Nghiên cứu việc sử dụng bê tông tự đầm trong cải tạo sửa chữa công trình xây dựng

Tính cấp thiết của đề tài

Ngay sau ngày giải phóng Miền Nam thống nhất đất nước, chúng ta đã bắt tay vào xây dựng lại đất nước. Một loạt công trình xây dựng đã được đưa vào sử dụng cho đến nay đều khoảng trên dưới 40 năm. Trong các công trình đó nhiều công trình xuống cấp một cách trầm trọng và có thể gây nguy hại đến tính mạng con người hàng ngày làm việc trong các công trình nếu chúng ta không dùng đến các biện pháp cải tạo, sửa chữa thậm chí phá bỏ công trình. Tuy nhiên, đất nước ta đang còn nhiều khó khăn, việc đập bỏ công trình cũ xây mới là việc làm thiếu thực tế. Chúng ta cần tìm cách cải tạo, sửa chữa các công trình này để chúng vẫn sử dụng được an toàn, giảm bớt kinh phí đầu tư xây mới công trình. Vì vậy, đề tài tập trung nghiên cứu việc sử dụng bê tông tự lèn sử dụng vật liệu địa phương trong cải tạo, sửa chữa công trình xây dựng góp phần làm giảm giá thành nhưng vẫn đảm bảo khả năng chịu lực của công trình. Đề tài “Nghiên cứu việc sử dụng bê tông tự đầm trong cải tạo, sửa chữa công trình xây dựng” sẽ đi sâu nghiên cứu áp dụng trong lĩnh vực này.

Mục tiêu nghiên cứu

Thiết kế cấp phối bê tông tự lèn M40;
Đánh giá hiệu quả làm việc của cấu kiện bê tông thường và cấu kiện bê tông thường khi gia cường bằng bê tông tự lèn trong thực nghiệm.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Phạm vi của nghiên cứu này giới hạn từ việc tổng hợp những nghiên cứu trước và những số liệu từ thí nghiệm thực tế thu thập được ta tiến hành so sánh, đánh giá hiệu quả làm việc của cấu kiện bê tông thường và cấu kiện bê tông thường được cải tạo bằng bê tông tự lèn.

Phương pháp nghiên cứu

Thiết kế cấp phối bê tông tự lèn M40;
Thu thập số liệu thực tế từ kết quả thực nghiệm;
Phân tích, đánh giá hiệu quả làm việc của cấu kiện bê tông thường và cấu kiện bê tông thường cải tạo bằng bê tông tự lèn. Từ đó có cơ sở sử dụng bê tông tự lèn vào việc sửa chữa. cải tạo công trình xây dựng.

Bố cục của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị. Luận văn gồm 3 chương:

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về bê tông tự lèn. Trong chương này sẽ giới thiệu về các nghiên cứu về bê tông tự lèn trên thế giới cũng như ở Việt Nam và ứng dụng của nó vào các công trình thực tế.

Chương 2: Nghiên cứu tính toán cấp phối bê tông tự lèn và các chỉ tiêu đánh giá trong phòng thí nghiệm. Chương này nêu lên các tính chất cơ bản, thành phần vật liệu của bê tông tự lèn và thiết kế thành phần cấp phối cho bê tông tự lèn.

Chương 3: Những nghiên cứu trong phòng thí nghiệm về việc sử dụng bê tông tự lèn trong cải tạo, sửa chữa kết cấu xây dựng.

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN BÊ TÔNG TỰ LÈN

1.1. KHÁI QUÁT VỀ BÊ TÔNG TỰ LÈN

Ở Nhật Bản, bê tông tự lèn ra đời và áp dụng đầu tiên vào những năm cuối thập kỷ 80 và sau đó là các nước phát triển khác. Bê tông tự lèn là loại bê tông mà hỗn hợp mới trộn xong của nó có khả năng chảy lỏng tự điền đầy các khuôn đổ hoặc ván khuôn kể cả nhưng kết cấu dày đặc cốt thép, mà vẫn đảm bảo tính đồng nhất bằng chính trọng lượng bản thân và độ chảy xòe cao không cần bất kỳ một tác động cơ học (đầm) nào từ bên ngoài.

1.2. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG TỰ LÈN TRÊN THẾ GIỚI

Bê tông tự lèn bắt đầu được nhiên 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 và được phát triển cho đến ngày hôm nay.

Bảng 1.1. Một số công trình điển hình có sử dụng bê tông tự lèn

STT	Tên công trình	Quốc gia	Loại kết cấu sử dụng
1	Cầu Extra-Dose Ritto	Nhật Bản	Trụ
2	Cầu dây văng Shin-kiba Ohashi	Nhật Bản	Tháp. dầm chủ
3	Cầu treo dây võng Akashi-Kaikyo	Nhật Bản	Mố neo
4	Cầu vượt Higashi-Oozu	Nhật Bản	Dầm chủ chữ T
5	Tháp Yokahama	Nhật Bản	Kết cấu chính
6	Sân vận động có mái che Fukuoka	Nhật Bản	Kết cấu chính
7	Tháp Banker Hall Alberta	Mỹ	Móng. dầm. cột
8	Cầu San Francisco	Mỹ	Bệ móng. cột. dầm
9	Bể chứa Angerlehner Hoch	Áo	Móng. tường

1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG BTTL TẠI VIỆT NAM

Trong những năm gần đây. công nghệ BTTL cũng đã được một số viện khoa học và các trường ĐH nghiên cứu chế tạo thử.

Những ứng dụng của BTTL trong nhiều kết cấu khác đạt hiệu quả cao cả về chất lượng cũng như hiệu quả kinh tế

– Ứng dụng BTTĐ trong thi công các kết cấu đúc sẵn;

– Ứng dụng BTTĐ trong thi công bê tông khối lớn;

– Ứng dụng BTTĐ để thi công các kết cấu tường mỏng đổ tại chỗ

– Ứng dụng BTTĐ để thi công ống thép nhồi bê tông

– Sử dụng BTTĐ để sửa chữa kết cấu bê tông cũ, bị khuyết tật;

– Sử dụng BTTĐ để thi công kè bê tông – đá hộc đổ đống.

1.4. ỨNG DỤNG BÊ TÔNG TỰ LÈN TẠI MIỀN TRUNG HIỆN NAY

Mặc dù có nhiều ưu điểm và đã được sử dụng rộng rãi trên Thế giới từ những năm 90, nhưng bê tông tự lèn vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ và ứng dụng một cách rộng rãi tại Việt Nam.

Năm 2008, khoa Xây dựng Cầu Đường trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng đã nghiên cứu ứng dụng bê tông tự lèn dùng cho đường sân bay. Mới đây bê tông tự lèn được áp dụng trong thi công cầu Rồng tại Đà Nẵng. Gần đây nhất BTTL đã được dùng để áp dụng vào thi công công trình cánh tràn Piano đập dâng Văn Phong được Viện Phòng Nghiên cứu Vật liệu – Viện Thủy công tham gia thiết kế và thí nghiệm

Nghiên cứu việc sử dụng bê tông tự đầm trong cải tạo sửa chữa công trình xây dựng

1.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG

Nhìn chung, công nghệ bê tông tự lèn là loại bê tông có nhiều tính năng ưu việt, đã được chứng minh và sử dụng rộng trãi 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 tông tự lèn trên Thế giới và Việt Nam có thể kết luận như sau:

– Bê tông tự lèn là loại bê tông chất lượng cao, đã được áp dụng rộng rãi trên Thế giới (các nước phát triển tại châu Âu. châu Mỹ, Nhật Bản và các nước Đông nam châu Á) và cũng được chấp nhận bởi các hiệp hội bê tông quốc tế như: (ACI, AASHTO, SCDOT, PCI…).

– Sử dụng công nghệ bê tông tự lèn có thể thi công nhanh và thi công dễ dàng đối với công trình lớn, yêu cầu chất lượng và mỹ thuật cao đặc biệt là với những công trình có mật độ cốt thép lớn.

– Ở Việt Nam, việc nghiên cứu ứng dụng bê tông tự lèn chưa phổ biến. Vì vậy, đối với ngành xây dựng nói chung, xây dựng dân dụng nói riêng thì việc nghiên cứu sử dụng bê tông tự lèn cho các kết cấu phức tạp mỏng và dầy đặc cốt thép là điều cần thiết. Và có thể mang lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật như các nước tiên tiến đã áp dụng.

CHƯƠNG 2

CẤP PHỐI BÊ TÔNG TỰ LÈN VÀ CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ TRONG THÍ NGHIỆM

2.1. TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA BÊ TÔNG TỰ LÈN

Bê tông tự lèn là loại bê tông có khả năng tự rắn chắc và có thể được lấp đầy vào mọi góc của ván khuôn mà không cần đầm rung.

Bê tông tự lèn chứa hàm lượng cốt liệu thô thấp hơn và cốt liệu thô thấp hơn và liều lượng hợp chất làm giảm nước cao và cuốn khí hoặc chất siêu dẻo cao hơn. có lượng nước và nước – xi măng thoát ra ít hơn so với bê tông thường.

Quá trình khô và đông cứng của bê tông tự lèn có khuynh hướng chậm hơn so với bê tông thường.

Vì nhạy cảm với những dao động về chất lượng của nguyên vật liệu và những sai sót trong mẻ trộn, nên bê tông tự lèn đòi hỏi sự kiểm tra, kiểm soát chặt chẽ hơn về chất lượng, quá trình sản xuất và quá trình thi công.

Và vì không cần tiến hành đầm rung, nên việc duy trì thời gian của những phẩm chất như khả năng biến dạng cần đặc biệt lưu ý hơn so với bê tông thông thường.

2.1.1. Phân loại và đặc tính cơ bản của bê tông tự lèn

Bê tông tự lèn khác biệt so với bê tông truyền thống, đó là hỗn hợp bê tông có độ linh động rất cao và khả năng tự làm chặt, tự điền đầy vào khuôn mẫu. Do vậy, trong chế tạo và thi công cần có những yêu cầu đặc biệt hơn. Ngoài ra, cần phải tính đến một lượng lớn phụ gia siêu dẻo nhằm làm tăng tính công tác của bê tông, một lượng bột khoáng có thành phần như là một chất bôi trơn cho lớp cốt liệu thô cũng như là sử dụng chất hóa học tăng độ nhớt để tăng thêm độ bám chắc cho bê tông.

Có ba loại bê tông tự lèn thông dụng trên thị trường như sau:

– Bê tông tự lèn dựa trên hiệu ứng của bột mịn:

– Bê tông tự lèn sử dụng phụ gia điều chỉnh độ linh động:

– Bê tông tự lèn được chế tạo ra bằng cách kết hợp hai loại trên (sử dụng hỗn hợp cả bột mịn và phụ gia điều chỉnh độ nhớt).

Để đạt được 3 đặc tính cơ bản bê tông tự lèn. Định hướng thiết kế thành phần cấp phối cần:

– Hạn chế hàm lượng cốt liệu (cốt liệu thô chiếm 50% khối lượng bê tông và cát 40% khối lượng bê tông);

– Sử dụng một lượng lớn phụ gia siêu dẻo;

– Tỷ lệ nước / bột khoáng thấp.

2.1.2. Yêu cầu về trình tự chế tạo bê tông tự lèn

Quy trình thiết kế thành phần cấp phối bê tông tự lèn cần phải được tiến hành theo các giai đoạn:

Xác định yêu cầu về chỉ tiêu kỹ thuật mà hỗn hợp bê tông tự lèn và bê tông tự lèn cần đạt được;
Thiết kế cấp phối bê tông tự lèn trong phòng thí nghiệm, điều chỉnh cấp phối hợp lý để đạt được các yêu cầu kỹ thuật đã định sẵn;
Thí nghiệm hiệu chỉnh cấp phối bê tông tự lèn thực tế hiện trường.
Yêu cầu về các tính năng đối với hỗn hợp bê tông tự lèn:

2.2. THÀNH PHẦN VẬT LIỆU BÊ TÔNG TỰ LÈN

Giống bê tông thường nhưng có thêm thành phần bột khoáng, chất độn và phụ gia siêu dẻo giảm nước mức độ cao, phụ gia điều chỉnh độ nhớt…

2.2.1. Bột khoáng

2.2.2. Chất độn

2.2.3. Hàm lượng nước

2.2.4. Xi măng

2.2.5. Cốt liệu

2.2.6. Phụ gia

2.3. THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG TỰ LÈN

2.3.1. Phương pháp thiết kế bê tông tự lèn

2.3.2. Cấp phối vật liệu của bê tông tự lèn

Theo (EFNARC. 2002) thành phần vật liệu của một cấp phối bê tông tự lèn bao gồm:

1. Hàm lượng nước: 170÷176 kg/m³ (Su et al.. 2001) và không vượt quá 200 kg/m³;

2. Hàm lượng xi măng: 350÷450 kg/m³;

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;

5. Tỷ lệ nước/bột trong khoảng 0.30÷0.38 (theo khối lượng) đối với điều kiện khu vực vùng nhiệt đới;

6. Hàm lượng cốt liệu thô: 28÷35% theo thể tích của hỗn hợp, tức là khoảng 700÷900kg/m³ bê tông;

7. Hàm lượng cát cân đối với khối lượng các thành phần khác. Tỷ lệ cát nên được chọn trong khoảng 50%÷57% khối lượng bê tông.

8. Hệ số tỷ lệ trộn vật liệu từ : 1.12÷1.16.

Phương pháp EFNARC phát triển phương pháp thiết kế bê tông tự lèn dựa trên những nghiên cứu và kinh nghiệm thực tế của Nhật Bản đã được áp dụng nhiều tại nhiều nước khác nhau trên Thế giới.

2.4. THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA BÊ TÔNG TỰ LÈN

2.4.1. Thí nghiệm xác định độ chảy xoè (xác định độ linh động)

2.4.2. Thí nghiệm độ linh động và khả năng chảy của bê tông tự lèn

2.4.3. Thí nghiệm kiểu hình hộp chữ U, vòng J và chữ L

– Mục đích: Để đánh giá khả năng chảy của bê tông ở khu vực dày đặc cốt thép và khả năng chống lại sự phân tầng của bê tông.

2.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG

Về bê tông tự lèn hiện nay chưa có một phương pháp chuẩn mực để thiết kế cấp phối một cách thống nhất. Tuy nhiên, cũng đã có rất nhiều các trường Đại học. các Viện nghiên cứu và các Nhà thầu xây dựng trên thế giới đã nghiên cứu, phát triển, ứng dụng các phương pháp thiết kế cấp phối bê tông tự lèn của mình và công bố trên Thế giới.

Có nhiều phương pháp thiết kế thành phần cấp phối bê tông tự lèn:

– Phương pháp thiết kế thành phần bê tông tự lèn của hiệp hội bê tông Nhật Bản (JSCE) và EFNARC (Anh).

– Phương pháp thiết kế thành phần bê tông tự lèn của giáo sư Osakamura (Nhật Bản)

Quá trình lựa chọn cấp phối bê tông tự lèn phải xem xét đến loại kết cấu. loại bê tông tự lèn, cường độ thiết kế, tuổi mà tại đó cường độ thiết kế được đảm bảo, loại xi măng, loại và tính chất vật lý của chất khoáng, loại và tính chất vật lý của cốt liệu thô và cốt liệu mịn và cuối cùng là các hợp chất hóa học của nó.

CHƯƠNG 3

SỬ DỤNG BÊ TÔNG TỰ LÈN TRONG CẢI TẠO SỬA CHỮA KẾT CẤU XÂY DỰNG

3.1. NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT BÊ TÔNG TỰ LÈN

Sau khi lấy BTTL thương phẩm tại trạm trộn và có số liệu về cấp phối BTTL tại trạm trộn. Để kiểm tra tính khả thi cũng như kiểm tra chất lượng BTTL sử dụng vật liêu tại địa phương. Trên cơ sở những vật liệu đã chọn tiến hành thiết kế cấp phối BTTL 40 MPa theo phương pháp EFNARC. Các yêu cầu về đặc tính của hỗn hợp bê tông tự lèn được thiết kế như bảng 3.1 sau:

Bảng 3.1. Yêu cầu về đặc tính của BTTL 40 MPa thử nghiệm

Cấp độ bền bê tông (MPa)	Dmax (mm)	Độ xòe (mm)	T500 (s)	Loại khuôn (mm)	Phương pháp đánh giá
40	15	600 – 800	4 – 8	150×300	EFNARC

Vật liệu sử dụng cho cấp phối

Gồm cốt liệu lớn, cốt liệu mịn, xi măng, chất độn, phụ gia khoáng và phụ gia siêu dẻo.

Thí nghiệm chỉ tiêu cơ lý của vật liệu

Thành phần cấp phối bê tông tự lèn

Thành phần cấp phối (CP) bê tông tự lèn

Bảng 3.8. Thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông 40MPa (CP1)

Vật liệu	Đá		Cát vàng	XM Kim Đỉnh PC40	Silica- fume	Phụ gia viscore HE 10AT	Bột đá	Nước	Tổng
	10×15 70%	5×10 30%
KL (kg)	547	232	889	436	30.6	8.7	132	169	2444.3
TT(lít)	204.1	86.6	328.9	142.5	10.2	7.9	48.8	169	997.9
ĐỘ CHẢY XÒE : 67.6cm					T₅₀= 5.27 s

Bảng 3.9. Thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông 40MPa (CP2)

Vật liệu	Đá		Cát vàng	XM Kim Đỉnh PC40	Silica- fume	Phụ gia viscore HE 10AT	Bột đá	Nước	Tổng
	10×15 70%	5×10 30%
KL (kg)	551	238	869	443	30.9	8.9	131	169	2440.8
TT (lít)	205.6	88.8	321.5	144.8	10.3	8.1	48.4	169	996.5
ĐỘ CHẢY XÒE : 68.9cm					T₅₀= 5.65 s.

Kết quả thí nghiệm chất lượng bê tông trên mẫu

Sau khi điều chỉnh xong thành phần bê tông. tiến hành đúc mẫu kiểm tra cường độ. kết quả cho thấy cường độ của 02 mẫu cấp phối như sau:

Kết quả thí nghiệm trên mẫu của CP1

Kết quả nén mẫu CP1 ngày thứ 3 được trình bày ở bảng 3.10.

Bảng 3.10. Kết quả thí nghiệm nén mẫu CP1 – 40MPa 3 ngày

Tên thí nghiệm	40MPa
Ký hiệu mẫu	Mẫu 1	Mẫu 2	Mẫu 3
Chiều cao mẫu trung bình (mm)	299.40	298.60	299.80
Diện tích mặt chịu nén trung bình (cm²)	176.46	176.69	176.57
Lực phá hoại mẫu (kN)	710.20	711.70	708.50
Trọng lượng mẫu (kg)	12.94	12.92	12.96
Cường độ mẫu (MPa)	40.25	40.28	40.13
Cường độ trung bình (MPa)	40.22

Kết quả nén mẫu CP1 ngày thứ 7 được trình bày ở bảng 3.11.

Bảng 3.11. Kết quả thí nghiệm nén mẫu CP1 – 40MPa 7 ngày

Tên thí nghiệm	40MPa
Ký hiệu mẫu	Mẫu 4	Mẫu 5	Mẫu 6
Chiều cao mẫu trung bình (mm)	300.10	299.50	298.80
Diện tích mặt chịu nén trung bình (cm²)	176.30	176.45	176.67
Lực phá hoại mẫu (kN)	781.20	776.80	765.40
Trọng lượng mẫu (kg)	12.96	12.94	12.93
Cường độ mẫu (MPa)	44.31	44.02	43.32
Cường độ trung bình (MPa)	43.89

Kết quả nén mẫu CP1 ngày thứ 28 được trình bày ở bảng 3.12.

Bảng 3.12. Kết quả thí nghiệm nén mẫu CP1 – 40MPa 28 ngày

Tên thí nghiệm	40MPa
Ký hiệu mẫu	Mẫu 7	Mẫu 8	Mẫu 9
Chiều cao mẫu trung bình (mm)	298.70	300.30	299.60
Diện tích mặt chịu nén trung bình (cm²)	176.70	176.32	176.34
Lực phá hoại mẫu (kN)	821.50	817.90	823.40
Trọng lượng mẫu (kg)	12.93	12.97	12.94
Cường độ mẫu (MPa)	46.49	46.39	46.69
	46.52

Kết quả thí nghiệm trên mẫu của CP2

Kết quả nén mẫu CP2 ngày thứ 3 được trình bày ở bảng 3.13.

Bảng 3.13. Kết quả thí nghiệm nén mẫu CP2 – 40MPa 3 ngày

Tên thí nghiệm	40MPa
Ký hiệu mẫu	Mẫu 1	Mẫu 2	Mẫu 3
Chiều cao mẫu trung bình (mm)	298.80	300.20	299.10
Diện tích mặt chịu nén trung bình (cm²)	176.56	176.41	176.67
Lực phá hoại mẫu (kN)	766.30	756.80	770.30
Trọng lượng mẫu (kg)	12.92	12.97	12.94
Cường độ mẫu (MPa)	43.40	42.90	43.60
Cường độ trung bình (MPa)	43.30

Kết quả nén mẫu CP2 ngày thứ 7 được trình bày ở Bảng 3.14.

Bảng 3.14. Kết quả thí nghiệm nén mẫu CP2 – 40MPa 7 ngày

Tên thí nghiệm	40MPa
Ký hiệu mẫu	Mẫu 4	Mẫu 5	Mẫu 6
Chiều cao mẫu trung bình (mm)	299.40	298.70	301.20
Diện tích mặt chịu nén trung bình (cm²)	176.69	176.51	176.59
Lực phá hoại mẫu (kN)	802.50	798.70	795.80
Trọng lượng mẫu (kg)	12.96	12.91	13.03
Cường độ mẫu (MPa)	45.42	45.25	45.06
Cường độ trung bình (MPa)	45.24

Kết quả nén mẫu CP2 ngày thứ 28 được trình bày ở bảng 3.15.

Bảng 3.15. Kết quả thí nghiệm nén mẫu CP2 – 40MPa 28 ngày

Tên thí nghiệm	40MPa
Ký hiệu mẫu	Mẫu 7	Mẫu 8	Mẫu 9
Chiều cao mẫu trung bình (mm)	299.50	299.10	298.40
Diện tích mặt chịu nén trung bình (cm²)	176.52	176.63	176.50
Lực phá hoại mẫu (kN)	851.80	843.80	847.40
Trọng lượng mẫu (kg)	12.95	12.94	12.90
Cường độ mẫu (MPa)	48.26	47.77	48.01
Cường độ trung bình (MPa)	48.01

Tổng hợp kết quả thí nghiệm cho thấy cường độ BTTL của các mẫu cấp phối tại những thời điểm khác nhau là 3 ngày, 7 ngày và 28 ngày đều có cường độ cao hơn cường độ thiết kế. Bảng tổng hợp kết quả nén mẫu cấp phối 40MPa được thể hiện theo Bảng 3.16 và Hình 3.4

Bảng 3.16. Kết quả cường độ nén của cấp phối 1 và 2 – 40MPa

Tên cấp phối	Kích thước mẫu (cm)	Cường độ nén 3 ngày (MPa)	Cường độ nén 7 ngày (MPa)	Cường độ nén 28 ngày (MPa)
Cấp phối 1	15×30	40.22	43.89	46.52
Cấp phối 2	15×30	43.30	45.24	48.01

Hình 3.4. Biểu đồ cường độ chịu nén của BTTL cấp phối 1 và 2 – 40MPa

3.2. CÁC THÍ NGHIỆM SỬA CHỮA CẢI TẠO KẾT CẤU

Với những hiện trạng mà các kết cấu như đã nêu trong phần sử dụng BTTL để sửa chữa kết cấu bê tông cũ, bị khuyết tật tại chương 1 phương án đề xuất dùng BTTL để sửa chữa và gia cố như sau.

Đối với lớp bê tông bảo vệ bị bong tróc. cốt thép bị ăn mòn làm giảm tiết diện chịu lực và bị thủng đề xuất sử dụng BTTL. Với phương án này thì sau đục hết phần bê tông vỡ, bong tróc, vệ sinh sạch sẽ tiến hành vệ sinh thép chủ và hàn gia cường thép chủ để tăng tiết diện thanh thép chịu lực, những vị trí bị thủng do ăn mòn dùng thép tấm hàn tăng cường. Để tạo độ dính kết giữa lưới thép với cốt thép chủ cách đơn giản và hiệu quả nhất là cứ khoảng 30-50cm chiều cao bổ sung thêm một số thanh thép một đầu buộc vào lưới thép, đầu còn lại hàn vào thép chịu lực. Cách này cố định được lưới cốt thép không bị xê dịch trong quá trình đổ bê tông. Để đảm bảo cốt thép không bị ăn mòn có thể sơn 1 lớp mỏng sơn Epoxy chống gỉ. Cuối cùng tiến hành ghép ván khuôn và đổ bê tông. Trong điều kiện cho phép có thể bố trí bơm bê tông từ dưới đáy lên cho đến khi nào bê tông chuẩn bị tràn qua mặt ván khuôn thì dừng lại.

Với những phương án sữa chữa trên để có cơ sở thuyết phục. Sau đó tiến hành các thí nghiệm để kiểm chứng như sau:

3.2.1. Thí nghiệm 1

• Lấy 04 mẫu bê tông thường (KT: 15x15x15) có cùng cường độ 40MPa;

• 02 mẫu giữ nguyên;

• 02 mẫu còn lại đem cắt bỏ đi một mặt (sâu 2 cm) như hình 3.5.

Hình 3.5. Mẫu thí nghiệm bị cắt bỏ một mặt

Sau đó cho vào khuôn và dùng BTTL cùng cường độ đổ vào các rãnh đã tạo sẵn. Để tăng cường độ dính bám giữa 2 lớp bê tông cũ và mới trước khi đổ bê tông vào thì dùng sikadur 732 quét một lớp mỏng vào mặt tiếp xúc trên mẫu bê tông cũ (Hình 3.6).

Hình 3.6. Mẫu thí nghiệm cắt bỏ một mặt được cải tạo bằng BTTL

Tiến hành nén 02 mẫu lấy kết quả trung bình và so sánh với 02 mẫu còn lại được thể hiện theo bảng 3.17.

Bảng 3.17. Kết quả thí nghiệm các mẫu thử khi chịu nén (TN1)

Tên mẫu	Mẫu 1A’	Mẫu 1B’	Mẫu 1A	Mẫu 1B
Loại mẫu	Nguyên mẫu		Sửa chữa
Tiết diện mẫu (cm²)	224.77	225.07	225.22	225.38
Tiết diện sửa chữa (cm²)	–	–	30.10	31.20
Tỷ lệ sửa chữa (%)			13.36	13.84
Tỷ lệ sửa chữa trung bình (%)			13.60
Lực phá hoại (kN)	967.20	972.30	943.40	940.70
Cường độ (MPa)	43.03	43.20	41.89	41.74
Cường độ trung bình (MPa)	43.11		41.81

3.2.2. Thí nghiệm 2

3.2.3. Thí nghiệm 3

3.2.4. Thí nghiệm 4

3.2.5. Thí nghiệm 5

3.2.6. Thí nghiệm 6

3.2.7. Thí nghiệm 7

• Lấy 04 mẫu bê tông thường, lăng trụ (KT: 15×30) có cùng cường độ 40MPa;

• 02 mẫu giữ nguyên;

• 02 mẫu còn lại đem tạo một rãnh (12×2.5cm) như hình 3.17.

Hình 3.17. Mẫu thí nghiệm tạo 1 rãnh khuyết tật

Hình 3.18. Mẫu thí nghiệm tạo một rãnh khuyết tật được cải tạo bằng BTTL

Tiến hành nén 02 mẫu lấy kết quả trung bình và so sánh với 02 mẫu còn lại được thể hiện theo bảng 3.23.

Bảng 3.23. Kết quả thí nghiệm các mẫu thử khi chịu nén (TN7)

Tên mẫu	Mẫu 7A’	Mẫu 7B’	Mẫu 7A	Mẫu 7B
Loại mẫu	Nguyên mẫu		Sửa chữa
Tiết diện mẫu (cm²)	176.72	176.36	176.89	176.07
Tiết diện sửa chữa (cm²)	–	–	31.50	32.30
Tỷ lệ sửa chữa (%)			17.81	18.24
Tỷ lệ sửa chữa trung bình (%)			18.02
Lực phá hoại (kN)	778.40	786.30	764.70	745.80
Cường độ (MPa)	44.05	44.58	43.23	42.12
Cường độ trung bình (MPa)	44.32		42.67

3.2.7. Thí nghiệm 8

3.2.7. Thí nghiệm 9

Tổng hợp từ các thí nghiệm trên ta có bảng so sánh cường độ nén của các mẫu lập phương được thể hiện theo Bảng 3.26 và Hình 3.23; mẫu lăng trụ được thể hiện theo Bảng 3.27 và Hình 3.24

Bảng 3.26. Kết quả cường độ nén của mẫu nguyên và sửa chữa (KT 15x15x15)

Tỷ lệ sửa

chữa

Loại mẫu

9.25

13.60

22.98

24.11

40.38

46.18

Mẫu nguyên (MPa)

45.44

43.11

44.13

43.98

43.13

44.82

Mẫu sửa chữa (MPa)

43.12

41.81

42.07

42.36

41.75

42.74

Hình 3.23. Biểu đồ thí nghiệm nén của mẫu nguyên và mẫu sửa chữa đối với mẫu lập phương (KT 15x15x15)

Bảng 3.27. Kết quả cường độ nén của mẫu nguyên và sửa chữa

(KT 15×30)

Tỷ lệ sửa

chữa

Loại mẫu

18.02

34.42

41.31