Nghiên cứu chế tạo bê tông tự lèn sử dụng vật liệu tại trà vinh (tt)

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG TỰ LÈN BTTL CHO MỘT SỐ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH SỬ DỤNG VẬT LIỆU TẠI TRÀ VINH .... Trong những năm gần đây, mặc dù có những tín hiệu cho thấy nó dần được

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 3

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4 Phương pháp nghiên cứu 3

5 Kết quả dự kiến 4

6 Bố cục đề tài 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG TỰ LÈN 5

1.1 KHÁI QUÁT VỀ BÊ TÔNG TỰ LÈN 5

1.2 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG TỰ LÈN TRÊN THẾ GIỚI 8

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG BÊ TÔNG TỰ LÈN Ở

NƯỚC TA 14

1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 16

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG TỰ LÈN (BTTL) CHO MỘT SỐ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH SỬ DỤNG VẬT LIỆU TẠI TRÀ VINH 17

2.1 NHỮNG YÊU CẦU VÀ NGUYÊN TẮC CƠ BẢN CỦA BÊ TÔNG

TỰ LÈN 17

2.2 THÀNH PHẦN VẬT LIỆU CỦA BÊ TÔNG TỰ LÈN 18

2.2.1 Bột khoáng 19

2.2.2 Xi măng 19

2.2.3 Chất độn 19

2.2.4 Cốt liệu 20

2.2.5 Phụ gia 21

2.3 THIẾT KẾ HỖN HỢP BÊ TÔNG TỰ LÈN 24

2.3.1 Một số phương pháp thiết kế bê tông tự lèn 24

2.3.2 Thành phần vật liệu của BTTL 28

2.4 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM BÊ TÔNG TỰ LÈN 29

2.4.1 Thử độ chảy xòe 30

2.4.2 Thí nghiệm độ linh động và khả năng chảy của BTTL (phễu chữ V) 30

2.4.3 Thí nghiệm kiểu hình hộp, chữ U, vòng J và chữ L 31

2.5 TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG TỰ LÈN SAU KHI HÌNH THÀNH CƯỜNG ĐỘ 37

2.5.1 Cường độ chịu nén 37

2.5.2 Cường độ chịu kéo 37

2.5.3 Mô đun đàn hồi 37

2.5.4 Từ biến 38

2.5.5 Co ngót 38

2.5.6 Hệ số giãn nở nhiệt 39

2.5.7 Lực dính với cốt thép thường và cốt thép ứng suất trước 39

2.5.8 Khả năng chống cắt tại các mặt phẳng đổ 39

2.5.9 Khả năng chống phá hủy do nhiệt độ cao 40

2.5.10 Độ bền 40

2.6 SƠ LƯỢC VỀ MỘT SỐ LOẠI VẬT LIỆU TẠI TRÀ VINH 40

2.6.1 Về đá xây dựng 41

2.6.2 Vật liệu cát xây dựng 41

2.7 LỰA CHỌN, THÍ NGHIỆM CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU 41

2.7.1 Cốt liệu thô (Đá 5x10, 10x15) 41

2.7.2 Cốt liệu mịn (Cát) 41

2.7.3 Xi măng 41

2.7.4 Chất độn 42

2.7.5 Phụ gia siêu dẻo 42

2.7.6 Phụ gia khoáng hoạt tính 42

2.7.7 Thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của xi măng 44

2.7.8 Thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của cốt liệu thô 46

2.7.9 Thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của cốt liệu mịn 48

2.8 THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG TỰ LÈN 50

2.9 THIẾT KẾ MỘT SỐ CẤP PHỐI BÊ TÔNG TỰ LÈN ÁP DỤNG CHO MỘT SỐ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH 51

2.9.1 Cấp phối BTTL dùng cho kết cấu có kích thước lớn, khoảng cách cốt thép >150mm 52

2.9.2 Cấp phối BTTL dùng cho kết cấu tường mỏng, kết cấu có bề dày nhỏ, mật độ cốt thép dày 52

2.9.3 Cấp phối BTTL dùng để sửa chữa kết cấu cũ, khuyết tật 53

2.10 KẾT LUẬN CHƯƠNG 54

CHƯƠNG 3 QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG TỰ LÈN TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM 56

3.1 MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRỘN THỬ VÀ ĐÚC MẪU BÊ TÔNG THỬ NGHIỆM 56

3.2 THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA BÊ TÔNG

TỰ LÈN 61

3.2.1 Thí nghiệm xác định độ chảy xòe (xác định độ linh động) 61

3.2.2 Thí nghiệm độ linh động và khả năng chảy của BTTL 62

3.2.3 Thí nghiệm kiểu hình hộp, chữ U, vòng J và chữ L 63

3.2.4 Thí nghiệm kiểu hình hộp (Box Type) 63

3.2.5 Thí nghiệm kiểu chữ U (U Type) 64

3.2.6 Phương pháp thử vòng J (J ring: ASTM C 1621/C 1621M) 64

3.2.7 Thí nghiệm kiểu hộp chữ L 65

3.3 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG TỰ LÈN TẠI PHÒNG THÍ NGHIỆM 67

3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 73

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO)

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số

Số

DANH MỤC CÁC HÌNH

Số

Số

1

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Bê tông tự lèn là một loại vật liệu mà tự nó có thể làm đầy cốp pha và có thể đi qua vật cản bằng trọng lượng bản thân của nó mà không cần rung động (không cần đầm) vẫn đảm bảo độ đồng nhất

Trong những năm gần đây, mặc dù có những tín hiệu cho thấy nó dần được chấp nhận ở Việt Nam nói chung và ở khu vực Miền Nam nói riêng thông qua việc sử dụng nó trong một số kết cấu giới hạn như các kết cấu thành mỏng, ống thép nhồi bê tông, các vị trí dày đặc cốt thép như đầu dầm, đầu cột, đầu tháp cầu dây văng, các dầm hộp… Tuy nhiên, hầu như nó còn khá mới mẻ đối với các nhà thiết kế, thi công cũng như các cơ quan quản lý ngành

Một trong những nguyên nhân dẫn đến việc BTTL chưa được áp dụng phổ biến là điều kiện cấp phối nghiêm ngặt, đặc biệt trong điều kiện địa phương chưa có những nghiên cứu đầy đủ và cụ thể Một nguyên nhân khác là do hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn thiết kế, thi công cho việc áp dụng vật liệu này chưa đầy đủ, rõ ràng Cũng như chưa có nhiều nghiên cứu, ứng dụng sử dụng vật liệu sẵn có tại địa phương để chế tạo BTTL Mặc dù đây là loại vật liệu có nhiều tính năng mà so với bê tông truyền thống không có được

Ở Việt Nam trong thời gian gần đây, đặc biệt tại Trà Vinh, đã và đang triển khai rất nhiều các dự án xây dựng nhà cao tầng, các công trình cầu lớn có nhiều dạng kết cấu phức tạp Vì vậy việc sử dụng BTTL sử dụng vật liệu tại địa phương vào thực tế xây dựng sẽ đem lại lợi ích đáng kể về mặt kinh tế và kỹ thuật

Mặt khác, Trà Vinh hiện có nhà máy nhiệt điện Duyên Hải hàng năm thải

ra khoảng 4,5 triệu tấn tro bay gây ô nhiễm môi trường Đây là nguồn phế phẩm của ngành công nghiệp điện, nhưng cũng là nguồn phụ gia khoáng cho công

2

nghiệp xi măng và bê tông, nhất là BTTL Bởi vì dùng tro bay làm phụ gia cho BTTL có những ưu điểm sau:

 Tăng cường độ bê tông từ 1,5 đến 2 lần, tăng độ nhớt giúp cho bê tông chui vào các khe lổ dể dàng

 Làm tăng tuổi thọ công trình, giảm giá thành, tăng khả năng chống thấm

 Tăng tính bám dính giữa các lớp đổ bê tông do tác dụng làm chậm đông kết của xi măng khi sử dụng tro bay

 Giảm tỷ lệ nước/xi măng nên giảm được hiện tượng co ngót bê tông

 Làm vữa và bê tông bám dính tốt hơn với cốt thép và cải thiện điều kiện hoàn thiện bề mặt

 Làm giảm thoát nhiệt khi thủy hóa xi măng, rất hiệu quả khi thi công

bê tông khối lớn v,v

Việc tăng cường áp dụng BTTL ở khu vực Trà Vinh và một số vùng trong

cả nước đã đặt ra cho những người làm công tác nghiên cứu những vấn đề sau:

 Cần phải nghiên cứu kỹ hơn về những tính chất cơ lý của BTTL, có được những tính chất trên việc áp dụng mới bảo đảm độ tin cậy và nâng cao hiệu quả kinh tế khi sử dụng BTTL

 Các vấn đề về tiềm năng để sản xuất BTTL sử dụng cốt liệu tại địa phương và các điều kiện môi trường trong khu vực Cốt liệu có sẵn tại địa phương như nguồn gốc các loại đá Cát được khai thác từ các sông có đặc điểm lẫn nhiều bùn sét Khí hậu của vùng được đặc trưng bởi nhiệt độ và độ ẩm cao Ảnh hưởng của môi trường mặn… Vì vậy, cũng cần phải tiến hành nghiên cứu

về sử dụng cốt liệu địa phương cho BTTL

 Một số kết cấu cầu dùng bê tông truyền thống thi công vừa qua do một

số nguyên nhân chưa đảm bảo về thẩm mỹ, độ bền hoặc thi công trong điều kiện khó khăn tuy vẫn đạt yêu cầu về chất lượng nhưng hiệu quả kinh tế chưa cao

3

 Một số công trình xây dựng sau một thời gian khai thác sử dụng, kết cấu bị ăn mòn bởi môi trường nước và các tác nhân khác cần phải gia cố, sửa chữa

Các công trình nói trên nếu dùng bê tông truyền thống thì công tác đổ, đầm

bê tông đảm bảo yêu cầu là rất khó khăn, tốn nhiều công sức, đôi khi không thể

thực hiện được Đề tài “Nghiên cứu chế tạo bê tông tự lèn sử dụng vật liệu tại

Trà Vinh” là một trong những giải pháp có thể áp dụng tốt cho các điều kiện

nói trên khi dùng vật liệu tại địa phương Từ kết quả nghiên cứu đó có thể đề xuất sử dụng vật liệu này trong xây dựng các công trình tại Trà Vinh cho tương lai

2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chung của nghiên cứu này là tiến hành khảo sát đối với sự phát triển cường độ của một thiết kế cấp phối BTTL bằng việc sử dụng cốt liệu địa phương và để đánh giá hiệu quả của cấp phối BTTL được lựa chọn theo cường

độ, độ bền và các tiêu chí sử dụng khác Các mục tiêu cụ thể như sau:

 Thiết kế cấp phối BTTL thích hợp sử dụng cốt liệu địa phương

 Đánh giá sự phát triển cường độ và độ bền của BTTL

 Đề xuất ứng dụng BTTL vào thực tế sản xuất

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng và phạm vi của nghiên cứu này giới hạn trong việc phát triển một số thiết kế cấp phối phù hợp sử dụng cốt liệu địa phương và đáp ứng được yêu cầu của BTTL như độ chảy xòe, khả năng tự làm đầy, khả năng chảy xuyên qua các khu vực hạn chế, đảm bảo các yêu cầu về cường độ, độ bền, độ ổn định

và các yêu cầu khai thác khác của bê tông

4 Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp thí nghiệm thực tế

4

5 Kết quả dự kiến

Cung cấp một số thông số thực tế của bê tông tự lèn sử dụng vật liệu tại địa phương Từ đó ứng dụng vật liệu này trong xây dựng dân dụng, cầu đường, thủy lợi trong thời gian tới tại Trà Vinh

6 Bố cục đề tài

Ngoài phần mở đầu, kết luận, mục lục, danh mục các bảng, hình vẽ và tài liệu tham khảo, luận văn được chia làm 3 chương như sau:

Chương 1: Tổng quan về bê tông tự lèn

Chương 2: Nghiên cứu thiết kế thành phần bê tông tự lèn cho một số kết cấu công trình sử dụng vật liệu tại Trà Vinh

Chương 3: Quản lý chất lượng bê tông tự lèn trong phòng thí nghiệm

76

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt

[1] TS Nguyễn Thanh Bằng, Ths Phạm Đức Trung (2006), Ảnh hưởng của phụ

gia khoáng hoạt tính Silica – fume đến tính chất của bê tông, Viện KHCN

Xây dựng

[2] Hoàng Phương Hoa, Nguyễn Thanh Lập (2011) Nghiên cứu bêtông tự lèn

sử dụng vật liệu địa phương (phần 1), Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Đại học Đà Nẵng số 2(43), trang 20-27

[3] Nguyễn Ngọc Tuấn Nghiên cứu ứng dụng bê tông tự chèn trong kết cấu xây

dựng sử dụng vật liệu địa phương, Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng, 2011

[4] PGS TS Hoàng Phó Uyên, TS Vũ Quốc Vương , Công nghệ bê tông tự lèn,

NXB Xây dụng, Hà Nội 2012

Tiếng Anh

[5] The European Guidelines for Self-Compacting concrete-Specification,

Production and use Tháng 5/2005