Nghiên cứu chế tạo vữa lỏng trộn sẵn dùng để xử lý mối nối trong công trình cầu

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VỮA LỎNG TRỘN SẴN DÙNG ĐỂ XỬ LÝ MỐI NỐI TRONG CÔNG TRÌNH CẦU Học viên: Nguyễn Hữu Vy Kha Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thông Mã số: 8580205 Khóa: 36

- -

NGUYỄN HỮU VY KHA

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VỮA LỎNG TRỘN SẴN DÙNG ĐỂ XỬ LÝ MỐI NỐI TRONG CÔNG TRÌNH CẦU

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

Đà Nẵng - Năm 2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

- -

NGUYỄN HỮU VY KHA

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VỮA LỎNG TRỘN SẴN DÙNG ĐỂ XỬ LÝ MỐI NỐI TRONG CÔNG TRÌNH CẦU

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thông

Mã số: 8580205

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học:

TS HUỲNH PHƯƠNG NAM

Đà Nẵng - Năm 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng cá nhân 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 nghiên cứu nào khác./

Tác giả luận văn

Nguyễn Hữu Vy Kha

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, tôi xin được gửi lời cảm ơn đến tất cả Quý Thầy Cô trong Khoa Xây dựng Cầu Đường, Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng đã truyền đạt cho tôi những kiến thức bổ ích trong suốt hai năm học vừa qua

Tôi xin được tỏ lòng biết ơn và gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Huỳnh Phương Nam, người trực tiếp hướng dẫn luận văn, đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn tôi

về kiến thức cũng như phương pháp nghiên cứu, chỉnh sửa trong quá trình thực hiện luận văn này

Sau cùng tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện luận văn

Mặc dù bản thân đã rất cố gắng nhưng luận văn không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy, tôi rất mong nhận được sự chỉ dẫn, góp ý của Quý Thầy Cô và tất cả bạn bè./

Tác giả luận văn

Nguyễn Hữu Vy Kha

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VỮA LỎNG TRỘN SẴN DÙNG ĐỂ XỬ LÝ MỐI NỐI TRONG CÔNG TRÌNH CẦU

Học viên: Nguyễn Hữu Vy Kha

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thông

Mã số: 8580205 Khóa: 36 Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng

Luận văn trình bày các kết quả nghiên cứu sự ảnh hưởng của phụ gia Cebex 100 trong việc trong việc thiết kế cấp phối vữa lỏng đảm bảo các chỉ tiêu cơ lý phù hợp cho việc xử lý mối nối trong công trình cầu Luận văn đã chọn lựa được vật liệu hợp

lý, thiết kế được thành phần cấp phối tối ưu của vữa lỏng chất lượng cao có sử dụng

phụ gia Cebex 100, ở độ tuổi 7 ngày, có cường độ chịu uốn R u 7 ≥ 5 MPa và cường độ chịu nén R n 7 ≥ 50 MPa, độ chảy theo phương pháp thử ASTM C230 ≥ 18 cm Trên cơ

sở đó, đề xuất tỷ lệ N/X và CB100/X cho 01 loại vữa lỏng trộn sẵn phù hợp cho việc

xử lý các mối nối trong công trình cầu

Từ khóa:

Vữa lỏng trộn sẵn, phụ gia bột Cebex 100, mối nối trong công trình cầu, độ chảy, cường độ chịu uốn, cường độ chịu nén

RESEARCH DESIGNED PRE-MIXED LIQUID MORTAR

FOR HANDLING JOINTS IN BRIDGE CONSTRUCTION

The thesis presents the results of research on the influence of Cebex 100 powder admixture in the design of liquid mortar to ensure suitable physical criteria for the handling of joints in bridges In the research, author selected reasonable materials, designed the optimal grading component of high quality liquid mortar using Cebex

100 powder admixture, at 7 days, with bending strength R u 7 ≥ 5 MPa, compressive strength R n 7 ≥ 50 MPa, the flow by the test method of ASTM C230 ≥ 18 cm In

addition, the author also suggested N/X and CB100/X ratios for 01 types of pre-mixed liquid mortar are suitable for handling joints in bridge construction

Key words:

Pre-mixed liquid mortar, Cebex 100 powder admixture, joints in bridge construction, flow, bending strength, compressive strength

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 1

3 Đối tượng nghiên cứu 1

4 Phạm vi nghiên cứu 1

5 Phương pháp nghiên cứu 2

6 Bố cục của luận văn 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MỐI NỐI TRONG CÔNG TRÌNH CẦU 3

1.1 Các dạng mối nối trong công trình cầu 3

1.1.1 Giới thiệu các loại mối nối trong công trình cầu [6] 3

1.1.2 Tình hình ứng dụng các dạng mối nối trong công trình cầu 7

1.2 Vật liệu dùng để xử lý mối nối trong công trình cầu 9

1.2.1 Bê tông hạt mịn (mối nối loại 2) 9

1.2.2 Vữa xi măng (mối nối loại 3) 9

1.2.3 Keo epoxy (mối nối loại 4) 9

1.2.4 Phân tích lựa chọn vật liệu dùng để xử lý mối nối trong công trình cầu 11

Kết luận chương 1 11

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ VỮA XI MĂNG KHÔ TRỘN SẴN KHÔNG CO, VỮA XI MĂNG LỎNG VÀ PHỤ GIA CEBEX 100 13

2.1 Vữa xi măng khô trộn sẵn không co 13

2.1.1 Định nghĩa 13

2.1.2 Phân loại và ký hiệu quy ước [16] 13

2.1.3 Yêu cầu kỹ thuật [16] 13

2.1.4 Ghi nhãn, bao gói, vận chuyển và bảo quản [16] 14

2.2 Vữa xi măng lỏng 15

2.2.1 Định nghĩa 15

2.2.2 Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu thành phần tạo nên vữa xi măng lỏng 15

2.2.3 Các các chỉ tiêu cơ lý cơ bản của vữa xi măng lỏng 18

2.3 Phụ gia Cebex 100 [20] 27

2.3.1 Công dụng, ưu điểm và các thông số kỹ thuật của phụ gia Cebex 100 28

2.3.2 Công tác trộn, sử dụng, bảo dưỡng, bảo quản phụ gia Cebex 100 [20] 28

Kết luận chương 2 30

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VỮA LỎNG TRỘN SẴN DÙNG ĐỂ XỬ LÝ MỐI NỐI TRONG CÔNG TRÌNH CẦU 31

3.1 Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu thành phần 31

3.1.1 Xi măng 31

3.1.2 Cát 32

3.1.3 Phụ gia Cebex 100 33

3.1.4 Nước 34

3.2 Thiết kế cấp phối vữa lỏng 34

3.3 Quy trình trộn vữa 36

3.4 Phân tích ảnh hưởng của tỉ lệ N/X đến độ chảy, cường độ chịu uốn, chịu nén của vữa lỏng 40

3.4.1 Độ chảy 42

3.4.2 Cường độ chịu uốn 42

3.4.3 Cường độ chịu nén 42

3.5 Phân tích ảnh hưởng của tỉ lệ CB100/X đến độ chảy, cường độ chịu uốn, chịu nén của vữa lỏng 42

3.5.1 Độ chảy 44

3.5.2 Cường độ chịu uốn 44

3.5.3 Cường độ chịu nén 44

3.6 Lựa chọn cấp phối vữa lỏng 46

3.7 Thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của vữa theo cấp phối lựa chọn 46

Kết luận chương 3 52

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (bản sao)

DANH MỤC CÁC BẢNG

1.1 Phân loại mối nối theo vật liệu và chiều dày của mối

1.2 Các loại mối nối của các cầu phân đoạn ở Mỹ 7

2.1 Yêu cầu kỹ thuật của vữa xi măng không co theo

2.2 Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng poóc lăng 162.3 Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng poóc lăng hỗn

3.1 Các chỉ tiêu cơ lý của xi măng Sông Gianh PCB40 do

3.2 Các chỉ tiêu cơ lý của xi măng Sông Gianh PCB40

xác định thông qua các kết quả thí nghiệm 313.3 Các chỉ tiêu cơ lý của cát trắng Duy Xuyên 32

3.4 Cấp phối vữa với tỷ lệ CB100/X = 0.45%, các tỷ lệ

3.7 Sự ảnh hưởng của tỉ lệ CB100/X đến độ chảy và

3.9 Độ chảy ban đầu và cường độ của vữa theo cấp phối

3.10 Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của vữa theo cấp

phối lựa chọn

50

1.7 Cấu tạo phân đoạn dầm và mối nối keo epoxy kết hợp

khóa chống cắt của cầu Bang Na tại Thái Lan 8

2.2 Kiểm tra độ chảy của mẫu vữa bằng thước thép 19

2.5 Sơ đồ nguyên lý và bộ gá uốn mẫu vữa 40×40×160mm 22

2.8 Phương pháp đo độ tách nước của vữa xi măng trong

3.2 Biểu đồ thành phần hạt của cát trắng Duy Xuyên 333.3 Cát Duy Xuyên trắng mịn và sạch hoàn toàn 33

3.12 Đúc mẫu vữa 40x40x160(mm) 37

3.15 Thí nghiệm xác định cường độ uốn của mẫu vữa 393.16 Thí nghiệm xác định cường độ nén của mẫu vữa 393.17 Biểu đồ kết quả độ chảy ban đầu của vữa với tỷ lệ

CB100/X = 0.45% và các tỷ lệ N/X thay đổi 403.18 Biểu đồ kết quả cường độ chịu uốn của vữa ở tuổi 7 ngày

với tỷ lệ CB100/X = 0.45% và các tỷ lệ N/X thay đổi 413.19

Biểu đồ kết quả cường độ chịu nén của vữa ở tuổi 3 và 7 ngày với tỷ lệ CB100/X = 0.45% và các tỷ lệ N/X thay đổi

41

3.20 Biểu đồ kết quả độ chảy ban đầu của vữa với tỷ lệ N/X =

3.21 Biểu đồ kết quả cường độ chịu uốn của vữa ở tuổi 7 ngày

với tỷ lệ N/X = 0.40 và các tỷ lệ CB100/X thay đổi 433.22 Biểu đồ kết quả cường độ chịu nén của vữa ở tuổi 3 và 7

ngày với tỷ lệ N/X = 0.40 và các tỷ lệ CB100/X thay đổi 443.23 Calcium Ligno Sulphonate C20H24CaO10S2 [21] 453.24 Cát siêu mịn silic - SiO2 > 98% [21] 463.25 Đo độ chảy của vữa theo cấp phối lựa chọn 47

3.26 Đo độ tách nước và độ trương nở của vữa theo cấp phối

3.29 Thí nghiệm xác định cường độ uốn của mẫu vữa theo cấp

3.33 Biểu đồ kết quả cường độ chịu nén của vữa theo cấp phối

lựa chọn ở tuổi 3 ngày, 7 ngày và 28 ngày 52

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Theo xu thế chung về công nghiệp xây dựng ở nước ta, việc sử dụng và thi công các cấu kiện lắp ghép ngày càng được các đơn vị thi công quan tâm nhiều hơn Khi nói đến kết cấu lắp ghép, ngoài công nghệ để lắp đặt các phân đoạn lại với nhau thì một vấn đề rất được quan tâm là sự liên kết giữa các phân đoạn đó như thế nào Quá trình thi công này sẽ tạo ra các mối nối giữa các phân đoạn Các mối nối này cần phải được quan tâm đặc biệt trong thiết kế cũng như trong thi công Sự biến dạng và cơ chế truyền tải trọng của mối nối sẽ ảnh hưởng đến sự toàn vẹn về mặt kết cấu, đến độ võng cũng như khả năng chịu tải cực hạn của nó Ngoài ra mối nối giữa các phân đoạn cũng được quan tâm về mặt kín khít Sự kín khít giữa các phân đoạn là yếu tố quyết định đến việc tính toán khả năng chịu lực của kết cấu Hơn nữa, các mối nối còn có chức năng bảo vệ ngăn ngừa các tác nhân có hại từ môi trường xâm nhập vào bên trong bê tông, làm suy giảm chất lượng của bê tông cũng như cốt thép

Cùng với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, cũng như công nghệ thi công và vật liệu, hiện đang có nhiều dạng mối nối được sử dụng trong công trình cầu Hiện nay, yêu cầu về bảo vệ môi trường, giảm thời gian thi công, tiết kiệm chi phí nguyên vật liệu, chi phí nhân công, thao tác đơn giản,… cho một công trình xây dựng là những yếu tố được các nhà thầu xây dựng quan tâm hàng đầu Vì vậy, việc sử dụng vữa lỏng để xử lý các mối nối nhằm liên kết các cấu kiện bê tông đúc sẵn với nhiều ưu điểm, độ linh hoạt cao nên dễ dàng điền đầy vào các chi tiết nhỏ, phức tạp Ngoài ra, vữa lỏng còn dùng cho các mục đích khác như bơm vào cáp dự ứng lực, neo các gối cầu, định vị bu lông, xử lý cọc khoan nhồi, cọc ép, các công việc gia cố và sữa chữa bê tông

Xuất phát từ những lý do trên, tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu chế tạo vữa lỏng trộn sẵn dùng để xử lý mối nối trong công trình cầu” làm đề tài nghiên cứu của mình

với mong muốn được tìm hiểu, khảo sát sự ảnh hưởng của phụ gia Cebex 100 trong việc chế tạo vữa lỏng đang được sử dụng rất phổ biến hiện nay trong các công trình xây dựng nói chung và trong việc xử lý các mối nối của công trình cầu nói riêng

2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu sự ảnh hưởng của phụ gia Cebex 100 trong thiết kế cấp phối vữa lỏng đảm bảo các chỉ tiêu cơ lý phù hợp cho việc xử lý mối nối trong công trình cầu

3 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận văn là vữa lỏng chất lượng cao có sử dụng phụ gia CEBEX 100 của hãng Fosroc, Vương quốc Anh Sản phẩm được cung cấp bởi Công ty TNHH Fosroc Việt Nam

4 Phạm vi nghiên cứu

Vữa lỏng chất lượng cao có sử dụng phụ gia Cebex 100

- Cường độ chịu uốn ở độ tuổi 7 ngày R u 7 ≥ 5 MPa

- Cường độ chịu nén ở độ tuổi 7 ngày R n 7 ≥ 50 MPa

- Độ chảy theo phương pháp thử ASTM C230: ≥ 18 cm

5 Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu tổng hợp, là sự kết hợp của phương pháp nghiên cứu lý thuyết đồng thời sử dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

➢ Nghiên cứu lý thuyết:

- Lý thuyết tính toán cấp phối và thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu thành phần và của vữa lỏng

- Lý thuyết về quy hoạch thực nghiệm

➢ Nghiên cứu thực nghiệm:

- Đánh giá chất lượng của các vật liệu thành phần trên kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý

- Đánh giá chất lượng của vữa lỏng trên kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của vữa theo các cấp phối đã tính toán

- Tiến hành bài toán quy hoạch thực nghiệm với các kết quả thí nghiệm tìm ra cấp phối tối ưu, đề xuất tỉ lệ N/X và tỉ lệ CB100/X

6 Bố cục của luận văn

Bố cục của luận văn được tổ chức thành 3 chương:

Chương 1 Tổng quan về mối nối trong công trình cầu

Chương 2 Cơ sở lý thuyết về vữa xi măng khô trộn sẵn không co, vữa xi măng lỏng và phụ gia cebex 100

Chương 3 Nghiên cứu chế tạo vữa lỏng trộn sẵn dùng để xử lý mối nối trong công trình cầu

Kết luận và kiến nghị phát triển đề tài

Danh mục tài liệu tham khảo

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MỐI NỐI TRONG CÔNG TRÌNH CẦU

1.1 Các dạng mối nối trong công trình cầu

1.1.1 Giới thiệu các loại mối nối trong công trình cầu [6]

Cùng với sự phát triển của công nghệ thi công và vật liệu, hiện đang có nhiều dạng mối nối được sử dụng trong công trình cầu

* Theo phân loại của AASHTO, các dạng mối nối được phân thành 2 loại: [6]

- Loại A: mối nối ướt, có sử dụng vật liệu chèn lấp giữa hai phân đoạn để tạo thành mối nối Vật liệu có thể là bê tông, vữa, keo epoxy,…

- Loại B: không sử dụng vật liệu giữa hai phân đoạn

* Theo loại vật liệu làm mối nối và chiều dày của mối nối cũng có thể chia

các dạng mối nối thành 5 loại như sau: [6]

- Loại 1: mối nối bằng bê tông đổ tại chỗ, có cốt thép chờ, chiều dày 20-60cm;

- Loại 2: mối nối bằng bê tông hạt mịn, không có cốt thép chờ, chiều dày 12cm;

7 Loại 3: mối nối bằng vữa xi măng, chiều dày 27 5cm;

- Loại 4: mối nối bằng keo epoxy hoặc vữa mịn, chiều dày < 3mm;

- Loại 5: mối nối khô

Sự phân loại này được trình bày trong Bảng 1.1 sau đây: [6]

Bảng 1.1 Phân loại mối nối theo vật liệu và chiều dày của mối nối [6]

Độ rộng mối nối 0 < 3 mm 2 ÷ 5 cm 7 ÷ 12 cm 20 ÷ 60 cm Bảo dưỡng Không cần Không

cần

Không cần Cần có Cần có Tính chống thấm Cần thêm

Khóa chống cắt Cần thiết Không

cần

Không cần

Không cần Không cần

1.1.1.1 Mối nối bằng bê tông đổ tại chỗ có cốt thép chờ (mối nối loại 1)

Mối nối dạng này được tạo thành bằng bê tông đổ tại chỗ có cốt thép chờ từ các đốt lắp ghép trước đó Chiều dày của mối nối dạng này thường từ 20-60cm [6]

Ưu điểm chính của mối nối này là do có cốt thép chờ chạy dọc mối nối nên tăng khả năng chịu cắt và chịu xoắn của mối nối Việc sử dụng bê tông ướt làm mối nối đảm bảo độ đồng nhất của bê tông cao, cho phép ngăn ngừa được các yếu tố môi trường xâm nhập ảnh hưởng đến chất lượng bê tông và cốt thép, đặc biệt là thép dự ứng lực.[6]

Tuy nhiên do cần phải tiến hành lắp dựng ván khuôn để đổ bê tông mối nối, lượng bê tông đổ mối nối lại không nhiều do đó tiến độ thi công kéo dài Ngoài ra cần chờ bê tông mối nối đạt yêu cầu mới có thể tiến hành các công đoạn tiếp theo được Mặc dù mối nối có cốt thép dọc có thể tăng được cường độ chịu cắt và xoắn của kết cấu, tuy nhiên do đây là cốt thép chờ, sau khi sản xuất các đốt dầm ở nhà máy, công trường và vận chuyển đến vị trí lắp đặt thì cốt thép có thể nằm lộ ra ngoài môi trường, chịu tác động của các tác nhân bất lợi Do đó trước khi lắp đặt các đốt cuối cùng có cốt thép chờ, cần tiến hành làm sạch thép để đảm bảo chất lượng như đối với cốt thép mới [6]

Hình 1.1 Mối nối bằng bê tông đổ tại chỗ có cốt thép chờ [6]

1.1.1.2 Mối nối bằng bê tông hạt mịn không có cốt thép chờ (mối nối loại 2)

Đây là mối nối dạng ướt bằng bê tông hạt mịn không có cốt thép chờ, chiều dày mối nối từ 7 ÷ 12 cm Hiện nay, chúng thường được sử dụng làm mối nối cuối cùng đối với kết cấu thi công theo từng nhịp một Đặc biệt là đối với kết cấu dầm liên tục, thi công các đốt ở trên trụ trước thì mối nối dạng này được bố trí giữa đốt trên trụ và đốt gần bên cạnh [6]

Hình 1.2 Mối nối bằng bê tông hạt mịn không có cốt thép chờ [6]

1.1.1.3 Mối nối bằng vữa xi măng (mối nối loại 3)

Đây là mối nối dạng ướt bằng vữa xi măng có chiều dài từ 2-5 cm Mối nối này cũng có phạm vi áp dụng tương tự như đối với mối nối loại 2 Do mối nối này sử dụng vữa nên hạn chế ảnh hưởng của co ngót, chiều rộng mối nối này thường phải nhỏ hơn với mối nối loại 2 [6]

Hình 1.3 Mối nối bằng vữa xi măng [6]

1.1.1.4 Mối nối bằng keo epoxy (mối nối loại 4)

Hiện nay, hầu hết các cầu lắp ghép phân đoạn thường sử dụng mối nối dạng này Đây là mối nối dạng ướt sử dụng keo epoxy có chiều dày từ < 3mm Trước khi chuẩn

bị đưa phân đốt tiếp theo vào vị trí, thường tiến hành quét hỗn hợp keo epoxy lên bề mặt tiếp xúc Sau đó phân đốt này được đưa vào vị trí và được ép chặt với phân đốt đã lắp trước đó bằng cáp dự ứng lực hay các thanh bar tạm thời [6]

Mặc dù các mối nối sử dụng keo epoxy có vẻ bền vững hơn so với mối nối nối khô, và cường độ của nó cũng có thể so sánh được với các mối nối bằng vữa xi măng hoặc bê tông đổ tại chỗ, tuy nhiên, nhiều nhà thiết kế vẫn nghi ngờ về chức năng kết cấu của nó Một vấn đề lớn được quan tâm chính là sự truyền ứng suất trong mặt cắt epoxy có thể không đồng đều do các điều kiện hiện trường không cho phép có thể quét

keo epoxy lên bề mặt một cách chính xác [6]

Hình 1.4 Mối nối bằng keo epoxy [6]

1.1.1.5 Mối nối khô (mối nối loại 5)

Mối nối khô là mối nối không dùng vật liệu chèn lấp giữa bề mặt tiếp xúc giữa các phân đoạn lắp ghép Ưu điểm chính của mối nối này đảm bảo thi công nhanh, không phức tạp Tuy nhiên việc không sử dụng vật liệu chèn lấp tạo điều kiện cho các tác nhân có hại của môi trường xâm nhập, ảnh hưởng đến chất lượng của bê tông và cốt thép, đặc biệt là thép dự ứng lực [6]

Ngoài ra, yêu cầu với việc chế tạo các phân đoạn trong xưởng đúc phải rất cao về mặt kích thước nhất là đối với các mặt tiếp xúc [6]

Thực tế thi công ở nhiều nước đã cho thấy loại mối nối này có khả năng chống ăn mòn kém, hầu như các cầu lắp ghép phân đoạn có sự cố đều sử dụng loại mối nối này

Do đó, AASHTO đã khuyến khích chỉ nên sử dụng mối nối này trong các cầu có bố trí cáp dự ứng lực ngoài và trong môi trường không chịu ảnh hưởng của các tác nhân có hại của môi trường , đặc biệt là các nhân tố hóa học [6]

Hình 1.5 Mối nối khô [6]

1.1.2 Tình hình ứng dụng các dạng mối nối trong công trình cầu

1.1.2.1 Tình hình áp dụng mối nối trong công trình cầu ở các nước trên thế giới

Để sự liên kết giữa các phân đoạn dầm đủ khả năng chống lại lực cắt trong giai đoạn thi công và khai thác, mặt tiếp xúc giữa các đốt phải có khóa chống cắt và mối nối tiếp xúc phải kín khít, tránh sự xâm nhập của môi trường Để thoả mãn các yêu cầu trên, việc đúc dầm được tiến hành theo nguyên tắc nối tiếp xúc hay kỹ thuật công nghệ đúc “In oản” - Match casting.[6]

Ở Mỹ, cầu lắp ghép phân đoạn bắt đầu được sử dụng vào những năm 1970, Cho đến nay, loại kết cầu này đã sử dụng rất phổ biến Theo thống kê các dạng mối nối sử

dụng tại 90 cầu lắp ghép phân đoạn ở Mỹ được trình bày trong Bảng 1.2 sau đây: [6]

Bảng 1.2 Các loại mối nối của các cầu phân đoạn ở Mỹ [6]

Loại cáp

DUL Số lượng cầu In oản

Khô

In oản Epoxy

Trong số các cầu sử dụng cáp dự ứng lực trong thì có đến 92% sử dụng mối nối

“In oản” kết hợp keo epoxy (Match-cast epoxy joint) và 8% còn lại sử dụng mối nối bê tông đổ tại chỗ, không sử dụng mối nối “In oản” khô (Match-cast dry joint) [6]

Còn trong số các cầu sử dụng cáp dự ứng lực ngoài thì 69% cầu sử dụng mối nối

“In oản” kết hợp keo epoxy và 31% cầu sử dụng mối nối “In oản” khô và không sử dụng mối nối bê tông đổ tại chỗ Như vậy dễ dàng nhận thấy, tại Mỹ mối nối “In oản” kết hợp keo epoxy được sử dụng rất phổ biến với 89% trong khi mối nối “In oản” khô

là 4% và mối nối bằng bê tông đổ tại chỗ là 7% [6]

Hình 1.6 Phân loại mối nối cầu tại Mỹ [6]

Tại Thái Lan, xu hướng sử dụng cầu lắp ghép phân đoạn đang trở nên phổ biến trong thời gian vừa qua Đặc biệt là dự án đường trên cao Bang Na dài 54 km được thi công bằng công nghệ đẩy lắp trên cao Mối nối sử dụng là keo epoxy kết hợp với khóa chống cắt Hiện nay, tất cả các cầu lắp ghép phân đoạn ở Thái Lan, Singapore, Malaysia đều sử dụng phổ biến loại mối nối này [6]

Hình 1.7 Cấu tạo phân đoạn dầm và mối nối keo epoxy kết hợp khóa chống cắt

của cầu Bang Na tại Thái Lan [6]

1.1.2.2 Tình hình áp dụng mối nối trong công trình cầu ở Việt Nam

Hiện nay, ở Việt Nam mối nối sử dụng phổ biến nhất trong công trình cầu là mối nối sử dụng hỗn hợp keo epoxy

Trên tuyến Quốc lộ 1A có một số cầu lắp ghép khối lớn dạng dầm T cắt khúc như cầu Ghép, cầu Tào Xuyên (Thanh Hóa), cầu Đông Hà (Quảng Trị) Mối nối sử dụng trong các cầu này là mối nối vữa xi măng cỡ 3-5cm và bê tông hạt mịn có chiều dày 5-7cm [6]

* Sau khi khảo sát kiểm tra đánh giá các dạng mối nối ở một số công trình cầu xây dựng trong nước từ những năm 1980 trở lại đây, chúng ta có một số kết quả sau:

- Về hiện trạng mối nối: chất lượng bề mặt mối nối ướt dùng bê tông hạt mịn là không tốt Bề mặt các mối nối này gồ ghề, có vết vỡ nhỏ là cửa ngõ để các tác nhân có hại xâm nhập gây ăn mòn cốt thép Trong khi đó các mối nối dùng keo epoxy có chất lượng khá tốt Có thể nói là không có khác biệt lớn giữa khu vực mối nối và các khu vực khác của dầm [6]

- Về độ đồng nhất: các kết quả kiểm tra mối nối theo phương pháp siêu âm và

bắn súng vào bê tông cho thấy rằng: [6]

+ Đối với mối nối bằng vữa xi măng và bê tông hạt mịn (cầu Ghép, cầu Đông Hà) thì vận tốc siêu âm khu vực mối nối nhỏ hơn rất nhiều so với các khu vực khác của dầm Hệ số đồng nhất của khu vực mối nối hầu hết cũng đều nhỏ hơn so với các khu vực khác Kết quả bắn súng vào bê tông cũng cho thấy cường độ bê tông mối nối nhỏ hơn cường độ bê tông các khu vực khác Điều này cho thấy chất lượng và cường

độ mối nối bê tông hạt mịn đều thấp hơn so với tổng thể dầm [6]

+ Đối với mối nối bằng keo epoxy (cầu Niệm, cầu An Dương) thì sự khác nhau giữa khu vực mối nối và các khu vực khác của dầm là không đáng kể [6]

- Về khả năng gỉ cốt thép tại khu vực mối nối: Qua kiểm tra cho thấy cốt thép tại khu vực mối nối của các cầu đều có khả năng bị gỉ [6]

Trong xây dựng cầu Kiển, cây cầu dây văng đầu tiên được thi công bằng công nghệ lắp hẫng cân bằng, đã sử dụng mối nối keo epoxy, còn các mối nối hợp long sử dụng mối nối bằng bê tông đổ tại chỗ Phương án sử dụng mối nối như vậy là phù hợp với kinh nghiệm của thế giới và điều kiện môi trường khí hậu ở Việt Nam [6]

1.2 Vật liệu dùng để xử lý mối nối trong công trình cầu

1.2.1 Bê tông hạt mịn (mối nối loại 2)

Bê tông hạt mịn có chất lượng thấp sẽ là nguy cơ gây mất an toàn cho công trình Thực tế các sự cố cầu trên thế giới đều xảy ra với các cầu áp dụng mối nối sử dụng bê tông hạt mịn này Khi sử dụng bê tông hạt mịn để làm mối nối thì trước hết, bê tông mối nối phải đạt cường độ bằng hoặc cao hơn cường độ bê tông dầm [6]

1.2.2 Vữa xi măng (mối nối loại 3)

Vữa xi măng thường được kết hợp với rất nhiều loại phụ gia nhằm giảm co ngót, tăng cường độ,… để tạo ra những loại vữa có chất lượng cao đảm bảo các chỉ tiêu cơ

lý phù hợp cho việc xử lý mối nối trong công trình cầu

Việc sử dụng vữa xi măng với nhiều ưu điểm về bảo vệ môi trường, giảm thời gian thi công, tiết kiệm chi phí nguyên vật liệu, chi phí nhân công, thao tác đơn giản,

độ linh hoạt cao nên dễ dàng điền đầy vào các chi tiết nhỏ, phức tạp Ngoài ra, vữa xi măng còn dùng cho các mục đích khác như bơm vào cáp dự ứng lực, neo các gối cầu, định vị bu lông, xử lý cọc khoan nhồi,

1.2.3 Keo epoxy (mối nối loại 4)

* Keo epoxy có rất nhiều những ưu điểm, cụ thể như sau:

- Trong quá trình thi công, keo epoxy làm trơn bề mặt mối nối tạo điều kiện dễ dàng cho việc lắp ghép các phân đoạn lại với nhau Ngoài ra, keo epoxy còn làm giảm

độ gồ ghề trên bề mặt mối nối có thể dẫn đến sự tập trung ứng suất [6]

- Sau khi hoàn thành cầu, keo epoxy đóng góp vào cường độ của kết cấu bằng việc truyền lực nén và lực cắt qua mối nối Đồng thời, keo epoxy cũng có tác dụng ngăn ngừa hơi ẩm xâm thực vào trong các ống chứa cáp [6]

- Các thành phần trong chất dính keo epoxy, nhựa thông và chất để tôi, sẽ được

trộn sau khi công việc chuẩn bị cho nối ghép được hoàn thành Việc hòa trộn này sẽ được thực hiện theo phương pháp quy định của nhà sản xuất Hỗn hợp chất dính epoxy được sử dụng bằng tay cùng với chổi quét hoặc con lăn, quét lên bề mặt mối ghép Chất dính epoxy sẽ được dùng đồng nhất với độ dày 1-2mm trên bề mặt mối ghép Công việc ghép nối được thực hiện sau khi dùng chất kết dính epoxy [6]

* Các yêu cầu của keo epoxy áp dụng trong mối nối công trình cầu:

- Keo epoxy phải có thành phần và được pha trộn tuân theo các khuyến nghị của nhà sản xuất và thỏa mãn các yêu cầu ASTM C881 Thành phần của keo epoxy cũng phải thích hợp với nhiệt độ tại thời điểm thí nghiệm [6]

- Thời gian tiếp xúc hay thời gian mở của hỗn hợp keo epoxy phải tối thiểu 60 phút đối với epoxy thường và tối thiểu 8 giờ đối với epoxy chậm [6]

- Thời gian tiếp xúc trên có thể chấp nhận được nếu một mẫu hình trụ nghiêng, được chuẩn bị và thí nghiệm theo các điều kiện dưới đây, chịu được ứng suất (cường

độ tiếp xúc) trên mặt phẳng nghiêng được tính bằng tải trọng dọc trục (thẳng đứng) chia cho diện tích của hình elip nghiêng: [6]

+ Epoxy thường: 1000 psi (7MPa) tại thời điểm 48h sau khi quét keo [6]

+ Epoxy chậm: 1000 psi (7MPa) tại thời điểm 14 ngày sau khi quét keo [6]

- Việc nối cho các mặt phẳng dốc có thể được trì hoãn theo các thời gian sau đây, được tính từ thời điểm keo epoxy được trộn: đối với epoxy thường là 60 phút, đối với epoxy chậm là 8 giờ [6]

- Trong thời gian từ khi trộn keo epoxy đến khi nối các mặt phảng dốc, các mẫu thí nghiệm có thể để hở và bảo dưỡng ở nhiệt độ lớn nhất trong dải nhiệt độ áp dụng thí nghiệm [6]

- Cường độ nén chảy của hỗn hợp epoxy phải thỏa mãn ASTM C881 khi thí nghiệm bằng phương pháp ASTM D695 với các điều kiện sau đây: [6]

+ Hỗn hợp keo phải được đổ vào trong khuôn để tạo thành mẫu thí nghiệm trong vòng 10 phút sau khi trộn hỗn hợp [6]

+ Mẫu thí nghiệm phải được bảo dưỡng ở nhiệt độ thấp nhất trong dải nhiệt độ sử dụng trong thời gian 24h [6]

- Cường độ dính bám của hỗn hợp keo epoxy phải thỏa mãn ASTM C881 và thí nghiệm được thực hiện trên một mẫu hình trụ nghiêng theo ASTM C882 với các điều chỉnh sau: [6]

+ Hình trụ thí nghiệm phải đạt cường độ nén tối thiểu 6000 psi (41MPa) tại 7 ngày tuổi [6]

+ Mẫu thí nghiệm phải được chuẩn bị như quy định ở phần trên [6]

* Các yêu cầu của mối nối keo epoxy:

- Epoxy phải có công thức phù hợp với từng công nghệ thi công; phù hợp với nhiệt độ và độ ẩm tương đối tại thời điểm sử dụng [6]

- Vật liệu không được quá thời gian sử dụng [6]

- Các thành phần của vật liệu phải được pha trộn theo các khuyến nghị của nhà sản xuất [6]

- Các bề mặt liên kết của các phân đốt phải được chuẩn bị tốt, sạch sẽ và phải khô ráo [6]

- Lượng keo phải vừa đủ với yêu cầu [6]

- Keo phải được quét đảm bảo chất lượng lên cả hai bề mặt Đặc biệt cẩn thận ở xung quanh ống chứa dự ứng lực trong để tránh sự trào ra của keo epoxy vào các chỗ ống [6]

- Các phân đốt phản được kéo lại gần nhau trong thời gian tiếp xúc của keo trước khi chúng bị đông cứng lại [6]

- Cần phải sử dụng các thanh bar để ép chặt keo epoxy, tạo sự dính bám và gắn chặt phân đốt mới vào phân đốt đã lắp đặt trước đó [6]

1.2.4 Phân tích lựa chọn vật liệu dùng để xử lý mối nối trong công trình cầu

* Nhằm nâng cao khả năng chịu lực và độ bền khai thác của mối nối, cần phải sử dụng loại vật liệu cấu tạo nên mối nối thích ứng với trạng thái vị trí của sự liên kết giữa các phân đoạn, cụ thể như sau: [6]

- Đối với những liên kết phân đoạn nằm khoảng giữa nhịp (trừ mối nối hợp long) nên sử dụng hỗn hợp keo epoxy làm mối nối trên cơ sở chế tạo phân đoạn dầm theo kỹ thuật cộng nghệ đúc “In oản” nhằm tạo khả năng bảo đảm độ kín khít tối đa giữa các

bề mặt tiếp xúc của các phân đoạn khi liên kết [6]

- Đối với những liên kết phân đoạn nằm tại vị trí hợp long hoặc trên trụ mà tại đó

độ rộng hợp long tương đối lớn từ 30cm đến 50cm thì nên sử dụng bê tông hạt mịn hoặc vữa xi măng mác cao làm mối nối [6]

* Mối nối bằng vữa xi măng phải có cường độ chịu uốn, chịu nén khi đóng rắn bằng hoặc cao hơn cường độ chịu uốn, chịu nén của cấu kiện bê tông của công trình cầu, cụ thể như sau:

- Tại vị trí dầm, nhịp,… là những vị trí chịu uốn: Cường độ chịu uốn của vữa ở

độ tuổi 7 ngày theo yêu cầu đặt ra của Luận văn là R u 7 ≥ 5 MPa đảm bảo dùng để xử

lý mối nối tại những vị trí này

- Tại mố, trụ cầu,… là những vị trí chịu nén: Cường độ chịu nén ở độ tuổi 7 ngày

theo yêu cầu đặt ra của Luận văn là R n 7 ≥ 50 MPa đảm bảo dùng để xử lý mối nối tại những vị trí này

Kết luận chương 1

Toàn bộ nội dung chương I là tổng quan về mối nối trong công trình cầu Sau khi nghiên cứu về các loại mối nối trong công trình cầu hiện nay, tác giả có những kết luận như sau:

- Nhằm nâng cao khả năng chịu lực và độ bền khai thác của mối nối, cần phải sử dụng loại vật liệu cấu tạo nên mối nối phù hợp

- Bên cạnh các vật liệu như bê tông, keo epoxy,… thì vữa xi măng có sử dụng phụ gia nhằm giảm co ngót, tăng cường độ,…để tạo ra những loại vữa có chất lượng cao đảm bảo các chỉ tiêu cơ lý phù hợp cho việc xử lý mối nối trong công trình cầu

- Việc sử dụng vữa xi măng với nhiều ưu điểm về bảo vệ môi trường, giảm thời gian thi công, tiết kiệm chi phí nguyên vật liệu, chi phí nhân công, thao tác đơn giản,

độ linh hoạt cao nên dễ dàng điền đầy vào các chi tiết nhỏ, phức tạp

Xuất phát từ những lý do trên, tác giả sẽ tiếp tục tìm hiểu, nghiên cứu chế tạo 01 loại vữa xi măng đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, dùng để xử lý mối nối trong công trình cầu

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ VỮA XI MĂNG KHÔ TRỘN SẴN KHÔNG CO,

VỮA XI MĂNG LỎNG VÀ PHỤ GIA CEBEX 100

2.1 Vữa xi măng khô trộn sẵn không co

2.1.1 Định nghĩa

- Vữa khô trộn sẵn (Premixed dried mortar) là hỗn hợp của một hay nhiều chất

kết dính vô cơ, cốt liệu nhỏ, có hoặc không có phụ gia, được trộn sẵn ở trạng thái khô tại các cơ sở sản xuất [16]

- Vữa xi măng không co (Non-shrink hydraulic – cement grout) là hỗn hợp khô

tự nhiên của xi măng poóc lăng hoặc xi măng poóc lăng hỗn hợp, cốt liệu nhỏ, chất độn mịn và phụ gia hóa học, khi trộn với nước và trong suốt quá trình đóng rắn không

2.1.2 Phân loại và ký hiệu quy ước [16]

- Theo cơ chế nở thể tích sau khi trộn nước, vữa xi măng không co được phân thành 3 loại :

+ Loại A : Nở thể tích trước khi kết thúc đông kết của vữa

+ Loại B : Nở thể tích sau khi kết thúc đông kết của vữa

+ Loại C : Nở thể tích kết cả hai cơ chế trên

- Theo cường độ chịu nén, vữa không co được phân thành các mác 30, 40, 50, 60,

70, 80, 90 Các trị số 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 là cường độ chịu nén tối thiểu của mẫu vữa sau 28 ngày đóng rắn, tính bằng MPa (N/mm2)

- Kí hiệu quy ước đối với sản phẩm vữa không co được thể hiện theo thứ tự các thông tin sau : tên sản phẩm, cơ chế nở thể tích, mác theo cường độ nén Ví dụ : VA40, VB50, VC60 trong đó V là tên sản phẩm vữa xi măng không co; A, B, C là cơ chế nở thể tích của sản phẩm; 40, 50, 60 là mác của vữa (MPa)

2.1.3 Yêu cầu kỹ thuật [16]

- Yêu cầu đối với vật liệu sử dụng :

+ Xi măng poóc lăng phải đảm bảo thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật quy định trong TCVN 2682:2009

+ Xi măng poóc lăng hỗn hợp phải đảm bảo thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật quy định trong TCVN 6260:2009

+ Cốt liệu nhỏ dùng để chế tạo vữa là cát loại cát thạch anh thiên nhiên hoặc nhân tạo đặc chắc có cỡ hạt tới 5mm

+ Tổng lượng Ion Clo trong 1 m3 vữa từ các các nguồn vật liệu sử dụng (phụ gia,

xi măng và cốt liệu) để chế tạo vữa không vượt quá 0.6 kg

- Yêu cầu đối với vữa xi măng không co được thể hiện theo Bảng 2.1 sau :

Bảng 2.1 Yêu cầu kỹ thuật của vữa xi măng không co theo TCVN 9204:2012 [16]

4 Tốc độ phát triển cường độ chịu nén, % cường độ 28

ngày của các mác tương ứng, ở các tuổi

5 Thay đổi chiều cao cột vữa tại lúc kết thúc đông kết so

với chiều cao ban đầu (%)

2.1.4 Ghi nhãn, bao gói, vận chuyển và bảo quản [16]

- Vữa xi măng không co trộn sẵn được đóng bao hoặc chứa trong các xitéc chuyên dụng Trên các xitéc hoặc vở bao, phải có nhãn ghi rõ : tên sản phẩm, cơ sở sản xuất, khối lượng bao/Xitéc, loại và mác vữa, số lô, thời hạn sử dụng, hướng dẫn sử dụng

- Bao vữa xi măng không co trộn sẵn được làm bằng vật liệu cách ẩm, đả bảo bền, không rách vỡ trong quá trình vận chuyển

- Khối lượng mỗi bao do nhà sản xuất quy định là 5kg, 10kg, 20kg hoặc 50kg nhưng sai lệch khối lượng phải đảm bảo không lớn hơn 2%

- Vữa xi măng không co trộn sẵn được vận chuyển đến nơi sử dụng bằng mọi phương tiện đảm bảo che chắn, chống mưa và ẩm ướt

- Vữa xi măng không co trộn sẵn được bảo quản trong kho có tường bao và mái che, nền kho phải khô ráo Vữa khô trộn sẵn được bảo hành chất lượng 60 ngày kể từ ngày sản xuất

2.2 Vữa xi măng lỏng

2.2.1 Định nghĩa

- Vữa xi măng lỏng (Liquid mortar) được tạo thành khi trộn hỗn hợp khô tự nhiên của xi măng poóc lăng hoặc xi măng poóc lăng hỗn hợp, cốt liệu nhỏ và phụ gia hóa học (vữa khô trộn sẵn) với nước theo tỉ lệ N/X phù hợp để đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của từng công trình cụ thể

- Vữa xi măng lỏng được sử dụng để chèn các vị trí chịu lực như : bu lông neo thiết bị, kết cấu trong các hốc chờ sẵn, neo thép đầu cọc, tạo các lớp đệm đỡ thiết bị phía trên các khối bê tông đã đổ trước, các khe hở giữa các chi tiết kết cấu và các khuyết tật kết cấu,…

2.2.2 Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu thành phần tạo nên vữa xi măng lỏng

2.2.2.1 Xi măng

a Xi măng poóc lăng [9]

- Xi măng poóc lăng là chất kết dính thủy, được chế tạo bằng cách nghiền mịn clanhke xi măng poóc lăng với một lượng thạch cao cần thiết Trong quá trình nghiền có thể sử dụng phụ gia công nghệ nhưng không quá 1% so với khối lượng clanhke

- Clanhke xi măng poóc lăng là sản phẩm chứa các khoáng canxi silicát, canxi aluminat và canxi fero aluminat với tỷ lệ xác định, có tính chất kết dính thủy lực, nhận được bằng cách nung đến kết khối hay nóng chảy hỗn hợp các nguyên liệu xác định

- Thạch cao là vật liệu đá thiên nhiên hoặc nhân tạo có chứa khoàng CaSO4.2H2O được sử dụng làm phụ gia điều chỉnh thời gian đông kết của xi măng

- Phụ gia công nghệ gồm các chất cải thiện quá trình nghiền, vận chuyển, đóng bao và bảo quản xi măng nhưng không làm ảnh hưởng xấu tới tính chất của xi măng, vữa và bê tông

- Xi măng poóc lăng gồm các mác PC30, PC40, PC50 trong đó:

+ PC là các kí hiệu quy ước cho xi măng poóc lăng

+ Các trị số 30, 40, 50 là cường độ nén tối thiểu của mẫu vữa chuẩn sau 28 ngày đóng rắn, tính bằng MPa

- Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng poóc lăng được quy định trong TCVN

2682:2009 theo Bảng 2.2 sau đây:

Bảng 2.2 Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng poóc lăng [9]

- Phần còn lại trên sàng kích thước lỗ 0.09 mm (%)

- Bề mặt riêng, phương pháp Blaine (cm2/g)

≤ 10

≥ 2800

4 Độ ổn định thể tích, xác định theo phương pháp Le

5 Hàm lượng anhydric sunphuric (SO3) (%) ≤ 3.5

9 Hàm lượng kiềm quy đổi(1) (Na2Oqđ)(2) (%) ≤ 0.6

CHÚ THÍCH :

kiềm-silic

b Xi măng poóc lăng hỗn hợp [10]

- Xi măng poóc lăng hỗn hợp là chất kết dính thủy, được chế tạo bằng cách nghiền mịn hỗn hợp clanhke xi măng poóc lăng với một lượng thạch cao cần thiết và các phụ gia khoáng, có thể sử dụng phụ gia công nghệ (nếu cần) trong quá trình nghiền hoặc bằng cách trộn đều các phụ gia khoáng đã nghiền mịn với xi măng poóc lăng

- Clanhke xi măng poóc lăng dùng để sản xuất xi măng poóc lăng hỗn hợp có hàm lượng magie oxít (MgO) không lớn hơn 5%

- Phụ gia công nghệ gồm các chất cải thiện quá trình nghiền, vận chuyển, đóng bao và bảo quản xi măng nhưng không làm ảnh hưởng xấu tới tính chất của xi măng, vữa và bê tông Hàm lượng phụ gia công nghệ trong xi măng không lớn hơn 1%

- Tổng lượng phụ gia khoáng (không kể thạch cao) trong xi măng poóc lăng hỗn hợp, tính theo khối lượng xi măng, không lớn hơn 40%, trong đó phụ gia đầy không quá 20%

- Xi măng poóc lăng hỗn hợp gồm các mác PCB30, PCB40, PCB50 trong đó:

+ PCB là các kí hiệu quy ước cho xi măng poóc lăng hỗn hợp

+ Các trị số 30, 40, 50 là cường độ nén tối thiểu của mẫu vữa chuẩn sau 28 ngày đóng rắn, tính bằng MPa

- Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng poóc lăng hỗn hợp được quy định trong

TCVN 6260:2009 theo Bảng 2.3 sau đây:

Bảng 2.3 Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng poóc lăng hỗn hợp [10]

- Phần còn lại trên sàng kích thước lỗ 0.09 mm (%)

- Bề mặt riêng, phương pháp Blaine (cm2/g)

- Cát dùng để chế tạo vữa lỏng trong Luận văn phải có thành phần hạt đồng đều,

ổn định, hàm lượng lọt sàng 2.5mm từ 95 ÷ 100 (%), mô đun độ lớn Mk < 2.0

- Hàm lượng tạp chất trong cát để chế tạo vữa, tính theo % khối lượng, không lớn hơn

+ 0.0% đối với sét cục và các tạp chất dạng cục

+ 0.0% đối với hàm lượng bùn, bụi, sét

- Hàm lượng clorua trong cát để chế tạo vữa, tính theo Ion Clo tan trong axít, không lớn hơn 0.05% khối lượng Tổng lượng Ion Clo trong 1m3 vữa từ các các nguồn vật liệu sử dụng (phụ gia, xi măng và cốt liệu) để chế tạo vữa không vượt quá 0.6 kg

- Cát dùng để chế tạo vữa thường là loại cát thạch anh thiên nhiên hoặc nhân tạo đặc chắc có cỡ hạt tới 5mm và có hàm lượng bụi bùn sét SC = 0%

ảnh hưởng tới quá trình đông kết của vữa cũng như làm giảm độ bền lâu của vữa trong quá trình sử dụng, thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật sau:

+ Không màu, không chứa dầu hoặc váng mỡ

+ Lượng tạp chất hữu cơ không lớn hơn 15 mg/L

+ Độ pH không nhỏ hơn 4 và không lớn hơn 12.5

- Nước trộn vữa chèn mối nối cho các kết cấu bê tông cốt thép thì phải đảm bảo yêu cầu về hàm lượng tối đa cho phép như sau:

+ Muối hòa tan: 5000 mg/L

+ Ion Sunfat (SO4-2): 2000 mg/L

+ Ion Clo (Cl-): 1000 mg/L

+ Cặn không tan: 200 mg/L

2.2.3 Các các chỉ tiêu cơ lý cơ bản của vữa xi măng lỏng

2.2.3.1 Độ chảy [17]

- Độ chảy của vữa lỏng được xác định theo phương pháp thử tại ASTM C230

- Độ chảy của vữa lỏng được đánh giá bằng giá trị đường kính xòe của mẫu vữa qua côn tiêu chuẩn ASTM C230

- Côn tiêu chuẩn ASTM C230 bao gồm:

+ Một trụ bằng đồng hoặc thép không gỉ có đường kính trong 50mm, chiều cao 100mm và chiều dày thành ống 2÷3 mm [17]

+ Một tấm đáy bằng mica hoặc kính có kích thước không nhỏ hơn 350 × 350mm, phía dưới có các đường tròn đồng tâm và đường kính cách đều 10 mm từ 50 mm đến

300 mm [17]

Hình 2.1 Cấu tạo của côn đo độ chảy của vữa [17]

- Cách tiến hành đo độ chảy của vữa như sau: Đặt tấm đáy lên mặt bàn phẳng

Lau mặt trên tấm đáy và mặt trong ống trụ bằng giẻ ẩm Dùng 1 tay ép ống trụ xuống tấm đáy để giữ, đổ vữa vào ống trụ một lần cho đầy ngang miệng Chú ý cho vữa chảy liên tục để tránh cuốn khí Gõ nhẹ thành ống trụ 5 lần rồi rút nhẹ ống trụ lên theo phương thẳng đứng Sau khi vữa ngừng chảy (khoảng 10 ÷ 15 giây), dùng vạch đường kính ở phía dưới hoặc thước lá xác định đường kính mẫu Độ chảy của mẫu vữa là giá trị trung bình của 2 đường kính vuông góc Sau đó đổ vữa, rửa tấm đáy và thử lại lần nữa với khối lượng vữa còn lại trong cối trộn [17]

- Độ chảy của hỗn hợp vữa là trung bình cộng kết quả của 2 lần thử Kết quả thử được coi là đạt khi các kết quả chênh lệch nhau không quá 20mm [17]

Hình 2.2 Kiểm tra độ chảy của mẫu vữa bằng thước thép 2.2.3.2 Cường độ chịu uốn và cường độ chịu nén

Cường độ chịu uốn và chịu nén của vữa đã đóng rắn được xác định theo phương pháp thử tại TCVN 3121:2003

a Nguyên tắc [11]

- Cường độ chịu uốn của vữa được xác định bằng cách lần lượt chất tải lên 03

khối vữa đã đóng rắn ở điều kiện tiêu chuẩn đến khi mẫu bị phá hủy

- Cường độ chịu nén của vữa được tính từ lực phá hủy lớn nhất và kích thước chịu lực của các nửa mẫu gãy sau khi uốn thử

b Thiết bị và dụng cụ thử [11]

- Khuôn bằng kim loại, có hình lăng trụ Khuôn gồm 3 ngăn, có thể tháo lắp rời

từng thanh, kích thước trong mỗi ngăn của khuôn là chiều dài 160mm ± 0.8mm; chiều

rộng 40mm ± 0.2mm; chiều cao 40mm ± 0.1mm

- Thùng bảo dưỡng mẫu có thể duy trì nhiệt độ 270C ± 20C và độ ẩm 95% ± 5%

- Máy thử uốn có khả năng chất tải đến 5KN, sai số không lớn hơn 2%, tốc độ tăng tải từ 10 ÷ 50kN/s với sơ đồ nguyên lý như Hình 2.2

- Máy nén có khả năng tạo lực nén đến 100KN, sai số không lớn hơn 2%, tốc độ tăng tải từ 100 ÷ 900kN/s Hai tấm nén của máy được làm từ thép cứng (độ cứng bề mặt không nhỏ hơn 600HV giá trị độ cứng Vicker, tiết diện vuông, cạnh 40mm ± 0.1mm; chiều dày không nhỏ hơn 10mm Tấm nén phải đảm bảo phẳng, khe hở bề mặt giữa 2 tấm nén không lớn hơn 0.01mm

Hình 2.3 Khuôn đúc mẫu vữa 40×40×160mm

c Chuẩn bị mẫu và tiến hành uốn, nén mẫu [11]

- Chuẩn bị mẫu : Lấy khoảng 2 lít mẫu đã được chuẩn bị, trộn đều lại bằng tay

từ 10 ÷ 20 giây trước khi thử Đổ mẫu vào khuôn, dùng dao gạt vữa bằng miệng

khuôn Bảo dưỡng mẫu theo thời gian và chế độ quy định ở Bảng 2.4

Hình 2.4 Đúc mẫu vữa 40×40×160mm Bảng 2.4 Thời gian và chế độ bảo dưỡng mẫu [11]

Loại vữa

Nhiệt độ bảo dưỡng 27 0 C ± 2 0 C

Độ ẩm tương đối, %

95 ± 5 70 ± 10 Trong khuôn Ngoài khuôn Ngoài khuôn

- Vữa có nhiều hơn 50% chất kết

- Vữa có không nhiều hơn 50% chất

Chú thích: Nếu sau thời gian trên mẫu vẫn chưa tháo khuôn được thì tiếp tục giữa mẫu trong khuôn Thời gian giữ mẫu trong khuôn không được lớn hơn 7 ngày

- Thử uốn mẫu : Mẫu sau khi được bảo dưỡng như quy định, được lắp vào bộ gá

uốn, sơ đồ như Hình 2.5 Mặt tiếp xúc với các gối là 2 mặt bên tiếp xúc với thành khuôn khi tạo mẫu Tiến hành uốn mẫu với tốc độ tăng tải từ 10 ÷ 50N/s cho đến khi mẫu bị phá hủy Ghi lại tải trọng phá hủy lớn nhất [11]

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý và bộ gá uốn mẫu vữa 40×40×160mm [8]

- Thử nén mẫu : Mẫu thử nén là 6 nửa viên

mẫu gãy sau khi đã thử uốn Đặt bộ gá nén vào giữa

các thớt của máy nén, sau đó đặt mẫu vào bộ gá

nén, sao cho hai mặt mẫu tiếp xúc với tấm nén là 2

mặt tiếp xúc với thành khuôn khi tạo mẫu Nén mẫu

với tốc độ tăng tải từ 100 ÷ 300N/s cho đến khi mẫu

bị phá hủy Ghi lại tải trọng phá hủy lớn nhất [11]

Trong đó : PU là lực uốn gãy, tính bằng N

L là khoảng cách giữa 2 gối uốn, tính bằng mm (100mm)

b, h là chiều rộng, chiều cao mẫu thử, tính bằng mm (40mm)

- Kết quả thử là giá trị trung bình cộng của 3 mẫu thử, chính xác đến 0.1N/mm2 Nếu có một kết quả sai lệch lớn hơn 10% so với giá trị trung bình thì loại bỏ kết quả đó Khi đó kết quả thử là giá trị trung bình cộng của hai mẫu còn lại

- Cường độ chịu nén của mẫu thử (RN) tính bằng N/mm2, chính xác đến 0.05N/mm2 , theo công thức :

N N

P R

A

=

Trong đó : PN là lực nén phá hủy mẫu, tính bằng N

A là diện tích tiết diện nén của mẫu, tính bằng mm2

- Kết quả thử là giá trị trung bình cộng của 6 mẫu thử, chính xác đến 0.1N/mm2 Nếu kết quả của một viên mẫu nào sai lệch lớn hơn 15% so với giá trị trung bình của các viên mẫu còn lại thì loại bỏ kết quả đó Khi đó kết quả thử là giá trị trung bình cộng của các viên mẫu còn lại

2.2.3.3 Độ tách nước và độ trương nở [19]

Độ tách nước và độ trương nở của vữa xi măng mới trộn nước được xác định theo phương pháp thử tại ASTM C940

a Định nghĩa:

- Tách nước là thể tích của nước trộn bên trong

vữa, được nổi lên do khối lượng nhẹ của nước so với

khối lượng của hỗn hợp vữa, được thể hiện bằng

phần trăm trên thể tích vữa gốc

- Trương nở là sự tăng thể tích vữa, được thể

hiện bằng phần trăm trên thể tích vữa gốc [19]

b Thiết bị và dụng cụ thử [19]

- Bình chia độ thủy tinh, 1000ml

- Bình chia độ thủy tinh, 25ml

- Nhiệt kế, chính xác đến 0.50C để đo nhiệt độ

+ Duy trì nhiệt độ môi trường trong phòng thí nghiệm ở 230C ± 20C, trừ khi có quy định khác

+ Ổn định nhiệt độ của tất cả vật liệu khô và nước trộn ở 230C ± 20C trước khi trộn, trừ khi có quy định khác

+ Tiến hành đo đạc thể tích trong thời gian 3 phút sau khi trộn xong

- Vữa được đổ vào ống khắc độ Quan sát thay đổi tổng thể tích và độ lắng đọng

của nước tách, nếu có, trên bề mặt vữa theo quy định

Hình 2.8 Phương pháp đo độ tách nước của vữa xi măng trong phòng thí nghiệm [19]

- Khi tiến hành lấy mẫu và thử nghiệm tại hiện trường, ghi lại nhiệt độ của mẫu vữa và nhiệt độ xung quanh khu vực tiến hành đọc giá trị thử nghiệm Ghi lại khoảng thời gian từ khi trộn xong cho đến khi bắt đầu thử nghiệm

- Ngay sau khi trộn xong, đo nhiệt độ của vữa Sau đó, đổ vữa vào ống khắc độ 1000ml cho đến khi thể tích mẫu đạt 800 ± 10ml Ghi lại thể tích mẫu thử và thời gian đọc giá trị Đặt ống khắc độ trên bề mặt phẳng không bị rung Bọc tách nước để tránh bay hơi

- Đọc và ghi chép lại giá trị đọc được, ước tính chính xác đến 1ml, của bề mặt trên của vữa và nước tách, nếu có, của mẫu trong bình chia độ cứ 15 phút một lần trong vòng 60 phút và sau đó mỗi giờ một lần cho đến khi hai kết quả đọc liên tiếp không thể hiện sự trương nở hay tách nước nữa Khi tiến hành thử nghiệm độ trương

nở và độ tách nước có liên quan đến tiêu chuẩn ASTM C937, phải gián đoạn 3 tiếng sau khi đọc giá trị đầu tiên

- Khi kết luận quá trình thử nghiệm, lắng nước tách trong bình chia độ 25ml bằng cách nghiêng mẫu thử và lấy nước còn lại bằng ống hút hoặc ống nhỏ giọt ống Ghi lại thể tích nước tách cuối cùng với độ chính xác đến 0.5ml

Hình 2.9 Phương pháp đo độ tách nước và độ trương nở của vữa xi măng [19]

Trong đó : V1 là thể tích mẫu khi bắt đầu thử nghiệm, tính bằng ml

V2 là thể tích mẫu tại khoảng thời gian quy định, đo trên bề mặt trên của lớp nước, tính bằng ml

Vg là thể tích phần vữa trong mẫu tại khoảng thời gian quy định,

đo trên bề mặt trên của vữa, tính bằng ml

Vw là thể tích nước tách lắng gạn, tính bằng ml

e Độ chính xác và sai số [19]

- Độ tách nước – Độ lệch tiêu chuẩn trong cùng một phòng thí nghiệm với 3

người thực hiện là 0.06% Do đó, kết quả của hai thử nghiệm được thực hiện phù hợp (bởi cùng một người) trên cùng một vật liệu không được chênh lệch quá 0.17%

- Độ trương nở kết hợp – Độ lệch tiêu chuẩn trong cùng một phòng thí nghiệm với 3 người thực hiện là 0.37% Do đó, kết quả của hai thử nghiệm được thực hiện phù hợp (bởi cùng một người) trên cùng một vật liệu không được chênh lệch quá 1.04%

- Sai số – Do không có vật liệu tham chiếu theo tiêu chuẩn, nên không có báo cáo

về sai số được lập

f Hiện tượng nhiễu loạn [19]

- Việc không thể thu được hỗn hợp tốt đồng đều không bị vón cục sẽ gây ra hiện tượng tách nước quá mức và có thể dẫn đến giảm độ trương nở

- Khả năng của hầu hết chất phụ gia sinh trương nở và xu hướng tách nước liên quan đến nhiệt độ của vữa trong thời gian thử nghiệm

2.2.3.4 Độ co ngót [16]

Độ co ngót của vữa xi măng đã đóng rắn được xác định theo phương pháp thử tại TCVN 9204:2012

a Thiết bị và dụng cụ thử [16]

- Đồng hồ đo biến dạng có độ chính xác 0.002 mm

- Giá đo gồm : bản thép 10 x 200 x 600 mm có hàn 2 trụ thép để giữ đồng hồ đo

- Tấm tôn dày 1 mm có gắn râu thép để liên kết vữa ở hai đầu mẫu thử

- Dùng nilông mỏng phủ kín mặt trong khuôn

- Rót vữa vào khuôn cho bằng mặt

- Gấp nilông phủ kín mặt trên của mẫu và giữ không cho mẫu mất nước trong vòng 3 giờ

c Phương pháp thử nghiệm [16]

- Đặt mẫu lên giá đo Sau 3 giờ, nhẹ nhàng tháo dỡ 2 thành đứng và 2 đầu khuôn Lắp và căn chỉnh cho đầu kim đồng hồ đo tiếp xúc trực tiếp vào chính giữa tấm tôn mỏng đặt ở 2 đầu mẫu Giữ nguyên nilông phủ mẫu trong 14 ngày đầu Mở nilông và

để khô mặt trên của mẫu trong 14 ngày tiếp theo

- Trị số đầu tiên của đồng hồ được ghi vào sổ thí nghiệm ngay sau tháo thành và đầu khuôn

- Trong 6 giờ đầu, cứ 30 phút lại ghi số đo của đồng hồ 1 lần, từ giờ thứ 7 đến giờ thứ 24, cứ 60 phút ghi lại số đo của đồng hồ 1 lần, từ ngày thứ 2 đến ngày thứ 28, mỗi ngày ghi lại trị số đo của đồng hồ 1 lần vào giờ cố định

- Cebex 100 là hỗn hợp phụ gia dạng bột dùng cho vữa xi măng và bê tông

- Phụ gia này bao gồm hóa chất tăng dẻo và hóa chất trương nở

+ Chất tăng dẻo cho phép sử dụng tốt ngay cả khi tỉ lệ nước/xi măng thấp, với độ bền và tính ổn định cao

+ Hóa chất trương nở kháng lại sự đông kết tự nhiên và co ngót dẻo của vữa đồng thời làm tăng độ ổn định và kết dính của vật liệu Khả năng trương nở tăng đáng kể đảm bảo khả năng tiếp xúc bề mặt cao

Ưu điểm [20]

- Hệ thống khí trương nở bù co ngót khi đông cứng và lún trong vữa xi măng

- Giảm tỉ lệ nước/xi măng đảm bảo tính thẩm thấu và thời gian hiệu quả cao

- Độ chảy loãng cao khi tỉ lệ nước/xi măng thấp, dễ dàng rót hoặc bơm

- Không chứa thành phần kim loại gây ăn mòn, han gỉ hoặc xuống cấp do sự phát triển của gỉ sắt trong vữa, không chứa clorít

Các thông số kỹ thuật [20]

- Đặc tính tăng dẻo trong Cebex 100 làm tăng khả năng chảy của vật liệu khi tỉ lệ nước/xi măng thấp

- Cebex 100 làm tăng cường độ chịu nén và độ bền của vật liệu

- Cebex 100 không ảnh hưởng nhiều đến thời gian đông kết của vữa

- Độ trương nở của vữa trong Cebex 100 khắc phục được tính đông kết dẻo theo tiêu chuẩn ASTM C827 Độ trương nở không giới hạn ở mức 4%

- Thời gian trương nở từ 15 phút đến 120 phút Nếu nhiệt độ trên 20oC thì thời gian này giảm 3 lần

- Cebex 100 tương tích với tất cả các loại xi măng poóc lăng nhưng không tương tích với xi măng có ôxít Nhôm cao

- Sử dụng quá liều lượng Cebex 100 để làm tăng khả năng trương nở có thể gây sủi bọt

2.3.2 Công tác trộn, sử dụng, bảo dưỡng, bảo quản phụ gia Cebex 100 [20]

Công tác trộn [20]

- Để đạt được kết quả tốt nhất, cần sử dụng máy trộn vữa cơ chạy điện Với khối lượng lên đến 50kg, sử dụng máy khoan vững chắc tốc độ chậm (400 ÷500 vòng/phút) có quạt trộn “Conbextra” lực cắt lớn

- Để đảm bảo trộn kỹ, cần sử dụng máy khoan công suất tối thiểu 1kW Khối

lượng lớn hơn thì cần có máy trộn có gàu xúc, lực cắt lớn

- Cần có đầy đủ thiết bị trộn và nhân lực để đảm bảo công tác trộn được diễn ra liên tục

- Ngoài ra, còn cần một thùng chứa dự trữ trộn nhẹ để đảm bảo độ chảy của vật liệu

- Hàm lượng nước cần phải đo chính xác khi đổ vào máy trộn Từ từ đổ xi măng (và cát nếu cần) và Cebex 100 Trộn liên tục trong vòng 5 phút cho đến khi trộn đều

Bảo dưỡng [20]

Sau khi hoàn thành công tác rót hoặc bơm vữa, những khu vực nhìn thấy không được khôi phục nên được bảo dưỡng bằng nước Sử dụng màng bảo dưỡng hoặc vỏ bao bì ẩm

nở và độ co ngót, cụ thể như sau:

- Các yêu cầu kỹ thuật của xi măng poóc lăng theo TCVN 2682:2009 và xi măng poóc lăng hỗn hợp theo TCVN 6260:2009

- Các yêu cầu kỹ thuật của cát theo TCVN 7570:2006

- Các yêu cầu kỹ thuật của nước theo TCVN 4056:2012

- Độ chảy của vữa xác định theo phương pháp thử tại ASTM 230

- Cường độ chịu uốn, cường độ chịu nén của vữa xác định theo phương pháp thử tại TCVN 3121:2003

- Độ tách nước và độ trương nở của vữa xác định theo phương pháp thử tại ASTM 940

- Độ co ngót của vữa xác định theo phương pháp thử tại TCVN 9204:2012

Dựa trên cơ sở lý thuyết, các yêu cầu kỹ thuật và các phương pháp thử đã được trình bày tại chương II, tác giả sẽ tiến hành thực hiện các thí nghiệm, tổng hợp, phân

tích kết quả trong chương III