Nghiên cứu sử dụng phụ gia khoáng kết hợp với cốt sợi chế tạo bê tông chất lượng cao

Giải pháp được đưa ra ở đây là bổ sung các loại sợi vào trong thành phần bê tông có sử dụng phụ gia giúp tăng cường cường độ chịu uốn, giảm thiểu khả năng xuất hiện vết nứt trong bê tông

i

LỜI CAM ĐOAN

Kính gửi: - Ban giám hiệu Trường Đại học Thủy Lợi

- Phòng Đào tạo đại học và Sau đại học

Tên tôi là: Nguyễn Việt Hằng

đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng tôi Nội dung trong luận văn có tham khảo và sử dụng tài liệu của các nghị định, thông tư, tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành và các trang thông tin theo danh mục tài liệu tham khảo của luận văn

Hà Nội, ngày 30 tháng 10 năm 2018

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Việt Hằng

Trong quá trình thực hiện luận văn, học viên đã cố gắng và hết sức nỗ lực song do những hạn chế về kiến thức, thời gian, kinh nghiệm và tài liệu tham khảo cho nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót Học viên rất mong nhận được sự đóng góp và tư vấn của các thầy cô giáo

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày 30 tháng 10 năm 2018

HỌC VIÊN

Nguyễn Việt Hằng

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC HÌNH vi

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU viii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ VIỆC SỬ DỤNG PHỤ GIA, CỐT SỢI TRONG BÊ TÔNG ỨNG DỤNG CHO CÔNG TRÌNH BIỂN 4

1.1 Đặc điểm và các yêu cầu riêng của bê tông ứng dụng cho công trình biển 4

1.1.1 Đặc điểm của môi trường biển 4

1.1.2 Tác động của môi trường biển đối với các kết cấu bê tông, bê tông cốt thép 6

1.2Tổng quan về phụ gia dùng cho bê tông 12

1.2.1 Khái niệm và phân loại phụ gia cho bê tông 12

1.2.2 Phụ gia hóa học dùng cho bê tông 17

1.3 Tình hình sử dụng phụ gia trong chế tạo bê tông chất lượng cao trên Thế giới và ở Việt Nam 18

1.3.1 Tình hình nghiên cứu và sử dụng phụ gia trong chế tạo bê tông trên thế giới 18

1.3.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng phụ gia trong chế tạo bê tông ở Việt Nam 19

1.4 Tổng quan về bê tông cốt sợi 21

1.4.1 Khái niệm và phân loại bê tông cốt sợi 21

1.4.2 Những đặc trưng cơ bản của bê tông cốt sợi 25

Tính năng kỹ thuật 25

1.5 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng bê tông cốt sợi trên thế giới và ở Việt Nam 26

iv

1.5.1 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng trên thế giới 26

1.5.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng ở Việt Nam 29

Kết luận chương 1 32

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC LỰA CHỌN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHO BÊ TÔNG CÔNG TRÌNH BIỂN 33

2.1 Cơ sở khoa học lựa chọn tổ hợp phụ gia kết hợp với cốt sợi để nâng cao chất lượng bê tông trong điều kiện Việt Nam 33

2.1.1 Phân tích lựa chọn phụ gia khoáng 33

2.1.2 Phân tích lựa chọn phụ gia hóa học 35

2.1.3 Tổ hợp phụ gia được lựa chọn sử dụng 35

2.1.4 Lựa chọn loại sợi 36

2.2 Vật liệu sử dụng trong nghiên cứu 36

2.2.1 Xi măng 37

2.2.2 Tro bay 37

2.2.3 Silicafume 38

2.2.4 Cát 39

2.2.5 Cát tiêu chuẩn dùng cho thí nghiệm xác định cường độ chất kết dính 40 2.2.6 Đá 40

2.2.7 Sợi PP 41

2.2.8 Phụ gia hóa học 41

2.2.9 Nước 42

2.3 Các chỉ tiêu và phương pháp thí nghiệm dùng trong nghiên cứu 42

2.3.1 Các tiêu chuẩn thí nghiệm vật liệu 42

2.3.2 Các tiêu chuẩn thí nghiệm bê tông 43

2.4 Tính toán thành phần bê tông có sử dụng phụ gia và cốt sợi 43

2.4.1 Các yêu cầu của bê tông 43

2.4.2 Phương pháp tính toán thành phần bê tông có sử dụng phụ gia dùng trong nghiên cứu 44

2.4.3 Kết quả tính toán thành phần bê tông 48

Kết luận chương 2 51

v

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO SỬ DỤNG CỐT SỢI KẾT HỢP VỚI TỔ HỢP PHỤ GIA CHO ĐÊ BIỂN NAM ĐÌNH

VŨ, HẢI PHÒNG 53

3.1 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của việc dùng phụ gia và cốt sợi đến các chỉ tiêu kỹ thuật của hỗn hợp bê tông và bê tông 53

3.1.1 Quy trình thực hiện thí nghiệm 53

3.1.2 Các kết quả nghiên cứu chế tạo bê tông sử dụng tổ hợp phụ gia đã được lựa chọn và cốt sợi PP 59

3.2 Nghiên cứu ứng dụng bê tông cốt sợi kết hợp với tổ hợp phụ gia cho đê biển Nam Đình Vũ, Hải Phòng 73

3.2.1 Tổng quan về dự án đê biển Nam Đình Vũ, Hải Phòng 73

3.2.2 Tính toán kết cấu đê biển Nam Đình Vũ, Hải Phòng 76

3.3 Biện pháp thi công bê tông sử dụng phụ gia kết hợp với cốt sợi ứng dụng cho đê biển Nam Đình Vũ, Hải Phòng 82

3.3.1 Chế tạo cấu kiện 82

3.3.2 Thi công lắp đặt cấu kiện 83

Kết luận chương 3 84

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

vi

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 11 Nguyên nhân phá hoại bê tông do tác động vật lý và cơ học 7

Hình 12 Nguyên nhân phá hoại bê tông do tác động ăn mòn 8

Hình 13 Tổng hợp các dạng ăn mòn bê tông, cốt thép trong môi trường biển và định hướng giải pháp hạn chế 10

Hình 14 Cầu cảng Thị Nại (Bình Định) bị bong tróc, trơ cả khung sắt thép hoen gỉ 11

Hình 15.Cảng Thương Vụ-Vũng Tàu sau 15 năm sử dụng 11

Hình 16 Cảng Cửa Cấm –Hải Phòng, cách biển 25km, sau 30 năm sử dụng 11

Hình 17 Ăn mòn cốt thép dàn van cống sau 22 năm – Nam Định 11

Hình 18 Một số loại sợi dùng cho sản xuất bê tông 24

Hình 19 Khả năng chịu kéo của bê tông cốt sợi 25

Hình 110 Tính dẻo dai của bê tông cốt sợi 25

Hình 111 Khả năng chống nứt của bê tông cốt sợi 26

Hình 112 Sân bay Frankfurt – Đức 28

Hình 113 Cầu đi bộ Sherbrooke ở Sherbrooke, Quebec, Canada 29

Hình 114 Hầm Hải Vân sử dụng công nghệ BTCS Thép 30

Hình 115 Đê biển Cà Mau 30

Hình116 Kênh tưới Nam Gò Đậu, hệ thống tưới Tháp Mão sử dụng công nghệ BTCS Polypropylene 31

Hình 117 Bờ kè đê biển Thái Thụy, Thái Bình sử dụng BTCS 31

Hình 118 Bờ kè kênh Tham Lương, TP Hồ Chí Minh sử dụng sản phẩm BTCS 31

Hình 21 Sơ đồ tóm tắt vai trò, tác dụng của các loại phụ gia dùng trong nghiên cứu 36 Hình 22 Ba thành phần vật liệu trong hỗn hợp chất kết dính dùng trong nghiên cứu 39 Hình 23 So sánh kích thước hạt của các vật liệu trong thành phần chất kết dính 39

Hình 24 Sợi PP dùng trong nghiên cứu 41

Hình 25 Các thành phần vật liệu kết dính và phụ gia hóa học dùng trong nghiên cứu 42 Hình 26 Sơ đồ các bước tính toán thành phần bê tông có sử dụng phụ gia 47

Hình 27 Giao diện giới thiệu phần mềm 49

Hình 28 Giao diện nhập dữ liệu 49

Hình 29 Giao diện kết quả tính các đại lượng trung gian 50

Hình 210 Giao diện kết quả tính toán lượng vật liệu cho 1m3 bê tông 50

Hình 31 Thí nghiệm xác định độ sụt hỗn hợp bê tông 54

Hình 32 Đúc mẫu bê tông 54

Hình 33 Chế tạo mẫu thử cường độ nén 54

Hình 34 Chế tạo mẫu thử cường độ kéo khi uốn và môđun đàn hồi 55

Hình 35 Thí nghiệm kiểm tra cường độ nén của bê tông 56

Hình 36 Mẫu thí nghiệm sau khi bị nén phá hoại 56

Hình 37 Sơ đồ đặt mẫu thử thí nghiệm xác định cường độ kéo khi uốn 57

Hình 38 Thí nghiệm uốn mẫu 57

Hình 39 Mẫu sau khi bị uốn gãy 57

vii

Hình 310 Sơ đồ lắp khung và đồng hồ đo biến dạng 59

Hình 311 Sự thay đổi tỷ lệ N/CKD của các tổ mẫu khi lượng dùng phụ gia khác nhau 61

Hình 312 Sự biến đổi cường độ bê tông theo thời gian khi tỷ lệ phụ gia khoáng thay đổi 63

Hình 313 Hỗn hộp bê tông và mẫu bê tông có thành phần cốt sợi PP 66

Hình 314 Biến đổi cường độ nén của bê tông theo thời gian khi hàm lượng sợi thay đổi 67

Hình 315 Mẫu bị phá hoại sau thí nghiệm nén 69

Hình 316 Sự thay đổi cường độ uốn theo thời gian của các tổ mẫu với hàm lượng sợi thay đổi 70

Hình 317 Mẫu bị phá hoại sau thí nghiệm uốn 71

Hình 318 Biến đổi cường độ nén và mô đun đàn hồi của các mẫu bê tông 72

Hình 319 Sơ đồ mặt cắt ngang tuyến đê 75

Hình 320 Sơ đồ bố trí lực lên cấu kiện kè 76

Hình 321 Phân bố ứng suất Smax của bê tông thường 80

Hình 322 Phân bố ứng suất Smax của BT sử dụng PG 80

Hình 323 Phân bố ứng suất Smax của BT sử dụng PG và cốt sợi 81

viii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 21 Các chỉ tiêu cơ lý của xi măng PC40 Bút Sơn 37

Bảng 22 Các chỉ tiêu tính chất của tro tuyển Phả Lại 37

Bảng 23 Các chỉ tiêu tính chất của silicafume 38

Bảng 24 Các chỉ tiêu vật lý của cát 39

Bảng 25 Bảng thành phần hạt của cát 39

Bảng 26 Các chỉ tiêu vật lý của đá dăm 40

Bảng 27 Bảng thành phần hạt của đá dăm 41

Bảng 28 Các tiêu chuẩn thí nghiệm vật liệu 42

Bảng 29 Các tiêu chuẩn thí nghiệm bê tông 43

Bảng 210 Các cấp phối và thành phần vật liệu trong bê tông theo tính toán 48

Bảng 31 Hệ số tính đổi cường độ kéo khi uốn các mẫu kích thước khác dầm chuẩn 58 Bảng 32 Thành phần bê tông sau khi xác định lượng nước thỏa mãn độ lưu động yêu cầu 59

Bảng 33 Kết quả thí nghiệm cường độ nén, độ hút nước, khối lượng thể tích của BT 63 Bảng 34 Thành phần bê tông khi sử dụng có sử dụng sợi PP 66

Bảng 35 Kết quả thí nghiệm cường độ nén của bê tông có sợi PP 67

Bảng 36 Kết quả thí nghiệm cường độ uốn và môđun đàn hồi của bê tông 70

Bảng 37 Thông số vật liệu 76

Bảng 38 Thông số hình học của kè 77

Bảng 39 Tổng hợp kết quả tính toán ứng suất và chuyển vị 81

ix

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BTCS Bê tông cốt sợi

1

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Bê tông hiện là loại vật liệu được sử dụng rất rộng rãi và đóng vai trò quan trọng trong các lĩnh vực xây dựng bao gồm cả xây dựng dân dụng, giao thông và thủy lợi Tỷ lệ sử dụng bê tông hiện chiếm khoảng 40% khối lượng vật liệu và kết cấu bê tông chiếm khoảng 60% kết cấu xây dựng Tuy nhiên loại bê tông truyền thống có nhiều điểm hạn chế gây ra những ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng công trình và điều dễ nhận thấy nhất là bê tông thường phát sinh vết nứt và khả năng chịu kéo, chịu uốn rất kém Việc phát sinh vết nứt không chỉ làm ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của cấu kiện

mà còn là cơ hội để nước và các thành phần gây hại dễ dàng xâm nhập gây xâm thực

từ đó làm phá vỡ các liên kết và hư hỏng cấu kiện, phá hoại công trình nói chung và đặc biệt là công trình biển nói riêng Ngoài ra đối với bê tông công trình biển, thành phần hóa học trong nước biển có thể gây ra những hiện tượng ăn mòn đối với cả phần

đá xi măng trong bê tông và phần cốt thép làm tuổi thọ công trình thường bị giảm sút nhanh chóng

Xuất phát từ nhu cầu mở rộng quy mô, nâng cao chất lượng và kéo dài tuổi thọ công trình xây dựng nói chung và các công trình biển nói riêng, các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước đã không ngừng nghiên cứu thành phần, cấu trúc và tìm ra những giải pháp tối ưu để cải thiện chất lượng bê tông Các nghiên cứu lý thuyết cho thấy việc cải thiện các tính năng nhằm nâng cao chất lượng bê tông có thể thực hiện được thông qua việc tối ưu hóa cấu trúc bê tông bằng các loại phụ gia khác nhau bao gồm cả phụ gia khoáng vật và phụ gia hóa học Khi sử dụng các loại phụ gia phối hợp với nhau, không những tính chất về khả năng chịu nén được tăng lên mà còn có thể làm giảm khả năng

bị phá hủy, nâng cao độ bền và kéo dài tuổi thọ cho công trình Tuy nhiên việc sử dụng phụ gia chưa cải thiện được nhược điểm về khả năng chịu uốn của bê tông Giải pháp được đưa ra ở đây là bổ sung các loại sợi vào trong thành phần bê tông có sử dụng phụ gia giúp tăng cường cường độ chịu uốn, giảm thiểu khả năng xuất hiện vết nứt trong bê tông từ đó nâng cao chất lượng, kéo dài tuổi thọ cho công trình

2

Trên cơ sở phân tích trên, đề tài luận văn thạc sĩ sẽ được tiến hành với nội dung:

“Nghiên cứu sử dụng phụ gia khoáng kết hợp với cốt sợi chế tạo bê tông chất lượng cao ứng dụng cho đê biển Nam Đình Vũ, Hải Phòng”

2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu giải pháp sử dụng kết hợp một số loại phụ gia sẵn có trong điều kiện Việt Nam cùng với cốt sợi để nâng cao chất lượng bê tông bao gồm việc cải thiện khả năng kháng nén, kháng uốn, môđun đàn hồi, cũng như khả năng hạn chế xâm thực, nâng cao độ bền từ đó kéo dài tuổi thọ cho công trình, đặc biệt là các công trình biển

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu ảnh hưởng của việc sử dụng tổ hợp phụ gia gồm phụ gia khoáng tro bay là nguyên liệu phế thải sẵn có tại ở Việt Nam, kết hợp với silicafume là phụ gia khoáng có kích thước siêu mịn và phụ gia hóa dẻo đến các tính chất của hỗn hợp bê tông và bê tông đóng rắn;

- Nghiên cứu tính chất của cốt sợi phân tán PP dùng trong bê tông có sử dụng phụ gia để tăng khả năng kháng uốn, hạn chế các vết nứt, tăng độ bền dẻo dai, nâng cao khả năng chống va đập từ đó cải thiện độ bền và kéo dài tuổi thọ cho công trình;

- Nghiên cứu ứng dụng bê tông sử dụng phụ gia tro bay, silicafume kết hợp với cốt sợi phân tán PP ứng dụng cho một kết cấu công trình cụ thể là đê biển Nam Đình

Vũ, Cát Hải, Hải Phòng

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

- Tổng hợp các kết quả nghiên cứu về việc sử dụng phụ gia cho bê tông chất lượng cao từ đó chọn tổ hợp phụ gia thích hợp trong điều kiện Việt Nam;

- Tổng hợp một số kết quả nghiên cứu về việc sử dụng cốt sợi để cải thiện khả năng chịu kéo cho bê tông, từ đó có cơ sở để đưa cốt sợi vào trong thành phần bê tông có

sử dụng phụ gia nhằm nâng cao chất lượng cho bê tông;

- Nghiên cứu phương pháp tính toán thành phần bê tông có sử dụng phụ gia và cốt sợi;

- Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu chế tạo bê tông, các chỉ tiêu của hỗn hợp bê tông và bê tông đã rắn chắc;

- Dựa trên các kết quả thí nghiệm có thể đánh giá được hiệu quả của việc sử dụng tổ hợp phụ gia đã chọn với các tỷ lệ dùng khác nhau cũng như hiệu quả của việc sử dụng cốt sợi để khắc phục nhược điểm về khả năng chịu kéo của bê tông, từ đó chọn được tỷ lệ phụ gia và cốt sợi tối ưu để chế tạo bê tông chất lượng cao, đề xuất ứng dụng cho đê biển Nam Đình Vũ, Hải Phòng

6 Nội dung của luận văn

Luận văn gồm có phần mở đầu, phần kết luận và 3 chương chính được bố cục như sau: Phần mở đầu

Chương 1: Tổng quan về công trình biển và việc sử dụng phụ gia, cốt sợi trong bê tông ứng dụng cho công trình biển

Chương 2: Cơ sở khoa học lựa chọn vật liệu và phương pháp nghiên cứu cho bê tông công trình biển

Chương 3: Nghiên cứu chế tạo bê tông chất lượng cao sử dụng cốt sợi kết hợp với tổ hợp phụ gia cho đê biển Nam Đình Vũ, Hải Phòng

Kết luận và kiến nghị

Danh mục tài liệu tham khảo

4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH BIỂN VÀ VIỆC SỬ DỤNG PHỤ GIA, CỐT SỢI TRONG BÊ TÔNG ỨNG DỤNG CHO CÔNG TRÌNH BIỂN

1.1 Đặc điểm và các yêu cầu riêng của bê tông ứng dụng cho công trình biển

Biển và đại dương chiếm gần ¾ diện tích trái đất và nhu cầu hoạt động của con người trên biển ngày càng tăng, do đó yêu cầu về việc xây dựng các công trình biển ngày càng trở nên cần thiết và cấp bách

Các công trình biển thường có điều kiện thi công khó khăn, lại phải gánh chịu các tác động khắc nghiệt nên công trình thường bị xuống cấp và hư hỏng nhanh chóng Những đặc điểm bất lợi về điều kiện thi công và điều kiện làm việc của các công trình biển có thế thấy được như sau:

- Địa hình thi công phức tạp, điều kiện thi công khó khăn bị ảnh hưởng bởi chế độ thủy văn, xa bờ, đường thi công thay đổi ;

- Khối lượng thi công lớn, thời gian kéo dài;

- Vật liệu rời, thi công phải dàn xếp để đạt độ khít nhất định;

- Thường xuyên bị tác động của mực nước thay đổi, sóng biển và dòng chảy ven bờ Với vật liệu sử dụng là bê tông cho công trình biển, những yếu tố liên quan đến đặc điểm của môi trường biển và các tác động của môi trường biển đối với các kết cấu bê tông, bê tông cốt thép được phân tích cụ thể như sau:

1.1.1 Đặc điểm của môi trường biển

Các công trình được xây dựng ở vùng biển hoặc ven biển chịu tác động trực tiếp của những thành phần của môi trường khí hậu biển liên quan đến các yếu tố về mặt hóa học, vật lý, cơ học, và sinh học Cụ thể về đặc trưng và tác động của các yếu tố này được phân tích trong nội dung dưới đây

(1) Thành phần hóa học của nước biển

Thành phần hóa học của nước tại các đại dương biến đổi trong một giới hạn không lớn, tổng hàm lượng các muối hòa tan cỡ 33-35%o (hoặc g/l), và các ion chính có trong thành phần gồm Na+, Mg2+, Cl- và SO42- Trong 1 lít nước biển trung bình có 19,8g Cl- và 2,7g SO42- Nước biển thường có độ pH = 8,2-:-8,3

có ảnh hưởng đến tốc độ của các phản ứng hóa học và điện hóa trong bê tông Nhiệt

độ là nguồn năng lượng dẫn động, làm gia tăng cả sự khởi nguồn và diễn biến của quá trình phá hoại Những nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng, khi tăng nhiệt độ thêm

10oC, tốc độ phản ứng hóa học sẽ tăng gấp đôi

(3) Áp lực thủy tĩnh

Áp lực thủy tĩnh đóng vai trò như một lực truyền động đẩy nước biển qua những phần vật liệu rỗng Trong trường hợp bê tông có độ rỗng lớn, lực mao dẫn được gia tăng thêm bởi áp lực thủy tĩnh có thể dẫn đến sự chuyển dịch của nước biển đến những phần không ngập nước của kết cấu bê tông, nơi có sự bay hơi nước bề mặt diễn ra nhanh, từ đó có thể tạo ra ứng suất do muối kết tinh gây phá hoại bê tông

(4) Thủy triều

Thủy triều diễn ra gồm quá trình dâng lên và hạ xuống từ từ của nước đại dương theo một chu kỳ xác định hai lần trong một ngày Do hoạt động của thủy triều diễn ra nên các kết cấu làm việc trong môi trường biển sẽ chịu tác động khô-ẩm, nóng-lạnh liên tiếp (do chênh lệch nhiệt độ không khí và nước biển), và có thể cả đóng-tan băng (ở vùng khí hậu lạnh) theo chu kỳ cùng với thủy triều, hai lần một ngày Những tác động này luôn là tác nhân thúc đẩy quá trình ăn mòn và phá hủy diễn ra nhanh chóng hơn

(5) Sóng

Lực tạo bởi sóng biển là rất lớn và thường là mối quan tâm chính khi thiết kế các kết cấu công trình làm việc ở biển Sóng được tạo chủ yếu nhờ vào tác động của gió đối với nước, thông qua lực ma sát năng lượng gió được chuyển thành năng lượng của sóng Những cơn bão, dông tố, sạt lở đất và động đất đều góp phần tạo nên những con sóng cao và mạnh vì tổng năng lượng của một con sóng tỷ lệ thuận với bình phương

6

chiều cao sóng Phần kết cấu bê tông chịu tác động của sóng mạnh rất dễ bị hư hỏng

do sự mài mòn gây ra bởi cát, sỏi, băng trôi và các vật rắn trôi nổi khác trong nước

(6) Sương mù và bụi nước

Sương mù và bụi nước bờ biển được xem như là một phương tiện đưa nước biển vào sâu trong đất liền Do đó vấn đề độ bền phát sinh từ yếu tố ăn mòn của nước biển đối với bê tông không chỉ giới hạn với các kết cấu ở bờ biển và vùng đại dương, mà cả những kết cấu trong đất liền nằm gần vùng biển

(7) Băng nổi

Ở những vùng biển có các tảng băng nổi, do tác động của gió và dòng chảy sẽ đưa các tảng băng dần dịch chuyển tiếp xúc với các kết cấu công trình, va đập và lặp lại theo chu kỳ nhiều lần Những tác động này có thể dẫn đến sự hao mòn đáng kể khối lượng trên bề mặt của kết cấu bê tông

bê tông

Như vậy có thể kết luận rằng môi trường biển thực sự không thân thiện với những vật liệu thường được sử dụng trong xây dựng, trong đó có bê tông và bê tông cốt thép Những tác động phối hợp, giao thoa của các yếu tố trên chính là nguyên nhân gây nên

sự phá hoại các kết cấu BT-BTCT trong môi trường biển Xét về bản chất các hình thức hư hỏng đều tuân theo một trong những cơ chế phá hoại được phân tích dưới đây

1.1.2 Tác động của môi trường biển đối với các kết cấu bê tông, bê tông cốt thép

Dựa vào các yếu tố đặc trưng của môi trường biển có thể thấy nguyên nhân gây hư hỏng dẫn đến phá hoại các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép trong môi trường biển là

do sự tác động của các yếu tố vật lý, cơ học, hóa học và sinh học Tác động phối hợp, giao thoa của các yếu tố này làm cho bê tông và bê tông cốt thép trong môi trường biển bị phá hoại nhanh chóng Xét về bản chất có các hình thức phá hoại sau đây:

7

- Phá hoại bê tông do tác động vật lý và cơ học

- Phá hoại bê tông do tác động hóa học và sinh học

- Phá hoại cốt thép do tác động hóa học và sinh học

Cụ thể về cơ chế phá hoại của các loại trên được phân tích trong nội dung dưới đây

Cơ chế phá hoại bê tông do tác động vật lý và cơ học

Theo P.Kumar Mehta, nguyên nhân phá hoại kết cấu bê tông do tác động về mặt vật

lý, cơ học được tóm tắt trong sơ đồ hình 1-1 dưới đây:

Hình 11 Nguyên nhân phá hoại bê tông do tác động vật lý và cơ học

Như vậy tác động vật lý và cơ học có thể gây phá hoại dưới hai hình thức là hao mòn khối lượng bề mặt và gây nứt cho bê tông

Cơ chế phá hoại bê tông do tác động hóa học và sinh học

Phá hoại kết cấu bê tông do tác động hóa học và sinh học đều liên quan đến những biến đổi về mặt hóa học, được gọi chung là phá hoại do tác động ăn mòn Nguyên nhân phá hoại các kết cấu bê tông do tác động ăn mòn được mô tả trong hình 1-2 Theo đó, tác động ăn mòn bê tông có thể được phân thành 3 loại sau đây:

(a) Ăn mòn loại I, do sự hòa tan các thành phần trong đá xi măng

(b) Ăn mòn loại II, do phản ứng hóa học tạo thành các chất mới tan mạnh

(c) Ăn mòn loại III, do phản ứng hóa học tạo thành các chất kết tủa tăng thể tích

8

Hình 12 Nguyên nhân phá hoại bê tông do tác động ăn mòn

Cơ chế phá hoại cốt thép do tác động hóa học

Với các kết cấu bê tông cốt thép thông thường, cốt thép trong bê tông bị ăn mòn chủ yếu là do ăn mòn điện hóa Trong môi trường biển, ăn mòn cốt thép còn do tác dụng xâm thực của ion Clo ngấm từ bên ngoài hay do lẫn trong vật liệu chế tạo bê tông

− Ăn mòn điện hóa cốt thép trong bê tông

Ở dạng ăn mòn này, các nguyên tử sắt trong cốt thép tách khỏi mạng lưới tinh thể và trở thành ion mạch điện trong dung dịch, dưới tác dụng của ion OH- trong môi trường tạo ra các sản phẩm gỉ khác nhau dưới dạng công thức chung xFeO.yFe2O3.zH2O Như vậy, gỉ được tạo ra cần có oxy (O2) và nước hay hơi ẩm (H2O) Các sản phẩm này có tính xốp, tích tụ trên bề mặt cốt thép với thể tích lớn gấp 4-6 lần so với các thành phần ban đầu, gây nội ứng suất phá hoại cấu trúc bê tông dọc theo vị trí đặt thép làm cho các tác nhân xâm thực dễ dàng xâm nhập vào bên trong, tăng nhanh quá trình ăn mòn bê tông và cốt thép

− Ăn mòn do hiện tượng phá vỡ sự tự bảo vệ của bê tông cốt thép

Bình thường, khi cốt thép được đặt trong bê tông đặc chắc, chưa bị cacbonat hóa thì thép được bảo vệ hoàn toàn trong môi trường kiềm của bê tông nhờ vào hàm lượng lớn

9

của canxi oxit, natri oxit và kali oxit hoà tan Các hợp chất kiềm trong bê tông giữ độ

pH ở mức 113 giúp tạo nên một lớp màng oxyt mỏng trên bề mặt cốt thép (dày từ

2-20 nanomét) ngăn cản quá trình gỉ thép, lớp màng mỏng này được gọi là màng “thụ động” Trong điều kiện thông thường, lớp màng mỏng có khả năng bảo vệ cốt thép chống lại sự tấn công của các tác nhân ăn mòn từ môi trường Cơ chế này được gọi là

"cơ chế bảo vệ thụ động" của bê tông cốt thép Hiện tượng ăn mòn chỉ xảy ra khi lớp màng “thụ động” bị xuyên thủng, khi đó việc ăn mòn cốt thép sẽ dẫn đến nở thể tích, làm nứt vỡ lớp bê tông bảo vệ và phá hoại toàn bộ bê tông cốt thép

Có hai cơ chế có thể phá vỡ sự tự bảo vệ của kết cấu bê tông cốt thép và được xem như là tác nhân chính dẫn đến ăn mòn của cốt thép trong bê tông làm việc trong môi trường biển đó là hiện tượng cacbonat hoá kết hợp rửa trôi kiềm và sự xâm nhập của ion Clo Tốc độ thấm ion Clo quyết định bởi khả năng cố định ion Clo (khả năng cố định càng cao thì lượng ion clo tự do sẽ càng ít) và hệ số khuyếch tán ion Clo (hệ số khuyếch tán càng lớn thì lượng ion clo tự do xâm nhập càng nhiều), tức là nó sẽ phụ thuộc vào bản chất xi măng, các phụ gia khoáng và chất lượng bê tông (đặc trưng bằng

độ bền chống thấm) Khả năng thấm ion Clo tỉ lệ nghịch với hàm lượng khoáng C3A

có trong xi măng do đó các loại phụ gia khoáng tro bay, tro xỉ hoặc muội silic đưa vào

xi măng Pooclăng làm giảm tỉ lệ thành phần C3A nên giảm khả năng cố định ion clo, như vậy sẽ làm tăng độ thấm ion clo Song yếu tố quan trọng hơn là bê tông có tro bay, tro xỉ hoặc muội silic có hệ số khuyếch tán ion nhỏ hơn nhiều so với bê tông xi măng pooclăng Vì vậy bê tông có pha phụ gia khoáng tro bay, muội silic có khả năng bảo

vệ cốt thép cao hơn nhiều so với bê tông xi măng pooclăng

Cơ chế ăn mòn kết cấu bê tông cốt thép do tác động hóa học

Tổng hợp cơ chế ăn mòn bê tông cốt thép trong môi trường biển và định hướng biện pháp hạn chế cho từng thành phần được tóm tắt trên sơ đồ hình 1-3

Từ kết quả phân tích về đặc điểm của môi trường biển và các hình thái tác động do nó gây ra đối với kết cấu BT-BTCT có thể thấy rằng khả năng phá hoại của môi trường biển đối với các công trình BT và BTCT là rất mãnh liệt và cần phải có giải pháp thích hợp nâng cao độ bền cho BT-BTCT công trình biển nhằm đảm bảo chất lượng và tuổi thọ lâu dài cho công trình

10

Hình 13 Tổng hợp các dạng ăn mòn bê tông, cốt thép trong môi trường biển và định hướng giải pháp hạn chế

11

Dưới đây là hình ảnh một số hạng mục công trình biển bằng BT và BTCT bị ăn mòn

và phá hoại trong quá trình đưa vào sử dụng

Hình 14 Cầu cảng Thị Nại (Bình Định) bị bong tróc, trơ cả khung sắt thép hoen gỉ

Hình 15.Cảng Thương Vụ-Vũng Tàu sau 15

năm sử dụng

Hình 16 Cảng Cửa Cấm –Hải Phòng, cách biển 25km, sau 30 năm sử dụng

Hình 17 Ăn mòn cốt thép dàn van cống sau 22 năm – Nam Định

12

Để khắc phục sự phá hoại BT và BTCT các công trình biển có nhiều giải pháp khác nhau, tuy nhiên tùy vào từng hạng mục công trình và điều kiện làm việc của các công trình khác nhau, sẽ đưa ra các giải pháp hạn chế xâm thực và phá hoại các kết cấu BT Trước hết cần phải chế tạo loại BT có độ đặc chắc cao, cường độ nén và kháng uốn cao, BT không bị co ngót và rạn nứt, khả năng chống xâm thực và mài mòn cao Trong thiết kế, người ta thường dùng giải pháp về vật liệu bằng lựa chọn các loại vật liệu chế tạo BT một cách hợp lý, đảm bảo đầy đủ các Tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành Ngoài

ra, để tăng độ đặc chắc cho BT, thì trong khi thiết kế thành phần BT cần pha trộn thêm một số phụ gia khoáng vật hoạt tính như Silicafume, tro bay, tro trấu… ; hoặc thiết kế thành phần BT có tỷ lệ nước/chất kết dính (N/CKD) thấp, đảm bảo cấu trúc BT đặc chắc và mác chống thấm cao, làm ngăn cản khả năng thấm nước vào bên trong cấu trúc bê tông và hạn chế xâm thực phá hoại BT

1.2 Tổng quan về phụ gia dùng cho bê tông

1.2.1 Khái niệm và phân loại phụ gia cho bê tông

Khái niệm và sự cần thiết sử dụng phụ gia cho bê tông

Phụ gia bê tông được định nghĩa là một loại vật liệu được sử dụng như một nguyên liệu của bê tông mà ngoài xi măng, nước và cốt liệu ra nó còn được cho vào mẻ trộn hỗn hợp bê tông ngay trước khi trộn hoặc trong quá trình trộn

Khi sử dụng phụ gia cho bê tông sẽ cải thiện các tính chất của bê tông cũng như hỗn hợp bê tông, cụ thể như tăng tính lưu động của hỗn hợp bê tông, giảm lượng dùng nước và xi măng, điều chỉnh thời gian đông kết và rắn chắc, nâng cao cường độ và tính chống thấm của bê tông Bằng việc sử dụng các phụ gia khác nhau người ta có thể chế tạo bê tông có cường độ đặc biệt cao, có độ đặc chắc, khả năng chống thấm, độ dẻo cao và nhiều tính năng đặc biệt khác nữa Vì các lý do trên, việc nghiên cứu và sử dụng phụ gia là cần thiết và nó thực sự là một cuộc cách mạng trong công nghệ sản xuất bê tông

Phân loại phụ gia cho bê tông

Có nhiều cách phân loại phụ gia tùy theo những căn cứ khác nhau như: Phân loại theo thành phần, theo cơ chế phản ứng hóa học, theo công năng và theo các yêu cầu đặc biệt Dưới đây là các cách phân loại phụ gia khác nhau theo tiêu chuẩn một số nước:

 Theo phân loại của Việt Nam hiện có các tiêu chuẩn TCVN liên quan đến phụ gia dùng cho bê tông và vữa cụ thể như sau:

- TCVN 6882-2001: Phụ gia khoáng cho xi măng

- TCVN 8826-2011: Phụ gia hóa học cho bê tông

- TCVN 8827-2011: Phụ gia khoáng hoạt tính cao dùng cho bê tông và vữa - Silicafume và tro trấu nghiền mịn

- TCVN 10302-2014: Phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tông, vữa xây và xi măng Phụ gia khoáng dùng cho bê tông

Khái niệm về phụ gia khoáng

Phụ gia khoáng là các loại vật liệu vô cơ tự nhiên hoặc nhân tạo khi sử dụng kết hợp với xi măng pooclăng không gây ảnh hưởng xấu đến tính chất của xi măng, bê tông và

bê tông cốt thép

Phân loại phụ gia khoáng

Phụ gia khoáng có thể được phân loại khả năng hoạt tính hoặc theo nguồn gốc

1) Phân loại phụ gia khoáng theo khả năng hoạt tính

Theo khả năng hoạt tính, phụ gia khoáng được chia làm 2 loại:

 Phụ gia khoáng hoạt tính puzơlan: Puzơlan là các vật liệu nguồn gốc thiên nhiên

hay nhân tạo có hay không có đặc tính xi măng hóa, nhưng ở dạng nghiền mịn và trong môi trường ẩm nó có thể phản ứng hóa học với Ca(OH)2 ở nhiệt độ thường tạo nên các thành phần xi măng hoá

Nguyên lý hoạt tính của phụ gia khoáng hoạt tính Puzơlan được giải thích như sau: Trong quá trình hyđrat hoá của xi măng Pooclăng một trong các sản phẩm được tạo

14

thành là Ca(OH)2 với hàm lượng phụ thuộc vào thành phần của xi măng và thời gian đóng rắn Trong vữa và bê tông, Ca(OH)2 biểu hiện liên kết yếu nhất trong vùng liên kết giữa hồ và cốt liệu, vì vậy nó ảnh hưởng xấu tới cường độ của vữa và bê tông Hơn nữa, sự có mặt của Ca(OH)2 có thể làm giảm độ bền của vữa và bê tông trong môi trường ăn mòn Do đó độ bền bê tông không thể đảm bảo khi sử dụng xi măng Pooclăng Khi pha phụ gia khoáng hoạt tính puzơlan vào xi măng pooclăng, phần hoạt tính trong puzơlan sẽ có khả năng thực hiện phản ứng tạo sản phẩm Cao.SiO2.nH2O (CSH) bền vững ngay cả khi ẩm ướt và ở trong nước, góp phần ổn định cường độ bê tông Như vậy phụ gia này không chỉ làm giảm hàm lượng Ca(OH)2 mà còn làm tăng cấu trúc của vữa và bê tông, do đó góp phần cải thiện một số tính chất của vữa và bê tông

 Phụ gia khoáng trơ hay còn gọi là phụ gia đầy: Có thành phần là các khoáng trơ,

tác dụng chủ yếu là cải thiện thành phần hạt của bê tông, tiết kiệm xi măng, tăng độ đặc vi cấu trúc vữa và bê tông

2) Phân loại phụ gia khoáng theo nguồn gốc

Theo nguồn gốc phụ gia khoáng có thể phân thành 2 loại là: Phụ gia khoáng thiên nhiên và phụ gia khoáng nhân tạo

 Phụ gia khoáng thiên nhiên:

Phụ gia khoáng thiên nhiên thường được gọi là Puzơlan tự nhiên (Pozzolan-Pu) Puzơlan tự nhiên được quản lý theo tiêu chuẩn TCVN 3735:1982 có thể ở dạng nguyên khai hoặc đã gia nhiệt để tăng hoạt tính Loại phụ gia này thường xuất hiện trong các tầng trầm tích dưới dạng đá bọt, sét, đá phiến sét, tro, túp núi lửa Puzơlan được xác định như một loại vật liệu có chứa nhiều SiO2 không kết tinh, hầu như không

có khả năng tự rắn chắc của chất kết dính thủy, nhưng trong điều kiện ẩm khi gặp được thành phần Ca(OH)2 ở nhiệt độ thường có khả năng phản ứng để tạo hợp chất mới có tính xi măng góp phần quan trọng với cường độ bê tông

 Phụ gia khoáng nhân tạo:

Ngày nay phụ gia khoáng thiên nhiên ngày càng cạn kiệt, bởi vậy phụ gia khoáng nhân tạo càng được sử dụng rộng rãi Với sự tiến bộ của khoa học công nghệ, một số phụ gia khoáng nhân tạo có hoạt tính Puzơlanic cao đang được sử dụng ngày càng rộng rãi, tuy nhiên một số phụ gia khoáng nhân tạo giá thành cao

15

Phụ gia khoáng nhân tạo được sử dụng rộng rãi tại nhiều nước trên thế giới là tro bay (FA), Silicafume (SF), tro trấu (RHA), xỉ lò cao (BFS) Sự khác nhau về nguồn gốc và điều kiện hình thành của các phụ gia khoáng nhân tạo dẫn đến sự khác nhau về hoạt tính Puzơlanic, bởi vậy hiệu quả sử dụng chúng trong xi măng và bê tông sẽ khác nhau

+ Tro bay (Fly Ash-FA)

Tro bay là phế thải mịn thu được từ việc đốt than ở nhà máy nhiệt điện, có dạng hình cầu, kích thước mịn nhỏ, hàm lượng SiO2 chưa kết tinh cao Tro bay muốn sử dụng tốt phải tuyển để giảm lượng cacbon xuống mức tối thiểu Bởi đặc điểm dạng cầu nên tro bay hoạt động trong hỗn hợp bê tông có thể tăng tác dụng bôi trơn và giảm lượng cần nước trong bê tông Tro bay hạt càng mịn càng tốt Đường kính của phần lớn các hạt nằm trong khoảng 1m tới 100m, tỷ diện khoảng 2500-:-6000cm2/g Tỷ lệ pha tro bay có thể từ 15-:-30% tổng lượng chất kết dính tùy thuộc vào loại xi măng và yêu

cầu cụ thể với bê tông Tỷ lệ pha trộn thích hợp cần thông qua thí nghiệm

+ Silicafume (Silica Fume-SF hay Microsilica)

Silicafume là sản phẩm phụ thu được từ công nghệ sản xuất silic hoặc hợp kim sắt - silic Silicafume là phụ gia bột khoáng hoạt tính cao với 2 đặc tính trọng yếu:

- Hóa tính: Hàm lượng Si02 ở dạng vô định hình rất cao, chiếm từ 85 đến 98% theo trọng lượng do đó có thể tham gia quá trình phản ứng thủy hóa với xi măng tạo các sản phẩm khoáng có lợi là các khoáng C-S-H bền vững và hạn chế bớt thành có hại là thành phần vôi Ca(OH)2 dễ hòa tan và gây ra các loại xâm thực khác nhau Hiệu ứng này mạnh hơn so với các phụ gia khoáng hoạt tính khác do silicafume có độ mịn cao hơn nhiều

16

Những đặc tính hóa lý này đã tạo nên những tính năng và ứng dụng đặc biệt cho silicafume Cụ thể silicafume có thể dùng làm phụ gia cho bê tông có yêu cầu độ bền chống xâm thực, cho bê tông có yêu cầu cường độ và độ chống thấm cao Tỷ lệ pha silicafume được khuyến cáo là từ 5-:-15% của tổng trọng lượng chất kết dính trong bê tông

+ Tro trấu nghiền mịn (Rice Husk Ash – RHA):

Tro trấu là sản phẩm thu được sau khi nghiền mịn tro do đốt cháy trấu ở chế độ hoạt hóa thích hợp, khoảng từ 600-:-800oC Phụ gia tro trấu có hàm lượng SiO2 tới hơn 90%, trong đó có chứa nhiều SiO2 vô định hình có hoạt tính puzơlan rất mạnh Tuy nhiên, phụ gia tro trấu có độ xốp lớn nên lượng nước trộn thường tăng lên khá nhiều

Tro trấu thường được dùng để thay thế 5-:-30% khối lượng xi măng tùy thuộc vào

mục đích sử dụng

+ Xỉ lò cao (Blast Furnace Granulated Slag – BFS):

Phụ gia xỉ lò cao là sản phẩm thu được từ công nghệ chế biến gang thép do việc làm nguội nhanh phần xỉ được vớt bỏ từ lò nung quặng sắt Trong xỉ có một số khoáng vật

có khả năng rắn chắc như chất kết dính thủy cùng một lượng SiO2 chưa kết tinh và

Al2O3 nhất định Khi pha trộn với xi măng, phần SiO2 chưa kết tinh và Al2O3 sẽ thực hiện phản ứng Puzơlanic để tạo sản phẩm đóng rắn cùng với các thành phần đóng rắn khác từ các khoáng vật tạo thể rắn chắc cho chất kết dính hỗn hợp của xi măng pooclăng và xỉ Xỉ phải được dùng với hàm lượng lớn hơn so với Puzơlan để đạt được các đặc tính tương tự

+ Metacaolanh(Metal Kaolin - MK):

Metacaolanh là alumôsilicát hoạt tính hình thành do nung caolanh tinh khiết hoặc đất sét caolinít trong khoảng nhiệt độ hợp lý và nghiền đến độ mịn cao Metacaolanh có thể kết hợp với Ca(OH)2 để hình thành các sản phẩm hyđrát, vì thế nó góp phần làm tăng các đặc tính của vữa bê tông Khả năng phản ứng của Metacaolanh phụ thuộc chủ yếu vào thành phần khoáng, nguồn gốc nguyên vật liệu và điều kiến sản xuất

Các loại phụ gia hoạt tính như silicafume, tro trấu, đất sét nung, metacaolanh đã được

sử dụng rộng rãi trong bê tông và xi măng Các kết quả nghiên cứu tại nhiều nước trên thế giới chỉ ra rằng mặc dù lượng nước yêu cầu tăng lên nhanh cùng với việc tăng mức

17

độ thay thế, nhưng sự trộn lẫn của các phụ gia này trong xi măng và bê tông có thể cải thiện các đặc tính của bê tông cụ thể như sau:

- Tăng cường độ của vữa bê tông với hàm lượng thay thế thích hợp

- Giảm nhiệt toả của xi măng và bê tông

- Giảm lỗ rỗng trong đá xi măng và trong vùng chuyển tiếp bề mặt giữa hồ và cốt liệu

- Giảm tính thấm của vữa và bê tông

- Tăng độ bền trong môi trường ăn mòn

- Giảm phản ứng kiềm - cốt liệu, do đó quá trình ăn mòn cốt thép của bê tông giảm đi Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ và yêu cầu xây dựng, các sản phẩm bê tông cường độ cao và chất lượng cao ngày càng được sử dụng nhiều Việc sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính góp phần đảm bảo các yêu cầu này của bê tông chất lượng cao Vì vậy yêu cầu về các phụ gia hoạt tính là không thể thiếu trong bê tông

1.2.2 Phụ gia hóa học dùng cho bê tông

 Theo phân loại của ASTM C494-17 có 8 loại phụ gia hoá học cho bê tông trong đó chủ yếu là các loại phụ gia giảm nước, đây là loại phụ gia được sử dụng phổ biến hiện nay ở Việt Nam cũng như các nước khác trên thế giới Phụ gia giảm nước còn có tên gọi là phụ gia hóa dẻo, vì khi giữ nguyên lượng nước phụ gia này làm tăng rõ rệt độ sụt hỗn hợp bê tông Phụ gia giảm nước là một trong những yếu tố không thể thiếu để hình thành nên bê tông có độ bền cao Phụ gia giảm nước sẽ làm giảm lượng nước trộn của hỗn hợp bê tông mà vẫn giữ nguyên độ sụt hỗn hợp, như vậy hỗn hợp bê tông vẫn

có khả năng thi công tốt mà lượng lỗ rỗng mao quản do nước tự do thừa bay hơi để lại

ít nên bê tông sẽ đặc chắc hơn, đảm bảo đạt cường độ cao và tuổi thọ lâu bền hơn

 Theo tiêu chuẩn TCVN 8826:2011 có hai loại phụ gia hóa dẻo giảm nước

- Phụ gia hóa dẻo giảm nước thường:

Các phụ gia tăng dẻo giảm nước thường như lignosunfonat và cacbuaxylic hydroxyl Chúng có thể giảm được 10% lượng nước trộn, khi đó cường độ có thể tăng 15-:-25%,

độ co ngót và từ biến của bê tông giảm đi Nếu không giảm nước thì độ sụt tăng 2-:-3 lần, dễ thi công hơn

- Phụ gia hóa dẻo giảm nước bậc cao hay còn gọi là phụ gia siêu dẻo:

Là phụ gia cho phép giảm một lượng lớn nước trộn lớn, có thể từ 25-:-30% mà vẫn giữ nguyên được độ sụt của hỗn hợp vữa bê tông, do dó có thể tăng cường độ 28 ngày của

B2- Naphtalen Sunfonat Polycondesat: Loại này có nguồn gốc từ than đá, giảm nước tối đa 25%, lượng dùng từ 1,5-:-2,5% xi măng

B3- Vinylcopolyme: Có thành phần chính là sunfonat vinylcopolyme (dầu thô), giảm nước tối đa đến 30%, lượng dùng 1,5-:-2% xi măng

- Thế hệ 3(C):

Polycacboxylat: Gốc polymer cao phân tử tổng hợp, giảm nước tới 40%

1.3 Tình hình sử dụng phụ gia trong chế tạo bê tông chất lượng cao trên Thế giới

và ở Việt Nam

1.3.1 Tình hình nghiên cứu và sử dụng phụ gia trong chế tạo bê tông trên thế giới

Trên thế giới, phụ gia cho bê tông được quan tâm ngay từ cuối thế kỉ 19 Việc sử dụng CaCl2 trong bê tông từ xi măng pooclăng được bắt đầu từ năm 1873 ở Đức và những bản quyền về sử dụng nó bắt đầu từ 1885 ở Anh Đặc biệt ở những nước có thời tiết lạnh thì những phụ gia tăng nhanh đóng rắn như CaCl2, trietanol amin, aluminat được quan tâm nghiên cứu và được sử dụng với số lượng lớn

Năm 1932, lần đầu tiên ở Mỹ có những công bố về việc sử dụng nước thải sunphit của các nhà máy giấy làm phụ gia hoá dẻo cho bê tông Bắt đầu từ đó, đã có rất nhiều công trình nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới công bố về ảnh hưởng của lignosunphonat

- thành phần chủ yếu của nước thải nhà máy giấy theo công nghệ sunphit, đến các tính chất khác nhau của xi măng và bê tông

Sự bùng nổ về tư liệu phụ gia bê tông tiếp tục suốt những năm 70 và 80 với các công

bố công trình khoa học cũng như bản quyền tác giả về sự kết hợp giữa hai hay nhiều hợp chất khác nhau làm phụ gia nhằm tăng hiệu quả tác dụng của phụ gia và giảm các ảnh hưởng không mong muốn khi sử dụng đơn lẻ

Thực tế cho thấy, về tỉ trọng sử dụng phụ gia cho bê tông thì phụ gia hoá dẻo và phụ gia siêu dẻo là các loại chiếm ưu thế tuyệt đối Trong năm 1982, phụ gia hoá học có tính giảm nước, các loại hoá dẻo và siêu dẻo đã được sử dụng cho khoảng 85 triệu m3

bê tông ở Mỹ và 15 triệu m3 bê tông ở Canada Số liệu này tương đương với khoảng 71% các loại bê tông ở Mỹ và 88% ở Canada Tại Nhật bản trong năm 1980, phụ gia siêu dẻo được sử dụng cho khoảng 2% lượng bê tông trộn sẵn, 78% sản lượng bê tông trộn sẵn sử dụng phụ gia hóa dẻo và 20% là không sử dụng phụ gia

Theo thông tin của công ty KAO – Nhật Bản, do nhu cầu bê tông cường độ cao và bê tông chất lượng cao trên thế giới ngày càng nhiều, tỉ trọng bê tông có sử dụng phụ gia siêu dẻo ngày càng cao Riêng ba nước Mỹ, Canada, Nhật bản thì đến năm 1997 lượng

bê tông sử dụng phụ gia siêu dẻo đã chiếm khoảng từ 9 -:-12% tổng lượng bê tông được chế tạo hàng năm tại nước này

1.3.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng phụ gia trong chế tạo bê tông ở Việt Nam

Trong những năm gần đây việc sử dụng phụ gia trong bê tông đã trở thành phổ biến ở Việt Nam Hầu hết bê tông sản xuất ở các trạm bê tông trộn sẵn và ở các nhà máy bê tông đúc sẵn đều có sử dụng các loại phụ gia hoá học khác nhau Một trong những loại phụ gia được sử dụng với khối lượng lớn nhất là phụ gia tăng dẻo và siêu dẻo Nguồn cung cấp chủ yếu các loại phụ gia này là từ các đại lý của các công ty hoá phẩm xây dựng nước ngoài như SIKA, MBT, GRACE Các đại lý này có mặt hàng rất đa dạng

và có thể cung cấp tấp cả các loại phụ gia sử dụng trong bê tông từ phụ gia cuốn khí,

Tuy nhiên, các loại phụ gia sẵn có hiện nay trên thị trường Việt Nam hiện nay chưa có loại nào mà trong thành phần có cả phụ gia siêu dẻo và phụ gia khoáng hoạt tính Hỗn hợp bê tông sử dụng phụ gia siêu dẻo thường có độ lưu động cao, song lại hay bị phân tầng, tách nước, nhất là với hàm lượng phụ gia siêu dẻo sử dụng lớn Phụ gia khoáng

có hoạt tính cao như silicafume, metacaolanh khi sử dụng trong hỗn hợp bê tông sẽ triệt tiêu được hiện tượng tách nước, phân tầng, và chúng thường được sử dụng để chế tạo bê tông chất lượng cao, nhưng bắt buộc phải kết hợp với phụ gia siêu dẻo Cả hai loại phụ gia này đều có giá thành cao làm cho giá thành của hỗn hợp bê tông lớn hơn nhiều so với bê tông không sử dụng phụ gia Vì vậy, việc nghiên cứu chế tạo một loại

bê tông có sử dụng tổ hợp phụ gia gồm cả loại sẵn có trong nước và loại hoạt tính cao

để đảm bảo cả yêu cầu kỹ thuật và tính kinh tế là rất cần thiết

21

1.4 Tổng quan về bê tông cốt sợi

1.4.1 Khái niệm và phân loại bê tông cốt sợi

Khái niệm bê tông cốt sợi

Bê tông cốt sợi là loại vật liệu composite trong đó phần vật liệu nền là bê tông thông thường, phần vật liệu cốt là các loại sợi nhỏ Sự có mặt của cốt sợi làm cho bê tông có khả năng chống lại sự co ngót và nứt trong quá trình rắn chắc; đồng thời làm tăng cường độ kéo, uốn và nâng cao độ mềm dẻo của các kết cấu bê tông khi chịu lực Hay nói cách khác, bê tông cốt sợi là loại bê tông tươi đặc biệt được chế tạo từ hỗn hợp xi măng, cốt liệu, nước, phụ gia và sợi gia cường riêng rẽ Sợi phân tán ngẫu nhiên hoặc sợi liên tục, phân bố theo một hoặc hai phương được đưa vào trong bê tông nhằm cải thiện và tăng cường các tính chất cho bê tông, phù hợp sử dụng cho các công trình có yêu cầu cao về khả năng chịu kéo, chịu uốn, chịu va đập, dẻo dai và ít co ngót

Các loại cốt sợi

Theo tác giả Nguyễn Viết Trung , cốt sợi dùng để sản xuất bê tông gồm các loại được

mô tả chi tiết như sau:

1) Cốt sợi Thép

Sợi thép được sản xuất từ thép cacbon hay thép không gỉ, cường độ chịu kéo trong khoảng 345 ÷ 1380 MPa, môđun đàn hồi khoảng 200 GPa, tiết diện sợi thép có thể là tròn, vuông, chiều dài sợi thép thường nhỏ hơn 75 mm Tỉ số chiều dài sợi trên đường kính sợi từ 30 ÷ 100 thường hay sử dụng để gia cường cho bê tông xi măng Lượng sợi

sử dụng và tỷ lệ chiều dài trên đường kính sợi của sợi thép thẳng là yếu tố chính để thí nghiệm kiểm tra các tính chất của bê tông cốt sợi thép Khối lượng sợi thép dùng trong khoảng từ 90÷120 kg/m3 bê tông Với mật độ sợi cao, khó khăn chính gặp phải là sợi

sẽ cuộn lại thành cục trong quá trình trộn, nhất là khi dùng sợi dài

Bê tông khi sử dụng cốt sợi thép có ưu điểm làm tăng khả năng kháng uốn và cường

độ nén cao hơn bê tông thông thường Tuy nhiên, nhược điểm của việc dùng cốt sợi thép là làm cho độ dẻo của hỗn hợp bê tông giảm, gây khó khăn trong thi công, làm tăng trọng lượng của bê tông, không phù hợp với những công trình yêu cầu bê tông nhẹ Khuynh hướng này ảnh hưởng đến chất lượng của bê tông, đặc biệt, với một số

22

loại bê tông lượng cao Để khắc phục hiện tượng này có thể dùng phụ gia hóa dẻo giảm nước cho với một lượng nhỏ để điều chỉnh tính dẻo của hỗn hợp bê tông

2) Cốt sợi thủy tinh

Sợi thủy tinh được sử dụng chủ yếu để sản xuất các tấm bê tông phẳng cốt sợi Những loại sợi thủy tinh E-Glass sử dụng trong bê tông đều bị phân hủy trong môi trường kiềm của xi măng Pooclăng Chính vì vậy, một loại sợi thủy tinh bền kiềm (sợi thủy tinh kháng kiềm AR-Glass Fiber) được sản xuất để thay thế sợi thủy tinh E-Glass trong bê tông cốt sợi thủy tinh

Khi sử dụng cốt sợi thủy tinh, bê tông sẽ có ưu điểm hơn so với các loại bê tông cốt sợi khác như sợi Polypropylene, sợi thép đó là: Cường độ uốn, kéo và va đập cao hơn; sợi thủy tinh nhẹ hơn làm giảm sức nặng của công trình, làm tăng khả năng chống lại

sự phá hủy của môi trường có các tác nhân hóa học, đặc biệt là không xảy ra hiện tượng ăn mòn cốt thép của ion Clo; bê tông cốt sợi thủy tinh không bị gỉ, không bị ăn mòn, bền trong môi trường nước và thân thiện với môi trường

3) Cốt sợi tổng hợp Polyme

Sợi tổng hợp Polyme được sản xuất từ các sản phẩm của công nghệ dầu mỏ và công nghệ dệt Những loại sợi Polyme đã sử dụng với vật liệu nền xi măng gồm: Acrylic, Aramid, Nylon, Polyester, Polyethylen và Polypropylene Các loại sợi tổng hợp Polyme có cường độ chịu kéo cao, nhưng hầu hết các sợi này có môđun đàn hồi thấp Đường kính của sợi rất nhỏ nên tỉ số chiều dài trên đường kính sợi là cao, chúng rất có ích đối với sự gia cường bê tông Những thuận lợi của các loại sợi Polyme là khả năng bền trong môi trường kiềm của xi măng Tuy nhiên, điểm bất lợi là môđun đàn hồi thấp, tính bám dính với vật liệu nền kém, nhạy cảm với bức xạ mặt trời và bị oxy hóa Mặt khác, giá thành bê tông sử dụng cốt sợi này cao hơn so với một số loại sợi khác

4) Cốt sợi Cacbon

Sợi Cacbon có môđun đàn hồi cao như sợi thép, chúng rất nhẹ, tỉ trọng khoảng 1,9 g/cm3 và đặc biệt là bền vững trong hầu hết các môi trường hóa học Sợi Cacbon được sản xuất thành bó sợi, có trên 12.000 sợi nhỏ riêng biệt Sợi Cacbon có cường độ và môđun đàn hồi cao hơn so với các loại sợi Polyme

23

Khi sử dụng sợi Cacbon, bê tông cốt sợi sẽ có ưu điểm: Khả năng kháng uốn tăng, cường độ chịu nén và chịu kéo cao hơn bê tông thường, kéo dài tuổi thọ công trình trong điều kiện môi trường bất lợi, hạn chế hiện tượng nứt gãy, phù hợp với các công trình yêu cầu bê tông nhẹ Tuy nhiên, sợi Cacbon nhào trộn thường khó khăn, chúng

có khuynh hướng cuộn tròn và phân tán không đồng nhất, đặc biệt khi hàm lượng theo thể tích sợi lớn hơn 3% Ngoài ra sợi Cacbon còn có hạn chế là giá thành cao

5) Cốt sợi Bazan

Sợi Bazan và các vật liệu từ sợi Bazan có tính cách ẩm, cách nhiệt, tính kết cấu cao Sợi Bazan hơn hẳn các loại sợi khác về độ bền nhiệt Giới hạn nhiệt sử dụng của sợi Bazan từ 269°C ÷ 900°C, trong khi đó sợi thủy tinh là 60°C ÷ 450°C Độ hút ẩm của sợi Bazan nhỏ hơn 1%, còn của sợi thủy tinh tới 10 ÷ 20% Về tính bền thủy phân sợi Bazan được xếp vào nhóm đầu, còn về tính bền axít, bazơ và hơi nước, sợi Bazan hơn hẳn một số loại sợi khác

Bê tông cốt sợi Bazan có những ưu điểm hơn một số loại bê tông khác về điều kiện bền nhiệt, kéo dài tuổi thọ công trình, tăng khả năng kháng uốn và cường độ kéo cao hơn bê tông thông thường Tuy nhiên, nhược điểm của loại bê tông này đó là: cường

độ chịu nén của bê tông giảm, đặc biệt giảm mạnh với hàm lượng thể tích sợi 4%; cường độ chịu kéo không tăng khi sử dụng 1% - 2% và giảm khi sử dụng 3% - 4% cốt sợi Bazan; gây khó khăn trong công tác thi công bởi sợi Bazan phân bố không đồng đều, làm tăng độ xốp của bê tông

6) Cốt sợi Xenlulo

Sợi thực vật được sử dụng là sợi Xenlulo, loại sợi này có tính bền cơ học khá cao Sợi Xenlulo tồn tại ở dạng sợi Polyme mạch ziczac, khi có tác dụng cơ học vào thì lập tức sợi Polyme dạng này sẽ co lại để chống lại lực tác dụng bên ngoài, sự co lại này hình thành nên dạng xoắn khi mạch Xenlulo có xu hướng bị tương tác lực theo hướng xoắn Quá trình co rút của sợi Xenlulo sẽ được khôi phục trong tình trạng nguyên thủy một cách dễ dàng hơn khi ta thay đổi các điều kiện bên ngoài Sợi Xenlulo khó phục hồi như cũ chính là do quá trình phơi khô, mất nước, nhiệt độ ánh nắng mặt trời làm cho sợi Xenlulo bị cản trở khả năng đàn hồi

24

Bê tông sử dụng cốt sợi Xenlulo có ưu điểm làm tăng cường độ kéo và khả năng kháng uốn, giá thành hợp lý do tận dụng được các loại cốt sợi nền vật liệu địa phương Tuy nhiên, bê tông cốt sợi Xenlulo có nhược điểm: Tuổi thọ công trình giảm do cốt sợi Xelulo của bê tông bị phá hủy dưới tác nhân nhiệt độ và độ ẩm thay đổi, tính dẻo của bê tông bị giảm và bê tông trở nên giòn hơn (cường độ nén giảm)

Hình 18 Một số loại sợi dùng cho sản xuất bê tông Phân loại bê tông cốt sợi

 Theo cường độ nén bê tông:

- Bê tông cốt sợi có cường độ nén trung bình: Rn = 25 ÷ 50 MPa

- Bê tông cốt sợi cường độ cao: Rn = 60 ÷ 100 MPa

- Bê tông cốt sợi siêu cường độ: Rn = 120 ÷ 800 MPa

 Theo hàm lượng cốt sợi:

- Bê tông cốt sợi từ 0,25 ÷ 2,5 %

- Bê tông nhiều cốt sợi từ 10 ÷ 25 %

25

 Theo chất kết dính:

- Bê tông xi măng cốt sợi

- Bê tông polyme cốt sợi

 Theo các loại cốt sợi được sử dụng:

- Bê tông cốt sợi Thép - Bê tông cốt sợi Thủy tinh

- Bê tông cốt sợi Polyme - Bê tông cốt sợi Bazan

- Bê tông cốt sợi Xenlulo - Bê tông cốt sợi Cacbon

1.4.2 Những đặc trưng cơ bản của bê tông cốt sợi

Tính năng kỹ thuật

Khả năng chịu kéo: Bê tông thông thường chịu kéo kém, khi sử dụng một phần cốt sợi

thay thế trong thành phần bê tông sẽ cải thiện đặc tính của bê tông đó là tăng cường

khả năng chịu kéo cho bê tông

Hình 19 Khả năng chịu kéo của bê tông cốt sợi Tính dẻo dai: Bê tông là vật liệu giòn nên sự có mặt của cốt sợi trong cấu trúc bê tông sẽ

làm tăng cường tính dẻo dai cho bê tông

Hình 110 Tính dẻo dai của bê tông cốt sợi

26

Khả năng chịu va đập, mài mòn: Cốt sợi gia cường theo tất cả mọi hướng do đó làm

tăng tối đa khả năng chịu va đập và mài mòn cho bê tông

Khả năng chống nứt: Sự có mặt của cốt sợi trong thành phần bê tông làm tăng khả năng

chống nứt do co ngót của bê tông Vì cốt sợi có tính hút và giữ nước rất tốt, nên trong quá trình thi công tránh được hiện tượng bay hơi nước bề mặt, gây co ngót bê tông

Hình 111 Khả năng chống nứt của bê tông cốt sợi

Ưu điểm về kết cấu

Kết cấu bê tông khi sử dụng cốt sợi sẽ tăng khả năng kháng uốn, tăng độ bền mỏi khi chịu tải trọng động, tăng khả năng chịu va đập và mài mòn, tăng cường độ chịu kéo và chịu cắt, tăng khả năng chống chọc thủng, giảm hiện tượng co ngót, nứt nẻ bề mặt và tăng hiệu quả khống chế co ngót từ đó tăng tuổi thọ cho công trình

Ưu điểm thi công

Bê tông khi sử dụng cốt sợi trong thi công sẽ không xảy ra lỗi đặt cốt thép sai và cong vênh, tăng khả năng chống sứt mẻ cạnh cấu kiện, giảm chiều dày của sàn, rút ngắn thời gian thi công; thuận tiện trực tiếp rót bê tông xuống sàn, tăng khoảng các giữa các khe co ngót, tiết kiệm cho phí vật liệu và nhân công

1.5 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng bê tông cốt sợi trên thế giới và ở Việt Nam

1.5.1 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng trên thế giới

Bêtông cốt sợi (BTCS) đã được nghiên cứu rộng khắp trên thế giới trong nhiều thập kỷ qua, đã có nhiều nhà khoa học nghiên cứu về khả năng ứng xử của bê tông cốt sợi từ trạng thái hỗn hợp đến rắn chắc và cả độ bền của bê tông cốt sợi trong những điều kiện làm việc khác nhau

27

Từ thời kỳ Ai Cập và Babylon, người ta đã biết dùng một số loại sợi từ thân cây hay lông ngựa để tăng cường mức độ liên kết cho gạch thô, tường trát bùn, thạch cao…vv Vào đầu những năm 60, người ta bắt đầu nghiên cứu về bê tông cốt sợi Kể từ đó, bê tông cốt sợi đã được nghiên cứu rộng khắp trên thế giới trong nhiều thập kỷ qua, đã có nhiều nhà khoa học nghiên cứu về khả năng ứng xử của bê tông cốt sợi từ trạng thái hỗn hợp đến rắn chắc và cả độ bền của bêtông cốt sợi trong những điều kiện làm việc khác nhau

Về khả năng ứng xử của bê tông cốt sợi ở trạng thái hỗn hợp, tại Mỹ đã nghiên cứu ảnh hưởng của sợi tổng hợp đến hỗn hợp bê tông Những loại sợi tổng hợp được nghiên cứu bao gồm: Sợi Nylon 6, sợi Poly-propylene (PP), sợi Polyester

Tại trường đại học Michigan ở Mỹ, người ta đã tiến hành công trình nghiên cứu bê tông cường độ cao gia cường cốt sợi dùng cho các công trình giao thông, sợi được sử dụng bao gồm sợi thép và sợi Poly-propylene (PP) với hàm lượng sợi thay đổi 1% và 2% Sợi thép có 2 loại với cùng một đường kính 0,5 mm nhưng có chiều dài lần lượt là

30 và 50 mm Sợi PP có chiều dài 12 và 19 mm với đường kính sợi là 0,095 mm Nghiên cứu sự ảnh hưởng của hàm lượng và loại sợi đến các tính chất cơ học của bê tông như: cường độ chịu kéo, nén và uốn và độ dẻo dai

Bê tông cốt sợi thép được nghiên cứu từ những năm 1960 Tác giả Romualdi và Batson (1963) đã dùng sợi thép để đánh giá khả năng gia cường sợi đến cường độ bê tông

Tác giả Swamy, R.N (1974) đã nghiên cứu ứng dụng các loại 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, chịu kéo của bê tông

Các tác giả SP Shah et al (1986) và Nagakar et al (1987) đã sử dụng nhiều loại sợi khác nhau như sợi thép, sợi các bon, sợi Polymer để đánh giá và so sánh ảnh hưởng của các loại sợi đến tính chất của bê tông

Trong nhiều năm qua ở trên thế giới, người ta đã ứng dụng Bê tông cốt sợi phân tán vào trong nhiều lĩnh vực xây dựng Vào năm 1970, nhà xe sân bay Lockbourne bang Ohio ở Mỹ được xây dựng từ những tấm bê tông cốt sợi đúc tại chỗ, những tấm bê tông cốt sợi này có kích thước là (10,7x14x0,15) m và (1,5x6,7x0,15) m Loại sợi được sử dụng trong công trình này là sợi thép, hàm lượng sợi sử dụng là 106 kg/m3

28

Sau khi đã đổ xong tấm bê tông cốt sợi, người ta phủ lên mặt của những tấm bê tông cốt sợi này bằng những lớp lưới sợi PP có bề dày 0,2 mm để làm lớp đệm chống mài mòn trong quá trình sử dụng công trình

Năm 1970 ở Michigan của Mỹ, đường Niles dẫn vào khu công nghiệp được xây dựng bằng bê tông cốt sợi thép phân tán với chiều dày của đường là 100 mm Sợi thép thẳng được sử dụng với hàm lượng là 120 kg/m3

Năm 1983 tại Frankfurt ở Đức, người ta tiến hành xây dựng sân bay Frankfurt Sân bay này có lớp phủ mặt đường băng làm bằng bê tông cốt sợi thép phân tán, hàm lượng sợi sử dụng là 60 kg/m3 để góp phần làm tăng khả năng chống mài mòn và chống co ngót cho đường băng

Hình 112 Sân bay Frankfurt – Đức

Bên cạnh những lĩnh vực ứng dụng như trên, từ những năm 1980 trở lại đây, sợi thép

và sợi Polypropylene được sử dụng rất phổ biến cho bê tông bơm phụt theo cả quy trình khô và quy trình ướt Bê tông bơm phụt gia cường cốt sợi được sử dụng để ổn định mái dốc tự nhiên của những công trình đường hầm, để bao phủ bề mặt nền đá chống lại hiện tượng hoá mềm của đá bùn trong khi xây dựng đập, bao phủ bề mặt của những hố chứa rác để giảm thiểu sự xâm nhập của nước và sự rò rỉ của chất độc có hại

ra bên ngoài…

Cầu đi bộ Sherbrooke thuộc tỉnh bang Quebec của Canada là công trình kiến trúc kỹ thuật đầu tiên xây dựng bằng Bê tông cốt sợi thép cường độ rất cao trên thế giới vào

29

năm 1997 với khẩu độ 60 m, kết cấu dành cho người đi bộ này được đúc sẵn và ứng lực trước, mặt cầu làm bằng Bê tông cốt sợi thép cường độ cực cao

Hình 113 Cầu đi bộ Sherbrooke ở Sherbrooke, Quebec, Canada

Vào những năm 70 và 80, các nghiên cứu về bê tông cốt sợi thép chủ yếu trên nền bê tông gốc không sợi với mác M30-:-M50 Từ cuối những năm 90 trở lại đây đã có các nghiên cứu trên nền bê tông mác cao và bê tông tính năng cao

1.5.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng ở Việt Nam

Tại Việt Nam, nghiên cứu về bê tông cốt sợi đã được quan tâm, nghiên cứu và công

bố tại Đại học Bách khoa Thành phố HCM, Đại học Xây dựng Hà Nội, Đại học Giao thông vận tải Hà Nội, Viện Khoa học công nghệ xây dựng, Viện Vật liệu xây dựng quốc gia, Viện Khoa học công nghệ Giao thông vận tải…

Tại trường Đại học Giao thông vận tải, Giáo sư Nguyễn Viết Trung 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

Tại trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh, TS Nguyễn Văn Chánh cùng các cộng sự đã tiến hành nghiên cứu và ứng dụng bê tông cốt sợi dựa trên nền vật liệu địa phương được gia cường với nhiều loại sợi khác nhau như: bê tông nhẹ cốt sợi sơ dừa,

bê tông cốt sợi tổng hợp, bê tông cốt sợi thép và bê tông cốt sợi Bazan Các tính chất của bê tông cốt sợi được nghiên cứu gồm: Cấp phối thành phần hỗn hợp, tính chất của hỗn hợp, tính chất cơ học và đặc biệt là tính chất dẻo dai của bê tông cốt sợi

30

Tại Viện Thủy công, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, PGS.TS.Hoàng Phó Uyên và

nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công bê tông cốt sợi thép làm cửa van cho các cống

lấy nước vùng Đồng bằng sông Cửu Long

Một số công trình dân dụng, giao thông, thủy lợi đã được thi công bằng bê tông cốt sợi

tại Việt Nam như:

- Hầm Hải Vân: Là công trình nổi bật tại Việt Nam về ứng dụng công nghệ bê tông cốt

sợi thép (SFRC)

Hình 114 Hầm Hải Vân sử dụng công nghệ BTCS Thép

- Công trình đê biển Cà Mau sử dụng thanh GFRP để thi công thử nghiệm hệ thống rọ

đá làm kè biển

Hình 115 Đê biển Cà Mau