Nghiên cứu thiết kế thành phần bê tông tự đầm dùng cho công trình xây dựng tại tỉnh quảng ngãi

Các công trình giao thông có khẩu độ vượt nhịp lớn, các công trình có kết cấu thanh mảnh, các nhà cao tầng ra đời là một lựa chọn phù hợp để có thể đáp ứng các điều kiện về mỹ quan công

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-  -

NGUYỄN PHỈ PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THÀNH PHẦN

BÊ TÔNG TỰ ĐẦM DÙNG CHO CÔNG TRÌNH

XÂY DỰNG TẠI TỈNH QUẢNG NGÃI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng – Năm 2018

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-  -

NGUYỄN PHỈ PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG

TỰ ĐẦM DÙNG CHO CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG TẠI

TỈNH QUẢNG NGÃI

Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

Mã số : 60.58.02.05

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: PGS TS HOÀNG PHƯƠNG HOA

Đà Nẵng - Năm 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Người cam đoan

Nguyễn Phỉ Phương

MỤC LỤC

TRANG PHỤ BÌA

LỜI CAM ĐOAN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG viii

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do lựa chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu và ý nghĩa 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Kết cấu luận văn 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 KHÁI QUÁT VỀ BÊTÔNG TỰ ĐẦM 3

1.2 SỰ PHÁT TRIỂN VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BTTĐ TRÊN THẾ GIỚI 5

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG BTTĐ Ở VIỆT NAM 8

1.4 NHỮNG YÊU CẦU VÀ NGUYÊN TẮC CƠ BẢN CỦA BTTĐ 10

1.5 THÀNH PHẦN VẬT LIỆU CỦA BTTĐ 11

1.5.1 Bột khoáng 11

1.5.2 Xi măng 11

1.5.3 Chất độn 11

1.5.4 Cốt liệu 12

1.5.5 Phụ gia 12

1.6 THIẾT KẾ HỖN HỢP BTTĐ 13

1.6.1 Một số phương pháp thiết kế BTTĐ 13

1.6.2 Thành phần vật liệu của BTTĐ 16

1.7 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA BTTĐ 16

1.7.1 Thử độ chảy xoè 17

1.7.2 Thí nghiệm độ linh động và khả năng tự chảy của BTTĐ 17

1.7.3 Thí nghiệm kiểu chữ U, vòng J và chữ L 18

1.7.3.1 Thí nghiệm kiểu chữ U (U Type) 18

1.7.3.2 Phương pháp thử vòng J (J ring: ASTM C 1621/C 1621M) 18

1.7.3.4 Thí nghiệm kiểu hộp chữ L 19

1.8 TÍNH CHẤT CỦA BTTĐ SAU KHI HÌNH THÀNH CƯỜNG ĐỘ 21

1.8.1 Cường độ chịu nén 21

1.8.2 Cường độ chịu kéo khi uốn 21

1.8.3 Mô đun đàn hồi 21

1.8.4 Từ biến 21

1.8.5 Co ngót 22

1.8.6 Hệ số giãn nở nhiệt 22

1.8.7 Lực dính với cốt thép thường và cốt thép ứng suất trước 22

1.8.8 Khả năng chống cắt tại các mặt phẳng đổ 22

1.8.9 Khả năng chống phá hủy do nhiệt độ cao 23

1.8.10 Độ bền 23

1.9 CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỂ ỨNG DỤNG BTTĐ VÀO XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH 23

1.10 KẾT LUẬN CHƯƠNG 24

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI BTTĐ CÓ CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN 40Mpa, 50Mpa 25

2.1 SƠ LƯỢC VỀ MỘT SỐ MỎ VẬT LIỆU TẠI QUẢNG NGÃI 25

2.1.1 Về vị trí và tình hình đầu tư tại Quảng Ngãi 25

2.1.2 Về đá xây dựng 25

2.1.3 Về đá cát xây dựng 26

2.1.4 Phụ gia khoáng tro bay 27

2.2 LỰA CHỌN, THÍ NGHIỆM CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU 28

2.2.1 Lựa chọn vật liệu 28

2.2.1.1 Cốt liệu thô (Đá 5x10 và 10x20) 28

2.2.1.2 Cốt liệu mịn (Cát) 28

2.2.1.3 Xi măng 28

2.2.1.4 Phụ gia khoáng hoạt tính 28

2.2.1.5 Phụ gia siêu dẻo 28

2.2.2 Thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của cốt liệu 29

2.3 THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI BTTĐ 34

2.3.1 Các yêu cầu về đặc tính của BTTĐ 34

2.3.2 Lựa chọn và thiết kế cấp phối 34

2.3.3 Cường độ chịu nén của cấp phối bê tông 36

2.3.4 Cường độ chịu kéo khi uốn của cấp phối bê tông 42

2.3.5 Độ đồng nhất của bê tông 43

2.3.6 Cấp chống thấm của bê tông 45

2.4 MỘT SỐ CẤP PHỐI BTTĐ ÁP DỤNG CHO MỘT SỐ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH 47

2.4.1 Cấp phối BTTĐ dùng cho kết cấu có kích thước lớn, khoảng cách cốt thép lớn (≥ 150mm) 47

2.4.2 Cấp phối BTTĐ dùng cho kết cấu tường mỏng, kết cấu có bề dày nhỏ, mật độ cốt thép dày 47

2.4.3 Cấp phối BTTĐ dùng để sửa chữa kết cấu cũ, khuyết tật 49

2.5 SO SÁNH TÍNH HIỆU QUẢ GIỮA BTTĐ VỚI BÊTÔNG THƯỜNG 49

2.5.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật 50

2.5.2 Chi phí vật liệu cho một đơn vị bê tông và giá thành công trình 50

2.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 54

CHƯƠNG 3 CÔNG NGHỆ THI CÔNG BTTĐ VÀ ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG BTTĐ VÀO MỘT SỐ KẾT CẤU XÂY DỰNG TẠI ĐỊA PHƯƠNG 55

3.1 ĐIỀU KIỆN THI CÔNG THỰC TẾ 55

3.1.1 Con người 55

3.1.2 Nguồn nguyên vật liệu 55

3.1.3 Công nghệ và thiết bị 55

3.2 SẢN XUẤT VÀ THI CÔNG BTTĐ 56

3.2.1 Chuẩn bị vật liệu 56

3.2.2 Trộn bê tông 57

3.2.3 Thiết bị trộn và quy trình trộn hổn hợp BTTĐ 57

3.2.3.1 Thiết bị trộn 57

3.2.3.2 Quy trình trộn hổn hợp BTTĐ 57

3.2.4 Kiểm soát chất lượng sản phẩm 58

3.2.4.1 Kiểm soát chất lượng vật liệu 58

3.2.4.2 Kiểm soát chất lượng bê tông 59

3.2.5 Vận chuyển bê tông đến cấu kiện, đổ bê tông và hoàn thiện bề mặt 60

3.2.5.1 Vận chuyển bê tông đến cấu kiện 60

3.2.5.2 Đổ bê tông 60

3.2.5.3 Hoàn thiện bề mặt 63

3.2.6 Nhân lực tham gia thực hiện công đoạn chế tạo và thi công 63

3.2.7 Bảo dưỡng bê tông 63

3.2.8 Xác nhận và kiểm tra hiện trường 64

3.3 ĐỀ XUẤT ỨNG DỤNG BTTĐ VÀO MỘT SỐ KẾT CẤU XÂY DỰNG 64

3.3.1 Ứng dụng BTTĐ trong thi công các kết cấu đúc sẵn 64

3.3.2 Ứng dụng BTTĐ để thi công các kết cấu đổ tại chỗ 65

3.3.2.1 Bê tông khối lớn, trụ cầu, trụ tháp 65

3.3.2.2 Kết cấu tường mỏng 66

3.3.2.3 Ống thép nhồi bê tông 67

3.3.3 Sử dụng BTTĐ sửa chữa kết cấu bê tông cũ, các kết cấu bị khuyết tật 67

3.3.4 Sử dụng BTTĐ thi công kè bê tông - đá hộc đổ đống 68

3.3.5 Sử dụng BTTĐ liên kết các thùng chìm và với nền ở dự án đê biển [12] 69

3.4 ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG BTTĐ ĐỂ SỬA CHỮA BẢN ĐÁY BTCT TẠI CÁC CÔNG TRÌNH CẢNG 70

3.4.1 Đặc điểm đối với việc sửa chữa bản đáy BTCT 70

3.4.2 Yêu cầu đối với công nghệ sửa chữa 71

3.4.3 Nguyên tắc chung của công nghệ 71

3.4.4 Nội dung đề xuất công nghệ sửa chữa bản đáy BTCT 71

3.4.4.1 Nghiên cứu về vật liệu 71

3.4.4.2 Nghiên cứu về công nghệ thi công 73

3.4.4.3 Đề xuất công nghệ sửa chữa bản đáy BTCT tại cầu cảng PTSC - Dung Quất 75

3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 80

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT

2 ASTM American Society for Testing and Material – Hiệp hội thí

nghiệm vật liệu Hoa Kỳ

The European Federation of Specialist Construction Chemicals and Concrete systems - Ủy ban Châu Âu về hệ thống bê tông và các hóa chất đặc biệt dùng trong xây dựng

12 HRWR High-Range Water Reducer (concrete admixture) – Phụ gia

giảm nước cao

STT Các ký hiệu,

49 JSCE Japan Society of Civil Engineering - Hiệp hội các Kỹ sƣ dân

dụng Nhật Bản

51 PTI Post Tensioning Institute - Viện công nghệ DƢL kéo sau

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu

1.3 Các phương pháp thí nghiệm đánh giá khả năng làm việc của

2.4 Chỉ tiêu cơ lý của đá phối 50% đá 1x2 và 50% đá 0,5x1 31

2.7 Kết quả thí nghiệm chỉ tiêu cơ lý của Xi măng PC 40 Kim

2.8 Các chỉ tiêu cơ lý, hóa của tro bay (số liệu của nhà sản xuất ) 34

2.10 Thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông 40Mpa (cấp phối 1) 34 2.11 Thành phần vật liệu cho 1m3

bê tông 40Mpa (cấp phối 2) 35 2.12 Kết quả thí nghiệm nén mẫu bê tông cấp phối 1 – 40Mpa 3

2.27 Kết quả tổng hợp cường độ chịu nén của cấp phối 1&2-50Mpa 40

2.30 Kết quả thí nghiệm độ đồng nhất của bê tông 40Mpa 44 2.31 Kết quả thí nghiệm độ đồng nhất của bê tông 50Mpa 45

2.34 Thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông 40Mpa dùng cho kết cấu

tường mỏng kết cấu có bề dày nhỏ, mật độ cốt thép dày 49 2.35 Thành phần vật liệu cho 1m3

bê tông 40Mpa dùng để sửa chữa

2.36 Kết quả hình thành cường độ chịu nén của 2 cấp phối 40Mpa 50 2.37 Chi phí vật liệu cho 1m

3 bê tông thường 40Mpa – thi công tại

2.39 So sánh chi phí thi công bằng bê tông thường và BTTĐ 52 2.40 So sánh thời gian thi công bằng bê tông thường và BTTĐ 52 2.41 So sánh chi phí đầu tư các công trình ở miền tây Nam bộ 53 2.42

So sánh tổng giá thành hạng mục bê tông công trình sử dụng

bê tông thường (cống truyền thống) và sử dụng BTTĐ (đập xà

lan)

53 3.1 Yêu cầu về chỉ tiêu kỹ thuật của vật liệu dùng cho BTTĐ 56 3.2 Thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông 40Mpa dùng để sửa chữa

3.6 Cường độ chịu kéo khi uốn bê tông 40Mpa dùng để sửa chữa 72

3.8 Kết quả thí nghiệm cường độ kéo khi uốn của mẫu bê tông 75 3.9 Bảng so sánh giá thành loại vật liệu sử dụng để sửa chữa bản

DANH MỤC CÁC HÌNH

Số hiệu

1.1 Biểu đồ khối lượng BTTĐ sử dụng tại Nhật Bản từ 1990-2000 6

1.5 Nút liên kết dầm cột tòa nhà T34 Trung Hòa- Nhân Chính -Hà

1.9 Dụng cụ thí nghiệm và cách xác định giá trị độ chảy xòe 17

Sản phẩm tro bay và dây chuyền xử lý tro bay nhiệt điện của

baoxaydung.com.vn, 06/01/2017

27

2.4

Một số hình ảnh lấy mẫu đá, cát tại trạm bê tông Công ty Cổ

phần Thương mại ABH Thiên Tân (evernew)và thí nghiệm tại

Phòng Las –XD 350-Dung Quất

29

2.7 Biểu đồ bao thành phần hạt của đá sau khi phối Dmax20mm 31 2.8 Biểu đồ bao thành phần hạt của đá cát sông Trà Khúc 33 2.9 Hình ảnh thí nghiệm các đặc tính của bê tông tại Phòng Las –

2.10 Biểu đồ cường độ chịu nén của BTTĐ cấp phối 1&2-40Mpa 37 2.11 Biểu đồ cường độ chịu nén của BTTĐ cấp phối 1&2-50Mpa 40 2.12 Một số hình ảnh đúc mẫu, nén mẫu tại Phòng Las –XD 350 41 2.13 Hình ảnh thí nghiệm chịu kéo khi uốn và biểu đồ so sánh cường 43

2.15 Hình ảnh ứng dụng BTTĐ để thi công đập sà lan di động ở các

2.16 Cường độ chịu nén của bê tông thường và bê tông thự đầm

2.17 Hình ảnh thi công bê tông tự đồng và bê tông truyền thống 51

3.3 Máy bơm, van cấp bê tông cho giải pháp bơm từ chân ván

3.5 Chống đỡ vách phục vụ cho giải pháp bơm bê tông từ trên

3.8 Các cấu kiền đúc sẵn: cừ bê tông, dầm DƯL và đập xà lan di

3.10 Kết cấu tường mỏng được thi công bằng BTTĐ và bề mặt hoàn

3.11 Cầu vòm ống thép nhồi bê tông – Cầu Đông Trù, Cầu Xóm Củi 67 3.12 Kết cấu BTCT bản đáy bị hư hỏng, kết cấu dầm khuyết tật 68

3.14 Quy hoạch tổng thể tuyến đê biển Vũng Tàu – Gò Công 69 3.15 Kết cấu đê biển Vũng Tàu – Gò Công bằng thùng chìm 69 3.16 Phương pháp thi công BTTĐ liên kết thùng chìm với nền 70 3.17 Hính ảnh mẫu bê tông trước, trong và sau khi tạo rãnh 73 3.18 Hình ảnh mẫu chuẩn bị rót bê tông vào và sau khi đã rót bê tông

3.21 Một số hình ảnh hư hỏng thường gặp ở bản đáy của các cầu

Số hiệu

3.22 Mặt cắt ngang thiết kế, hoàn công bến cảng PTSC – Dung Quất 77 3.23 Mô phỏng hư hỏng bản đáy tại cảng PTSC trong tương lai 77 3.24 Mặt cắt ngang mô phỏng giải pháp sửa chữa bản đáy BTCT 78 3.25 Một số hình ảnh mô phỏng trình tư sửa chữa bản đáy BTCT 79

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG TỰ ĐẦM DÙNG CHO

CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG TẠI TỈNH QUẢNG NGÃI

Học viên: Nguyễn Phỉ Phương Chuyên ngành: Kỹ thuật XDCT giao thông

Mã số: 60.58.02.05 Khóa: 32 – XGT Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt: Thi công bê tông tại các công trình xây dựng thường phải đầm nén, rung để tăng tính

đồng nhất và độ đặc sít của cấu trúc bê tông nhằm nâng cao chất lượng Đối với những cấu kiện phức tạp, có mật độ cốt thép dày đặc hoặc ở những vị trí không thể thi công đầm nén, rung được thì phải cần một loại bê tông có tính chảy dẻo cao, không bị phân tầng và tự đầm chặt do trọng lượng bản thân

mà không cần đến năng lượng đầm rung BTTĐ là loại bê tông có khả năng đáp ứng các yêu cầu trên Mục đích của luận văn là nghiên cứu thiết kế thành phần cấp phối BBTĐ mác 40Mpa, 50Mpa sử dụng cốt liệu sẵn có tại địa phương Cụ thể cốt liệu trong thành phần cấp phối BTTĐ là cát sông Trà Khúc, đá dăm mỏ Phước Hòa – Dung Quất, xi măng PC40 Kim Đỉnh, nước, phụ gia siêu hóa dẻo vicorete 3000-20 và phụ gia khoáng tro bay nhiệt điện Phả Lại Kết quả nghiên cứu cho thấy có thể chế tạo được một cấp phối BTTĐ có các đặc tính đảm bảo yêu cầu, phù hợp với mục đích sử dụng và cường độ chịu nén của nó có thể lên đến 60Mpa

Từ khóa: Bê tông tự đầm, tro bay, phụ gia siêu hóa dẻo, độ chảy xòe, không phân tầng

A STUDY ON DESIGNING SELF-COMPACTING CONCRETE FOR CONSTRUCTION

WORK IN QUANG NGAI PROVINCE

Abstract: In order to improve quality of construction, compacting and vibration are required to

increase the uniformity and strength of structure of concrete which is put into use in construction sites In case of structures with densely packed steel or in places where it is not feasible to compacting and vibration, it is required a highly flexible concrete that is not stratified and self compacting caused

by its own weight without vibration It is self- compacting concrete that is capable of meeting requirements mentioned above

The purpose of the thesis is to study designing ingredients of self-compacting concrete at 40Mpa, 50Mpa using local available materials, in particular sand of Tra Khuc River, ground stones from Phuoc Hoa - Dung Quat mine, water, Kim Đinh PC40 Cement, vicorete 3000-20 superplasticizer and Pha Lai Thermoelectric Fly Ash The reseach reveals that self compacting concrete possesses characteristics meeting its requirements It is in accordance with the intended use and its compressive strength can be up to 60Mpa

Key words: Self-compacting concrete, fly ash, superplasticizer, spreading, no tratification

MỞ ĐẦU

1 Lý do lựa chọn đề tài

Đất nước ngày càng phát triển và lớn mạnh, trình độ dân trí, đời sống người dân ngày một cải thiện và nâng cao, nhu cầu đi lại, trao đổi giao lưu văn hóa, kinh tế giữa các vùng miền ngày một tăng lên, hưởng thụ của đại bộ phận người dân cũng đang dần thay đổi Bên cạnh đó, dân số ngày càng tăng nhanh, đặc biệt là dân số đô thị đã làm cho đất đai ngày càng bị thu hẹp và đắt đỏ, dẫn đến tận dụng triệt để và sử dụng đất, sử dụng không gian hiệu quả trong đô thị là điều cần thiết Các công trình giao thông có khẩu độ vượt nhịp lớn, các công trình có kết cấu thanh mảnh, các nhà cao tầng ra đời

là một lựa chọn phù hợp để có thể đáp ứng các điều kiện về mỹ quan công trình, cảnh quan đô thị, về sử dụng đất, sử dụng không gian, lợi ích về kinh tế - xã hội và nó là một phần tất yếu của phát triển đô thị, phát triển kinh tế vùng, thể hiện được sức mạnh

và trình độ của một địa phương, vùng miền và đất nước

Tuy nhiên, nhìn vào thực trạng thi công các công trình xây dựng hiện nay ở Việt Nam nói chung và địa phương tỉnh Quảng Ngãi nói riêng ta thấy còn nhiều vấn đề cần phải giải quyết: khả năng vượt nhịp, mỹ quan công trình và chiều cao công trình vẫn còn bị hạn chế bởi tính năng vật liệu, chất lượng thi công công trình khó kiểm soát, tình trạng tai nạn lao động trong quá trình xây dựng diễn ra ngày một nhiều, phứp tạp

và đặc biệt quá trình thi công xây dựng thường bị kéo dài Trong khi đó xét về nguồn tài nguyên cát, đá và các loại phụ gia khoáng cần thiết khác tại các vùng miền, địa phương trên cả nước lại hết sức phong phú và đang dạng

Việc nghiên cứu, lựa chọn và ứng dụng các loại vật liệu, công nghệ thi công tiên tiến vào các công trình xây dựng hiện nay nhằm phù hợp với điều kiện của Việt Nam, điều kiện các vùng miền và cho riêng ở địa bàn tỉnh Quảng Ngãi là điều hết sức cần

thiết Xuất phát từ lý do trên, tôi chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế thành phần Bê tông

tự đầm dùng cho công trình xây dựng tại tỉnh Quảng Ngãi” để làm đề tài nghiên cứu

Công nghệ BTTĐ đã lan rộng trên toàn Thế giới, nguyên nhân là do nó khắc phục được một số nhược điểm của bê tông thông thường Dù vậy, ở Việt Nam và khu vực nó vẫn còn hạn chế, các hiểu biết về BTTĐ chỉ tập trung vào một số ít các cơ quan nghiên cứu, các trường Đại học, một số hãng cung cấp phụ gia Chính vì lẽ đó mà tính thương mại hóa của loại bê tông này tại các địa phương, vùng miền trên cả nước là chưa cao Vì vậy, vấn đề đặt ra ở đây là để đưa loại vật liệu BTTĐ vào sử dụng cho các công trình xây dựng trong thời gian đến, cần phải đi sâu nghiên cứu các vấn đề sau:

1 Cần phải nghiên cứu kỹ hơn về những tính chất cơ lý của BTTĐ, có được đầy

đủ những tính chất trên thì việc đưa sản phẩm vào xây dựng các công trình mới bảo đảm độ tin cậy và nâng cao hiệu quả kinh tế

2 BTTĐ là sản phầm phụ thuộc vào điều kiện môi trường và thành phần cấp phối, độ ẩm vật liệu đầu vào để tạo ra nó Vì vậy, rất cần thiết phải tiến hành nghiên

cứu đến việc sử dụng cốt liệu địa phương để sản xuất BTTĐ

3 Một số kết cấu công trình xây dựng dùng bê tông truyền thống để thi công, do một số nguyên nhân khác nhau dẫn đến chưa đảm bảo về mặt 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 thì chưa cao

2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu này là để đi sâu nghiên cứu tính khả thi của việc

sử dụng BTTĐ tại địa phương bằng cách khảo sát các thuộc tính cơ bản của các loại vật liệu dùng trong BTTĐ và độ bền của hỗn hợp bêtông sau khi sử dụng

Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu này là tiến hành khảo sát đối với sự phát triển cường độ của một thiết kế cấp phối BTTĐ phù hợp bằng việc sử dụng cốt liệu địa phương và để đánh giá hiệu quả của cấp phối BTTĐ được lựa chọn theo cường độ, độ bền và các tiêu chí sử dụng khác Các mục tiêu cụ thể:

1 Để thiết kế cấp phối BTTĐ thích hợp sử dụng cốt liệu địa phương

2 Để đánh giá sự phát triển cường độ và độ bền của BTTĐ

3 Để có thể ứng dụng BTTĐ vào thực tế sản xuất

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu và ý nghĩa

Đối tượng nghiên cứu này là thiết kế thành phần BTTĐ bằng việc sử dụng các loại vật liệu sẵn có ở địa phương

Phạm vi của nghiên cứu của đề tài giới hạn trong việc tính toán, thiết kế thành phần cấp phối BTTĐ có cường độ chịu nén 40Mpa và 50Mpa sử dụng cốt liệu địa phương đáp ứng được các đặc tính về độ chảy xoè, khả năng tự làm đầy, khả năng chảy xuyên qua các khu vực hạn chế, khả năng chống phân tầng và đảm bảo các yêu cầu về cường độ, độ bền, độ ổn định và các yêu cầu khai thác khác của bê tông

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của nghiên cứu này nhằm cung cấp một số thông

số thực tế của BTTĐ sử dụng vật liệu địa phương Từ đó đề xuất sử dụng loại vật liệu này trong xây dựng các công trình xây tại tỉnh Quảng Ngãi trong thời gian tới

4 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết kết hợp phương pháp thực nghiệm

5 Kết cấu luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, phụ lục và tài liệu tham khảo, luận văn được chia làm 3 chương như sau:

CHƯƠNG 1

1.1 KHÁI QUÁT VỀ BÊTÔNG TỰ ĐẦM

BTTĐ là loại bê tông có độ linh động cao, có thể tự chảy dưới tác dụng của trọng lượng bản thân để lấp đầy hoàn toàn ván khuôn ngay cả khi có mật độ bố trí cốt thép dày đặc mà không cần đầm rung Đồng thời các thành phần bê tông vẫn giữ nguyên tính đồng nhất trong suốt quá trình vận chuyển và thi công

BTTĐ là một trong những tiến bộ quan trọng của công nghệ bê tông trong nhiều thập kỷ qua Việc bê tông đúc tại chỗ thiếu tính đồng nhất do không được đầm kỹ hoặc

bị phân tầng có thể làm giảm chất lượng của bê tông, làm ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của kết cấu và tuổi thọ công trình Theo đó, BTTĐ được phát triển nhằm đảm bảo cho bê tông vẫn đạt được độ đồng nhất, tự làm đầy mọi vị trí trong ván khuôn và

có thể tự chảy qua các kết cấu có cốt thép dày đặc hoặc kết cấu có tiết diện hẹp, mỏng

mà không cần rung động vẫn có thể đảm bảo chất lượng theo yêu cầu

BTTĐ được phát triển đầu tiên tại Nhật Bản vào những năm 1980, được sử dụng chủ yếu cho các kết cấu có nhiều cốt thép trong các vùng động đất (Bouzoubaa và Lachemi, 2001) BTTĐ cũng có thể được sử dụng trong các điều kiện khó khăn khác khi không thể sử dụng máy đầm như: đổ bê tông dưới nước, cọc nhồi, bệ máy và cột hoặc tường gia cố Kể từ khi ra đời năm 1983, nó đã được sử dụng rộng rãi trong xây dựng tại Nhật Bản (Okamura và Ouchi, 2003) Gần đây, loại bê tông này đã được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới cho các ứng dụng khác nhau và nhiều hình dạng kết cấu khác nhau

BTTĐ cũng có thể được coi là "sự phát triển mang tính cách mạng" Ban đầu phát triển của nó nhằm bù đắp sự thiếu hụt lao động có tay nghề ngày càng tăng, đến nay nó được sử dụng cho cả công tác bê tông đổ tại chỗ và bê tông đúc sẵn trong nhà máy Lợi ích mà nó mang lại đã được kiểm chứng như [14]:

Rút ngắn thời gian thi công

Giảm nhân lực trên công trường

Thi công dễ dàng hơn

Độ đồng nhất và đông đặc hoàn toàn

Bề mặt hoàn thiện tốt hơn

Nâng cao độ bền

Sức dính bám tăng

Dễ dàng hơn trong thiết kế thành phần bê tông

Giảm tiếng ồn do không có chấn động

 Môi trường làm việc an toàn hơn

Tính tự đầm của bê tông không những thể hiện qua khả năng biến dạng cao mà

nó còn thể hiện qua khả năng chống phân tầng giữa cốt liệu thô và vữa khi bê tông đi qua khoảng hẹp giới hạn giữa các thanh thép Tính đồng nhất của BTTĐ còn thể hiện

ở khả năng không bị phân tầng trong khi vận chuyển và thi công Hiện nay, có thể chế tạo BTTĐ có độ linh động cao và khả năng chống phân tầng bằng cách:

1 Thêm nhiều hơn hàm lượng hạt mịn, giảm hàm lượng cốt liệu thô

2 Giảm tỷ lệ nước/Hàm lượng bột, (Hàm lượng bột ở đây là xi măng cộng với chất độn như tro bay, puzolan v.v )

3 Sử dụng phụ gia siêu dẻo

Do hàm lượng cốt liệu thô thấp, trong giai đoạn đầu kết cấu bê tông không có các khuyết tật và lớp bảo vệ thì có khả năng chống lại các yếu tố bên ngoài sau khi hình thành cường độ Tuy nhiên, BTTĐ vẫn có một số vấn đề như sau:

BTTĐ có mô đun đàn hồi thấp hơn, nó có thể ảnh hưởng đến đặc tính biến dạng của kết cấu bê tông dự ứng lực;

 Chùng dão và co ngót cao hơn nên ảnh hưởng đến mất mát ứng suất và độ võng theo thời gian

Thành phần của BTTĐ về cơ bản tương tự như bê tông truyền thống, nhưng để đạt được hỗn hợp có tính linh động cao người ta thêm vào một số chất độn như tro bay, mụi silíc, bột đá vôi, puzolan tư nhiên v.v và một lượng phù hợp phụ gia siêu hóa dẻo Ba đặc điểm cơ bản của BTTĐ cần có là: tính biến dạng cao, khả năng chảy qua vật cản

và khả năng chống phân tầng Tính biến dạng cao có liên quan đến khả năng tự lấp đầy của bê tông, nó làm cho bê tông tự chảy để lấp đầy các khoảng trống trong cốp pha Mặt khác, hình dạng của cốp pha, kích cỡ và hàm lượng của cốt liệu cũng làm tăng ma sát giữa các cốt liệu và làm giảm độ linh động của bê tông, có thể làm giảm đặc tính này bằng cách thêm vào thành phần của bê tông một số các phụ gia giảm nước cao (HRWR) Tăng độ lưu động làm cho bê tông có thể dễ dàng chảy quanh những vật cản, vị trí có cốt thép dày và có liên quan đến kích thước hình học và hình dạng của ván khuôn (ống thép, kết cấu thành mỏng) Sự phân tầng thường liên quan đến khả năng dính kết của bê tông, khả năng dính kết có thể được tăng cường bằng cách thêm một phụ gia cải tiến độ dính bám (VMA) cùng với phụ gia giảm nước cao (HRWR), bằng cách giảm hàm lượng nước tự do, tăng hàm lượng vữa, hoặc một vài hợp chất khác Có ba loại BTTĐ thông dụng trên thị trường như sau [14]:

BTTĐ được tạo ra bằng cách sử dụng cấp phối vật liệu: là loại bê tông mà khả năng “tự đầm” được tạo ra bằng cách giảm tỉ lệ nước với chất kết dính (xi măng, tro bay, puzolan…tức là tăng hàm lượng chất kết dính hay còn gọi là hàm lượng “bột”) nhằm tạo ra khả năng chống lại sự phân tầng và sử dụng phụ gia giảm nước hoặc phụ gia siêu dẻo để làm tăng độ linh động của bê tông

BTTĐ được tạo ra bằng cách sử dụng phụ gia tăng độ nhớt (Viscosity agent): là loại bê tông sử dụng chất phụ gia làm tăng độ nhớt để tạo ra khả năng tự đầm và làm

giảm sự phân tầng của bê tông Ngoài ra loại bê tông này còn sử dụng thêm phụ giảm nước hoặc phụ gia siêu dẻo để làm tăng độ linh động của bê tông

BTTĐ được tạo ra bằng cách kết hợp hai loại trên: khả năng tự đầm được tạo ra chủ yếu bằng cách giảm tỷ lệ nước với chất kết dính nhằm tạo ra khả năng chống lại sự phân tầng và sử dụng phụ gia giảm nước để tăng độ linh động Ngoài ra phụ gia tăng

độ nhớt cũng được sử dụng để tạo ra sự kết dính đồng đều của vật liệu bê tông, làm tăng chất lượng của bê tông

Trong thực tế, BTTĐ ở trạng thái tươi có độ lỏng cao, có khả năng tự đầm và khả năng chống phân tầng tốt, tất cả đều góp phần làm giảm hiện tượng tổ ong trong bê tông Với những đặc tính ưu việt này, BTTĐ là sản phẩm có thể nâng cao độ tin cậy và

độ bền của kết cấu bê tông cốt thép Ngoài ra, BTTĐ cho thấy hiệu quả cao trong cấu kiện chịu nén và có thể đáp ứng nhu cầu xây dựng khác bởi vì sản phẩm của nó đã được cân nhắc kỹ trong thiết kế kết cấu

1.2 SỰ PHÁT TRIỂN VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BTTĐ TRÊN THẾ GIỚI

Năm 1983 vấn đề về độ bền của kết cấu bê tông đã giành được sự quan tâm lớn của giới khoa học chuyên ngành xây dựng tại Nhật Bản Tiêu chuẩn về độ bền trong kết cấu bê tông đòi hỏi khi thi công phải có sự đầm chặt một cách phù hợp, điều này chỉ được thực hiện khi công nhân có tay nghề cao Trong khi đó, sự suy giảm lực lượng công nhân có tay nghề trong ngành xây dựng tại Nhật Bản đã dẫn đến sự suy giảm về chất lượng của các công trình xây dựng Vì vậy, ý tưởng về một loại hỗn hợp

bê tông có thể lấp đầy mọi nơi trong ván khuôn và có thể tự đầm chặt bằng chính trọng lượng bản thân của nó mà không cần phải rung động được đưa ra xem xét nhằm mục đích nâng cao chất lượng công trình xây dựng mà không cần đến số lượng lớn công nhân bậc cao, đó chính là BTTĐ

Năm 1986, giáo sư Okamura (Trường đại học công nghệ Koichi) đề xuất sử dụng BTTĐ Các nghiên cứu phát triển BTTĐ bao gồm cả các nghiên cứu cơ bản về tính chất cơ lý của BTTĐ đã được tiến hành bởi các giáo sư của trường Đại học Tokyo (Ozawa 1989, Okamura 1993 & Maekawa 1999) Năm 1988, sản phẩm đầu tiên của BTTĐ được sản xuất và cho đến những năm của thập niên 1990, Nhật Bản bắt đầu phát triển và sử dụng rộng rãi loại vật liệu BTTĐ

Tại Châu Âu, BTTĐ đã được sử dụng từ những năm đầu của thập kỷ 70 Tuy nhiên, BTTĐ chưa được quan tâm đúng mức tại đây Đến năm 1996, nhiều nước Châu Âu đã quan tâm và thành lập dự án "Sản xuất hợp lý và cải thiện môi trường bằng cách sử dụng BTTĐ" nhằm khám phá ý nghĩa các tính năng tích cực của BTTĐ, để ứng dụng và phát triển BTTĐ vào thực tế xây dựng các công trình Từ đó, BTTĐ đã được áp dụng thành công tại nhiều công trình cầu, nhà cao tầng và các lớp ốp mặt hầm tại Châu Âu (Ouchi et

al, 2003) Trong những năm 2000-2003, mối quan tâm về BTTĐ đã tăng ở Mỹ đặt biệt là

trong ngành công nghiệp bê tông đúc sẵn BTTĐ đã được sử dụng trong hàng loạt các dự

án thương mại để xây dựng các công trình (Ozyldirim, 2003; Ouchi et al., 2003)

Bêtông tự đầm được áp dụng lần đầu tiên cho công trình cầu vào năm 1991 tại trụ tháp của cầu dây văng Shin-kiba Ohashi (Nhật Bản), sau đó được áp dụng vào dầm chính của cây cầu này vào năm 1992 Một ứng dụng điển hình của BTTĐ là xây dựng

mố neo của cầu treo dây võng Akashi-Kaikyo, là cây cầu có nhịp dài nhất thế giới (1991m) Để thi công được mố neo này, bê tông được trộn tại trạm trộn gần công trường và được bơm đến vị trí thi công thông qua một hệ thống ống dài 200m Nhờ sử dụng BTTĐ mà thời gian thi công 2 mố neo này giảm được 6 tháng (từ 2.5 năm xuống còn 2 năm) Ngoài ra ở Nga BTTĐ cũng được áp dụng trong thi công lớp phủ mặt đường cho các tuyến đường đô thị

Hình 1.1 Biểu đồ khối lượng BTTĐ sử dụng tại Nhật Bản từ 1990-2000

(Nguồn: Ouchi, Nakamura, Osterson, Hallberg, and Lwin 2003 ISHPC)

Hình 1.2 Sản xuất cấu kiện đúc sẵn bằng BTTĐ

Tại khu vực Bắc Mỹ, BTTĐ đã được sử dụng trong các công trình có mật độ cốt thép lớn, không có khả năng đầm, điển hình là các công trình xây dựng nhà cao tầng

tại Mỹ như West Valley (New York), Societ Tower (Cleveland-Ohio), đặc biệt là tòa nhà Banker Hall Alberta với khối lượng hơn 9000 m3

BTTĐ đã được sử dụng Tại Canada BTTĐ được sử dụng trong các lĩnh vực xây dựng, như xây dựng cầu đường và các công trình nhà cao tầng, tổng khối lượng BTTĐ chiếm khoảng 25% lượng bê tông được sử dụng trên thị trường Trong khoảng hơn 15 năm trở lại đây BTTĐ đã được nghiên cứu và chấp nhận bởi hiệp hội AASHTO và PTI (Post Tensioning Institute-Viện công nghệ DƯL kéo sau)

Hình 1.3 Mố neo của cầu Akashi-Kaikyo và lớp phủ mặt đường

Bảng 1.1 Một số công trình điển hình có sử dụng BTTĐ

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG BTTĐ Ở VIỆT NAM

Từ năm 1999-2001, trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh đã nghiên cứu thành công BTTĐ có sử dụng bột đá vôi Nhưng kết quả nghiên cứu chưa được áp dụng vào thực tế xây dựng các công trình

Năm 2008, khoa Xây dựng Cầu đường trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng đã nghiên cứu ứng dụng BTTĐ dùng cho đường sân bay Kết quả nghiên cứu đã được áp dụng vào công trình xây dựng cảng Cái Mép Thị Vải

Các công trình xây dựng hiện nay ở Việt Nam cơ bản chưa sử dụng BTTĐ Những năm gần đây, BTTĐ đã bắt đầu được sử dụng tại một số công trình xây dựng nhà cao tầng, các công trình cầu có kết cấu vượt nhịp lớn mà phần lớn có chủ đầu tư, thiết kế hoặc nhà thầu là các công ty nước ngoài nhưng chỉ giải quyết tại các nút liên kết có hàm lượng cốt thép cao, tháp cầu, trụ, mố neo và các dầm hộp v.v như Tại Hà Nội: công trình nhà 34 tầng – Trung Hoà Nhân Chính, tòa nhà Keangnam, cầu Đông Trù; Tại Đà Nẵng: Cầu Thuận Phước, Nhà thi đấu đa năng; Tại thành phố Hồ Chí Minh có một số công trình đã áp dụng như các tòa nhà Diamond Plaza, River Garden, Richland Hill

Hình 1.5 Nút liên kết dầm cột tòa nhà T34 Trung Hòa- Nhân Chính -Hà Nội

Hình 1.6 Hình ảnh thi công cầu Đông Trù - Hà Nội

Một trong những nguyên nhân dẫn đến việc BTTĐ chưa được áp dụng phổ biến

là do 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 BTTĐ mặc dù đây là loại vật liệu có nhiều tính năng tốt mà bê tông truyền thống không có được

Tuy nhiên, với xu hướng phát triển các công trình xây dựng trong tương lai thì việc ứng dụng BTTĐ là điều có thể Sở dĩ phải khẳng định điều đó, một phần vì tính

ưu việt của BTTĐ, một phần đã được chứng minh qua các công trình xây dựng mà thế giới đã và đang áp dụng trong thời gian gần đây, kết hợp với nguồn nguyên vật liệu dồi dào tại các vùng miền, địa phương ở Việt nam hiện có

1.4 NHỮNG YÊU CẦU VÀ NGUYÊN TẮC CƠ BẢN CỦA BTTĐ

Về cơ bản BTTĐ có thành phần vật liệu giống với bêtông truyền thống như: xi măng, cốt liệu, nước, chất độn và chất phụ gia Tuy nhiên, cần phải tính đến một lượng lớn phụ gia siêu dẻo nhằm làm tăng tính công tác của bê tông, một lượng bột khoáng lớn có thành phần như là một chất bôi trơn cho lớp cốt liệu thô cũng như là sử dụng phụ gia làm tăng độ nhớt để tăng thêm độ bám chắc cho bêtông (Dehn et al., 2000) Hình 1.7 cho thấy những quy tắc cơ bản để sản xuất BTTĐ

Hình 1.7 Nguyên tắc cơ bản để sản xuất BTTĐ theo Okamura

Okamura và Ozawa (1995) đã nghiên cứu những phương pháp để đạt được khả năng tự lèn của BTTĐ như sau:

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

Tỷ lệ nước/bột khoáng thấp

Sử dụng một lượng lớn phụ gia siêu dẻo

Một hỗn hợp bê tông chỉ được gọi là BTTĐ nếu tuân thủ đầy đủ 3 tiêu chí thi công như sau (EFNARC, 2002):

Khả năng tự làm đầy

Khả năng chảy qua vật cản

Khả năng chống lại sự phân tầng

Khả năng tự lấp đầy là khả năng BTTĐ có thể lấp đầy mọi nơi trong ván khuôn bằng chính trọng lượng bản thân của nó mà không cần phải rung động Để đánh giá khả năng này, người ta tiến hành các thí nghiệm đo độ chảy xoè, thí nghiệm phễu V Khả năng xuyên suốt là khả năng của BTTĐ chảy xuyên qua những khe nhỏ chẳng hạn như các khoảng trống ở giữa các thanh cốt thép dày bằng chính trọng lượng của nó Khả năng xuyên suốt có thể được xác định bằng cách sử dụng phương pháp thí nghiệm hộp U, hộp L, hộp- Fill và thí nghiệm vòng –J

Hạn chế sự phân tầng: BTTĐ phải đạt được khả năng san lấp và khả năng xuyên suốt

Bê tông tự đầm

Khả năng chống phân tách cao của vữa bê tông

Khả năng biến dạng cao của vữa hồ bê tông

Hạn chế hàm lượng cốt liệu thô Vg

Sử dụng phụ gia siêu hóa dẻo

Giảm tỉ lệ Nước/ Bột (W/F)

với thành phần thống nhất trong suốt quá trình vận chuyển và thi công

1.5 THÀNH PHẦN VẬT LIỆU CỦA BTTĐ

Thành phần vật liệu được sự dụng để sản xuất BTTĐ giống như các thành phần trong sản xuất bêtông truyền thống ngoại trừ BTTĐ chứa ít cốt liệu hơn và nhiều bột mịn hơn (xi măng, chất độn nhỏ hơn 0.125mm) Chất độn có thể là: tro bay, bột khoáng đá vôi, muội silic, puzơlan tự nhiên… Chất siêu dẻo cùng với chất ổn định thể tích sẽ được thêm vào để nhằm làm tăng khả năng tự lèn, chống phân tầng và làm cho bêtông có tính linh động cao nhưng vẫn đảm bảo về mặt cường độ

1.5.1 Bột khoáng

Bột khoáng là hỗn hợp xi măng Pooclang và chất độn Thuật ngữ "bột khoáng"

sử dụng trong BTTĐ tương ứng với hỗn hợp pha trộn gồm xi măng và các hạt khoáng

có kích thước nhỏ hơn 0.125mm Lượng chất độn tăng trong hỗn hợp vữa là bắt buộc

để BTTĐ đạt đến khả năng thi công mong muốn Việc cho thêm một lượng chất độn thích hợp sẽ làm tăng khả năng thi công mà không mất đi độ bền ban đầu

1.5.3 Chất độn

Các loại vật liệu như tro bay, xỉ lò cao, bột khoáng đá vôi, puzơlan tự nhiên… được sử dụng làm chất độn để sản xuất BTTĐ Việc sử dụng chất độn như trên vào BTTĐ để tăng tính lỏng của bê tông và giảm giá thành Trong BTTĐ việc sử dụng phụ gia khoáng có hàm lượng hạt mịn (bột) lớn làm tăng độ nhớt dẻo của vữa xi măng

 Silica- fume là vật liệu rất mịn, chứa oxit silic vô định hình (85-98%), thu được của quá trình sản xuất silic và hợp kim silic bằng hồ quang Do có bề mặt hấp thụ lớn nên silica- fume có khả năng giữ nước tốt trong hỗn hợp bê tông, cải thiện tính công tác của hỗn hợp bê tông Ngoài ra, silicafume còn tham gia phản ứng với các sản phẩm thuỷ hoá của xi măng cùng với thành phần hạt siêu mịn sẽ lấp đầy các lỗ rỗng giữa thành phần xi măng làm tăng cường độ, tăng độ đặc chắc cho đá xi măng

Tro bay là sản phẩm được tạo ra từ quá trình đốt than của các nhà máy nhiệt điện Các hạt bụi tro được đưa ra qua các đường ống khói sau đó được thu hồi từ phương pháp kết sương tĩnh điện hoặc bằng phương pháp lốc xoáy Tro bay là những tinh cầu tròn siêu mịn được cấu thành từ các hạt silic có kích thước hạt là 0,05 micromet, tức là 50 nanomet

 Puzolan là một loại vật liệu dùng trong ngành xây dựng Loại vật liệu này đã được người Ý sử dụng trong ngành xây dựng trong thời kỳ La Mã cổ đại tại vùng Puzuoli ở Italia, và tên vật liệu này được đặt theo tên địa danh này Puzolan là một vật liệu mà khi kết hợp với canxi hiđroxit thì tạo thành hợp chất có tính chất xi măng Puzolan thường được sử dụng như là một vật liệu bổ sung cho xi măng Portland để tăng độ bền lâu dài và tăng cường các đặc tính vật liệu khác của bê tông xi măng Portland, và trong một số trường hợp, giảm giá thành bê tông Theo nguồn gốc puzolan được phân làm hai loại: pozulan tự nhiên và pozulan nhân tạo; Puzolan tự nhiên là sản phẩm của các quá trình hoạt động địa chất nội sinh và ngoại sinh như: tro, tuf, thuỷ tinh núi lửa, điatomit, trepel, opoka và một số sản phẩm có nguồn gốc biến chất hoặc phong hoá khác; puzolan nhân tạo là những loại nguyên liệu sau khi đã được xử lý kỹ thuật thích hợp sẽ có đủ tính chất đặc trưng của puzolan như: tro bay, muội silic, xỉ than, gạch nung nhẹ lửa, vv

Phản ứng Pozzolan: 2SiO2 + 3Ca(OH)2 → 3CaO.2SiO2.3H2O

1.5.4 Cốt liệu

Cốt liệu đóng vai trò quan trọng trong cường độ của bê tông Đối với BTTĐ, kích thước tối đa và cấp phối của cốt liệu còn phụ thuộc vào các kết cấu được ứng dụng Kích thước lớn nhất của cốt liệu theo tiêu chuẩn thường được giới hạn ở 22 mm (thông thường giới hạn là 20mm)

Theo Okamura, nếu hàm lượng cốt liệu thô trong hỗn hợp BTTĐ vượt quá một giới hạn nhất định, hiện tượng tắc nghẽn sẽ xảy ra Vì vậy, để đảm bảo đặc tính tự đầm mong muốn người ta thêm vào một lượng phụ gia siêu dẻo và một lượng nước xác định Đối với BTTĐ, đặc biệt loại bê tông yêu cầu có cường độ cao, việc tính toán thành phần cấp phối, tỷ lệ cát trong thành phần cấp phối, mức độ sạch của các loại cốt liệu ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của bê tông, nhất là ảnh hưởng đến tính co ngót và từ biến của BTTĐ Ngoài ra, theo EFNARC, 2002 hàm lượng, độ ẩm cốt liệu cũng cần phải được giám sát một cách chặt chẽ và phải được đưa vào tính toán cụ thể trước khi tiến hành sản xuất BTTĐ

& 2003) việc chọn phụ gia siêu dẻo cần có các yếu tố sau:

 Có hiệu quả phân tán cao với tỷ lệ nước/bột thấp

 Duy trì hiệu quả phân tán ít nhất hai giờ sau khi trộn

 Ít nhạy cảm khi thay đổi nhiệt độ

Mục đích chính của việc sử dụng một phụ gia hoá dẻo là để bê tông đạt được khả năng tự đầm Khả năng của phụ gia siêu dẻo làm tăng độ sụt bê tông phụ thuộc vào các yếu tố như chủng loại, liều lượng và tỷ lệ nước/xi măng Ngoài ra, còn phụ thuộc vào chất lượng hay hàm lượng xi măng Một số loại phụ gia siêu dẻo giảm nước cao có mặt hiện nay trên thị trường được giới thiệu ở Bảng 1.2:

Bảng 1.2 Các loại phụ gia siêu dẻo

Tên phụ gia Hãng cung

20-30%

1.6 THIẾT KẾ HỖN HỢP BTTĐ

1.6.1 Một số phương pháp thiết kế BTTĐ

Với BTTĐ thì thiết kế cấp phối phải dựa trên cơ sở các đặc tính riêng biệt Hiện nay, chưa có một phương pháp chuẩn mực để thiết kế cấp phối BTTĐ Có rất nhiều các trường Đại học, các Viện nghiên cứu và các Nhà thầu xây dựng trên Thế giới đã nghiên cứu, phát triển và ứng dụng các phương pháp thiết kế cấp phối BTTĐ của mình Vì cường độ của BTTĐ phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện khí hậu cũng như tính chất cơ lý của các loại vật liệu được khai thác, sử dụng tại mỗi địa phương đó

Sau đây là một số phương pháp thiết kế cấp phối BTTĐ đã được nghiên cứu, phát triển và công bố, xuất bản trên Thế giới:

1 Phương pháp thiết kế do giáo sư Okamura H và Ozawa K tại trường đại học công nghệ Koichi (Nhật Bản) công bố tại hội thảo về bê tông chất lượng cao do Viện

Bê tông Hoa Kỳ (ACI) tổ chức vào năm 1994

2 Phương pháp thiết kế do các giáo sư Ouchi Masahiro, Okamura H và Ozawa

K công bố tại Hội thảo về kết cấu bê tông tại Đài Loan năm 1998

3 Phương pháp thiết kế do các tác giả: Nawa T, Izumi T và Edamatsu Y công bố tại Hội thảo về BTTĐ tại trường Đại học Công nghệ Koichi vào năm 1998

4 Phương pháp thiết kế do giáo sư Billberg thuộc Viện nghiên cứu xi măng và

bê tông Thụy Điển công bố năm 1999 dựa trên kinh nghiệm thực tế ứng dụng SCC tại Thụy Điển kéo dài trong nhiều năm

5 Phương pháp thiết kế do Bennenk, H.W và J.Van Schiindel công bố tại Istanbul, Thổ Nhĩ Kỳ năm 2002

6 Phương pháp thiết kế do Ủy ban Châu Âu về hệ thống bê tông và các hóa chất đặc biệt dùng trong xây dựng EFNARC (The European Federation of Specialist Construction Chemicals and Concrete systems) công bố trong tập Hướng dẫn sử dụng SCC năm 2002 (điều chỉnh năm 2005)

7 Phương pháp thiết kế do Hiệp hội các Kỹ sư dân dụng Nhật Bản JSCE (Japan Society of Civil Engineering) công bố năm 1998

Trong những phương pháp trên thì phương pháp do EFNARC đề xuất cũng tương tự như phương pháp của JSCE do ban đầu EFNARC phát triển phương pháp thiết kế BTTĐ dựa trên những nghiên cứu và kinh nghiệm thực tế của Nhật Bản Phương pháp thiết kế cấp phối BTTĐ do giáo sư Okamura và các cộng sự tại trường Đại học Công nghệ Koichi đề xuất năm 1994 cũng được đánh giá cao và sử dụng rộng rãi Phương pháp này dễ áp dụng, nhưng vẫn đảm bảo tính công tác và cường độ của bê tông trong quá trình sử dụng Theo tính toán của phương pháp này, hàm lượng cốt liệu lớn và cốt liệu nhỏ được cố định và khả năng tự đầm của bê tông sẽ được điều chỉnh một cách đơn giản bằng tỉ lệ nước/bột và phụ gia siêu dẻo Nhìn chung trình tự thiết kế chung cấp phối có thể được tiến hành như sau:

Hàm lượng cốt liệu thô (tất cả các hạt lớn hơn 4 mm và nhỏ hơn kích thước tối

đa của cốt liệu) không đổi trong khoảng 28-35% khối lượng bê tông hoặc 700-900 kg / mét khối bê tông;

Hàm lượng cốt liệu mịn (tất cả các hạt lớn hơn 0,125 mm và nhỏ hơn 4 mm) là không đổi trong khoảng 40-50% khối lượng vữa;

Tỷ lệ nước/bột trong khoảng 0,8-1,0 (theo thể tích), tùy thuộc vào tính chất của bột (xi măng và bột - các hạt nhỏ hơn 0,125 mm)

Do vậy, so với bê tông thường thì thành phần của BTTĐ sẽ có những đặc tính như sau:

Hàm lượng cốt liệu có kích thước lớn nhỏ hơn;

Lượng hồ xi măng nhiều hơn;

Tỷ lệ nước/chất kết dính nhỏ hơn và;

Hàm lượng phụ gia siêu dẻo lớn hơn

Liều lượng phụ gia siêu dẻo và tỷ lệ nước/bột cuối cùng được xác định thông qua thử nghiệm hỗn hợp để đảm bảo khả năng tự đầm Quá trình thử nghiệm được tiến

hành bằng dụng cụ U- Flow, độ chảy xoè và thí nghiệm phễu V

Hình 1.8 Quy trình thiết kế thành phần cấp phối BTTĐ

Ta có thể nhận thấy phương pháp này khác hẳn với phương pháp thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông truyền thống Theo thiết kế cấp phối của bê tông truyền thống thì tỷ lệ nước/xi măng được lựa chọn cố định căn cứ vào cường độ yêu cầu của hỗn hợp bê tông Đối với BTTĐ thì tỷ lệ nước/bột được lựa chọn dần dần để tạo được khả năng tự đầm cho bê tông vì khả năng tự đầm của bê tông rất nhạy với tỉ số này Trong hầu hết các trường hợp cường độ của BTTĐ đều không được quyết định bởi tỷ lệ nước/bột vì tỷ lệ này trong BTTĐ rất nhỏ và đủ để có khả năng tạo ra được cường độ

bê tông theo yêu cầu trừ trường hợp lượng bột trong hỗn hợp bao gồm quá ít lượng xi măng và quá nhiều hợp chất vô cơ

Vì BTTĐ phụ thuộc vào những thay đổi trong các tính chất cơ lý, hoá của cốt liệu nên trong quá trình sản xuất các thí nghiệm về phân loại cốt liệu và độ ẩm cần được thực hiện thường xuyên hơn so với bê tông truyền thống Người ta phải thực hiện tất cả các thí nghiệm cần thiết cho đến khi đạt yêu cầu trước khi tiến hành thi công

BTTĐ có xu hướng khô nhanh hơn so với bê tông thông thường bởi vì nó có ít hoặc không có tách nước ở bề mặt Việc bảo dưỡng bê tông ban đầu cần được bắt đầu càng sớm càng tốt để giảm thiểu nguy cơ bị co ngót, hoặc nứt kết cấu

1.6.2 Thành phần vật liệu của BTTĐ

Theo EFNARC, 2002, thành phần vật liệu của một cấp phối BTTĐ như sau:

1 Hàm lượng nước : 170-176 kg/m3 (Su et al., 2001) Không vượt 200 kg/m3;

2 Hàm lượng xi măng: 350-450 kg/m3; (Lượng xi măng này tuỳ thuộc vào mác

bê tông yêu cầu);

3 Tổng hàm lượng bột khoáng (xi măng + chất độn): 400-600 kg/m3;

4 Hàm lượng phụ gia siêu dẻo: 1,8% Khối lượng bột khoáng Tuy nhiên, liều lượng có thể thay đổi tuỳ theo yêu cầu từng loại sản phẩm;

5 Tỷ lệ theo thể tích của nước/bột vào khoảng 0,80-1,10 Tỷ lệ nước/bột trong khoảng 0,30-0,38 (theo khối lượng) đối với điều kiện nhiệt đới;

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

7 Hàm lượng cát cân đối với khối lượng các thành phần khác Hàm lượng cát nên chọn lớn hơn 50% của tổng số hàm lượng tổng hợp Tỷ lệ cát (tức là tỷ lệ khối lượng của cốt liệu mịn và tổng số cốt liệu) là một tham số quan trọng trong BTTĐ và

tỷ lệ cát tăng, tính chất vật lý của hỗn hợp sẽ tăng Tỷ lệ cát nên được chọn trong khoảng 50-57%;

8 Hệ số tỷ lệ trộn vật liệu từ : 1,12-1,16

1.7 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA BTTĐ

Các phướng pháp thí nghiệm đánh giá các đặc tính của BTTĐ, Bảng 1.3 sau:

Bảng 1.3 Các phương pháp thí nghiệm đánh giá khả năng làm việc của BTTĐ

Đặc tính

Phương pháp thí nghiệm Trong phòng thí nghiệm

Khả năng chống lại

Ngày nay, những máy móc phục vụ thí nghiệm và các phương pháp thử nghiệm rất hữu dụng để tiến hành đo độ phân tầng của BTTĐ theo cả phương ngang lẫn phương thẳng đứng Phương pháp đề nghị có thể phân biệt được sự khác nhau giữa tỷ

lệ cốt liệu thô và cốt liệu mịn, tỷ lệ nước và chất dính cùng sự khác nhau của các

490 5

là 100mm, chiều cao là 300mm (đối với Dmax < 25mm), một chú ý quan trọng trong thí nghiệm này là khi cho bê tông vào khuôn thì không được tác động một lực nào cả Khi khuôn thí nghiệm được nhấc lên và mẫu thử chảy tràn ra thì đo 2 đường kính mẫu thử

để xác định độ chảy xòe của hỗn hợp bê tông Độ chảy xòe ĐCX=(d1+d2)/2 Giá trị độ chảy xòe càng cao thì khả năng làm đầy ván khuôn dưới trọng lượng bản thân càng lớn Độ chảy xòe thông thường của BTTĐ ở vào khoảng từ (600-800)mm (theo EFNARC,2002) Thời gian T50 cũng là một chỉ tiêu đánh giá dòng chảy bê tông, thời gian càng thấp nói lên khả năng chảy càng cao, thông thường thì T50= 4-8 giây

Hình 1.9 Dụng cụ thí nghiệm và cách xác định giá trị độ chảy xòe

1.7.2 Thí nghiệm độ linh động và khả năng tự chảy của BTTĐ

Thí nghiệm này được sử dụng để xác định khả năng lấp đầy (tính dễ chảy) của bê tông với đường kính cốt liệu tối đa 25mm Dụng cụ thí nghiệm gồm 1 phễu hình chữ V

có kích thước như Hình vẽ 1.10, phễu thường được làm bằng kim loại, có bề mặt nhẵn bóng, không gỉ, không dính hồ xi măng

Hình 1.10 Cấu tạo phễu V

Phễu được chứa đầy với khoảng 12 lít bê tông Sau khi phễu đầy, cửa dưới đáy phễu được mở ra và tiến hành đo thời gian bê tông chảy ra hết khỏi phễu Thời gian chảy của bê tông hết khỏi phễu khoảng từ 12-16s là chấp nhận được Thí nghiệm này cũng có thể kiểm tra được khả năng chống lại sự phân tầng của bê tông bằng cách sau khi đổ đầy bê tông tươi vào phễu, giữ nguyên phễu trong thời gian 5 phút và sau đó

mở cửa dưới đáy phễu ra Nếu bê tông bị phân tầng thì thời gian chảy của bê tông sẽ tăng lên đáng kể

1.7.3 Thí nghiệm kiểu chữ U, vòng J và chữ L

Các thí nghiệm nhằm đánh giá khả năng chảy của bê tông ở khu vực dày đặc cốt thép và khả năng chống lại sự phân tầng của bê tông Các thí nghiệm này chỉ áp dụng cho BTTĐ có kích thước cốt liệu thô lớn nhất là 25mm

1.7.3.1 Thí nghiệm kiểu chữ U (U Type)

Phương pháp này được sử dụng để đo được khả năng lấp đầy của hỗn hợp bê tông Thiết bị bao gồm một ống được chia ra thành 2 phần bởi một tường chắn nằm giữa có hình dạng và kích thước như hình 1.11

Để tiến hành thí nghiệm với hộp hình chữ U, bê tông được cho vào phần thiết bị nằm bên trái và chờ trong một phút Sau đó tường ngăn sẽ được nhấc lên để bê tông có thể chảy vào phần còn lại của ống Sau khi bê tông đã chảy vào phần còn lại, nếu chiều cao của khối bê tông được đổ dâng đầy > 300mm thì bê tông có khả năng tự đầm

Hình 1.11 Dụng cụ thí nghiệm kiểu chữ U 1.7.3.2 Phương pháp thử vòng J (J ring: ASTM C 1621/C 1621M)

Hình 1.12 Dụng cụ thí nghiệm kiểu vòng J

Dụng cụ thí nghiệm gồm 2 phần xem Hình 1.12: Côn đo độ xòe và vòng tròn J Vòng tròn J là một vòng tròn bằng kim loại, có đường kính tại tim là 300±3.3mm, chiều dày 25±1.5mm, đứng trên 16 thanh thép tròn đường kính D16, chiều dài mỗi thanh thép là 100±1.5mm

Tiến hành thí nghiệm bằng cách đặt côn vữa vào chính giữa vòng tròn J Sau đó, nhồi đầy bê tông tươi vào côn vữa với lưu ý không được tác dụng lực trong quá trình nhồi bê tông Từ từ nhấc côn vữa lên theo chiều thẳng đứng để cho bê tông tràn qua vòng tròn J Đo đường kính theo 2 chiều vuông góc của vòng tròn và lấy giá trị trung bình làm giá trị độ xòe khi có vòng tròn Lặp lại thí nghiệm trên trong trường hợp không có vòng tròn J ta được giá trị độ xòe khi không có vòng tròn Hiệu số giữa hai giá trị độ xòe khi không có vòng tròn và khi có vòng tròn cho ta thấy khả năng chảy của bê tông Nếu giá trị của hiệu số này nhỏ hơn 25mm thì bê tông có khả năng chảy tốt, nếu giá trị của hiệu số này lớn hơn 50mm thì khả năng chảy của bê tông sẽ kém

1.7.3.4 Thí nghiệm kiểu hộp chữ L

Dụng cụ thí nghiệm bao gồm một hộp cứng với bề mặt nhẵn, không dính bê tông hình chữ L và lưới thép gồm 2 loại, loại 1 gồm 2 thanh thép tròn trơn đường kính 12mm, khoảng cách giữa các thanh là 59mm Loại 2 gồm 3 thanh thép tròn trơn đường kính 12mm, khoảng cách giữa các thanh là 41mm

Tiến hành thí nghiệm bằng cách đóng cửa ngăn cách giữa phần hộp đứng và hộp ngang, đổ bê tông vào phần hộp đứng, sau đó dừng lại trong vòng (60±10)s rồi quan sát xem có sự phân tầng hay không Nhấc cửa lên theo phương thẳng đứng để cho bê tông có thể chảy tự do vào phần hộp nằm ngang, sau khi bê tông dừng lại, tiến hành đo khoảng cách ΔH từ đỉnh của bê tông tới đỉnh của hộp ngang, từ đó tính được chiều dày của bê tông trong hộp nằm ngang Tiến hành đo tiếp chiều dày của bê tông H1 trong

Cửa

2 hoặc 3 thanh thép D12

700

Hình 1.13 Dụng cụ thí nghiệm kiểu hộp chữ L

phần hộp đứng Khả năng chảy của bê tông sẽ được tính theo công thức PA=H2/H1 Giá trị tối ưu cho H1 là 91mm

Qua các phương pháp thí nghiệm ở trên có thể thấy rằng, thử vòng J để xác định ảnh hưởng của chướng ngại vật như thanh thép nằm trên lối chuyển động của BTTĐ Các phương pháp thử kiểu hình hộp, kiểu chữ U và kiểu chữ L ngoài việc thử khả năng chảy của bê tông qua chướng ngại vật còn thử khả năng chống lại sự phân tầng của bê tông

Có thể nhận thấy là tuy cùng đo một đặc tính của bê tông nhưng lại có rất nhiều phương pháp thử khác nhau và ngay cả cùng một phương pháp thử thì dụng cụ thử cũng có kích thước rất khác nhau Điều đó cho thấy là hầu hết các phương pháp thử cho BTTĐ đều chưa được tiêu chuẩn hoá, hoặc là nếu được tiêu chuẩn hoá thì cũng mới ở dạng tiêu chuẩn hoá cho từng quốc gia, chứ chưa có những tiêu chuẩn có thể áp dụng cho nhiều nước Đến tháng 4 năm 2010, viện nghiên cứu tiêu chuẩn Anh (British Standard Intitution) mới cho ra đời tiêu chuẩn BS EN 206-9:2010 bê tông: Bổ sung quy định cho BTTĐ (BS EN 206-9:2010 Concrete: Additional rules for self-coMpacting concrete (SCC)) BS EN 206-9:2010 là toàn bộ các yêu cầu chung cho

BTTĐ khi trộn tại công trường hoặc bê tông trong nhà máy bê tông đúc sẵn

Hiện nay, mới chỉ có phương pháp thử đo độ chảy xoè và phương pháp thử kiểu vòng J là được Hiệp Hội Mỹ về Vật liệu và Phương pháp thí nghiệm (American Society for Testing and Material – ASTM) là đưa vào tiêu chuẩn ASTM C1611-05 và ASTM C1621-06 Các phương pháp thử còn lại mới chỉ được các tác giả nghiên cứu

và đề xuất dưới dạng những hướng dẫn trong việc kiểm tra, áp dụng BTTĐ mà chưa chính thức được tiêu chuẩn hoá

Phạm vi các giá trị đặc trưng ứng với các chỉ tiêu thí nghiệm của BTTĐ áp dụng cốt liệu kích thước < 25mm được trình bày trong Bảng 1.4 sau:

Bảng 1.4 Các chỉ tiêu được chấp thuận của BTTĐ

Phương pháp thí nghiệm Đơn vị

Phạm vi giá trị đặc trưng

340

100

15

Để đạt được khả năng biến dạng cần thiết của bê tông người ta làm giảm ma sát giữa các hạt cốt liệu thô trong hỗn hợp bằng các loại phụ gia tăng độ nhớt Việc giảm cốt liệu thô và bắt buộc phải tăng lượng bột khoáng để đạt được khả năng biến dạng yêu cầu là cần thiết

Kích thước và hàm lượng cốt liệu thô trong hỗn hợp BTTĐ liên quan trực tiếp đến khả năng xuyên suốt của bêtông Yêu cầu về khả năng xuyên suốt phụ thuộc vào hình dạng cốt pha và mức độ dày đặc của cốt thép Khi hỗn hợp bê tông đảm bảo đủ

độ nhớt thì khả năng tắc nghẽ sẽ giảm đi

1.8 TÍNH CHẤT CỦA BTTĐ SAU KHI HÌNH THÀNH CƯỜNG ĐỘ

1.8.1 Cường độ chịu nén

BTTĐ với cùng tỉ lệ nước trên xi măng thường có cường độ chịu nén cao hơn so với bê tông truyền thống do việc không sử dụng lực rung đã làm cho bề mặt dính bám giữa cốt liệu và hồ xi măng tốt hơn Theo một số kết quả thí nghiệm về cường độ và sự phát triển cường độ đã chỉ ra rằng sự phát triển cường độ của BTTĐ cũng tương tự như bê tông truyền thống

1.8.2 Cường độ chịu kéo khi uốn

Thực nghiệm cho thấy cường độ chịu kéo của BTTĐ đối với mỗi cấp bê tông có giá trị tương tự như bê tông truyền thống vì hàm lượng hồ xi măng trong bê tông thực chất không có ảnh hưởng lớn đến cường độ chịu kéo

1.8.3 Mô đun đàn hồi

Với thành phần cốt liệu thô chiếm tỷ lệ chủ yếu trong hỗn hợp bê tông thì giá trị

mô đun đàn hồi của cốt liệu thô sẽ ảnh hưởng lớn đến giá trị mô đun đàn hồi của hỗn hợp bê tông Lựa chọn loại cốt liệu thô với mô đun đàn hồi cao sẽ tăng được mô đun đàn hồi của hỗn hợp bê tông Tuy nhiên, việc tăng hàm lượng hồ xi măng sẽ làm giảm giá trị E của bê tông Do BTTĐ thường có hàm lượng hồ xi măng cao hơn bê tông truyền thống nên giá trị E thường nhỏ hơn so với bê tông truyền thống Điều này sẽ ảnh hưởng đến quan hệ giữa cường độ chịu nén và độ vồng khi căng kéo cốt thép dự ứng lực đối với kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực Do vậy cần có sự kiểm soát cường

độ của bê tông một cách cẩn thận tại thời điểm căng kéo cốt thép

và mô đun đàn hồi của cốt liệu cũng lớn thì từ biến sẽ nhỏ

Đối với BTTĐ, do lượng hồ xi măng trong hỗn hợp lớn hơn bê tông thường nên có thể hệ số từ biến sẽ lớn hơn so với bê tông thường cùng cường độ

Sự có mặt của cốt liệu sẽ làm ngăn cản quá trình co ngót của hồ xi măng, do vậy nếu thể tích của cốt liệu trong hỗn hợp bê tông càng lớn và giá trị E của cốt liệu càng lớn thì co ngót nhiệt càng giảm Một số thí nghiệm do các Nhà khoa học Đức tiến hành trên một số loại BTTĐ và bê tông thường cho thấy:

Biến dạng trong BTTĐ do co ngót thường cao hơn bê tông thường

Biến dạng trong BTTĐ do từ biến thường nhỏ hơn bê tông thường

Giá trị tổng biến dạng do co ngót và từ biến trong BTTĐ và bê tông thường xấp

1.8.7 Lực dính với cốt thép thường và cốt thép ứng suất trước

Bê tông cốt thép dựa trên cơ sở lực dính hữu hiệu giữa bê tông và cốt thép Lực dính của bê tông phải đủ để ngăn cản sự phá hoại Lực dính của bê tông phụ thuộc vào

vị trí của cốt thép và chất lượng của bê tông

Lực dính kém thường là do bê tông không bao bọc được hết toàn bộ cốt thép hoặc là có sự phân tầng trong hỗn hợp bê tông trước khi đông cứng dẫn đến bề mặt tiếp xúc của bê tông và cốt thép không được tốt Đối với BTTĐ, do có độ chảy tốt và không có sự phân tầng nên lực dính thường tốt hơn so với bê tông thường

1.8.8 Khả năng chống cắt tại các mặt phẳng đổ

Bề mặt của BTTĐ sau khi đổ cũng như khi đã ninh kết xong thường có độ nhẵn hơn bê tông thường và có khả năng chống thấm tốt hơn bê tông thường nên khả năng chống cắt tại các mặt phẳng của BTTĐ thường thấp hơn bê tông thường Do vậy đối với bề mặt của BTTĐ cần phải có biện pháp tạo nhám thật tốt giữa các lần đổ

1.8.9 Khả năng chống phá hủy do nhiệt độ cao

Khả năng chống cháy của BTTĐ cũng tương tự như bê tông thường Trong điều kiện bị nung dưới ngọn lửa thì BTTĐ cũng có các đặc tính tương tự như bê tông cường

độ cao thông thường

1.8.10 Độ bền

Tuổi thọ của kết cấu bê tông có liên quan chặt chẽ với khả năng chống thấm của

bề mặt Khả năng chống thấm lại phụ thuộc vào loại vật liệu, cấp phối bê tông cũng như sự kiểm soát trong quá trình thi công như độ chặt, hoàn thiện bề mặt và bảo dưỡng

Việc không được đầm chặt trong quá trình thi công do tĩnh không giữa các thanh thép và giữa cốt thép với ván khuôn nhỏ là một trong những nguyên nhân chủ yếu dẫn đến độ bền kém của kết cấu bê tông cốt thép, nhất là trong điều kiện môi trường khắc nghiệt Đây cũng là lý do chính để phát triển BTTĐ ở Nhật Bản

BTTĐ với các đặc tính tốt kể trên sẽ làm giảm thiểu các yếu tố ảnh hưởng đến bề mặt nên sẽ có khả năng chống thấm tốt hơn, do vậy độ bền sẽ tốt hơn

1.9 CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỂ ỨNG DỤNG BTTĐ VÀO XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

Các dự án có khối lượng bê tông càng nhiều, thời gian thi công kéo dài, mác bê tông yêu cầu cao thì khi sử dụng BTTĐ sẽ giảm được chi phí càng lớn, tính hiệu quả càng cao Các công trình sử dụng kết cấu thành mỏng, dày đặc cốt thép, ống thép nhồi bê tông, công trình nhà cao tầng, đập xà lan, các công trình này thường có nhiều đặc điểm riêng biệt như: tải trọng ngang lớn, khối lượng thi công nhiều, mặt bằng thường hạn chế, thi công trên cao, nhiều người cùng tham gia, do đó ngay từ khâu thiết kế kiến trúc cho đến kết cấu móng, kết cấu phần thân, sử dụng vật liệu, hệ thống kỹ thuật cũng như công nghệ thi công và phương thức quản lý, điều hành trong quá trình triển khai xây dựng phải được quan tâm và phối hợp chặt chẽ một cách có hệ thống và tổng thể Với các kết cấu có đặc điểm riêng biệt nêu trên thì việc đổ, đầm bê tông khi thi công rất khó hoặc không thực hiện được Nếu bê tông không được đầm chặt sẽ dẫn tới rỗng,

rỗ cấu kiện, làm cường độ bê tông thiết kế không đảm bảo và độ bền của cấu kiện bị suy giảm đáng kể Việc ứng dụng BTTĐ vào xây dựng các công trình sẽ mang lại hiệu quả về kinh tế - xã hội và mỹ quan công trình

Đối với nhà cao tầng, tại các vị trí giao nhau giữa dầm và cột hoặc các tháp trụ cầu có chiều cao lớn được thiết kế với mật độ thép dày đặc, khả năng thi công bê tông thường bằng phương pháp bơm và đầm chặt bê tông bằng đầm dùi tại các nút giao nhau hay tháp này là rất khó khăn và có thể không thực hiện được Với khả năng tự đầm chặt, BTTĐ đặc biệt hiệu quả trong việc khắc phục khó khăn kỹ thuật này

Các công trình có thời gian xây dựng dài với chi phí sản xuất lớn dẫn đến tình trạng ứ đọng vốn lớn, biến động giá cả dẫn đến rủi ro cao cho các chủ đầu tư, các nhà thầu thi công Việc rút ngắn thời gian thi công sẽ mang lại những lợi ích đáng kể cho

chủ đầu tư, cho nhà thầu thi công cũng như mang lại các hiệu quả kinh tế-xã hội khác

1.10 KẾT LUẬN CHƯƠNG

Việc áp dụng công nghệ BTTĐ vào xây dựng các công trình trên thế giới là bước nhảy vọt về công nghệ thi công bê tông và hiện nay đã có nhiều nước trên thế giới ứng dụng

Ở Việt Nam công nghệ BTTĐ từng ngày đang dần được nghiên cứu ứng dụng rộng rãi, đặc biệt là trong công tác xây dựng các công trình có kết cấu mỏng và mật độ cốt thép dày, sửa chữa các hư hỏng và các kết cấu công trình thi công bị khuyết tật Vì vậy, BTTĐ cần được nghiên cứu một cách đầy đủ hơn nữa từ khâu vật liệu chế tạo, thiết kế đển công nghệ thi công