- Yêu cầu cao hơn; giám sát chặt chẽ hơn
4.4.Nghiên cứu sử dụng cốt sợi trong BTK chịu lực có độ chảy cao 1 Nghiên cứu ảnh h−ởng sợi ARG đến các tính chất của BTK
289 BS EN 1464 9: 2005 Xếp hạng bền kiềm
4.4.Nghiên cứu sử dụng cốt sợi trong BTK chịu lực có độ chảy cao 1 Nghiên cứu ảnh h−ởng sợi ARG đến các tính chất của BTK
4.4.1. Nghiên cứu ảnh h−ởng sợi ARG đến các tính chất của BTK
Chiều dài sợi phụ thuộc khả năng bám dính của nó với pha nền và cỡ hạt của cốt liệu trong bê tông. Đối với sợi PP, trong BTCS với cốt liệu lớn có Dmax= 1/2 inch (12,5mm), chiều dài hợp lý của sợi đơn vào khoảng 19-20mm [28], [82]. Hàm l−ợng của sợi PP không những phụ thuộc cỡ hạt của cốt liệu mà còn phụ thuộc thành phần BT và mục đích công nghệ [28], [82]. Với mục đích giảm sự phân tầng cốt liệu cho BTCLR có độ chảy cao, hàm l−ợng sợi PP (dạng sợi đơn chiều dài sợi là 19mm) đã đ−ợc xác định bằng thực nghiệm trên cơ sở khảo sát ảnh h−ởng của nó đến tính công tác của HHBT và tính chất cơ lý của BTK. Kết quả nghiên cứu BTK cốt sợi PP đ−ợc trình bày trong ch−ơng 5 của luận án. Đối với sợi ARG, do có bản chất hoá lý và trạng thái bề mặt khác với sợi PP, mức độ bám dính với nền xi măng cao hơn, khả năng phân tán của nó trong nền BT cũng khác, cho nên các thông số về chiều dài sợi và hàm l−ợng sử dụng sợi cũng khác so với sợi PP. Sợi thuỷ tinh bền kiềm ARG sử dụng trong nghiên cứu nguyên gốc là dạng sợi tao (sợi liên tục). Chiều dài và hàm l−ợng của sợi ARG trong BTK chịu lực có độ chảy cao là hai biến số trong bài toán quy hoạch thực nghiệm mà hàm mục tiêu là tính công tác của HHBT và tính chất cơ lý của BTK. Các thông số tối −u về chiều dài sợi ARG và hàm l−ợng của nó sẽ đ−ợc xác định trên cơ sở tối −u hoá các hàm hồi quy thực nghiệm theo mục tiêu công nghệ.
Các kiến thức tiên nghiệm về cốt sợi ARG trong BT cốt liệu lớn nói chung và BTK nói riêng là không nhiềụ Một vài tài liệu và công trình nghiên cứu [61], [65], [96] đã công bố, trong BTCS (cốt liệu có Dmax= 12,5mm) có thể sử dụng sợi ARG siêu mảnh (d = 10 15μm, L= 12 24mm) với hàm l−ợng 0,6 1,2 kg/m3 BT. Kế thừa các kết quả đã có cùng kinh nghiệm nghiên cứu về BTCS, tác giả sử dụng mô hình toán quy hoạch thực nghiệm bậc hai tâm xoay 2 biến x1, x2. Hai biến thực t−ơng ứng là hàm l−ợng sợi: Z1 = s, % và chiều dài sợi: Z2 = L, mm. Giá trị của biến mã và biến thực trình bày trong bảng 4.9. Số thí nghiệm trong ma trận thực nghiệm là N= 13, giá trị cánh tay đòn = 2 = 1,414; số thí nghiệm lặp tại tâm kế hoạch là n0 = 5 [27]. Hàm mục tiêu là các thông số: độ sụt SN, độ chảy D0, độ phân tầng PT, khối l−ợng thể tích tự nhiên vb, c−ờng độ nén Rn28 và c−ờng độ uốn Ru28 tuổi 28 ngày của BTK.
Bảng 4.9. Miền giá trị của các biến mã và biến thực: Biến mã xi xi (i = 1 .. 2) -1,414 -1 0 +1 +1,414 xj Biến thực Zj Z1 = s, % 0,08 0,10 0,15 0,20 0,22 0,05 Z2 = L, mm 13 15 20 25 27 5,00
Miền giá trị chiều dài sợi khảo sát nh− trong bảng 4.9 đ−ợc chọn trên cơ sở kinh nghiệm nghiên cứu của một số tác giả [28], [82]. Theo đó chiều dài cốt sợi phân tán nên lớn hơn giá trị Dmax của cốt liệu từ 1,5 đến 2 lần. Sợi ARG đ−ợc cắt theo chiều dài mong muốn tại phòng thí nghiệm từ sợi liên tục.
Cấp phối cơ sở của BTK chịu lực có độ chảy cao là cấp phối tối −u đã xác lập đ−ợc ở mục 4.3. Để ý rằng, thể tích của sợi trong 1000 lít BT khá nhỏ (0,17 0,46 lít) nên có thể bỏ qua khi tính toán thể tích của BT. Bảng 4.10 trình bày ma trận quy hoạch thực nghiệm và kết quả thí nghiệm.
Quy trình và thiết bị trộn hỗn hợp BTK có mặt cốt sợi (BTKCS) cũng t−ơng tự nh− BTK không cốt sợị Tuy nhiên cốt sợi đ−ợc cho vào sau cùng và thời gian trộn thêm là 5 phút. Sau khi trộn xong, tiến hành đo độ sụt, độ chảy, khả năng tự
lèn (nếu có), độ phân tầng của hỗn hợp BTK và khối l−ợng thể tích của HHBT. Sau đó đúc mẫu để kiểm tra tính chất cơ lý của BTKCS.
Bảng 4.10. Ma trận quy hoạch thực nghiệm và kết quả thí nghiệm
N x1 x2 Z1 % Z2 mm Sợi, SN D PT vbk Rn28(*) Ru28(*) kg/m3 cm mm % kg/m3 daN/cm2 daN/cm2 1 1 1 0.20 25 1.13 24 38 4 1659 323 38 2 1 -1 0.20 15 0.57 25 51 6 1704 340 39 3 -1 -1 0.10 15 0.57 28 76 17 1729 279 43 4 -1 1 0.10 25 1.13 26 66 12 1678 299 43 5 1.414 0 0.22 20 0.85 25 45 5 1744 335 44 6 0 -1.414 0.15 13 0.45 28 74 13 1769 367 54 7 -1.414 0 0.08 20 0.85 28 72 20 1740 328 41 8 0 1.414 0.15 27 1.25 25 48 6 1698 295 62 9 0 0 0.15 20 0.85 23 41 4 1726 340 53 10 0 0 0.15 20 0.85 22 42 2 1706 350 48 11 0 0 0.15 20 0.85 25 45 2 1679 360 57 12 0 0 0.15 20 0.85 24 41 3 1715 335 60 13 0 0 0.15 20 0.85 24 44 5 1697 355 55
(*) Quy đổi về đơn vị chuẩn của hệ SI theo quan hệ: 1 daN/cm2 0,1 MPa.
Sau khi xử lý số liệu bằng phần mềm toán học Maple9.0, loại bỏ các hệ số không có nghĩa và kiểm tra tính t−ơng hợp của mô hình, nhận đ−ợc các hàm mục tiêu t−ơng hợp nh− sau:
YSN = 23,6 - 1,09x1 - 0,84x2 + 1,23x1 2 + 1,23x2 2 (4.16) YD0 = 41,60 - 11,20x1 - 7,76x2 - 1,0x1x2 + 7,92x12 + 9,04x22 (4.17) YPT = 3,2 - 5,03x1 - 2,11x2 + 4,34x12 + 2,84x22 (4.18) YRn = 348 +11,86x1 - 12,35x2 - 13,5x12 - 13,75x22 (4.19) YRu = 55 - 8.43x12 (4.20) Yvb = 1705 - 24,55x2 (4.21) Trong đó: x1= 20(Z10,15); x2= 0,2(Z20,20)
Căn cứ vào các ph−ơng trình hồi quy thực nghiệm, có thể phân tích ảnh huởng của hàm l−ợng sợi và độ dài sợi đến các tính chất của HHBT và BTK. Nhận thấy rằng hầu hết các hàm mục tiêu đều là hàm bậc 2 của hàm l−ợng sợi và độ dài sợị Riêng khối l−ợng thể tích của BTK không phụ thuộc biến x1. Điều đó có nghĩa là khi hàm l−ợng sợi biến thiên từ 8 – 22% đã ảnh h−ởng không đáng kể đến khối l−ợng thể tích của BTK. C−ờng độ uốn của BTKCS không phụ thuộc biến x2. Điều này là do khả năng bám dính tốt của sợi ARG với nền xi măng. Có thể sợi không bị kéo tuột khỏi nền ngay cả khi chiều dài sợi ngắn nhất (L=13mm). Về nguyên lý, khi chiều dài sợi tăng lên (có giới hạn) thì năng l−ợng bám dính của sợi với pha nền cũng tăng lên và sợi sẽ phát huy vai trò của mình khi ứng suất từ pha nền truyền sang, tuy nhiên khi đó hàm l−ợng khí cuốn vào BT cũng gia tăng và c−ờng độ BT có xu h−ớng giảm xuống. Hai hiệu ứng trên có thể bù trù nhau và kết quả là trong hàm hồi quy của Ru28 chỉ còn biến số hàm l−ợng sợị Khi x2 tăng, nghĩa là chiều dài sợi tăng lên đã làm tăng hàm l−ợng bọt khí trong BT, điều đó làm giảm khối l−ợng thể tích của nó, đúng nh− mô tả trong ph−ơng trình (4.21).