NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG TỰ LÈN SỬ DỤNG NGUỒN VẬT LIỆU TẠI TỈNH QUẢNG NAM
Hiện nay, Việt Nam đang thực hiện công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, nhiều công trình xây dựng quy mô, hiện đại, phức tạp đang được thiết kế và thi công. Nhiều công trình hiện đại có những kết cấu đặc biệt, có khả năng chịu lực lớn, kích thước tiết diện thanh mảnh, mật độ cốt thép dày đặc trong bản thân kết cấu cũng như tại các vị trí giao giữa kết cấu đó với kết cấu khác, dẫn đến việc đổ, đầm bê tông trở nên rất khó khăn, nhiều khi không thể thực hiện được hoặc nếu có thực hiện được thì chất lượng bê tông không được đảm bảo (rỗng, rỗ nhiều), cường độ bê tông không đáp ứng các yêu cầu thiết kế, khả năng chịu lực của cấu kiện bị suy giảm đáng kể, ảnh hưởng đến sự làm việc bình thường cũng như sự an toàn của kết cấu.
Bê tông tự lèn (BTTL) cường độ cao có những tính chất đặc biệt như cường độ cao khi chịu nén, kéo, độ chống thấm cao, tuổi thọ cao, v.v. càng khiến cho lĩnh vực áp dụng loại bê tông tự lèn ngày càng mở rộng.
Tại Việt Nam, trong những năm gần đây, đã có những tín hiệu cho thấy BTTL dần được chấp nhận thông qua việc sử dụng trong thi công các kết cấu bê tông cốt thép tại các vị trí khó khăn, những kết cấu nhỏ dày đặc cốt thép, các kết cấu thành mỏng, hẹp, hoặc ống thép nhồi bê tông. Đặc biệt tại Đà Nẵng, Quảng Nam đã và đang triển khai rất nhiều các dự án xây dựng nhà cao tầng, các công trình cầu lớn, công trình thủy lợi – thủy điện lớn có nhiều dạng kết cấu phức tạp, v.v.. Vì vậy việc ứng dụng BTTL sử dụng vật liệu địa phương vào thực tế xây dựng sẽ đem lại lợi ích đáng kể về mặt kinh tế và kỹ thuật.
Tuy nhiên, những hiểu biết về BTTL vẫn còn hạn chế, chỉ tập trung vào một số ít các cơ quan nghiên cứu, các trường Đại học, một số hãng cung cấp phụ gia và một số ít các trạm sản xuất bê tông tươi. Tính thương mại hóa của loại bê tông này tại khu vực chưa cao.
Vì vậy việc nghiên cứu chế tạo BTTL sử dụng vật liệu sẵn có tại địa phương, nhất là tại khu vực Quảng Nam, Đà Nẵng, nơi có các thành phần vật liệu để chế tạo BTTL với trữ lượng và tiềm năng lớn là đề tài rất có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
2. Mục đích và mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của đề tài
– Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu chế tạo bê tông tự lèn cường độ cao sử dụng vật liệu địa phương và khả năng ứng dụng.
– Mục tiêu của đề tài:
+ Thiết kế cấp phối BTTL thích hợp sử dụng vật liệu tại địa phương;
+ Nghiên cứ sự hình thành và phát triển cường độ của BTTL;
+ Nghiên cứu một số chỉ tiêu cơ lý của BTTL.
– Phạm vi nghiên cứu: chế tạo bê tông tự lèn cường độ cao sử dụng nguồn vật liệu tại Quảng Nam.
– Tổng quan về BTTL và ứng dụng;
– Nghiên cứu thiết kế thành phần cấp phối BTTL cường độ cao sử dụng vật liệu tại Quảng Nam;
– Xác định một số chỉ tiêu cơ lý của BTTL sử dụng vật liệu tại tỉnh Quảng Nam.
Phương pháp tính toán lý thuyết kết hợp thực nghiệm trong phòng thí nghiệm (các chỉ tiêu cơ lý vật liệu, hỗn hợp và tính chất của BTTL).
Đề xuất một số kiến nghị về việc áp dụng các vật liệu sẵn có tại địa phương như: tro bay, xỉ than, vỏ trấu, v.v. để chế tạo BTTL đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật khác nhau.
Ngoài phần mở đầu, kết luận, luận văn gồm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về bê tông tự lèn và một số ứng dụng của BTTL vào thực tế.
Chương 2: Nghiên cứu thiết kế thành phần cấp phối BTTL sử dụng vật liệu tại tỉnh Quảng Nam và một số cơ sở lý thuyết về tính năng của BTTL
Chương 3: Xác định một số chỉ tiêu cơ lý của BTTL
1.1. Khái quát về bê tông tự lèn
1.1.1. Khái niệm về bê tông tự lèn (BTTL)
Bê tông tự lèn là bê tông có khả năng chảy dưới trọng lượng bản thân và làm đầy hoàn toàn cốp pha, thậm chí trong cả những nơi dày đặc cốt thép mà không cần bất cứ tác động cơ học nào vẫn đảm bảo tính đồng nhất
1.1.2. Ðặc điểm của bê tông tự lèn
Đặc trưng cơ bản của loại bê tông này là sự cân bằng giữa độ chảy và sự không phân tầng của hỗn hợp bê tông. Ðạt được điều này, bê tông tự lèn cần có các yêu cầu sau:
– Sử dụng phụ gia siêu dẻo để đạt khả năng chảy dẻo cao của hỗn hợp bê tông;
– Sử dụng hàm lượng lớn phụ gia mịn để tăng độ linh động của vữa xi măng;
– Hàm lượng cốt liệu lớn trong bê tông ít hơn so với bê tông thông thường.
BTTL có lợi ích xã hội và lợi ích kinh tế rộng rãi, nó có thể phát huy tác dụng trong một số trường hợp đặc biệt và công trình đặc biệt mà bê tông phổ thông không thể thay thế được.
1.2. Tổng quan về bê tông tự lèn trên thế giới
Bê tông tự lèn bắt đầu được nghiên cứu ở Nhật Bản từ năm 1983 và được áp dụng từ năm 1988 nhằm mục đích nâng cao độ bền vững cho các kết cấu công trình xây dựng. Hiện nay BTTL đã đượcsử dụng rộng rãi trên các công trình xây dựng với quy mô lớn.
1.3. Tình hình nghiên cứu ứng dụng BTTL ở Việt Nam
Trong những năm gần đây, đã có những tín hiệu cho thấy BTTL dần được sử dụng thi công tại một số công trình xây dựng mà có những vị trí khó khăn, những kết cấu nhỏ dày đặc cốt thép như đầu dầm, đầu cột, đầu tháp cầu dây văng, các dầm hộp, dầm xiên, mà phần lớn có Chủ đầu tư hoặc Nhà thầu là các Công ty nước ngoài thi công. Đặc biệt tại Quảng Nam, Đà Nẵng đã và đang triển khai rất nhiều các dự án xây dựng công trình Thủy lợi – Thủy điện lớn, nhà cao tầng, các công trình cầu lớn có nhiều dạng kết cấu phức tạp như cầu Thuận Phước, cầu Rồng và cầu Trần Thị Lý tại TP Đà Nẵng, Tòa nhà làm việc Viettel tại TP Tam Kỳ, tỉnh Quảng Nam.
1.4. Một số ứng dụng của BTTL trong thực tế
1.4.1. Ứng dụng BTTL trong thi công các kết cấu đúc sẵn
1.4.2. Ứng dụng BTTL để thi công các kết cấu đổ tại chỗ
1.4.3. Sử dụng BTTL để sửa chữa kết cấu bê tông cũ, bị khuyết tật
1.4.4. Sử dụng BTTL để thi công kè bê tông – đá hộc đổ đống
1.4.5. Sử dụng BTTL để gia cố – sửa chữa kết cấu bê công cốt thép các công trình thủy điện và thủy lợi
Kết luận chương
Nhìn chung, công nghệ bê tông tự lèn là loại bê tông có ưu điểm, đã được chứng minh và sử dụng rộng rãi trên Thế giới. Nhưng ở Việt Nam, bê tông tự lèn vẫn còn đang từng bước được đưa vào nghiên cứu hoàn thiện và sử dụng.
Qua tham khảo tài liệu về việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ bê tong tự lèn trên Thế giới và Việt Nam có thể kết luận như sau:
– Ở Việt Nam, nguồn vật liệu có trong thành phần cấp phối của BTTL phong phú, đa dạng. Nguồn tro bay, xỉ than là phế phẩm của quá trình sản xuất công nghiệp dồi dào nhưng chưa được tận dụng một cách hiệu quả. Đồng thời những đặc trưng cơ lý vượt trội của BTTL so với bê tông thường có thể đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của các dự án lớn như: tiến độ công trình, tiết kiệm chi phí, áp dụng để sửa chữa một số cấu kiện hư hỏng ở điều kiện khó khăn thì việc nghiên cứu chế tạo BTTL, nhất là BTTL sử dụng nguồn vật liệu tại địa phương nói chung, tỉnh Quảng Nam nói riêng là cần thiết.
– Việc nghiên cứu chế tạo BTTL ở Quảng Nam đến nay hầu như chưa được thực hiện, do đó trong nội dung các chương tiếp theo của luận văn này sẽ đề cập đến việc nghiên cứu chế tạo BTTL sử dụng nguồn vật liệu tại tỉnh Quảng Nam.
CHƯƠNG 2
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CẤP PHỐI THÀNH PHẦN BTTL SỬ DỤNG VẬT LIỆU TẠI TỈNH QUẢNG NAM VÀ MỘT SỐ CƠ SỞ LÝ THIẾT VỀ TÍNH NĂNG BTTL
2.1. Yêu cầu cơ bản của bê tông tự lèn
Đặc trưng cơ bản của loại bê tông này là sự cân bằng giữa độ chảy và sự không phân tầng của hỗn hợp bê tông. Ðể đạt được điều này, BTTL cần có các yêu cầu như: sử dụng phụ gia siêu dẻo để đạt khả năng chảy dẻo cao của hỗn hợp bê tông; sử dụng hàm lượng lớn phụ gia mịn để tăng độ linh động của vữa xi măng; hàm lượng cốt liệu (cốt liệu thô chiếm 50% khối lượng bê tông và cát 40% khối lượng vữa).
2.2. Một số phương pháp thiết kế bê tông tự lèn
Phương pháp do EFNARC, JSCE và giáo sư Okamura (Nhật Bản) được sử dụng rộng rãi tại Việt Nam, Nhật Bản và Châu Âu. Mô hình chi tiết phương pháp này như sau:
Sơ đồ 2.1. Quy trình thiết kế BTTL theo JSCE và EFNARC
Sơ đồ 2.2. Quy trình thiết kế BTTL theo OKAMURA
Nguyên lý chế tạo BTTL cơ bản đều theo nguyên tắc tại hình 2.3 như sau:
Sơ đồ 2.3. Sơ đồ nguyên lý chế tạo BTTL
2.3.1. Vật liệu chế tạo bê tông tự lèn
Hiện nay, các loại xi măng thông dụng dùng trong bê tông tự lèn là xi măng poóc lăng thông thường, xi măng giàu belite (thành phần C2S = 40-70%), xi măng toả nhiệt thấp có thành phần C3A và C4AF nhỏ.
Phụ gia khoáng mịn: sử dụng trong chế tạo bê tông tự lèn có nhiều chủng loại như silicafume, tro nhiệt điện, xỉ lò cao, bột đá vôi, tro trấu, v.v..
Xỉ lò cao: là loại xỉ thu được khi luyện gang và được làm nguội nhanh để tạo thành dạng hạt pha thuỷ tinh. Xỉ lò cao nghiền mịn là chất độn mịn có tiềm năng thuỷ hoá. Xỉ lò cao nghiền mịn có thể thêm vào bê tông tự lèn để cải thiện tính chất lưu biến.
Silicafume: là vật liệu rất mịn, chứa oxit silic vô định hình (85-98%), thu được của quá trình sản xuất silic và hợp kim silic bằng hồ quang. Do có bề mặt hấp phụ lớn nên silicafume có khả năng giữ nước tốt trong hỗn hợp bê tông, cải thiện tính công tác của hỗn hợp bê tông.
Trong chế tạo bê tông tự lèn, người ta thường sử dụng hai loại phụ gia siêu dẻo: phụ gia siêu dẻo giảm nước mức độ cao (30-40% nước trộn) và phụ gia siêu dẻo giảm nước mức độ cao cuốn khí.
Một số loại phụ gia siêu dẻo giảm nước cao có mặt hiện nay được đưa ra ở Bảng 2.1 như sau:
Bảng 2.1. Một số loại phụ gia siêu dẻo giảm nước mức độ cao trên thị trường xây dựng Việt Nam
| Tên phụ gia | Hãng cung cấp | Gốc phụ gia | Hiệu quả giảm nước |
| Glenium SP 51 | MBT | Polycarboxylate | 30-40% |
| Glenium SP 8 | MBT | Polycarboxylate | 30-40% |
| Viscocre 3400 | Sika | Co-polyme | 30-40% |
| ADVS Cast 508 | Grace | Polyme tổng hợp | 30-40% |
| Selfill-2010 | IMAG | Cao phân tử Acrylic | 35-40% |
| Dynamon SP 1 | Mapei | Poly me Acrylic | 30-40% |
| Darex Super 20 | Grace | Naphthalene sulfonate | 15-20% |
| Mighty 150 | KAO | Naphthalene sulfonate | 15-20% |
| Conplast SP 337 | Fosroc | Naphthalene sulfonate | 15-20% |
| COSU | IBST | Naphthalene sulfonate | 15-25% |
Cốt liệu nhỏ dùng trong bê tông tự lèn là các loại cát thạch anh dùng cho bê tông thông thường với mô đun độ lớn 2,6 – 3,3.
Trong bê tông thường, cốt liệu lớn chiếm tỷ lệ 0,37-0,47% thể tích và đóng một vai trò quan trọng đối với chất lượng của bê tông.
2.3.7. Yêu cầu kỹ thuật bê tông tự lèn
Các yêu cầu tối thiểu cần có với bê tông tự lèn là:
– Mác (theo cường độ nén), tuổi cần đạt, mẫu chuẩn (trụ hoặc lập phương);
– Các tính năng khác: cường độ uốn, độ chống thấm, chống co, v.v.
2.4. Sơ lược về một số vật liệu tại tỉnh Quảng Nam
2.4.1. Thông tin cơ bản về Tỉnh Quảng Nam
Địa hình tỉnh Quảng Nam tương đối phức tạp, thấp dần từ Tây sang Đông, hình thành ba vùng sinh thái: vùng núi cao, vùng trung du, vùng đồng bằng và ven biển; bị chia cắt theo các lưu vực sông Vu Gia, Thu Bồn, Tam Kỳ có mối quan hệ bền chặt về kinh tế, xã hội và môi trường sinh thái đa dạng với các hệ sinh thái đồi núi, đồng bằng, ven biển.
2.5. Vật liệu làm nguyên liệu cho bê tông tự lèn
2.5.1. Về đá xây dựng
Các thành tạo địa tầng khu vực Quảng Nam chủ yếu bao gồm: đá Mắcma phun trào và thấm nhập là chủ yếu; phức hệ Hải Vân, pha 1 (γa, T3, hv1): Granit biotit, granit hai mica hạt vừa đến lớn dạng porphyr. Cường độ đá từ 800-1200kg/cm2 thích hợp cho việc sản xuất bê tông.
2.5.2. Vật liệu cát xây dựng
Tiềm năng cát, sỏi xây dựng ở Quảng Nam rất dồi dào bởi có nhiều sông lớn và các hệ thống sông thứ cấp khá phát triển trên nền đá gốc cứng chắc và các thành tạo đá mac-ma giàu khoáng vật thạch anh. Cát, sỏi xây dựng thường phân bố chủ yếu ở các bãi bồi, thềm sông lớn và ngay cả giữa lòng sông như các sông Vu Gia, Thu Bồn, Tranh, Trường, Cái, Tam Kỳ, v.v. thuộc các huyện đồng bằng và trung du, núi thấp.
2.5.3. Đá vôi
Đá vôi xi măng ở Quảng Nam phân bố khá nhiều. Đáng chú ý và có ý nghĩa kinh tế hơn cả là ở Thạnh Mỹ (Nam Giang) và A Sờ (Đông Giang), đây là các thấu kính lớn, tạo thành dãy núi cao, chất lượng đạt tiêu chuẩn sản xuất xi măng với các hàm lượng trung bình như sau: CaO: 45-51%, MgO: 1,03%, SiO2: 3,7-4,5%, Al2O3+Fe2O3:0,3-3,1%. Trữ lượng dự báo của hai khu vực này là: 558 triệu tấn.
2.5.4. Thành phần vật liệu của BTTL có cường độ cao
1. Hàm lượng nước : 170-176 kg/m3. Không vượt quá 200 kg/m3;
2. Hàm lượng xi măng: 350-450 kg/m3; (Lượng xi măng này tùy thuộc vào mác bê tông yêu cầu);
3. Tổng hàm lượng bột khoáng (xi măng + chất độn): 400-600 kg/m3;
4. Hàm lượng phụ gia siêu dẻo: 1,8% Khối lượng bột khoáng. Tuy nhiên, liều lượng có thể thay đổi tuỳ theo yêu cầu từng loại sản phẩm;
5. Tỷ lệ theo thể tích của nước/bột vào khoảng 0,80-1,10. Tỷ lệ nước/bột trong khoảng 0,30-0,38 (theo khối lượng) đối với điều kiện nhiệt đới;
6. Hàm lượng cốt liệu thô: 28-35% theo thể tích của hỗn hợp, tức là 700-900 kg/m3 của bê tông;
7. Hàm lượng cát cân đối với khối lượng các thành phần khác. Hàm lượng cát nên chọn lớn hơn 50% của tông số hàm lượng tổng hợp. 8. Hệ số tỷ lệ trộn vật liệu từ : 1,12-1,16 .
2.5.5. Thông số kỹ thuật của vật liệu theo quy chuẩn Nhật Bản, Châu Âu và Hoa Kỳ
Bảng 2.2. Thông số kỹ thuật cấp phối BTTL tiêu chuẩn
| Thành phần | Nhật Bản | Châu Âu | Hoa Kỳ | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CPJ1 | CPJ2 | CPJ3 | CPE1 | CPE2 | CPE3 | CPU1 | CPU2 | CPU3 | |
| Nước (kg) | 175 | 165 | 175 | 190 | 192 | 200 | 174 | 180 | 154 |
| Xi măng (kg) | 530 | 220 | 298 | 280 | 330 | 310 | 408 | 357 | 416 |
| Tro bay (kg) | 70 | 0 | 206 | 0 | 0 | 190 | 45 | 0 | 0 |
| Bột đá vôi (kg) | 0 | 0 | 0 | 245 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Xỉ lòa cao (kg) | 0 | 220 | 0 | 0 | 200 | 0 | 0 | 119 | 0 |
| Cốt liệu mịn (kg) | 751 | 870 | 702 | 865 | 870 | 700 | 1052 | 936 | 1015 |
| Cốt liệu thô (kg) | 789 | 825 | 871 | 750 | 750 | 750 | 616 | 684 | 892 |
| HRWR | 9kg | 4,4kg | 10,6kg | 4,2kg | 5,3kg | 6,5kg | 1,60l | 0,25l | 2,62l |
| VMA | 0 | 4,1kg | 0,09kg | 0 | 0 | 7,5kg | 0 | 0 | 0,54l |
Bảng 2.3. Giá trị giới hạn cho hỗn hợp BTTL có Dmax = 20mm
| Phương pháp | ĐVT | Giá trị giới hạn | |
| Độ chảy loang (DTB1) | mm | 600 | 800 |
| Độ chảy loang tại T50cm | giây | 2 | 5 |
| Thời gian chảy qua phểu chữ V | giây | 6 | 12 |
| Thời gian chảy qua phểu chữ V sau 5 phút | giây | 0 | +3 |
| Khả năng chảy qua Lbox | H2/H1 | 0,8 | 1,0 |
| Khả năng chảy qua Ubox | (H2-H1) mm | 0 | 30 |
| Khả năng chảy qua Jring (DTB2) | DTB2-DTB1 | 0 | 50 |
| Sàng xác định phân tầng | % | 0 | 30 |
- Xi măng
Trong nghiên cứu sử dụng loại xi măng Poóc lăng PC40 của Nhà máy xi măng Nghi Sơn.
- Phụ gia khoáng
Phụ gia khoáng hoạt tính là thành phần không thể thiếu trong BTTL, nó vừa có tác dụng lấp đầy lỗ rỗng giữa các hạt cát, thay thế một phần xi măng, đồng thời nó còn có nhiệm vụ như một phụ gia lấp đầy làm tăng thêm độ linh động của hỗn hợp BTTL.
c. Cốt liệu
- Cát: Trong nghiên cứu sử dụng loại cát có nguồn gốc từ Sông Vu Gia (Đại Lộc –Quảng Nam).
- Đá dăm: Với mục đích chế tạo loại bê tông có cường độ cao nên trong nghiên cứu sử dụng loại đá có cường độ và độ đặc chắc cao. Loại đá được sử dụng là đá Granit được lấy tại mỏ đá Hưng Long (Núi Thành – Quảng Nam).
d. Phụ gia siêu dẻo
Trong thí nghiệm sử dụng phụ gia siêu dẻo loại Viscocrete 3000-10 của hãng Sika. Phụ gia có màu nâu nhạt, dạng lỏng, gốc Polycarboxylat và phụ gia siêu mịn Silica Fume của hãng Sika
e. Nước
Nước được sử dụng có nguồn gốc từ Nhà máy nước Tam Kỳ để trộn vữa và bê tông.
f. Xỉ than:
Được lấy từ nhà máy thép Việt Pháp tại KCN Điện Ngọc, Điện Bàn, Quảng Nam.
2.5.7. Thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu
- Xi măng PC40 Nghi Sơn: Loại xi măng này có các tính chất cơ lý của xi măng thoả mãn TCVN 2660-2009 và được trình bày tại bảng 2.4 như sau:
- Bột xỉ: Một số tính chất kỹ thuật của bột xỉ khi tiến hành thí nghiệm
| Chỉ tiêu thí nghiệm | Đơn vị | Kết quả |
| Khối lượng riêng | g/cm3 | 2,08 |
| Khối lượng thể tích xốp | kg/m3 | 532 |
| Chỉ số hoạt tính với xi măng | % | 101 |
- Cốt liệu
Cát mịn, cát thô có các tính chất cơ lý của cốt liệu thoả mãn TCVN 7572-2006 sử dụng để chế tạo bê tông cường độ
- Đá dăm 5-10 mm có các tính chất cơ lý đạt tiêu chuẩn dùng cho bê tông công trình dân dụng và công nghiệp theo TCVN 7570-2006, được sử dụng để chế tạo bê tông cường độ cao.
2.6. Kết luận chương
Qua các số liệu mà tác giả đã nêu ra trong chương này thì cho thấy về BTTL hiện nay vẫn chưa có một phương pháp chuẩn mực để thiết kế cấp phối một cách thống nhất.
Với tình hình về sự phân bố nguyên vật liệu dùng làm cấp phối cho BTTL tại tỉnh Quảng Nam hiện nay cơ bản đáp ứng được yêu cầu cho việc sử dụng BTTL trong phạm vi địa phương.
Qua một số cơ sở lý thuyết xác định tính năng của BTTL thì có thể thấy để thiết kế một cấp phối BTTL đạt được các yêu câu kỹ thuật đặt ra cho một công trình thực tế, cần phải tuân thủ theo các trình tự cần thiết như sau:
+ Xác định các yêu cầu về chỉ tiêu kỹ thuật mà hỗn hợp BTTL và sản phẩm BTTL cần đạt được theo thiết kế.
+ Thiết kế cấp phối BTTL trong phòng thí nghiệm, điều chỉnh cấp phối sao cho đạt được các yêu cầu kỹ thuật đặt ra.
CHƯƠNG 3
XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG TỰ LÈN SỬ DỤNG VẬT LIỆU TẠI QUẢNG NAM
Trong khuôn khổ luận văn này sẽ xác định các chỉ tiêu cơ lý sau đây của BTTL: độ chảy xòe, cường độ chịu nén và tốc độ phát triển cường độ của BTTL so với BTCT thông thường.
Trong khuôn khổ luận văn này, tác giả tiến hành thiết kế cấp phối BTTL với cường độ 40MPa, 50 Mpa, 60 MPa . Kết quả thành phần vật liệu đã được tính toán cho các mác BTTL được thể hiện trong Bảng 3.1 như sau
Bảng 3.1 Kết quả thiết kế thành phần cấp phối (cho 1m3 BTTL)
| Đơn vị | Xỉ (kg) | Xi măng (kg) | Cát (kg) | Đá (kg) | Nước (kg) | Visco-crete 3000-10 (lit) | Silica fume (lit) | Tổng | Hệ số α | Hệ số β |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Vật liệu trộn cho 1m3 bê tông cho 40 MPa | ||||||||||
| Khối lượng | 209 | 341 | 881 | 783 | 161 | 6 | 7 | 2380 | 0.53 | 0.11 |
| Thể tích | 63 | 144 | 287 | 334 | 161 | 8.7 | 9,3 | 1006 | ||
| Vật liệu trộn cho 1m3 bê tông cho 50 MPa | ||||||||||
| Khối lượng | 206 | 394 | 894 | 819 | 154 | 6 | 8 | 2471 | 0.52 | 0.11 |
| Thể tích | 62 | 162 | 291 | 349 | 154 | 9.3 | 10,2 | 1038 | ||
| Vật liệu trộn cho 1m3 bê tông cho 60 MPa | ||||||||||
| Khối lượng | 205 | 445 | 907 | 832 | 149 | 7 | 8 | 2544 | 0.52 | 0.11 |
| Thể tích | 62 | 181 | 293 | 355 | 149 | 10.1 | 10,7 | 1061 | ||
3.2. Các thí nghiệm đánh giá độ linh động của bê tông tự lèn
3.2.1. Thí nghiệm xác định độ chảy xoè bằng côn (xác định độ linh động)
Kết quả về độ chảy xòe của BTTL
| Cường độ BTTL | N/B | Độ chảy xòe (mm) | Thời gian T500 (s) | D1 (mm) | D2 (mm) |
| 40MPa | 0.16 | 606 | 5.1 | 610 | 623 |
| 50MPa | 0.15 | 612 | 4.8 | 620 | 630 |
| 60MPa | 0.14 | 622 | 4.6 | 625 | 636 |
Trong đó:
D1: Độ chảy xòe trong 30 phút
D2: Độ chảy xòe trong 60 phút
Kết luận thí nghiệm:
– BTTL cường độ càng cao thì độ chảy xòe càng lớn.
– Thời gian đạt đường kính 500mm của BTTL cường độ càng cao thì thời gian càng rút ngắn.
– Đối với vật liệu tại tỉnh Quảng Nam dùng làm cấp phối cho BTTL ở thí nghiệm này thì đáp ứng được các tiêu chuẩn đã nêu ở chương 1 và chương 2.
3.2.2. Thí nghiệm xác định cường độ nén của BTTL
Thí nghiệm xác định cường độ nén mẫu ở tuổi 3 ngày, 7 ngày và 28 ngày với kích cỡ mẫu là 150x150x150mm, nguyên tắc xác định theo tiêu chuẩn TCVN 3118:1993, kết quả thu được theo Bảng 3.3 như sau:
Hình 3.2. kết quả thí nghiệm cường độ nén BTTL
Bảng 3.3. Kết quả cường độ chịu nén BTTL
| Cường độ BTTL (MPa) | Cường độ nén (MPa) | ||
| 3 ngày tuổi | 7 ngày tuổi | 28 ngày tuổi | |
| 40MPa | 38,9 | 43,2 | 45,01 |
| 50MPa | 50,3 | 53,8 | 54,1 |
| 60MPa | 59,2 | 63,5 | 64,7 |
Kết luận thí nghiệm:
– Tại 28 ngày tuổi, đối với mỗi cấp cường độ khác nhau thì BTTL đều đạt được cường độ yêu cầu với cấp phối vật liệu tại tỉnh Quảng Nam.
– Tốc độ phát triển cường độ của BTTL tương đối ổn định qua 3 ngày, 7 ngày và 28 ngày tuổi.
3.3. So sánh BTTL với bê tông thường có cùng cường độ
- Cường độ nén
Để đánh giá cường độ chịu nén của BTTL và bê tông thường, chúng tôi tiến hành trộn mẫu (1m3) bê thông thường (BTT) mác 40MPa với khối lượng vật liệu như Bảng 3.6:
Bảng 3.4. Cấp phối bê tông thường cường độ 40MPa
| Đá 1×2 | Cát đúc | Xi măng Nghi Sơn PC40 | Nước | Phụ gia Sikament R4 | Độ sụt |
| 1057 kg | 672 kg | 425 kg | 168 | 5 | 6-8 |
Sau khi trộn 1 khối bê tông thường, chúng tôi tiến hành thử cường độ nén đối với bê tông kích thước 150x150x150mm có 3 ngày tuổi, 7 ngày tuổi và 28 ngày tuổi. Kết quả so sánh hai loại bê tông tự lèn và bê tông thường theo Bảng 3.7 như sau:
Hình 3.5. Biểu đồ so sánh kết quả thí nghiệm giữa BTTL và BT thường
Bảng 3.5. So sánh tốc độ phát triển cường độ nén của BTTL và BTT
| Cấp độ bền BT (MPa) | Cường độ nén (MPa) | |||||
| 3 ngày tuổi | 7 ngày tuổi | 28 ngày tuổi | ||||
| BTTL | BTT | BTTL | BTT | BTTL | BTT | |
| 40MPa | 38,9 | 37,1 | 43,2 | 41,4 | 45,01 | 43,7 |
Kết luận thí nghiệm
Từ biểu đồ 3.4, bảng 3.5 cho thấy tốc độ phát triển của BTTL và BTT cho thấy sử dụng cấp phối vật liệu tại tỉnh Quảng Nam thì có tốc độ phát triển cường độ như nhau qua các mốc 3 ngày, 7 ngày và 28 ngày tuổi.
Vậy đối với BTTL và BTT sử dụng vật liệu tại tỉnh Quảng Nam thì cơ bản có tính chất như nhau về cường độ (chênh lệch nhau chỉ từ 2%-3%) và tốc độ phát triển cường độ
So sánh các chi phí đổ và hoàn thiện bê tông cho các công trình thi công bê tông tại chỗ với cùng điều kiện.
| Tên vật liệu | ĐVT | Khối lượng | Đơn giá (VNĐ) | Thành tiền (VNĐ) | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| BTT | BTTL | BTT | BTTL | |||
| Xi măng PC40 | kg | 425 | 341 | 1,680 | 714,000 | 572,880 |
| Cát | kg | 672 | 881 | 201 | 135,072 | 177,081 |
| Đá dăm 1×2 | kg | 1057 | 783 | 260 | 274,820 | 203,580 |
| Nước | lít | 168 | 161 | 4,5 | 756 | 725 |
| Xỉ | kg | 0 | 209 | 100 | – | 20,900 |
| Viscocrete 3000-10 | lít | 0 | 8.7 | 67,000 | – | 495,900 |
| Silica fume | lít | 0 | 9.3 | 15,000 | – | 93,000 |
| Phụ gia dẻo hóa Sikament R4 | lít | 5 | 0 | 25,000 | 125,000 | – |
| Tổng tiền | 1,249,648 | 1,690,566 | ||||
Chi phí cho một đơn vị BTTL cao hơn bê tông thường là: 441 ngàn đồng.
Vậy nếu so với tổng chi phí thi công công trình sử dụng BTTL thì chi phí cho thi công sẽ nhỉnh hơn so với BTT nhưng về tiến độ thi công sẽ được rút ngắn 25% – 30% do có những nguyên nhân sau:
– Tiết kiệm được thời gian thực hiện công tác đầm
– Tiết kiệm được thời gian bảo dưỡng, làm mặt bê tông…
– Giảm được tiếng ồn, giảm chấn động trong thi công đồng thời thi công an toàn hơn.
– Giải quyết được sự khó khăn trong thi công tại những vị trí có cốt thép dày đặc và mặt cắt ngang bê tông nhỏ mà không cần đến tác động của ngoại lực bên ngoài.
3.5. Một số lưu ý trong công tác kiểm soát chất lượng bê tông tự lèn
3.5.1. Chuẩn bị vật liệu trộn BTTL
Chỉ tiêu kỹ thuật đối với vật liệu chế tạo bê tông tự lèn
| TT | Tên vật liệu | Chỉ tiêu kỹ thuật khống chế | Yêu cầu |
| 1 | Xi măng | Lô sản phẩm | Cùng lô |
| 2 | Phụ gia mịn | Lô sản phẩm | Cùng lô |
| 3 | Cốt liệu nhỏ | – Nguồn gốc | Cùng nguồn |
| – Mô đun độ lớn | 2,6 ÷ 3,3 | ||
| – Ðộ ẩm bề mặt | ± 0,5% | ||
| 4 | Cốt liệu lớn | – Nguồn gốc | Cùng nguồn |
| – Thành phần hạt, Dmax | 5mm – 10mm | ||
| – Ðộ ẩm bề mặt | ± 0,5% | ||
| 5 | Phụ gia siêu dẻo | Chủng loại, lô | Không sai số |
| 6 | Nước trộn | Nguồn gốc | Cùng nguồn |
3.5.2. Trộn bê tông
a. Trộn bê tông bằng cơ giới
Đối với BTTL là loại bê tông sử dụng rất nhiều hoạt chất nên chỉ được trộn bằng cơ giới.
b. Phương pháp trộn
Tổng thời gian trộn hỗn hợp bê tông tự lèn thường dài hơn bê tông truyền thống.
c. Kiểm tra chất lượng của hỗn hợp BTTL
Thỏa mãn các đặc trưng như sau:
- Khả năng tự điền đầy;
- Khả năng chảy qua các khe cốt thép;
- Khả năng chống phân tầng.
d. Phân phối và vận chuyển
Phương thức phân phối và vận chuyển bê tông tự lèn phụ thuộc vào kích thước của kết cấu bê tông được đổ, khoảng cách từ trạm trộn đến nơi thi công.
e. Quá trình thi công
Trong quá trình thi công cần phải đảm bảo trong khi thi công, hỗn hợp BTTL không bị phân tầng, tách nước, ảnh hưởng đến tính tự lèn của hỗn hợp.
f. Bảo dưỡng bê tông tự lèn
Đối với các kết cấu bê tông tự lèn thì thời gian bảo dưỡng ẩm cần thiết không dưới 7 ngày đêm, không phân biệt Vùng và Mùa khí hậu.
g. Kỹ thuật thi công ván khuôn
Kết cấu ván khuôn và giằng chống phải theo đúng bản vẽ thiết kế ván khuôn và thỏa mãn các yêu cầu:
+ Đảm bảo đúng hình dạng và kích thước của kết cấu như thiết kế;
+ Phải đảm bảo độ ổn định, mức độ chuyển vị, biến dạng cho phép khi thi công bê tông tự lèn;
+ Phải đảm bảo kín khít tuyệt đối, không cho vữa bê tông tự lèn chảy ra ngoài;
+ Mặt ván khuôn tiếp xúc với hỗn hợp bê tông tự lèn phải nhẵn phẳng;
+ Phải phù hợp và thống nhất với biện pháp thi công đổ bê tông tự lèn.
h. Kiểm tra và nghiệm thu các kết cấu bê tông tự lèn
Kiểm tra kết cấu BTTL bao gồm các bước sau:
Kiểm tra trước khi thi công;
Kiểm tra quá trình thi công;
Kiểm tra công đoạn thi công;
Kiểm tra sau khi thi công và hoàn thiện.
3.6. Kết luận chương
Từ các kết quả nghiên cứu trong chương này thì có thể cho thấy:
– Cường độ và tốc độ BTTL sử dụng cấp phối vật liệu tại tỉnh Quảng Nam phát triển ổn định và tương đối giống so với bê tông thông thường. Vì vậy, việc sử dụng vật liệu tại tỉnh Quảng Nam để chế tạo BTTL là khả thi, có thể thực hiện được để áp dụng rộng rãi trong thực tế.
– BTTL rất dễ bị ảnh hưởng của điều kiện môi trường, đặc biệt là độ ẩm của cấp phối vật liệu như cát, đá…
– Muốn hỗn hợp BTTL đạt được các chỉ tiêu cơ lý yêu cầu, cần phải thí nghiệm tại công trường (vật liệu và thiết bị trộn tại công trường) để hiệu chỉnh lại cấp phối, đảm bảo được các yêu cầu đặt ra, nhất là độ linh động và thời gian duy trì độ linh động trong thi quá trình thi công.
Kết luận
Với độ linh động cao, khả năng tự làm đầy, khả năng chảy qua các vật cản và không bị phân tầng của bê tông tự lèn làm cho nó có tính ứng dụng cao trong công trình xây dựng đặc biệt là những vị trí dày đặc cốt thép, kết cấy thành mỏng, các kết cấu có điều kiện thi công khó v.v..Đặc biệt trong sửa chữa kết cấu bị tổ ong, những kết cấu chịu nhiều lực bị hư hỏng trong quá trình khai thác thì việc sử dụng bê tông tự đầm là rất hiệu quả.
Kết quả thí nghiệm nén mẫu cho thấy các loại vật liệu xây dựng tại địa bàn Quảng Nam có thể đáp ứng tốt với các loại cấp phối bê tông tự lèn được dự báo sẽ sử dụng nhiều trong các công trình xây dựng tại địa bàn tỉnh trong thời gian tới.
Mặc dù Giá thành của BTTL cao (cao hơn so với bê tông thường từ 1.3lần), nhưng khi sử dụng bê tông tự lèn cho các kết cấu xây dựng có thể giảm được 30% (chi phí nhân công cho thi công bê tông) và rút ngắn khoảng 25% thời gian thi công các công trình xây dựng nhờ đó làm giảm tổng giá thành các công trình xây dựng góp phần tiết kiệm ngân sách nhà nước cũng như nâng cao lợi nhuận của các nhà đầu tư.
Tuy nhiên BTTL vẫn có một số nhược điểm như sau:
– BTTL là loại bê tông sử dụng phụ gia siêu dẻo, do vậy rất dễ bị ảnh hưởng của điều kiện môi trường, điều kiện vật liệu, nhất là độ ẩm của các cốt liệu.
– Gía thành của BTTL cao hơn so với bê tông thường.
Kiến nghị
Tiếp tục điều tra đánh giá các loại vật liệu tại địa phương để có số liệu đầy đủ hơn trong thiết kế cấp phối bê tông sử dụng vật liệu của từng khu vực nơi có công trình sẽ thi công.
Nghiên cứu những tính chất của BTTL đặc biệt là ảnh hưởng của môi trường đến kết cấu. Các tính chất khác như: mô đun đàn hồi, co ngót, độ dính bám với cốt thép, v.v. cũng cần tiếp tục được nghiên cứu.
E:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\LUAN VAN DUY TAN\LUAN VAN DUY TAN\HO VIET TUAN\SAU BAO VE
