 0 x3 +1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 0 0  - 0 0 0 x12 +1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 +1 0 0 0 0 0 0 BiÕn m· x13 x23 +1 +1 -1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 -1 +1 -1 -1 +1 +1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 x123 +1 -1 -1 +1 -1 +1 +1 -1 0 0 0 0 0 0 x1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 2 2 0 0 0 0 0 x2 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 0 2  0 0 0 0 x3 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 0 0 2 2 0 0 0 BiÕn thùc Z1 Z2 Z3 - 62 - ViÖc tính toán biến thực theo biến mà tuân theo phơng tr×nh 3.4 [27] xi = [Zi - (Zmax(i)+Zmin(i))/2] / (Zmax(i)- Zmin(i))/2 ; i = 1, k (3.4) Trong ®ã: Zmax(i) - giá trị biến thực tơng ứng với xi = +1 Zmin (i) - giá trị biến thực tơng ứng với xi = -1 Hàm mục tiêu hồi quy (Y) nghiên cứu độ chảy tự YD, khả tự lèn Y, độ phân tầng YPT, khối lợng thể tích Y cờng độ BTK tuổi 28 ngày YR Khi nghiên cứu BTK cốt sợi phân tán, đề tài sử dụng quy hoạch bậc hai tâm xoay Box - Hunter với biến độc lập (k = 2): chiều dài sợi (Z1 = L) hàm lợng sợi (Z2 = S/CKD) Số thí nghiệm N = 2k +2k +no = 13, giá trị cánh tay đòn = = 1,414 [27] Hàm mục tiêu quy hoạch thực nghiệm là: độ sụt côn YSN, độ chảy tự YD, độ phân tầng YPT, khối lợng thể tích Y, cờng độ nén YR cờng độ kéo uốn BTK tuổi 28 ngày Yku Ma trận quy hoạch thực nghiệm tơng ứng nh bảng 3.9 Bảng 3.9 Ma trận quy hoạch thực nghiƯm bËc hai t©m xoay víi k = N 10 11 12 13 x1 +1 +1 -1 -1 +1.414 -1.414 0 0 0 BiÕn m· x2 x1x2 +1 +1 -1 -1 -1 +1 +1 -1 0 -1.414 0 +1.414 0 0 0 0 0 x12 +1 +1 +1 +1 2 0 0 0 x22 +1 +1 +1 +1 2 0 0 BiÕn thùc Z1 = S/CKD Z2 = L - 63 - 3.4 Sơ đồ khối trình nghiên cứu nguyên vật liệu Tính chất lý Thành phần hạt Xác định hàm lợng hợp lý tro tuyển Độ co hoá học CKD Độ hút nớc CLR Xác định sơ mức ngậm cát hợp lý Quy hoạch thực nghiệm tìm hàm hồi quy tơng hợp để nghiên cứu tính chất BTK chịu lực có độ chảy cao Độ chảy Khả tự lèn Độ phân tầng Cờng độ Khối lợng thể tích Xác định cấp phối tối u BTK theo mục tiêu công nghệ Quy hoạch thực nghiệm nghiên cứu sử dụng cốt sợi ARG chế tạo BTKCS Nghiên cứu công nghệ chế tạo BTK chịu lực có độ chảy cao điều kiện khí hậu Việt Nam -Độ chảy -Khả tự lèn -Độ phân tầng Biến Công Cờng Mô Dính Mác Thấm ứng đun bám chống nhập dạng nghệ độ dụng đàn thấm ion thĨ tÝch: b¶o Rn s¶n Rku håi BTK n−íc Clo Co mỊm dng phÈm vµ Co cøng lµm CT tÊm sµn BTCT KÕt luËn - 64 - 3.5 KÕt luận chơng Việc lựa chọn nguyên vật liệu đầu vào xuất phát từ mục đích nghiên cứu đề tài nh sở khoa học BTCLR chịu lực có độ chảy cao Đối với BTK chịu lực, nguyên liệu có tiêu chuẩn quy định chất lợng Kết nghiên cứu cho thấy sỏi nhẹ keramzit Bemes đạt yêu cầu chế tạo bê tông nhẹ chịu lực theo ASTM C 330 Xi măng, tro tuyển, nớc phụ gia hoá học đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn viện dẫn Phụ gia biến tính độ nhớt đợc lựa chọn theo khuyến cáo nhà sản xuất kinh nghiệm nghiên cứu Sợi phân tán đợc sử dụng nh phụ gia công nghệ, tiêu kỹ thuật nh độ bền môi trờng đá xi măng đạt yêu cầu BTK chịu lực có độ chảy cao loại vật liệu với tính chất đặc thù Do vậy, phơng pháp thí nghiệm đà có tiêu chuẩn áp dụng, nghiên cứu phải sử dụng số phơng pháp cha có tiêu chuẩn Tuy nhiên phơng pháp đà đợc nhà khoa học giới nớc sử dụng khuyến cáo sử dụng nghiên cứu vật liệu Thực tế áp dụng cho thấy phơng pháp dễ thực có độ tin cậy cao ... 10 14 20 0,35 0,34 0,44 750 730 20 18 (*) Thang đo máy nén sử dụng đơn vị daN/cm , có chuẩn hệ SI theo t−¬ng quan: daN/cm2 0,1 MPa R28 vb (kg/m (daN/cm2)(* ) ) 1706 337 1738 360 1728 308 1764... 12,5 R28 (daN/cm2)(*) 50 vb (kg/m3) 100 700 12,5 12,5 350 1700 CËn trªn: ymax 800 25 25 400 1800 CËn d−íi: ymin 600 0 300 1600 y Tâm: y0 (*) Quy đổi đơn vị hệ SI theo quan hƯ: daN/cm2  0,1... hút nớc CLR phụ thuộc thời gian, tõ ®ã cã thĨ ®−a chØ dÉn kü thuật cho trình làm ớt cốt liệu Hình 5.1 mô tả kết thí nghiệm độ hút nớc keramzit khô ban đầu theo thời gian ngâm mẫu Độ hót n−íc, Hp,