T k t qu phân tích thành ph n hóa c aătroăbay,ăđ i chi u v i TCVN 10302:2014 [17], cho th y tro bay s d ng là tro bay lo i F (có ch aăítăh nă10%ăCaO), và các ch tiêu phù h păđ đúcăm u bê tông ho c v a. B ng 3.7 th hi n kh iăl ng riêng c a tro bay.
B ng 3.7 Kh iăl ng riêng c a tro bay
Ch ătiêu Kh iăl ngăriêngăa (g/cm3) *
K tăqu 2.53
Nguyên lý ch t o HPC [6]
l ng v t li u thành ph n s đ c tính tốn d aăvƠoăph ngăphápăth tích tuy tăđ i khi đưăl a ch n t l N/CKD phù h p. Thi t k thành ph n h t (hay c p ph i h t) là vi c tìm ra t l ph i h p gi a các c h t c t li uăđ tăđ c yêu c uăquyăđ nh,ăđ ng th iăđemă l i hi u qu v kinh t , k thu t.
i v i HPC, t iă uăhóaăc p ph i h tăđ đ tăđ đ c l n nh tăđ c coi là m t trong nh ng c ăs khoa h c cho vi c thi t k thành ph năbêătông;ăvƠăđơyăc ngălƠăhƠmăm c tiêu c a thi t k thành ph n h t.ăTrênăc ăc t l các v t li u h t t iă uătínhătốnăđ c, k t h p v iăph ngăphápăth tích tuy tăđ i, th tích c a 1 m3bêătơngăđưălènăch tăcoiănh ălƠăt ng th tích c aăn c,ăxiăm ng,ăPGK,ăcát,ăPGSDăvƠăth tích khơng khí b cu n vào bê tông khi nhào tr n theo công th c (3.1).
1000
X PGK C N SP
X PGK C N SP
(3.1)
Trongăđó:
X, PGK, C, N, SP: l năl t là kh iăl ng c aăxiăm ng,ăPGK,ăcát,ăn c, ph gia siêu d o
x
, PGK c, N , SP: l năl t là kh iăl ng riêng c aăxiăm ng,ăPGK,ăcát,ăn c, ph gia siêu d o
Kích th c các m u thí nghi m s d ng trong nghiên c u
3.3.1 Kíchăth c m u thí nghi m v t li u
3.3.1.1 C ngăđ ăch uănénăc aăHPC
Tác gi ch năđúcăm uăkíchăth c: 5×5×5 cm. Hình 3.8. Hình 3.9 th hi n m u bê tơng kíchăth c 5×5×5 cm sau khi đ c tháo khn.
Hình 3.9 M uăbêătơngăkíchăth c 5×5×5 cm sau khi đ c tháo khn
3.3.1.2 ModulăđƠnăh iăvƠh ăs ăpoison
M u thí nghi mămodulăđƠnăh iăEăcóăkíchăth c l păph ngăkíchăth c D×H=100×200 (mm), áp d ng tiêu chu n TCVN 3118-1993 [23], xem Hình 3.10.
Hình 3.10 M u thí nghi mămodulăđƠnăh i E và h s poison
3.3.2 Kíchăth c m u thí nghi m d m
Tác gi d aăvƠoăkíchăth c d m T c a c u Sơng Phan, thu c d án nâng c p c i t o qu c l 55 n iădƠiăđưăthiăcôngăn mă2018ăv i chi u dài L = 24m.
d dàng cho vi c ch t o ván khn thí nghi m d m,ăkíchăth c d măđ căquyăđ i thành m t c t ch T theo nguyên lý gi nguyên giá tr Momen quán tính (B ng 3.8). Giá tr quyăđ i chênh l ch 0.17% do làm tròn các giá tr đ d dàng làm khuôn cho d m.
B ng 3.8 Thông s quyăđ i m t c t gi a d m thu nh và m t c t d m thí nghi m hình (a)ătr căkhiăquyăđ i,ă(b)ăsauăkhiăquyăđ i
T đó,ăkíchăth c d mădùngăđ thí nghi măđ c th hi nănh ăHìnhă3.11 và Hình 3.12.
(a) Tr căkhiăquyăđ i (b) Sauăkhiăquyăđ i
Hình 3.11 M t c tăngangăquyăđ i d m T thu nh theo t l 1/10:ă( năv : mm)
Hình 3.12 M t c t d căquyăđ i d m T thu nh theo t l 1/10:ă( năv : mm) 180 120 60 18 102 120 18 102 180 47 L=2400 mm H = 12 0 bf bw Momen quán tính Ix
Ixăd măc uă
Sông Phan
t ăl ă1/10
180mm 60mm 11223000 mm4
Ixăd măthíă
Ph ng pháp thí nghi m v t li u
3.4.1 Thí nghi m c p ph i v t li u
Nghiên c u c a tác gi tham kh o b ng c p ph iăđ c Shen [24] đ aăraăvƠoăn mă2019. B ng 3.9 đ c păđ n t l c p ph i theo Shen [24]. T t l c p ph iăbanăđ u này, tác gi đưăti n hành thí nghi mătheoăquiătrìnhăđưăđ xu t Hình 3.13 đ tìm ra thành ph n HPC t iă u.ă
B ng 3.9 T l thành ph n v t li u cho 1 m3 bê tông theo nghiên c u c a Shen [24]
Trongăđó:ăCKDă=ăXiăm ngă+ăSilicaăfume Trong ph n thí nghi m c p ph i v t li u n nătr c khi thêm thành ph n tro bay, tác gi đư tham kh o các k t qu thí nghi m c a lu năv năth căs ăPh m Minh Tâm [25] v iăđ tƠi:ă“ăNghiên c u kh n ngăkhángău n c a k t c u d m c u ch T ch t o b ng bê tông ch tăl ng cao s d ng b tăđáăvơi”ăhoƠnăthƠnhăn mă2022. Qui trình thi t k c p ph i n năHPCăđ c Ph m [25] đ aăraătrình bày Hình 3.13.
Hình 3.13 Thi t k đ xu t c p ph i n n c a Ph m [25]
ácăb nănh ăsau.
Xiăm ng Silica fume B tăth chăanh N c/CKD Ph ăgiaăsiêuăd o
1 0.3 0.3 0.2 0.015
B că1:ăD a vào thành ph n c p ph iătheoăđ ngh c a Shen [24]; ti năhƠnhăđúcăm u v i t l ph gia siêu d o (SP) khác nhau. D a vào giá tr c ngăđ
nén cao nh t,ătìmăđ c t l ph gia cho c p ph i iă u
B că2:ăThayăđ iăt ăl ăSilicafumeă(SF)ăv iăl ngă ph ăgiaăt iă u.ăD aăvƠoăgiáătr ăc ngăđ ăch uănén,ă
tìmăđ căt ăl ăSFăt iă uăchoăc păph iăHPCă[25].
B că3:ăThayăđ iăt ăl ăB tăcáchăth chăanhă(BC)ăv iă l ngăSP,ăSFăt iă u.ăD aăvƠoăgiáătr ăc ngăđ ăch uă
B c 1: Thayăđ i các t ph gia siêu d o SP trong c p ph i n n c a Shen [24] (B ng 3.10)
B ng 3.10 T l c p ph i v i SPăthayăđ i theo nghiên c u c a Ph m [25]
T ăl ăc pă ph i Tênăm u SP1 SP2 SP3 SP4 SP5 Xiăm ng 1 1 1 1 1 Silica fume 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 B tăcát 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 Cát 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 N c/CKD 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 SP/XM 6% 5% 4% 3% 2% - Chú thích:
Tênăm uăđ căđ tătheoăđ nhăd ngăsau:ăSPx
SP:ăM uăcóăthƠnhăph năph ăgiaăsiêuăd oăthayăđ iătheo t ăl .
x: S th t các lo i m u, ng v i t ng lo i m u có t l SP/XMăthayăđ i
N c/CKD:ă T ă l ă N c/Ch tă k tă dínhă (Ch tă k tă dínhă g mă xiă m ng+silicaă fume+b tăcátăth chăanh)
SP/XM:ăT ăl ăthƠnhăph năPGSD/xiăm ng
B c 2: Thayăđ i t l silicafume (SF) v iăl ng ph gia t iă uă(xemăB ng 3.11). D a vào giá tr c ngăđ ch uănén,ătìmăđ c t l SF t iă uăchoăc p ph i HPC [25].
B ng 3.11 T l c p ph i HPC v iăSFăthayăđ i theo nghiên c u c a Ph m [25]
T ăl ăc pă ph i Tênăm u SF1 SF2 SF3 Xiăm ng 1 1 1 Silica fume 0.3 0.2 0.1 B tăcát 0.3 0.3 0.3 Cát 1.1 1.1 1.1 N c/CKD 0.2 0.2 0.2 SP/XM 5% 5% 5%
B c 3: Thayăđ i t l b t cát th ch anh (BC) v iăl ng SP và SF t iă u b ng 0.1 (B ng 3.12). D a vào giá tr c ngăđ ch uănén,ătìmăđ c t l BC t iă uăchoăHPC [25].
B ng 3.12 T l c p ph i HPC v i BCăthayăđ i theo nghiên c u c a Ph m [25]
T ăl ăc pă ph i Tênăm u BC1 BC2 BC3 Xiăm ng 1 1 1 Silica fume 0.1 0.1 0.1 B tăcát 0.3 0.2 0.1 Cát 1.1 1.1 1.1 N c/CKD 0.2 0.2 0.2 SP/XM 5% 5% 5%
Sau khi d a trên các thành ph n c p ph i c a Ph m [25], tác gi ti p t c s d ng thành ph nătroăbayăđ tìm ra c p ph i t iă u nh ăHình 3.14.
Hình 3.14 Thayăđ i thành ph n tro bay trên c p ph i n n theo nghiên c u c a Ph m [25]
C th : tác gi dùng c 2 thành ph n c p ph iăHPCăđ thêm vào tro bay (xem B ng 3.13 và 3.14).
V i t l BC = 0.2X
B ng 3.13 T l thành ph n c p ph i các m u v i thành ph n tro bay thayăđ i và t l BC = 0.2X T l c p ph i Tên m u v1 v2 v3 Xiăm ng 1 1 1
B că4:ăThayăđ iăt ăl ătroăbayăv iăl ngăSP,ăSF,ăBCăt iă u.ăD aăvƠoăgiáătr ăc ngăđ ăch uănén,ătìmăđ căt ăl ă
troăbayăt iă uăchoăc păph iăHPC
Silica fume 0.1 0.1 0.1 B t cát 0.2 0.2 0.2 Tro bay 0.0 0.1 0.15 Cát 1.1 1.1 1.1 N c/CKD 0.2 0.2 0.2 SP/XM 5% 5% 5% V i t l BC = 0.1X
B ng 3.14 T l thành ph n c p ph i các m u v i thành ph n tro bay thayăđ i và t l BC = 0.1X T l c p ph i Tên m u v4 v5 v6 Xiăm ng 1 1 1 Silica fume 0.1 0.1 0.1 B t cát 0.1 0.1 0.1 Tro bay 0.0 0.1 0.15 Cát 1.1 1.1 1.1 N c/CKD 0.2 0.2 0.2 SP/XM 5% 5% 5%
3.4.2 Quy trình s n xu t bê tông.
Bê tông ch tăl ng caoăđ c tr n trong các máy tr năc ng b căthơngăth ng có b đi u ch nh t căđ tr n. Dung tích c a máy tr n tùy theo kh iăl ng c a cơng trình ch n cho phù h p. V ki u tr n, thông qua vi c tham kh o các nghiên c uătr căđơyăvƠăquaă quá trình tr n th , tác gi đ xu t quá trình tr n b ng máy c ng b c có t căđ quay t 20 -30 vòng phút, t t nh t là s d ng máy có 2 t căđ là quay v a và quay nhanh. Quy trình tr n c th đ căđ xu tănh ăHình 3.15.
*T ng th i gian tr n: 6 phút
Hình 3.15 Quy trình tr n c p ph i HPC
3.4.3 C ng đ ch u nén c a m u bê tông
M uăsauăkhiăđúcăđ c b oăd ngătrongăđi u ki n phù h p: m uăđ c ph b ngăkh nă tăvƠăđ căđ t trong phịng có nhi tăđ năđ nh 25 oCănh ăHìnhă3.16.
B c 1: Tr năkhôăxiăm ngăv i silicafume, b t cát, tro bay và cho máy tr năđ u h n h p trong 1 phút v i t c đ v a.
B c 2: Thêm vào h n h păn c và ph gia siêu d o, kh iăđ ng máy tr n v i t căđ v aătrongă1ăphút,ăsauăđóă ti p t c chuy n sang ch đ quay nhanh trong 1 phút đ n khi h n h păđ ng nh t.
B c 3: Thêmăl ng cát vào h n h p, b t ch đ quay v a trong 1 phút và quay nhanh trong 1 phút.
B c 4: Cho ti p ph n s i thép vào h n h p, tr n v i
t căđ cao trong 1 phút.
Hình 3.16 B oăd ng m u bê tơng
Sauăđó, m uăđ căđemăđiănénăt i 3, 7, 28 ngày tu i. Quy trình thí nghi m tuân theo TCVN 3118:1993 [23]. Thi t b thí nghi m là máy nén bê tơng t i phịng thí nghi m V t li u Xây d ng c aătr ngănh ăt i Hình 3.17 (a) và (b).
(a) (b)
Hình 3.17 Thi t b thí nghi m s d ng t i phòng
3.4.4 Modulăđàn h i và h s poison
Sau 28 ngày tu i, m uăđ c ti năhƠnhăđemăđiăthíănghi măxácăđ nhămodulăđƠnăh i. Quy trình thí nghi mătuơnătheoăh ng d n t i Tiêu chu n ASTM C469 [26], các h s quy đ i theo TCVN 3118-1993 [23] và nghiên c u c a Tr n [27]. Hình 3.18 mơ t q trình th c hi n thí nghi m. i v i thí nghi m v t li u d m, các thi t b bao g m:
- Khungăđoăchuy n v - đoămơăđun
Hình 3.18 Q trình thí nghi m modulăđƠnăh i và h s poison
Thi t b và ph ng pháp thí nghi m d m
3.5.1 Thi t b thí nghi m d m
Các thí nghi măModulăđƠnăh i và k t c u d m ch Tăđ căđ i ng công ty
BACHKHOA testing (LAS XD 712) th c hi n t ngƠyă10/4/2022ăđ n 20/5/2022. ti n hành thí nghi m u n d m T và thu th p d li uănh ătiêu chu n yêu c u, tác gi đưăs d ng nh ng thi t b g m:
- H th ng ghi nh n d li u SCXI nh ăHìnhă3.19 (a) - C m bi n l c ậ Loadcell 10T nh ăHìnhă3.19 (b)
- C m bi nă đoă chuy n v ph ngă ngangă (LVDTă- Linear Variable Differential Transformer) nh ăHìnhă3.19 (c)
- C m bi nă đoă chuy n v ph ngă d c (LVDT - Linear Variable Differential Transformer) nh ăHìnhă3.19 (d)
- Strain gauge ậđoăbi n d ng thép nh ăHìnhă3.19 (e) - Thi t b đoăb r ng v t n t nh ăHìnhă3.19 (f)
a. H th ng ghi nh n d li u SCXI b. C m bi n l c ậ Loadcell 10T
c.ăLDVTăđoăchuy n v ph ngăngangăăăăăăăăd.ăLDVTăđoăchuy n v ph ngăd c
e. Strain gauge - đoăbi n d ng thép f. Thi t b đoăb r ng v t n t Hình 3.19 Thi t b dùng cho thí nghi m d m
3.5.2 Ph ngăphápăthíănghi m d m
Thí nghi m d m d aătrênăh ng d n t i tiêu chu n ASTM C1018: Do th c hi n theo mơ hình m u th c nghi m nên ch áp d ng m t ph n (mơ hình thí nghi m) theo các tiêu chu n hi n hành. Tiêu chu n hi n hành khơngăquyăđnh v kíchăth c m uănh ăm u thí
Trongăqătrìnhăđúcăm u, strain gauge (xem Hình 3.19.e)ăđ c l păđ t trên c t thép ch u l c chính c a d m nh m m căđíchăghiănh n giá tr bi n d ng c a thép trong quá trình tác d ng l c u n lên d m. M u d măsauăkhiăđ 28 ngày tu iăđ c thí nghi m. Mơ hình thí nghi măđ c mơ t nh ăHình 3.20.
Hình 3.20 Mơ hình thí nghi m d m T
Chuy n v k đi n t đ c g n tr c ti p trên b m t c a k t c u, Hình 3.19.b và 3.19.c nh m m căđíchăghiănh n giá tr chuy n v d c và chuy n v ngang trong quá trình tác d ng l c u n lên d m. Khi l c tác d ng b tăđ u tác d ng chuy n v k đi n t và Strain gaugeăđ c ghi nh năđ ng th i qua thi t b thu nh n d li u SCXI (Hình 3.19.a)ăđ n khi d m b phá hu hồn tồn.
3.5.3 Mơ hình d m thí nghi m
ti n hành thí nghi m d m, tác gi đ xu t 3 lo i d m phù h p v iăkíchăth căđưăquyă đ i và s d ng 3 cách b trí c tăthépănh ăsau:
- M u thí nghi m D1: b trí c t thép d c ch u l c và c tăthépăđaiănh ăHìnhă3.21ăvƠăHìnhă 3.22
+ C t thép d c ch u l căđ c l a ch n là c tăthépătrịnătr năđ ng kính D8. + C tăthépăđaiăs d ng c tăthépăđ ng kính D6.
P P
150 700mm 700mm 700mm 150
Hình 3.22 M t c t d c b trí c t thép d m D1
- M u thí nghi m D2: b trí c t thép ch u l c và không s d ng c t thépăđaiă(Hình 3.23 và Hình 3.24)
+ C t thép d c ch u l căđ c l a ch n là c tăthépătrịnătr năđ ng kính D8.
Hình 3.23 M t c t ngang b trí c t thép d m D2
Hình 3.24 M t c t d c b trí c t thép d m D2
Hình 3.25 M t c t ngang d m D3
Hình 3.26 M t c t d c d m D3
3.5.4 Công tác chu n b đúcăm u thí nghi m
B c 1: Gia cơng ván khn, b trí và l păđ t c t thép d m. D m đ c chia thành 3 lo i nh ăđưăkíăhi u Hình 3.27.
Hình 3.27 Cơng tác chu n b m u B c 2: L păđ t Sensor lên c t thép ch nh ăHìnhă3.28
120 18 102 180 47 L=2400 H = 1 2 0 D3 D2 D1
Hình 3.28 L păđ t v trí sensor t i gi a nh p B c 3: Ti năhƠnhăđúcăm u thí nghi m
- Chu n b v t li u và ti n hành tr n m uănh ăHình 3.29 (a) và Hình 3.29 (b)
(a)ăChu năb ăkh iăl ngăv tăli uăăăăăăăăăăăăăăăăăăăă (b)ăTi năhƠnhătr năm u Hình 3.29 Ti n hành tr n m u theo c p ph iăđưăch n B c 4: Hoàn thành m uăđúcăvƠăb oăd ng m u nh Hình 3.30.
3.5.5 Ti n hành thi t b thí nghi m d m
- Sau khi d măđưăđ tăc ngăđ 28 ngày tu i (Hình 3.31), ti n hành tháo d khn và ti n hành thí nghi m.
Hình 3.31 D mătr c khi thí nghi m
- Ti n hành l păđ t d m vào thi t b thí nghi m nh ăHìnhă3.32 (a) và Hình 3.32 (b)
Hình 3.32 L păđ t d m vào thi t b nén ( Loadcell 10T)
- D măđ t t i v trí g iăcáchăđ u d m 150 mm, v tríăđ t l c cách g i 700 mm và 2 v trí đ t l c cách nhau 700 mmănh ăHìnhă3.33 và Hình 3.34.
Hình 3.33 V trí g iăđ u d m
Hình 3.34 S ăđ đ t t i tr ng lên d m
- Ti n hành l păđ t thi t b đoăchuy n v d c và chuy n v ngang t i v trí gi a nh p c a d m (Hình 3.35 và 3.36).
Hình 3.36 C m bi năđoăchuy n v d c (L păd i cánh d m)
- Sau khi l păđ t d m và các c m bi n lên d m, ti n hành thí nghi m theo Hình 3.37, 3.38, 3.39 và 3.40.
Hình 3.39 Thí nghi m d măcóăthépăđaiăvƠăthépăd c (D m D3)
Hình 3.40 Máy thu và x lý s li u t các c m bi n l p trên d m
- Ti năhƠnhăđoăvƠăv các v trí xu t hi n v t n t trên các d m (Hình 3.41)
CH NGă4:ăK TăQU ăTHệăNGHI Mă
K t qu thí nghi m c p ph i HPC theo quy trình thi t k và th o lu n
K t qu c ngăđ v t li u trích d n theo lu năv năc a Ph m Minh Tâm [25] nh ăHìnhă 4.1.
Hình 4.1 K t qu c ngăđ v t li u trích d n theo lu năv năc a Ph m Minh Tâm [25]