Bài giảng Bê tông cốt sợi phân tán

Bài giảng bê tông cốt sợi phân tán trình bày tổng quan bê tông cốt sợi phân tán, nguyên vật liệu bê tông cốt sợi phân tán, thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông cốt sợi phân tán, áp dụng bê tông cốt sợi phân tán đối với các công trình thực tế.

CHƯƠNG III: BÊ TÔNG CỐT SỢI PHÂN TÁN

(FIBER – REINFORCED CONCRETE )

I Tổng Quan

Là loại BT có sử dụng thêm các loại cốt sợi ngắn phân tán;

 Vai trò của cốt sợi:

 Tăng cường khả năng chịu kéo;

 Hạn chế vi vết nứt;

 Tăng cường độ nén

 Chất kết dính

 Cốt liệu

 Phụ gia hóa học

 Sợi gia cường dạng phân tán ngẫu nhiên hoặc liên tục, phân

bố theo một hoặc hai phương

II Nguyên vật liệu thành phần

 Các loại cốt sợi:

 Sợi thép;

 Sợi polyme (polypropylen, nylon…)

 Sợi khoáng amiang;

 Sợi thủy tinh;

 Sợi cácbon;

 Sợi thực vật (sơ dừa, sợi đay, bã mía …)

II Nguyên vật liệu thành phần

Các loại cốt sợi:

 Sợi có thể có tiết diện tròn hoặc dẹt;

 Đặc tính của cốt sợi được đánh giá thông qua hệ số kích thước sợi:

Chiều dài sợi

Đường kính sợi

II Nguyên vật liệu thành phần

 Sợi thép:

 d= 0.25 – 0.75 mm;

 Có thể bị rỉ nhẹ trên bề mặt;

 Tăng đáng kể khả năng chịu uốn, va chạm và mỏi cho BT;

 Rất có hiệu quả trong các kết cấu dạng tấm, vỏ mỏng …

 Sợi thép:

Sợi thép thường

 Sợi thép:

Sợi thép không rỉ

 Sợi polyme (polypropylen, polyester, nylon…):

 Cường độ chịu kéo cao, nhưng mô đun đàn hồi thấp;

 Tăng đáng kể khả năng chịu va chạm;

 Không hiệu quả cho những kết cấu chịu uốn

 Sợi polyme (polypropylen, polyester, nylon…):

Sợi polypropylen

 Sợi polyme (polypropylen, polyester, nylon…):

 Sợi khoáng amiăng:

 Cường độ chịu kéo từ 560-980 MPa;

 Rất phù hợp khi trộn lẫn với XM;

 Tăng đáng kể khả năng chịu uốn;

 Sợi khoáng amiăng:

 Sợi thủy tinh:

 Cường độ chịu kéo rất cao, 1020-4080 MPa;

 Cần xử lý chống kiềm cho sợi thủy tinh (loại sợi CEM-FIL);

 Tăng độ bền cho BT

 Sợi thủy tinh:

 Sợi thủy tinh:

Vi cấu trúc của BT cốt sợi thủy tinh

 Sợi các-bon:

 Cường độ chịu kéo rất cao, 2110-2815 MPa, môđun đàn hồi lớn;

 Tăng môđun đàn hồi, cường độ chịu uốn và độ bền cho BT;

 Rất có triển vọng để sử dụng cho kết cấu tấm, vỏ, bản …

 Sợi các-bon:

 Sợi các-bon:

 Sợi thực vật (xơ dừa, đay, bã mía…):

 Rẻ tiền;

 Nếu được xử lý hóa chất chống mục sẽ có độ bền tốt;

 Sử dụng cho các loại BT ít quan trọng

Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của BT cốt sợi

Các lưu ý khi sử dụng cốt sợi

 Tránh phân tầng;

 Cốt sợi phải được phân bố đều;

 Lực dính tại bề mặt tiếp xúc giữa sợi và nền vữa

hoặc BT xi măng có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả

gia cường của sợi

 Nếu lực bám dính giữa sợi và nền yếu thì sợi sẽ

bị kéo tuột ra khỏi nền

 Nếu lực bám dính quá tốt thì sợi sẽ bị kéo đứt.

 Cải thiện lực bám dính bằng cách tăng cường độ

của nền, và cải tiến bề mặt hoặc hình dáng sợi

Phân loại FRC theo hàm lượng sợi gia cường

 FRC có hàm lượng sợi thấp (<1%)

 FRC có hàm lượng sợi trung bình (1-2%)

 FRC có hàm lượng sợi cao (>2%)

 Sợi được sử dụng chủ yếu để giảm nứt do co ngót.

 Dùng cho những kết cấu có bề mặt rộng và mỏng, ví dụ như tấm sàn.

 Sử dụng loại sợi phân tán ngẫu nhiên

FRC sử dụng hàm lượng sợi thấp

FRC sử dụng hàm lượng sợi trung bình

 Với hàm lượng sợi trung bình có tác dụng làm tăng độ dẻo dai,

tăng khả năng chống va đập cho bê tông

 Làm tăng khả năng hấp thụ năng lượng và tăng khả năng chịu mỏi

 Chủ yếu sử dụng cho bê tông phun

FRC sử dụng hàm lượng sợi cao

 Sử dụng sợi với hàm lượng cao có tác dụng làm thay đổi hình thức

ứng xử và phá hoại của BT.

 Tạo ra loại FRC chất lượng cao dùng gia cố công trình để chốngđộng đất và cháy nổ

 SIFCON và ECC

o Hình dáng, chiều dài l và đường kính d của sợi.

o Tỉ số đặc trưng bề mặt của sợi (l/d).

o Chiều dài và hàm lượng sợi tối ưu

o Tỷ trọng, cường độ chịu kéo và modun đàn hồi của sợi

 Các thông số kỹ thuật của sợi cần lưu ý

mu

mu cr

V

σ σ

σ

σ

−+

=

Giai đoạn đàn hồi

) 1

) exp(

) 1 ( exp

3

w

w w

w c w

w c f

w

c c

c t

− +

Nguyên lý bắc cầu trong FRC

 Ứng suất do nền BT chịu cho

đến khi xuất hiện vết nứt trong BT.

 Khi BT nứt, toàn bộ ứng suất

truyền qua sợi thông qua lực bám

dính giữa sợi và BT Qúa trình

truyền ứng suất từ BT qua sợi góp

phần làm giảm bề rộng của vết nứt

đơn, và hình thành đa nứt với chiều

rộng nứt nhỏ hơn nhiều, quá trình

này gọi là quá trình “bắc cầu”

 Qúa trình “bắc cầu” diễn ra cho

đến khi sợi bị kéo đứt hoặc bị kéo

tuột ra khỏi nền bê tông.

dính và cốt liệu, sau đó mới cho nước vào

trộn.

Mẫu Loại sợi X

Lượng sợi (kg)

Độ sụt (mm) khí (%) Bọt Tỷ trọng (kg/m 3 )

 Các tính chất của hỗn hợp FRC

đưa vào trong hỗn hợp BT sẽ làm giảm độ linh động của hỗn hợp BT.

lượng thể tích của FRC có thể tăng hoặc giảm

so với khối lượng thể tích của hỗn hợp BT (tùy thuộc vào loại sợi và hàm lượng sợi sử dụng).

0 25 50 75 100

Loại sợi

o Cường độ: kéo, uốn và nén.

Cường độ

Dạng phá hoại

Mẫu bêtông

δ đạt võng độ

khi đến cho

võng độ

lực cong

-đường dưới

bên tích

Diện

3 đạt võng độ

khi đến cho

võng độ

lực cong

-đường dưới

bên tích

Diện

I5 =

δ đạt võng độ

khi đến cho

võng độ

lực cong đường dưới

bên tích

Diện

10,5δ đạt

võng độ

khi đến cho

võng độ

lực cong đường dưới

bên tích

khi đến cho

võng độ

lực cong đường dưới

bên tích

Diện

5,5δ đạt võng độ

khi đến cho

võng độ

lực cong đường dưới

bên tích

Diện

I10 =

Độ võng giữa dầm, mm

FRC (dùng 2% sợi )

Độ va đập ACI 544

0 5 10 15 20 25

ÑC N6 PP PE

0 5 10 15 20

o Đặc biệt là đối với FRC sử dụng sợi thực vật, cần quan tâm

đến độ bền của sợi trong dung dịch kiềm của BT.

Máy thử ăn mòn gia tốc phun hơi muối và dung dịch

o Xử lý sợi thực vật trước khi

dùng cho FRC.

o Lưới sợi sử dụng gia cố, sửa chữa và chống

ăn mòn cho các công trình BTCT trong môi

trường xâm thực.

CHƯƠNG IV: BÊ TÔNG POLYME

1 Khái niệm:

Đưa thêm các chất polyme hay monome để

giảm độ rỗng, nhất là lỗ rỗng vi mô, để tăng

độ đặc và qua đó nâng cao các tính chất của

BT.

2 Phân loại BT polyme:

 BT thấm polyme (PIC);

 BT ximăng polyme (PCC);

 BT polyme (PC);

 BT thấm – phủ polyme

Khuyếch tán các monome có độ nhớt thấp vào các lỗ rỗng BT

Polyme hóa bằng tia phóng xạ, nhiệt hay

hóa chấtPIC

PCC

dưỡng hộ, làm khô và polyme hóa

PC

Phun các monome vào cốt liệu

 Bê tông Polymer:

 BT thấm-phủ polyme:

Công nghệ chế tạo:

Ngâm mẫu BT thường trong các dung dịch monome, sau đó

dưỡng hộ trong nước nóng

8.4.3 Các tính chất của BT polyme:

Xem giáo trình

CHƯƠNG V:

CÁC LOẠI BÊ TÔNG ĐẶC BIỆT KHÁC

 Bê tông nhẹ cốt liệu rỗng:

Cốt liệu rỗng có thể gồm:

lửa, mùn cưa, vỏ trấu, vỏ trám …

 Bê tông nhẹ cốt liệu rỗng:

 Bê tông nhẹ cốt liệu rỗng:

Sản xuất cốt liệu rỗng

Nung đá phiến sét, đất sét ở nhiệt độ > 1800oF(980oC)

 Bê tông nhẹ cốt liệu rỗng:

 Bê tông nhẹ cốt liệu rỗng:

Cấu trúc vi mô của BT cốt liệu rỗng

 Bê tông bọt:

 Bê tông bọt:

Ứng dụng của BT bọt

 Bê tông bọt:

 Bê tông không cốt liệu mịn:

 Thành phần không bao gồm cốt liệu mịn;

 Cốt liệu lớn thường ≥ 10 mm;

 Bê tông không cốt liệu mịn:

 Bê tông không cốt liệu mịn:

BT không cốt liệu mịn

 Bê tông không cốt liệu mịn:

 Bê tông rất nặng:

 Bê tông rất nặng:

BT rất nặng cốt liệu kim loại chống phóng xạ

 Bê tông rất nặng:

3 Bê tông đầm lăn:

 Nguyên tắc: Hỗn hợp BT rất khô và được đầm nén bằng lu;

 Thành phần: Thay thế một phần XM (tới 80%) bằng tro bay

hoặc các chất kết dính hoạt tính khác

 Phương pháp thi công:

 Chiều đầy lớp thi công phù hợp với phương tiện đầm;

 Dùng lớp vữa mỏng để tăng liên kết giữa các lớp đầm

 Ứng dụng:

 Kết cấu khối lớn như đập thủy lợi, thủy điện;

 Diện thi công rộng như mặt đường

 Bê tông đầm lăn:

3 Bê tông đầm lăn:

 Vật liệu thành phần

chậm ở tuổi sớm

chất kết dính pozzolan khác được sử dụng khá phổ biến (thường

đến 50%) để giảm nhiệt thủy hóa, tăng độ đặc và giảm giá thành

thống

3 Bê tông đầm lăn:

Các phương pháp tính toán tỷ lệ thành phần:

 Phương pháp đầm nén đất;

 Phương pháp kiểm tra tính ổn định của BT;

 Phương pháp thể tích hồ tối ưu;

3 Bê tông đầm lăn:

 Phương pháp đầm nén đất

lượng khô; tro bay từ 15-25%, silica fume từ 5-10% theo khối

lượng XM;

đường cong quan hệ độ ẩm-tỷ trọng,

 Bê tông đầm lăn:

Quan hệ độ ẩm- tỷ trọng(lb/cf = 0.016 g/cm3)

3 Bê tông đầm lăn:

 Phương pháp đầm nén đất

hàm lượng CKD 11, 13, 15, 17%, chọn hàm lượng ứng với cường

độ yêu cầu;

Thành phần VL điển hình cho RCC

 Bê tông đầm lăn:

 Bê tông đầm lăn:

Dây chuyền thi công RCC

 Bê tông đầm lăn:

 Bê tông đầm lăn:

Dây chuyền thi công RCC

 Bê tông đầm lăn:

Hỗn hợp phải

đủ khô để có thể đầm nén bằng lu thông thường

 Bê tông đầm lăn:

Hỗn hợp phải

đủ khô để có thể đầm nén bằng lu thông thường

 Bê tông đầm lăn:

 Bê tông đầm lăn:

Diện thi công phải lớn để phát huy hiệu quả của lu

4 Phương pháp thi công BT đặc biệt:

1 Thi công BT trong điều kiện khí hậu nóng:

 Thời gian thi công ngắn;

 Chất lượng vùng tiếp xúc cốt liệu – đá XM thấp;

Chi phí bảo dưỡng cao

1 Thi công BT trong điều kiện khí hậu nóng:

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến fc

5 kg/m2/giờ

8.5.1 Thi công BT trong điều kiện khí hậu nóng:

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến fc

1 Thi công BT trong điều kiện khí hậu nóng:

 Các giải pháp:

 Điều chỉnh nhiệt độ của các VL thành phần:

 Nhiệt độ cốt liệu;

 Nhiệt độ nước (nước lạnh, đá cục…).

 Vận chuyển bằng các thiết bị điều chỉnh được nhiệt

độ;

 Thi công các lớp mỏng để đẩy nhanh tốc độ;

 Làm mát mọi bộ phận thi công trước khi đổ BT;

 Dưỡng hộ đặc biệt (nước lạnh, nitơ lỏng…)

2 Bơm hút nước trong BT:

 Nguyên tắc: Rút bớt lượng nước tự do trong BT ngay sau khi

kết thúc đầm nén;

 Tác dụng: Tăng độ đặc, tăng tốc độ rắn chắc, tăng cường độ

cho loại BT có độ dẻo thi công cao;

 Phương pháp: dùng máy bơm, ván khuôn đặc biệt

3 Vữa phun và BT phun:

 Nguyên tắc: Hỗn hợp vữa hay BT được thi công bằng phương pháp phun (Shotcrete);

 Phương pháp thi công:

3 Vữa phun và BT phun:

BT phun

3 Vữa phun và BT phun:

BT phun

3 Vữa phun và BT phun:

3 Vữa phun và BT phun:

BT ướt phun

Câu hỏi và thảo luận:

loại BT có tỷ trọng đặc biệt?

vi áp dụng?