Báo cáo khoa học: "phân tích một số cơ sở lý thuyết để nâng cao c-ờng độ chịu nén của bê tông chất lượng cao"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Nguyễn Phương Hà Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

70
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài báo trình bày các phân tích, lập luận và một số kết quả thí nghiệm kiểm chứng qua đó xác định các cơ sở lý thuyết để nâng cao c-ờng độ chịu nén của bê tông chất l-ợng cao. Các cơ sở lý thuyết đ-ợc tóm tắt nh- sau: cải thiện c-ờng độ vùng chuyển tiếp; cải thiện c-ờng độ đá xi măng; sử dụng cốt liệu có chất l-ợng tốt.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "phân tích một số cơ sở lý thuyết để nâng cao c-ờng độ chịu nén của bê tông chất lượng cao"

ph©n tÝch mét sè c¬ së lý thuyÕt ®Ó n©ng cao c−êng ®é chÞu nÐn cña bª t«ng chÊt l−îng cao NCS. mai ®×nh léc PGS. TS. ph¹m duy h÷u Bé m«n VËt liÖu x©y dùng Khoa C«ng tr×nh - Tr−êng §¹i häc GTVT Tãm t¾t: Bμi b¸o tr×nh bμy c¸c ph©n tÝch, lËp luËn vμ mét sè kÕt qu¶ thÝ nghiÖm kiÓm chøng qua ®ã x¸c ®Þnh c¸c c¬ së lý thuyÕt ®Ó n©ng cao c−êng ®é chÞu nÐn cña bª t«ng chÊt l−îng cao. C¸c c¬ së lý thuyÕt ®−îc tãm t¾t nh− sau: c¶i thiÖn c−êng ®é vïng chuyÓn tiÕp; c¶i thiÖn c−êng ®é ®¸ xi m¨ng; sö dông cèt liÖu cã chÊt l−îng tèt. Summary: This paper analyzes some theoretical foundations to explain how to increase compressive strength - the most important property of high performance concrete. Some results of confirmative tests are also presented. The theoretical foundations are improving the strength of the transition, improving the strength of hydrated cement paste and using strong aggregates. i. më ®Çu Cho ®Õn nay, c¸c tiÕn bé trong lÜnh vùc bª t«ng chÊt l−îng cao lµ thµnh qu¶ cña c¸c nghiªn cøu thùc nghiÖm kÕt hîp víi c¸c nghiªn cøu lý thuyÕt. Còng gièng nh− c¸c vÊn ®Ò kh¸c trong c«ng nghÖ bª t«ng, c¸c kÕt qu¶ thùc nghiÖm sÏ ®ßi hái cã c¸c nghiªn cøu khoa häc ®Çy ®ñ h¬n ®Ó lµm s¸ng tá vÒ mÆt lý thuyÕt vµ ng−îc l¹i, c¸c nghiªn cøu lý thuyÕt còng ®ßi hái cã c¸c nghiªn cøu thùc nghiÖm ®Ó kiÓm chøng. HiÖn nay, ®· cã thÓ gi¶i thÝch mét c¸ch tèt h¬n c¸c tÝnh chÊt cña bª t«ng chÊt l−îng cao trªn c¬ së c¸c nguyªn t¾c khoa häc, cho dï vÉn cßn kh¸ nhiÒu khÝa c¹nh cña bª t«ng chÊt l−îng cao ch−a thÓ gi¶i thÝch mét c¸ch ®Çy ®ñ vµ chi tiÕt. Tuy viÖc lùa chän vËt liÖu vµ x¸c ®Þnh thµnh phÇn bª t«ng chÊt l−îng cao kh«ng cßn hoµn toµn theo chñ nghÜa kinh nghiÖm, nh−ng trong thùc tÕ qu¸ tr×nh thùc hiÖn c¸c c«ng viÖc trªn vÉn ®−îc h−íng dÉn bëi nhiÒu kÕt qu¶ cña thùc nghiÖm cã s½n. ViÖc nghiªn cøu t×m ra c¸c quy t¾c chung ®Ó ®iÒu chØnh qu¸ tr×nh lùa chän vËt liÖu vµ tÝnh to¸n thiÕt kÕ thµnh phÇn bª t«ng chÊt l−îng cao lµ hÕt søc cÇn thiÕt. VÊn ®Ò ®Çu tiªn ®Æt ra cho c¸c kü s− bª t«ng vµ c¸c nhµ khoa häc lµ ph¶i x¸c ®Þnh ®−îc mét hÖ thèng vËt liÖu phï hîp, ®Ó cã thÓ ®¹t ®−îc mét tû lÖ n−íc/ chÊt dÝnh kÕt (N/CDK) ®ñ nhá nh−ng vÉn ®¶m b¶o ®−îc tÝnh
c«ng t¸c cña bª t«ng. ViÖc chÕ t¹o bª t«ng chÊt l−îng cao sÏ phøc t¹p h¬n nhiÒu so víi bª t«ng truyÒn thèng, bëi lÏ c¸c tÝnh chÊt cña bª t«ng chÊt l−îng cao kh«ng chØ phô thuéc vµo tû lÖ N/CDK (th«ng sè c¬ b¶n ®Ó ®iÒu chØnh c¸c tÝnh chÊt cu¶ bª t«ng th−êng) mµ cßn phô thuéc vµo rÊt nhiÒu yÕu tè kh¸c, trong ®ã cÊu tróc vi m« cña bª t«ng lµ mét trong nh÷ng yÕu tè c¬ b¶n nhÊt. MÆc dï c−êng ®é chÞu nÐn kh«ng ph¶i lµ chØ tiªu duy nhÊt t¹o nªn sù tiÕn bé cña bª t«ng chÊt l−îng cao nh−ng nã vÉn lµ chØ tiªu ®Çu tiªn vµ quan träng nhÊt mµ ng−êi kü s− ph¶i h−íng tíi. Bëi v×, c−êng ®é chÞu nÐn phô thuéc vµo cÊu tróc vi m« cña bª t«ng vµ do ®ã nã cã quan hÖ rÊt chÆt chÏ víi c¸c tÝnh chÊt kh¸c cña bª t«ng nh− m« ®un ®µn håi, ®é bÒn… h¬n n÷a cã thÓ nãi r»ng lÞch sö ph¸t triÓn bª t«ng chÊt l−îng cao b¾t ®Çu tõ sù ph¸t triÓn cña bª t«ng c−êng ®é cao. Khi quan s¸t mÆt ph¸ huû cña mÉu thö bª t«ng th−êng, ta cã thÓ thÊy sù ph¸ huû ph¸t triÓn qua phÇn ®¸ xi m¨ng hoÆc qua vïng tiÕp gi¸p gi÷a ®¸ xi m¨ng víi h¹t cèt liÖu (mÆt ph¸ huû c¾t qua ®¸ xi m¨ng vµ men theo bÒ mÆt cña c¸c h¹t cèt liÖu) v× ®©y lµ hai pha yÕu nhÊt trong bª t«ng th−êng. MÆt ph¸ huû lu«n ®i qua phÇn yÕu nhÊt trong bª t«ng. V× vËy, ®Ó n©ng cao c−êng ®é chÞu nÐn cña bª t«ng, cÇn ph¶i cã sù quan t©m ®Æc biÖt ®Õn viÖc n©ng cao c−êng ®é cña c¸c pha yÕu trong cÊu tróc bª t«ng b¾t ®Çu tõ vïng yÕu nhÊt ®ã lµ vïng chuyÓn tiÕp vµ sau ®ã lµ ®¸ xi m¨ng. Còng cÇn ph¶i nhÊn m¹nh r»ng, do sù ph¸ huû cña bª t«ng lµ theo d¹ng "ph¸ huû d©y xÝch" nªn trong khi c¸c tÝnh chÊt kh¸c cña bª t«ng chñ yÕu phô thuéc vµo tû lÖ thÓ tÝch vµ tÝnh chÊt cña c¸c bé phËn th× c−êng ®é vµ sù ph¸ huû cña bª t«ng l¹i phô thuéc chñ yÕu vµo c−êng ®é cña bé phËn yÕu nhÊt (cho dï bé phËn nµy chiÕm tû lÖ thÓ tÝch rÊt nhá trong cÊu tróc cña bª t«ng). Vµ chóng ta hiÓu r»ng c−êng ®é cña bª t«ng chÝnh lµ c−êng ®é cña bé phËn yÕu nhÊt trong bª t«ng. ii. néi dung Trªn c¬ së c¸c ph©n tÝch vÒ cÊu tróc cña bª t«ng t×m ra c¸c quy luËt chi phèi chÊt l−îng bª t«ng (tr−íc hÕt lµ c−êng ®é). C¸c quy luËt nµy ®−îc ®Ò nghÞ trªn c¬ së c¸c nghiªn cøu lý thuyÕt vµ ®· ®−îc kiÓm chøng qua thùc nghiÖm. C¸c c¬ së lý thuyÕt ®Ó n©ng cao c−êng ®é cña bª t«ng bao gåm: 2.1. C¶i thiÖn c−êng ®é vïng chuyÓn tiÕp C−êng ®é vïng chuyÓn tiÕp phô thuéc vµo tû lÖ N/CDK. Khi tû lÖ N/CDK vµo kho¶ng 0.4 - 0.7 (bª t«ng th−êng), c¸c kÕt qu¶ thùc nghiÖm ®· cho thÊy r»ng c−êng ®é chÞu nÐn cña bª t«ng th−êng thÊp h¬n c−êng ®é chÞu nÐn ®−îc dù ®o¸n bëi c¸c quan hÖ c−êng ®é - ®é rçng cña hå hoÆc v÷a xi m¨ng cã cïng tû lÖ N/CDK. §Ó gi¶i thÝch sù øng xö bÊt th−êng nµy th× sù h×nh thµnh vïng chuyÓn tiÕp trong cÊu tróc cña bª t«ng ®· ®−îc viÖn dÉn nh− lµ mét lý do chñ yÕu. Trong qu¸ tr×nh nhµo trén vµ ®Çm chÆt, c¸c h¹t cèt liÖu th«, tuú theo kÝch th−íc, h×nh d¹ng vµ ®Æc tr−ng bÒ mÆt cña chóng, sÏ lµm gi¶m sù ph©n bè ®ång nhÊt cña n−íc trong bª t«ng t−¬i. Do “hiÖu øng thµnh” côc bé cña c¸c h¹t cèt liÖu lín, n−íc cã xu h−íng t¸ch ra vµ tÝch luü trªn bÒ mÆt cña c¸c h¹t cèt liÖu lín [1]. KÕt qu¶ lµ tû lÖ N/CDK ë vïng gÇn víi c¸c h¹t cèt liÖu cao h¬n so víi phÇn cßn l¹i cña ®¸ xi m¨ng, do ®ã cÊu tróc cña vïng chuyÓn tiÕp ®−îc ®Æc tr−ng bëi sù cã mÆt cña c¸c lç rçng lín vµ c¸c tinh thÓ lín cña c¸c s¶n phÈm thuû ho¸. HiÖn t−îng nµy lµ
nguyªn nh©n g©y ra sù kh«ng ®ång nhÊt vÒ mÆt cÊu tróc cña vïng chuyÓn tiÕp - yÕu tè cã ¶nh h−ëng hÕt søc quan träng ®Õn c−êng ®é bª t«ng. Sù kh¸c nhau vÒ cÊu tróc cña vïng chuyÓn tiÕp so víi phÇn ®¸ xi m¨ng xung quanh ®ãng vai trß rÊt quan träng trong viÖc x¸c ®Þnh c−êng ®é cña bª t«ng theo lý thuyÕt ph¸ huû d©y xÝch. Trong bª t«ng th−êng, kÝch th−íc vïng chuyÓn tiÕp vµo kho¶ng 0.05 ®Õn 0.1mm, chøa c¸c lç rçng t−¬ng ®èi lín vµ c¸c tinh thÓ lín cña c¸c s¶n phÈm thuû ho¸, do ®ã theo lý thuyÕt khi bª t«ng chÞu t¸c dông cña ngo¹i lùc c¸c vÕt nøt ®Çu tiªn sÏ h×nh thµnh vµ ph¸t triÓn t¹i vïng chuyÓn tiÕp. Trong bª t«ng th−êng, do tû lÖ N/CDK kh¸ lín, c¸c øng suÊt kÐo ph¸t sinh do biÕn d¹ng co ngãt kh« vµ co ngãt nhiÖt lµ ®ñ lín ®Ó t¹o ra c¸c vÕt vi nøt ë vïng chuyÓn tiÕp ngay c¶ khi bª t«ng ch−a chÞu lùc. Sù ph¸ huû bª t«ng khi chÞu lùc xÈy ra do sù lan truyÒn vµ hîp nhÊt c¸c vÕt nøt trong vïng chuyÓn tiÕp vµ trong bª t«ng [3]. Cã thÓ nãi r»ng, khi tû lÖ N/CDK trong kho¶ng tõ 0.5 - 0.7, do cã cÊu tróc vi m« yÕu, vïng chuyÓn tiÕp ®· trë thµnh yÕu tè lµm cho bª t«ng kh«ng cßn øng xö nh− mét vËt liÖu com - po - zÝt thùc thô (liªn kÕt gi÷a hai pha cèt liÖu vµ ®¸ xi m¨ng yÕu). Do ®ã, khi mµ vïng chuyÓn tiÕp vÉn cßn cã ®é rçng lín vµ c¸c vÕt vi nøt vÉn cßn xuÊt hiÖn th× c−êng ®é cña cèt liÖu vÉn ch−a cã vai trß ®¸ng kÓ trong viÖc t¹o ra c−êng ®é cho bª t«ng, do vïng chuyÓn tiÕp yÕu cã t¸c dông kh«ng ®¸ng kÓ trong viÖc truyÒn øng suÊt tõ ®¸ xi m¨ng sang c¸c h¹t cèt liÖu vµ ng−îc l¹i. Tõ c¸c ph©n tÝch trªn cã thÓ thÊy r»ng, nguyªn t¾c ®Çu tiªn ®Ó cã bª t«ng chÊt l−îng cao lµ c¶i thiÖn cÊu tróc vµ c−êng ®é vïng chuyÓn tiÕp sao cho nã kh«ng cßn lµ “m¾t xÝch yÕu nhÊt” trong bª t«ng, do ®ã kh«ng cßn lµ vïng ®Çu tiªn bÞ ph¸ ho¹i khi bª t«ng chÞu lùc. ViÖc gi¶m tû lÖ N/CDK vµ sö dông c¸c lo¹i bét siªu mÞn ho¹t tÝnh (muéi si - lÝc, tro bay, meta caolanh…) nh»m gi¶m kÝch th−íc vµ t¨ng c−êng ®é cña vïng chuyÓn tiÕp trë thµnh yªu cÇu b¾t buéc ®Çu tiªn trong viÖc chÕ t¹o bª t«ng chÊt l−îng cao. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm t¹i Phßng thÝ nghiÖm Bé m«n VËt liÖu X©y dùng th¸ng 3 n¨m 2004 ®· cho thÊy viÖc sö dông c¸c lo¹i bét siªu mÞn ho¹t tÝnh ®· gãp phÇn c¶i thiÖn c−êng ®é vïng chuyÓn tiÕp, do ®ã ®· n©ng cao c−êng ®é bª t«ng (B¶ng 1). B¶ng 1. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm bª t«ng sö dông bét ho¹t tÝnh thay thÕ mét phÇn xi m¨ng Muéi si lÝc Tro tuyÓn Thµnh phÇn MÉu ®èi H∙ng SIKA Ph¶ L¹i chøng (0%) bª t«ng 8% 10% 12% 8% 10% 12% §¸ d¨m 1 x 2 Phñ Lý (kg) 1150 1150 1150 1150 1150 1150 1150 C¸t vµng VÞªt Tr× (kg) 630 630 630 630 630 630 630 Xi m¨ng PC40 BØm S¬n (kg) 425 391 382,5 374 391 382,5 374 N−íc s¹ch (lÝt) 185 185 185 185 185 185 185 Muéi silÝc (kg) - 34 42,5 51 - - - Tro tuyÓn (kg) - - - - 34 42,5 51 C−êng ®é 28 ngµy (MPa) 36,5 41,3 46,6 42,4 40,5 45.4 41,5
Ph©n tÝch kÕt qu¶ thÝ nghiÖm: Khi thay thÕ mét phÇn xi m¨ng b»ng bét ho¹t tÝnh c−êng ®é chÞu nÐn cña bª t«ng t¨ng tõ 11 ®Õn 28%, tuy møc ®é t¨ng kh«ng lín nh−ng cã thÓ thÊy r»ng sù t¨ng c−êng ®é nµy lµ do vïng chuyÓn tiÕp ®· ®−îc c¶i thiÖn, bëi v×, vÒ mÆt lý thuyÕt, nÕu cã cïng tû lÖ N/CDK th× c−êng ®é ®¸ xi m¨ng trong bª t«ng cã sö dông bét ho¹t tÝnh kh«ng thÓ cao h¬n so víi bª t«ng th−êng (do l−îng dïng n−íc nh− nhau vµ ho¹t tÝnh cña chÊt bét kh«ng b»ng ho¹t tÝnh cña xi m¨ng nªn l−îng n−íc thõa sÏ t¨ng lªn dÉn ®Õn ®é rçng cña ®¸ xi m¨ng còng t¨ng lªn). KÕt qu¶ thÝ nghiÖm còng chøng tá r»ng, víi l−îng n−íc kh«ng ®æi, khi l−îng bét ho¹t tÝnh thay thÕ > 10% th× viÖc t¨ng hµm l−îng bét ho¹t tÝnh ®· lµm gi¶m c−êng ®é bª t«ng, cã thÓ hiÓu r»ng lóc nµy hiÖu qu¶ c¶i thiÖn c−êng ®é vïng chuyÓn tiÕp cña bét ho¹t tÝnh kh«ng cßn ®−îc ph¸t huy mµ ng−îc l¹i viÖc t¨ng hµm l−îng bét ho¹t tÝnh ®· lµm gi¶m c−êng ®é ®¸ xi m¨ng. SÏ râ rµng h¬n nÕu cã ®iÒu kiÖn quan s¸t sù thay ®æi cÊu tróc vïng chuyÓn tiÕp b»ng kÝnh hiÓn vi cã ®é phãng ®¹i lín. Møc ®é ¶nh h−ëng cña bét ho¹t tÝnh sÏ t¨ng lªn khi kÕt hîp víi viÖc sö dông phô gia ho¸ dÎo ®Ó gi¶m l−îng n−íc trong bª t«ng vµ cã c«ng nghÖ nhµo trén bª t«ng thÝch hîp, khi ®ã l−îng dïng cã hiÖu qu¶ cña bét ho¹t tÝnh cã thÓ lín h¬n. Víi bª t«ng sö dông phô gia siªu dÎo, tû lÖ N/CDK b»ng 0.23 - 0.39 vµ sö dông c«ng nghÖ nhµo trén th«ng th−êng l−îng dïng hiÖu qu¶ cña bét ho¹t tÝnh lµ 10 - 15%, con sè nµy víi bª t«ng sö dông phô gia siªu dÎo, cã tû lÖ N/CDK nhá h¬n 0.23 vµ sö dông quy tr×nh c«ng nghÖ nhµo trén ®Æc biÖt (bª t«ng cã c−êng ®é siªu cao) cã thÓ lªn tíi 30% [4]. 2.2. C¶i thiÖn c−êng ®é ®¸ xi m¨ng ë møc ®é ®¬n gi¶n nhÊt, ®¸ xi m¨ng r¾n ch¾c cã thÓ coi nh− mét vËt liÖu kÕt tinh ®¬n pha vµ do ®ã c¸c nguyªn t¾c c¬ b¶n trong øng xö cña vËt liÖu dßn, ch¼ng h¹n nh− gèm, cã thÓ ®−îc sö dông mét c¸ch kh¸ hiÖu qu¶ ®Ó x¸c ®Þnh quan hÖ cÊu tróc - tÝnh chÊt cña bª t«ng th−êng [4]. §iÒu nµy cµng ®óng cho bª t«ng chÊt l−îng cao v× bª t«ng chÊt l−îng cao cã cÊu tróc vi m« gÇn víi gèm h¬n lµ bª t«ng th−êng. HiÖn nay ch−a cã nh÷ng nghiªn cøu ®Æc biÖt vÒ lý thuyÕt ®Ó x¸c ®Þnh ¶nh h−ëng cña vi cÊu tróc ®Õn c−êng ®é chÞu nÐn cña vËt liÖu rçng. Tuy nhiªn, tõ c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu thùc nghiÖm, nhiÒu nhµ khoa häc ®· cho r»ng quan hÖ gi÷a c−êng ®é chÞu nÐn víi hÖ sè rçng cña vËt liÖu rçng cã thÓ ®−îc biÓu diÔn theo c«ng thøc sau [4] : fc’ = fo’ (1 - p)m , MPa (1) trong ®ã: fc’ vµ fo’: c−êng ®é chÞu nÐn cña vËt liÖu víi hÖ sè rçng lµ p vµ 0; m: hÖ sè phô thuéc vµo lùc liªn kÕt gi÷a c¸c tinh thÓ vËt liÖu, h×nh d¹ng vµ kÝch th−íc cña c¸c lç rçng vµ vÕt r¹n khuyÕt tËt, kÝch th−íc c¸c h¹t vµ hµm l−îng t¹p chÊt. Nãi chung, c−êng ®é chÞu nÐn cña vËt liÖu gi¶m xuèng khi kÝch th−íc lç rçng vµ kÝch th−íc h¹t cña vËt liÖu t¨ng. C¸c nghiªn cøu quan hÖ vi cÊu tróc - tÝnh chÊt cña gèm còng cho thÊy r»ng, bªn c¹nh kÝch th−íc lç rçng, kÝch th−íc h¹t vµ sù kh«ng ®ång nhÊt cßn cã nhiÒu yÕu tè quan träng kh¸c ¶nh h−ëng ®Õn c−êng ®é cña vËt liÖu.
§Ó c¶i thiÖn c−êng ®é cña vïng ®¸ xi m¨ng cÇn ph¶i quan t©m ®Æc biÖt ®Õn c¸c vÊn ®Ò sau: - §é rçng cña ®¸ xi m¨ng: mét sè l−îng lín c¸c lç rçng vμ ®Æc biÖt lμ khi tËp trung vμo mét vïng sÏ lμm c−êng ®é bª t«ng gi¶m rÊt lín. - KÝch th−íc h¹t: C−êng ®é bª t«ng t¨ng lªn khi gi¶m kÝch th−íc c¸c h¹t trong cÊu tróc cña ®¸ xi m¨ng. - Sù kh«ng ®ång nhÊt: víi vËt liÖu cã cÊu tróc ®a pha sù kh«ng ®ång nhÊt trong cÊu tróc vi m« chÝnh lμ nguyªn nh©n chñ yÕu lμm suy gi¶m c−êng ®é. Nh− vËy, ®Ó c¶i thiÖn c−êng ®é cña ®¸ xi m¨ng cã thÓ theo c¸c h−íng sau: Gi¶m thiÓu ®é rçng cña ®¸ xi m¨ng: C−êng ®é ®¸ xi m¨ng phô thuéc vµo ®é rçng cña nã. §é rçng cña ®¸ xi m¨ng l¹i phô thuéc vµo t−¬ng quan vÒ l−îng dïng n−íc, xi m¨ng vµ l−îng khÝ cuèn vµo khi nhµo trén. Nãi c¸ch kh¸c c−êng ®é ®¸ xi m¨ng phô thuéc vµo l−îng dïng n−íc, xi m¨ng vµ l−îng khÝ cuèn vµo khi nhµo trén. Quan hÖ nµy ®· ®−îc FÐret ®−a ra tõ n¨m 1892 [1] c«ng thøc nµy ®· cho thÊy r»ng ®Ó t¨ng c−êng ®é ®¸ xi m¨ng th× cÇn ph¶i gi¶m tû lÖ N/XM. Nh− vËy, ®Ó t¨ng c−êng ®é cña ®¸ xi m¨ng (vµ cña bª t«ng xi m¨ng) cÇn ph¶i gi¶m tèi ®a ®é rçng cña ®¸ xi m¨ng tøc lµ ph¶i gi¶m ®Õn møc thÊp nhÊt cã thÓ l−îng khÝ cuèn vµo khi nhµo trén vµ tû lÖ N/XM nh−ng vÉn ph¶i ®¶m b¶o tÝnh c«ng t¸c tèt cña hçn hîp bª t«ng t−¬i. ChÝnh v× lý do nµy mµ viÖc sö dông c¸c lo¹i phô gia ho¸ dÎo ®Ó chÕ t¹o bª t«ng chÊt l−îng cao trë thµnh mét yªu cÇu cã tÝnh b¾t buéc. Gi¶m kÝch th−íc c¸c h¹t cÊu tróc trong ®¸ xi m¨ng: ViÖc gi¶m tû lÖ N/CDK lµm cho c¸c s¶n phÇm t¹o ra do qu¸ tr×nh thuû ho¸ cã cÊu tróc h¹t mÞn. C¸c s¶n phÈm C - S - H ®Æc sÝt vµ cã cÊu tróc t−¬ng tù nh− thuû tinh cã ®é ®Æc cao. Khi tû lÖ N/XM rÊt thÊp ®¸ xi m¨ng kh«ng cßn chøa c¸c khèi tinh thÓ d¹ng tÊm s¸u c¹nh cña th¹ch cao, c¸c tinh thÓ h×nh kim dµi cña ettringite hay c¸c sîi m¶nh dµi cña C - S - H nh− cña bª t«ng th−êng. Gi¶m sù kh«ng ®ång nhÊt trong cÊu tróc cña ®¸ xi m¨ng: C¸c tói khÝ nhá bÞ cuèn vµo trong qu¸ tr×nh nhµo trén lµ nguyªn nh©n ®Çu tiªn t¹o nªn sù kh«ng ®ång nhÊt trong cÊu tróc cña ®¸ xi m¨ng vµ ®iÒu nµy cÇn ph¶i ®−îc h¹n chÕ ®Õn møc thÊp nhÊt trong bª t«ng c−êng ®é cao. Tuy nhiªn còng cÇn ph¶i chó ý r»ng mét hµm l−îng khÝ vµo kho¶ng 2 - 3% lµ rÊt cã lîi cho c«ng t¸c ®æ khu«n vµ hoµn thiÖn bª t«ng. Xu h−íng kÕt tô, vãn côc mét c¸ch tù nhiªn cña c¸c xi m¨ng khi nhµo trén víi n−íc còng lµ mét nguyªn nh©n g©y nªn sù kh«ng ®ång nhÊt trong cÊu tróc bª t«ng vµ cÇn ph¶i ®−îc xö lý nh»m t¨ng kh¶ n¨ng khuyÕch t¸n cña c¸c h¹t xi m¨ng. V× vËy, viÖc sö dông c¸c lo¹i phô gia siªu dÎo ®Ó t¨ng ®é khuyÕch t¸n cña c¸c h¹t xi m¨ng lµ hÕt søc cÇn thiÕt [5]. Nh− vËy ®Ó c¶i thiÖn c−êng ®é ®¸ xi m¨ng trong bª t«ng, theo h−íng gi¶m ®é rçng ®¸ xi m¨ng, cã thÓ thùc hiÖn b»ng c¸ch: sö dông phô gia ho¸ dÎo ®Ó gi¶m tû lÖ N/CDK vµ sö dông chÊt ®én siªu mÞn ®Ó lÊp ®Çy c¸c lç rçng trong ®¸ xi m¨ng.
KÕt qu¶ thÝ nghiÖm t¹i Tr−êng §¹i häc GTVT vµo th¸ng 4 n¨m 2004 ®· cho thÊy viÖc sö dông ®ång thêi phô gia siªu dÎo vµ bét ho¹t tÝnh ®· n©ng cao ®¸ng kÓ c−êng ®é chÞu nÐn cña bª t«ng (B¶ng 2). B¶ng 2. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm c−êng ®é bª t«ng sö dông phô gia siªu dÎo vμ muéi si lÝc Thµnh phÇn bª t«ng Lo¹i 1 Lo¹i 2 Lo¹i 3 Lo¹i 4 §¸ d¨m Phñ Lý, Dmax = 20 mm, kg 1150 1153 - - §¸ d¨m Phñ Lý, Dmax =12,5 mm, kg - - 1089 1089 C¸t vµng ViÖt Tr×, Mk = 2.85, kg 630 630 600 547 Xi m¨ng BØm S¬n PC40, kg 425 439 504 557 N−íc s¹ch, lÝt 185 169 177 177 Tû lÖ N/CDK 0,435 0,35 0,32 0,29 Muéi silÝc SIKA (10%), kg - 44 50 56 Phô gia Sikament R4, lÝt - 6,5 7,6 8,4 §é sôt SN (cm) 6 12 12 12 C−êng ®é chÞu nÐn 28 ngµy, MPa 36,5 69,9 77,8 89,7 Ph©n tÝch kÕt qu¶ thÝ nghiÖm: Tõ kÕt qu¶ thÝ nghiÖm cã thÓ thÊy r»ng khi sö dông phô gia siªu dÎo, gi¶m tû lÖ N/CDK vµ dïng muéi si lÝc, hçn hîp bª t«ng cã tÝnh c«ng t¸c cao h¬n vµ bª t«ng cã møc t¨ng c−êng ®é rÊt lín. C−êng ®é bª t«ng t¨ng lµ kÕt qu¶ ®ång thêi cña viÖc t¨ng c−êng ®é ®¸ xi m¨ng vµ t¨ng c−êng ®é vïng chuyÓn tiÕp do t¸c dông kÕt hîp gi÷a viÖc gi¶m tû lÖ N/CDK (gi¶m l−îng n−íc thõa kh«ng tham gia ph¶n øng thuû ho¸) vµ hiÖu qu¶ lÊp ®Çy lç rçng trong vïng chuyÓn tiÕp vµ trong ®¸ xi m¨ng cña muéi si lÝc. 2.3. C¶i thiÖn chÊt l−îng cèt liÖu Trong bª t«ng th−êng viÖc lùa chän cèt liÖu cã c−êng ®é cao lµ kh«ng thËt cÇn thiÕt. Trong bª t«ng c−êng ®é cao, khi ®¸ xi m¨ng vµ vïng chuyÓn tiÕp ®· ®−îc c¶i thiÖn c−êng ®é, nÕu cèt liÖu, ®Æc biÖt lµ cèt liÖu lín, kh«ng cã c−êng ®é ®ñ cao th× chÝnh cèt liÖu sÏ trë thµnh “m¾t xÝch” yÕu nhÊt trong bª t«ng, ®iÒu nµy lµ kh«ng tèt vµ còng kh«ng phï hîp víi triÕt lý chÕ t¹o bª t«ng. Cèt liÖu sö dung trong bª t«ng lµ c¸c lo¹i c¸t, ®¸ tù nhiªn hoÆc ®−îc nghiÒn tõ ®¸ gèc. C−êng ®é cña cèt liÖu tr−íc hÕt phô thuéc vµo thµnh phÇn kho¸ng vËt vµ cÊu tróc cña ®¸ gèc, lÏ dÜ nhiªn chóng ta kh«ng thÓ c¶i thiÖn ®−îc c−êng ®é ®¸ gèc, chóng ph¶i ®−îc sö dông nh− chóng vèn cã. ViÖc nghiªn cøu c¸c lo¹i ®¸ lµ rÊt cã ý nghÜa v× nã cung cÊp nh÷ng th«ng tin vÒ c−êng ®é, thµnh phÇn kho¸ng vËt cña c¸c lo¹i ®¸ gióp cho viÖc lùa chän cèt liÖu chÕ t¹o bª t«ng. Nãi chung nªn dïng c¸c lo¹i ®¸ cã cÊu tróc h¹t mÞn vµ ®é ®ång nhÊt cao nh− ®¸ v«i, ®¸ ®« l« mÝt, ®¸ syenit, ®¸ granit v…[2]. Ngoµi ra, víi ý nghÜa ®Ó t¨ng ®é ®ång nhÊt cho bª t«ng vµ gi¶m thiÓu hiÖu øng thµnh côc bé (gi¶m thiÓu sù t¸ch n−íc trªn bÒ mÆt c¸c h¹t cèt liÖu lín) viÖc sö dông ®¸ d¨m cã Dmax nhá lµ rÊt cÇn thiÕt. Víi bª t«ng cã c−êng ®é yªu cÇu Ryc > 80MPa th× cÇn sö dông ®¸ d¨m cã Dmax ≤ 12,5mm. III. KÕt luËn
Qua c¸c ph©n tÝch trªn cã thÓ kÕt luËn c¸c yÕu tè c¬ b¶n cÇn quan t©m ®Ó n©ng cao c−êng ®é cña bª t«ng chÊt l−îng cao lµ: 1. Sö dông tû lÖ N/CDK thÊp (d−íi 0.35). 2. Sö dông xi m¨ng cã ho¹t tÝnh cao. 3. Sö dông chÊt ®én v« c¬ ho¹t tÝnh siªu mÞn vµ c¸c chÊt dÝnh kÕt phô thªm. 4. Sö dông phô gia gi¶m n−íc møc ®é cao (phô gia siªu dÎo). 5. Sö dông cèt liÖu s¹ch tõ c¸c lo¹i ®¸ gèc cã c−êng ®é cao. 6. Gi¶m Dmax cña cèt liÖu lín vµ tèi −u ho¸ thµnh phÇn h¹t cña hçn hîp cèt liÖu. Trong c¸c yÕu tè trªn, c¸c yÕu tè 1, 3, 4 vµ 5 ®· vµ ®ang ®−îc quan t©m nghiªn cøu ë ViÖt Nam. C¸c yÕu tè 2 vµ 6 ch−a ®−îc quan t©m nhiÒu vµ do ®ã ch−a cã c¸c kÕt qu¶ mong muèn vµ cÇn ®−îc nghiªn cøu tiÕp tôc. Tuy nhiªn, c«ng nghÖ thi c«ng còng lµ mét yÕu tè cã ¶nh h−ëng rÊt lín ®Õn chÊt l−îng bª t«ng. VÊn ®Ò nµy cÇn ®−îc tiÕp tôc nghiªn cøu ®Ó cã thÓ x©y dùng mét c«ng nghÖ thi c«ng phï hîp nhÊt cho bª t«ng chÊt l−îng cao, ®Æc biÖt lµ trong ®iÒu kiÖn thi c«ng trong m«i tr−êng nhiÖt Èm nh− ë ViÖt nam. Tµi liÖu tham kh¶o [1]. E G Nawy “Fundamentals of High Performance Concrete” Second Edition. John Wiley & Sons, Inc., 2001. [2]. Ultra High Performance Concrete - Proceedings of International on Ultra High Performance Concrete – Kassel. Germany September 13 -15, 2004. [3]. A M Neville “Properties of Concrete“ John Wiley & Son, Inc.,1998. [4]. P C Aitcin “High-performance Concrete” E & FN Spon. 1998. [5]. ViÖn sü GS. TSKH. IU.M.Bazenov, PGS. TS. B¹ch §×nh Thiªn, TS. TrÇn Ngäc TÝnh. "C«ng nghÖ bª t«ng" NXB X©y dùng, Hµ néi, 2004♦