CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG MẶT ĐƯỜNG
1.2. Bêtông ximăng nội bảo dưỡng
Nội bảo dưỡng (IC) là quá trình mà sự thủy hóa XM được tiếp tục do sự có mặt của nước bên trong mà không phải là một phần của nước nhào trộn theo ACI CT-13 [47]. Khi đó, lượng nước cung cấp cho một hỗn hợp CKD mới đông kết được sử
dụng từ những bể chứa, ví dụ như cốt liệu nhẹ bão hịa nước, để thay thế độ ẩm mất đi do thốt hơi nước hay do sự tự khơ. IC đã được định nghĩa bởi Viện BT Hoa Kỳ (ACI) là “việc cung cấp nước xuyên suốt hỗn hợp CKD vừa mới đóng rắn sử dụng ‘bể chứa’ CL nhẹ bão hịa nước mà sẵn sàng nhả nước khi cần cho sự thủy hóa hoặc để thay đổi độ ẩm đã mất trong q trình bay hơi nước hay do sự tự khơ”.
Ảnh hưởng của nội bảo dưỡng đối với bê tông được thể hiện là: Giảm co tự sinh và nứt ở tuổi sớm; Giảm nứt do co dẻo (tính bền vững của cơng trình); Tăng cường độ (nén và uốn), đặc biệt là ở tuổi muộn; Giảm mô đun đàn hồi; Cải thiện vi cấu trúc vùng chuyển tiếp; Giảm độ nở dưới điều kiện thí nghiệm xâm nhập sun-phát; Giảm độ thấm hút và xâm nhập clo-rua (rõ rệt nhất trong việc trì hỗn sự ăn mịn); Tăng hiệu quả của việc sử dụng vật liệu CKD (nhằm tăng cường độ hoặc giảm hàm lượng XM); Tăng tuổi thọ và giảm chi phí vịng đời cơng trình (tăng tuổi thọ đối với những mặt cầu khi so sánh với BT thơng thường chỉ dựa vào những tính chất phổ biến mà khơng quan tâm đến những lợi ích thêm vào của việc giảm khả năng nứt).
Năm 2009 – 2011, Sở Giao thông vận tải tiểu bang New York [78] đã xây dựng một chuỗi các cây cầu sử dụng LWA cho IC, thay thế 30% LWA (theo thể tích) và tỷ lệ nước/chất kết dính (N/CKD = 0,4). Dữ liệu từ báo cáo bởi Streeter và các cộng sự 2012 [86] cho thấy IC có ảnh hưởng khơng đáng kể đến cường độ hoặc cịn có thể làm tăng cường độ (Bảng 1.1).
Bảng 1.1. Cường độ của BT cho những cây cầu ở NYSDOT [86]
Cường độ nén Cường độ nén Cường độ nén
7 ngày 28 ngày 56 ngày
(psi) (psi) (psi)
Quốc lộ Tên cầu BT BT BT BT IC BT BT IC
thường IC thường thường
I-81 East Hill Road 3720 3335 5040 5273 5900 5853
I-290 Ramp D I-290 3040 3500 4677 4683 5343 5417
Court Street I-81 4727 4859 6309 6976 no data no data Độ cứng của CL trong HHBT ảnh hưởng trực tiếp đến mô đun đàn hồi [73]. Một nghiên cứu được thực hiện bởi Golias (2010) [62] đã sử dụng hỗn hợp đối chứng và hỗn hợp IC với tỉ lệ N/CKD = 0,3 và 0,5 và hàm lượng LWA thay thế tương ứng
là 28% và 25%. Những kết quả kiểm tra này cho thấy sự giảm mô đun đàn hồi khi so sánh với hỗn hợp đối chứng. Điều này có thể có lợi bởi vì nó sẽ làm giảm ứng suất dưới trạng thái căng do co [85].
Hỗn hợp vữa IC sử dụng LWA bão hịa có thể làm giảm đáng kể hoặc loại trừ co dẻo. Khả năng xuất hiện vết nứt do co dẻo giảm khi thể tích LWA thay thế tăng. Những vết nứt do co dẻo có thể bị loại trừ nếu sử dụng hàm lượng LWA thay thế phù hợp. Ví dụ như trong kết quả nghiên cứu này, xác xuất nứt tương ứng với tất cả các chiều rộng vết nứt đều bằng 0 khi hàm lượng thay thế lên đến 18%.
Một trong những cách sử dụng ban đầu được nghiên cứu cho IC là để làm giảm độ co tự sinh với tỉ lệ N/CKD thấp. Bentur [55] đã mô tả rằng khi thay thế 25% LWA bão hịa có thể loại trừ co tự sinh và lượng LWA bão hòa thay thế 20% là hiệu quả đối với co tự sinh.
Có thể giảm co ngót khơng đều bằng việc cung cấp một độ ẩm tương đối đồng đều xuyên suốt bề dày của tấm. Điều này có thể thực hiện bằng cách sử dụng lượng nước thốt ra từ LWA bão hịa. Trong một nghiên cứu thực hiện bởi Wei và Hansen năm 2008 [87], HHBT IC làm giảm sự cong vênh đến 70%. Hỗn hợp sử dụng tỉ lệ N/CKD = 0,45 và được làm khô trong 16 ngày [87].
Độ thấm hút được đặc biệt quan tâm vì nó có thể chỉ ra độ bền lâu tiềm năng vì liên quan đến độ bền của bê tơng theo El-Dieb và Hooton [60].
Sử dụng mẫu vữa được làm với 0,08 đơn vị nước IC mỗi khối XM và tỉ lệ N/CKD = 0,4, Bentz [56] đã chỉ ra sự giảm hệ số khuếch tán Chloride là 25% so với 45% của những mẫu đối chứng. Sự giảm này là do hàm lượng hồ thấm qua [56].
Cusson và Margeson [57] đã sử dụng những mẫu BT với tỉ lệ N/CKD = 0,5 và 0,075 đối với nước IC mỗi khối XM. Nghiên cứu này cho thấy độ thấm Chloride giảm 25% và độ thấm nước giảm 19%. Nó cũng chỉ ra BT IC có hàm lượng C-S-H lớn hơn 20% (xác định ở tuổi 28 ngày sử dụng phép phân tích trọng lượng nhiệt) làm tăng q trình thủy hóa XM. Kết quả nghiên cứu này được trình bày ở bảng 1.2.
Bảng 1.2. Một vài kết quả thí nghiệm về ảnh hưởng của IC [57]
BT đối chứng BT nội bảo Tỷ lệ cải thiện
Các chỉ tiêu dưỡng
(N/X = 0.35) (%)
(N/X = 0.35)
N/Xic (kg/kg) 0 0.075
C–S–H tại 28 ngày (%) 10.2 12.3 21
Cường độ nén 7 ngày (MPa) 45 50 11
Cường độ nén 28 ngày (MPa) 60 65 8
Khả năng thấm nước (m/s) 2.1 × 10-11
1.7 × 10-11 19
Thấm Clo-rua (Coulomb) 553 415 25