Tường bê tông khí chưng áp được xây từ các viên xây kích thước 100x100x300 mm. Tiến hành xây 02 mẫu tường bê tông khí chưng áp: mẫu T1 xây bằng vữa xây thường và mẫu T2 bằng vữa xây mạch mỏng. Tường được xây và bảo dưỡng trong phòng thí nghiệm. Sau khi đạt tuổi thí nghiệm, tiến hành gia tải tường bằng lực nén dàn đều để xác định khả năng chịu lực và hành xử của tường dưới tải trọng. Tường bê tông khí chưng áp xây với vữa thường bao gồm 7 hàng xây, tường xây với vữa mạch mỏng gồm 8 hàng xây.
Sử dụng kích thủy lực có kiểm soát tải trọng bằng đồng hồ để gia tải. Tải trọng được phân bố đều trên chiều dài tường nhờ hệ dầm truyền tải. Hệ dầm truyền tải, kích thủy lực, trụ đỡ phản lực được lắp đặt ngay trước khi tiến hành thí nghiệm. Bố trí thí nghiệm được trình bày tại Hình 2.7.
Gia tải được thực hiện theo 6 giai đoạn. Trong 5 giai đoạn đầu, mỗi giai đoạn tiến hành tăng tải bằng 20% tải trọng phá hoại dự kiến. Sau khi tăng tải, giữ nguyên tải trọng ở mỗi giai đoạn trong vòng 5 phút, ghi nhận vết nứt và các biểu hiện phá hoại khác. Kết cấu được coi là ổn định sau mỗi cấp tải khi sau 5 phút các vết nứt không có sự phát triển về kích thước, kết cấu không xuất hiện thêm các vết nứt mới. Nếu sau 5 phút các vết nứt có dấu hiệu còn tiếp tục phát triển thì tiếp tục theo dõi và ghi số liệu tại các thời điểm cách nhau 5 phút cho đến khi kết cấu ổn định hoặc dừng thí nghiệm và hạ tải nếu có nguy cơ kết cấu bị phá huỷ. Nếu sau khi đạt 100% tải trọng dự kiến mà chưa có dấu hiệu phá
hủy, tiến hành tăng tải tới khi khối xây bị phá hủy. Kết cấu được coi là không còn đảm bảo điều kiện sử dụng khi kích thước của vết nứt lớn nhất vượt quá giá trị giới hạn qui định cho kết cấu công trình.
CHƢƠNG 3. NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VỮA MẠCH MỎNG 3.1 Nghiên cứu lựa chọn các chỉ tiêu kỹ thuật cho vữa mạch mỏng
Vữa mạch mỏng là sản phẩm mới xuất hiện ở nước ta và hiện nay tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9028:2011 cho loại sản phẩm này vẫn chưa đồng bộ với các tiêu chuẩn trên thế giới. Trên thế giới, sản phẩm này thường được tham chiếu tới hai tiêu chuẩn tương ứng của Châu Âu và Hoa Kỳ là EN 998-2 "Specification for mortar for masonry - Part 2: Masonry mortar", ASTM 1660 "Standard specification for thin-bed mortar for autoclaved aerated concrete (AAC) masonry". Ngoài ra, tiêu chuẩn LB Nga ГОСТ 31357-2007 "Cмеси сухие строительные на цементном вяжущем - Общие технические условия" (GOST 31357-2007 Vữa xi măng trộn sẵn trong xây dựng - Yêu cầu kỹ thuật chung) cũng quy định một số chỉ tiêu đối với vữa mạch mỏng.
Yêu cầu kỹ thuật đối với vữa mạch mỏng trong các tiêu chuẩn trên có sự khác biệt nhất định, cả về số lượng các chỉ tiêu và giá trị cần đạt. Điều này có thể là do điều kiện đặc thù của từng quốc gia khác nhau. Trong điều kiện Việt Nam hiện nay, cần xây dựng các tiêu chí cho vữa mạch mỏng trên cơ sở tham khảo các tiêu chuẩn nước ngoài. Bên cạnh đó cần tính đến điều kiện đặc thù về khí hậu, tính chất vật liệu, trình độ công nghệ và quy định quản lý.
Các yêu cầu kỹ thuật được xem xét bao gồm nhóm yêu cầu đối với hỗn hợp vữa và nhóm yêu cầu đối với vữa.
3.1.1 Yêu cầu kỹ thuật đối với hỗn hợp vữa
a, Tính công tác
Tính công tác là một chỉ tiêu quan trọng của hỗn hợp vữa đáp ứng yêu cầu của phương pháp thi công. Tính công tác được đánh giá thông qua độ lưu động xác định trên bàn dằn theo tiêu chuẩn TCVN 3121-3:2003. Đặc điểm thi công xây bằng vữa mạch mỏng là khi rải vữa cần tạo các gờ có chiều cao khoảng 3 mm, rộng 5 mm. Khi đặt viên xây bên trên và gõ, các gờ này sẽ bị san bằng, đảm bảo bề mặt tiếp xúc của vữa với viên xây bên trên. Việc rải vữa và tạo gờ có thể thực hiện bằng bay răng cưa hoặc gầu rải miệng răng cưa.
Thực tế cho thấy, khi tạo gờ bằng bay răng cưa độ lưu động của hỗn hợp vữa nên đạt trên 140 mm. Khi rải hỗn hợp vữa và tạo gờ bằng gầu rải độ lưu động nên đạt trên 170 mm. Tuy nhiên, khi độ lưu động vượt quá 200 mm, các gờ sẽ không sắc nét và sau khi đạt mức tiếp xúc 100% với viên xây bên trên, hỗn hợp vữa dễ bị sụt và trồi qua mạch. Nếu độ lưu động của hỗn hợp quá thấp, các gờ vữa sẽ khó san bằng khi đặt hàng gạch tiếp theo. Diện tích tiếp xúc giữa vữa và hàng gạch bên trên sẽ giảm khiến cường độ liên kết tính cho tổng thể viên xây sẽ giảm.
TCVN 9028:2011 quy định độ lưu động của vữa mạch mỏng nằm trong khoảng 190 mm đến 220 mm. Tuy nhiên, như đã phân tích ở trên, chỉ tiêu này phụ thuộc nhiều vào phương pháp rải vữa và nên do nhà sản suất khuyến cáo.
b, Thời gian công tác
Thời gian công tác là khoảng thời gian qua đó tính công tác của hỗn hợp vữa bị suy giảm ở một mức độ nhất định. Thời gian công tác được xác định theo tiêu chuẩn EN 1015-9:2006 hoặc phụ lục của TCVN 9028:2011. Theo đó, đối với vữa mạch mỏng, thời gian công tác là khoảng thời gian mà độ lưu động của hỗn hợp vữa bị giảm đi 30 mm so với độ lưu động ban đầu xác định sau khi trộn 10 phút. Thời gian công tác của hỗn hợp vữa càng lâu càng thuận lợi cho quá trình thi công. Hỗn hợp vữa lưu giữ quá thời gian công tác sẽ có độ lưu động kém, ảnh hưởng tới chất lượng khối xây do đó cần loại bỏ. Vì vậy, khối lượng mỗi mẻ trộn vữa trên công trường cần được tính toán trên cơ sở thời gian thi công và năng lực thi công của nhà thầu. Yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến thời gian công tác của hỗn hợp vữa là loại và lượng dùng phụ gia polimer. Sử dụng phụ gia polimer thích hợp có thể kéo dài thời gian công tác của hỗn hợp vữa mạch mỏng tới trên 180 phút và hơn nữa đáp ứng yêu cầu của TCVN 9028:2011. Thời gian này đảm bảo cho công tác thi công trên công trường có thể được tiến hành thuận lợi với một lần trộn hỗn hợp vữa.
c, Thời gian hiệu chỉnh
Thời gian hiệu chỉnh được xác định bằng khoảng thời gian mà ít nhất 50% bề mặt của mẫu bê tông khí chưng áp hình lập phương cạnh 50 mm được bao phủ bởi vữa khi mẫu được nhấc lên sau khi đặt lên trên lớp vữa mỏng đã trải trên bề mặt gạch nền. Việc hiệu chỉnh vị trí của viên xây trong quá trình thi công chỉ được phép thực hiện trong khoảng thời gian hiệu chỉnh. Thời gian hiệu chỉnh cần đủ dài để có thể xây, kiểm tra và điều chỉnh vị trí viên xây (nếu cần thiết). Thực tế cho thấy thời gian hiệu chỉnh của vữa mạch mỏng khoảng 5 phút có thể đáp ứng được các yêu cầu trên. Thời gian hiệu chỉnh phụ thuộc nhiều vào đặc điểm vật liệu đầu vào và cấp phối vữa. TCVN 9028:2011 yêu cầu vữa mạch mỏng cần có thời gian hiệu chỉnh trên 5 phút. Để thuận tiện cho thi công và tạo điều kiện đa dạng hóa sản phẩm, có thể quy định một số mức chất lượng theo chỉ tiêu này. Mức 1 cần đạt trên 5 phút và mức 2 trên 10 phút. Thời gian hiệu chỉnh cần được công bố và kiểm soát chặt chẽ trong quá trình thi công.
d, Các chỉ tiêu khác
Một số chỉ tiêu kỹ thuật khác được đặt ra đối với vữa bao gồm thời gian bắt đầu đông kết, khả năng giữ độ lưu động, khả năng giữ nước, hàm lượng bọt khí, ... Các chỉ tiêu kỹ thuật trên có thể được chỉ định đối với hỗn hợp vữa sử dụng trong các điều kiện đặc biệt.
Trong số các chỉ tiêu trên, khả năng giữ độ lưu động và khả năng giữ nước chịu ảnh hưởng lớn của phụ gia hóa học sử dụng và ảnh hưởng tới chất lượng hỗn hợp vữa. Khả năng giữ độ lưu động được xác định theo TCVN 3121- 8:2003 hoặc ASTM C1506-09 sử dụng thiết bị hút chân không. Khả năng giữ nước được xác định theo DIN 18555-7:87 hoặc ГОСТ 5802-86 sử dụng vật liệu thấm nước. Các nghiên cứu trên thế giới [36] cũng như thí nghiệm kiểm chứng đã tiến hành cho thấy giữa khả năng giữ độ lưu động và khả năng giữ nước có mối tương quan tốt. Do đó, trong hai chỉ tiêu này, có thể ưu tiên sử dụng chỉ tiêu khả năng giữ nước do khả năng áp dụng rộng rãi của phương pháp. Một điểm khác biệt lớn giữa hỗn hợp vữa mạch mỏng và hỗn hợp vữa thông thường chính là khả năng giữ nước. Với chiều dày mạch vữa chỉ bằng khoảng 1/5 đến 1/3 so với chiều dày mạch vữa thông thường, nước trong hỗn hợp vữa rất dễ dàng bị hút bởi viên xây tới mức không đủ để cho xi măng có thể thủy hóa đầy đủ. Điều này ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng khối xây. Do đó, trong quá trình nghiên cứu chế tạo vữa mạch mỏng, khả năng giữ nước rất cần được quan tâm. Khả năng giữ nước của vữa mạch mỏng sử dụng phụ gia giữ nước nên khống chế ở mức trên 95% [56]. Khả năng giữ nước của hỗn hợp vữa được đảm bảo bởi thành phần vật liệu và phụ gia polimer. Với các thành phần đã được kiểm soát và ổn định như đối với vữa khô đóng bao thì chỉ tiêu này nên được kiểm soát tại nhà máy cho từng lô sản phẩm và kiểm tra lại ở công trường cũng theo lô chứ không nhất thiết phải kiểm tra thường xuyên.
Vữa mạch mỏng được sử dụng để xây với chiều dày mạch vữa nằm trong khoảng từ 2 mm đến 5 mm. Với chiều dày mạch vữa như vậy, kích thước lớn nhất của hạt cốt liệu sử dụng có ảnh hưởng lớn tới chất lượng vữa. Các nghiên cứu về bê tông cho thấy, kích thước hạt lớn nhất của cốt liệu nên nhỏ hơn kích thước nhỏ nhất của cấu kiện hoặc khoảng cách nhỏ nhất giữa các thanh cốt thép cần lớn hơn khoảng 2,5 - 3 lần. Đối với vữa mạch mỏng có yêu cầu cao về khả năng bám dính, mức độ đồng nhất của vữa cần được nâng cao bằng cách tăng hơn nữa tỷ lệ giữa kích thước mạch vữa và kích thước hạt lớn nhất của cốt liệu. Ngoài ra, trong quá trình thi công, vữa mạch mỏng được rải đều trên bề mặt viên xây và được tạo gờ cao 3 mm bằng bay răng cưa đặc chủng. Để có thuận lợi cho việc tạo được gờ sắc nét cần sử dụng cốt liệu nhỏ với kích thước hạt nhỏ nhất có thể. Thực tế thi công cho thấy, với khi các hạt cốt liệu lớn hơn hoặc bằng 1,25 mm việc tạo gờ gặp nhiều khó khăn. Trong mọi trường hợp, theo TCVN 9028:2011, kích thước hạt lớn nhất phải nhỏ hơn 1,25 mm. Tuy nhiên, để đảm bảo thuận lợi trong thi công cho các viên xây và sản xuất tại Việt Nam hiện nay, đề tài đề xuất sử dụng cát có thích thước hạt lớn nhất bằng 0,63 mm. Chỉ tiêu này có thể do nhà sản xuất công bố phù hợp với các loại viên xây do nhà máy cung cấp.
3.1.2 Yêu cầu kỹ thuật đối với vữa
a, Cường độ chịu nén
Cường độ chịu nén của vữa xây thông thường được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 3121-11:2003. Căn cứ vào cường độ chịu nén, vữa được phân thành các mác M2,5; M5; M7,5; M10. Đối với các khối xây sử dụng vữa xây thông thường, cường độ chịu nén của vữa được sử dụng kết hợp với cường độ chịu nén viên xây để xác định cường độ chịu nén tính toán của khối xây. Đây là chỉ tiêu quan trọng phục vụ kiểm soát chất lượng và nghiệm thu tại công trường. Còn theo TCVN 9028:2011 vữa mạch mỏng gồm các mác M2,5; M5; M7,5; M10 và M12,5.
Tuy nhiên đối với vữa mạch mỏng, cả tại châu Âu và Hoa Kỳ [32, 22, 25] tính toán khối xây bê tông khí chưng áp chỉ sử dụng cường độ viên xây bê tông khí chưng áp mà không tính đến cường độ chịu nén của vữa. Theo cách tiếp cận này, việc phân loại vữa mạch mỏng theo cường độ chịu nén là không cần thiết. Tuy nhiên, nên sử dụng vữa có cường độ chịu nén cao hơn cường độ của viên xây bê tông khí chưng áp. Do đó, trong điều kiện nhất định và do tập quán, có thể vẫn duy trì việc kiểm soát cường độ chịu nén của vữa mạch mỏng.
Theo TCVN 7959:2011 bê tông khí chưng áp bao gồm các cấp cường độ chịu nén B2, B3, B4, B6 và B8. Còn trên thực tế, các viên xây bê tông khí chưng áp được ứng dụng trên thực tế có cường độ chịu nén dao động trong khoảng từ 2 MPa đến trên 6 MPa. Do đó vữa mạch mỏng đạt mác theo cường độ chịu nén M5 và M7,5 có thể được coi là phù hợp.
b, Cường độ bửa liên kết
Cường độ bửa liên kết là chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng hàng đầu đối với vữa mạch mỏng. Đây chính là chỉ tiêu duy nhất đối với vữa mạch mỏng được quy định trong tiêu chuẩn ASTM 1660-10. Giá trị tối thiểu của cường độ bửa liên kết được quy định trong tiêu chuẩn phụ thuộc vào loại bê tông khí chưng áp sử dụng. Cần chú ý rằng, mối quan hệ giữa cường độ chịu kéo khi bửa với cường độ chịu nén của khối xây bê tông khí chưng áp cũng được diễn tả theo công thức tương tự [22, 18, 37]. Điều đó có nghĩa là cường độ bửa liên kết cần phải không nhỏ hơn cường độ chịu kéo khi bửa của chính viên xây bê tông khí chưng áp.
Hiện nay ở Việt Nam chưa có một khảo sát đánh giá về tương quan này đối với sản phẩm bê tông khí chưng áp sản xuất trong nước. Các theo dõi sơ bộ tiến hành tại Viện Khoa học công nghệ Xây dựng đối với mẫu bê tông khí chưng áp của một số Nhà máy hiện nay cho thấy sự chênh lệch đáng kể giữa giá trị cường độ chịu kéo khi bửa tính toán theo công thức trong tiêu chuẩn và cường
độ thực tế. Ngoài ra, bản thân hệ số dao động của cường độ chịu kéo khi bửa vẫn ở mức cao. Do đó, việc áp dụng các giá trị quy định theo ASTM 1660-10 khi sử dụng viên xây bê tông khí chưng áp của Việt Nam có thể chưa hoàn toàn phù hợp. Sự chênh lệch này có thể do đặc thù vật liệu và công nghệ sản xuất bê tông khí chưng áp hiện nay ở nước ta.
Cũng cần chú ý rằng, nếu không quy định và kiểm soát cường độ bửa liên kết thì vữa được coi như vữa xây thông thường và khối xây bê tông khí chưng áp được tính toán thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN 5573:1991. Nếu được quy định và kiểm soát chỉ tiêu này thì vữa mới được coi như vữa mạch mỏng và khối xây được tính toán theo các hướng dẫn tương ứng trong Phụ lục A của ACI 530.
Trong giai đoạn trước mắt, khi chưa chuẩn hóa được giá trị cường độ chịu kéo khi bửa các sản phẩm bê tông khí chưng áp trong nước, có thể sử dụng cách tiếp cận khác khi đánh giá cường độ bửa liên kết. Theo đó, cường độ bửa liên kết cần phải so sánh với cường độ chịu kéo khi bửa của viên lập phương tạo thành mẫu thử và được quy định với các mức khác nhau.
Kết quả thí nghiệm bê tông khí chưng áp sử dụng trong thí nghiệm cho thấy cường độ chịu kéo khi bửa của bê tông đạt 0,35 MPa. Do đó, cường độ bửa liên kết tối thiểu cần đạt được quy định bằng 0,35 MPa. Đây là chỉ tiêu được đề tài đề xuất nghiên cứu.
c, Cường độ chịu cắt