NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG HẠT MỊN …

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGUYỄN TÂN KHOA

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG

BÊ TÔNG HẠT MỊN BẰNG CỐT SỢI THÉP HỖN HỢP

NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP – 60580208

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2017

iii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây công trình nghiên cứu khoa học thực sự của bản thân

tôi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS.LÊ ANH TUẤN

Các thông tin tham khảo trong luận văn này được thu thập từ những nguồn

đáng tin cậy, đã được kiểm chứng, được công bố rộng rãi và được tôi trích dẫn

nguồn gốc rõ ràng ở phần Danh mục tài liệu tham khảo. Các kết quả nghiên cứu

trong luận văn này là do chính tôi thực hiện một cách nghiêm túc, trung thực và

không trùng lặp với các đề tài khác.

Kiên Giang, ngày … tháng 04 năm 2017

Nguyễn Tân Khoa

iv

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài “Nâng cao chất lượng bê tông hạt mịn bằng

cốt sợi thép hỗn hợp” tôi đã nhận được rất nhiều sự tạo điều kiện giúp đỡ của tập

thể lãnh đạo, cán bộ, các nhà khoa học của trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Thành

Phố Hồ Chí Minh. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn vì sự giúp đỡ đó.

Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến TS. LÊ ANH TUẤN đã trực tiếp

hướng dẫn cho tôi hoàn thành đề tài này.

Tôi xin cảm ơn đồng nghiệp, gia đình và bạn bè đã động viên, khích lệ tôi

trong suốt quá trình thực hiện đề tài này.

v

TÓM TẮT

Tro bay là phể thải của công nghiệp nhiệt điện, tuy nhiên nó cũng được coi là

thành phần hoạt tính có khả năng tác động đến tính chất của bê tông xi măng.

Nghiên cứu này kết hợp tro bay và silicafume như thành phần hạt mịn để đánh giá

ảnh hưởng của nó đến các tính chất của bê tông cốt sợi thép.

Thành phần tro bay sử dụng có hàm lượng từ 10 – 30% và silicafume sử dụng

từ 5 – 10% so với khối lượng xi măng. Hàm lượng sợi thép thiết kế là 0.1 – 1% theo

thể tích. Kết quả thực nghiệm cho thấy khi sử dụng tro bay từ 10 đến 30% thì độ sụt

của hỗn hợp bê tông giảm khoảng 15%. Khi kết hợp với 5 – 10% silicafume thì độ

linh động có xu hướng giảm từ 10 – 20%. Hàm lượng tro bay càng tăng thì độ linh

động càng giảm. Tuy nhiên, hàm lượng sợi sử dụng ít tác động đến độ linh động của

hỗn hợp bê tông. Tro bay có xu hướng làm giảm các tính chất cơ học của bê tông.

Khi sử dụng silicafume thì các tính chất cường độ của bê tông có xu hướng được cải

thiện. Cấp phối dùng 10% tro bay và 10% silicafume cho giá trị các tính chất cơ học

tốt nhất. Thành phần hỗn hợp bê tông khi sử dụng sợi từ 0.1 đến 1% kết hợp với bê

tông nền dùng 10% tro bay và silicafume có khả năng cải thiện các tính chất cơ học.

Cường độ nén và cường độ bổ được gia cường khoảng 10-15%. Cường độ uốn được

gia cường đến 20% so với cấp phối đối chứng.

vi

ABSTRACT

Fly ash is known as industrial waste material. It can be used as mineral

admixture on cementious fields. In the research, the characteristic of fiber concrete

is investigated by using fly ash and silicafume.

In the experiment, fly ash and silicafume in range of 10 – 30% and 5 – 10% by

cement weight are mixed. Steel fiber with amount of 0.1 – 1% by volume of

Hooked and crimped type are used. The results are indicated that slump of fresh

concrete is reduced about 15% with amount of fly ash in range of 10 -30%. The

slump is also decreased about 10-20% with an increasing in 5 – 10% silicafume.

However, the slump is slightly affected by amount of steel fiber. The strength is

tend to reduce with an increasing in fly ash. Silicafume content can be rose up

strength of concrete matrix. The suitable mix porportion is obtain with 10% fly ash

and 10% silicafume. On the other hand, the strength characteristic of concrete can

be affected by amount of 0.1 -1% steel fiber. It can be shown that compressive and

slipting strength are rose up 10-15%. The flexural strength can be increased in 20%

to compare to plain concrete.

vii

MỤC LỤC

TRANG TỰA TRANG

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI

LÝ LỊCH KHOA HỌC ............................................................................................... i

LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... iii

LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... iv

TÓM TẮT ................................................................................................................... v

ABSTRACT .............................................................................................................. vi

MỤC LỤC ................................................................................................................ vii

DANH MỤC HÌNH ẢNH .......................................................................................... x

DANH MỤC BẢNG BIỂU .................................................................................... xiii

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ..................................................................................... 1

1.1 Đặt vấn đề: ................................................................................................. 1

1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước................................................ 6

1.2.1 Tình hình nghiên cứu bê tông sợi thép trên thế giới ........................... 6

1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước ........................................................ 9

1.3 Mục tiêu, đối tượng nghiên cứu của đề tài .............................................. 10

1.3.1 Mục tiêu: ........................................................................................... 10

1.3.2 Đối tượng nghiên cứu: ...................................................................... 10

1.4 Phương pháp nghiên cứu và hướng tiếp cận ........................................... 10

1.5 Những điểm mới của đề tài ...................................................................... 11

viii

1.6 Nội dung của đề tài .................................................................................. 11

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................ 12

2.1 Sự làm việc của sợi trong bê tông nền ..................................................... 12

2.1.1 Tương tác giữa sợi và bê tông nền .................................................... 12

2.1.2 Ứng xử của sợi trong vật liệu nền ..................................................... 14

2.2 Sự làm việc của của các thành phần hạt mịn trong bê tông nền .............. 18

CHƯƠNG 3 NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM .......... 22

3.1 Nguyên vật liệu ........................................................................................ 22

3.1.1 Xi măng ............................................................................................. 22

3.1.2 Cốt liệu lớn ........................................................................................ 23

3.1.3 Cốt liệu nhỏ ....................................................................................... 24

3.1.4 Tro bay .............................................................................................. 25

3.1.5 Silicafume ......................................................................................... 25

3.1.6 Cốt sợi ............................................................................................... 26

3.1.7 Nước .................................................................................................. 28

3.1.8 Phụ gia ............................................................................................... 28

3.2 Phương pháp thí nghiệm .......................................................................... 29

3.2.1 Phương pháp chế tạo hỗn hợp betong ............................................... 29

3.2.2 Phương pháp Tính toán thành phần cốt liệu ..................................... 31

3.2.3 Các phương pháp thí nghiệm các tính chất cơ lý .............................. 33

CHƯƠNG 4 THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ ................................................... 41

4.1 Ảnh hưởng của hạt tro bay đến tính chất của bê tông ............................. 41

ix

4.2 Ảnh hưởng của thành phần hạt mịn silicafume trong tính chất của bê

tông tro bay ....................................................................................................... 49

4.3 Ảnh hưởng của hàm lượng sợi đến tính chất của bê tông. ...................... 54

4.3.1 Ảnh hưởng của hàm lượng sợi đến tính chất của bê tông nền .......... 56

4.3.2 Ảnh hưởng của hàm lượng sợi đến tính chất của bê tông hạt mịn.... 62

4.3.3 Ảnh hưởng của tính chất sợi đến tính chất của bê tông hạt mịn ....... 67

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ........................................ 76

5.1 Kết luận .................................................................................................... 76

5.2 Hướng phát triển đề tài ............................................................................ 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 79

x

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Vết nứt trên bề mặt bê tông (ảnh chụp hiện trường) .................................. 1

Hình 1.2: Các loại sợi có thể dùng cho vật liệu xây dựng [1] .................................... 2

Hình 1.3: So sánh kích thước của các hạt mịn [2] ..................................................... 5

Hình 1.4: Sự phân bố của sợi thép trong bê tông nền [3] .......................................... 5

Hình 2.1: Sự làm việc của cốt sợi [42] ..................................................................... 13

Hình 2.2: Sự phân bố của sợi trong bê tông nền với kích thước Dmax khác nhau [40] ............................................................................................................................ 14

Hình 2.3: Cấu trúc của cốt sợi trong bê tông cốt sợi [42] ........................................ 15

Hình 2.4:Sơ đồ biểu diễn ứng suất trượt – chuyển vị khi chuyển từ ứng suất đàn hồi sang ứng suất trượt ma sát [42] ................................................................................. 16

Hình 2.5: Sơ đồ ứng suất biến dạng của bê tông cốt sợi [42] .................................. 17

Hình 2.6: Mô hình vùng chuyển tiếp trong cấu trúc bê tông [40] ............................ 19

Hình 2.7: Cấu trúc lèn chặt hạt xi măng và hạt mịn [41] ......................................... 20

Hình 3.1: Sợi loại 1 –Sợi thép tròn, thẳng có 2 đầu móc (Hook) ............................ 27

Hình 3.2: Sợi loại 2 – Sợi thép dẹt, lượn sóng (Crimpt) .......................................... 28

Hình 3.3: Qui trình chế tạo hỗn hợp bê tông ............................................................ 30

Hình 3.4: Chuẩn bị nguyên liệu và xác định độ linh động của hỗn hợp bê tông ..... 33

Hình 3.5: Chuẩn bị khuôn mẫu ................................................................................ 34

Hình 3.6: Nhào trộn hỗn hợp bê tông ....................................................................... 34

Hình 3.7: Xác định độ linh động của hỗn hợp bê tông ............................................ 35

Hình 3.8: Thí nghiệm xác định cường độ nén .......................................................... 36

Hình 3.9: Thí nghiệm xác định cường độ uốn ......................................................... 37

Hình 3.10: Thí nghiệm ép chẻ xác định cường độ chịu kéo gián tiếp ..................... 39

xi

Hình 3.11: Thí nghiệm xác định modun đàn hồi ..................................................... 40

Hình 4.1: Ảnh hưởng của tro bay đến độ linh động của hỗn hợp bê tông ............... 42

Hình 4.2: Ảnh hưởng của tro bay đến cường độ chịu nén của bê tông .................... 43

Hình 4.3: Bề mặt liên kết trong vật liệu nền bê tông sau 28 ngày ........................... 44

Hình 4.4: SEM bề mặt bê tông sau 28 ngày, chưa có thành phần hạt mịn (sicafume). ................................................................................................................. 45

Hình 4.5: Ảnh hưởng của tro bay đến cường độ chịu uốn của bê tông ................... 47

Hình 4.6: Ảnh hưởng của tro bay đến cường độ kéo gián tiếp của bê tông ............. 47

Hình 4.7: Ảnh hưởng của silicafume và tro bay đến độ linh động .......................... 50

Hình 4.8: Ảnh hưởng của silicafume và tro bay đến cường độ nén ......................... 51

Hình 4.9: Ảnh hưởng của silicafume và tro bay đến cường độ uốn ........................ 52

Hình 4.10: Ảnh hưởng của silicafume và tro bay đến cường độ kéo gián tiếp ........ 53

Hình 4.11: Ảnh hưởng của sợi đến độ linh động của bê tông .................................. 56

Hình 4.12: Ảnh hưởng của sợi đến cường độ của bê tông ....................................... 57

Hình 4.13: Độ linh động của hỗn hợp bê tông ......................................................... 58

Hình 4.14: Sự phân bố của sợi trong hỗn hợp bê tông ............................................. 58

Hình 4.15: Sự phân bố sợi thép trong bê tông nền ................................................... 59

Hình 4.16: Sự bám dính của sợi trong bê tông nền .................................................. 60

Hình 4.17: Ảnh hưởng của sợi đến cường độ uốn của bê tông ................................ 61

Hình 4.18: Ảnh hưởng của sợi đến cường độ kéo gián tiếp của bê tông ................. 61

Hình 4.19: Ảnh hưởng của sợi loại 1 đến độ linh động của bê tông hạt mịn .......... 62

Hình 4.20: Ảnh hưởng của sợi loại 1 đến cường độ của bê tông hạt mịn ................ 63

Hình 4.21: Ảnh hưởng của sợi loại 1 đến cường độ uốn của bê tông hạt mịn ......... 64

Hình 4.22: Ảnh hưởng của sợi loại 1 đến cường độ kéo gián tiếp của bê tông ....... 64

hạt mịn ....................................................................................................................... 64

xii

Hình 4.23: Sợi thép trong bê tông nền hạt mịn ........................................................ 65

Hình 4.24: Sự liên kết giữa sợi và bê tông hạt mịn .................................................. 65

Hình 4.26: Ảnh hưởng của sợi khác nhau đến cường độ của bê tông hạt mịn ........ 68

Hình 4.27: Ảnh hưởng của sợi khác nhau đến cường độ uốn của bê tông hạt mịn. 69

Hình 4.28: Ảnh hưởng của sợi khác nhau đến cường độ kéo gián tiếp của bê tông hạt mịn ....................................................................................................................... 70

Hình 4.29: Mô đun đàn hồi của bê tông với các loại sợi ......................................... 70

Hình 4.30: Mối quan hệ giữa cường độ uốn và cường độ nén ................................. 72

Hình 4.31: Mối quan hệ giữa cường độ kéo gián tiếp và cường độ nén .................. 72

Hình 4.32: Mối quan hệ giữa cường độ nén và mô đun đàn hồi .............................. 73

xiii

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Tính chất một số loại cốt sợi dùng trong bê tông ...................................... 3

Bảng 1.2: Các loại sợi thép dùng trong bê tông [4-39] .............................................. 7

Bảng 3.1: Thành phần tính chất cơ lý của xi măng Hà Tiên .................................... 22

Bảng 3.2: Các chỉ tiêu cơ lý của đá Hòn Sóc ........................................................... 23

Bảng 3.3: Thành phần hạt của đá Dmax 20mm, Hòn Sóc ....................................... 23

Bảng 3.4: Cấp phối hạt của cát ................................................................................. 24

Bảng 3.5: Thành phần hóa học của tro bay thực nghiệm ......................................... 25

Bảng 3.6: Tính chất kỹ thuật của silicafume ............................................................ 25

Bảng 3.7: Thông số về sợi thép loại 1- Sợi thép tròn, thẳng có móc 2 đầu (Hook) 26

Bảng 3.8: Thông số về sợi loại 2 – Sợi thép dẹt, lượn sóng (Crimpt). ..................... 27

Bảng 3.9: Thành phần cấp phối bê tông thực nghiệm .............................................. 31

Bảng 4.1: Ảnh hưởng của tro bay đến tính chất bê tông .......................................... 41

Bảng 4.2: Ảnh hưởng của silicafume và tro bay đến tính chất bê tông .................... 49

Bảng 4.3: Tính chất cơ học của bê tông hạt mịn kết hợp với sợi thép. .................... 54

1

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN

1.1 Đặt vấn đề:

Ngày nay, cùng với sự tiến bộ vượt bậc của khoa học và kỹ thuật nói chung,

khoa học và công nghệ vật liệu cũng đang trên đà chiếm lĩnh đỉnh một phần quan

trọng. Những thành tựu của khoa học và công nghệ vật liệu đang có những bước

phát triển quan trọng tạo ra nhiều loại vật liệu có tính ưu việt ứng dụng trong mọi

lĩnh vực của đời sống. Việc sử dụng vật liệu như thế nào cho thích hợp với yêu cầu

và điều kiện làm việc là vấn đề hết sức quan trọng. Mỗi loại vật liệu lại có những

đặc điểm riêng về tính chất và giá thành, do đó để có thể lựa chọn vật liệu cho phù

hợp, đáp ứng được các yêu cầu đặt ra là vấn đề không hề đơn giản.

Trong ngành kỹ thuật xây dựng, bê tông chiếm vai trò quan trọng và khối

lượng lớn trong các công trình xây dựng. Tuy nhiên, loại vật liệu bê tông truyền

thống này có nhiều điểm hạn chế gây ra những ảnh hưởng không nhỏ đến chất

lượng công trình. Dễ nhận thấy nhất là bê tông thông thường dễ phát sinh vết nứt và

khả năng chịu uốn rất kém. Việc phát sinh vết nứt không chỉ làm ảnh hưởng đến

khả năng chịu lực của cấu kiện mà còn dễ dàng bị nước xâm thực vào làm phá vỡ

các liên kết và hư hỏng cấu kiện. Bên cạnh đó, bê tông thông thường dễ bị mài mòn

cao và khả năng chống va đập kém. Do đó bê tông dễ bị phá hủy và chất lượng, tuổi

thọ công trình bị giảm xuống.

Hình 1.1: Vết nứt trên bề mặt bê tông (ảnh chụp hiện trường)

2

Xuất phát từ tầm quan trọng và những hạn chế của bê tông truyền thống, các

nhà nghiên cứu trong và ngoài nước đã không ngừng nghiên cứu thành phần, tính

chất và tìm ra những giải pháp tối ưu nhất để cải thiện chất lượng bê tông. Ngoài

việc chú trọng công tác bảo dưỡng đúng quy trình kỹ thuật và sử dụng phụ gia để

tăng cường độ, rút ngắn thời gian thi công bê tông thì việc cải thiện chất lượng cốt

liệu, sử dụng cốt liệu mịn trong bê tông là một trong những phương pháp được

nghiên cứu và ứng dụng trong bê tông thời gian gần đây. Thành phần chủ yếu của

bê tông là cốt liệu lớn, cốt liệu nhỏ, chất kết dính vô cơ và các thành phần hạt mịn.

Ưu điểm của loại bê tông sử dụng các loại hạt mịn này không chỉ ở việc các hạt nhỏ

lèn chặt vào lỗ rỗng làm tăng cường độ chịu nén mà còn giảm khả năng bị phá hủy

của cấu kiện.

Mặc dù cải thiện được những nhược điểm của bê tông thông thường, khả

năng chịu uốn của bê tông hạt mịn còn kém. Giải pháp được đưa ra ở đây là tăng

cường các loại sợi vào trong thành phần của bê tông hạt mịn. Các nghiên cứu cho

thấy việc bổ sung các loại sợi vào bê tông hạt mịn giúp tăng cường cường độ chịu

uốn của bê tông. Giúp cấu kiện làm việc hiệu quả và tránh được phá hủy, kéo dài

tuổi thọ cho công trình [1]. Tuy nhiên, trong quá trình sử dụng vẫn còn một vài

điểm hạn chế như: cốt sợi phân tán không đều, sử dụng một loại sợi chưa tối ưu,

trong quá trình thủy hóa xi măng hút nước làm bê tông bị co khô, phải sử dụng phụ

gia làm giá thanh cao.

Sợi thép Sợi xơ dừa Sợi polypropylene Sợi Bazan

Hình 1.2: Các loại sợi có thể dùng cho vật liệu xây dựng [1]

3

Bảng 1.1: Tính chất một số loại cốt sợi dùng trong bê tông

Các tính chất Sợi thép Sợi Polypropylene Sợi Bazan

Chiều dài(mm) 40 20 20

Đường kính(mm) 0,5 0,1 0,05

Cường độ chịu

kéo(Mpa) 345-1350 310-760 484

Mo đun đàn hồi

(Gpa) 200 3,5-4,9 8,9

Độ giãn dài tối đa (%) - 15 3,5

Từ đó, một yếu tố đáng quan tâm trong nâng cao chất lượng bê tông hạt mịn

chính là việc tận dụng nguồn nguyên liệu tại địa phương và nguồn phế phẩm công

nghiệp. Việc đó không chỉ giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn giảm đáng kể giá

thành của bê tông trong các công trình xây dựng. Các nghiên cứu cho thấy nguồn

tro bay, một loại phế thải thu được từ quá trình sản xuất công nghiệp khi được bổ

sung vào bê tông không chỉ khống chế nhiệt độ ban đầu, giảm ứng suất nhiệt trong

khối bê tông, tăng độ bền, kéo dài tuổi thọ công trình, giá thành có thể rẻ hơn đến

30%, và giảm 10% nước trộn bê tông. Tuy nhiên, việc sử dụng tro bay chưa phát

huy được tính đặc chắc của bê tông nền, để tạo nền bê tông đặc chắc với các hạt

silicafume rất mịn và có hoạt tính cao tham gia phản ứng pozolan với hydroxyt

canxi hình thành khi xi măng thủy hóa; do vậy làm tăng sản phẩm thủy hóa và giảm

lượng hydroxyt canxi. Vậy khi sử dụng hàm lượng silicafume hợp lý sẽ làm tăng

cường độ và giảm khả năng thấm của bê tông làm bê tông trở nên bền lâu hơn.

Sau khi, bộ khung cốt liệu của bê tông nền đã được gia cường tốt bằng các

thành phần hạt mịn (tro bay và silicafume). Theo [42] việc bổ sung sợi thép vào

4

trong bê tông thay đổi tính chất của bê tông đáng kể vì chúng ảnh hưởng đến tính

chất của bê tông cả ở trạng thái tươi lẫn trạng thái rắn. Đóng góp chính của các sợi

thép là sự cải thiện tính chất của bê tông đông cứng. Tuy nhiên, sự cải thiện đạt

được khi sử dụng cốt sợi thép đã kéo theo một số công việc bổ sung khi xử lý nó.

Phạm vi cải thiện bởi việc thêm cốt sợi làm thay đổi tính chất của bê tông bị phụ

thuộc kiểu sợi, đặc trưng hình học của sợi, hàm lượng sợi trong bê tông và sự định

hướng sợi trong bê tông cũng như bởi sự liên kết giữa nền bê tông và cốt sợi. Cái

lợi chủ yếu là do sợi thép phân tán một cách ngẫu nhiên trong khối bê tông làm cho

bê tông sợi thép có khả năng chống nứt tốt hơn và tăng một số tính năng sau khi

nứt.

Sử dụng kết hợp các loại sợi thép và nguồn nguyên liệu phế thải tro bay kết

hợp silicafume là hạt nhân tạo siêu mịn để tăng cường độ bê tông hạt mịn còn tùy

thuộc vào nhiều yếu tố khác và chất lượng cốt liệu của bê tông. Để tìm ra cấp phối

tối ưu của bê tông hạt mịn chất lượng cao và đánh giá về sự ảnh hưởng của các loại

vật liệu đến chất lượng bê tông hạt mịn, có thể sử dụng phương pháp thực hiện các

thí nghiệm dựa trên cơ sở lý thuyết nghiên cứu được và tuân thủ theo các Tiêu

chuẩn Việt Nam hiện hành. Cụ thể đối với đề tài này, bằng phương pháp thực hiện

các thí nghiệm dựa trên cơ sở lý thuyết tìm ra cấp phối tối ưu cho bê tông hạt mịn

sử dụng tro bay, silicafume kết hợp với tro bay và cốt sợi thép hỗn hợp không chỉ

làm tăng độ bền nén, mà còn làm tăng các độ bền khác (kéo, uốn, xoắn, cắt) và thay

thế một phần chất kết dính (xi măng), hoàn thiện nâng cao cấp phối bê tông nền

bằng hạt mịn (tro bay, silicafume) có sử dụng sợi thép và tận dụng được nguồn phế

phẩm trong sản xuất công nghiệp giải quyết vấn đề môi trường.

5

Hình 1.3: So sánh kích thước của các hạt mịn [2]

Hình 1.4: Sự phân bố của sợi thép trong bê tông nền [3]

6

1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

Tình hình nghiên cứu bê tông sợi thép trên thế giới 1.2.1

Bê tông sợi thép được nghiên cứu từ những năm 1960. Tác giả Romualdi và

Batson (1963) [4] đã dùng sợi thép để đánh giá khả năng gia cường sợi đến cường

độ của bê tông.

Tác giả Swamy, R.N. (1974) [5] nghiên cứu ứng dụng sợi khác nhau như sợi

thép, sợi thủy tinh, polypropylene để gia cường các tính chất của vật liệu bê tông,

đánh giá khả năng chịu va đập, khả năng chịu kéo của bê tông.

Các nghiên cứu của tác giả Charlie, H. Henage (1976), Shah and Naaman

(1976) và Hughes and Fattuhi (1976) [6-8] đã bắt đầu nghiên cứu về khả năng làm

việc của hỗn hợp bê tông cốt sợi thép, ảnh hưởng của chiều dài sợi, tỷ lệ sợi, hàm

lượng sợi đến các tính chất cơ lý của bê tông sợi thép.

Krishna, Raju et al. (1977) [9] nghiên cứu ảnh hưởng của sợi thép và cho thấy

với hàm lượng thích hợp từ 0 - 3% sẽ làm tăng cường độ của bê tông.

Tác giả RamaKrishna et al. (1980) và Kukreja, C.B et al. (1980) [10-11] đã

nghiên cứu ảnh hưởng của sợi có móc 2 đầu (Hook) và sợi thẳng (Straight) về cơ

học phá hủy, tính chất cơ lý và cho thấy sợi Hook sẽ gia cường tốt hơn sợi Straight.

Khảo sát về ảnh hưởng của tỷ lệ chiều dài và đường kính sợi thép đến các tính chất

của bê tông.

Tác giả Narayanan and Palanyial (1982) [12] khảo sát ảnh hưởng của sợi đến

khả năng làm việc của hỗn hợp bê tông, đặc biệt là hỗn hợp bê tông cứng.

Tác giả Ghosh et al. (1989) [13] xây dựng khái niệm hàm lượng sợi thấp từ

0.4 – 0.7% để khảo sát ảnh hưởng của sợi thép đến các tính chất của bê tông.

Các tác giả SP Shah et al. (1986) , NagarKar et al. (1987) và Nakagawa et al.

(1989) [14-16] đã sử dụng nhiều loại sợi khác nhau như sợi thép, sợi cacbon, sợi

7

polymer để đánh giá và so sánh ảnh hưởng của các loại sợi đến tính chất của bê

tông.

Các tác giả Saluja et al. (1992) P.N. Balaguru et al (1992), Faisal., Wafa &

Samir, et al. (1992), Agarwal et al (1996), Singh et al (1998) [17-21] đã khảo sát và

đánh giá ảnh hưởng của sợi thép khác nhau như sợi Hook, sợi dài, sợi thẳng với các

tỷ lệ sợi, tỷ lệ chiều dài – đường kính khác nhau.

Bindiganavalie V and Banthia N (2002) O.Kayali et al. (2003) và Kolhapure-

B.K (2006) [22-24] so sánh về ảnh hưởng của sợi thép và các loại sợi khác đến các

tính chất cơ học của bê tông, tập trung vào khả năng chịu va đập của bê tông sợi.

A.M. Shendel, A.M. Pande et al. (2012) và Patil Shweta, Rupali Kavilkar et al.

(2014) [25-26] đã nghiên cứu sử dụng hàm lượng sợi đến 3% và nhận thấy cường

độ nén có thể tăng đến 24%, cường độ uốn tăng đến 49%, cường độ bổ tăng đến

41%.

Zemei Wua, Caijun Shi et al. (2016) và Juan Navarro-Gregori et al. (2016)

[27-28] nghiên cứu ảnh hưởng của sợi đến bê tông cường độ cao và nhận thấy khả

năng gia cường sợi thép đến các tính chất cơ học của bê tông.

Các nghiên cứu về bê tông sợi thép có thể tổng quan thành 3 loại sợi thép

chính là sợi thẳng (Straight), sợi lượn sóng (Crimpt) và sợi có 2 đầu móc (Hook).

Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu dùng để đánh giá ảnh hưởng của sợi là cường độ nén,

cường độ uốn và cường độ bổ. Các kết quả trình trong trong bảng tổng hợp như sau:

Bảng 1.2: Các loại sợi thép dùng trong bê tông [4-39]

Loại

sợi Tác giả Năm

Cường

độ nén

(%)

Cường

độ uốn

(%)

Cường

độ bổ

(%)

Sợi

Straight

Ramakrishnan et al

Gosh et al.

1980

1989 25 12 46

8

Loại

sợi Tác giả Năm

Cường

độ nén

(%)

Cường

độ uốn

(%)

Cường

độ bổ

(%)

Kukreja and Chawla

Parviz Soroushian and Ziadbayasi

Narayanan and Kareem Palanjian

Balasubramanian et al

Agrawal, A.K. Singh and Singhal D.

Singh, A.P. and Dr. Singhal

1989

1991

1994

1996

1996

1998

Sợi

Crimpt

Kukreja and Chawla

Ezeldin and Howe

Narayanan and Kareem- Palanjian

Balasubramanian et al

1989

1991

1994

1996

35 30 13

Sợi

Hook

Ramakrishna et al

Ezeldin and Howe

Faisal F Wafa and Saashour

R.M Vasan et al

Song, Hwang and Shou

1989

1991

1992

1999

2004

45 39 98

Các kết quả nghiên cứu cho thấy, với các sợi thẳng, chiều dài cần thiết của sợi

thép để cung cấp đủ diện tích tiếp xúc phát triển ứng xuất kéo trong sợi thép có thể

trở nên quá lớn. Điều này có dẫn đến các sợi thép bị rối và khó bố trí trong bê tông

cũng như khó khăn khi đổ và đầm bê tông. Những nhà sản xuất cũng cố gắng cải

thiện hiệu ứng của sợi, tạo các cơ cấu neo cơ học khác nhau thông qua những tính

chất đặc biệt, có thể xếp thành 2 loại: uốn cong (dập lượn sóng) liên tục và loại có

neo (bẻ móc) ở đầu và cuối sợi. Những điều như trên ảnh hưởng đáng kể đến những

đặc trưng của bê tông gia cường cốt sợi thép và cần phải được tính đến khi lựa chọn

kiểu sợi hợp lý để phát huy chất lượng bê tông sau khi gia cường sợi thép.

9

Tình hình nghiên cứu trong nước 1.2.2

Giáo sư Nguyễn Viết Trung [42] đã nghiên cứu và tổng hợp các kết quả

nghiên cứu trên thế giới về khả năng ứng dụng của sợi thép dùng cho các kết cấu

công trình, ảnh hưởng của hàm lượng sợi và các đặc tính cơ học của sợi thép đến

tính chất vật liệu. Qua đó, tác giả đã đưa ra những ứng dụng của bê tông sợi thép

dùng trong các công trình giao thông, có khả năng gia cường các tính chất của cấu

kiện.

Tác giả Trần Bá Việt [43] đã nghiên cứu ứng dụng sợi thép trong bê tông và

khả năng phân tán của sợi trong bê tông nền để có thể ứng dụng trong các kết cấu

công trình.

Nguyễn Thanh Bình, Trần Bá Việt [44 -45] đã nghiên cứu ảnh hưởng của sợi

thép phân tán đến tính chất của bê tông mác cao trong điều kiện khí hậu nóng ẩm

Việt Nam, trong đó đã trình bày khả năng ảnh hưởng của sợi thép đến độ bền của

kết cấu trong môi trường khí hậu Việt Nam.

Tác giả Nguyễn Văn Chánh và Trần Văn Miền [1] đã nghiên cứu chế tạo bê

tông cốt sợi trên nền vật liệu xây địa phương, trong đó đã nghiên cứu tính chất hỗn

hợp của bê tông phụ thuộc nhiều vào loại sợi và hàm lượng sợi sử dụng, áp dụng thí

điểm bê tông có sử dụng cốt sợi để chế tạo những cấu kiện lớn, và nghiên cứu các

tính chất của những cấu kiện này trong điều kiện làm việc cụ thể của công trình xây

dựng.

Tác giả Trần Bá Việt [46], đã nghiên cứu về bê tông cốt sợi hỗn hợp: tính

năng cao phù hợp với khí hậu Việt Nam; Loại bê tông này có thể ứng dụng cho

nhiều công trình xây dựng lớn, dùng thi công lớp phủ mặt cầu - đường, đường băng,

bãi đỗ... vừa chống thấm, bền với khí hậu thời tiết của Việt Nam. Sử dụng kết hợp

hai loại sợi poly-propylene và sợi thép cho phép tạo ra bê tông có những ưu điểm

vượt trội so với việc sử dụng riêng biệt từng loại sợi, đặc biệt là làm tăng tính dẻo

dai, chống nứt do co mềm và co cứng cho bê tông.

10

Các nghiên cứu trong nước cũng đã tiến hành thử nghiệm trên bê tông sợi thép

và đã đề cập đến một phần hạt mịn là tro bay để phối trộn trong thành phần cấp phối

bê tông. Trên cơ sở đánh giá các nghiên cứu trong và ngoài nước, thực nghiệm sẽ

đánh giá sợi thép tròn có 2 đầu móc (Hook type) và sợi thép dẹt lượn sóng (Crimpt

type) kết hợp với nền bê tông xi măng được phối trộn với nhiều thành phần hạt mịn

như tro bay và silicafume.

1.3 Mục tiêu, đối tượng nghiên cứu của đề tài

Mục tiêu: 1.3.1

- Nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần hạt mịn tro bay, silicafume đến khả

năng làm việc của hỗn hợp bê tông sử dụng cốt liệu đá mi và đá thông dụng.

- Nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần hạt mịn tro bay, silicafume đến các

tính chất cường độ của bê tông.

- Nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần hạt mịn đến khả năng làm việc và tính

chất cường độ của bê tông sợi thép với hàm lượng sợi và hỗn hợp sợi có móc (Hook

type) và sợi lượn sóng (Crimpt).

- Đề xuất hướng phát triển bê tông hạt mịn tận dụng nguồn nguyện liệu phế

thải (tro bay) tại địa phương kết hợp silicafume và dùng cốt sợi thép hỗn hợp.

Đối tượng nghiên cứu: 1.3.2

- Tính chất cốt sợi thép hỗn hợp dùng trong bê tông hạt mịn;

- Cốt liệu dùng trong bê tông hạt mịn;

- Bê tông hạt mịn (tro bay, silicafume) sử dụng cốt sợi thép hỗn hợp.

1.4 Phương pháp nghiên cứu và hướng tiếp cận

- Nghiên cứu thực nghiệm đánh giá các tính chất cơ lý của vật liệu.

- Đánh giá và so sánh kết quả thực nghiệm và các nghiên cứu khác.

- Sử dụng các tiêu chuẩn của Việt Nam và các tiêu chuẩn của ASTM để đánh

giá và xây dựng kết quả thực nghiệm.

11

- Kiểm tra, so sánh kết quả với nghiên cứu của các tác giả khác.

- Đưa ra nhận xét, kết luận và hướng phát triển của đề tài.

1.5 Những điểm mới của đề tài - Đánh giá khả năng sử dụng các hạt mịn như tro bay, silicafume đến các tính

chất của bê tông sử dụng cốt liệu khác nhau như đá mi, đá thông dụng.

- Đánh giá vai trò của thành phần hạt mịn trong cấu trúc và các tính chất cơ lý

của bê tông sợi thép.

- Thực nghiệm và đề xuất các cấp phối bê tông có kết hợp thành phần hạt mịn

và sợi thép hỗn hợp.

- Tận dụng được nguyên liệu địa phương như tro bay, đá mi khi kết hợp sử

dụng trong bê tông sợi thép và sợi thép hỗn hợp.

1.6 Nội dung của đề tài Từ những kết quả nghiên cứu được về tính chất vật liệu và các đặc trưng của

loại vật liệu bê tông sợi thép và thành phần hạt mịn tiến hành các thí nghiệm để so

sánh, đánh giá và rút ra kết quả. Nội dung luận văn gồm 05 chương:

- Chương 1: Giới thiệu tổng quan;

- Chương 2: Cơ sở lý thuyết;

- Chương 3: Nguyên vật liệu và phương pháp thí nghiệm;

- Chương 4: Kết quả nghiên cứu;

- Chương 5: Kết luận và đề xuất kiến nghị.

12

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Sự làm việc của sợi trong bê tông nền

Tương tác giữa sợi và bê tông nền 2.1.1

Sự tương tác giữ sợi và vật liệu nền là vấn đề cơ bản tạo ra chất lượng của bê

tông cốt sợi. Hiểu được sự tương tác này, chúng ta sẽ đánh giá được chất lượng của

vật liệu nền, vai trò của sợi và dự đoán khả năng cơ học của bê tông cốt sợi. Khi bê

tông bị kéo dưới các tải trọng khác nhau, bao gồm cả quá trình mỏi, các vết nứt vi

mô sẽ lan rộng theo bề mặt của cốt liệu và một phần ở khối bê tông xung quanh cốt

liệu

Khối bê tông và các cốt liệu nhỏ hơn nên trong đó các sợi được trộn và sắp

xếp thẳng hàng một cách ngẫu nhiên dù chúng có thể bị thay đổi bởi vị trí tương đối

của cốt liệu thô, khối bê tông trở thành hỗn hợp được tăng cường bởi sợi thép, các

sợi thép tăng cường giới hạn chịu kéo, tuy nhiên mức độ chịu kéo còn phụ thuộc

vào số lượng và hiệu quả của sợi tại vùng có thể xuất hiện đỉnh vết nứt. Những vi

vết nứt ban đầu xuất hiện trong khối bê tông khi tải trọng tác dụng bằng (20-40%)

tải trọng cơ bản. Còn khi tải trọng đến 50% thì những vết nứt lớn đã xuất hiện.

Những thành phần cơ bản của bê tông thường không thể chống đở được tải trọng

kéo. Việc tăng cường vào bê tông những sợi phân tán sẽ hạn chế được những vết

nứt nhỏ. Đây chính là loại bê tông cốt sợi đã được nghiên cứu.

Sợi có thể làm việc ở hai quy mô trong quá trình nứt của pha hồ xi măng.

Trước tiên ở quy mô cấu trúc do các hiện tượng hóa lý xảy ra trong quá trình thủy

hóa, xuất hiện một mạng vết nứt cực nhỏ. Nếu lượng sợi có đầy đủ trong thể tích

của phần hồ thì mỗi vết nứt có thể vắt qua một hay nhiều sợi. Tác dụng của các sợi

13

làm ổn định các vết nứt cực nhỏ, làm chậm quá trình hư hỏng và hạn chế hình thành

các vết nứt lớn hơn.

Hình 2.1: Sự làm việc của cốt sợi [42]

Ở quy mô kết cấu các sợi hoạt động như các cốt thép nhỏ cho phép tránh được

sự mở rộng vết nứt bằng cách chuyển tải trọng từ mép nọ sang mép kia của vết nứt,

ở quy mô này sợi cải tiến khả năng hút năng lượng của kết cấu làm thay đổi quá

trình phá hoai từ phá hoại giòn sang phá hoại dẻo. Sợi có tác dụng liên kéo các vết

nứt ở mức độ vật liệu và kết cấu rõ ràng, như vậy lượng sợi càng nhiều thì tác dụng

hạn chế vết nứt càng lớn. Tuy nhiên, một hạn chế là nếu lượng sợi quá nhiều sẽ làm

ảnh hưởng đến cấu tạo hồ xi măng và tính dễ đổ của bê tông. Việc lựa chọn sợi phải

đảm bảo sự gia cường về tính cơ học và đảm bảo khả năng công tác của hỗn hợp bê

tông.

Bên cạnh đó, khi sử dụng sợi trong bê tông thì kích thước hạt và hàm lượng

sợi cũng ảnh hưởng đến sự phân bố của sợi trong vật liệu. Mối quan hệ trên đã được

nghiên cứu và cho thấy ảnh hưởng bởi kích thước của hạt cốt liệu lớn đến sự phân

bố của sợi trong bê tông nền, đặc biệt là khi sử dụng sợi thép [40]. Sợi thép khi kết

hợp với bê tông xi măng thì làm thay đổi lỗ rỗng trong bộ khung cấu trúc của cốt

liệu lớn và ảnh hưởng đến sự phân bố sợi xung quanh các hạt cốt liệu lớn. Đồng

thời kích thước hạt cốt liệu lớn cũng làm thay đổi sự phân bố này. Do đó, kích

14

thước sợi thép nên được sử dụng có chiều dài lớn hơn kích thước của Dmax của cốt

liệu.

Hình 2.2: Sự phân bố của sợi trong bê tông nền với kích thước Dmax khác nhau [40]

Khi dùng các loại sợi thép (Hook và Crimpt ) hỗn hợp có tác dụng như sợi

thép thẳng và có móc hai đầu (Hook type) tạo nên cơ chế neo hai đầu sợi. Còn sợi

thép dẹt và lượn sóng (Crimpt type) có diện tích tiếp xúc lớn, uốn lượn tạo nên cơ

chế neo nhiều điểm dọc sợi. Cả hai cơ chế neo này rất bền vững, hạn chế dịch

chuyển tương đối của sợi so với vật liệu nền không chỉ theo phương dọc trục của

sợi mà cả theo phương vuông góc với trục của sợi. Các sợi thép nhỏ phân bố trong

bê tông không chỉ làm tăng độ bền nén, mà còn làm tăng các độ bền khác (kéo, uốn,

xoắn, cắt), tăng độ dẻo và độ dai (chống chịu va chạm), giảm tính giòn của bê tông,

giảm biến dạng do co ngót và do từ biến.

Ứng xử của sợi trong vật liệu nền 2.1.2

Cấu trúc bê tông được nghiên cứu phát triển từ bê tông truyền thống, có cấu

trúc không đồng nhất và sự phân bố chưa đồng đều lên đến sự lèn chặt của các cốt

liệu nhỏ trong bộ khung chịu lực ở bê tông chất lượng cao và ở bê tông cốt sợi

15

chính cấu trúc phân tán các sợi ngẫu nhiên để thu nhận ứng suất kéo để cải thiện

cường độ chịu nén.

Hình 2.3: Cấu trúc của cốt sợi trong bê tông cốt sợi [42]

Ảnh hưởng quan trọng nhất của sự tồn tại các sợi gián đoạn trong cấu trúc bê

tông đó là khả năng điều khiển quá trình sinh ra vết nứt và ngăn chặn nó. Việc xuất

hiện vết nứt đầu tiên trong bê tông cốt sợi có ảnh hưởng lớn đến cường độ và độ

dẻo dai. Theo [38] nếu muốn ngăn chặn sự phá hoại của vật liệu cần phải thỏa mãn

phương trình:

(*)fu f m mu m f mu fV E e V E S V� � �

Trong đó:

mV : Thể tích của vật liệu nền (xi măng).

fV : Thể tích của cốt sợi sử dụng.

mE : Mô đun đàn hồi của vật liệu nền (xi măng).

fF : Mô đun đàn hồi của cốt sợi.

fu� : Cường độ kéo tới hạn của cốt sợi.

mue : Biến dạng cực đại của vật liệu nền (xi măng).

Khi bất phương trình (*) được thỏa mãn (nghĩa là thể tích sợi fV đủ lớn), vết

nứt đầu tiên xảy ra trong bê tông cốt sợi sẽ không dẫn đến phá hoại và sẽ có một sự

16

phân phối lại tải trọng tác dụng lên sợi và đá xi măng, có nghĩa là tải trọng tác dụng

lên vật liệu bê tông trong vùng có vết nứt sẽ chuyển qua sợi và ngay tại mép vết nứt

bê tông sẽ không có ứng suất. Tiếp tục tăng tải trọng sẽ làm cho vết nứt tăng dần

cho đến khi vật liệu nền xi măng bị phân thành nhiều mảnh. Quá trình này được gọi

là quá trình phát triển vết nứt.

Tại giai đoạn đủ tải trọng xảy ra mất liên kết dọc theo mặt phân cách, nên quá

trình truyền ứng suất sẽ trở thành quá trình trượt ma sát (� fu). Trong trường hợp

này sẽ có chuyển vị tương đối giữa sợi và vật liệu nền, và có ứng suất trượt ma sát.

Ứng suất trượt bám dính (� ou) nếu vượt quá giới hạn thì bắt đầu xảy ra mất tính

bám dính giữ sợi và vật liệu nền, khi đó ứng suất trượt ma sát cực đại � fu xuất hiện

trong vùng mất liên kết. Giá trị � fu và� ou là không bằng nhau, giá trị � fu rất nhạy

với ứng suất và biến dạng. Giả thiết rằng lực kéo tuột là hằng số thì đường cong tải

trọng – chuyển vị là lý tưởng.

Hình 2.4: Sơ đồ biểu diễn ứng suất trượt – chuyển vị khi chuyển từ ứng suất đàn

hồi sang ứng suất trượt ma sát [42]

Theo [42] khi bê tông cốt sợi có chứa sợi chịu kéo, ở trạng thái vật liệu nền

nứt. Ngay khi vật liệu nền nứt, sợi bắt cầu qua vết nứt, truyền tải trọng qua vết nứt.

Giai đoạn này gọi là giai đoạn phát triển vết nứt. Trong bê tông cốt sợi, vai trò của

Ứng

suất

trượ

t

Vùng mất dính bám

Chuyển vị

17

sợi được thể hiện trong vùng có xuất hiện vết nứt là cầu nối qua vết nứt của vật liệu

nền. Sợi có hai chức năng trong vùng có vết nứt :

- Làm tăng cường độ của bê tông cốt sợi qua vật liệu nền bằng cách truyền

ứng suất và tải trọng qua vết nứt tới sợi

- Sợi làm tăng độ dẻo dai của bê tông cốt sợi bằng việc hấp thụ năng lượng

sinh ra trong quá trình mất liên kết và kéo tuột sợi.

Khả năng cơ học của bê tông cốt sợi thường được mô tả ở 3 trạng thái của

đường cong ứng suất – biến dạng như hình 2.5

Hình 2.5: Sơ đồ ứng suất biến dạng của bê tông cốt sợi [42]

Giai đoạn 1: giới hạn đàn hồi, đạt đến điểm nứt đầu tiên : vật liệu nền và sợi đàn

hối tuyến tính

Giai đoạn 2: phát triển vết nứt, biến dạng trong bê tông gia cố cốt sợi vượt quá

biến dạng nền

18

Giai đoạn 3: giai đoạn sau vết nứt, trong suốt giai đoạn này sợi bị kéo dãn hay

kéo tuột ra khỏi vật liệu nền.

2.2 Sự làm việc của các thành phần hạt mịn trong bê tông nền

- Sau khi được nhào trộn, các cấu tử của hỗn hợp bê tông được sắp xếp lại chặt

chẽ hơn. Giai đoạn này gọi là hình thành cấu trúc. Các sản phẩm mới được hình

thành do quá trình hydrat hóa dần dần tăng lên, đến một lúc nào đó, chúng tách ra

khỏi dung dịch quá bão hoà. Số lượng sản phẩm mới tách ra tăng lên đến 1 mức nào

đó thì cấu trúc keo tụ chuyển hoá cấu trúc tinh thể, làm cho cường độ của bê tông

tăng lên. Sự hình thành cấu trúc tinh thể sẽ sinh ra 2 hiện tượng ngược nhau: tăng

cường độ và hình thành nội ứng suất trong mạng lưới tinh thể. Đó là nguyên nhân

sinh ra vết nứt và giảm cường độ của bê tông.

- Khoảng thời gian hình thành cấu trúc, cũng như cường độ dẻo (cường độ đầu

tiên) của bê tông phụ thuộc vào thành phần của bê tông, dạng chất kết dính và phụ

gia hoá học. Hỗn hợp bê tông cứng và kém dẻo với tỷ lệ phụ gia khác nhau không

lớn có giai đoạn hình thành cấu trúc ngắn.

- Cấu trúc hỗn hợp cốt liệu tạo nên khung chịu lực cho bê tông, cấu trúc này

phụ thuộc vào cường độ bản thân hạt cốt liệu, tính chất cấu trúc như đặc tính bề mặt

hạt, diện tích tiếp xúc giữa các hạt cốt liệu với đá xi măng và cường độ liên kết giữa

các hạt.

- Trong cấu trúc thành phần cấp phối của bê tông cần có lượng nước nhào

trộn để làm nhiệm vụ cung cấp lượng nước cần thiết để xi măng thủy hóa hoàn toàn

nên đá xi măng và làm cho hỗn hợp bê tông có độ linh động cần thiết để đạt độ dẻo.

Lượng nước thừa sẽ bay hơi tạo ra các lỗ rỗng trong cấu trúc và làm cho vùng

chuyển tiếp có cấu trúc không đặc chắc. Vùng tiếp xúc của hồ xi măng, cốt liệu

được gọi là vùng chuyển tiếp. Vùng này có cấu trúc kết tinh, lỗ rỗng nhiều hơn và

có cường độ nhỏ hơn so với các vùng bê tông khác. Đối với bê tông thông thường,

vùng chuyển tiếp thường có chiều dày trong khoảng 50-100 μm, chứa các lỗ rỗng

19

tương đối lớn và các tinh thể lớn của sản phẩm thủy hóa nên có cường độ thấp hơn

so với đá xi măng ở khu vực cách xa cốt liệu. Do đó, khi bê tông chịu tải trọng, ứng

suất sinh ra sẽ làm xuất hiện những vết nứt trước tiên ở vùng chuyển tiếp.

Hình 2.6: Mô hình vùng chuyển tiếp trong cấu trúc bê tông [40]

- Khi trong vùng chuyển tiếp còn hiện diện các lỗ rỗng và các vết nứt li ti, thì

cường độ của cốt liệu không còn tác dụng trong việc tạo nên cường độ chịu lực của

bê tông, vì lúc đó hiệu ứng truyền ứng suất giữa xi măng và cốt liệu gần như không

còn hiệu quả. Do đó, việc sử dụng các loại phụ gia làm giảm lượng nước và phụ gia

20

khoáng hạt mịn sẽ cải thiện cấu trúc vùng chuyển tiếp, làm tăng cường độ của bê

tông.

Hình 2.7: Cấu trúc lèn chặt hạt xi măng và hạt mịn [41]

- Khi sử dụng thành phần hạt mịn, tính chất bề mặt cốt liệu có thể làm tăng

cường khả năng liên kết giữa cốt liệu và các thành phần khác trong hỗn hợp bê

tông. Hỗn hợp hạt mịn do kích thước hạt làm tăng diện tích bề mặt dẫn đến tăng

cường độ lớp tiếp xúc do tăng khả năng liên kết giữa cốt liệu và đá xi măng. Các hạt

này sẽ lấp đầy lỗ rỗng mà hạt xi măng không lọt vào được. Đồng thời với kích

thước nhỏ hơn hạt xi măng nhiều, nó bao bọc quanh xi măng tạo thành lớp ngăn

cách không cho các hạt xi măng vón tụ lại với nhau.

- Tro bay là những phần tử hình cầu có cấu trúc thủy tinh, rỗng, xốp. Hình

dạng hạt và đặt trưng bề mặt của tro bay có thể dùng làm thành phần khoáng hoạt

tính để lấp đầy các lỗ rỗng trong cấu trúc của bê tông xi măng. Tro bay là những

phần tử hình cầu rỗng và rất nhẹ, có thể nổi trên mặt nước. Đôi khi bên trong cấu

trúc rỗng đó lại chứa những phần tử tro bay hình cầu khác. Bề mặt của những hạt

tro bay hình cầu, rỗng ( loại tro bay có hàm lượng CaO thấp ) thì trơn nhẵn và rõ

hơn loại tro bay giàu CaO bề mặt được bao bọc bởi loại vật liệu giảu canxi. Tro bay

21

tồn tại cả các khoáng tinh thể lẫn các khoáng thủy tinh. Nói chung tro bay có từ 15

đến 45% thành phần tinh thể. Khả năng hoạt tính hóa của tro bay phụ thuộc vào

nhiều yếu tố, quan trọng nhất có thể kể đến như độ mịn, dạng tồn tại vô định hình,

thành phần khoáng và hóa học.

- Microsilica là loại bột có độ mịn rất cao với kích thước hạt trung bình 0,1-

0,2 micron và diện tích bề mặt riêng lên tới 15.000-20.000 m2/kg. Các hạt

microsilica có dạng hình cầu. Để so sánh có thể nêu diện tích bề mặt riêng của xi

măng là 350-500m2/kg, như vậy microsilica có kích thước khoảng 100 lần nhỏ hơn

hạt xi măng. Thành phần hoá của microsilica chủ yếu là silica -SiO2( hơn 90%), còn

lại là các oxyt kim loại và cacbon. Mục đích chính của việc đưa các hạt mịn này vào

bêtông là để tạo nền xi măng đặc chắc với các hạt silicafume rất mịn và có hoạt

tính. Các hạt microsilica tham gia phản ứng pozolan với hydroxyt canxi hình thành

khi xi măng thuỷ hoá; do vậy làm tăng tổng các sản phẩm thuỷ hoá và giảm lượng

hydroxyt canxi. Khi sử dụng đúng, microsilica sẽ làm tăng cường độ và giảm khả

năng thấm của bêtông làm bêtông trở nên bền lâu hơn. Sản phẩm đặc trưng cho tính

chất của microsilica này là silicafume. Việc đưa một lượng các hạt silicafume siêu

mịn vào hỗn hợp bêtông bên cạnh tính cố kết hơn của vật liệu này còn tạo ra hiệu

ứng bôi trơn trong bêtông do các hạt silicafume có dạng hình cầu. Nhu cầu nước để

duy trì tính công tác tăng sẽ được điều chỉnh bình thường khi bổ xung các phụ gia

siêu dẻo, giảm nước hay dẻo hoá. Do vậy hỗn hợp bê tông sẽ vẫn có tính dính so

với hỗn hợp bê tông thường.

22

CHƯƠNG 3

NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

3.1 Nguyên vật liệu

Xi măng 3.1.1Sử dụng xi măng PC40 Hà Tiên có các chỉ tiêu kỹ thuật khối lượng riêng 3,13

g/cm3 và các tính chất trình bày trong bảng.

Bảng 3.1: Thành phần tính chất cơ lý của xi măng Hà Tiên

STT Caùc chæ tieâu Giaù trò

1

Giới hạn bền nén không nhỏ hơn

3 ngày không nhỏ hơn

28 ngày không nhỏ hơn

22 (N/mm2)

42 (N/mm2)

2

Độ mịn

Lượng sót trên sàn 0,08mm

Tỉ diện tích bề mặt

9 %

2750 cm2/g

3

Thời gian ninh kết :

Bắt đầu không sớm hơn (phút)

Kết thúc không chậm hơn (phút)

130

240

23

Cốt liệu lớn 3.1.2

Cốt liệu lớn được sử dụng trong thực nghiệm là đá có Dmax 20mm và đá mi

có kích thước hạt 5-10 mm có các tính chất cơ lý trình bày trong bảng.

Bảng 3.2: Các chỉ tiêu cơ lý của đá Hòn Sóc

Stt Tên chỉ tiêu Tiêu

chuẩn Đơn vị

Đá

Dmax 20 mm Đá mi

1 Hàm lượng bụi bùn sét TCVN

7572 - 8:06 % 0.72 0.85

2 Khối lượng thể tích xốp TCVN

7572 - 6:06 Kg/m3 1,40 1,34

3 Khối lượng riêng TCVN

7572 - 4:06 g/cm3 2.700 2.700

Bảng 3.3: Thành phần hạt của đá Dmax 20mm, Hòn Sóc

Lỗ sàng (mm) Lượng sót riêng biệt (%) Lượng sót tích lũy (%)

25 0 0

20 3.2 3.2

10 59.4 62.6

5 36.3 98.9

<5 1.1 100.0

24

Cốt liệu nhỏ 3.1.3

Cốt liệu nhỏ dùng trong thực nghiệm là cát có các chỉ tiêu cơ lý là khối lượng

riêng 2.65 g/cm3, khối lượng thể tích 1.56 g/cm3, Modun độ lớn là 2.1. Thành phần

hạt của cát được trình bày trong bảng.

Bảng 3.4: Cấp phối hạt của cát

Sàng Lượng sót trên sàng Lượng sót tích lũy

(mm) (g) (%) (%)

5 3.57 0.24 0.24

2.5 7.35 0.74 0.74

1.25 18.59 1.86 2.59

0.63 87.54 8.75 11.35

0.315 464.03 46.40 57.75

0.14 346.77 34.68 92.43

<0,14 75.72 7.57 100.00

25

Tro bay 3.1.4

Tro bay được sử dụng có chỉ tiêu cơ lý chủ yếu là khối lượng riêng 2,5 g/cm3,

khối lượng thể tích 1.41 g/cm3.

Bảng 3.5: Thành phần hóa học của tro bay thực nghiệm

Oxit Đơn vị Hàm lượng

SiO2 % 51.7

Al2O3 % 31.9

CaO % 1.21

MgO % 0.81

Fe2O3 % 3.48

SO3 % 0.25

K2O + Na2O % 1.02

MKN % 9.63

Silicafume 3.1.5

Thành phần hóa học chủ yếu của silicafume là SiO2, các tính chất của

silicafume trình bày trong bảng 3.6.

Bảng 3.6: Tính chất kỹ thuật của silicafume

Hàm lượng SiO2

(%)

Độ ẩm (%) Lượng mất khi nung

(%)

Tỷ diện (m2/g)

> 85 < 3 < 6 15-30

26

Cốt sợi 3.1.6

Cốt sợi thép dùng cho nghiên cứu bao gồm 2 loại cốt sợi có hình dạng khác

nhau. Tính chất và hình dạng của sợi trình bày trong bảng 3.7 và 3.8

Bảng 3.7: Thông số về sợi thép loại 1- Sợi thép tròn, thẳng có móc 2 đầu (Hook)

Đường kính sợi (d) 0,5mm ± 0,04mm

Chiều dài sợi (L) 30mm ± 2mm

Tỉ số hình học (L/d) 60

Chiều dài móc (l và l’) 2 – 4 mm

Chiều sâu móc (h và h’) 1,8mm + 0,3mm

Góc uốn (α và α’) 45o

Góc xoắn của sợi < 30o

Số lượng sợi trong 1kg 17.400

Độ bền kéo >1200 N/mm2

Tiêu chuẩn ASTM A820/A820M-

04

27

Hình 3.1: Sợi loại 1 –Sợi thép tròn, thẳng có 2 đầu móc (Hook)

Bảng 3.8: Thông số về sợi loại 2 – Sợi thép dẹt, lượn sóng (Crimpt).

Đường kính sợi (d) 1mm ± 0,02mm

Chiều dài sợi (L) 50mm ± 1mm

Tỉ số hình học (L/d) 50± 1mm

Chiều sâu sợi (w’) 0,3 – 0,5 mm

Chiều dài sóng λ 4,0mm

Số lượng sợi trong 1kg 15.840

Độ bền kéo >750 N/mm2

Tiêu chuẩn ASTM A820/A820M-04 ;EN

14889-1

28

Hình 3.2: Sợi loại 2 – Sợi thép dẹt, lượn sóng (Crimpt)

Nước 3.1.7

Nước sinh hoạt dùng để chế tạo hỗn hợp bê tông phải tuân thủ theo tiêu chuẩn

TCVN 4506 -2012.

Phụ gia 3.1.8

Phụ gia có tác dụng làm giảm lượng nước nhào trộn, tăng khả năng công tác

của hỗn hợp bê tông và không ảnh hưởng xấu đến cường độ của bê tông. Thực

nghiệm sử dụng phụ gia Sikament NN theo tiêu chuẩn ASTM C494 loại F.

- Gốc hóa học: Naphtalen Formadehyt Sulfonat

- Hàm lượng sử dụng: 0. 6 – 2 / 100 kg xi măng.

- Khối lượng thể tích: 1.19 – 1.22 kg/lít

29

3.2 Phương pháp thí nghiệm

Phương pháp chế tạo hỗn hợp bê tông 3.2.1

Trộn cốt liệu lớn với cốt liệu nhỏ trong máy trộn, sau đó xi măng được thêm

vào trong quá trình nhào trộn. Sợi được cho vào trong quá trình trộn với hàm lượng

tính toán trước. Hỗn hợp nước và phụ gia dẻo được nhào trộn và cho vào hỗn hợp

bê tông.

Hỗn hợp bê tông sau khi nhào trộn được xác định độ linh động bằng cách thử

độ sụt theo TCVN 3106- 1993. Sau đó đúc mẫu xác định các tính chất cơ lý theo

TCVN3118-1993, TCVN5074-2012, TCVN 3119-1993, TCVN 8862-2011, TCVN

5276 - 1993.

30

Hình 3.3: Qui trình chế tạo hỗn hợp bê tông

Tro bay, silicafume, ximang Cát Đá Nước, phụ gia

Kiểm tra kỹ thuật Rửa, Kiểm tra kỹ Rửa, sàng

Sấy khô Sấy khô Pha trộn

Cân định lượng

NHÀO TRỘN

Đúc mẫu

Tháo mẫu

Xác định các tính chất

Đánh giá, so sánh

Dưỡng hộ

Sợi

31

Phương pháp tính toán thành phần cốt liệu 3.2.2

- Thiết kế thành phần cấp phối bê tông có sử dụng thành phần hạt mịn tro bay

và silicafume, kết hợp với phụ gia dẻo có dùng các loại sợi khác nhau theo TCVN

9382-2012.

- Cốt liệu lớn sử dụng là đá mi và đá có Dmax 20. Hàm lượng tro bay lần lượt

là 10, 20 và 30% theo khối lượng xi măng. Hàm lượng silicafume lần lượt là 5 và

10% theo khối lượng xi măng. Hàm lượng sợi loại 1, loại 2 lần lượt là 0.1, 0.2, 0.5

và 1% theo thể tích hỗn hợp bê tông. Thành phần cấp phối bê tông thực nghiệm

được trình bày trong bảng 3.9.

Bảng 3.9: Thành phần cấp phối bê tông thực nghiệm

Ký hiệu

mẫu

Xi măng

(kg)

Tro bay

(kg) Silicafume

(kg)

Cát

(kg)

Đá

(kg)

Phụ gia

(lít)

Nước

(lít) Mẫu

DC 440 0 0 837 1025 4.4 164 9

D10 396 44 0 828 1025 4.4 164 9

D20 352 88 0 818 1025 4.4 164 9

D30 308 132 0 809 1025 4.4 164 9

MC 440 0 0 837 1025 4.4 164 9

M10 396 44 0 828 1025 4.4 164 9

M20 352 88 0 818 1025 4.4 164 9

32

Ký hiệu

mẫu

Xi măng

(kg)

Tro bay

(kg) Silicafume

(kg)

Cát

(kg)

Đá

(kg)

Phụ gia

(lít)

Nước

(lít) Mẫu

M30 308 132 0 809 1025 4.4 164 9

D10S5 374 44 22 820 1025 4.4 164 9

D10S10 352 44 44 812 1025 4.4 164 9

D20S5 330 88 22 811 1025 4.4 164 9

D20S10 308 88 44 803 1025 4.4 164 9

D30S5 286 132 22 801 1025 4.4 164 9

D30S10 264 132 44 793 1025 4.4 164 9

* Chú thích:

- D: bê tông sử dụng cốt liệu Dmax là 20 mm

- M: bê tông sử dụng cốt liệu đá mi

- DC, MC: mẫu đối chứng

- Di, Mi: bê tông sử dụng i% hàm lượng tro bay

- DiSj: bê tông sử dụng i% hàm lượng tro bay và j% hàm lượng silicafume

- Tổng số mẫu: 9 mẫu x 14 = 126 mẫu

- Tổng số mẫu khi sử dụng 4 loại (0.1%, 0.2%, 0,5%, 1%) hàm lượng sợi, mỗi

loại 3 mẫu: 126 mẫu x 4 x 3= 1512 mẫu.

33

Các phương pháp thí nghiệm các tính chất cơ lý 3.2.3

Độ linh động của hỗn hợp bê tông (TCVN 3106-1993) 3.2.3.1

Độ sụt là chỉ tiêu quan trọng nhất của hỗn hợp bê tông, nó đánh giá khả năng

dễ chảy của hỗn hợp bê tông dưới tác dụng của trọng lượng bản thân hoặc rung

động. Độ lưu động được xác định bằng độ sụt (SN, cm) của khối hỗn hợp bê tông

theo tiêu chuẩn TCVN 3016-1993.

Sử dụng thiết bị thử là côn Abrams có chiều cao 300 mm.

Hình 3.4: Chuẩn bị nguyên liệu và xác định độ linh động của hỗn hợp bê tông

34

Hình 3.5: Chuẩn bị khuôn mẫu

Hình 3.6: Nhào trộn hỗn hợp bê tông

35

Hình 3.7: Xác định độ linh động của hỗn hợp bê tông

Xác định cường độ nén của bê tông (TCVN 3118-1993) 3.2.3.2Cường độ nén là một tính chất cơ bản của bê tông. Cường độ nén là cơ sở để

xác định mác bê tông theo cường độ chịu nén, mác bê tông theo cường độ chịu nén

lại được dùng để thiết kế cấp phối bê tông. Như vậy cường độ nén là một chỉ tiêu

quan trọng để đánh giá chất lượng của bê tông. Việc xác định giới hạn cường độ

nén của bê tông thường theo mẫu lăng trụ 150x300 mm theo tiêu chuẩn TCVN

3118-1993.

36

Hình 3.8: Thí nghiệm xác định cường độ nén

Tính kết quả

- Tính cường độ chịu nén của từng viên mẫu:

- Cường độ nén từng viên mẫu bê tông (Rn) được tính bằng (daN/cm2) theo

công thức:

2 ( / )nn

PR k daN cmF

�

Trong đó:

P- Tải trọng phá hoại, (daN);

Fn- Diện tích chịu lực nén của viên mẫu, (cm2);

k - Hệ số tính đổi kết quả thử nén các viên mẫu bê tông kích thước khác

chuẩn về cường độ của viên mẫu kích thước 150x300mm.

37

Xác định cường độ chịu kéo khi uốn theo TCVN 3119-1993 3.2.3.3

Xác định cường độ chịu kéo khi uốn theo kích thước 600x150x150 mm theo

tiêu chuẩn TCVN 3119-1993. Sơ đồ đặt mẫu thử dầm:

Chú thích: 1. Gối tựa di động; 2. Gối tựa cố định; 3. Khớp cầu; 4. Dầm phụ

Hình 3.9: Thí nghiệm xác định cường độ uốn

Tính kết quả

Cường dộ kéo khi uốn của từng mẫu dầm bê tông được tính bằng daN/cm2

theo công thức:

38

22 ( / )ku

PlR daN cmab

�

Trong đó:

P - Tải trọng uốn gãy mẫu, tính bằng daN;

l - Khoảng cách giữa hai gối tựa, tính bằng cm;

a - Chiều rộng tiết diện ngang của mẫu, tính bằng cm;

b - Chiều cao tiết diện ngang của mẫu, tính bằng cm

γ - Hệ số tính đổi cường độ kéo khi uốn từ các mẫu kích thước khác dầm

chuẩn sang mẫu dầm kích thước chuẩn 150 x 150 x 600mm.

Hệ số γ lấy theo bảng sau:

Kích thước mẫu dầm (mm) Hệ số

100 x 100 x 400

150 x 150 x 600

200 x 200 x 800

1,05

1,00

0,95

Xác định cường độ bổ theo TCVN 8862-2011 3.2.3.4Quy định trình tự thí nghiệm để xác định cường độ kéo khi ép chẻ (còn gọi là

cường độ kéo gián tiếp) của vật liệu hạt liên kết bằng các chất kết dính. Thí nghiệm

xác định theo mẫu có kích thước lăng trụ 150x300mm TCVN 8862-2011.

- Cường độ kéo gián tiếp Rkc của từng viên mẫu thử hình trụ được tính chính

xác đến 0,01 MPa theo công thức:

3,14kc

PRHD

�

39

Trong đó: Rkc - Cường độ kéo khi ép chẻ, MPa

P - Tải trọng khi phá hủy mẫu hình trụ, N

H - Chiều cao của mẫu hình trụ (chiều dài đường sinh), mm

D - Đường kính đáy mẫu hình trụ, mm

- Sơ đồ đặt mẫu thử hình trụ:

Chú thích: 1. Mẫu thử hình trụ, 2.Tấm đệm gỗ truyền tải, 3.Bàn nén dưới của

máy nén, 4. Bàn nén trên của máy nén

Hình 3.10: Thí nghiệm ép chẻ xác định cường độ chịu kéo gián tiếp

Xác định mô đun đàn hôi theo tiêu chuẩn TCVN 5276-1993 3.2.3.5

Xác định Mô đun đàn hồi khi nén tĩnh (E0) của mẫu theo kích thước lăng trụ

150x300mm theo TCVN 5276-1993. Modun đàn hồi của từng viên mẫu được tính

bằng N/cm2 theo công thức :

40

1 20

0 1

E � ��

�

Trong đó :

δ1 - ứng suất thử (ở giá trị khoảng 1/3 cường độ lăng trụ), ;

δ2- ứng suất ban đầu (0,5 N/mm2), (N/mm2);

ε0 - ε1 - Chênh lệch biến dạng tương đối của bê tông ở mức ứng suất thử so với

mức ứng suất ban đầu.

Hình 3.11: Thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi

41

CHƯƠNG 4

THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ

4.1 Ảnh hưởng của hạt tro bay đến tính chất của bê tông

Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của thành phần tro bay đến tính chất của bê

tông được thực nghiệm với hàm lượng tro bay 10, 20 và 30% theo khối lượng, kết

quả thực nghiệm trình bày trong bảng.

Bảng 4.1: Ảnh hưởng của tro bay đến tính chất bê tông

Ký hiệu mẫu

Tro bay (%)

Đá (mm)

Độ sụt (cm)

Cường độ nén

(N/mm2)

Cường độ uốn

(N/mm2)

Cường độ kéo gián

tiếp (N/mm2)

M0 0 5-10 18 25.4 3.1 2.4

M10 10 5-10 18 24.3 3.1 2.4

M20 20 5-10 16 24.2 2.8 2.3

M30 30 5-10 16 23.5 2.7 2.1

DC 0 10-20 22 32.5 4.7 2.8

D10 10 10-20 20 31.5 4.4 2.6

D20 20 10-20 20 29.3 4.3 2.4

D30 30 10-20 17 30.1 4.1 2.4

42

Hình 4.1: Ảnh hưởng của tro bay đến độ linh động của hỗn hợp bê tông

Kết quả trên hình 4.1 cho thấy khi hỗn hợp bê tông sử dụng cốt liệu khác nhau

có sự thay đổi về độ linh động. Khi hỗn hợp bê tông sử dụng cốt liệu Dmax 20 mm

cho độ sụt là 22 cm trong khi cốt liệu đá mi chỉ cho độ sụt đạt 18 cm. Do đó, khi sử

dụng thành phần cốt liệu lớn là đá mi tại địa phương cũng ảnh hưởng đến khả năng

làm việc của hỗn hợp bê tông.

Khi thành phần cấp phối sử dụng tro bay với hàm lượng 10 đến 30% thay thế

cho xi măng thì độ linh động của hỗn hợp bê tông có sự thay đổi theo hàm lượng.

Đối với 2 thành phần cấp phối Dmax 20 và Đá mi đều cho kết quả độ sụt giảm dần.

Tuy nhiên, độ suy giảm khả năng linh động của cấp phối dùng đá Dmax 20 nhiều

hơn so với hỗn hợp bê tông đá mi. Mối quan hệ giữa hàm lượng tro bay thay thế và

độ linh động của hỗn hợp bê tông theo phương trình tuyến tính:

Dmax 20: y = - 0.15 x + 22, với R2 = 0.8824; với y là độ linh động, x là hàm

lượng tro bay.

y = -0,15x + 22 R² = 0,8824

y = -0,08x + 18,2 R² = 0,8

10

12

14

16

18

20

22

24

0 5 10 15 20 25 30 35

Độ sụ

t (cm

)

Hàm lượng tro bay (%)

Đá Dmax = 20Đá mi = 5-10

43

Đá mi: y = - 0.08 x + 18.2, với R2 = 0.8; với y là độ linh động, x là hàm

lượng tro bay.

Kết quả này cho thấy khi hàm lượng hạt mịn tro bay với kích thước khoảng 10

– 100 μm nhỏ hơn kích thước các hạt xi măng, làm thay đổi tỷ diện tích bề mặt

trong cấu trúc của hỗn hợp vật liệu, do đó làm cho hỗn hợp chất kết dính có xu

hướng cần lượng nước nhào trộn cao hơn do đó làm giảm độ linh động của hỗn hợp

bê tông. Đối với hỗn hợp dùng cốt liệu có kích thước lớn thì khi sử dụng tro bay sẽ

tác động lớn đến tỷ diện tích bề mặt của các hạt cốt liệu, đến hệ số rỗng của hỗn

hợp vật liệu, làm thay đổi khả năng linh động của hỗn hợp nhanh hơn.

Ta nhận thấy, khi thành phần cấp phối sử dụng tro bay sẽ ảnh hưởng trực tiếp

đến độ linh động của hỗn hợp bê tông, khi đó ảnh hưởng đến quá trình đóng rắn và

hệ số rỗng của vật liệu, tác động đến cấu trúc của vật liệu bê tông nền.

Hình 4.2: Ảnh hưởng của tro bay đến cường độ chịu nén của bê tông

y = -0,094x + 32,26 R² = 0,7231

y = -0,058x + 25,22 R² = 0,9092

0

5

10

15

20

25

30

35

0 5 10 15 20 25 30 35

Cườn

g độ

nén

(N/m

m2 )


Đá Dmax = 20

Đá mi = 5-10

44

a - Sự liên kết giữa cốt liệu lớn và vữa nền

b - Sự liên kết giữa hồ ximang-tro bay và cốt liệu nhỏ

Hình 4.3: Bề mặt liên kết trong vật liệu nền bê tông sau 28 ngày

45

Hình 4.4: SEM bề mặt bê tông sau 28 ngày, chưa có thành phần hạt mịn (sicafume).

Kết quả trên hình 4.2 cho thấy sau 28 ngày dưỡng hộ, cường độ bê tông đạt

khoảng 32 (N/mm2) đối với bê tông dùng đá Dmax 20 và đạt 25 (N/mm2) đối với bê

tông sử dụng đá mi. Khi thành phần cốt liệu lớn thay đổi thì bộ khung chịu lực của

bê tông cũng thay đổi, do đó khi sử dụng đá mi làm bộ khung chịu lực thì cường độ

giảm đi đáng kể.

Khi thành phần cấp phối sử dụng tro bay thay thế xi măng thì cường độ của

bê tông đá Dmax 20 có xu hướng giảm dần. Tro bay sử dụng 30% thì cường độ

giảm khoảng 10% so với ban đầu. Khi bê tông sử dụng đá mi thì kết hợp với tro bay

cũng có xu hướng làm giảm cường độ. Mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và hàm

lượng tro bay thay thế là tuyến tính, thể hiện qua công thức:

Các lổ rỗng trên bề mặt có kích 5-10 μm

Các khoáng xi măng

46

Dmax 20: y = -0.094 x + 32.26, R2 = 0.7232; với y là cường độ nén, x là

hàm lượng tro bay.

Đá mi: y = -0.058 x + 25.22, R2 = 0.9092; với y là cường độ nén, x là hàm

lượng tro bay.

Ta nhận thấy, hạt tro bay thay thế cho hàm lượng xi măng làm cho khả năng

hydrat hóa của xi măng giảm đi. Tro bay có chứa các thành phần hoạt tính Al và Si

có khả năng giúp xi măng tạo phản ứng pozzolane nhưng đòi hỏi thời gian phát

triển cường độ chậm, do đó kết quả cường độ nén sau 28 ngày chưa cho thấy sự ảnh

hưởng rõ rệt của tro bay khi thay thế xi măng.

Kết quả trên hình 4.3a cho thấy khi sử dụng hỗn hợp chất kết dính xi măng- tro

bay thì lớp vữa liên kết có chiều dày dao động từ 0.27 đến 0.65mm. Đồng thời lớp

vữa cũng có sự phân bố của lớp hồ xi măng – tro bay liên kết với cốt liệu cát tạo

thành lớp vữa có cường độ. Khi phân tích hình ảnh chụp bề mặt của sản phẩm đóng

rắn xi măng – tro bay sau 28 ngày bằng SEM (scanning electron microscope) trên

hình 4.4 cho thấy chủ yếu là sự phát triển cường độ của các khoáng xi măng, rất ít

sự xuất hiện các kết quả của phản ứng pozzolane khi sử dụng tro bay. Đồng thời, ta

cũng nhận thấy các lỗ rỗng trên bề mặt vật liệu có kích thước dao động từ 5 – 10

μm. Điều này cũng ảnh hưởng đến cấu trúc đặc chắc của bê tông mà các hạt tro bay

chưa thể lấp đầy. Điều này là do tro bay là một dạng phụ gia khoáng hoạt tính, có

vai trò lấp đầy lỗ rỗng trong cấu trúc đá ximăng tuy nhiên việc phát triển cường độ

rất chậm, do đó thời gian ngắn chưa phát huy được việc phát triển cường độ nén của

nó cho bê tông nền.

47

Hình 4.5: Ảnh hưởng của tro bay đến cường độ chịu uốn của bê tông

Hình 4.6: Ảnh hưởng của tro bay đến cường độ kéo gián tiếp của bê tông

y = -0,019x + 4,66 R² = 0,9627

y = -0,015x + 3,15 R² = 0,8824

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0 5 10 15 20 25 30 35

Cườn

g độ

uốn

(N

/mm

2 )


Đá Dmax = 20

Đá Mi = 5 - 10

y = -0,014x + 2,76 R² = 0,8909

y = -0,01x + 2,45 R² = 0,8333

00

01

01

02

02

03

03

0 5 10 15 20 25 30 35

Cườn

g độ

kéo

giá

n tiế

p (N

/mm

2 )


Đá Dmax =20

Đá mi = 5-10

48

Kết quả trên hình 4.5 và 4.6 cho thấy cường độ uốn và kéo gián tiếp của bê

tông dùng Dmax 20 đạt khoảng 4.7 (N/mm2) và 2.8 (N/mm2). Đối với bê tông đá

mi, cường độ uốn và cường độ chịu kéo gián tiếp là 3.1 (N/mm2) và 2.4 (N/mm2).

Các giá trị cường độ của bê tông khi sử dụng đá mi luôn thấp hơn so với bê tông

dùng đá Dmax 20.

Cường độ chịu uốn và cường độ chịu kéo gián tiếp của bê tông khi sử dụng tro

bay cũng có xu hướng giảm tương tự như cường độ chịu nén. Mối quan hệ tuyến

tính giữa cường độ chịu uốn, cường độ chịu kéo gián tiếp theo hàm lượng tro bay

thể hiện theo:

- Dmax 20:

y = -0.019 x + 4.66, R2 = 0.9627; với y là cường độ chịu uốn, x là hàm lượng

tro bay.

y = -0.014 x + 2.76, R2 = 0.8909; với y là cường độ chịu kéo, x là hàm

lượng tro bay.

- Đá mi:

y = -0.015 x + 3.15, R2 = 0.8824; với y là cường độ chịu uốn, x là hàm lượng

tro bay.

y = -0.01 x + 2.45, R2 = 0.833; với y là cường độ chịu kéo, x là hàm lượng

tro bay.

Ta nhận thấy, vật liệu bê tông nền sử dụng cốt liệu đá Dmax 20 cho cường độ

tốt hơn nhiều khi thiết kế cấp phối tận dụng đá mi. Khi sử dụng thành phần hạt mịn

của tro bay thay thế cho xi măng thì độ linh động và tính chất cơ lý của bê tông có

xu hướng giảm. Điều này ảnh hưởng đến chất lượng của bê tông. Do đó, nghiên cứu

tập trung vào việc nâng cao tính chất của vật liệu bê tông nền sử dụng cốt liệu

Dmax 20 bằng cách sử dụng thêm thành phần hạt mịn có kích thước nhỏ hơn để có

49

khả năng lấp đầy các lỗ rỗng trong cấu trúc của bê tông mà vai trò của các hạt tro

bay chưa có khả năng phát huy.

4.2 Ảnh hưởng của thành phần hạt mịn silicafume trong tính chất của bê tông tro bay - Thành phần silicafume được sử dụng có hàm lượng 5 – 10% thay thế xi

măng kết hợp với tro bay, kết quả thí nghiệm trình bày trong bảng dưới đây.

Bảng 4.2: Ảnh hưởng của silicafume và tro bay đến tính chất bê tông

Ký hiệu

mẫu

Tro

bay

(%)

Silica

fume

(%) Độ sụt

(cm)

Cường độ

nén

(N/mm2)

Cường

độ uốn

(N/mm2)

Cường độ

kéo gián

tiếp

(N/mm2)

D10 10 0 20 31.5 4.4 2.6

D10S5 10 5 19 34.5 4.5 2.9

D10S10 10 10 19 35.3 4.6 3.3

D20 20 0 20 29.3 4.3 2.4

D20S5 20 5 17 32.1 4.4 3.1

D20S10 20 10 16 33.7 4.4 3

D30 30 0 17 30.1 4.1 2.4

D30S5 30 5 15 31.2 4.2 2.6

D30S10 30 10 14 31.7 4.2 2.7

50

Hình 4.7: Ảnh hưởng của silicafume và tro bay đến độ linh động

Khi sử dụng silicafume thay thế cho xi măng - tro bay thì các hạt mịn với kích

thước micro này ảnh hưởng đến độ linh động của hỗn hợp bê tông xi măng – tro

bay. Trên hình 4.7, đối với cấp phối dùng 10% tro bay cho thấy độ linh động giảm

dần khi hàm lượng hạt silicafume thay thế xi măng tăng dần. Mối quan hệ giữa hàm

lượng hạt silicafume sử dụng và độ linh động của hỗn hợp bê tông xi măng - tro bay

10% là tuyến tính theo:

y = -0.1 x + 19.833, với R2 = 0.75; với y là độ linh động, x: hàm lượng

silicafume.

Mối quan hệ tuyến tính giữa hàm lượng silicafume và độ linh động có khuynh

hướng tương tự khi sử dụng cho cấp phối dùng 20 và 30% tro bay. Khi dùng 10%

silicafume, độ linh động chỉ đạt 16 và 14 cm đối với cấp phối dùng 20 và 30% tro

bay. Ta nhận thấy, khi sử dụng hàm lượng hạt mịn silicafume kết hợp với hạt tro

y = -0,1x + 19,833 R² = 0,75

y = -0,4x + 19,667 R² = 0,9231

y = -0,3x + 16,833 R² = 0,9643

10

12

14

16

18

20

22

0 2 4 6 8 10 12

Độ sụ

t (cm

)

Hàm lượng silicafume (%)

10% Tro bay

20% Tro bay

30% Tro bay

51

bay thì độ suy giảm về khả năng làm việc của hỗn hợp bê tông rất lớn. Khi so sánh

với cấp phối đối chứng thì độ linh động giảm đến 30% khi dùng 30% tro bay và

10% silicafume. Điều này cho thấy, khi sử dụng hàm lượng hạt mịn trong thành

phần cấp phối thì sẽ làm thay đổi hệ số rỗng, điện tích và sự phân tán các hạt khi

tiếp xúc với môi trường nước làm thay đổi độ linh động của hỗn hợp bê tông, có thể

ảnh hưởng đến tính chất cơ học của vật liệu.

Hình 4.8: Ảnh hưởng của silicafume và tro bay đến cường độ nén

Kết quả thực nghiệm sử dụng silicafume trên hình 4.8 cho thấy cường độ sau

28 ngày có khuynh hướng tăng khoảng 5 - 10% khi sử dụng silicafume kết hợp tro

bay. Khi cấp phối sử dụng 10 và 20% tro bay kết hợp với silicafume sẽ cho kết quả

cường độ được gia tăng rõ rệt. Cường độ đạt được khoảng 35 (N/mm2) khi sử dụng

10% tro bay kết hợp 10% silicafume.

y = 0,38x + 31,867 R² = 0,8995

y = 0,44x + 29,5 R² = 0,9758 y = 0,16x + 30,2

R² = 0,9552

10

15

20

25

30

35

40

0 2 4 6 8 10 12

Cườn

g độ

nén

(n/m

m2 )


10% Tro bay

20% Tro bay

30% Tro bay

52

Ta nhận thấy, sự gia tăng cường độ khi kết hợp với tro bay và silicafume là

do các hạt silicafume có kích thước nhỏ hơn có thể lấp đầy các lỗ rỗng trong cấu

trúc của xi măng – tro bay, làm cho bê tông có độ đặc chắc tốt hơn, cường độ tốt

hơn. Tuy nhiên khi sử dụng hàm lượng tro bay quá nhiều, cấp phối 30% tro bay, thì

sự ảnh hưởng của thành phần hạt mịn silicafume không đáng kể.

Hình 4.9: Ảnh hưởng của silicafume và tro bay đến cường độ uốn

y = 0,02x + 4,4 R² = 1

y = 0,01x + 4,3167 R² = 0,75

y = 0,01x + 4,1167 R² = 0,75

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0 2 4 6 8 10 12

Cườn

g độ

uốn

(N/m

m2 )


10% Tro bay

20% Tro bay

30% Tro bay

53

Hình 4.10: Ảnh hưởng của silicafume và tro bay đến cường độ kéo gián tiếp

Kết quả trên hình 4.9 và 4.10 cho thấy cường độ chịu uốn và cường độ chịu

kéo gián tiếp cũng có xu hướng tăng khi thay đổi hàm lượng silicafume thay thế cho

xi măng. Trong đó, cường độ chịu uốn có sự thay đổi không đáng kể, khi sử dụng

30% tro bay và 10% silicafume thì hầu như không cải thiện được vai trò của

silicafume trong tính chất chịu uốn của bê tông. Đối với giá trị cường độ chịu kéo

gián tiếp thì silicafume có khả năng làm thay đổi đến 15% cường độ với 10% thay

thế xi măng. Khi sử dụng 10% silicafume bổ sung cho cấp phối dùng 10% tro bay

thì cường độ chịu kéo gián tiếp có thể đạt đến 3.3 (N/mm2). Mối quan hệ giữa hàm

lượng silicafume và tính chất chịu uốn, chịu kéo gián tiếp cũng có qui luật tuyến

tính như tính chất cường độ chịu nén.

Ta nhận thấy, vai trò của các hạt mịn sẽ gia cường cho lớp vữa nền bao bọc

xung quanh các hạt cốt liệu lớn đóng vai trò của bộ khung chịu lực trong bê tông.

y = 0,07x + 2,5833 R² = 0,9932

y = 0,06x + 2,5333 R² = 0,6279

y = 0,03x + 2,4167 R² = 0,9643

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 2 4 6 8 10 12

Cườn

g độ

kéo

giá

n tiế

p (N

/mm

2 )


10% Tro bay

20% Tro bay

30% Tro bay

54

Các hạt tro bay cần thiết phải được bổ sung các hạt siêu mịn với kích thước nhỏ hơn

như silicafume để lấp đầy các lỗ rỗng trong quá trình đóng rắn của xi măng - tro

bay. Cấp phối 10% tro bay kết hợp với 10% silicafume thay thế cho hàm lượng xi

măng cho thấy khả năng gia cường tốt nhất cho lớp vữa, đồng thời làm tăng tính

chất cơ học cho bê tông. Khi đó, thành phần hạt mịn tro bay- silicafume sẽ gia

cường được khả năng chịu nén, chịu kéo gián tiếp, tuy nhiên kết quả thực nghiệm

cũng cho thấy khả năng chịu uốn của bê tông không được cải thiện đáng kể.

Do đó, nghiên cứu sẽ thực nghiệm thành phần cấp phối với đá Dmax 20, kết

hợp 10% tro bay và 10% silicafume sử dụng sợi để đánh giá khả năng gia cường

các tính chất cơ học của bê tông.

4.3 Ảnh hưởng của hàm lượng sợi đến tính chất của bê tông. Tính chất cơ lý của bê tông sử dụng thành phần hạt mịn là tro bay và

silicafume kết hợp với sợi thép được thực nghiệm với hàm lượng sợi từ 0.1 đến 1%

theo thể tích. Kết quả thực nghiệm trình bày trong bảng.

Bảng 4.3: Tính chất cơ học của bê tông hạt mịn kết hợp với sợi thép.

Ký hiệu

mẫu Sợi 1

(%)

Sợi 2

(%)

Độ

sụt

(cm)

Cường

độ nén

(N/mm2)

Cường

độ uốn

(N/mm2)

Cường

độ kéo

gián

tiếp

Mô đun

đàn hồi

(kN/mm2)

DC 0 22 32.5 4.7 2.8 24.2

DCF1 0.1 22 32.8 5.1 2.8 24.6

DCF2 0.25 22 33.2 5.3 2.9 25.3

DCF3 0.5 20 33.7 5.8 3.1 25.8

DCF4 1 20 34.8 6.4 3.3 26.3

55

Ký hiệu

mẫu Sợi 1

(%)

Sợi 2

(%)

Độ

sụt

(cm)

Cường

độ nén

(N/mm2)

Cường

độ uốn

(N/mm2)

Cường

độ kéo

gián

tiếp

Mô đun

đàn hồi

(kN/mm2)

M1 0 16 23.5 2.7 2.1 21.5

M1F1 0.1 18 26.3 3.6 2.6 21.8

M1F2 0.25 15 26.8 4.1 2.6 21.8

M1F3 0.5 15 27.5 4.4 2.8 22.5

M1F4 1 13 28.2 5.2 2.9 22.8

D10S10F1 0.1 19 36.2 5.3 3.6 25.7

D10S10F2 0.25 17 36.9 5.7 3.7 26.3

D10S10F3 0.5 15 38.2 6.3 3.9 26.8

D10S10F4 1 15 38.4 6.9 3.9 27.2

D10S10G1 0.1 18 36.4 5.5 3.6 25.7

D10S10G2 0.25 15 37.5 6.1 3.9 26.5

D10S10G3 0.5 13 38.2 6.8 4.1 27.2

D10S10G4 1 13 38.4 7.1 4.3 27.5

D10S10H1 0.05 0.05 17 35.9 5.3 3.5 25.6

D10S10H2 0.125 0.125 15 36.8 5.9 3.9 26.2

D10S10H3 0.25 0.25 15 37.3 6.5 4.1 26.8

D10S10H4 0.5 0.5 13 37.6 7 4.2 27.1

56

Ảnh hưởng của hàm lượng sợi đến tính chất của bê tông nền 4.3.1

Hình 4.11: Ảnh hưởng của sợi đến độ linh động của bê tông

Kết quả thực nghiệm cho thấy khi sử dụng sợi loại 1 thì độ linh động của bê

tông sử dụng đá Dmax 20 và đá mi đều bị giảm. Hàm lượng sợi càng tăng thì bê

tông càng có xu hướng giảm khả năng linh động. Khi sử dụng 1% thể tích sợi thì độ

linh động còn 20 cm đối với hỗn hợp bê tông đá Dmax 20 và 13 cm đối với hỗn hợp

bê tông đá mi.

y = -2,3824x + 22,082 R² = 0,7544

y = -3,8245x + 16,815 R² = 0,7069

10

12

14

16

18

20

22

24

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

Độ sụ

t (cm

)

Hàm lượng sợi (%)

Đá Dmax=20

Đá mi 5-10

57

Hình 4.12: Ảnh hưởng của sợi đến cường độ của bê tông

a - Hỗn hợp bê tông có sử dụng tro bay

y = 2,2571x + 32,565 R² = 0,997

y = 3,6505x + 25,109 R² = 0,6534

10

15

20

25

30

35

40

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

Cườn

g độ

nén

(N/m

m2 )


Đá Dmax=20

Đá mi 5-10

58

b - Hỗn hợp bê tông tro bay có dùng sợi thép Hook

Hình 4.13: Độ linh động của hỗn hợp bê tông

Hình 4.14: Sự phân bố của sợi trong hỗn hợp bê tông

59

a - Hàm lượng sợi 0.1%

b - Hàm lượng sợi 1%

Hình 4.15: Sự phân bố sợi thép trong bê tông nền

60

Hình 4.16: Sự bám dính của sợi trong bê tông nền

Cường độ chịu nén của bê tông sau 28 ngày khi kết hợp với sợi loại 1 đạt được

32.8 (N/mm2) và 26.3 (N/mm2) khi sử dụng hàm lượng sợi 0.1%. Các giá trị này

cao hơn bê tông khi không dùng sợi thép như trên hình 4.12. Khi hàm lượng sợi

càng tăng thì cường độ bê tông có khả năng được gia cường. Khi hàm lượng sợi

dùng 1% thì cường độ của cả 2 loại bê tông tăng khoảng 8-10%. Kết quả này là do

sợi thép với hàm lượng thích hợp có khả năng phân bố đều và gia cường được bộ

khung chịu lực của bê tông, làm tăng khả năng chịu nén cho bê tông nền.

Sự phân bố của các loại sợi trong hỗn hợp bê tông và ảnh hưởng của sợi đến

độ linh động của hỗn hợp bê tông trình bày trong hình 4.13 và 4.14. Hình 4.15 cho

thấy sự phân bố của sợi trong bê tông nền khi đóng rắn. Hình 4.16 cho thấy kết quả

chụp cấu trúc bề mặt sợi trong bê tông nền khi sử dụng sợi. Sợi bám dính tốt vào

nền vữa, không có sự thay đổi tiết diện bị ăn mòn trên bề mặt sợi cho thấy sự làm

việc tốt của sợi trong vật liệu nền. Tuy nhiên ta nhận thấy bề mặt sợi không có sự

bám dính của lớp vữa nền trên sợi, do đó sự làm việc chung giữa sợi và nền chưa

được hoàn thiện.

Sợi thép

Bê tông nền

Chưa có sự bám dính

61

Hình 4.17: Ảnh hưởng của sợi đến cường độ uốn của bê tông

Hình 4.18: Ảnh hưởng của sợi đến cường độ kéo gián tiếp của bê tông

y = 1,6207x + 4,8603 R² = 0,9675

y = 2,1708x + 3,1968 R² = 0,869

0

1

2

3

4

5

6

7

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

Cườn

g độ

uốn

(N/m

m2 )


Đá Dmax=20

Đá mi 5-10

y = 0,5361x + 2,7817 R² = 0,9752

y = 0,627x + 2,368 R² = 0,66

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

Cườn

g độ

kéo

giá

n tiế

p (N

/mm

2 )


Đá Dmax=20

Đá mi 5-10

62

Giá trị cường độ chịu uốn của bê tông sợi gia tăng khoảng 15-20% khi hàm

lượng sợi sử dụng từ 0.1 đến 1% như trên hình 4.17. Sợi có xu hướng gia cường

tuyến tính theo hàm lượng sử dụng đối với cường độ chịu uốn. Trong khi đó, cường

độ chịu kéo gián tiếp cũng được thay đổi 10-12% khi gia tăng hàm lượng sợi sử

dụng. Ảnh hưởng của hàm lượng sợi đối với bê tông nền sử dụng đá Dmax 20 và đá

mi đều có xu hướng tương tự nhau. Kết quả cho thấy, sợi thép có khả năng gia

cường giá trị cường độ chịu uốn tốt nhất, bên cạnh đó sợi cũng có khả năng gia

cường khả năng chịu kéo gián tiếp và cường độ chịu nén của bê tông như trên hình

4.18.

Ảnh hưởng của hàm lượng sợi đến tính chất của bê tông hạt mịn 4.3.2

Hình 4.19: Ảnh hưởng của sợi loại 1 đến độ linh động của bê tông hạt mịn

Hàm lượng sợi dùng cho bê tông hạt mịn ảnh hưởng đến khả năng làm việc

của vật liệu trình bay trong hình 4.19. Kết quả cho thấy hàm lượng sợi thép làm

giảm độ linh động của hỗn hợp bê tông khi dùng kết hợp tro bay và silicafume. Khi

y = -2,3824x + 22,082 R² = 0,7544

y = -4,3887x + 18,624 R² = 0,768

10

12

14

16

18

20

22

24

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

Độ sụ

t (cm

)


Khong tro bay

Tro bay - Silicafume

63

sử dụng cùng một hàm lượng sợi thì hỗn hợp bê tông hạt mịn có xu hướng giảm độ

linh động nhanh hơn so với bê tông đối chứng. Hàm lượng sợi càng tăng thì sự suy

giảm độ linh động của hỗn hợp bê tông càng rõ ràng. Tại hàm lượng 1% sợi thép,

độ linh động của hỗn hợp bê tông giảm đến 20% và giảm đến 25% khi so sánh với

hỗn hợp bê tông đối chứng.

Ta nhận thấy, ảnh hưởng của hàm lượng sợi đến khả năng linh động của hỗn

hợp bê tông là nguyên nhân dẫn đến giảm sự phân bố đếu và vón cục của hỗn hợp

bê tông khi hàm lượng sợi càng tăng dần. Kết quả này tương đồng với thực nghiệm

của các nghiên cứu trước đây khi giới hạn sự kết hợp với hàm lượng sợi lớn hơn 1%

sẽ dẫn đến sự giảm khả năng làm việc của hỗn hợp bê tông. Khi cấp phối dùng

thành phần hạt mịn thì sự thay đổi của độ linh động trong hỗn hợp bê tông càng rõ

ràng.

Hình 4.20: Ảnh hưởng của sợi loại 1 đến cường độ của bê tông hạt mịn

Kết quả trên hình 4.20 cho thấy cường độ chịu nén của bê tông kết hợp với

thành phần tro bay và silicafume có sự thay đổi tuyến tính theo hàm lượng sợi thép.

Qui luật này cũng xảy ra tương tự khi so sánh với bê tông đối chứng. Bê tông sử

y = 2,2571x + 32,565 R² = 0,997

y = 2,9702x + 35,901 R² = 0,811

10

15

20

25

30

35

40

45

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

Cườn

g độ

nén

(N

/mm

2 )


Khong tro bay


64

dụng hạt mịn thay thế xi măng cho kết quả cường độ chịu nén lớn hơn so với bê

tông không dùng tro bay. Do đó, thành phần hạt mịn đóng vai trò ảnh hưởng lớn

đến sự liên kết của thành phần sợi vào bộ khung chịu lực của bê tông.

Hình 4.21: Ảnh hưởng của sợi loại 1 đến cường độ uốn của bê tông hạt mịn

Hình 4.22: Ảnh hưởng của sợi loại 1 đến cường độ kéo gián tiếp của bê tông hạt mịn

y = 1,6207x + 4,8603 R² = 0,9675

y = 2,1144x + 4,9777 R² = 0,9049

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

Cườn

g độ

uốn

(N

/mm

2 )


Không tro bay


y = 0,5361x + 2,7817 R² = 0,9752

y = 0,5125x + 3,4904 R² = 0,6758

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

Cườn

g độ

kéo

giá

n tiế

p (N

/mm

2 )


Không tro bay


65

Hình 4.23: Sợi thép trong bê tông nền hạt mịn

Hình 4.24: Sự liên kết giữa sợi và bê tông hạt mịn

Sợi thép

Bê tông hạt mịn

có sự bám dính tốt

66

Kết quả thực nghiệm cho thấy cường độ chịu uốn của bê tông hạt mịn gia

tăng theo hàm lượng sợi thép sử dụng. Hình 4.21 trình bày giá trị cường độ uốn khi

chưa dùng sợi thì giữa bê tông đối chứng và bê tông hạt mịn không có sự khác biệt

nhiều, tuy nhiên khi sử dụng hàm lượng sợi từ 0.1 – 1% thì sự khác biệt rất rõ ràng.

Khi hàm lượng sợi thấp 0.1% thì sai lệch 3-5%, nhưng khi hàm lượng sợi dùng 1 %

thì sai lệch giữa 2 giá trị là hơn 10%. Kết quả này là do vật liệu bê tông nền hạt mịn

với 10% tro bay và 10% silicafume sẽ liên kết với các sợi chắc chắn hơn, làm cho

nền bê tông đặc chắc hơn đồng thời vùng chuyển tiếp giữa sợi và bê tông nền được

cải thiện tốt hơn. Hàm lượng sợi càng tăng thì bê tông đối chứng có xu hướng lớp

vữa nền sẽ bao bọc xung quanh các sợi thép trong khi lớp vữa hạt mịn của bê tông

tro bay sẽ bao bọc xung quanh sợi nên làm cho khả năng chịu uốn của bê tông thay

đổi rõ rệt.

Hình 4.22 cho thấy giá trị cường độ chịu kéo gián tiếp của bê tông đối chứng

và bê tông hạt mịn có cùng chung qui luật tăng dần với hàm lượng sợi sử dụng. Với

hàm lượng sợi thay đổi thì bê tông hạt mịn có xu hướng tăng cường độ cao hơn so

với bê tông đối chứng. Giá trị cường độ uốn tăng đến 25% và cường độ kéo gián

tiếp có thể tăng đến 20% khi hàm lượng sợi là 1%.

Hình 4.23 trình bày phân bố sợi thép trong bê tông nền có dùng hạt mịn. Kết

quả chụp bề mặt liên kết giữa sợi và bê tông hạt mịn trên hình 4.24 cho thấy vùng

tiếp xúc giữa bê tông nền và sợi không có các vết nứt, liên kết giữa sợi và nền rất

tốt. Đồng thời, trên bề mặt sợi còn có sự bám dính của lớp vữa nền, có sự khác biệt

so với hình 4.13 khi không thấy sự bám dính của vữa nền trên bề mặt sợi. Điều này

cho thấy lớp vữa hạt mịn tro bay – silicafume làm cho sợi bám dính tốt hơn, làm gia

cường khả năng chịu uốn cao hơn hẳn so với bê tông đối chứng. Nhận định trên

cũng giống như nhận định ban đầu về vai trò của thành phần hạt mịn sẽ bao bọc

xung quanh các hoạt xi măng, lấp đầy các lỗ rỗng và tăng khả năng liên kết giữa các

vùng chuyển tiếp trong cấu trúc của đá xi măng và bê tông nền. Khi có mặt các sợi

67

thép thì sự kết hợp giữa sợi và các thành phần hạt mịn sẽ giúp cho sự làm việc và

gia cường của sợi trong vật liệu bê tông nền tốt hơn.

Ảnh hưởng của tính chất sợi đến tính chất của bê tông hạt mịn 4.3.3 Bê tông hạt mịn kết hợp với các loại sợi khác nhau với hàm lượng 0,1 đến 1%

theo thể tích. Kết quả thực nghiệm trình bày trong hình.

Hình 4.25: Ảnh hưởng của sợi khác nhau đến độ linh động của bê tông hạt mịn

Độ linh động của hỗn hợp bê tông phụ thuộc rất nhiều vào thành phần hạt

mịn, thành phần cốt liệu và hàm lượng sợi. Hình 4.25 cho thấy khi hỗn hợp bê tông

dùng thêm sợi loại 2 và sợi hỗn hợp giữa loại 1 và loại 2 thì có sự khác biệt. Sợi loại

2 có hình dạng sợi khác nhưng chiều dài sợi và đường kính sợi không khác biệt

nhiều nên độ linh động của hỗn hợp bê tông dùng sợi loại 2 cho kết quả thấp hơn

sợi loại 1 ứng với hàm lượng sợi tương đồng nhau. Mối quan hệ giữa hàm lượng sợi

và độ linh động là đường cong bậc 2. Tuy nhiên khi hỗn hợp bê tông dùng 50% sợi

loại 1 và 50% sợi loại 2 thì độ linh động của hỗn hợp bê tông cũng giảm dần theo

hàm lượng sợi nhưng giá trị có xu hướng khác biệt so với từng lọai sợi riêng lẽ. Khi

đó mối quan hệ giữa sợi hỗn hợp và độ linh động là mối quan hệ tuyến tính.

y = 0,5x2 - 3,9x + 22,5 R² = 0,9818

y = 0,75x2 - 5,45x + 22,75 R² = 0,997

y = -1,2x + 18 R² = 0,9

Độ sụ

t (cm

)


Sợi loại 1

Sợi loại 2

Sợi hỗn hợp

68

Sợi loại 1: y = 0.5 x2 -3.9x + 22.5; với y là độ linh động, x là hàm lượng

sợi.

Sợi loại 2: y = 0.75 x2 -5.45x + 22.75; với y là độ linh động, x là hàm lượng

sợi.

Sợi hỗn hợp: y = -1.2x + 18; với y là độ linh động, x là hàm lượng sợi.

Hình 4.26: Ảnh hưởng của sợi khác nhau đến cường độ của bê tông hạt mịn

Giá trị cường độ chịu nén của hỗn hợp bê tông hạt mịn như trên hình 4.26 cho

thấy sợi loại 2 ảnh hưởng đến cường độ nén gần tương đồng với sợi loại 1. Với hàm

lượng sợi 0.1 – 0.25% thì sợi loại 2 cho giá trị cường độ nén cao hơn bê tông dùng

sợi loại 1. Khi hàm lượng sợi 0.5-1% thì giá trị cường độ nén của bê tông dùng 2

loại sợi này tương đương nhau. Tuy nhiên, khi bê tông dùng đồng thời 2 loại sợi

này thì giá trị cường độ nén có xu hướng tăng nhưng thấp hơn so với bê tông dùng

34,5

35

35,5

36

36,5

37

37,5

38

38,5

39

0,1 0,25 0,5 1

Cườn

g độ

nén

(N/m

m2 )


Sợi loại 1

Sợi loại 2

Sợi hỗn hợp

69

riêng từng loại sợi. Với hàm lượng sợi 0.1 và 0.25% thì cường độ nén của sợi hỗn

hợp chênh lệch với sợi 1 và sợi 2 không nhiều, khi hàm lượng sới 0.5-1% thì sự

chênh lệch của sợi hỗn hợp là rõ rệt.

Ta nhận thấy, khi bê tông nền hạt mịn sử dụng sợi có hình dạng khác nhau

với chiều dài và đường kính sợi không thay đổi nhiều thì giá trị cường độ nén thay

đổi nhẹ ứng với hàm lượng sợi thấp, khi hàm lượng sợi 0.5-1% thì cường độ nén

tương đồng nhau. Tuy nhiên khi phối trộn cà 2 loại sợi này thì sự phân tán sợi khác

nhau trong cùng 1 vật liệu nền sẽ không đồng nhất, sự làm việc của từng loại sợi

cũng khác nhau làm cho khả năng làm việc của sợi trong nền không ổn định như

cùng một loại sợi.

Hình 4.27: Ảnh hưởng của sợi khác nhau đến cường độ uốn của bê tông hạt mịn.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0,1 0,25 0,5 1

Cườn

g độ

uốn

(MPa

)


Sợi loại 1

Sợi loại 2

Sợi hỗn hợp

70

Hình 4.28: Ảnh hưởng của sợi khác nhau đến cường độ kéo gián tiếp của bê tông hạt mịn

Hình 4.29: Mô đun đàn hồi của bê tông với các loại sợi

00

01

01

02

02

03

03

04

04

05

05

0,1 0,25 0,5 1

Cườn

g độ

kéo

giá

n tiế

p (N

/mm

2 )


Sợi loại 1

Sợi loại 2

Sợi hỗn hợp

20

21

22

23

24

25

26

27

28

0,1 0,25 0,5 1

Mô

đun

đàn

hồi

(kN

/mm

2 )


Sợi loại 1

Sợi loại 2

Sợi hỗn hợp

71

Hình 4.27 cho thấy giá trị cường độ chịu uốn của bê tông dùng sợi loại 2

cũng có qui luật tăng dần theo hàm lượng sợi sử dụng. Khi so sánh với cùng hàm

lượng sợi thì giá trị cường độ uốn cho thấy cao hơn so với sợi loại 1. Khi sử dụng

sợi hỗn hợp thì giá trị cường độ uốn thấp hơn so với sợi loại 2 nhưng cao hơn sợi

loại 1. Ta nhận thấy sợi loại 2 với hình dạng nhiều góc cạnh hơn nên khả năng bám

dính, diện tích tiếp xúc của sợi trong vật liệu nền bê tông hạt mịn tốt hơn nên có khả

năng làm tăng cường độ uốn tốt hơn. Sợi hỗn hợp phân tán trong nền sẽ khác biệt so

với sợi loại 1 và loại 2 nên khi sử dụng cũng có khả năng tăng cường độ uốn nhưng

sự làm việc không ổn định như sợi loại 2.

Kết quả trên Hình 4.28 trình bày ảnh hưởng của sợi đến cường độ kéo gián

tiếp của bê tông khi sử dụng các loại sợi khác nhau. Sợi loại 2 cho cường độ kéo

gián tiếp gia tăng nhiều hơn so với sợi loại 1. Khi sử dụng sợi hỗn hợp thì ảnh

hưởng của sợi làm cường độ kéo gián tiếp không tăng nhiều như khi sử dụng sợi

loại 2. Ta nhận thấy, quy luật khi sử dụng sợi với hàm lượng 0.1 – 1% có thể làm

tăng cường độ kéo gián tiếp của bê tông từ 8-10%. Sự kết hợp của sợi với nền vật

liệu bê tông có sử dụng các thành phần hạt mịn sẽ làm tăng cường tính chất cơ học

cho vật liệu bê tông.

Giá trị mô đun đàn hồi cũng cho thấy sự thay đổi theo hàm lượng sợi sử dụng

trong bê tông nền sử dụng hạt mịn tro bay và silicafume như trên hình 4.29. Hàm

lượng sợi gia tăng thì giá trị E cũng tăng theo. Với hàm lượng sợi thấp thì sợi loại 1

và loại 2 cho giá trị tương đồng nhau. Khi hàm lượng sợi tăng lên thì bê tông dùng

sợi loại 2 có xu hướng tăng nhanh hơn. Hỗn hợp sợi thì cho giá trị E thấp hơn khi

dùng riêng từng loại sợi. Do đó, các tính chất cơ lý của bê tông dùng sợi thép hỗn

hợp trên nền hạt mịn có mối quan hệ lẫn nhau cần được xem xét.

72

Hình 4.30: Mối quan hệ giữa cường độ uốn và cường độ nén

Hình 4.31: Mối quan hệ giữa cường độ kéo gián tiếp và cường độ nén

y = 4,6667x + 10,433 R² = 0,6683

y = 9,4521x - 8,2399 R² = 0,9015

y = 1,9499x + 24,658 R² = 0,4799

25

27

29

31

33

35

37

39

41

3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5

Cườn

g độ

nén

(N/m

m2 )

Cường độ uốn (N/mm2)

Betong tro bay

Betong tro bay -silicafume

Betong sợi thép

y = 7,1818x + 12,536 R² = 0,9286

y = 5,2426x + 17,75 R² = 0,6933

y = 3,8963x + 22,075 R² = 0,9134

25

27

29

31

33

35

37

39

41

02 02 03 03 04 04 05

Cườn

g độ

nén

(N/m

m2 )

Cường độ bổ (N/mm2)

Betong tro bayBetong tro bay -silicafumeBetong sợi thép

73

Hình 4.32: Mối quan hệ giữa cường độ nén và mô đun đàn hồi

Kết quả trên hình 4.30 cho thấy mối quan hệ giữa cường độ nén và cường độ

uốn của bê tông sử dụng hạt mịn tro bay và bê tông sử dụng hạt mịn tro bay kết hợp

silicafume là tuyến tính, với công thức

Bê tông tro bay: y = 4.6667x + 10.433, R² = 0.6683; với y là cường độ nén, x

là cường độ uốn.

Bê tông tro bay – silicafume: y = 9.4521x - 8.2399, R² = 0.9015; với y là

cường độ nén, x là cường độ uốn.

Khi đó, bê tông sử dụng thành phần hạt mịn tro bay kết hợp với silicafume cho

sự phát triển cường độ nén tăng nhanh hơn so với cường độ uốn. Điều này chứng tỏ

rằng các hạt mịn có tác dụng lấp đầy các lỗ rỗng trong cấu trúc bê tông, các tác

dụng gia cường vùng tiếp xúc của các hạt cốt liệu, làm tăng khả năng chịu nén của

bê tông.

y = 0,5516x + 6,2345 R² = 0,9835

y = 0,4833x + 8,5438 R² = 0,7522

y = 0,3763x + 12,594 R² = 0,7625

15

17

19

21

23

25

27

29

25 27 29 31 33 35 37 39 41

Mô

đun

đàn

hồi

(kN

/mm

2 )

Cường độ nén (N/mm2)

Betong tro bay

Betong tro bay -silicafume

Betong sợi thép

74

Hình 4.31 cho thấy mối quan hệ giữa cường độ nén và cường độ kéo gián tiếp

của bê tông dùng tro bay và tro bay –silicafume là tuyến tính theo công thức

Bê tông tro bay: y = 7.1818x + 12.536, R² = 0.9286; với y là cường độ nén, x

là cường độ kéo gián tiếp.

Bê tông tro bay – silicafume: y = 5.2426x + 17.75, R² = 0.6933; với y là

cường độ nén, x là cường độ kéo gián tiếp.

Mối quan hệ giữa cường độ nén và cường độ kéo gián tiếp cho thấy sự tương

quan của bê tông dùng tro bay và bê tông dùng tro bay kết hợp silicafume. Cường

độ nén của bê tông dùng hạt mịn có xu hướng tăng dần tương ứng với sự gia tăng

của cường độ chịu kéo gián tiếp. Khi sử dụng thành phần hạt mịn thì sự thay đổi của

cường độ kéo gián tiếp phụ thuộc vào cường độ nén. Mối quan hệ này khác biệt với

mối quan hệ giữa cường độ nén và cường độ uốn của bê tông.

Do đó, việc kết hợp tro bay và silicafume sẽ làm cho cấu trúc bê tông tốt hơn

và gián tiếp sẽ làm lực bám dính của bê tông nền. Điều này được chứng tỏ khi

cường độ kéo gián tiếp của bê tông sử dụng hạt mịn tăng tuyến tính tương ứng với

cường độ nén của bê tông.

Khi đó, kết quả trên hình 4.30 và 4.31 cho thấy khi sử dụng sợi thép kết hợp

với bê tông hạt mịn thì mối quan hệ giữa cường độ nén và cường độ uốn, cường độ

kéo gián tiếp có xu hướng tăng tuyến tính. Tuy nhiên, giá trị cường độ uốn tăng lên

rõ ràng so với sự gia tăng của cường độ nén và cường độ kéo gián tiếp. Điều này

cho thấy khi sử dụng sợi thép thì các giá trị của cường độ đều được gia cường, trong

đó cường độ kéo là gia tăng nhiều nhất.

Hình 4.32 cho thấy mối quan hệ giữa cường độ nén và mô đun đàn hồi. Giá trị

modun E của bê tông sử dụng tro bà và tro bay – silicafume có xu hướng tăng tuyến

tính với cường độ nén. Sự tương đồng giữa các giá trị này khi thay đổi hàm lượng

hạt mịn cho thấy các hạt mịn làm gia tăng cường độ nén và mô đun đàn hồi đồng

75

thời, do đó làm tăng tính giòn của vật liệu. Tuy nhiên khi sử dụng hàm lượng sợi

thép để gia cường nền bê tông hạt mịn thì giá trị modun đàn hồi có xu hướng gia

tăng chậm hơn so với cường độ nén. Sự kết hợp sợi trong nền bê tông hạt mịn sẽ

làm cho bê tông có cường độ nén tăng nhưng bê tông cũng có tính dẻo dai hơn.

76

CHƯƠNG 5

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

5.1 Kết luận Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của thành phần hạt mịn đến tính chất của bê

tông sử dụng sợi hỗn hợp cho kết quả

a- Ảnh hưởng của sợi đến tính chất của bê tông xi măng.

- Hỗn hợp bê tông sử dụng cốt liệu lớn là đá mi và đá có Dmax 20 có sự khác

nhau về khả năng làm việc và tính chất cơ học. Vật liệu bê tông nền sử dụng cốt liệu

đá Dmax 20 cho cường độ và độ linh động tốt hơn nhiều khi thiết kế cấp phối tận

dụng đá mi.

- Sử dụng sợi thép với hàm lượng 0.1 đến 1% theo thể tích cho làm cho hỗn

hợp bê tông bị giảm độ linh động. Hỗn hợp bê tông dùng đá Dmax 20 cho độ sụt

giảm 10%, hỗn hợp bê tông đá mi cho độ sụt giảm 20%. Hàm lượng sợi thép tác

động rõ ràng đến khả năng làm việc của hỗn hợp bê tông đá mi.

- Hàm lượng sợi thép dùng trong bê tông có khả năng thay đổi cường độ nén

từ 8 -10%. Các giá trị cường độ uốn và cường độ kéo gián tiếp của bê tông sử dụng

đá mi và bê tông sử dụng đá Dmax 20 đều có khuynh hướng tăng tỷ lệ thuận với

hàm lượng sợi. Giá trị cường độ uốn tăng đến 25% và cường độ kéo gián tiếp có thể

tăng đến 20% khi hàm lượng sợi là 1%. Bê tông đá mi khi dùng sợi thép thì được

gia cường các tính chất cơ học, tuy nhiên các giá trị này đều thấp hơn so với bê tông

dùng cốt liệu Dmax 20.

b- Ảnh hưởng của hàm lượng hạt tro bay và silicafume.

- Khi sử dụng thành phần hạt mịn của tro bay với hàm lượng 10 – 30% khối

lượng xi măng thì độ linh động và tính chất cơ lý của hỗn hợp bê tông có xu hướng

77

giảm dần theo hàm lượng sử dụng. Độ linh động sẽ giảm của bê tông dùng đá Dmax

20 giảm khoảng 15%, trong khi đó bê tông dùng đá mi sẽ có độ linh động giảm

khoảng 10%.

- Hàm lượng tro bay 10 -30% làm giảm các tính chất cơ học của bê tông như

cường độ chịu nén, cường độ chịu uốn, cường độ kéo gián tiếp của bê tông. Khi

hàm lượng tro bay là 30% thì tính chất cường độ giảm khoảng 10 – 20%. Bê tông

đá mi cho thấy sự suy giảm tính chất cường độ nhanh hơn bê tông dùng đá Dmax

20.

- Khi cấp phối sử dụng thêm thành phần hạt mịn silicafume với hàm lượng 5-

10% thì độ linh động của hỗn hợp bê tông có xu hướng giảm dần. Tuy nhiên hàm

lượng silicafume có khả năng gia cường các giá trị cường độ nén, cường độ kéo

gián tiếp của bê tông, giá trị cường độ uốn thay đổi không đáng kể. Cấp phối sử

dụng 10% tro bay và 10% silicafume cho cường độ tốt nhất.

c- Ảnh hưởng của hàm lượng sợi kết hợp với thành phần hạt mịn trong bê tông

- Khi bê tông sử dụng sợi tròn, thẳng có 2 đầu móc (Hook) với hàm lượng 0.1

đến 1 % gia cường bê tông nền có sử dụng tro bay và silicafume cho thấy độ linh

động của hỗn hợp bê tông giảm khoảng 20%. Các tính chất cường độ thay đổi tuyến

tính theo hàm lượng sợi như đối với bê tông đối chứng. Cường độ chịu nén tăng

khoảng 10%, cưởng độ chịu uốn tăng khoảng 25% và cường độ kéo gián tiếp tăng

khoảng 20%.

- Với cùng hàm lượng sợi sử dụng thì sợi dẹt, lượn sóng (crimpt) gia cường

cho bê tông nền có dùng tro bay và silicafume cho kết quả ảnh hưởng đến cường độ

nén, cường độ uốn và cường độ kéo gián tiếp tốt hơn so với sợi Hook. Kết quả này

cho thấy hình dạng sợi Crimpt có tiết diện thay đổi và khả năng bám dính vào bê

tông nền có dùng tro bay và silicafume tốt hơn so với sợi Hook.

78

- Kết quả sử dụng phối hợp 2 loại sợi Crimpt và sợi Hook với hàm lượng 0.1-

1 % cho thấy các tính chất về độ linh động cũng giảm nhanh hơn so với cấp phối

dùng riêng lẽ mỗi loại sợi. Giá trị cường độ nén và cường độ uốn ảnh hưởng đến bê

tông nền không nhiều như so với sợi Hook và sợi Crimpt. Giá trị cường độ kéo gián

tiếp gần tương đồng với sợi Crimpt. Ta nhận thấy vai trò của sợi hỗn hợp cũng gia

cường các tính chất cơ học của bê tông sử dụng tro bay và silicafume, tuy nhiên khả

năng thay đổi không nhiều và ổn định như khi sử dụng sợi Crimpt và sợi Hook.

- Các giá trị cường độ nén, cường độ uốn, cường độ kéo gián tiếp và mô đun

đàn hồi có mối quan hệ tuyến tính. Trong đó cường độ kéo có xu hướng tăng nhiều

hơn và mô đun đàn hồi có xu hướng tăng thấp hơn.

5.2 Hướng phát triển đề tài

Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần hạt mịn đến tính chất của bê

tông cốt sợi có thể dùng để áp dụng cho các kết cấu tấm mỏng, công trình giao

thông tại địa phương. Nghiên cứu sẽ triển khai và đánh giá khả năng ứng dụng cho

các công trình cần khả năng chịu va đập và cần khả năng chống uốn cao.

79

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Nguyễn Văn Chánh và Trần Văn Miền (2010), “Nghiên cứu chế tạo bê

tông cốt sợi trên nền vật liệu xây địa phương”, Hội thảo KHCN 11-ĐHBK.

[2]. Hollis N. Walker, D. Stephen Lane, and Paul E. Stutzman, (2004),

Petrographic Methods of Examining Hardened Concrete: A Petrographic

Manual, FHWA-HRT-04-150, America.

[3]. Sounthararajan VallarasuManoharan and Sivakumar Anandan, (2014),

Steel Fibre Reinforcing Characteristics on the Size Reduction of Fly Ash

Based Concrete, Advances in Civil Engineering Volume 2014, Article ID

217473, 11 pages.

[4]. Romualdi, J.P. & Batson, G.B. (1963), “Mechanics of crack arrest in

concrete M. Tech.”, Proceedings of ASCE, Vol-89, EM 3, June 1963, pp.

147-168.

[5]. Swamy, R.N. (1974), “Fibre reinforced concrete: Mechanics, properties,

and applications”, Indian Concrete Journal, January 1974, pp. 7-16.

[6]. Charles, H., Henage & Doberty, T.J. (1976), “Fibrous concrete”, Journal

of ASCE, Structural Division, Vol-2, No.S T.1, Jan. 1976, pp.177-188.

[7]. Naaman, A.E. and Shah, S.P. (1976), “Pull Out Mechanism in Steel-

Fibre Reinforced Concrete”, Proceedings ASCE, Vol.102, S T.8, August

1976, pp. 1537-1548.

[8]. Hughes, B.P., and Fattuhi, N.I. (1976), “The Steel Fibre- Reinforced

Concrete”, Magazine of Concrete Research, Vol.28, No.96. Sept. 1976, pp.

157-161.

[9]. Indian Krishna Raju, N. et al. (1977), “Compressive strength and Bearing

strength of steel fibre reinforced concrete”, Indian Concrete Journal, June

1977, pp.183-188

80

[10]. Ramakrishanan, V. et al. (1980), “A comparative evaluation of concrete

reinforced with straight steel fibres and fibres with deformed ends glued

together in to bundles”, ACI journal, May - June 1980, pp. 135-143.

[11]. Kukreja, C.B., Kaushik, S.K., Kanchi M.B., and Jain, O.P. (1980),

“Flexural characteristics of steel fibre reinforced concrete”, Concrete

Journal, July 1980, pp.184-188.

[12]. Narayanan, R., & Kareem-Palanjian., A.S. (1982), “Factors Influencing

the workability of steel fibre reinforced concrete part-1”, Indian Concrete

Journal, October 1982, pp. 45- 48.

[13]. Ghosh, S.et al. (1989), “Tensile strength of steel fibre reinforced

concrete”, Journal of the Institution of Engineers (India), Vol.69, January

1989, pp. 222-227.

[14]. Gopalaratnam, V.S., & Shah, S.P. (1986), “Properties of steel fibre

reinforced concrete subjected to impact loading”, ACI Journal, January-

February 1986, pp. 117-126.

[15]. Nagarkar, P.K., Tambe, S.K. and Pazare, D.G. (1987), “Study of fibre

reinforced concrete”, Proceedings of the International symposium on fibre

reinforced concrete, Dec. 16-19, 1987, Madras, India, pp.2.131-2.141.

[16]. H.Nakagawa, Suenaga T., and S. Akihama. (1989), “Mechanical

properties of various types of fibre reinforced cement and concrete”, paper

presented at International conference held on Sept. 18-20, University of

wales college of Cardiff; Ed. By R.N.Swamy and B.Barr, Elsevierapplied

science, London, 1989, pp.523-532.

[17]. Saluja, S.K. et al. (1992), “Compressive strength of fibrous concrete”,

Indian Concrete Journal, February 1992, pp.99-102.

[18]. P.N. Balaguru and S.P. Shah. “Fibre reinforced cement composites”, Mc-

Graw-Hill, New York, 1992, Xii, 530-pp.

81

[19]. Faisal, Wafa & Samir, et al. (1992), “Mechanical properties of high

strength fibre reinforced concrete”, ACI Materials Journal, September -

October 1992, pp. 449-454.

[20]. Agarwal, R., Singh, A.K. & Singhal, D. (1996), “Effect of fibre

reinforcing index on compressive and bond strength of steel fibre reinforced

concrete”, Journal of the Institution of Engineers (India), Vol. 77, May 1996,

pp. 37-40.

[21]. Singh. A.P. & Singhal, D. (1998), “Effect of fibre shapes on compressive

and bond strength of steel reinforced concrete”, Journal of the Institution of

Engineers (India), Vol 79, December 1998, pp. 136-139.

[22]. Bindiganavalie V., et al. (1002), “Some Studies on the Impact Response

of Fibre Reinforced Concrete”, Indian Concrete Institute Journal, October-

December, 2002 pp. 23-28.

[23]. O.Kayali, M.N. Haque, B.Zhu (2003) “Some characteristics of high

strength fibre reinforced light weight aggregate concrete”, Cement &

Concrete Composites- 25, 2003, pp. 207 – 213.

[24]. Kolhapure. B.K. (2006), “Study of Recron 3S fibre –reinforced concrete

with super plasticizer with reduction in cement”, Proceedings of the National

Conference on Concrete Technology for the Future at Kongu Engineering

College, Erode, pp. 449-455.

[25]. A.M. Shende1, A.M. Pande2, M. Gulfam Pathan3 (2012), “Experimental

Study on Steel Fiber Reinforced Concrete for M-40 Grade”, International

Refereed Journal of Engineering and Science (IRJES) ISSN (Online) 2319-

183X, (Print) 2319-1821 Volume 1, Issue 1 (September 2012), pp. 043-048.

[26]. Patil Shweta1and Rupali Kavilkar2 (2014), “Study of Flexural Strength

in Steel Fibre Reinforced Concrete”, Website: www.ijrdet.com (ISSN 2347 -

6435 (Online) Vol. 2, Issue 5, May 2014, 13.

82

[27]. Zemei Wua, b, Caijun Shi a,c,, Wen He a, Linmei (2016) “Effects of steel

fiber content and shape on mechanical properties of ultra high performance

concrete”, Construction and Building Materials, Vol. 103, pp. 8-14.

[28]. Juan Navarro-Gregori, Eduardo J. Mezquida-Alcaraz, Pedro Serna-Ros,

Javier Echegaray-Oviedo (2016), “Experimental study on the steel-fibre

contribution to concrete shear behavior”, Construction and Building

Materials, Vol. 112, pp. 100-111.

[29]. Yaghoub Mohammadi & Kaushik, S.K. (2003), “Investigation on

mechanical properties of steel fibre reinforced concrete with mixed aspect

ratio of fibres”, Journal of Ferrocement, Vol. 33, No.1, January 2003, pp.1-

14.

[30]. Vinod B Shikhare and L. G. Kalurkar (2013), “Effect of Different Types

of Steel Fibers with Metakaolin & Fly Ash on Mechanical Properties of High

Strength Concrete”. International Journal of Civil Engineering and

Technology (IJCIET), Vol. 4, No.3, 2013, pp.73-79.

[31]. Peter H.Bischoff (2003), “Tension stiffening and cracking of steel fibre

reinforced concrete”, Journal of Materials in Civil Engineering, ASCE,

March / April, 2003.

[32]. I. Siva Kishore and Ch. Mallika Chowdary (2016), “Influence of Steel

Fibers as Admix in Normal Concrete Mix”. International Journal of Civil

Engineering and Technology (IJCIET), Vol. 7, No. 1, 2016, pp.93-103.

[33]. F.B.A. Beshara, I.G. Shaaban and T.S. Mustafa (2009), “Nominal

Flexural Strength of High Strength Fiber Reinforced CConcrete Beams”,

11th Arab Structural Engineering Conference, 25-27 October 2009.

[34]. Johnston C.D. (1996), “Proportioning, mixing and placement of fibre-

reinforced cements and concretes, Production Methods and Workability of

Concrete”, Edited by Bartos, Marrs and Cleland, E&FN Spon, London,

(1996) pp. 155-179.

83

[35]. Sini Pavithran, D. Elavarasi and Dr.K.Saravana Raja Mohan (2015),

“Study on Flexural Behaviour of Fly AshBased Slurry Infiltrated Fibrous”,

International Journal of ChemTech Research CODEN (USA): IJCRGG

ISSN: 0974-4290 Vol.8, No.2, pp 661-668.

[36]. Annadurai1* and Ravichandran2 (2015), “Study on Strength Prediction

of Hybrid Fiber Reinforced HighStrength Concrete”, International Journal

of ChemTech Research CODEN (USA): IJCRGG ISSN: 0974- 4290 Vol.8,

No.12 pp 675-681.

[37]. Elavarasi.D1* and Saravana Raja Mohan.K1 (2015), “Study on Structural

behaviour of High Strength SteelFibre Reinforced Concrete (HS-SFRC)

block pavement”, International Journal of ChemTech Research CODEN

(USA): IJCRGG ISSN: 0974-4290 Vol.7, No.4, pp 1790-1794.

[38]. S.S.Vivek* and G.Dhinakaran (2015), “Study on Effect of Silica Fume in

Flow Properties and Compressive Strength of Self Compacting Concrete”,

International Journal of ChemTech Research, CODEN (USA): IJCRGG

ISSN: 0974-4290 Vol.8, No.1, pp 01-05.

[39]. P. Bhuvaneshwari*, S.Vijay mannaar, and K. SaravanaRajaMohan

(2015), “Study on Numerical Analysis of Strengthening of Fire Damaged RC

columns using GFRP and ppFibre based Cementitious Composites”,

International Journal of ChemTech Research, CODEN (USA): IJCRGG

ISSN: 0974-4290. Vol 8, No.3, pp 1296-1303.

[40]. Hedda Vikan, (2007), Concrete workability and fiber content, Sintef

report, project 3D005920, Norway.

[41]. GS. Phạm Duy Hữu và cộng sự, (2008), “Betong cường độ cao và chất

lượng cao”, Hà Nội.

[42]. GS.TS. Nguyễn Viết Trung (2005), “Bê tông cốt sợi thép”, Hà Nội: NXB

Xây Dựng.

[43]. Trần Bá Việt (2005), “Nghiên cứu chế tạo bê tông cốt sợi thép phân

tán”, Đề tài NCKH, Viện Khoa Học- Công Nghệ Xây Dựng, Bộ Xây dựng.

84

[44]. Nguyễn Thanh Bình và Trần Bá Việt (2006), “Ảnh Hưởng của sợi thép

phân tán đến tính chất của bê tông mác cao trong điều kiện khí hậu nóng ẩm

Việt Nam”, Viện Khoa Học- Công Nghệ Xây Dựng.

[45]. Nguyễn Thanh Bình (2007), Nghiên cứu chế tạo bê tông cốt sợi thép

cường độ chịu uốn cao trong điều kiện Việt Nam”, Luận án TSKT, Viện

KHCN Xây dựng, Hà Nội.

[46]. Trần Bá Việt (2015), “Bê tông cốt sợi hỗn hợp: tính năng cao phù hợp

với khí hậu Việt Nam”, Đề tài NCKH, Viện Khoa Học- Công Nghệ Xây

Dựng, Bộ Xây dựng.

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG HẠT MỊN …

Documents

Transcript of NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG HẠT MỊN …