Nghiên cứu ứng dụng phụ gia khoáng và cốt sợi nhằm sản xuất bê tông chất lượng cao phục vụ xây dựng đê biển Nam Đình Vũ, Hải Phòng

Tính cấp thiết của đề tài

Việc phát sinh vét nứt không chỉ làm ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của cấu kiện mà còn là cơ hội dé nước và các thành phan gây hại dé dàng xâm nhập gây xâm thực từ đó làm phá vỡ các liên kết và hư hỏng cấu kiện, phá hoại công trình nói chung và đặc biệt là công trình biển nói riêng. Xuất phát từ nhu cầu mở rộng quy mô, nâng cao chất lượng và kéo dai tuổi thọ công trình xây dựng nói chung và các công trình biển nói riêng, các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước đã không ngừng nghiên cứu thành phan, cấu trúc và tìm ra những giải pháp tối ưu để cải thiện chất lượng bê tông.

Kết quả đạt đươc

- _ Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu lý thuyết sẽ chọn được tô hợp phụ gia kết hợp với việc sử dụng cốt sợi có thé cải thiện cường độ và độ bền cho bê tông. - _ Dựa trên các kết quả thí nghiệm có thé đánh giá được hiệu quả của việc sử dụng tổ.

TONG QUAN VE CÔNG TRINH BIEN VÀ VIỆC SU’

• Tổng quan về bê tông cốt sợi

> Theo tiêu chuẩn Nga (Liên Xô ci thì chia lim 3 loại phụ gi: Phụ gia khoảng, phụ. gia tạo bọt, phụ gia hoá học. Phụ gia hoá học được chia làm 9 nhóm. Tuy vậy, có thể phân ác loại phụ gia b tông thành 2 nhóm chính dé là Phụ gia khoảng và phụ gia hoá học. > Theo phân loại của Việt Nam hiện cổ các tiêu chuẩn TCVN liên quan đến phụ gia ding cho bể tông và vữa cụ thé như sau:. Silieafume và tro tréu nghiền mịn. Khái niệm về phụ gia khoảng. Phụ gia khoáng là các loại vật liệu vô cơ tự nhiên hoặc nhân tạo khi sử dụng kết hợp. với xi măng poocling không gây ảnh hướng xấu đến tính chất của xi mang, bê tông và. bê ông cốt thép. Phin lại phụ gia khong. Phụ gia khoáng có thé được phân loại khả năng hoại tính hoặc theo nguồn sốc,. 1) Phân loại phụ gia khoáng theo khả năng hoạt tính. B3- Vinyleopolyme: Có thành phần chính là sunfonat vinyleopolyme (dau thô), giảm. Polyeacboxylat: Gốc polymer cao phn ti ting hợp, giảm nước tới 40%. 1.3 Tinh hình sử dung phụ gia trong chế tạo bê tông chất lượng cao trên Thể giới. 1.3.1 Tình hình nghiên cứu và sử dụng phụ gia trong chế tao bê tông trên thể giới Trên thể giới, phụ gia ch bê tông được quan tâm ngay từ cub thể kỉ 19, Việc sử dụng 'CaCl› trong bê tông từ xi măng poocking được bắt đầu từ năm 1873 ở Đức và những. Đặc biệt ở những nước cổ thời tiết. lạnh thì những phụ gia tăng nhanh đồng rắn như CaCl, trietanol amin, aluminat. được quan tâm nghiên cứu và được sử dụng với số lượng lớn. Năm 1932, lần đầu tién ở Mỹ có những công bổ về vige sử dụng nước thải sunphit của các nhà máy giấy làm phụ gia hoá déo cho bê tông. Bắt dau từ đó, đã có rit nhiều công. trình nghiên cứu ở nhiễu nước tri thé giới công bổ về ảnh hưởng của ignosunphonat. ~ thành phẫn chủ yéu của nước thải nhà máy giấy theo công nghệ sunphi, ồn các tính chất khác nhau của xi mang và bê tông. phần lớn là về phụ gia hoá déo và làm châm đồng rắn. Bén cạnh lignosunphonat còn. 6 hàng loạt cúc phụ gia khác trên cơ sở phế thải các nhà máy rượu, nhà mấy đường. trên cơ sở hydroxy-carboxylic axit tantric axit, citric axi, gluconic axit, polysachari. oligosacharit, các dẫn xuất đường đơn, đường đôi, đường khử.. Sự bing nỗ về tưiệu phụ gia bê tông tgp te suốt những năm 70 và 80 với các công. bồ công, inh khoa học cũng như bản quyén tác giá về sự kết hợp giữa hai hay nhiều. hợp chất khác nhau làm phụ gia nhằm tăng hi qua tắc dụng của phụ gia và giảm các ảnh hưởng không mong muốn khi sử dụng don le. “Thực tế cho thấy, về ti trọng sử dụng phụ gia cho bê tông thi phụ gia hoá dẻo và phụ gia siêu déo la các loi chiếm tu thể tuyệt đối. Số liệu nảy tương đương với khoảng. siêu déo được sử dụng cho khoảng 2% lượng bé tông trộn sẵn. “Theo thông tin của công ty KAO — Nhật Bản, do nhu cầu bê tông cường độ cao và bê. tông chit lượng cao trên thể giới ngày cing nhiễu, trong bề tổng cổ sử dung phụ gia. siêu déo ngày cảng cao. được ch tạ hàng năm ti nước này. 13.2 Tinh hình nghiên cửa va sử đụng phụ gia trong chế igo bô ông ở Việt Nem. “Trong những năm gần diy việc sử dụng phụ gia trong bé tang đã trở thành phổ biến ở. Việt Nam, Hầu hết bê tong sản xuất ở cúc trạm bê tông trộn sin và ở các nhà may bê tông đúc sẵn đều có sử dụng các loại phụ gia hoá học khác nhau. Một trong những loại phụ gia được sử dụng với khối lượng lớn nhất là phụ gia tăng déo và siêu déo. Nguồn cung cấp chủ yếu các loại phụ gia này là từ các đại lý của các công ty hoá phẩm xây dmg nước ngoài như SIKA, MBT, GRACE. Các đại lý này có mặt hàng rit da dạng. và có thể cung cấp tấp cả các loại phụ gia sử dung trong bê tông từ phụ gia cuốn khí,. phụ gia dan nở cho đến phụ gia cho bê tông bơm, bê tông phun bắn, v.v. Các loại phụ gia này có chất lượng tốt và ôn định, nhưng giá thành cao. Nhiều cơ sở nghiên cứu và ứng dụng trong nước cũng đã nghiên cứu và sản xuất được một số loại phụ gia với giá cả cạnh tranh, có thé tồn tại trên thị trường. Điển hình là. Viện Vật liệu xây dựng và Viện Khoa học kỹ thuật xây dựng đã nghiên cứu và sản. xuất thành công phụ gia tăng dẻo từ dịch kiềm đen của nhà máy giấy. Trung tâm Thí nghiệm Giao thông của Bộ Giao thông vận tải đã sản xuất và kinh doanh khá thành công phụ gia siêu déo gốc Naphthalene Formaldehyde Sulfonate từ nguồn nguyên liệu trong nước. Trung tâm này cũng sản xuất với khối lượng khá lớn phụ gia Pozzolith từ. puzolan và dịch kiềm đen. Ngoài ra một số loại phụ gia khác được sản xuất không liên. tục, theo hợp đồng như phụ gia dãn nở từ Alunit của Viện Khoa học kỹ thuật xây dựng, phụ gia chống thấm từ đất sét Bentonit của Viện Khoa học thuỷ lợi, v.v. Các loại phụ gia sản xuất trong nước có giá thành thấp hơn so với phụ gia cùng loại của. nước ngoài, song có tính năng và độ ôn định về chât lượng kém hơn. Tuy nhiên, các loại phụ gia sẵn có hiện nay trên thị trường Việt Nam hiện nay chưa có. loại nào mà trong thành phần có cả phụ gia siêu dẻo và phụ gia khoáng hoạt tính. hợp bê tông sử dụng phụ gia siêu dẻo thường có độ lưu động cao, song lại hay bị phân. tang, tách nước, nhất là với hàm lượng phụ gia siêu déo sử dụng lớn. Phụ gia khoáng. có hoạt tính cao như silicafume, metacaolanh khi sử dụng trong hỗn hợp bê tông sẽ. triệt tiêu được hiện tượng tách nước, phân tang, và chúng thường được sử dụng dé chế tạo bê tông chất lượng cao, nhưng bắt buộc phải kết hợp với phụ gia siêu dẻo. Cả hai loại phụ gia này đều có giá thành cao làm cho giá thành của hỗn hợp bê tông lớn hơn nhiều so với bê tông không sử dụng phụ gia. Vì vậy, việc nghiên cứu chế tạo một loại bê tông có sử dụng tổ hợp phụ gia gồm cả loại sẵn có trong nước và loại hoạt tính cao để đảm bảo cả yêu cầu kỹ thuật và tính kinh tế là rất cần thiết. 1.4.1 Khái niệm và phân loại bê tông cốt sợi Khái niệm bê tông cốt sợi. Bê tông cốt sợi là loại vật liệu composite trong đó phần vật liệu nền là bê tông thông thường, phần vật liệu cốt là các loại sợi nhỏ. Sự có mặt của cốt sợi làm cho bê tông có khả năng chống lại sự co ngót và nứt trong quá trình rắn chắc; đồng thời làm tăng cường độ kéo, uốn và nâng cao độ mềm déo của các kết cấu bê tông khi chiu lực. Hay nói cách khác, bê tông cốt sợi là loại bê tông tươi đặc biệt được chế tạo từ hỗn hop xi mang, cốt liệu, nước, phụ gia và sợi gia cường riêng rẽ. Soi phân tan ngẫu nhiên hoặc sợi liên tục, phân bố theo một hoặc hai phương được đưa vào trong bê tông nhằm cải thiện và tăng cường các tính chất cho bê tông, phù hợp sử dụng cho các công trình có. yêu câu cao về khả năng chịu kéo, chịu uôn, chịu va đập, dẻo dai va it co ngót. Các loại cốt sol. Theo tác giả Nguyễn Viết Trung , cốt sợi dùng dé sản xuất bê tông gồm các loại được. mô tả chi tiêt như sau:. Sợi thép được sản xuất từ thép cacbon hay thép không gỉ, cường độ chịu kéo trong khoảng 345 + 1380 MPa, môđun đàn hồi khoảng 200 GPa, tiết điện sợi thép có thé là tròn, vuông, chiều dài sợi thép thường nhỏ hơn 75 mm. Tỉ số chiều đài sợi trên đường kính sợi từ 30 + 100 thường hay sử dụng dé gia cường cho bê tông xi măng. Lượng sợi sử dung và tỷ lệ chiều dài trên đường kính sợi của sợi thép thang là yếu tố chính dé thi nghiệm kiểm tra các tính chất của bê tông cốt sợi thép. Khối lượng sợi thép dùng trong. Với mật độ sợi cao, khó khăn chính gặp phải là sợi. sẽ cuộn lại thành cục trong quá trình trộn, nhất là khi dùng sợi dải. Bê tông khi sử dụng cốt sợi thép có ưu điểm làm tăng khả năng kháng uốn và cường độ nén cao hơn bê tông thông thường. Tuy nhiên, nhược điểm của việc dùng cốt sợi. thép là làm cho độ dẻo của hỗn hợp bê tông giảm, gây khó khăn trong thi công, làm. tăng trọng lượng của bê tông, không phù hợp với những công trình yêu cầu bê tông nhẹ. Khuynh hướng này ảnh hưởng đến chất lượng của bê tông, đặc biệt, với một số. loại bê tông lượng cao. Để khắc phục hiện tượng này có thể dùng phụ gia hóa dẻo giảm nước cho với một lượng nhỏ dé điều chỉnh tính dẻo của hỗn hợp bê tông. 2) Cốt sợi thủy tỉnh.

CƠ SỞ KHOA HỌC LỰA CHỌN VAT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHAP NGHIÊN CUU CHO BÊ TONG CÔNG TRÌNH BIEN

Tỷ lệ dùng phụ gia khoáng thay th xi ming sẽ được chọn theo nguyên tie dim bảo tổng lượng phụ gia không quá nhiều vì khi đó cường độ nén và độ chống thim nước của bê tông sẽ bị ảnh hưởng theo chiều hướng bat lợi do thành phần hoạt tính trong phụ gia không có đủ lượng Ca(OII)› kết hợp và ở thành một lượng chất tơ không có tác dụng tăng cường độ nữa. Sự gia tăng cường độ uốn của bê tông khi sử dụng phụ gia kết hợp với cốt sợi có thể được giải thích như sau: Bình thường, những thành phần cơ bản của bê tông thường không thể chẳng đỡ được dải trọng kéo dẫn đến cường độ chịu kéo và chịu uén thấp, Khi tăng cường vào bê tông những sợi phân tan sẽ tạo nên cơ chế neo bai đầu sợi làm.

Kiến nghị

+ Các mẫu có sợi PP bị phá hoại chậm hơn so với mẫu không có sợi PP, như vậy. Việc sử dụng kết hợp giữa cốt sợi và phụ gia làm cho bê tông có khả năng chịu lực tốt hơn bê tông thường hay bê tông chỉ sử dụng phụ gia, kết cấu dẻo dai hơn, khả năng chịu kéo uốn tốt hơn, khả năng chống nứt tốt hơn, đặc biệt phù hợp với các kết cấu thường xuyên phải làm việc trong môi trường nước, nhất là trong môi trường biển.