Thông tin tài liệu
LỜI CẢM ƠN Thực khóa luận tốt nghiệp nội dung cẩn thiết sinh viên Đó khoảng thời gian sinh viên tiếp cận với thực tế, nhằm củng cố tận dụng kiến thức học nhà trường vào thực tế Để hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp phấn đấu nỗ lực thân, em nhận giúp đỡ tận tình tập thể cá nhân trường Nhân dịp này, em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban giám hiệu, trường Đại học Lâm nghiệp thầy cô Bộ môn khoa Cơ Điện & Cơng Trình, người dạy dỗ, truyền đạt kiến thức cho em năm tháng học tập trường Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy giáo: TS Đặng Văn Thanh ThS Nguyễn Văn Quân - giảng viên trường Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam, người trực tiếp tận tình hướng dẫn em hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp với đề tài: “ Thiết kế thử nghiệm tính bê tơng sử dụng sợi gia cường polypropylene có cấp độ bền B20” Do thời gian làm khóa luận có hạn, kiến thức kinh nhiêm thân em cịn hạn chế khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận góp ý thầy cô giáo tất bạn sinh viên để khóa luận hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 11 tháng 11 năm 2018 Sinh viên Đào Tuấn Bảo MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU – VIẾT TẮT ĐẶT VẤN ĐỀ CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan bê tông 1.1.1 Một số vấn đề chung bê tông 1.1.2 Tính chất bê tông 1.2 Tổng quan bê tông sợi polypropylen 1.2.1 Tổng quan bê tông sợi 1.2.2 Tổng quan bê tông sợi polypropylen .11 1.3 Xác định nội dung phƣơng án nghiên cứu 14 1.4 Xác định mục tiêu, đối tƣợng, phạm vi, nội dung phƣơng pháp 15 1.4.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 15 1.4.2 Nội dung nghiên cứu 15 1.4.3 Phương pháp nghiên cứu 15 CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 17 2.1 Yêu cầu vật liệu chế tạo bê tông 17 2.1.1 Yêu cầu xi măng 17 2.1.2 Yêu cầu cốt liệu nhỏ 18 2.1.3 Yêu cầu cốt liệu lớn 21 2.1.4 Yêu cầu nước 24 2.1.5 Yêu cầu phụ gia .25 2.1.6 Sợi gia cường 26 2.2 Các phƣơng pháp thí nghiệm 28 2.2.1 Thí nghiệm tính chất nguyên vật liệu 28 2.2.2 Thí nghiệm xác định độ sụt hỗn hợp bê tông 37 2.2.3 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén bê tơng 39 2.2.4 Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo uốn bê tông 43 CHƢƠNG 3: TÍNH TỐN LÝ THUYẾT THÀNH PHẦN BÊ TÔNG SỢI POLYPROPYLENE 48 3.1 Các phƣơng pháp thiết kế thành phần bê tông .48 3.2 Xác định phƣơng pháp thiết kế thành phần bê tơng sợi polypropylene .49 3.3 Trình tự kết tính tốn lý thuyết 49 3.3.1 Xác định lượng nước nhào trộn 50 3.3.2 Xác định tỉ lệ xi măng/nước 52 3.3.3 Xác định lượng xi măng sợi gia cường 52 3.3.4 Xác định lượng cốt liệu lớn cốt liệu nhỏ .54 3.3.5 Tổng hợp kết tính tốn lý thuyết 55 CHƢƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ HIỆU CHỈNH THÀNH PHẦN BÊ TÔNG SỢI POLYPROPYLENE 56 4.1 Tổng hợp kết tính tốn lý thuyết thí nghiệm kiểm tra .56 4.2 Kiểm tra hiệu chỉnh theo độ sụt 56 4.3 Kiểm tra hiệu chỉnh theo cƣờng độ chịu nén 58 4.4 Kiểm tra lựa chọn hàm lƣợng sợi theo cƣờng độ chịu kéo uốn 60 4.4.1 Phương án thí nghiệm 60 4.4.2 Kết phân tích kết thí nghiệm 61 4.5 Phân tích tổng hợp lựa chọn thành phần hợp lý 64 KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ .65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2- Lựa chọn mác xi măng theo cấp bê tông .17 Bảng 2- Một số tiêu kỹ thuật xi măng PCB-40 .18 Bảng 2- Thành phần hạt cát 18 Bảng 2- Quy định hàm lượng tạp chất cát 19 Bảng 2- Hàm lượng tạp chất cát 20 Bảng 2- Hàm lượng ion Cl- cát 20 Bảng 2- Thành phần hạt cốt liệu lớn 22 Bảng 2- Hàm lượng bùn, bụi, sét cốt liệu lớn 22 Bảng 2- Mác đá dăm từ đá thiên nhiên theo độ nén dập 23 Bảng 2- 10 Quy định với nước trộn hỗn hợp bê tông (mg/l) .24 Bảng 2- 11 Đặc tính kỹ thuật sợi Polypropylene 27 Bảng 2- 12 Kích thước bên sụt Abrams 38 Bảng 2- 13 Hệ số điều chỉnh kích thước mẫu khơng tiêu chuẩn 42 Bảng 2- 14 Hệ sos tính đổi cường độ kéo uốn .46 Bảng 3- Độ sụt hỗn hợp bê tông nên dùng cho dạng kết cấu 50 Bảng 3- Lượng nước dùng trộn bê tông (kg/m3) .51 Bảng 3- Hệ số chất lượng vật liệu .52 Bảng 3- Lượng xi măng tối thiểu theo TCVN 53 Bảng 3- Hệ số dư vữa bê tông 54 Bảng 3- Kết tính tốn lý thuyết thành phần vật liệu 55 Bảng 4- Kết kiểm tra độ sụt lần trộn thứ 58 Bảng 4- Kết kiểm tra cường độ chịu nén 60 Bảng 4- Thành phần vật liệu chế tạo nhóm mẫu .61 Bảng 4- Kết thí nghiệm ảnh hưởng tới cường độ chịu kéo uốn 61 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2- 1: Sợi gia cường Polypropylene .27 Hình 2- Dụng cụ thí nghiệm đo độ sụt hỗn hợp bê tơng 39 Hình 2- Máy nén thủy lực xác định cường độ chịu nén 43 Hình 2- Sơ đồ thí nghiệm kéo uốn, đặt tải 44 Hình 2- Sơ đồ thí nghiệm kéo uốn, đặt hai tải 44 Hình 2- Thiết bị bố trí thí nghiệm xác định cường độ uốn 47 Hình 4- Hình ảnh làm thí nghiệm đo độ sụt 58 Hình 4- Hình ảnh làm thí nghiệm xác định cường độ chịu nén 60 Hình 4- Quan hệ hàm lượng sợi cường độ chịu kéo uốn 62 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU – VIẾT TẮT Ký hiệu - viết tắt BT C Tên đầy đủ Bê tông Cát CLL Cốt liệu lớn CLN Cốt liệu nhỏ Đ Đá N Nước PP Sợi Polypropylene S Độ sụt TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam X,XM Xi măng ĐẶT VẤN ĐỀ Bê tông biết đến rộng rãi loại nguyên vật liệu xây dựng linh hoạt tốn kém, nhiên có mặt hạn chế Bê tơng có khả chịu nén tốt, khả chịu kéo lại kém, nên nghiên cứu cải thiện khả chịu kéo bê tông vấn đề quan tâm Đặc biệt cịn khe nứt nhỏ khơng thể thấy mắt thường bê tơng có chiều hướng gãy nứt, thường xảy sức căng từ bên làm lún co ngót sau 24 Còn nứt sau thời gian sử dụng bắt nguồn từ co ngót nước qua thời gian dài dẫn đến khô gãy Trong hai trường hợp vết nứt ảnh hưởng xấu đến tổng thể nguyên vẹn bê tơng khơng cho phép trì trạng thái ban đầu không đạt hiệu cao Để khắc phục nhược điểm bê tơng việc sử dụng bê tơng sợi gia cưởng giải pháp hữu hiệu lựa chọn Nó giúp cho bê tơng giảm rị rỉ, co ngót giảm lún sụt chống rạn nứt, rut ngắn chu trình sửa chữa tạo độ bền lớn hoàn thành, nâng cao khả chống chịu, chống nứt gãy co ngót độ ẩm nhiệt độ, sức chịu nén tốt, chống chịu tốt sau có vết nứt đầu tiên, Các cơng trình nghiên cứu chủ đề phổ biến, nhiên nhằm đưa kết xác, khách quan cần phải tiến hành thí nghiệm trực tiếp mẫu Với mục đích kiểm chứng thực nghiệm số tính chất bê tơng thường bê tơng sử dụng sợi gia cường; qua làm rõ, so sánh rút kết luận cho ưu nhược điểm hai loại bê tơng Từ phân tích trên: đề tài : “ Thiết kế thử nghiệm tính bê tơng sử dụng sợi gia cường polypropylene có cấp độ bền B20” có tính cấp thiết thực tiễn cao CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan bê tông 1.1.1 Một số vấn đề chung bê tông Bê tông xi măng (bê tông) loại vật liệu đá nhân tạo nhận sau làm rắn hỗn hợp bê tông Hỗn hợp bê tông (bê tông tươi) hỗn hợp bao gồm: cốt liệu, xi măng, nước, phụ gia (nếu có) lựa chọn tính tốn thành phần hợp lý, nhào trộn đồng đều, có tính dẻo, tính dính, độ linh động, chưa rắn chưa có cường độ Bê tơng có cấu trúc phức tạp, tạo thành từ ba thành phần bản: cốt liệu, đá xi măng hệ thống lỗ rỗng, mao quản Cốt liệu hạt cát, đá, có hình dạng, kích thước, đặc trưng, bề mặt, cường độ khác Đá xi măng tạo thành từ xi măng tương tác với nước để giời gian cho rắn lại Hệ thống mao quản lỗ rỗng chứa nước, khơng khí nước Cốt liệu thành phần chính, tạo nên khung chịu lực bê tơng Nó hạt vật liệu dạng rời, có nguồn gốc tự nhiên nhân tạo, có thành phần hạt xác định, nhào trộn với xi măng nước đơng cứng, rắn đá Theo kích thước hạt, cốt liệu dùng để chế tạo bê tông phân cốt liệu nhỏ cốt liệu lớn Cốt liệu nhỏ (fine aggregate) hỗn hợp hạt cốt liệu có kích thước chủ yếu từ 0,14mm đến 0,5mm Cốt liệ nhỏ cát tự nhiên, cát nghiền hỗn hợp cát tự nhiên cát nghiền Cốt liệu lớn (coare aggregate) hỗn hợp hạt cốt liệu có kích thước 5mm đến 70mm Cốt liệu lớn đá dăm, sỏi, sỏi dăm, hỗn hợp loại với Đá dăm (crushed rock) loại cốt liệu lớn sản xuất cách nghiền đá tự nhiên Sỏi (gravel) loại cốt liệu lớn hình thành trình phong hóa tự nhiên Sỏi dăm (crushed gravel) loại cốt liệu lớn sản xuất cách đập, nghiền sỏi, cuội có kích thước lớn Cốt liệu lớn cung cấp dạng hỗn hợp nhiều cỡ hạt cỡ hạt riêng biệt Thành phần hạt cốt liệu lớn biểu thị lượng sót tích lũy mặt sàng tiêu chuẩn, quy định theo tiêu chuẩn hành Việt Nam: TCVN 7570-2006 Trong bê tông, cốt liệu lớn sau hồ xi măng gắn kết lại đóng vai trị khung chịu lực; cốt liệu nhỏ lấp lỗ rỗng cốt liệu lớn làm tăng độ đặc, đồng thời đảm bào khả co ngót cho bê tơng; chết kết dính nước thành phần hoạt tính bê tơng, lấp đầy lỗ rỗng hạt cốt liệu, đồng thời đóng vai trị làm chất bôi trơn tạo độ dẻo cho bê tông; trình ngưng kết rắn chắc, hồ chất kết dính có nhiệm vụ liên kết hạt cốt kiệu với tạo thành khối; cần cải thiện số tính chất hỗn hợp bê tơng bê tơng, đáp ứng u cầu thi cơng sử dụng sử dụng thêm chất phụ gia Khi nghiên cứu sử dụng loại bê tông, ta thường đặc biệt quan tâm đến tính cơng tác (độ sụt) hỗn hợp cường độ bê tông Độ sụt tiêu quan trọng việc đánh giá tính cơng tác, tính chất đảm bảo tính dễ tạo hình, dễ thi cơng cho hỗn hợp bê tơng, biểu thị khả lấp đầy khn đảm bảo độ đồng điều kiện đầm nén định Hỗn hợp có độ sụt lớn, việc thi cơng có phần dễ dàng nhanh hơn, độ đồng thành phần chất lượng bê tơng khó đảm bảo Việc lựa chọn độ sụt bê tông phụ thuộc đặc điểm kết cấ, điều kiện thi công Cường độ đặc trưng bản, phản ánh khả bê tông chống lại phá hoại đươi tác dụng cảu tải trọng Khi đơng cứng, có khả chịu nén chịu kéo, cường độ chịu nén nhỏ (trị số 5-10% cường độ chịu nén), cường độ chịu nén tiêu chí quan trọng việc phân cấp phân Mác bê tơng 1.1.2 Tính chất bê tơng Bê tông lâu bền thỏa mãn mặt khác điều kiện yêu cầu bảo vệ tránh khỏi tác động sở khơng phù hợp tất nơi có điều kiện bất lợi dẫn đến ảnh hưởng phá hủy bê tông Chống chịu nước sở kết cấu thủy hóa, cường độ độ bền vững yêu cầu sở cơng trình Rõ ràng thực tiễn việc thỏa mãn yêu cầu để bê tơng hồn hảo làm giảm tính kinh tế yêu cầu kết cấu mong muốn phải thỏa mãn yêu cầu hợp lý tuổi thọ công trình, độ an tồn, hình dáng Hay nói cách khác kết cấu phải thiết kế đủ việc thi công bê tông hợp lý đảm bảo đủ vững trãi để chịu tải trọng thiết kế kinh tế, khơng phí ban đầu mà điều kiện khác giai đoạn cuối tuổi thọ cơng trình 1.1.2.1 Tính cơng tác bê tơng Tính cơng tác bê tơng định nghĩa dễ dàng chuyển giao, chuyển đổ điểm đổ với giảm thiểu khả tính đồng bê tơng làm nhóm vật liệu cho trước Sự quan trọng độ dẻo đồng nhấn mạnh sở để tính cơng tác xác định khả phục vụ hình dạng kết cấu Tính cơng tác phụ thuộc vào vật liệu phối trộn đặc tính loại vật liệu Cấp độ tính cơng tác u cầu phù hợp với việc đổ cố kết bê tông điều chỉnh kích thước hình dạng kết cấu khoảng cách, kích cỡ vật liệu gia cố Qua nhiều năm có nhiều thiết bị phát kiến để đánh giá tính cơng tác bê tơng Tuy nhiên khơng có phương pháp đánh giá hết đặc tính liên quan Những đặc tính dễ đổ, hoàn thiện chất lượng, tách nước dạng phân tầng khác Việc sử dụng khí làm giảm thiểu ảnh hưởng khô ráp bê tông trộn, CHƢƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ HIỆU CHỈNH THÀNH PHẦN BÊ TÔNG SỢI POLYPROPYLENE 4.1 Tổng hợp kết tính tốn lý thuyết thí nghiệm kiểm tra Tổng hợp kết tính tốn lý thuyết thành phần vật liệu chế tạo 1m3 bê tông kết thí nghiệm độ sụt hỗn hợp, cường độ chịu nén cường độ chịu kéo uốn bê tông (bê tông thường) bê tông sợi với hàm lượng sợi 1,6kg/m3 thể Bảng 4-1 Bảng 4- Tổng hợp kết thiết kế thí nghiệm Các thành phần vật liệu cho 1m3 Loại bê tông Bê tông sợi PP Bê tơng thƣờng Kết thí nghiệm bê tơng Đ C X N P S Rb Rbt (kg) (kg) (kg) (lít) (kg) (cm) (MPa) (MPa) 1252 696 320 195 1,6 3,2 26,63 3,25 1252 696 320 195 4,2 25,66 1,70 Từ kết đạt bảng 4-1, đề tài tiếp tục kiểm tra hiệu chỉnh thực nghiệm, đồng thời khảo sát ảnh hưởng tới cường độ chịu kéo uốn để tìm hàm lượng sợi hợp lý 4.2 Kiểm tra hiệu chỉnh theo độ sụt - Nhào trộn hỗn hợp với thành phần vật liệu xác định bước tính tốn lý thuyết; kiểm tra độ sụt hỗn hợp côn sụt tiêu chuẩn Có thể xảy trường hợp sau: + Độ sụt (S) nhỏ độ sụt yêu cầu (Syc): S < Syc 56 Lúc phải vào mức độ nhỏ độ sụt để tăng lượng dùng nước xi măng, phải đảm bảo tỉ lệ N/X khơng đổi để khơng phải tính lại lượng cát (C) đá (Đ) + Độ sụt (S) lớn độ sụt yêu cầu (Syc): S > Syc Lúc phải vào mức độ lớn độ sụt để tăng lượng dùng cát đá dăm, phải đảm bảo tỉ lệ C/Đ không đổi để khơng phải tính lại + Độ sụt (S) độ sụt yêu cầu (Syc): S = Syc Khi độ sụt nằm khoảng độ sụt yêu cầu, ta chấp nhận kết quả, xác định lại lượng vật liệu cho 1m3 bê tông chuyển sang kiểm tra bước Việc hiệu chỉnh lại thành phần vật liệu thực theo công thức sau: Đ‟ = 1000 Đ/V (kg/m3) C‟ = 1000 C/V (kg/m3) X‟ = 1000 X/V (kg/m3) N‟ = 1000 N/V (kg/m3) Trong đó: Đ, C, X, N: lượng dùng đá dăm, cát, xi măng, nước cho mẫu hỗn hợp bê tông tích V (lít) sau kiểm tra độ sụt (kg); Đ‟, C‟, X‟, N‟: lượng dùng đá dăm, cát, xi măng, nước cho 1m3 bê tông sau hiệu chỉnh để đảm bảo độ sụt - Hình ảnh q trình làm thí nghiệm độ sụt thể Hình 4-1 hình ảnh phần phụ lục 57 Hình 4- Hình ảnh làm thí nghiệm đo độ sụt - Kết thí nghiệm kiểm tra độ sụt hai loại hỗn hợp (có sử dụng khơng sử dụng sợi PP) lần trộn thứ thể Bảng 4-2 Bảng 4- Kết kiểm tra độ sụt lần trộn thứ Độ sụt ban đầu – S1 (cm) Loại hỗn hợp Hỗn hợp bê tông sợi PP Hỗn hợp bê tông thƣờng Mẫu 01 Mẫu 02 Mẫu 03 Trung bình 3,5 4,0 4,0 3,8 5,0 4,5 5,5 5,0 Từ kết Bảng 4-2 cho thấy: độ sụt trung bình mẫu hỗn hợp bê tơng sợp PP nằm giới hạn độ sụt yêu cầu (Syc = – 4cm) Như không cần phải hiệu chỉnh lại lượng vật liệu chuyển sang bước kiểm tra cường độ 4.3 Kiểm tra hiệu chỉnh theo cƣờng độ chịu nén - Lấy hỗn hợp bê tông thử độ sụt đạt yêu cầu để đúc mẫu thử cường độ chịu nén (khơng 3-5 mẫu có cường độ không sai khác 15% cường độ trung bình); - Bảo dưỡng 28 ngày: 01 ngày dùng khăn ẩm 27 ngày sau ngâm nước; 58 - Nén mẫu để xác định cường độ chịu nén trung bình (Rb) so sánh với cường độ chịu nén yêu cầu (Ryc); kết xảy trường hợp sau: + Nếu cường độ chịu nén trung bình mẫu nén lớn cường độ yêu cầu (Rb > Ryc): lúc phải vào mức độ lớn cường để có biện pháp xử lý: cường độ trung bình lớn 15% cường độ yêu cầu, phải giảm lượng dùng xi măng; khơng lớn q 15% chấp nhận kết + Nếu cường độ trung bình nhỏ cường độ yêu cầu (Rb < Ryc): lúc phải tính tốn lại từ đầu; cách: phải chọn lại mác xi măng, chọn lại loại vật liệu khác + Nếu cường độ trung bình cường độ yêu cầu (Rb = Ryc): lúc chấp nhận kết thiết kế tiến hành xác định, hiệu chỉnh lại lượng vật liệu cho 1m3 bê tông: Đ‟ = 1000 Đ/V (kg/m3) C‟ = 1000 C/V (kg/m3) X‟ = 1000 X/V (kg/m3) N‟ = 1000 N/V (kg/m3) Trong đó: Đ, C, X, N: lượng dùng đá, cát, xi măng, nước (Đ, C, X, N) cho mÉu thư bê tơng tích V (lít) sau kiểm tra cường độ (kg); Đ‟, C‟, X‟, N‟: lượng dùng Đ, C, X, N cho 1m3 bê tông sau kiểm tra cường độ - Hình ảnh q trình làm thí nghiệm xác định cường độ chịu nén bê tông thể Hình 4-2 hình ảnh phần phụ lục 59 Hình 4- Hình ảnh làm thí nghiệm xác định cường độ chịu nén - Kết thí nghiệm kiểm tra cường độ bê tơng chế tạo từ hỗn hợp có thành phần theo thiết kế thể Bảng 4-3 Bảng 4- Kết kiểm tra cường độ chịu nén Loại bê tông Bê tông sợi PP Bê tông thƣờng Cƣờng độ chịu nén – Rb (MPa) Mẫu 01 Mẫu 02 Mẫu 03 Trung bình 26,8 26,0 27,1 26,63 25,8 25,0 26,2 25,66 Từ kết Bảng 4-3 cho thấy cường độ nén trung bình mẫu bê tơng lớn u cầu khơng q 15% Vì đề tài định chấp nhận kết thiết kế thành phần vật liệu 4.4 Kiểm tra lựa chọn hàm lƣợng sợi theo cƣờng độ chịu kéo uốn 4.4.1 Phương án thí nghiệm Để kiểm tra lựa chọn hàm lượng sợi theo cường độ chịu kéo uốn bê tơng, đề tài chế tạo 05 nhóm mẫu hỗn hợp bê tông sử dụng hàm lượng sợi PP (ký hiệu: P) là: 1,0kg/m3; 1,3kg/m3; 1,6kg/m3; 1,9kg/m3 2,2kg/m3; tỉ lệ thành phần vật liệu khác (Đá dăm - Đ, Cát - C, Xi măng – X Nước - N) 60 theo thiết kế Cụ thể hàm lượng thành vật liệu chế tạo nhóm mẫu thể Bảng 4-4 Bảng 4- Thành phần vật liệu chế tạo nhóm mẫu TT P (kg/m3) Đ (kg/m3) C (kg/m3) X (kg/m3) N (l/m3) 1252 696 320 195 1252 696 320 195 1.3 1252 696 320 195 1.6 1252 696 320 195 1.9 1252 696 320 195 2.2 1252 696 320 195 4.4.2 Kết phân tích kết thí nghiệm Kết thí nghiệm cường độ chịu kéo uốn nhóm mẫu bê tông 28 ngày tuổi (Rbt) thể Bảng 4-5 Bảng 4- Kết thí nghiệm ảnh hưởng tới cường độ chịu kéo uốn Cƣờng độ chịu kéo uốn (MPa) Nhóm P mẫu (kg/m3) Mẫu Mẫu Mẫu Trung bình 1.66 1.83 1.75 1.75 1,0 2.80 2.85 3.00 2.88 1,3 2.92 3.11 3.25 3.08 1,6 3.41 3.48 3.09 3.33 1,9 3.50 3.36 3.25 3.37 2,2 3.52 3.41 3.28 3.40 Từ kết thí nghiệm nhóm mẫu, xây dựng quan hệ hàm lượng sợi Polypropylene cường độ chịu kéo uốn bê tông, thể qua đồ thị Hình 4-3 61 Cƣờng độ chịu kéo uốn, MPa 4,00 3,50 y = -0,4762x2 + 2,1971x + 1,0193 R² = 0,9221 3,00 Trung binh 2,50 Lan Lan 2,00 Lan Poly (Trung binh) 1,50 1,3 1,6 1,9 2,2 Hàm lƣợng sợi, kg/m3 Hình 4- Quan hệ hàm lượng sợi cường độ chịu kéo uốn Từ kết thí nghiệm cho thấy, cường độ chịu kéo uốn mẫu bê tông sử dụng hàm lượng sợi Polypropylene khác có trị số khác lớn hẳn cường độ kéo uốn bê tông thường Qua khẳng định, có mặt sợi Polypropylene làm tăng cường độ chịu kéo uốn bê tông Khi hàm lượng sợi Polypropylene thay đổi từ 1,0 kg/m3 đến 2,2 kg/m3, cường độ chịu kéo uốn mẫu bê tơng tuổi 28 ngày có xu hướng tăng dần: cường độ chịu kéo uốn thấp 2,88 MPa ứng với hàm lượng sợi 1,0kg/m3, cường độ chịu kéo uốn cao 3,40 MPa ứng với hàm lượng sợi 2,2kg/m3 Sự ảnh hưởng đáng kể hàm lượng sợi Polypropylene đến cường độ chịu kéo uốn bê tơng sợi giải thích: thân sợi Polypropylene có cường độ chịu kéo tốt; hỗn hợp bê tơng, sợi có khả phân bố rải khắp vị trí với phương chiều khác nhau, tạo nên mạng lưới không gian kết nối nội Đồng thời, sợi Polypropylene có khả chịu bơi 62 trơn giữ hồ xi măng bề mặt, tạo nên dính kết sợi thành phần vật liệu khác; từ tạo lực dính bám liên kết nội bê tông sợi tốt Mạng lưới đa chiều sợi Polypropylene, góp phần lớn làm tăng cường độ chịu kéo uốn bê tông, Từ đồ thị bảng kết thí nghiệm thấy rõ: hàm lượng sợi Polypropylene thay đổi từ 1,0 kg/m3 đến 1,6 kg/m3, cường độ chịu kéo uốn có xu hướng tăng nhanh Điều giải thích: ảnh hưởng tích cực hàm lượng sợi Polypropylene đến giới hạn định Khi hàm lượng sợi chưa lớn, hỗn hợp sợi dễ ràng phân bố đồng qua trình nhào trộn; xảy tượng quện bó sợi cục bộ, từ phát huy tối đa tác dụng sợi; nên hàm lượng sợi tăng cường độ chịu kéo uốn bê tông tăng theo gần quy luận tuyến tính Khi hàm lượng sợi vượt 1,6 kg/m3, cường độ chịu kéo uốn bê tông tăng chậm Điều giải thích hai ngun nhân chính: Thứ nhất, lượng sợi Polypropylene hỗn hợp nhiều tất yếu cần nhiều lượng hồ xi măng để bôi trơn phủ bề mặt sợi; lượng hồ xi măng chế tạo mẫu thí nghiệm cố định, nên lượng sợi tăng đến mức độ định hỗn hợp thiếu hồ xi măng, lớp hồ xi măng phủ bề mặt bôi trơn cốt liệu số vị trí mỏng thiếu, làm giảm hiệu liên kết thành phần bê tơng, từ làm giảm hiệu tăng cường độ chịu kéo uốn bê tông Thứ hai, lượng sợi hỗn hợp nhiều, dẫn đến tượng phân bố không đồng đều, sợi bị tập trung - quện thành bó; dẫn đến hồ xi măng khơng tiếp xúc hồn tồn với sợi; sợi không phát huy tác dụng; gây ảnh hưởng xấu không với cường độ kéo uốn mà cịn đến tính khác bê tơng Trong khoảng phạm vi nghiên cứu, quan hệ hàm lượng sợi cường độ chịu kéo uốn bê tơng sợi Polypropylene dùng phương trình (4-1) để đánh giá: 63 Rbt = - 0,4762P2 + 2,197P + 1,0193 (4-1) Trong đó: Rbt – cường độ chịu kéo uốn bê tông sợi Polypropylene, MPa; P – hàm lượng sợi Polypropylene, kg/m3 4.5 Phân tích tổng hợp lựa chọn thành phần hợp lý Từ kết thínghiệm nhận thấy: độ sụt cường độ chịu nén bê tông sợi PP không thay đổi nhiều so với bê tông thường, cường độ chịu kéo uốn tăng rõ rệt Như vậy, việc lựa chọn hàm lượng sợi chủ yếu dựa vào cương độ chịu kéo uốn Qua kết thí nghiệm phân tích tổng hợp ảnh hưởng hàm lượng sợi đến độ sụt, cường độ chịu nén cường độ chịu kéo uốn, với loại bê tông cấp B20 nên sử dụng hàm lượng sợi PP khoảng 1,6 đến 1,9kg/m3 64 KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ Kết luận Dựa kết thí nghiệm tổng hợp phân tích, kết hợp tham khảo tài liệu chun mơn có liên quan, đề tài rút kết luận: Bê tông sử dụng sợi gia cường xu hướng tiên tiến, sử dụng vật liệu có chất lượng cao xây dựng cơng trình Sợi Polypropylene loại sợi tổng hợp, giới nghiên cứu sử dụng loại sợi bê tông chưa nhiều, đặc biệt Việt Nam chưa thấy có nghiên cứu cơng bố Chính việc nghiên cứu để đưa số kết luận đề xuất ban đầu chế tạo loại bê tông sử dụng loại sợi Polypropylene mang ý nghĩa khoa học thực tiễn cao với điều kiện Việt Nam Sử dụng phương pháp lý thuyết kết hợp thực nghiệm để thiết kế thành phần bê tông sử dụng sợi gia cường loại Polypropylene với cường độ u cầu 25MPa Từ kết tính tốn lý thuyết kết hợp với kiểm tra tiêu độ sụt hỗn hợp cường độ chịu nén mẫu bê tông, đề tài xác định thành phần vật liệu để chế tạo bê tông sợi PP; đồng thời bước cụ thể để thực việc thiết kế thành phần loại bê tơng Qua việc thí nghiệm so sánh tính với bê tơng thường cho thấy: có mặt sợi PP có làm giảm độ sụt hỗn hợp bê tông làm tăng cường độ chịu nén, nhiên tăng giảm không lớn; trội bê tơng sợi PP cường độ chịu kéo Hàm lượng sợi PP có ảnh hưởng lớn đến cường độ chịu kéo uốn bê tông So với bê tông thường, cường độ chịu kéo uốn bê tông sợi PP tăng rõ rệt Ở giới hạn định hàm lượng sợi nhỏ, cường độ chịu kéo uốn tăng nhanh gần theo quy luật tuyến tính bậc với hàm lượng sợi; hàm lượng sợi vượt khoảng 1,6 kg/m3 cường độ chịu kéo uốn lại có xu hướng tăng chậm dần Với loại bê tông cấp tương đương B20, mức độ ảnh 65 hưởng hàm lượng sợi PP đến cường độ chịu kéo uốn đánh giá qua phương trình thực nghiệm (4-1) Qua kết thí nghiệm phân tích tổng hợp ảnh hưởng hàm lượng sợi đến độ sụt, cường độ chịu nén cường độ chịu kéo uốn, với loại bê tông cấp B20 nên sử dụng hàm lượng sợi PP khoảng 1,6 đến 1,9kg/m3 Tồn Do điều kiện hạn chế thời gian kinh phí, đề tài nghiên cứu với loại bê tông sử dụng sợi PP có cấp độ bền tương đương bê tơng B20, dùng cốt liệu lớn đá dăm cốt liệu nhỏ cát vàng, xi măng PCB-40 không sử dụng phụ gia; số lượng mẫu thí nghiệm cịn hạn chế; tiêu tính bê tơng nghiên cứu chưa nhiều: chưa nghiên cứu đến tính chống thấm, tính chống cháy, … Kiến nghị Từ kết nghiên cứu tồn tại, đề tài kiến nghị: Để thiết kế thành phần bê tông sử dụng sợi gia cường sử dụng phương pháp lý thuyết kết hợp thực nghiệm với bước cụ thể trình bày báo cáo; Khi thiết kế thành phần bê tông dùng sợi PP với cường độ yêu cầu 20MPa, nên sử dụng hàm lượng sợi nằm khoảng 1,6 ÷ 1,9kg/m3; Cần tiếp tục nghiên cứu với loại bê tông cấp cao với nhiều tiêu tính để đưa kết luận, đề xuất xác tồn diện thiết kế thi cơng bê tông sợi PP 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Jongsung Sim, Cheolwoo Park Characteristics of basalt fiber as a strengthening material for concrete structures Department of Civil and Environmental Engineering, Hanyang University, Sa-l-dong, Ansan, Kyunggi 425-791, South Korea [2] Dias D P, Thaumaturgo C Fracture toughness of geopolymeric concretes reinforced with basalt fibers[J] Cement and Concrete Composites, 2005 27: 49-54 [3] 崔子丰,王伟 玻璃纤维和聚酯纤维混凝土力学性能的研究 工程施 工技术 2010 05: 0151-0153 [4] 史国刚, 李海涛, 顾兴宇 柔性玄武岩纤维水泥混凝土配比优化设计 公路交通科技 2012 05: 24-29 [5] 郑捷, 玄武岩纤维对混凝土改性效果的研究 中外公路 2011 05: 0243-0246 [6] 鲁畅 玄武岩纤维混凝土路用性能与应用研究 河南大学，2012 [7] 吴钊贤 玄武岩纤维混凝土基本力学性能与应用研究 武汉理工大 学，2009 [8]申爱琴 水泥与水泥混凝土.北京: 人民交通出版社 2004 [9] 汪澜 水泥混凝土组成性能应用 北京: 中国建材工业出版社 2005 [10] 傅智, 李红 公路水泥混凝土路面施工技术规范实施与应用指南 北京:人民交通出版社, 2003.8 [11] 中华人民共和国交通部.公路水泥混凝土路面施工技术规范 (JTGF3O-2003) 北京: 人民交通出版社, 2003.7 [12] 中华人民共和国交通部.公路工程集料试验规程 (JTGE42 - 2005) 北京:人民交通出版社, 2005.6 [13] Đoàn Thị Thu Loan Nghiên cứu cải thiện tính vật liệu composite sợi đay/nhựa Polypropylene phương pháp biến tính nhựa Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Đại học Đà Nẵng, 2010 01: 28-35 [14] Nguyễn Hùng Phong Nghiên cứu thực nghiệm gia cường kháng cắt cho dầm bê tơng cốt thép sợi thủy tinh Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, 2014 03: 23-29 [15] 邓文清 (DANG VAN THANH) SMA高温稳定性影响因素及纤维 作用机理研究 东北林业大学，2013 [16] Đặng Văn Thanh, Cheng Pei Feng Phân tích vi quan phân bố tác dụng sợi hỗn hợp SMA Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Lâm nghiệp, 2014 01 [17] Phạm Duy Hữu tác giả Vật liệu xây dựng 2011 Nhà xuất Giao thông vân tải, Hà Nội, 2011 [18]Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2682: 2009 – Xi măng Poóc lăng – Yêu cầu kỹ thuật Hà Nội, 2009 [19] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7570: 2006 – Cốt liệu cho bê tông vữa – Yêu cầu kỹ thuật Hà Nội, 2006 [20] Tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 302: 2004 – Nước trộn bê tông vữa – Yêu cầu kỹ thuật Hà Nội, 2004 [21] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 8826: 2011 – Phụ gia hóa học cho bê tơng Hà Nội, 2011 [22] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6016: 1995 – Xác định giới hạn bền nén xi măng Hà Nội, 1995 [23] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6017: 1995 – Xác định thời gian đông kết lượng nước tiêu chuẩn xi măng Hà Nội, 1995 [24] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-2: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa - Phương pháp thử - Phần 2: Xác định thành phần hạt Hà Nội, 2006 [25] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-4: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa - Phương pháp thử - Phần 4: Xác định khối lượng riêng, khối lượng thể tích độ hút nước Hà Nội, 2006 [26] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-5: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa - Phương pháp thử - Phần 5: Xác định khối lượng riêng, khối lượng thể tích độ hút nước đá gốc hạt cốt liệu lớn Hà Nội, 2006 [27] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-8: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa - Phương pháp thử - Phần 8: Xác định hàm lượng bùn, bụi, sét cốt liệu hàm lượng sét cục cốt liệu nhỏ Hà Nội, 2006 [28] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-6: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa - Phương pháp thử - Phần 6: Xác định khối lượng thể tích xốp độ hổng Hà Nội, 2006 [29] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-9: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa - Phương pháp thử - Phần 9: Xác định tạp chất hữu Hà Nội, 2006 [30] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-10: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa - Phương pháp thử - Phần 10: Xác định cường độ hệ số hoá mềm đá gốc Hà Nội, 2006 [31] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-11: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa - Phương pháp thử - Phần 11: Xác định độ nén dập hệ số hoá mềm cốt liệu lớn Hà Nội, 2006 [32] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-12: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa - Phương pháp thử - Phần 12: Xác định độ hao mòn va đập cốt liệu lớn máy Los Angeles Hà Nội, 2006 [33] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-13: 2006 - Cốt liệu cho bê tông vữa - Phương pháp thử - Phần 13: Xác định hàm lượng hạt thoi dẹt cốt liệu lớn Hà Nội, 2006 [34] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3106: 1993 - Hỗn hợp bê tông nặng – Phương pháp thử - Phương pháp xác định độ sụt Hà Nội, 1993 [35] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3118: 1993 - Bê tông nặng – Phương pháp thử - Phương pháp xác định cường độ nén Hà Nội, 1993 [36] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3119: 1993 - Bê tông nặng – Phương pháp thử - Phương pháp xác định cường độ kéo uốn Hà Nội, 1993 [37] Mahendra Prasad, Chandak Rajeev and Grover Rakesh, „A Comparative Stydy of Polypropylene Fibre Reinforced Silica Fume Concrete with Plain Cement Concrete‟, International journad of Engineering esearh and Science & Technology, Vol2, No4, Nov, 2013, pp 127-136 [38] Dr,T,Ch,Madhavi, L,Swamy Raju, Deepak Mathur-Oranized by Department of Civil Engineering, SRM University, Ramapuram Campus, Chennai, INDIAInternational Conference on Advances in Civil Engineering and Chemistry of Innovative Materials (ACECIM‟14):114-119, June,2014 [39] Peng Zhang and Qingfu Li (2013) „Fracture Propeties Polypropylen Fiber reinforced Concrete Fly Ash and Silica Fume‟,esearch Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology 5(2): 665-670, 2013 [40] V,Ramadevi, and D,L,Venkatesh Baku, “Flexural behavior of hybrid (steel and polypropylene) fibre einforced concrete beams”, Europeam journal of Scientific Research, vol70, no1, pp, 81-87, 2012 [41] Nguyễn Văn Chánh Trần Văn Miền, nghiên cứu chế tạo bê tông cốt sợi vật liệu địa phương75-82 [42] Tăng Văn Lâm, Nghiên cứu chế tạo bê tơng hạt mịn chất lượng cao có sử dụng cốt sợi polypropylene dùng cho kết cấu mặt đường sân bay [43] Lê Trung Thành – Viện KHCN Xây dựng “Bê tông chất lượng cao nghiên cứu phát triển từ giới tới Việt Nam” – Tạp chí vật liệu xây dựng – Bộ xây dựng [44] Trần Bá Việt, Nguyễn Tiến Bình – Viện KHCN Xây dựng “Vai trò sợi polypropylene việc giảm biến dạng mềm bê tơng điều kiện khí hậu nóng ẩm Việt Nam” ... tông sợi polypropylen 1.2.1 Tổng quan bê tông sợi Trên giới có nhiều nghiên cứu sử dụng bê tông sử dụng sợi gia cường, với loại sợi sử dụng chủ yếu như: sợi thép, sợi thủy tinh, sợi hữu cơ, sợi. .. cứu bê tông sử dụng sợi gia cường, đặt biệt sử dụng sợi PP Khóa luận thực với mục tiêu: Thiết kế thử nghiệm tính bê tông sử dụng sợi gia cường polypropylene, làm sở để đánh giá khả ứng dụng thực... nghiên cứu: bê tơng sử dụng sợi gia cường polypropylene có cấp độ bền B20 Phạm vi nghiên cứu: hạn chế thời gian, khóa luận dự kiến thử nghiệm tính bản: độ sụt, cường độ chịu nén cường độ chịu kéo
Ngày đăng: 22/06/2021, 09:55
Xem thêm:
