Bê tông cường độ rất cao

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BÊ TÔNG TỰ ĐẦM VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG TỰ ĐẦM ƯU ĐIỂM CỦA BÊ TÔNG TỰ ĐẦM VÀ ƯU ĐIỂM CỦA VIỆC SỬ DỤNG PHỤ GIA SIÊU DẺO CỰC MẠNH SIKAVISCOCRETE QUÁ TRÌNH TẠO RA BT TỰ ĐẦM,THÍ NGHIỆM VÀ ỨNG DỤNG CỦA BÊ TÔNG TỰ ĐẦM

Bê tông cường độ rất cao

Nhóm 3 – VL & CNXD

Danh sách thành viên nhóm

1. Vũ mạnh hùng

2. Phạm hải hưng

3. Thái văn hung

4. Nguyễn văn hòa

5. Nguyễn văn mạnh

Nội Dung

I Khái quát UHPC

II Thành phần cấu tạo

III Nguyên tắc và vật liệu chế tạo

IV Lợi ích - ứng dụng

i Khái quát về uhpc

•Có đ l u đ ng r t l nộ ư ộ ấ ớ

•Cường đ nén thộ ường ≥ 150 MPa (g p6-8l n BT thấ ầ ường )

•Cường đ u n l n (10-35MPa) (g p10l n BT thộ ố ớ ấ ầ ường )

•Đ đ c ch c r t cao (đ r ngdộ ặ ắ ấ ộ ỗ ưới10%)

•Đ b n l n(g p100-1000l n BT thộ ề ớ ấ ầ ường )

•Mô đun đàn h i 40-60PGaồ

•Đ b n va đ p và mài mòn r t t t (g p10l n BT thộ ề ậ ấ ố ấ ầ ường )

UHPC sử dụng trong một loạt các ứng dụng cơ sở hạ tầng cầu – đường cao tốc ở Hoa Kỳ.

ii Thành phần cấu tạo

Thành ph n c a bê tông cầ ủ ường đ r t cao có th bi n đ i trong ph m visau:ộ ấ ể ế ổ ạ

- Chất kết dính của bê tông UHPC bao gồm xi măng, muội silic và dần được thay thế bằng các bột quartz có đường kính trung bình là 10 μm Cốt liệu lớn thường được dùng là cát quartz có cỡ hạt lớn nhất từ 0.5 đến 1mm.

- Nâng cao tính đồng nhất của bê tông bằng cách giới hạn lượng cốt liệu thô Chúng ta đã biết rằng vùng chuyển tiếp giữa đá xi măng và các hạt cốt liệu thường la nơi bắt đầu các vết vi nứt do sự khác nhau về các tính chất cơ học và vật lý của chúng Kích thước lớn nhất của cốt liệu trong UHPC đã được khuyến cáo là cần phải nhỏ hơn 600µm

- Nâng cao tính đồng nhất của bê tông bằng cách giới hạn lượng cốt liệu thô Chúng ta đã biết rằng vùng chuyển tiếp giữa đá xi măng và các hạt cốt liệu thường la nơi bắt đầu các vết vi nứt do sự khác nhau về các tính chất cơ học và vật lý của chúng Kích thước lớn nhất của cốt liệu trong UHPC đã được khuyến cáo là cần phải nhỏ hơn 600µm

3.1 xi măng

- Xi măng thường được phân loại theo tiêu chuẩn ASTM, được chia ra làm 5 loại

- Thông thường UHPC thường sử dụng xi măng nhóm I với cấp xi măng là 42,5 hoặc 52,5 Mpa

- Ở Việt Nam thường chỉ chế tạo được xi măng PC40 cho nên vật liệu được lựa chọn sẽ là xi măng PC40

- Xi măng Pooc Lăng là chất kết dính vô cơ rắn trong nước và khi cứng rắn có thể bền nước, chứa 70- đến 80% silicat canxi và 15% aluminat canxi, là sản phẩm thu được từ quá trình nghiền mịn của clinker

- Chất kết dính có vai trò chủ chốt trong việc liên kết các loại vật liệu rời rạc thành khối bê tông đồng nhất Tuy vậy quá nhiều chất kết dính sẽ làm bê tông có cường độ thấp và độ bền không tốt, ảnh hưởng đến môi trường Việc sản xuất bê tông cường độ cao

gắn liền với việc giảm lượng chất kết dính trong hỗn hợp và thay vào đó là những phụ gia khoáng với cỡ hạt nhỏ

cao, không những vậy cường độ của bê tông đồng thời cũng được cải thiện đáng kể

và giảm được hàm lượng chất kết dính

T(um) Sand S125 Sand S250 Sand S4000

Tính ch t c a cát Quarzt: Cát quarzt dùng đ ch t o UHPC là lo i cát có đ ấ ủ ể ế ạ ạ ườ ng kính nh t đ nh sau khi nghi n m n đá quarzt g c và sàng v i kích th ấ ị ề ị ố ớ ướ c nh tùy theo ỏ

t ng yêu c u c a m i thí nghi m mà ng ừ ẩ ủ ỗ ệ ườ i ta có kích th ướ c h t cát quart riêng ạ

Bảng :Cấp phối của cốt liệu cát (% lọt sang)

3.3 – sợi thép

•Theo báo cáo về thành phần UHPC ở châu Âu cho thấy rằng sợi thép sẽ làm tăng tính dẻo và dai của UHPC, hấp thụ năng lượng do các tải trọng va chạm và tăng cường khả năng chịu lực sau vết nứt đầu tiên Người ta khuyến cáo sử dụng các sợi thép có đường kính 0.25 mm và chiều dài 17 mm, giới hạn chảy là 200Mpa

Theo các nghiên cứu ở Thổ Nhĩ Kỳ thì đề nghị sử dụng sợi thép L = 6mm và D = 0,15 mm, khối lượng riêng là 7,85g/cm3, giới hạn chảy là 2250 Mpa Theo các nghiên cứu ở Thuỵ Sỹ thì đề nghị sử dụng sợi thép L = 25 mm và đường kính là D = 0,16 mm Theo tài liệu của uỷ ban đường cao tốc hoa kỳ vào tháng 5 năm 2005 sợi thép được sử dụng

do công ty Bekaert có đường kính là 0,2 mm, dài 12,7 mm và có giới hạn chảy là 2600 Mpa

Sợi thép loại Dramix kí hiệu là OL13-20 có đường kính D = 0,2 mm chiều dài L = 13 mm, thuộc loại chất lượng cao Giới hạn chảy là 2000 Mpa Sợi thép được chế tạo phù hợp với tiêu chuẩn ISO 9001 với giá thành là 2,2 USD/kg Hàm lượng sợi thép cho UHPC 200 là 2/1000 theo thể tích Với UHPC 500-800 thì hàm lượng sợi thép là 6% theo thể tích

3.4 – muội silic

• Muội silic vì có hàm lượng oxit silic và độ mịn cực cao nên là vật liệu có hiệu quả

tính Pozzolanic cao

• Khói oxit silic phản ứng với đá vôi trong quá trình hydrat hóa

xi măng để tạo ra hợp chất kết dính bền vững-CSH (can xi oxit silic hydrat)

• Tính sẵn có của hỗn hợp khử nước phạm vi cao đã làm thuận tiện việc sử dụng

khói oxit silic như là một vật liệu kết dính trong bê tông để tạo ra cường độ cao

• Hàm lượng khói oxit silic thông thường nằm trong phạm vi từ 5-15% lượng xi măng

- Cơ chế lấp đầy lỗ rỗng của hạt xi măng và độ rỗng trong các gel đá xi măng thể hiện qua đường kính hạt của phụ gia khoáng siêu mịn Ở đây, có đường kính hạt nhỏ d <0.1µm, Microsilica có hiệu quả nhất.

- Các hỗn hợp khoáng chất và xi măng cần được đánh giá thông qua các mẻ trộn trong phòng thí nghiệm để xác định các đường cong dùng cho việc lựa chọn khối lượng xi măng và hỗn hợp khoáng chất cần thiết để đạt được mong muốn

3.5- bột khoáng

- Bột thạch anh với đường kính trung bình từ4μm đến 3μm đã được sử dụng để lấp đầy các lỗ rỗng cực nhỏ

- Khái niệm về bột : bao gồm xi măng cộng với bột mịn và muội silic theo của trường đại học Kassel Đức đã tổng kết cho thấy rằng có thể sử dụng bột đá vôi, bột quartz hoặc bột tro bay, tuy nhiên các nghiên cứu trên thế giới cho thấy rằng bột đá vôi là ít có hiệu quả nhất

mà chủ yếu là sử dụng bột quarzt

- Nếu như độ đặc của muội silic bình thường là 0,64 thì sau khi sử dụng thêm bột thạch anh thì độ đặc có thể tăng lên dến 0,716 Vì tỷ lệ của N/X

thấp nên chỉ có một phần của xi măng được thuỷ hoá, các hạt xi măng không thuỷ hoá nằm trong hỗn hợp và có cai trò như cốt liệu Các hạt xi măng có độ cứng thấp vì vậy nếu chúng ta thay thế bằng bột thạch anh trơ, cứng thì chúng ta sẽ bớt được hàm lượng xi măng trong bê tông và

phần bột này sẽ đóng đúng vai trò của cốt liệu hơn bột xi măng.

- Có thể sử dụng 2 loại bột quarzt là Q1 hoặc Q2 :

- Bột quarzt Q1 có đường kính trung bình 2,92 μm và có độ đặc là 47% theo thể tích tỷ diện tích 18000 cm2/g

- Bột quartz Q2 có đường kính trung bình 42 μm và có độ đặc là 48.6% theo thể tích tỷ diện tích 3590 cm2/g

3.6 – Phụ gia siêu dẻo

- A1- Ligno Sul phonates (LS)

- B1-Polime gốc sulphonated melamine (MFS)

- B2 – Naphthalene Sulphonate Polycondesate ( BMS)

- B3 – Chất siêu dẻo thế hệ thứ hai: Vinglcopolymers VC

- C – Chất siêu dẻo thế hệ ba: PolyCarboxylates – (PC)

+ A1- Ligno Sul phonates (LS):

- Là phụ gia siêu dẻo thế hệ 1 từ các chất cao phân tử tự nhiên Lignin (từ gỗ và senlulo) độ giảm nước tối đa là 10%, có thể làm chậm ninh kết, độ sụt giảm 30% sau 30 phút Lượng dùng 2,5% xi măng

+ B1-Polime gốc sulphonated melamine (MFS):

- Phụ gia siêu dẻo gốc URE và Phormadehyde có tác dụng giảm nước tối đa đến 25% lượng dùng 1,5-2,5 Xi măng giảm độ sụt đến 50% sau

40 phút và cho cường độ sớm (R3 = 0,85R28), thời gian thi công ngắn, tỷ lệ N/X < 0,4 và phù hợp với khí hậu nóng

+ B2 – Naphthalene Sulphonate Polycondesate : BMS

- Nguồn gốc từ than đá, giảm nước tối đa 25% - Lượng dùng 1,5-2,5%X, giảm độ sụt đến 50% sau 50 phút

+ B3 – Chất siêu dẻo thế hệ thứ hai: Vinglcopolymers VC:

- Thành phần chính là : Sunfonated Vinylcopolymers ( dầu thô)

- Giảm nước tối đa đến 30% lượng dùng 1,5-2% Xi măng (lít) giảm độ sụt ban đầu đến 50% sau 100 phút, tạo ra độ sụt đến 22 cm, kéo dài thời gian thi công

+ C – Chất siêu dẻo thế hệ ba: PolyCarboxylates – (PC):

- Gốc Polyme cao phân tử tổng hợp, giảm muội tới 40 % (tỷ lệ N/X có thể đến 0,27), bê tông có thể đạt đến độ sụt 22 cm, cho cường

độ cao Duy trì được tính công tác trong thời gian dài

- Loại phụ gia đặc biệt này có thể thay đổi cấu tạo phân tử để phụ gia phù hợp với các yêu cầu đặc biệt Với bê tông cường độ cao thường dùng chất siêu dẻo, loại PC, với bê tông tự đầm có thể dùng loại cải tiến là: Polyme Viscocrete (PV)

III.ĐẶC TÍNH KĨ THUẬT

- Bê tông cường đ r t cao có cộ ấ ường đ ch u nén đ n 150 -200 MPa và đ b n cao ộ ị ế ộ ề

- Khi tăng cường đ nén, cộ ường đ kéo cũng tăng tuy nhiên t c đ tăng ch m h n.ộ ố ộ ậ ơ

- Giá tr đ c tr ng c a cị ặ ư ủ ường đ ch u kéo khi u n có th đ t đ n t 26 -30 MPa (cũng c n tăng 2,5 -3 l n so v ibê tông ộ ị ố ể ạ ế ừ ầ ầ ớ

thường)

- Môđun đàn h i c a bê tông cồ ủ ường đ r t cao cũng tăng đáng k Giá tr này t 42000 -60000MPa (tăng 1,5 -2 l n so v i bê ộ ấ ể ị ừ ầ ớtông thường)

Độ bền của UHPC

- Độ bền được cải tiến của UHPC để chống lại các loại khí độc hại, các chất lỏng, clorua, sương giá hay đóng tan băng được cải thiện bởi độ đặc và cấu trúc hạt của chất kết dính và vùng tiếp xúc giữa vữa và cốt liệu thô cũng như cấu trúc đặc hơn của sản phẩm hydrat hóa

Iv- ứng dụng

- Bê tông cường độ rất cao được ứng dụng trong các kết cấu cầu hoàn toàn hoặc trong các kết cấu cầu cần tăng cường khả năng chịu va đập cho các trụ hoặc các gờ chắn bánh xe

- T i Nh t B n đã ng d ng các c u bê tông d ng l c b ng bê tông cạ ậ ả ứ ụ ầ ự ứ ự ằ ường đ r t cao(UHPC) k t qu cho th y các ti t di n đã độ ấ ế ả ấ ế ệ ược

gi m và các v t n t co ngót cũng đả ế ứ ược gi m.Bê tông cả ường đ r t cao co ngót th p đã độ ấ ấ ượ ử ục s d ng cho hai c u nh p liên t c Tokyo ầ ị ụ ở

v i t ng chi u dài nh p là 170m và chi u r ng hi u qu là 8m.ớ ổ ề ị ề ộ ệ ả

UHPC sử dụng trong một loạt các ứng dụng cơ sở hạ tầng cầu – đường cao tốc ở Hoa Kỳ.