Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu tính công tác hỗn hợp bê tông và kỹ thuật bảo dưỡng bê tông tự lèn trong điều kiện khí hậu Việt Nam

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:166

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài nghiên cứu nhằm xây dựng quy trình và yêu cầu kỹ thuật đảm bảo tính công tác của hỗn hợp BTTL trước khi đổ vào khuôn trên cơ sở sử dụng thuật toán ANN và nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng yếu tố công nghệ và khí hậu; kỹ thuật bảo dưỡng BTTL, trong điều kiện khí hậu Việt Nam, trên cơ sở nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ và khí hậu môi trường.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu tính công tác hỗn hợp bê tông và kỹ thuật bảo dưỡng bê tông tự lèn trong điều kiện khí hậu Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG NGUYỄN HÙNG CƢỜNG NGHIÊN CỨU TÍNH CÔNG TÁC HỖN HỢP BÊ TÔNG VÀ KỸ THUẬT BẢO DƢỠNG BÊ TÔNG TỰ LÈN TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU VIỆT NAM Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Mã số: 9580201 LUẬN ÁN TIẾN SỸ Hà Nội - 2020
LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Hồ Ngọc Khoa, TS Bùi Danh Đại đã hết lòng giúp đỡ trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Tác giả xin chân thành cảm ơn trƣờng Đại học Xây dựng, Khoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp, Khoa Vật liệu xây dựng, Khoa Sau đại học, Phòng thí Nghiệm Vật liệu xây dựng (LASXD115), Bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dựng, Bộ môn Công Nghệ vật liệu xây dựng, Nhà máy bê tông Vĩnh Tuy đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho NCS trong quá trình tiến hành nghiên cứu của luận án. Trân trọng cảm ơn sâu sắc PGS.TSKH Trần Hoài Linh về các trao đổi học thuật. Xin chân thành cảm ơn toàn thể bạn bè, đồng nghiệp đã tạo điều kiện, động viên, khích lệ tôi hoàn thành Luận án này. Đặc biệt xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, ngƣời thân đã luôn sát cánh, đồng hành cùng NCS trong suốt quá trình thực hiện luận án. Hà Nội, ngày 28 tháng 05 năm 2020 Tác giả luận án Nguyễn Hùng Cƣờng
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả đƣợc trình bày trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hà Nội, ngày 28 tháng 05 năm 2020 Tác giả luận án Nguyễn Hùng Cƣờng
ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................... vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU ................................................................................. ix DANH MỤC BẢNG BIỂU ...................................................................................... x DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ................................................................... xii MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÍNH CÔNG TÁC CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG VÀ BẢO DƢỠNG BÊ TÔNG TỰ LÈN .................................................... 7 1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ THUẬT NGỮ ..................................................... 7 1.1.1 Bê tông tự lèn................................................................................................... 7 1.1.2 Đặc điểm công nghệ thi công bê tông tự lèn ................................................... 7 1.1.3 Tính công tác của hỗn hợp bê tông tự lèn ....................................................... 8 1.1.4 Mất nƣớc do bay hơi nƣớc của bê tông ........................................................... 8 1.1.5 Biến dạng mềm của bê tông ............................................................................ 8 1.1.6 Bảo dƣỡng bê tông ........................................................................................... 8 1.1.7 Mạng nơ ron nhân tạo ANN ............................................................................ 8 1.2 MỘT SỐ ĐẶC TRƢNG CƠ BẢN CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG TỰ LÈN........ 9 1.2.1 Đặc điểm vật liệu chế tạo bê tông tự lèn ......................................................... 9 1.2.2 Nguyên lý cấp phối và cấu trúc thành phần .................................................. 11 1.2.3 Phân loại bê tông tự lèn ................................................................................. 12 1.2.4 Đặc điểm về tính chất cơ lý của bê tông tự lèn ............................................. 13 1.2.5 Một số đặc điểm thi công bê tông tự lèn ....................................................... 14 1.3 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BÊ TÔNG TỰ LÈN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM ............................................................................................................... 16 1.3.1 Khái quát lịch sử quá trình nghiên cứu bê tông tự lèn trên thế giới .............. 16 1.3.2 Ứng dụng bê tông tự l n trên thế giới............................................................ 17
iii 1.3.3 Nghiên cứu và ứng dụng bê tông tự l n tại Việt Nam ................................... 19 1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ TÍNH CÔNG TÁC CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG TỰ LÈN VÀ BẢO DƢỠNG BÊ TÔNG TỰ LÈN ...................................... 21 1.4.1 Tình hình nghiên cứu về tính công tác của hỗn hợp bê tông tự lèn .............. 22 1.4.2 Tình hình nghiên cứu về bảo dƣỡng bê tông tự lèn ....................................... 23 1.5 NHỮNG VẤN ĐỀ ĐẶT RA VÀ ĐỊNH HƢỚNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN ................................................................................................................ 27 1.5.1 Những vấn đề đặt ra ....................................................................................... 27 1.5.2 Định hƣớng nghiên cứu của luận án .............................................................. 28 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ TÍNH CÔNG TÁC CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG VÀ BẢO DƢỠNG BÊ TÔNG TỰ LÈN ............................................ 30 2.1 ẢNH HƢỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU VIỆT NAM ĐẾN CÔNG TÁC BÊ TÔNG ................................................................................................................. 30 2.1.1 Đặc điểm khí hậu Việt Nam .......................................................................... 30 2.1.2 Ảnh hƣởng của điều kiện khí hậu đến công tác bê tông................................ 31 2.2 TÍNH CÔNG TÁC CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG TỰ LÈN........................... 32 2.2.1 Thông số kỹ thuật của tính công tác hỗn hợp bê tông tự lèn ......................... 32 2.2.2 Ảnh hƣởng của vật liệu thành phần đến tính công tác của hỗn hợp BTTL... 33 2.2.3 Ảnh hƣởng của yếu tố công nghệ, khí hậu đến tính công tác hỗn hợp BTTL36 2.3 MẠNG NƠ RON NHÂN TẠO ANN TRONG NGHIÊN CỨU TÍNH CÔNG TÁC CỦA HỖN HỢP BTTL ................................................................................... 37 2.4 QUÁ TRÌNH THỦY HÓA VÀ PHÁT TRIỂN CẤU TRÚC CỦA BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG TỰ LÈN GIAI ĐOẠN ĐẦU ĐÓNG RẮN ..................................... 42 2.4.1 Quá trình thủy hóa và hình thành cấu trúc ban đầu của bê tông ................... 42 2.4.2 Quá trình đ ng rắn và phát triển cƣờng độ của bê tông tự lèn ...................... 43 2.4.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình thủy h a và đ ng rắn bê tông tự lèn .... 45 2.4.4 Ảnh hƣởng của quá trình thủy h a đến cấu trúc lỗ rỗng bê tông .................. 47 2.4.5 Quá trình vật lý xảy ra trong quá trình đ ng rắn bê tông .............................. 48 2.5 BẢO DƢỠNG BÊ TÔNG TỰ LÈN.............................................................. 51
iv 2.5.1 Bản chất của bảo dƣỡng bê tông.................................................................... 51 2.5.2 Các thông số kỹ thuật bảo dƣỡng bê tông ..................................................... 52 2.5.3 Các phƣơng pháp bảo dƣỡng bê tông ............................................................ 53 CHƢƠNG 3: VẬT LIỆU SỬ DỤNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ... 56 3.1 VẬT LIỆU THÀNH PHẦN SỬ DỤNG CHO BÊ TÔNG TỰ LÈN ............ 56 3.1.1 Xi măng ......................................................................................................... 56 3.1.2 Cốt liệu........................................................................................................... 56 3.1.3 Phụ gia ........................................................................................................... 58 3.1.4 Nƣớc .............................................................................................................. 59 3.2 THIẾT KẾ CẤP PHỐI VÀ CHẾ TẠO HỖN HỢP BÊ TÔNG TỰ LÈN CHO THỰC NGHIỆM ...................................................................................................... 59 3.2.1 Phƣơng pháp thiết kế cấp phối bê tông tự lèn ............................................... 59 3.2.2 Xác định các thông số kỹ thuật thiết kế cấp phối bê tông tự lèn ................... 60 3.2.3 Chế tạo hỗn hợp bê tông tự lèn ...................................................................... 61 3.3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THÍ NGHIỆM.................................. 67 3.3.1 Phƣơng pháp xác định sự suy giảm tính công tác của hỗn hợp BTTL ......... 67 3.3.2 Phƣơng pháp ứng dụng mạng nơ ron nhân tạo ANN trong dự báo tính công tác hỗn hợp bê tông tự lèn ........................................................................................ 67 3.3.3 Phƣơng pháp xác định mất nƣớc và biến dạng mềm của BTTL ................... 69 3.3.4 Phƣơng pháp xác định cƣờng độ nén của bê tông tự lèn ............................... 71 3.3.5 Phƣơng pháp xác định các thông số kỹ thuật bảo dƣỡng bê tông tự lèn ....... 71 CHƢƠNG 4: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH, YÊU CẦU KỸ THUẬT ĐẢM BẢO TÍNH CÔNG TÁC CỦA HỖN HỢP BÊ T NG TỰ LÈN ............ 74 4.1 MẪU, ĐIỀU KIỆN VÀ NỘI DUNG THÍ NGHIỆM.................................... 74 4.1.1 Mẫu hỗn hợp bê tông tự lèn thí nghiệm ........................................................ 74 4.1.2 Điều kiện khí hậu thí nghiệm ........................................................................ 74 4.1.3 Nội dung thí nghiệm ...................................................................................... 75 4.2 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ............................................................................. 75
v 4.2.1 Ảnh hƣởng của nhiệt độ ban đầu hỗn hợp đến tính công tác ........................ 75 4.2.2 Ảnh hƣởng của điều kiện lƣu giữ đến tính công tác...................................... 77 4.2.3 Ảnh hƣởng của điều kiện khí hậu đến tính công tác ..................................... 78 4.2.4 Ảnh hƣởng của sự suy giảm tính công tác đến cƣờng độ nén của BTTL ..... 87 4.3 DỰ BÁO TÍNH CÔNG TÁC HỖN HỢP BÊ TÔNG TỰ LÈN BẰNG MÔ HÌNH MẠNG NƠ RON NHÂN TẠO ANN ........................................................... 88 4.3.1 Mô hình dự báo tính công tác và cƣờng độ bê tông theo thành phần vật liệu chế tạo ....................................................................................................................... 88 4.3.2 Mô hình dự báo tính công tác theo yếu tố nhiệt độ và thời gian lƣu giữ ...... 93 4.4 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH VÀ YÊU CẦU KỸ THUẬT ĐẢM BẢO TÍNH CÔNG TÁC HỖN HỢP BÊ TÔNG TỰ LÈN TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU VIỆT NAM ............................................................................................................... 99 4.4.1 Quy trình cơ bản thiết kế cấp phối, trộn, lƣu giữ và vận chuyển hỗn hợp bê tông tự lèn ................................................................................................................. 99 4.4.2 Quy trình xây dựng mô hình ANN dự báo các thông số tính công tác của hỗn hợp BTTL ............................................................................................................... 101 4.4.3 Quy trình thiết kế cấp phối sử dụng dữ liệu mạng ANN ............................. 102 4.4.4 Đảm bảo tính công tác của hỗn hợp bê tông tự lèn trong vận chuyển – lƣu giữ ở điều kiện khí hậu Việt Nam ................................................................................. 105 4.5 ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỤ THỂ TRONG THỰC TẾ THI CÔNG ............................................................................ 108 4.5.1 Mô tả dữ liệu, điều kiện, yêu cầu thi công .................................................. 108 4.5.2 Kết quả xử lý ............................................................................................... 109 CHƢƠNG 5: NGHIÊN CỨU Ỹ THUẬT BẢO DƢỠNG BÊ T NG TỰ LÈN TRONG ĐIỀU IỆN H HẬU VIỆT NAM ................................................... 113 5.1 MẪU, ĐIỀU KIỆN VÀ NỘI DUNG THÍ NGHIỆM.................................. 113 5.1.1 Mẫu bê tông tự lèn thí nghiệm..................................................................... 113 5.1.2 Điều kiện thí nghiệm ................................................................................... 113 5.1.3 Nội dung thí nghiệm .................................................................................... 114
vi 5.2 THÍ NGHIỆM NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH VẬT LÝ TRONG GIAI ĐOẠN ĐẦU ĐÓNG RẮN ..................................................................................... 114 5.2.1 Kết quả thí nghiệm đo mất nƣớc và biến dạng mềm ................................... 114 5.2.2 Phân tích kết quả nghiên cứu ....................................................................... 116 5.3 LỰA CHỌN PHƢƠNG PHÁP BẢO DƢỠNG BÊ TÔNG TỰ LÈN PHÙ HỢP ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU VIỆT NAM ............................................................. 122 5.3.1 Ảnh hƣởng của mất nƣớc và biến dạng mềm đến chất lƣợng bê tông tự lèn122 5.3.2 Lựa chọn phƣơng pháp bảo dƣỡng bê tông tự lèn phù hợp......................... 125 5.4 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT PHƢƠNG PHÁP BẢO DƢỠNG CHE NI LÔNG CHO BÊ TÔNG TỰ LÈN ............................................ 129 5.4.1 Xác định hình thức và thời gian bảo dƣỡng ban đầu ................................... 129 5.4.2 Xác định thông số kỹ thuật bảo dƣỡng tiếp theo ......................................... 131 5.4.3 Kỹ thuật bảo dƣỡng bê tông tự lèn bằng phƣơng pháp che ni lông trong điều kiện khí hậu Việt Nam ............................................................................................ 134 KẾT LUẬN ........................................................................................................... 138 TUYỂN TẬP CÁC BÀI BÁO CÔNG BỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN TRÊN CÁC TẠP CHÍ CHUYÊN NGÀNH ............................ 141 TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................... 142 PHỤ LỤC ............................................................................................................. PL1
vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT KÝ HIỆU GIẢI THÍCH 1 ACI American Concrete Institute (Viện bê tông Mỹ) 2 ASTM American Society for Testing and Materials (Hiệp hội vật liệu và thử nghiệm Hoa Kỳ) 3 ANN Artificial Neural Network (Mạng nơ ron nhân tạo) 4 BDBĐ Bảo dƣỡng ban đầu 5 BDTT Bảo dƣỡng tiếp theo 6 BTTT Bê tông thông thƣờng 7 BTTL Bê tông tự l n 8 BTCT Bê tông cốt thép 9 CBI Swedish Cement and Concrete Research Institute (Viện nghiên cứu xi măng và bê tông Thụy Điển) 10 CDOT The Chicago Department of Transportation (Sở giao thông vận tải Chicago) 11 CNL Che ni lông 12 CTXD Công trình xây dựng 13 EFNARC European Federation of National Associations Representing for Concrete (Liên đoàn bê tông châu Âu) 14 EN Tiêu chuẩn Châu Âu 15 HPC High Performance Concrete (Bê tông chất lƣợng cao) 16 ICAR International Center for Aggregates Research (Trung tâm nghiên cứu cốt liệu Quốc tế) 17 KBD Không bảo dƣỡng 18 MRE Mean Relative Error (Trung bình của sai số tƣơng đối) 19 Max AE Max Absolute Error (Sai số tuyệt đối lớn nhất) 20 MLP Multilayer Perceptron (Mạng truyền thẳng đa lớp) 21 MAE Mean Absolute Error (Trung bình của sai số tuyệt đối) 22 PCE Polycarboxylate ether (Phụ gia siêu dẻo)
viii 23 RILEM International Union of Laboratories and Experts in Contruction Materials, Systems and Structures (Liên đoàn thế giới của các phòng thí nghiệm và chuyên gia trong lĩnh vực vật liệu xây dựng, hệ thống và kết cấu) 24 SF Slump Flow (Độ chảy lan của bê tông tự l n) 25 SR Segregation Resistance (Kháng phân tầng của hỗn hợp bê tông) 26 SD Phụ gia siêu dẻo 27 SCC Bê tông tự l n (Self Compacting Concrete) 28 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 29 TN Tƣới nƣớc 30 XM Xi măng
ix DANH MỤC CÁC Ý HIỆU STT KÝ HIỆU GIẢI THÍCH 1 Dmax Đƣờng kính lớn nhất của cốt liệu 2 N/B Tỷ lệ nƣớc trên bột theo khối lƣợng 3 (N/B)v Tỷ lệ nƣớc trên bột theo thể tích 5 N/X Tỷ lệ nƣớc trên xi măng theo khối lƣợng 6 PL Khả năng vƣợt qua trong thí nghiệm Lbox 7 PJ Khả năng vƣợt qua trong thí nghiệm Jring 8 R7 Cƣờng độ nén ở tuổi 7 ngày của bê tông 9 R28 Cƣờng độ nén ở tuổi 28 ngày của bê tông 10 Rtc28 Cƣờng độ nén ở tuổi 28 ngày của mẫu bê tông, đ ng rắn trong điều kiện phù hợp điều kiện tiêu chuẩn 11 RthBD Cƣờng độ bảo dƣỡng tới hạn 12 R2 Hệ số tƣơng quan (Correlation coefficient) 13 Rn Cƣờng độ nén bê tông tại thời điểm ngày thứ n 14 Rn+t Cƣờng độ nén bê tông ở độ tuổi 28 ngày tƣơng ứng với n ngày bảo dƣỡng (t = 28 – n) 15 T500 Thời gian (giây) để hỗn hợp bê tông tự l n chảy đến đƣờng kính 500mm trong thử nghiệm dòng chảy lan 16 TB/B Tỷ lệ tro bay trên bột theo khối lƣợng 17 TctBD Thời gian bảo dƣỡng cần thiết 18 T Nhiệt độ môi trƣờng 19 Vho Thể tích hồ 20 VF Độ nhớt trong thí nghiệm Vfunnel 21 VMA Viscosity Modifying Admixtures (Phụ gia biến tính độ nhớt) 22 W Độ ẩm môi trƣờng 23 V Tốc độ gi môi trƣờng không khí 24 ƐmBT Giá trị biến dạng mềm của bê tông 25 Vmn Tốc độ bay hơi nƣớc
x DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Phân loại BTTL theo tính công tác và khuyến cáo sử dụng ............................. 12 Bảng 1.2 Các mốc thời gian phát triển BTTL .................................................................. 17 Bảng 2.1 Ảnh hƣởng của tro bay đến tính công tác của hỗn hợp BTTL ......................... 34 Bảng 2.2 Ảnh hƣởng của muội silic tới tính công tác của hỗn hợp BTTL ....................... 35 Bảng 2.3 Ảnh hƣởng của xỉ lò cao tới tính công tác của hỗn hợp BTTL ........................ 35 Bảng 2.4 Phân loại mạng nơ-ron nhân tạo ....................................................................... 40 Bảng 3.1 Thành phần hoá của xi măng PC40 Bút Sơn ..................................................... 56 Bảng 3.2 Tính chất cơ lý của xi măng PC40 Bút Sơn ....................................................... 56 Bảng 3.3 Tính chất cơ lý của đá dăm ................................................................................ 57 Bảng 3.4 Tính chất cơ lý của cát vàng .............................................................................. 57 Bảng 3.5 Thành phần hạt của cát vàng .............................................................................. 57 Bảng 3.6 Thành phần hoá của tro bay Phả Lại .................................................................. 58 Bảng 3.7 Tính chất kỹ thuật của tro bay............................................................................ 58 Bảng 3.8 Thành phần các cấp phối hỗn hợp BTTL .......................................................... 61 Bảng 3.9 Quy trình trộn hỗn hợp BTTL ............................................................................ 62 Bảng 3.10. Giá trị các thông số tính công tác để phân loại và sử dụng BTTL ................. 64 Bảng 3.11 Kết quả thí nghiệm tính công tác BTTL .......................................................... 64 Bảng 4.1 Cấp phối hỗn hợp BTTL dùng cho thí nghiệm đánh giá tính công tác ............. 74 Bảng 4.2 Thông số thời tiết môi trƣờng thí nghiệm .......................................................... 74 Bảng 4.3 Tính công tác hỗn hợp BTTL với nhiệt độ ban đầu khác nhau theo thời gian .. 76 Bảng 4.4 Tính công tác hỗn hợp BTTL lƣu giữ ở các điều kiện khác nhau .................... 77 Bảng 4.5. Thông số tính công tác của hỗn hợp bê tông tự lèn cấp phối M1 theo điều kiện khí hậu và thời gian lƣu trữ ....................................................................................... 79 Bảng 4.6. Thông số tính công tác của hỗn hợp bê tông tự lèn cấp phối M2 theo điều kiện khí hậu và thời gian lƣu trữ ....................................................................................... 80 Bảng 4.7. Thông số tính công tác của hỗn hợp bê tông tự lèn cấp phối M3 theo điều kiện khí hậu và thời gian lƣu trữ ....................................................................................... 81 Bảng 4.8. Giới hạn thời gian lƣu giữ 3 loại hỗn hợp BTTL trong các điều kiện .............. 85
xi Bảng 4.9. Cƣờng độ nén BTTL tƣơng ứng với các thời điểm lƣu giữ hỗn hợp bê tông khác nhau ........................................................................................................................... 87 Bảng 4.10 Sai số đánh giá và hệ số tƣơng quan của kết quả chạy mô hình ANN1 .......... 92 Bảng 4.11. Sai số đánh giá và hệ số tƣơng quan của kết quả chạy mô hình MLP-ANN2 cho các cấp phối M1 .......................................................................................................... 98 Bảng 4.12. Sai số đánh giá và hệ số tƣơng quan của kết quả chạy mô hình MLP-ANN2 cho các cấp phối M2 .......................................................................................................... 98 Bảng 4.13. Sai số đánh giá và hệ số tƣơng quan của kết quả chạy mô hình MLP-ANN2 cho các cấp phối M3 .......................................................................................................... 99 Bảng 4.14. Quy định về thời gian vận chuyển - lƣu giữ hỗn hợp bê tông tự lèn trong điều kiện khí hậu Việt Nam ............................................................................................. 108 Bảng 4.15 So sánh các thông số tính công tác và R28 của bê tông tự lèn cấp phối M2 theo thực nghiệm và theo dự báo của mô hình ANN2 .................................................... 111 Bảng 5.1 Cấp phối hỗn hợp BTTL dùng cho thí nghiệm bảo dƣỡng bê tông ................. 113 Bảng 5.2. Giá trị đo bay hơi nƣớc và biến dạng mềm BTTL trong điều kiện khô hanh. 115 Bảng 5.3. Bảng giá trị đo bay hơi nƣớc và biến dạng mềm BTTL điều kiện nóng ẩm .. 115 Bảng 5.4. Bảng giá trị đo bay hơi nƣớc và biến dạng mềm BTTL điều kiện nắng nóng 116 Bảng 5.5 Cƣờng độ nén BTTL tƣơng ứng các điều kiện bảo dƣỡng .............................. 124 Bảng 5.6 Cƣờng độ nén của BTTL M1-N/B=0,35 và M2-N/B=0,3 theo thời gian bảo dƣỡng ban đầu khác nhau ................................................................................................ 130 Bảng 5.7 Cƣờng độ nén của BTTL M1-N/B=0,35 và M2-N/B=0,3 với thời gian bảo dƣỡng tiếp theo khác nhau ............................................................................................... 132 Bảng 5.8 Chỉ dẫn kỹ thuật công nghệ bảo dƣỡng bê tông tự l n theo phƣơng pháp che ni lông trong điều kiện khí hậu Việt Nam ....................................................................... 136
xii DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Cấu trúc phân tử của PCE .................................................................................. 10 Hình 1.2 So sánh thành phần vật liệu giữa BTTL và BT truyền thống ............................ 11 Hình 1.3 Cột neo 4a cầu Akashi ....................................................................................... 18 Hình 1.4 Dự án Sodra Lanken .......................................................................................... 18 Hình 1.5 Cơ sở thử nghiệm âm thanh tại trạm Plum Brook ............................................. 19 Hình 1.6 Nhà thờ Chúa Christ the Light, ở Oakland, California ..................................... 19 Hình 1.7 Móng tòa nhà siêu cao tầng the Landmark 81 ................................................... 21 Hình 2.1 Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm ở Hà Nội, Đà Nẵng, TP.Hồ Chí Minh điều kiện nồm ẩm .............................................................................................................................. 31 Hình 2.2 Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm Hà Nội, Đà Nẵng, TP.Hồ Chí Minh trong điều kiện khô hanh..................................................................................................................... 31 Hình 2.3 Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm Hà Nội, Đà Nẵng, TP.Hồ Chí Minh ĐK n ng ẩm .. 31 Hình 2.4 Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm Hà Nội, Đà Nẵng, TP.Hồ Chí Minh ở ĐK nắng nóng ................................................................................................................................... 31 Hình 2.5 Sơ đồ các thông số cơ bản tính công tác của hỗn hợp bê tông tự lèn ............... 32 Hình 2.6 Cấu trúc mạng nơ – ron nhân tạo ....................................................................... 38 Hình 2.7 Mô hình một nơ-ron nhân tạo ............................................................................. 39 Hình 2.8 Mối liên quan giữa hiện tƣợng vật lý trong quá trình đ ng rắn ........................ 48 Hình 3.1 Tỷ lệ theo thể tích của các thành phần trong hỗn hợp BTTL ............................ 60 Hình 3.2 Xác định các thông số tính công tác của hỗn hợp BTTL tại phòng thí nghiệm . 63 Hình 3.3 Đánh giá trực quan tính công tác vữa theo ASTM dựa trên giá trị VSI ............ 64 Hình 3.4 Cƣờng độ nén R28 của BTTL cấp phối khác nhau .............................................. 66 Hình 3.5 Một ví dụ về MLP với một lớp ẩn ...................................................................... 68 Hình 3.6 Thí nghiệm đo mất nƣớc .................................................................................... 70 Hình 3.7 Thí nghiệm đo BD mềm ..................................................................................... 70 Hình 3.8 Quá trình đo biến dạng mềm của BTTL............................................................. 71 Hình 3.9 Thí nghiệm đúc mẫu xác định thời gian bảo dƣỡng cần thiết ............................ 72 Hình 4.1 Suy giảm độ SF và T500 theo nhiệt độ vữa và thời gian lƣu giữ ......................... 76 Hình 4.2 Suy giảm SF và T500 theo phƣơng pháp và thời gian lƣu giữ ............................. 78
xiii Hình 4.3 Suy giảm SF của M1 theo điều kiện thời tiết và thời gian ................................. 82 Hình 4.4 Biến đổi T500 và Vfunnel của M1 theo điều kiện thời tiết và thời gian ................. 82 Hình 4.5 Biến đổi Lbox và Jring của M1 theo điều kiện thời tiết và thời gian ..................... 82 Hình 4.6 Suy giảm SF của M2 theo điều kiện thời tiết và thời gian ................................. 83 Hình 4.7 Biến đổi T500 và Vfunnel của M2 theo điều kiện thời tiết và thời gian ................. 83 Hình 4.8 Biến đổi Lbox và Jring của M2 theo điều kiện thời tiết và thời gian ..................... 83 Hình 4.9 Suy giảm SF của M3 theo điều kiện thời tiết và thời gian ................................. 84 Hình 4.10 Biến đổi T500 và Vfunnel của M3 theo điều kiện thời tiết và thời gian ............... 84 Hình 4.11 Biến đổi Lbox và Jring của M3 theo điều kiện thời tiết và thời gian ................... 84 Hình 4.12 Mô hình ANN1 dự báo các thông số tính công tác theo vật liệu chế tạo ......... 89 Hình 4.13 Kết quả kiểm tra các thông số SF và T500......................................................... 90 Hình 4.14 Kết quả kiểm tra các thông số Vfunel và Lbox ..................................................... 90 Hình 4.15 Kết quả kiểm tra các thông số Jring và SR ......................................................... 91 Hình 4.16 Kết quả kiểm tra thông số cƣờng độ nén R28 ................................................... 91 Hình 4.17 Ví dụ về tƣơng quan giữa các đầu ra MLP-ANN1 và các giá trị đích cho tham số Lbox ....................................................................................................................... 91 Hình 4.18 Mô hình MLP-ANN2 dự báo các thông số tính công tác và cƣờng độ R28 của BTTL theo các yếu tố nhiệt độ và thời gian. .............................................................. 94 Hình 4.19 Kết quả dự báo SF và T500 của M1 ................................................................... 95 Hình 4.20 Kết quả dự báo Vfunnel và Lbox của M1 .............................................................. 95 Hình 4.21 Kết quả dự báo Jring và R28 của M1................................................................... 95 Hình 4.22 Kết quả dự báo SF và T500 của M2 ................................................................... 96 Hình 4.23 Kết quả dự báo Vfunnel và Lbox của M2 .............................................................. 96 Hình 4.24 Kết quả dự báo Jring và R28 của M2 ................................................................... 96 Hình 4.25 Kết quả ƣớc lƣợng SF và T500 cho M3 ............................................................. 97 Hình 4.26 Kết quả dự báo Vfunnel và Lbox cho M3 .............................................................. 97 Hình 4.27 Kết quả dự báo Jring và R28 cho M3 .................................................................. 97 Hình 4.28 Quy trình cơ bản cấp phối, trộn, lƣu giữ và vận chuyển hỗn hợp bê tông tự lèn sử dụng số liệu mô hình toán ANN ........................................................................... 100 Hình 4.29 Quy trình chung xây dựng mô hình ANN cho bài toán dự báo ..................... 101
xiv Hình 4.30 Quy trình thiết kế cấp phối hỗn hợp BTTL sử dụng dữ liệu .......................... 103 Hình 4.31 Quy trình đảm bảo tính công tác của hỗn hợp bê tông tự lèn trong vận chuyển – lƣu giữ ở điều kiện khí hậu Việt Nam ............................................................. 105 Hình 4.32 Kết quả ANN2 dự báo thời gian vận chuyển theo SF .................................... 110 Hình 4.33 Kết quả ANN2 dự báo thời gian vận chuyển theo T500 .................................. 110 Hình 4.34 Kết quả ANN2 dự báo thời gian vận chuyển theo Vfunnel ............................... 110 Hình 4.35 Kết quả ANN2 dự báo thời gian vận chuyển theo Lbox .................................. 110 Hình 4.36 Kết quả ANN2 dự báo thời gian vận chuyển theo Jring................................... 110 Hình 4.37 Kết quả ANN2 dự báo thời gian vận chuyển theo R28 ................................... 110 Hình 4.38 Thời gian vận chuyển - lƣu giữ đảm bảo tính công tác và ............................. 111 Hình 5.1 Bay hơi nƣớc và biến dạng mềm cấp phối M1 N/B=0,30 ở ĐK khô hanh ...... 117 Hình 5.2 Bay hơi nƣớc và biến dạng mềm cấp phối M2 N/B=0,35 ở ĐK khô hanh ...... 117 Hình 5.3 Bay hơi nƣớc và biến dạng mềm cấp phối M1 N/B=0,30 ở ĐK n ng ẩm ....... 118 Hình 5.4 Bay hơi nƣớc và biến dạng mềm cấp phối M2 N/B=0,35 ở ĐK n ng ẩm ....... 118 Hình 5.5 Bay hơi nƣớc và biến dạng mềm cấp phối M1 N/B=0,30 ở ĐK nắng nóng .... 119 Hình 5.6 Bay hơi nƣớc và biến dạng mềm cấp phối M2 N/B=0,35 ở ĐK nắng nóng .... 119 Hình 5.7 Cƣờng độ nén của BTTL bảo dƣỡng bằng phƣơng pháp khác nhau trong điều kiện khô hanh: a) Cấp phối M1 N/B=0,3; b) Cấp phối M2 N/B=0,35............................ 123 Hình 5.8 Cƣờng độ nén của BTTL bảo dƣỡng bằng phƣơng pháp khác nhau trong điều kiện nóng ẩm: a) Cấp phối M1 N/B=0,3; b) Cấp phối M2 N/B=0,35 ............................ 123 Hình 5.9 Cƣờng độ nén của BTTL bảo dƣỡng bằng phƣơng pháp khác nhau trong điều kiện nắng nóng: a) Cấp phối M1 N/B=0,3; b) Cấp phối M2 N/B=0,35.......................... 123 Hình 5.10 Chất lƣợng bề mặt bê tông tƣơng ứng 3 điều kiện bảo dƣỡng: a) không bảo dƣỡng, b) bảo dƣỡng tƣới nƣớc, c) bảo dƣỡng che ni lông ............................................. 125 Hình 5.11 Hiện tƣợng ngƣng tụ nƣớc trên màng ni lông khi bảo dƣỡng ........................ 126 Hình 5.12 Bay hơi nƣớc và biến dạng mềm BTTL M2 N/B=0,35 trong 3 ĐK thời tiết. 127 Hình 5.13 Bay hơi nƣớc và biến dạng mềm BTTL M1 N/B=0,30 trong 3 ĐK thời tiết. 127 Hình 5.14 Cƣờng độ nén R28 của BTTL trong 3 điều kiện thời tiết:............................... 128 Hình 5.15 Thời gian bảo dƣỡng ban đầu BTTL trong điều kiện khô hanh ..................... 130 Hình 5.16 Thời gian bảo dƣỡng ban đầu BTTL trong điều kiện nóng ẩm...................... 130
xv Hình 5.17 Thời gian bảo dƣỡng ban đầu BTTL trong điều kiện nắng nóng ................... 131 Hình 5.18 Thời gian bảo dƣỡng cần thiết trong các điều kiện khô hanh ........................ 133 Hình 5.19 Thời gian bảo dƣỡng cần thiết trong các điều kiện nóng ẩm ......................... 133 Hình 5.20 Thời gian bảo dƣỡng cần thiết trong các điều kiện nắng nóng ..................... 133 Hình 5.21 Quy trình công nghệ bảo dƣỡng đổ liên tục không có mạch ngừng .............. 135 Hình 5.22 Quy trình công nghệ bảo dƣỡng đổ không liên tục có mạch ngừng ngang.... 135 Hình 5.23 Quy trình công nghệ bảo dƣỡng đổ không liên tục có mạch ngừng đứng ..... 135
2 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Bê tông tự lèn (BTTL) là loại bê tông chất lƣợng cao, đã đƣợc áp dụng rộng rãi trên thế giới. Sử dụng BTTL tạo đƣợc sự thuận lợi trong công tác đổ bê tông các kết cấu BTCT công trình lớn, yêu cầu chất lƣợng và mỹ thuật cao, đặc biệt những kết cấu có mật độ cốt thép dày đặc. Công nghệ thi công BTTL là một công nghệ mới trong xây dựng ở Việt Nam, mới chỉ đƣợc sử dụng ở một số công trình đặc biệt. Một số cơ sở khoa học công nghệ đã có những nghiên cứu cơ bản ban đầu về loại bê tông này, chủ yếu trong điều kiện phòng thí nghiệm và việc ứng dụng các kết quả nghiên cứu vào thực tế còn hạn chế. Đảm bảo tính công tác của hỗn hợp BTTL trƣớc khi đổ vào khuôn và công tác bảo dƣỡng BTTL là hai đặc điểm công nghệ đặc biệt quan trọng trong dây chuyền công nghệ bê tông toàn khối, c ý nghĩa quan trọng đến chất lƣợng, cƣờng độ của BTTL và chịu ảnh hƣởng trực tiếp của điều kiện khí hậu. Sự suy giảm tính công tác của hỗn hợp BTTL theo thời gian, dẫn đến kh khăn cho công tác đổ bê tông, làm tăng độ rỗng và giảm cƣờng độ nén của BTTL [23]. Đồng thời, bê tông cũng c thể bị phá hủy nếu không đƣợc bảo dƣỡng đúng cách [93]. Thành phần của hỗn hợp BTTL có những điểm khác biệt so với bê tông thƣờng nhƣ hàm lƣợng chất độn mịn, phụ gia siêu dẻo nhiều, thể tích hồ xi măng nhiều hơn và tỷ lệ N/B thấp hơn. BTTL có tỷ lệ N/X thấp (
3 của hỗn hợp bê tông, sự đ ng rắn và phát triển cƣờng độ của bê tông. Tính công tác của hỗn hợp BTTL và quá trình đ ng rắn ban đầu của BTTL sẽ thay đổi, ứng xử nhƣ thế nào trong điều kiện thời tiết Việt Nam? Cần phải áp dụng các biện pháp, quy trình kỹ thuật nào để đảm bảo tính công tác trƣớc khi đổ bê tông? Kỹ thuật bảo dƣỡng bê tông nào cần phải áp dụng để đảm bảo quá trình đ ng rắn? Các kết quả nghiên cứu đã thực hiện và công bố ở Việt Nam và các tài liệu đƣợc tổng hợp từ nƣớc ngoài về vấn đề này chƣa đầy đủ và rõ ràng. Trong khi đ , xu hƣớng phát triển và ứng dụng công nghệ BTTL trong thực tế xây dựng ở Việt Nam ngày càng rõ rệt và gia tăng. Vì vậy, đề tài ―Nghiên cứu tính công tác hỗn hợp bê tông và kỹ thuật bảo dƣỡng bê tông tự lèn trong điều kiện khí hậu Việt Nam‖ là mang tính khoa học, thực tiễn và cần thiết. 2. Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu của đề tài là xây dựng: - Quy trình và yêu cầu kỹ thuật đảm bảo tính công tác của hỗn hợp BTTL trƣớc khi đổ vào khuôn trên cơ sở sử dụng thuật toán ANN và nghiên cứu thực nghiệm ảnh hƣởng yếu tố công nghệ và khí hậu; - Kỹ thuật bảo dƣỡng BTTL, trong điều kiện khí hậu Việt Nam, trên cơ sở nghiên cứu thực nghiệm ảnh hƣởng của các yếu tố công nghệ và khí hậu môi trƣờng. 3. Nội dung nghiên cứu Để đạt đƣợc mục đích nghiên cứu đề ra, luận án phải thực hiện các nội dung nghiên cứu cơ bản sau đây: - Nghiên cứu chế tạo hỗn hợp BTTL với nguồn vật liệu và phụ gia sẵn có ở Việt Nam. - Nghiên cứu thực nghiệm sự sụt giảm tính công tác của hỗn hợp BTTL trong thời gian lƣu giữ ở điều kiện khí hậu Việt Nam. - Nghiên cứu sự mất nƣớc và biến dạng mềm của BTTL trong thời gian đầu đ ng rắn dƣới sự ảnh hƣởng của các yếu tố công nghệ và khí hậu. - Xây dựng mô hình mạng nơ ron nhân tạo ANN dự báo các thông số ban đầu của tính công tác hỗn hợp BTTL theo yếu tố thành phần vật liệu chế tạo. - Xây dựng mô hình mạng nơ ron nhân tạo ANN ƣớc lƣợng sự suy giảm tính công tác của hỗn hợp BTTL dƣới sự ảnh hƣởng của các yếu tố công nghệ và khí hậu.