Tất cả các yếu tố trong Hình 3.2 đều ảnh hưởng đáng kể đến cường độ chịu nén của bê tông, tuy nhiên nếu đưa tất cả các yếu tố này vào cùng một mơ hình để đánh giá ảnh hưởng đến cường độ chịu nén thì bài tốn sẽ rất phức tạp. Vì vậy, các nghiên cứu thường chỉ xét ảnh hưởng của một đến hai yếu tố trong Hình 3.2 đến cường độ chịu nén, cịn các yếu tố khác được xem như không thay đổi.
3.2.2. Xây dựng quy trìnhvà bộ dữ liệu thực nghiệm
3.2.2.1. Xây dựng quy trình thực nghiệm
Đối với các loại bê tơng thường gặp, đã có đầy đủ quy trình thực nghiệm để xác định cường độ chịu nén bê tông [8]. Tuy nhiên, với bê tông sử dụng các cấp phối mới, đặc biệt với các vật liệu phế phẩm tro bay và bột đá, các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bê tông sẽ tăng lên, nên việc lựa chọn và thiết kế quy trình thực nghiệm là rất quan trọng. Quy trình bao gồm thiết kế cấp phối, lựa chọn mẫu thí nghiệm, chế tạo và dưỡng hộ mẫu, và xác định các dữ liệu thực nghiệm.
Cường độ chịu nén bê tông (B10-B45)
Cấp phối
Tuổi bê tông
Điều kiện dưỡng hộ
Phương pháp chế tạo bê tông Mẫu thí nghiệm Độẩm Nhiệt độ Cốt liệu bé Cốt liệu lớn Chất kết dính Nước Mẫu khối vng Mẫu hình trụ Phụ gia Thủ công Bằng máy 14 ngày 7 ngày 28 ngày
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến cường độ chịu nén, tuy nhiên mục tiêu của Luận án là nghiên cứu ảnh hưởng của các thành phần vật liệu, đặc biệt là vật liệu phế phẩm tro bay và bột đá ảnh hưởng như thế nào đến cường độ chịu nén. Do vậy, Luận án chỉ nghiên cứu ảnh hưởng của cấp phối đến cường độ chịu nén bê tông, các điều kiện khác được giả thiết thực hiện theo các điều kiện thường gặp như: mẫu thử là mẫu hình khối vng cạnh 15cm, tuổi bê tơng chịu nén ở tuổi 28 ngày, điều kiện dưỡng hộ và chế tạo được thực hiện tại Phịng thí nghiệm Kết cấu cơng trình, trường Đại học Bách khoa.
Trong các yếu tố cấp phối, phụ gia chế tạo bê tơng có rất nhiều loại, do vậy để khơng bị nhiễu kết quả, Luận án khơng xét đến phụ gia trong nghiên cứu. Từ đó, các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ chịu nén bê tông sẽ được đưa vào nghiên cứu gồm có cát, bột đá, đá dăm, xi măng, tro bay và nước.
Dựa trên chỉ dẫn của Bộ xây dựng [8] về lựa chọn cấp phối, để chế tạo bê tông đạt cấp độ bền chịu nén từ B10 đến B45, các thành phần vật liệu cơ sở để chế tạo bê tông được thể hiện trong Bảng 3.7.
Bảng 3.7. Thành phần vật liệu cơ sở
Vật liệu Đơn vị Khoảng biến thiên Cốt liệu bé Cát (80%) kg 512-755,2 Bột đá (20%) kg 128-188,8 Tổng kg 640-944 Cốt liệu lớn (đá dăm) kg 1100-1200 Chất kết dính Xi măng (80%) kg 172,8-420 Tro bay (20%) kg 43,2-105 Tổng kg 216-525 Nước lít 190-230
Bảng 3.7 cho thấy, chất kết dính có khoảng biến thiên (so với hàm lượng tối đa của vật liệu này) là lớn nhất: 58,9%, tiếp theo cốt liệu bé: 32,2%, nước: 17,4% và cốt liệu lớn biến thiên ít nhất: 8,3%. Điều này cũng cho thấy cường độ chịu nén chịu
ảnh hưởng nhiều nhất của chất kết dính, tiếp theo đến cốt liệu bé, nước và cốt liệu lớn ảnh hưởng ít nhất.
Để xác định số lượng mẫu cần phải thực hiện, nghiên cứu sử dụng phương pháp qui hoạch thực nghiệm. Do chất kết dính biến thiên nhiều nhất, nên số mức thay đổi được chọn là 4 mức; với nước và cốt liệu bé, số mức thay đổi là 3 mức; cốt liệu lớn ít biến đổi nên số mức thay đổi được chọn là 2 mức (Bảng 3.8).
Bảng 3.8. Vật liệu thành phần và các mức thay đổi hàm lượngcủa vật liệu
Ký hiệu Vật liệu Mức thay đổi Số mức
1 2 3 4
A Cốt liệu bé (kg) 640 792 944 3
B Cốt liệu lớn (kg) 1100 1200 2
C Chất kết dính (kg) 216 319 422 525 4
D Nước (lít) 190 210 230 3
Số lượng cấp phối thí nghiệm được xác định theo phương pháp thiết kế thực nghiệm đa yếu tố (full factorial) như sau:
𝑆ố 𝑐ấ𝑝 𝑝ℎố𝑖 = 21× 32× 41 = 72 (3.1) Từ q trình phân tích như trên, một quy trình thực nghiệm để xác định cường độ chịu nén bê tông được xây dựng gồm các bước như sau (Hình 3.3).
• Bước 1: Xây dựng bảng cấp phối cho các mẫu thí nghiệm. • Bước 2: Thực hiện chế tạo và dưỡng hộ mẫu.
• Bước 3: Tiến hành đo đạc và xây dựng bộ dữ liệu thực nghiệm.