1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
1.2.1 Nghiên cứu trên thế giới
Nghiên cứu về đặc tính lưu biến của hỗn hợp bê tông được các nước trên thế giới triển khai bằng các sử dụng các loại phụ gia hóa học, phụ gia khoáng để đánh giá ảnh hưởng đến độ linh động và khả năng làm việc của hỗn hợp bê tơng. Các nghiên cứu trên thế giới đặc tính bề mặt của tro bay làm thay đổi khả năng phân
tán và tương tác của hạt tro bay trong mơi trường. Do đó, việc sử dụng tro bay sẽ có khả năng được kết hợp với các loại chất kết dính vơ cơ, làm thay đổi các đặc trưng lưu biến của hỗn hợp vật liệu.
Tác giả Tattasall G.H. [1983, 12, 13] đã nghiên cứu và xem xét hỗn hợp bê tơng có ứng xử lưu biến nhớt – dẻo theo mơ hình lưu biến Bingham đặc trưng bởi hai thông số là ứng suất trượt và độ nhớt dẻo, tác giả đã nghiên cứu các đặc tính của hỗn hợp bê tông và xây dựng thông qua mối quan hệ giữa ứng suất trượt tới hạn và độ nhớt dẻo. Việc xây dựng mơ hình lưu biến có thể dùng đánh giá các thông số của hỗn hợp bê tơng tươi, qua đó xác định vai trò của các thành phần trong cấp phối bê tông, đánh giá được khả năng làm việc và điều kiện thi công trong các môi trường khác nhau.
Hình 1.3 Mơ hình chất lỏng Bingham
Tác giả De Larrard và cộng sự [1994, 14, 15] đã sử dụng mối quan hệ giữa ứng suất trượt tới hạn và độ nhớt dẻo, và dựa vào mơ hình chất lỏng Herschel- Bulkley để mô tả khả năng cơng tác và tính chảy của vữa xi măng và xây dựng mối quan hệ giữa ứng suất trượt tới hạn và độ nhớt dẻo của hỗn hợp bê tơng. Khi đó, nghiên cứu tập trung vào sự phân tán của các hạt xi măng trong môi trường
nước để tạo thành hỗn hợp huyền phù, làm thay đổi dần độ nhớt dẻo. Tính lưu biến của vữa sẽ ảnh hưởng đến khả năng lưu biến của hỗn hợp bê tông.
Tác giả Ferraris, F. C., De Larrard, F. [1998, 16] đã nghiên cứu và xây dựng mơ hình tốn dùng để mơ phỏng tính lưu biến của hỗn hợp bê tơng trên cơ sở mơ hìinh chất lỏng Herschel-Bulkley và Bingham. Nghiên cứu đã đánh giá và so sánh các đặc trưng lưu biến của hỗn hợp bê tông thông qua giá trị ứng suất trượt tới hạn và độ nhớt dẻo bằng thí nghiệm của lưu biến kế và mơ hình tốn. Nghiên cứu đã đánh giá độ sụt của hỗn hợp bê tơng có vai trị như một giá trị ban đầu để đánh giá tính lưu biến của bê tông. Đồng thời, việc sử dụng các loại phụ gia dẻo, siêu dẻo và phụ gia khoáng cũng tác động trực tiếp đến độ nhớt và ứng suất trượt. Khi đó, giá trị độ nhớt dẻo được xác định là thành phần quan trọng của lưu biến và mơ hình chất lỏng Bingham cho kết quả phù hợp với thực nghiệm hơn so với mơ hình Herschel-Bulkley.
Hình 1.4 Mối quan hệ giữa độ sụt và ứng suất trượt tới hạn [16]
Tác giả Cyr và Legrand, Mouret [2000, 17] đã nghiên cứu mối quan hệ giữa ứng suất trượt tới hạn và độ nhớt dẻo được gọi là tính chất lưu biến và thường được biểu diễn bằng mối quan hệ giữa ứng suất tiếp và vận tốc biến dạng trượt. Để
xác định các thông số lưu biến người ta dùng lưu biến kế và đường cong biểu thị mối quan hệ giữa ứng suất tiếp và vận tốc biến dạng trượt được gọi là đồ thị lưu biến. Để nghiên cứu tính chất lưu biến của bêtơng thì đơn giản nhất là bắt đầu từ hỗn hợp chất kết dính xi măng và nước. Khi đó tính chất củabê tơng phụ thuộc phần lớn vào tính chất của vữa xi măng tạo ra nó.
Tác giả Ferraris, C.F., và Martys, N.S. [2003, 18] đã sử dụng mơ hình chất lỏng Bingham đế đánh giá và so sánh các thông số độ nhớt dẻo và ứng suất trượt tới hạncủa hỗn hợp bê tông bằng các dụng cụ lưu biến kế khác nhau, nghiên cứu cũng xác định tính lưu biến của hỗn hợp bê tông ảnh hưởng đến khả năng làm việc khi thi công bằng các biện pháp khác nhau. Việc xác định khả năng lưu biến và ma sát của hỗn hợp bê tông sẽ ảnh hưởng đến các thành phần nguyên liệu trong cấp phối bê tông ban đầu.
Tác giả Geiker [2002, 19] và Wallevik [2004, 20] đã nghiên cứu đặc tính lưu biến của vữa xi măng đã nhận xét tỷ lệ nước -xi măng tăng lên sẽ làm giảm giới hạn chảy và độ nhớt của vữa xi măng. Mối quan hệ giữa giới hạn chảy và độ nhớt làm thay đổi khả năng làm việc của vữa. Khi đó tỷ lệ nước – xi măng sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến tính lưu biến của hỗn hợp bê tông. Mối quan hệ giữa các thành phần lưu biến trong hỗn hợp bê tông sẽ bị tác động bới yếu tố lượng nước nhào trộn, cụ thể là tỷ lệ nước –xi măng, hàm lượng khí trong hỗn hợp, cấp phối sử dụng các chất làm đầy, phụ gia khoáng như tro bay, silicafume hay phụ gia hóa học tác động đến khả năng làm việc như phụ gia siêu dẻo. Các tác giả cũng cho thấy vai trò của liều lượng vữa, thể tích hồ xi măng sẽ ảnh hưởng đến các tính lưu biến của hỗn hợp bê tơng.
Hình 1.5 Các thành phần ảnh hưởng đến tính lưu biến của vữa và bê tơng [19,20]
Tác giả Hoang, Kaci, Kadri và cộng sự [2015, 21] khi nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ nước – xi măng và hàm lượng xi măng đã cho thấy khi tỷ lệ nước –xi măng và xi măng quá cao sẽ dẫn đến phân tầng của vữa xi măng, làm mất tính lưu biến của chất lỏng dùng xi măng. Các tác giả cũng cho thấy vai trò của liều lượng vữa, liều lượng hồ sẽ ảnh hưởng đến các thành phần lưu biến của hỗn hợp bê tông.
Các nghiên cứu đã cho thấy đặc trưng lưu biến rất quan trọng khi đánh giá khả năng thi cơng của hỗn hợp bê tơng, trong đó thơng số độ nhớt dẻo và ứng suất trượt tới hạn là yếu tố quan trọng nhất. Khi sử dụng thành phần phụ gia khống kết hợp với chất kết dính xi măng thì các thơng số về đặc trưng lưu biến cũng sẽ bị ảnh hưởng.