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

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

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

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ TÍNH CÔNG TÁC CỦA HỖN HỢP BÊ 1.4 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

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

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

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

LỰA CHỌN PHƢƠNG PHÁP BẢO DƢỠNG BÊ TÔNG TỰ LÈN PHÙ 5.3 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

ACI American Concrete Institute (Viện bê tông Mỹ) 1

ASTM American Society for Testing and Materials (Hiệp hội vật liệu 2

và thử nghiệm Hoa Kỳ)

ANN Artificial Neural Network (Mạng nơ ron nhân tạo) 3

BDBĐ Bảo dƣỡng ban đầu 4

BDTT Bảo dƣỡng tiếp theo 5

BTTT Bê tông thông thƣờng 6

BTTL Bê tông tự l n 7

BTCT Bê tông cốt thép 8

CBI Swedish Cement and Concrete Research Institute (Viện nghiên 9

cứu xi măng và bê tông Thụy Điển)

10 CDOT The Chicago Department of Transportation (Sở giao thông vận

tải Chicago)

CNL Che ni lông 11

CTXD Công trình xây dựng 12

EFNARC European Federation of National Associations Representing 13

for Concrete (Liên đoàn bê tông châu Âu)

Tiêu chuẩn Châu Âu EN 14

High Performance Concrete (Bê tông chất lƣợng cao) HPC 15

International Center for Aggregates Research (Trung tâm ICAR 16

nghiên cứu cốt liệu Quốc tế)

Không bảo dƣỡng KBD 17

Mean Relative Error (Trung bình của sai số tƣơng đối) MRE 18

Max AE Max Absolute Error (Sai số tuyệt đối lớn nhất) 19

Multilayer Perceptron (Mạng truyền thẳng đa lớp) MLP 20

Mean Absolute Error (Trung bình của sai số tuyệt đối) MAE 21

Polycarboxylate ether (Phụ gia siêu dẻo) PCE 22

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)

Slump Flow (Độ chảy lan của bê tông tự l n) 24 SF

Segregation Resistance (Kháng phân tầng của hỗn hợp bê 25 SR

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

DANH MỤC CÁC Ý HIỆU

STT KÝ HIỆU GIẢI THÍCH

Đƣờng kính lớn nhất của cốt liệu 1 Dmax

Tỷ lệ nƣớc trên bột theo khối lƣợng 2 N/B

Tỷ lệ nƣớc trên bột theo thể tích 3 (N/B)v

Tỷ lệ nƣớc trên xi măng theo khối lƣợng 5 N/X

6 PL Khả năng vƣợt qua trong thí nghiệm Lbox

7 PJ Khả năng vƣợt qua trong thí nghiệm Jring

Cƣờng độ nén ở tuổi 7 ngày của bê tông 8 R7

Cƣờng độ nén ở tuổi 28 ngày của bê tông 9

10 R28 Rtc Cƣờng độ nén ở tuổi 28 ngày của mẫu bê tông, đ ng rắn trong

điều kiện phù hợp điều kiện tiêu chuẩn

11 Rth Cƣờng độ bảo dƣỡng tới hạn

12 R2 Hệ số tƣơng quan (Correlation coefficient)

13 Cƣờng độ nén bê tông tại thời điểm ngày thứ n Rn

14 Cƣờng độ nén bê tông ở độ tuổi 28 ngày tƣơng ứng với n ngày Rn+t

bảo dƣỡng (t = 28 – n)

15 Thời gian (giây) để hỗn hợp bê tông tự l n chảy đến đƣờng T500

kính 500mm trong thử nghiệm dòng chảy lan

16 Tỷ lệ tro bay trên bột theo khối lƣợng

TB/B Tct 17 Thời gian bảo dƣỡng cần thiết

18 T Nhiệt độ môi trƣờng

19 Thể tích hồ Vho

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 Tốc độ gi môi trƣờng không khí

24 V Ɛm Giá trị biến dạng mềm của bê tông

25 Tốc độ bay hơi nƣớc Vmn

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

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

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

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 (<0,4) có thể sử dụng tất cả lƣợng nƣớc trộn

cho quá trình thủy hóa nên cần phải bổ sung nƣớc vào trong bê tông trong quá trình

bảo dƣỡng, tuy nhiên, sự không liên tục giữa các mao dẫn làm cho việc cung cấp nƣớc

vào bên trong bê tông kh khăn [90]. Việc sử dụng phụ gia siêu dẻo với hàm lƣợng lớn

dẫn đến thời gian đ ng rắn bê tông bị kéo dài [102]. Vì vậy, một số đặc điểm công

nghệ thi công nhƣ tính công tác và kỹ thuật bảo dƣỡng sẽ có những đặc thù riêng so

với bê tông truyền thống.

Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới gi mùa, nhìn chung điều kiện khí hậu có tác

động tốt cho quá trình đ ng rắn và phát triển cƣờng độ của BTTL. Tuy nhiên, trong

năm c nhiều chu kỳ thời tiết bất lợi nhƣ nắng nóng và khô hanh, sự biến thiên và

chênh lệch nhiệt độ, độ ẩm cao giữa ngày và đêm làm ảnh hƣởng xấu đến các tính chất

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.

- Đề xuất quy trình kỹ thuật và yêu cầu kỹ thuật đảm bảo tính công tác của hỗn hợp

BTTL trƣớc khi đổ vào khuôn.

- Đề xuất kỹ thuật bảo dƣỡng BTTL trong điều kiện khí hậu Việt Nam.

4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

4.1. Đối tƣợng nghiên cứu

- Tính công tác của hỗn hợp BTTL.

- Công tác bảo dƣỡng BTTL.

4.2. Phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu áp dụng cho kết cấu BTCT thông thƣờng thi công bằng phƣơng pháp đổ

bê tông tại chỗ, không bao gồm kết cấu bê tông khối lớn.

- BTTL có tỷ lệ N/B = 0,256 - 0,374; TrB/B=0,081-0,418; cấp độ bền từ B35 – B50.

- Điều kiện thí nghiệm: điều kiện thời tiết khu vực Hà Nội với các chu kỳ thời tiết và

các thông số về nhiệt độ, độ ẩm tƣơng đối của không khí tƣơng đồng tƣơng đối với

một số khu vực khác nhau trên cả nƣớc. Từ đ kết quả nghiên cứu có thể áp dụng ở

các khu vực c điều kiện thời tiết với các thông số khí hậu tƣơng đƣơng. Các thí

nghiệm thực hiện ở điều kiện tự nhiên, giống nhƣ điều kiện thi công trên công trƣờng.

5. Cơ sở khoa học của đề tài

Tính công tác của hỗn hợp BTTL đƣợc đặc trƣng bởi các thông số: khả năng lấp đầy

(đƣợc xác định bằng thí nghiệm độ chảy lan, thời gian chảy T500, Vfunnel); khả năng

chảy xuyên (xác định bằng thí nghiệm Jring và Lbox); khả năng chống phân tầng (xác

định bằng thí nghiệm phân tầng sàng). Tính công tác của hỗn hợp BTTL chịu ảnh

hƣởng của các yếu tố nhƣ vật liệu thành phần (thể tích bột, cốt liệu); phụ gia hoạt tính

(độ mịn, thành phần hạt, hình dạng hạt, thành phần khoáng, h a, độ hoạt tính, khối

lƣợng riêng); loại phụ gia siêu dẻo, phụ gia tạo nhớt sử dụng; lƣợng nƣớc trộn và các

yếu tố công nghệ, khí hậu nhƣ nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp, thời gian lƣu giữ,

phƣơng pháp vận chuyển và điều kiện khí hậu.

Mạng nơ ron nhân tạo ANN đƣợc sử dụng để xây dựng mô hình dự báo khi đối tƣợng

là một hàm phụ thuộc nhiều yếu tố và có quan hệ phi tuyến với các yếu tố phụ thuộc.

Tính công tác của hỗn hợp BTTL đƣợc định lƣợng chính xác theo các yếu tố vật liệu

chế tạo (xi măng, tro bay, nƣớc, cốt liệu) và yếu tố công nghệ khí hậu (nhiệt độ bê

tông, nhiệt độ môi trƣờng và thời gian vận chuyển) dựa trên ứng dụng mô hình ANN.

Bảo dƣỡng bê tông tự lèn là tạo điều kiện thuận lợi về nhiệt độ và độ ẩm cho xi măng

thủy hóa và các phản ứng puzzolanic xảy ra để bê tông đạt đƣợc các thuộc tính mong

muốn. Tốc độ và chất lƣợng quá trình thủy h a và đ ng rắn của BTTL phụ thuộc

phƣơng pháp dƣỡng ẩm, thành phần khoáng xi măng (lƣợng C3A, C3S, C2S), tỷ lệ

N/X, thành phần phụ gia khoáng (tro bay, muội silic, xỉ lò cao), phụ gia siêu dẻo và

nhiệt độ đ ng rắn.

Quá trình bảo dƣỡng gồm: Giai đoạn bảo dƣỡng ban đầu (BDBĐ) và giai đoạn bảo

dƣỡng tiếp theo (BDTT). Giai đoạn BDBĐ thực hiện ngay sau khi hoàn thiện bề mặt,

mục đích giai đoạn này là kiểm soát quá trình mất nƣớc của bê tông. Đối với bê tông

thƣờng, thời gian BDBĐ đƣợc xác định đến khi bê tông đạt cƣờng độ 0,3-0,5MPa

[13]. Thời gian BDBĐ phụ thuộc vào việc kiểm soát lƣợng nƣớc bay hơi và biến dạng

BD.

mềm của bê tông, chính là thời gian để bê tông bay hơi tự do và đạt đƣợc cƣờng độ

BD và cƣờng độ bảo dƣỡng tới hạn Rth BD tính bằng ngày đêm, là thời gian cần thiết duy trì bảo dƣỡng để đạt giá trị Rth BD đƣợc tính bằng % cƣờng độ nén của mẫu bê tông tiêu chuẩn (Rtc

28).

nhất định, thƣờng 1-4 giờ [135]. Giai đoạn BDTT đƣợc thực hiện sau BDBĐ với 2 thông số: thời gian bảo dƣỡng cần thiết Tct Tct Rth

6. Phƣơng pháp nghiên cứu

- Phƣơng pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết.

- Phƣơng pháp thực nghiệm.

- Phƣơng pháp định lƣợng thống kê (sử dụng mô hình mạng nơ ron nhân tạo ANN).

7. Giá trị khoa học và ý nghĩa thực tiễn

- Giá trị khoa học: Hệ thống h a cơ sở khoa học về công nghệ BTTL; định tính và

định lƣợng sự thay đổi của tính công tác hỗn hợp bê tông, sự mất nƣớc và biến dạng

mềm của BTTL trong điều kiện khí hậu Việt Nam.

- Ý nghĩa thực tiễn: Đã thiết kế cấp phối và chế tạo đƣợc BTTL bằng vật liệu nguồn

gốc Việt Nam; đề xuất đƣợc quy trình và chỉ dẫn kỹ thuật đảm bảo tính công tác hỗn

hợp BTTL trƣớc khi đổ bê tông; đề xuất đƣợc quy trình và chỉ dẫn kỹ thuật bảo dƣỡng

BTTL. Các đề xuất có khả năng áp dụng cao trong thực tế thi công xây dựng.

8. Những đóng góp mới của luận án

- Xác định đƣợc quy luật và định lƣợng đƣợc sự thay đổi của tính công tác hỗn hợp

BTTL dƣới sự ảnh hƣởng của các yếu tố công nghệ và khí hậu qua thực nghiệm và

ứng dụng mô hình mạng ANN.

- Xác định đƣợc quy luật và định lƣợng đƣợc quá trình mất nƣớc và biến dạng mềm

trong giai đoạn đầu đ ng rắn của bê tông tự l n dƣới sự ảnh hƣởng của yếu tố công

nghệ và khí hậu qua thực nghiệm trong điều kiện tự nhiên.

- Đề xuất đƣợc quy trình, yêu cầu kỹ thuật đảm bảo tính công tác hỗn hợp BTTL trƣớc

khi đổ bê tông dựa trên thí nghiệm thực nghiệm và ứng dụng các mô hình mạng nơ ron

nhân tạo (ANN); đề xuất kỹ thuật bảo dƣỡng BTTL hiệu quả trong điều kiện khí hậu

Việt Nam.

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ T NH C NG TÁC CỦA HỖN HỢP BÊ T NG

VÀ BẢO DƢỠNG BÊ T NG TỰ LÈN

1.1 MỘT SỐ HÁI NIỆM VÀ THUẬT NGỮ

1.1.1 Bê tông tự lèn

Bê tông tự l n (BTTL), tên tiếng Anh: Self-Compacting Concrete (SCC), là loại bê

tông khi chƣa đông kết ở dạng hỗn hợp c khả năng tự chảy dƣới tác dụng của trọng

lực bản thân và c khả năng điền đầy vào mọi g c cạnh của ván khuôn kể cả những

nơi c mật độ cốt thép dày đặc mà không cần tác động cơ học, đảm bảo độ l n chặt,

đồng nhất, không tách nƣớc và phân tầng. 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 [37]. Khái niệm về BTTL ở

một số nƣớc nhƣ sau:

- Ở Nhật Bản: BTTL là loại bê tông mà có thể tự lèn chặt ở mọi góc cạnh của ván

khuôn, đơn thuần chỉ bằng trọng lực bản thân của bê tông mà không cần phải sử dụng

đầm rung [75].

- Ở Châu Âu: BTTL là loại bê tông mà không cần phải đầm rung khi thi công, có thể

tự chảy và lấp đầy khuôn bằng chính trọng lực bản thân mà vẫn đảm bảo độ đặc chắc

kể cả khu vực cốt thép dày đặc, c đặc tính kĩ thuật và độ bền lâu tƣơng đƣơng bê tông

đầm rung truyền thống [57].

- Ở khu vực Bắc Mỹ: BTTL là bê tông có độ chảy lan cao, không bị phân tầng, có thể

tự chảy và làm đầy ván khuôn kể cả khu vực có cốt thép dày đặc mà không cần đến sự

tác động ngoại lực bên ngoài [42].

- Ở Liên bang Nga: BTTL (Самоуплотняющийся бетон) là hỗn hợp (vữa) bê tông tự

chảy dƣới tác động của trọng lực bản thân, tự thoát khí và lấp đầy khuôn với cốt thép

mà không cần sự tác động của ngoại lực đầm rung.

1.1.2 Đặc điểm công nghệ thi công bê tông tự lèn

Công nghệ BTTL là hệ thống gồm kiến thức, thiết bị, phƣơng pháp và quy trình trong

việc chế tạo, lƣu giữ, vận chuyển, đổ và bảo dƣỡng bê tông, tạo ra kết cấu xây dựng

với các tính chất kỹ thuật theo thiết kế. Đặc điểm công nghệ thi công là các đặc trƣng

(thuộc tính) ứng xử của nó trong quá trình chế tạo và thi công [138]. Tính công tác

của hỗn hợp và bảo dƣỡng là những đặc điểm công nghệ thi công của BTTL.

1.1.3 Tính công tác của hỗn hợp bê tông tự lèn

Hỗn hợp bê tông là hỗn hợp đồng nhất của chất kết dính, cốt liệu và nƣớc có hoặc

không có thêm phụ gia hóa học và phụ gia khoáng, sau khi đổ, đầm và đ ng rắn tạo

thành bê tông [134].

Tính công tác (Workability) của hỗn hợp bê tông là một đặc tính công nghệ thi công

của hỗn hợp bê tông, quyết định sự dễ dàng khi đổ, san gạt, đầm tại mọi vị trí của ván

khuôn mà không có sự phân tầng và tách nƣớc [52]. Tính công tác đƣợc đánh giá bởi

độ linh động (lƣu động), độ cứng và sự kết dính [134, 138].

1.1.4 Mất nƣớc do bay hơi nƣớc của bê tông

Mất nƣớc của bê tông là quá trình bay hơi nƣớc từ bê tông ra môi trƣờng xung quanh

(quá trình thay đổi chất) qua bề mặt thoáng. Ảnh hƣởng đến sự mất nƣớc của bê tông

thời gian đầu đ ng rắn có nhiều yếu tố: bản thân cấp phối bê tông; chế độ và vật liệu

bảo dƣỡng; khối tích và mô đun bề mặt của kết cấu; và đặc biệt là các yếu tố khí hậu,

môi trƣờng xung quanh [13].

1.1.5 Biến dạng mềm của bê tông

Biến dạng mềm là hiện tƣợng thay đổi thể tích (co hoặc nở) của bê tông khi chƣa c

cƣờng độ, hoặc cƣờng độ còn rất nhỏ. Quá trình biến dạng mềm diễn ra trong khoảng

trƣớc 8-10 giờ đầu đ ng rắn của bê tông, tùy theo thời tiết cụ thể. Ảnh hƣởng đến biến

dạng mềm của bê tông có nhiều yếu tố: bản thân cấu trúc bê tông; thông số khí hậu;

quá trình mất nƣớc của bê tông; phản ứng thủy hóa của xi măng trong bê tông [13].

1.1.6 Bảo dƣỡng bê tông

Bảo dƣỡng bê tông là việc duy trì độ ẩm và nhiệt độ thích hợp trong bê tông trong một

khoảng thời gian ngay sau khi đổ và hoàn thiện bề mặt để bê tông đ ng rắn thuận lợi,

đảm bảo sự phát triển và đạt đƣợc các tính chất cơ lý của bê tông [5, 138].

1.1.7 Mạng nơ ron nhân tạo ANN

Mạng nơ ron nhân tạo (Artificial Neural Network- ANN) là mô hình toán học xử lý

thông tin đƣợc mô phỏng dựa trên hoạt động của hệ thống thần kinh của sinh vật, bao

gồm số lƣợng lớn các nơ ron đƣợc gắn kết để xử lý thông tin. ANN giống nhƣ bộ não

con ngƣời, đƣợc học bởi kinh nghiệm (thông qua huấn luyện), có khả năng lƣu giữ

những kinh nghiệm hiểu biết (tri thức) và sử dụng những tri thức đ trong việc dự

đoán các dữ liệu chƣa biết (unseen data).

1.2 MỘT SỐ ĐẶC TRƢNG CƠ BẢN C NG NGHỆ BÊ T NG TỰ LÈN

1.2.1 Đặc điểm vật liệu chế tạo bê tông tự lèn

1.2.1.1 Bột: gồm xi măng, pozzolan và chất độn mịn, c kích thƣớc hạt dƣới 125µm,

hàm lƣợng bột quyết định thể tích hồ và tính lƣu biến của hỗn hợp.

a) Xi măng: xi măng sử dụng cho BTTL là các loại xi măng Po clăng thông thƣờng, xi

măng giàu belite (lƣợng C2S quy định từ 40-70%). Đặc biệt việc dùng xi măng toả

nhiệt thấp c thành phần khoáng C3A và C4AF nhỏ trong chế tạo BTTL sẽ cho hiệu

quả ảnh hƣởng phân tán, giảm lƣợng nhiệt toả ra mà không cần phải giảm hàm lƣợng

xi măng [9].

b) Tro bay: tro bay là bụi khí thải dƣới dạng hạt mịn thu đƣợc từ quá trình đốt cháy

nhiên liệu than đá trong các nhà máy nhiệt điện chạy than, là phế thải thoát ra từ buồng

đốt qua ống kh i nhà máy. Tro bay phân thành 2 loại: Loại F và loại C. Loại F là tro

bay c hàm lƣợng ôxit can xi thấp, hàm lƣợng CaO <10% đƣợc tạo ra khi đốt than

antraxit, than bi tum; Loại C là tro bay c hàm lƣợng ôxit can xi cao, hàm lƣợng CaO

> 10%, đƣợc tạo ra từ than lignite [60]. Tro bay làm giảm khả năng thấm, giảm nhu

cầu nƣớc và nhiệt độ thủy h a, tăng tính công tác, tuy nhiên sự phát triển về cƣờng độ

thì chậm hơn [68].

c) Muội silic: muội silic là sản phẩm phụ của công nghiệp sản xuất chế phẩm chứa

silic, thoát ra dƣới dạng khói bay cực mịn. Muội silic c kích thƣớc rất nhỏ, khoảng từ

0,1 μm đến vài μm, đƣờng kính hạt trung bình 1,5 μm, nhỏ hơn nhiều kích thƣớc của

hầu hết các bột khác. Muội silic lấp đầy các khoảng trống giữa các hạt xi măng làm

tăng độ đặc chắc và cƣờng độ BTTL [67].

d) Xỉ lò cao: xỉ lò cao là sản phẩm phụ của quá trình luyện quặng oxít sắt thành gang.

Xỉ lò cao nghiền mịn có kích thƣớc hạt xấp xỉ kích thƣớc hạt xi măng, giúp để cải

thiện tính chất lƣu biến của hỗn hợp BTTL [67].

1.2.1.2. Cốt liệu

a) Cốt liệu lớn – đá: đối với BTTL, hàm lƣợng cốt liệu lớn đƣợc sử dụng ít hơn so với

bê tông truyền thống [98]. Theo hƣớng dẫn của Châu Âu kích thƣớc cốt liệu nên chọn

12-20mm, với kích thƣớc 10-15mm bê tông sẽ ổn định hơn [81], trong trƣờng hợp bê

tông cƣờng độ cao kích thƣớc này nên chọn 9,5-12,7mm [109].

b) Cốt liệu nhỏ - cát: các loại cát dùng cho bê tông thông thƣờng đều có thể dùng cho

BTTL. Nhật Bản, Trung Quốc, châu Âu, Mỹ quy định thể tích hạt > 5mm (và 8mm

theo quy định của Thụy Điển và Na Uy) của cốt liệu nhỏ không vƣợt quá 10% [78].

1.2.1.3. Phụ gia hoá học

a) Phụ gia siêu dẻo

Chức năng của phụ gia siêu dẻo là phân tán các hạt xi măng và tạo cho hỗn hợp bê

tông c độ chảy cao mà không cần thêm nƣớc. Phụ gia siêu dẻo gốc Naphthalene cho

BTTL cần hàm lƣợng cao mới có thể đạt đƣợc tính công tác yêu cầu, tuy nhiên sẽ kéo

dài quá trình đ ng rắn và giảm tốc độ phát triển cƣờng độ của bê tông ở tuổi sớm. Phụ

gia siêu dẻo gốc Melamine làm nhanh suy giảm độ chảy của hỗn hợp bê tông nên

cũng ít đƣợc sử dụng. Mức độ giảm nƣớc 2 loại phụ gia này tối đa 25% [67]. Phụ gia

siêu dẻo gốc Polycarboxylate Ether (PCE) khắc phục đƣợc những nhƣợc điểm nêu

trên. Polycarboxylate là một chất polyme có cấu trúc phân tử gồm mạch chính và các

mạch nhánh hình răng lƣợc (hình 1.1).

Hình 1.1 Cấu trúc phân tử của PCE

Tác động tăng dẻo của phụ gia PCE chủ yếu là nhờ hai loại lực đẩy khác nhau giữa các

hạt xi măng làm chúng bị phân tán. Lực tĩnh điện xuất hiện do sự hấp thụ các điện tích

âm đƣợc cung cấp bởi các nhóm carboxilic của phần tử mạch chính. Đồng thời, hiệu

ứng phân tán nhờ các mạch nhánh hình răng lƣợc của các phân tử polyme trong phụ

gia ngăn cản sự kết tụ của các hạt xi măng. Loại phụ gia này có thể giảm nƣớc đến 30-

40%. Tại Việt Nam có nhiều loại phụ gia siêu dẻo, giảm nƣớc đến 30-40%, có thể sử

dụng để sản xuất BTTL nhƣ Glenium SP 51, Glenium SP 8 của hãng MBT; Viscocrete

3400 của hãng SiKa; ADVS Cast 508 của hãng Grace, Dynamon SP 1 của hãng

MaPei; BP HV 297 của hãng Bifi.

b) Phụ gia biến tính độ nhớt: Phụ gia biến tính độ nhớt (VMA) đƣợc sử dụng để điều

chỉnh độ nhớt của hỗn hợp bê tông. VMA đƣợc sử dụng để sản xuất bê tông c độ

nhớt tốt hơn, kiểm soát tính lƣu biến của hỗn hợp, nâng cao sự đồng nhất, giảm tách

nƣớc, phân tầng, làm cho hỗn hợp BTTL dễ kiểm soát hơn [67].

1.2.2 Nguyên lý cấp phối và cấu trúc thành phần

Đặc điểm của BTTL là cƣờng độ cao (> 40 MPa) vì lỗ rỗng ít, tuổi thọ cao, độ chống

thấm tốt [35]. BTTL đƣợc chế tạo theo nguyên tắc sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính,

tỷ lệ N/B thấp, giảm tối đa hàm lƣợng cốt liệu lớn, lƣợng phụ gia siêu dẻo cao [118].

Phụ gia khoáng hoạt tính để tăng hàm lƣợng bột (xi măng + phụ gia khoáng hoạt tính)

nhằm tăng thể tích hồ và cải thiện tính lƣu biến của hỗn hợp bê tông với lƣợng dùng xi

măng tƣơng đối nhỏ, tỷ lệ N/B thấp để tăng độ liên kết của hỗn hợp BTTL và đảm bảo

cƣờng độ yêu cầu của bê tông, giảm tối đa hàm lƣợng cốt liệu lớn để cải thiện tính

công tác, lƣợng phụ gia siêu dẻo cao để đảm bảo độ chảy yêu cầu của hỗn hợp bê tông.

So với bê tông truyền thống, cấp phối BTTL có lƣợng bột nhiều hơn và cốt liệu lớn ít

hơn, hàm lƣợng phụ gia siêu dẻo cao. Theo [67] thành phần vật liệu của hỗn hợp

BTTL c xu hƣớng tƣơng tự với thành phần vật liệu của bê tông cƣờng độ cao. So

sánh thành phần vật liệu giữa BTTL và bê tông truyền thống ở Hình 1.2 [102].

Hình 1.2 So sánh thành phần vật liệu giữa BTTL và BT truyền thống [102]

1.2.3 Phân loại bê tông tự lèn

1.2.3.1. Phân loại theo tính công tác

Theo hƣớng dẫn Châu Âu [57] BTTL đƣợc phân loại dựa trên các giá trị của các đặc

tính công tác nhƣ độ chảy lan SF, độ nhớt, khả năng vƣợt qua, độ ổn định. Tƣơng ứng

với từng loại bê tông khác nhau sẽ c hƣớng dẫn ứng dụng phù hợp nhằm đảm bảo

chất lƣợng thi công. Bảng 1.1 thể hiện phân loại BTTL và khuyến cáo sử dụng.

Bảng 1.1 Phân loại BTTL theo tính công tác và khuyến cáo sử dụng [57]

Loại bê Giá trị Đặc tính BTTL Ứng dụng tông chỉ tiêu đo

Kết cấu đúc sẵn, đúc bằng bơm, c dòng

SF1 550-650 chảy ngang nhỏ nhƣ cọc hoặc móng sâu,

kết cấu nghiêng nhƣ dầm thang. Độ chảy SF

(mm) SF2 660-750 Các kết cấu cột, tƣờng, sàn đúc tại chỗ

Bê tông c kích thƣớc cốt liệu nhỏ hơn

SF3 760-850 16mm, các kết cấu đứng cốt thép dày đặc

hoặc hình dạng phức tạp.

Khả năng làm đầy tốt, tự cân bằng cao, VS1/VF1 ≤2/(≤8) chất lƣợng bề mặt hoàn thiện tốt nhất. Độ nhớt Tính linh động thấp hơn VS1/VF1, bề T500(s)/Vfunnel(s) VS2/VF2 >2/(9-25) mặt kết cấu hoàn thiện c độ phẳng và

nhẵn không cao.

Kết cấu c bƣớc cốt thép 80-100mm, PL1/PJ1 ≥0,8/≤10 Khả năng công trình dân dụng. vƣợt qua Kết cấu c bƣớc cốt thép 60-80mm, công PL2/PJ2 ≥0,8/≤ 10 Lbox/Jring(mm) trình dân dụng.

Tấm mỏng, kết cấu theo chiều dọc

SR1 ≤ 20 khoảng chảy<5m, khoảng cách cốt thép

>80mm.

Độ ổn định SR2 ≤ 15 Kết cấu kết cấu theo chiều dọc với

(%) khoảng chảy>5m, khoảng cách cốt

thép>80mm. Hoặc kết cấu theo phƣơng

đứng cao, khoảng cách cốt thép< 80mm,

rơi tự do<5m, chất lƣợng bề mặt cao.

Ghi chú: - PL1, PL2 ứng Lbox có 2 thanh thép chặn và 3 thanh thép chặn.

- PJ1, PJ2 ứng với Jring có 12 thanh thép chặn và 16 thanh thép chặn.

1.2.3.2. Phân loại theo vật liệu

Theo [115], hỗn hợp BTTL đƣợc chia thành 3 loại theo đặc tính của vật liệu cấp phối:

- Hỗn hợp BTTL dựa trên hiệu ứng bột mịn: chỉ sử dụng phụ gia siêu dẻo, không sử

dụng phụ gia biến tính độ nhớt, c hàm lƣợng bột mịn cao hơn so với bê tông truyền

thống. Độ linh động và tính ổn định của hỗn hợp bê tông điều chỉnh bằng tỷ lệ N/B.

- Hỗn hợp BTTL sử dụng phụ gia biến tính độ nhớt: sử dụng phụ gia siêu dẻo cùng với

phụ gia biến tính độ nhớt, giảm lƣợng bột mịn trong thành phần.

- Hỗn hợp BTTL kiểu kết hợp: thành phần c cả chất bột mịn, phụ gia siêu dẻo và phụ

gia biến tính độ nhớt.

1.2.4 Đặc điểm về tính chất cơ lý của bê tông tự lèn

- Cƣờng độ chịu nén: Cƣờng độ chịu nén của BTTL phụ thuộc vào hàm lƣợng xi

măng, tỷ lệ N/B và tỷ lệ thay thế xi măng bằng các phụ gia mịn (tro bay, silica fume,

xỉ lò cao..) [67]. Nhìn chung BTTL c cƣờng độ nén cao hơn so với bê tông truyền

thống có cùng tỷ lệ N/B [57].

- Cƣờng độ chịu kéo: cƣờng độ chịu kéo của BTTL giống nhƣ bê tông truyền thống do

lƣợng hồ vữa (xi măng+ cốt liệu mịn+nƣớc) không ảnh hƣởng đáng kể đến khả năng

chịu kéo của bê tông [67, 105].

- Modul đàn hồi: modul đàn hồi của BTTL thấp hơn so với bê tông truyền thống có

cùng cƣờng độ. Điều này đƣợc giải thích do BTTL có lƣợng cốt liệu lớn ít và lƣợng

bột nhiều hơn so với bê tông truyền thống [57, 105].

- Từ biến: Từ biến của BTTL cao hơn không nhiều so với bê tông truyền thống có

cùng cƣờng độ nén [57].

- Biến dạng của BTTL: Giá trị co khô của BTTL tăng lên do giảm tối đa thể tích cốt

liệu dẫn đến tăng thể tích hồ [57]. Biến dạng mềm của BTTL c xu hƣớng lớn hơn bê

tông truyền thống do hàm lƣợng bột, phụ gia siêu dẻo, phụ gia VMA lớn, tỷ lệ N/B

thấp [67].

- Liên kết với cốt thép: Liên kết giữa BTTL với cốt thép tốt hơn so với bê tông truyền

thống, do chất lƣợng tiếp xúc giữa bê tông và cốt thép tốt hơn [105].

1.2.5 Một số đặc điểm thi công bê tông tự lèn

1.2.5.1. Công tác trộn hỗn hợp bê tông tự lèn

BTTL c thể đƣợc trộn đều bằng các loại máy trộn khác nhau nhƣ máy trộn rơi tự do

và máy trộn cƣỡng bức. Trộn bằng máy cƣỡng bức c hiệu quả trộn cao hơn so với

máy trộn theo nguyên lý rơi tự do [67]. BTTL c hàm lƣợng hạt mịn và phụ gia siêu

dẻo nhiều hơn bê tông truyền thống nên thời gian trộn lâu hơn [64]. BTTL c độ nhớt

cao, lƣợng nƣớc dùng ít, nên thời gian trộn phải lâu hơn để đảm bảo tính công tác của

hỗn hợp. Độ nhớt lớn nên khả năng bám dính bê tông vào cánh trộn lớn, để đạt hiệu

quả trộn cần trộn với tốc độ chậm và thể tích mẻ trộn không nên vƣợt quá 70% thể tích

hiệu dụng của thùng trộn [67].

1.2.5.2. Công tác ván khuôn bê tông tự lèn

Đối với BTTL c thể áp dụng các loại ván khuôn nhƣ gỗ, thép, nhựa để thi công nhƣ

đối với bê tông truyền thống. Bề mặt tấm khuôn cần xử lý (phủ phim, bôi dầu...) để

đảm bảo chất lƣợng bề mặt bê tông. Nhiều nghiên cứu cho thấy áp lực của hỗn hợp bê

tông tác động lên ván khuôn không cao hơn so với bê tông truyền thống ngay cả khi đổ

với tốc độ cao. Tuy nhiên, việc thiết kế tính toán ván khuôn đƣợc khuyến cáo thực

hiện theo áp lực thủy tĩnh [102].

1.2.5.3. Công tác vận chuyển bê tông tự lèn

Hỗn hợp BTTL đƣợc vận chuyển đến công trƣờng bằng các loại xe bồn c gắn trống

xoay nhằm xáo trộn hỗn hợp tránh bị phân tầng và tách nƣớc. Đối với hỗn hợp bê tông

truyền thống các biến động chất lƣợng trong quá trình lƣu giữ - vận chuyển c thể

đƣợc khắc phục bằng đầm rung để đảm bảo độ đặc chắc, nhƣng giải pháp này là không

thể áp dụng đối với BTTL. Vì vậy, sự gián đoạn trong công tác vận chuyển thƣờng để

lại những hậu quả nghiêm trọng hơn so với bê tông truyền thống [70]. Công tác vận

chuyển hỗn hợp BTTL so với bê tông truyền thống cũng cần lƣu ý một số đặc điểm:

tốc độ rải hỗn hợp BTTL nhanh hơn rất nhiều, đòi hỏi công suất vận chuyển lớn hơn;

hỗn hợp BTTL c độ lỏng lớn hơn, nên thể tích thực vận chuyển so với dung tích

thùng chứa phải ít hơn, tránh hỗn hợp bê tông bị chảy ra ngoài trong quá trình vận

chuyển, đặc biệt là khu vực dốc, đồi núi [67].

1.2.5.4. Công tác đổ bê tông tự lèn

Hỗn hợp BTTL c thể đổ vào khuôn trực tiếp từ xe bồn, thùng chứa c vòi hoặc đổ

bằng bơm bê tông. Một số nguyên tắc khi đổ bê tông [67]:

- Cao độ đặt ống đổ: Khi ống đổ đặt cao hơn so với bề mặt hỗn hợp sẽ làm cho không

khí xâm nhập vào bên trong bê tông. Do độ nhớt của BTTL khá lớn nên việc thoát các

bọt khí ra khỏi hỗn hợp bê tông là kh khăn làm cho BTTL dễ bị khuyết tật nhƣ bị lỗ

rỗng bên trong hoặc rỗ bề mặt. Vì vậy, nên bố trí ống đổ nằm thấp hơn so với bề mặt

hỗn hợp hoặc giới hạn chiều cao đổ và tốc độ đổ bê tông.

- Tốc độ đổ: đổ bê tông nên thực hiện với tốc độ chậm để không khí c thời gian thoát

ra bên ngoài hỗn hợp bê tông.

- Hƣớng đổ bê tông: nên đổ hỗn hợp bê tông theo một hƣớng nhất định, không đổ từ

hai hƣớng để tránh không khí bị mắc kẹt trong hỗn hợp bê tông gây lỗ rỗng bên trong.

- Khoảng cách chảy: Hỗn hợp bê tông chảy với quảng đƣờng dài, nhiều cản trở sẽ dễ

bị phân tầng. Theo ACI 237R [42] cho phép khoảng chảy tối đa 10m. Tuy nhiên để

thực sự hiệu quả theo gợi ý của tổ chức Rilem thì khoảng chảy là 5-8m.

- Chiều cao rơi: Chiều cao rơi tự do hỗn hợp BTTL đƣợc giới hạn nhằm tránh hiện

tƣợng phân tầng hỗn hợp bê tông. Chiều cao rơi cho phép đến 8m, tuy nhiên, chiều cao

từ 1-3m đƣợc cho là áp dụng hiệu quả nhất.

- Nếu khu vực đổ c diện tích lớn thì cần chia khu vực thành các phân khu. Kết cấu c

độ dày lớn, việc đổ bê tông đƣợc chia thành các lớp đổ.

- Sự liên kết giữa lớp bê tông đổ trƣớc và lớp bê tông đổ sau của BTTL là tƣơng

đƣơng hoặc tốt hơn so với truyền thống. Bề mặt BTTL nên đƣợc san gạt sơ bộ theo

phân đoạn nhất định, và hoàn thiện chính thức đƣợc thực hiện trƣớc khi bê tông đông

cứng [102].

1.2.5.5. Công tác bảo dƣỡng bê tông tự lèn

BTTL c xu hƣớng khô nhanh hơn so với bê tông truyền thống do BTTL, ít bị hoặc

không tách nƣớc trên bề mặt. BTTL đƣợc bảo dƣỡng càng sớm càng tốt sau khi đổ để

ngăn cản bê tông bị nứt do co ng t [102].

1.3 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BÊ T NG TỰ LÈN TRÊN THẾ GIỚI VÀ

VIỆT NAM

1.3.1 hái quát lịch sử quá trình nghiên cứu bê tông tự lèn trên thế giới

Trong khoảng nhiều năm bắt đầu từ năm 1983, vấn đề về tính bền vững của kết cấu bê

tông là một chủ đề n ng đƣợc quan tâm tại Nhật Bản. Để tạo ra đƣợc kết cấu bê tông

có tính bền vững cao đòi hỏi phải c đội ngũ thợ lành nghề tiến hành đầm chặt bê

tông. Tuy nhiên, sự sụt giảm lớn công nhân trong ngành xây dựng Nhật Bản giai đoạn

này đã ảnh hƣởng đến độ bền lâu của bê tông. Giải pháp thay thế là sử dụng loại bê

tông có khả năng khả năng tự lèn chặt vào tất cả các góc cạnh của ván khuôn chỉ đơn

giản bằng chính trọng lƣợng của bản thân n mà không cần đầm rung.

Nguyên mẫu của BTTL đƣợc hoàn thiện lần đầu tiên vào năm 1988 tại Nhật Bản bằng

cách sử dụng những vật liệu có sẵn trên thị trƣờng. Bê tông này đƣợc đặt tên là ―Bê

tông tính năng cao‖, sau đ đƣợc gọi là ―Bê tông tự l n tính năng cao‖ [56]. Từ đ đến

nay, có rất nhiều nƣớc trên thế giới từ Nhật Bản, Châu Âu, Bắc Mỹ, Úc dành sự quan

tâm đặc biệt trong nghiên cứu, hoàn thiện và ứng dụng loại bê tông này.

Năm 1997, Ủy ban kỹ thuật về BTTL đƣợc thành lập với sự tham gia của 17 thành

viên đến từ 10 nƣớc trên 4 châu lục với mục đích thu thập, phân tích, rà soát công nghệ

và thống nhất xây dựng phƣơng pháp thí nghiệm đánh giá BTTL [73]. Kỷ yếu Hội

nghị Quốc tế đầu tiên về BTTL do RILEM tổ chức tại Thụy Điển đã tập hợp đƣợc 65

bài viết từ các nƣớc trên thế giới xoay quanh các vấn đề: tính lƣu biến, đặc tính đông

kết, thiết kế cấp phối và trộn, thành phần vật liệu và ứng dụng BTTL trong xây dựng

[67]. Đến Hội nghị quốc tế lần 8 năm 2016 về BTTL tổ chức tại Mỹ thì số bài viết

tăng lên (105 bài) và các chủ đề thảo luận về BTTL cũng mở rộng hơn với nhiều lĩnh

vực: phƣơng pháp thí nghiệm, thiết kế cấp phối, vật liệu, lƣu biến, tính chất cơ lý, độ

bền lâu và tính bền vững, sử dụng cốt sợi, sản xuất và ứng dụng [83].

Bảng 1.2 thể hiện khái quát các mốc thời gian phát triển BTTL trên thế giới từ năm

1997 đến nay.

Bảng 1.2 Các mốc thời gian phát triển BTTL [67]

Năm Các sự kiện về nghiên cứu và phát triển BTTL

1988 Nguyên mẫu BTTL lần đầu tiên đƣợc công bố ở Nhật Bản

1997 Hiệp hội kỹ thuật về BTTL đƣợc RILEM thành lập

1999 Hội nghị chuyên đề RILEM lần 1 về BTTL tại Thụy Điển

2002 EFNARC ban hành Đặc điểm kỹ thuật và Hƣớng dẫn BTTL

2003 Ủy ban kĩ thuật ACI 237 về BTTL đƣợc thành lập

Ban hành Hƣớng dẫn của Châu Âu về BTTL: Đặc điểm kỹ thuật, 2005 Sản xuất và Sử dụng

2005-2006 ASTM ban hành phƣơng pháp thí nghiệm tính công tác BTTL

2010 Ban hành Tiêu chuẩn Châu Âu EN về PP kiểm tra HH BTTL

2016 Hội nghị chuyên đề quốc tế RILEM thứ 8 tại Mỹ

11/2019 Hội nghị chuyên đề quốc tế RILEM thứ 9 tại Đức

Tại Nhật Bản bài viết quan trọng đầu tiên về BTTL đƣợc thực hiện bởi tác giả Ozawa

và các cộng sự năm 1992 [103]. Mô hình thiết kế chế tạo BTTL đƣợc Viện nghiên cứu

xi măng và bê tông Thụy Điển (CBI) [106] xuất bản năm 1996. Ai Xơ Len bắt đầu

nghiên cứu BTTL từ 1996 đến 1999. Tại Pháp các khuyến nghị về sử dụng vật liệu

cho BTTL đƣợc ban hành tháng 7/2000. Năm 2002, Tây Ban Nha đã xuất bản tiêu

chuẩn về BTTL. Hà Lan bắt đầu quan tâm tới BTTL từ năm 1998. Ở Na Uy năm 2001,

hƣớng dẫn về sản xuất và sử dụng vật liệu BTTL đã đƣợc ban hành. Tại Anh, Hiệp hội

bê tông đƣợc thành lập năm 1999 với mục đích phát triển BTTL tại Anh [73]. Tại các

nƣớc Bắc Mỹ, các nghiên cứu về BTTL chủ yếu đƣợc thực hiện tại Mỹ và Canada.

Năm 2007 các nghiên cứu thực tế về BTTL đƣợc bắt đầu [67]. Tại Singarpore tháng

3/2019 hội nghị quốc tế về BTTL đƣợc Viện Hàn lâm Khoa học, Kỹ thuật và Công

nghệ Thế giới tổ chức, nhằm tập hợp các nhà khoa học hàng đầu về BTTL để chia sẻ

các kinh nghiệm và kết quả nghiên cứu của họ về BTTL [128].

1.3.2 Ứng dụng bê tông tự lèn trên thế giới

Tại Nhật Bản, năm 1990, BTTL lần đầu tiên đƣợc sử dụng để xây dựng công trình nhà

ở. Năm 1991, BTTL đƣợc sử dụng để xây dựng các trụ của 1 cây cầu dây văng bê tông

dự ứng lực [101]. Năm 1998, BTTL đƣợc sử dụng trong thi công hai cọc neo dày 3m

của công trình Cầu Akashi-Kaikyo (Akashi Straits) (Hình 1.3), với chiều dài nhịp

1,991km - dài nhất thế thế giới vào thời điểm đ . Hỗn hợp BTTL đƣợc vận chuyển từ

khoảng cách 200m trong các ống dẫn đến nơi đúc. Kết quả ứng dụng cho thấy bê tông

đạt chất lƣợng tốt, thời gian thi công rút ngắn từ 2,5 năm xuống 2 năm [100].

Tại Bắc Kinh - Trung Quốc, công trình Tòa nhà CCTV gồm 2 tòa tháp cao 234 tầng có

độ nghiêng 6 độ vào nhau. Các cột BTCT phức tạp đƣợc thi công bằng hỗn hợp BTTL

có độ chảy SF = 720mm [132].

Tòa nhà Alturki Business Park - Ả Rập Saudi là công trình đƣợc xây dựng hoàn toàn

bằng BTTL. Hỗn hợp BTTL sử dụng phụ gia mịn là tro bay, cấp độ bền 60MPa, độ

chảy SF = 650 - 750mm đƣợc bơm cao 230m đến vị trí đổ bê tông. Thực tế thi công

cho thấy công tác đổ và hoàn thiện BTTL dễ dàng hơn so với bê tông truyền thống, có

thể đổ bê tông liên tục kết cấu tƣờng cao 7 m trong một thời gian rất ngắn và đạt chất

lƣợng cao [71].

BTTL đƣợc sử dụng tại Thái Lan từ năm 1992, cho một số công trình nhƣ các cột của

tòa nhà Office Building ở Băng Cốc, đƣờng ống dẫn nƣớc của nhà máy chế tạo than đá

tại tỉnh Patumthani, cầu vƣợt đƣờng cao tốc tại tỉnh Patumthani [121]. Philippines đã

sử dụng BTTL để xây dựng khách sạn Eaton Holiday ở Makati cao 71 tầng [38]. Ở Thụy Điển, năm 1998, 225.000m3 BTTL đƣợc sử dụng tại Dự án hạ tầng Sodra

Lanken lớn nhất Thụy Điển (hình 1.4). Dự án bao gồm 6 km đƣờng bốn làn nối đông

và tây Stockkholm, gồm bảy nút giao thông lớn, với cầu, tƣờng giữ đất, lối vào đƣờng

hầm và đƣờng hầm trong đất, chiều dài đƣờng hầm là 16,6km [102].

Hình 1.3 Cột neo 4a cầu Akashi [100] Hình 1.4 Dự án Sodra Lanken [102]

Năm 2007, Viện bê tông Mỹ ACI đã đánh giá BTTL là một công nghệ mới và khuyến

khích áp dụng tại Mỹ. Khảo sát cho thấy 22/25 hạt của bang Columbia năm 2008 đã sử

dụng hoặc xem xét sử dụng BTTL [67]. Cục vận tải Virginia, Mỹ (VDOT) mỗi năm

dành khoảng 13 triệu USD cho các kết cấu đúc sẵn bằng BTTL, tiết kiệm đƣợc 5% chi

phí [104]. Các bức tƣờng của Cơ sở thử nghiệm dao động âm thanh của Cơ quan Hàng

không và Vũ trụ Mỹ (NASA) tại trạm Plum Brook (Hình 1.5) đƣợc thi công bằng

BTTL c độ chảy SF = 650mm với chất lƣợng bề mặt kết cấu đảm bảo yêu cầu [67].

Nhà thờ Chúa Christ the Light, ở Oakland, California (Hình 1.6) đƣa vào sử dụng năm

2008 với các bức tƣờng vòm bằng bê tông có mật độ cốt thép dày đặc, nhiều chi tiết

trang trí sắc nét, thẩm mỹ cao ở bề mặt của các bức tƣờng, đƣợc thi công bằng bơm

BTTL có độ chảy SF = 610 - 690mm [67].

Hình 1.5 Cơ sở thử nghiệm âm thanh tại trạm Plum Brook [67] Hình 1.6 Nhà thờ Chúa Christ the Light, ở Oakland, California [67]

1.3.3 Nghiên cứu và ứng dụng bê tông tự lèn tại Việt Nam

Ở Việt Nam, BTTL đƣợc bắt đầu nghiên cứu từ năm 2001 tại một số viện nghiên cứu

và các trƣờng đại học. Để chế tạo BTTL cho thí nghiệm, các loại phụ gia hóa học đặc

biệt (siêu dẻo, biến tính độ nhớt), phụ gia mịn khoáng hoạt tính chất lƣợng cao (tro

bay, silica fume) đã đƣợc sử dụng [19].

Năm 2004, Trƣơng Thị Hồng Thúy - Viện KHCN Xây dựng (IBST) đã nghiên cứu, đề

xuất cấp phối và phƣơng pháp chế tạo BTTL, cƣờng độ nén 50MPa sử dụng vật liệu

địa phƣơng. Kết quả nghiên cứu này đã đƣợc IBST áp dụng cho việc thi công nút

khung bê tông tòa nhà T34 Trung Hòa, Hà Nội [32].

Năm 2007, các cấp phối hỗn hợp BTTL M200 đƣợc đề xuất bởi Phạm Văn Khoan.

Hỗn hợp có thể duy trì tính công tác trong thời gian 90 phút. Biến dạng mềm trong

điều kiện đo ở phòng thí nghiệm 0,815mm/m, giá trị đo ngoài trời trong điều kiện khí hậu Miền Nam ở nhiệt độ 30-370C và độ ẩm 54-59% là 1,025mm/m. Co khô đo đƣợc

ở phòng thí nghiệm 0,115mm/m và 0,225mm/m trong điều kiện đo ngoài trời [25].

Năm 2008 trƣờng đại học Bách khoa Đà Nẵng đã nghiên cứu ứng dụng BTTL cho

đƣờng và sân bay. Kết quả nghiên cứu đƣợc áp dụng thử nghiệm cho công trình cảng

Cái Mép Thị Vải cuối năm 2010 [29].

Dựa trên Hƣớng dẫn của Châu Âu về BTTL, sản phẩm gạch lát lề đƣờng bằng BTTL

đã đƣợc nghiên cứu sản xuất thử nghiệm bởi Nguyễn Văn Chánh năm 2009 [9].

Năm 2010, Kim Huy Hoàng và Bùi Đức Vinh đã nghiên cứu tối ƣu thành phần vật liệu

BTTL với cốt liệu nhỏ là cát tự nhiên kết hợp cát nhân tạo nghiền từ đá, sử dụng cốt

liệu lớn là đá dăm Dmax = 10mm. Theo kết quả nghiên cứu, BTTL đƣợc chế tạo có độ

chảy 525 – 850mm, cƣờng độ nén ở tuổi 28 ngày đạt 140 - 170 MPa [21].

Trong đề tài ―Hoàn thiện công nghệ chế tạo và thi công BTTL trong xây dựng các

công trình thủy lợi‖ của Hoàng Phó Uyên - Viện Khoa học Thủy lợi thực hiện năm

2012, BTTL mác M200, M300, M400 đƣợc chế tạo bằng vật liệu trong nƣớc với các

nghiên cứu về sự suy giảm tính công tác của hỗn hợp vữa và thời gian đông kết của

hỗn hợp BTTL trong điều kiện phòng thí nghiệm [38]. Tác giả Vũ Quốc Vƣơng trƣờng

Đại học Thủy Lợi đã nghiên cứu sử dụng cát nghiền chế tạo bê tông tự lèn M400,

M500, M600 đảm bảo cƣờng độ và tính công tác của hỗn hợp [39].

Kết quả nghiên cứu năm 2013 của Trần Đức Trung - Trƣờng Đại học Xây dựng cho

thấy, hoàn toàn có thể sử dụng cát mịn thay thế cát thô kết hợp với xỉ lò cao và tro trấu

chế tạo BTTL c cƣờng độ cao tƣơng tự nhƣ BTTL sử dụng cát thô; cƣờng độ nén của

BTTL ở 28 ngày tuổi có thể đạt trên 60MPa [36].

Năm 2014, Nguyễn Quang Phú đã tiến hành nghiên cứu các giải pháp nâng cao khả

năng chống thấm cho các công trình thủy lợi sử dụng BTTL c cƣờng độ nén trên

40MPa. Kết quả nghiên cứu cho thấy giải pháp điều chỉnh liều lƣợng phụ gia siêu dẻo

và sử dụng phụ gia khoáng silica fume với tỷ lệ hợp lý có tác dụng tăng cƣờng khả

năng chống thấm cho kết cấu BTTL [28].

Năm 2018 ở Việt Nam đã ban hành TCVN 12209:2018 Bê tông tự lèn – yêu cầu kỹ

thuật và phƣơng pháp thử. Tiêu chuẩn hƣớng dẫn chi tiết về phƣơng pháp thí nghiệm

tính công tác và phân loại hỗn hợp bê tông tự lèn [8].

Những năm gần đây bê tông c độ chảy cao đã đƣợc sử dụng cho một số công trình

nhƣ Keangnam Hanoi Landmark Tower, Lotte Center Hanoi, Viettinbank Tower [29].

Công trình The Landmark 81 tại Tp Hồ Chí Minh là công trình siêu cao tầng đầu tiên

do nhà thầu Việt Nam thi công với kết cấu đài m ng siêu lớn, chiều cao lớn nhất đến 8,4m, diện tích bề mặt 3000m2, khối lƣợng bê tông móng xấp xỉ 17.000m3, mật độ cốt

thép dày đặc (Hình 1.7). BTTL c độ chảy cao, tỏa nhiệt thấp đƣợc lựa chọn cho kết

cấu đài m ng, quá trình đổ bê tông liên tục trong 41 giờ, bê tông đài m ng đƣợc đánh

giá tốt, đảm bảo chất lƣợng theo yêu cầu [11].

Hình 1.7 Móng tòa nhà siêu cao tầng the Landmark 81 [11]

Trong lĩnh vực thủy lợi một số công trình đã áp dụng thành công BTTL nhƣ cống T23-

T17 ở U Minh - Cà Mau (khẩu độ B = 8m, ngƣỡng -2.20, đập xà lan và cống Sáu Hỷ

(khẩu độ B = 8m, ngƣỡng -2.00, đập xà lan bản sƣờn, cầu giao thông H8, mặt cầu rộng

3m) và hàng loạt công trình khác thuộc hệ thống công trình phân ranh mặn ngọt tỉnh

S c Trăng - Bạc Liêu. Các công trình này sử dụng BTTL M350, mác chống thấm sau

28 ngày là W = 12 atm. Giá vật liệu BTTL lớn hơn 1,2 ÷ 1,4 lần so với bê tông

thƣờng; nhƣng tiết kiệm 60-70% chi phí nhân công đổ, san gạt; giảm 50% chi phí đầm

bê tông và hoàn thiện bề mặt; rút ngắn 1,2 ÷ 1,5 lần thời gian thi công [34].

1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ T NH C NG TÁC CỦA HỖN HỢP BÊ

TÔNG TỰ LÈN VÀ BẢO DƢỠNG BÊ T NG TỰ LÈN

1.4.1 Tình hình nghiên cứu về tính công tác của hỗn hợp bê tông tự lèn

Kết quả nghiên cứu của Abdullah và các cộng sự cho thấy, nhiệt độ tăng làm tăng tốc

độ thủy h a và bay hơi nƣớc do đ giảm tính công tác của hỗn hợp bê tông [55].

Năm 2011, kết quả nghiên cứu của Marar và Eren chỉ ra rằng, khi hàm lƣợng xi măng

tăng, và tỷ lệ cốt liệu/xi măng giảm có tác dụng tăng tính l n chặt của bê tông [96].

Báo cáo ACI 238.1 năm 2008 làm rõ phƣơng pháp tăng tính công tác của hỗn hợp bê

tông bằng cách sử dụng phụ gia siêu dẻo và tối ƣu h a thành phần hạt của cốt liệu

[43].

Theo Felekoglu, BTTL có tỷ lệ N/X thấp thì mức độ suy giảm độ chảy cao hơn; sử

dụng phụ gia siêu dẻo gốc PC biến đổi cấu trúc, kết hợp với hàm lƣợng siêu dẻo và tỷ

lệ N/B hợp lý là yếu tố quan trọng duy trì tính công tác của hỗn hợp BTTL [70].

Năm 2009 ASTM đã nghiên cứu và ban hành tiêu chuẩn kiểm tra tính công tác của

hỗn hợp BTTL gồm ASTM C1611 [41], ASTM 1621 [40], ASTM C1610 [61]. Năm

2010 Châu Âu ban hành tiêu chuẩn EN12350 [51] về phƣơng pháp thí nghiệm các

thông số tính công tác của hỗn hợp BTTL. Đây là 2 bộ tiêu chuẩn rất quan trọng trong

việc xác định kiểm tra và đánh giá tính công tác của hỗn hợp BTTL.

Nehdi đã sử dụng ANN để dự báo chính xác độ chảy lan, khả năng tự lèn và sự phân

tầng và cƣờng độ nén của BTTL theo thành phần vật liệu [92]. Việc xây dựng mô hình

ANN dự báo độ độ sụt và cƣờng độ của bê tông theo các thông số (tỷ lệ N/X, độ dày

lớp vữa, tỷ lệ chất kết dính/tro bay, thể tích cốt liệu mịn). Ứng dụng mô hình ANN

trong bài toán thiết kế này đƣợc cho thấy giảm đƣợc số lƣợng thử nghiệm trong quá

trình thiết kế cấp phối nên tiết kiệm đƣợc chi phí, nhân công và thời gian thực hiện. Bê

tông thiết kế cấp phối bằng mô hình ANN dự kiến sử dụng lƣợng xi măng và nƣớc

thấp hơn nhƣng độ bền lâu cao hơn [80].

Sử dụng mô hình toán mạng nơ ron nhân tạo ANN, Yeh đã nghiên cứu và đánh giá

đƣợc sự ảnh hƣởng của các thành phần vật liệu đến độ chảy của hỗn hợp BTTL.

Nghiên cứu cho thấy sử dụng mô hình ANN thể hiện tốt mối liên hệ phi tuyến giữa độ

chảy với các tham số vật liệu thành phần (tro bay, xỉ lò cao, xi măng, nƣớc, phụ gia

siêu dẻo, cốt liệu) [130]. Trong một nghiên cứu khác, Yeh sử dụng mô hình toán ANN

và mô hình phƣơng pháp hồi quy để xây dựng mô hình độ chảy của bê tông HPC.

Nghiên cứu đã cho thấy độ chảy dựa trên mô hình ANN chính xác hơn nhiều so với

mô hình dựa trên phân tích hồi quy. Đồng thời, việc sử dụng mô hình toán ANN trở

nên thuận tiện và dễ dàng để xem xét ảnh hƣởng của tỷ lệ trộn lên các đặc tính dòng

chảy bê tông [131].

Tại Việt Nam, kết quả nghiên cứu của Nguyễn Duy Hiếu năm 2009 về cấp phối hỗn

hợp BTTL sử dụng cốt liệu rỗng keramzit khô cho thấy có sự tổn thất độ chảy theo

thời gian rất lớn (giảm 50mm sau 60 phút và 320mm sau 120 phút lƣu giữ) do sự hút

nƣớc mạnh của cốt liệu rỗng trong hồ xi măng, hỗn hợp bê tông cũng c xu hƣớng

phân tầng và tách nƣớc mạnh [20].

Theo kết quả nghiên cứu trong [22], tốc độ và giá trị suy giảm tính công tác của hỗn

hợp BTTL phụ thuộc chủ yếu vào thời gian lƣu giữ vữa, và bị ảnh hƣởng bởi các yếu

tố nhƣ cấp phối và điều kiện khí hậu. Trong điều kiện môi trƣờng tự nhiên với nhiệt độ T = 19 ÷ 300C; độ ẩm W = 70 ÷ 85%; vận tốc gió trung bình v = 2,2 m/giây, không

nên lƣu giữ hỗn hợp BTTL quá 60 phút kể từ khi trộn.

Sự suy giảm tính công tác ảnh hƣởng đến sự phát triển cƣờng độ BTTL: cƣờng độ của

bê tông tạo hình từ hỗn hợp BTTL suy giảm theo thời gian lƣu giữ hỗn hợp bê tông

với các mức độ khác nhau. Nguyên nhân có thể do sự suy giảm khả năng tự chảy và tự

lèn chặt khuôn của hỗn hợp, dẫn đến làm tăng độ rỗng và giảm cƣờng độ nén của bê

tông [23].

1.4.2 Tình hình nghiên cứu về bảo dƣỡng bê tông tự lèn

Hiện nay, chƣa c một tiêu chuẩn hƣớng dẫn riêng về kỹ thuật bảo dƣỡng bê tông chất

lƣợng cao (hiệu năng cao – HPC) nói chung và BTTL nói riêng. Tiêu chuẩn ACI 237R

[42] khuyến nghị sử dụng tiêu chuẩn ACI 308.1M-11 để bảo dƣỡng BTTL. Tuy nhiên,

tiêu chuẩn ACI 308.1M-11 [44] chủ yếu là hƣớng dẫn bảo dƣỡng cho các loại bê tông

thông thƣờng, chƣa c hƣớng dẫn cho bê tông có tỷ lệ N/X thấp, bê tông chứa phụ gia

mịn khoáng hoạt tính (tro bay, silica fume) và phụ gia hóa học.

Các tiêu chuẩn và hƣớng dẫn bảo dƣỡng hiện hành chƣa đề cập và xét đến các yếu tố

ảnh hƣởng nhƣ: cấp độ bền bê tông, tốc độ thủy hóa và phát triển cƣờng độ bê tông,

nhiệt độ bê tông và nhiệt độ môi trƣờng đ ng rắn, phụ gia hóa học và phụ gia khoáng

[89], nên có thể chƣa thực sự phù hợp để áp dụng cho BTTL.

Các nghiên cứu về bảo dƣỡng bê tông HPC trong thời gian qua đã chỉ ra đƣợc sự khác

nhau giữa bảo dƣỡng bê tông HPC và bê tông thông thƣờng. Mục đích của bảo dƣỡng

HPC không chỉ để đảm bảo cƣờng độ bê tông mà còn chú trọng đến các yêu cầu về độ

bền lâu và giá trị sử dụng của bê tông. Các nghiên cứu này là tiền đề rất quan trọng

trong việc phát triển một tiêu chuẩn riêng về bảo dƣỡng bê tông HPC nói chung và

BTTL n i riêng trong tƣơng lai. Một số nghiên cứu điển hình có thể đề cập đến nhƣ

Kết quả nghiên cứu trong [129] chỉ ra sự ảnh hƣởng khác nhau của các phƣơng pháp

bảo dƣỡng đến sự phát triển cấu trúc ban đầu và cƣờng độ BTTL. Cƣờng độ kéo của

mẫu BTTL sử dụng phụ gia tro bay, bảo dƣỡng bằng phƣơng pháp ngâm nƣớc cho giá

trị cao hơn so với phƣơng pháp che ni lông. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm tại Iraq

cho thấy, cƣờng độ nén của BTTL sử dụng xi măng PC, bột đá vôi, bảo dƣỡng trong

điều kiện ngâm nƣớc cao hơn khoảng 11% so với trƣờng hợp không bảo dƣỡng [54].

Cƣờng độ của bê tông bảo dƣỡng bằng tƣới nƣớc ở công trƣờng đạt 89% cƣờng độ

thiết kế, trong khi đ , cƣờng độ bê tông bảo dƣỡng bằng phun màng hợp chất chỉ đạt

90 - 93% so với cƣờng độ của mẫu bảo dƣỡng bằng ngâm nƣớc [108] [125]. Phƣơng

pháp che phủ bề mặt hoặc phun sƣơng, phun hợp chất bảo dƣỡng có tác dụng hạn chế

nứt do biến dạng mềm và giảm sự kết vỏ trên bề mặt bê tông [97].

Nghiên cứu của Akanksha và cộng sự [125] cho thấy sử dụng hợp chất bảo dƣỡng

không ảnh hƣởng nhiều đến độ bền lâu của bê tông và cho rằng bảo dƣỡng truyền

thống bằng nƣớc đƣợc chứng minh là khá tốn kém do nguồn nƣớc ngày càng cạn kiệt

và đắt đỏ.

Khảo sát đƣợc thực hiện ở Đại học Texas [62] trên các mẫu bê tông c cƣờng độ R28

từ 41 - 100MPa, tro bay chiếm 25% - 35% thể tích bột với các điều kiện bảo dƣỡng

khác nhau: bảo dƣỡng tiêu chuẩn (trong phòng ẩm); sử dụng hợp chất bảo dƣỡng (nhiệt độ môi trƣờng 27 ÷ 380C, độ ẩm 30 ÷ 60%) và không bảo dƣỡng. Kết quả

nghiên cứu cho thấy ở tuổi 15 ngày, cƣờng độ nén của các mẫu đƣợc bảo dƣỡng bằng

hợp chất bảo dƣỡng cao hơn các mẫu bảo dƣỡng trong phòng ẩm khoảng 3%, nhƣng ở

độ tuổi 56 - 91 ngày, cƣờng độ nén của các mẫu bảo dƣỡng ở phòng ẩm cao hơn so với

các mẫu bảo dƣỡng bằng hợp chất bảo dƣỡng.

Kết quả nghiên cứu của Senbetta và cộng sự [112], cho rằng, các phƣơng pháp bảo

dƣỡng khác nhau ảnh hƣởng đến độ bền lâu của BTTL (khả năng chống mài mòn, ăn

mòn cốt thép, thâm nhập clorua, hấp thụ, co ngót). Bê tông đƣợc bảo dƣỡng bằng

parafin, che ni lông, phun sƣơng cho kết quả độ bền lâu tốt. Thực hành bảo dƣỡng tốt

cải thiện tăng 50% độ bền lâu so với không bảo dƣỡng, giảm đáng kể co ngót và nứt,

độ xốp mao quản giảm đến 80%.

Torii và cộng sự [123] nghiên cứu về bê tông cƣờng độ cao sử dụng chất độn mịn

muội silic cho thấy điều kiện bảo dƣỡng có ảnh hƣởng đến cấu trúc lỗ rỗng của bê

tông thƣờng lớn hơn nhiều so với bê tông cƣờng độ cao chứa muội silic. Các mẫu bê

tông chứa muội silic với lƣợng thay thế xi măng 8% c độ rỗng rất nhỏ bất kể các điều

kiện bảo dƣỡng khác nhau đƣợc áp dụng. Điều này đƣợc giải thích do tỷ lệ N/X thấp

và ảnh hƣởng phản ứng Puzzolanic nhanh chóng của muội silic. Đối với bê tông cƣờng

độ cao bảo dƣỡng ẩm liên tục 3 ngày đủ điều kiện để đạt khả năng chống xâm nhập

ion clorua. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng muội silic có tác dụng cải thiện cƣờng độ nén

của bê tông và ảnh hƣởng rõ rệt nhất ở thời kỳ đầu của quá trình phát triển cƣờng độ

bê tông.

Okamura [97] cho rằng bảo dƣỡng bê tông cƣờng độ cao quan trọng hơn nhiều so với

bê tông thông thƣờng. Lựa chọn phƣơng pháp che phủ hoặc phun sƣơng, hoặc hợp

chất bảo dƣỡng sau khi hỗn hợp bê tông se mặt có tác dụng hạn chế nứt do biến dạng

mềm trên bề mặt bê tông. Trong trƣờng hợp bảo dƣỡng bằng phun sƣơng, thời gian

bảo dƣỡng 7 ngày cho kết quả tốt nhất. Trong nghiên cứu không đề cập đến điều kiện

nhiệt độ và độ ẩm của môi trƣờng bảo dƣỡng.

Trong nghiên cứu [102] Ouchi và các cộng sự cho rằng, BTTL sử dụng phụ gia siêu

dẻo dẫn đến thời gian đông kết bị kéo dài nên thời gian bảo dƣỡng dài hơn so với bê

tông thông thƣờng.

Gowripalan [74] đã nghiên cứu ảnh hƣởng của các phƣơng pháp bảo dƣỡng và thời

gian bảo dƣỡng đến độ bền lâu của bê tông (các đánh giá về độ thấm nƣớc, hấp thụ…),

nghiên cứu chỉ ra rằng bê tông sử dụng xi măng hỗn hợp yêu cầu thời gian dƣỡng ẩm

lâu hơn hoặc phải xử lý ở nhiệt độ cao hơn nhƣng các đặc tính liên quan đến độ bền

lâu đƣợc cải thiện so với bê tông chỉ đƣợc trộn bằng xi măng Po clăng.

Khan và Ayers [82] tiến hành nghiên cứu so sánh thời gian bảo dƣỡng của các loại bê

tông thông thƣờng, bê tông chứa muội silic (hàm lƣợng 5, 10, 15 và 20%) và bê tông

chứa tro bay (15%) bằng phƣơng pháp bảo dƣỡng phun sƣơng. Kết quả cho thấy với

hàm lƣợng muội silic nhỏ hơn 15% quá trình thuỷ hoá C3S đƣợc đẩy nhanh nên thời

gian bảo dƣỡng ngắn hơn so với bê tông thông thƣờng. Khi liều lƣợng muội silic cao

hơn (20%) gây ra thủy hóa C3S chậm nên thời gian bảo dƣỡng dài hơn bê tông thông

thƣờng. Các mẫu bê tông sử dụng tro bay có thời gian bảo dƣỡng dài nhất (6,4 ngày)

do phản ứng puzzolanic tro bay chậm hơn so với muội silic.

Maage và các cộng sự [88] cho rằng bê tông chứa phụ gia muội silic dễ bị nứt do biến

dạng mềm và bảo dƣỡng yêu cầu phải bắt đầu ngay sau khi đổ bê tông xong. Muội

silic có tác dụng tăng khả năng chống thấm nhiều hơn tăng cƣờng độ của bê tông.

Trong nghiên cứu của Sabir [111] cho thấy, bê tông chứa silica fume với tỷ lệ 12 -

28%, N/X = 0,35, sử dụng phụ gia siêu dẻo, thì điều kiện nhiệt độ bảo dƣỡng sẽ ảnh

hƣởng nhạy cảm hơn đến tăng cƣờng độ ở giai đoạn đầu (sớm) so với bê tông thƣờng.

Ở giai đoạn sau (muộn), yếu tố nhiệt độ bảo dƣỡng không phải là yếu tố chính tăng

cƣờng độ mà phụ thuộc vào hàm lƣợng muội silic.

Miyazawa và cộng sự cho thấy tự khô là một yếu tố quan trọng trong việc cân nhắc

phƣơng pháp tối ƣu để bảo dƣỡng bê tông chất lƣợng cao. Tất cả bê tông có tỷ lệ N/B

thấp dễ bị tự khô, vì vậy việc sớm thực hiện bảo dƣỡng ban đầu là cần thiết để cung

cấp nƣớc trì hoãn sự tự khô sớm, giúp bê tông đạt đƣợc cƣờng độ và độ bền lâu mong

muốn [91]. Thậm chí ngay cả trong trƣờng hợp bê tông đƣợc bảo dƣỡng bằng cách

ngâm nƣớc, thì tự khô vẫn có thể tự xảy ra. Điều này đƣợc giải thích do lớp hồ ban đầu

của bê tông trở nên kín nƣớc nên nƣớc bên ngoài không thể thấm vào các mao quản

bên trong đủ nhanh để bù đắp lƣợng nƣớc tự khô bên trong do thủy hóa [65]. Bảo

dƣỡng bê tông có tỷ lệ N/X thấp là một kh khăn, cung cấp độ ẩm từ bên ngoài là cần

thiết để chống lại sự tự khô, nhƣng độ rỗng thấp, sự không liên tục của mao quản sẽ

hạn chế dòng chảy ẩm từ bên ngoài cung cấp vào bên trong bê tông [89].

Sen Senetta và cộng sự [113] sử dụng độ hấp thụ để đánh giá hiệu quả của các phƣơng

pháp bảo dƣỡng. Độ hấp thụ phản ánh hiệu quả của các quy trình bảo duỡng, tác giả đã

đƣa ra kết luận độ hấp phụ là phƣơng pháp đánh giá chính xác mức độ thuỷ hoá và

hình thành độ rỗng trong kết cấu bê tông, thực hành bảo dƣỡng kém ảnh hƣởng đến

chất lƣợng bề mặt ở độ sâu 3cm, kết quả cho thấy phƣơng pháp bảo dƣỡng bằng màng

ni lông cho kết quả tốt.

Tại Việt Nam tác giả Nguyễn Đình Hùng [14] nghiên cứu bảo dƣỡng BTTL bằng

phƣơng pháp che phủ ni lông trong điều kiện khí hậu Miền Nam cho thấy tăng thời

gian bảo dƣỡng bằng che phủ ni lông sẽ làm tăng cƣờng độ nén của mẫu bê tông.

Cƣờng độ của mẫu bê tông trong điều kiện bảo dƣỡng mùa khô sẽ cao hơn so với mùa

mƣa, nhƣng vẫn chƣa đạt giá trị cƣờng độ của mẫu ngâm nƣớc trong điều kiện nhiệt

độ phòng. Kết quả nghiên cứu chƣa đƣa ra đƣợc quy trình và kỹ thuật bảo dƣỡng cũng

nhƣ các thông số bảo dƣỡng BTTL cụ thể.

1.5 NHỮNG VẤN ĐỀ ĐẶT RA VÀ ĐỊNH HƢỚNG NGHIÊN CỨU CỦA

LUẬN ÁN

1.5.1 Những vấn đề đặt ra

Kết quả nghiên cứu tổng quan về tính công tác của hỗn hợp BTTL và bảo dƣỡng

BTTL trên thế giới và ở Việt Nam cho thấy:

BTTL là một loại bê tông hiệu năng cao, cấu trúc thành phần vật liệu khác bê tông

thƣờng nên các đặc điểm công nghệ thi công nhƣ trộn, công tác vận chuyển, đổ, tính

công tác của hỗn hợp và kỹ thuật bảo dƣỡng c sự khác biệt so với bê tông truyền

thống. Trên thế giới đã c nhiều nghiên cứu và công bố về loại bê tông này. Kết quả

một số nghiên cứu đã đƣợc sử dụng để xây dựng và hoàn thiện các tiêu chuẩn về thiết

kế cấp phối, chế tạo, kiểm tra và thi công BTTL, từng bƣớc làm gia tăng quy mô ứng

dụng trong xây dựng công trình.

Các nghiên cứu về bê tông tự lèn tại Việt Nam thời gian qua chủ yếu là các nghiên cứu

đƣợc thực hiện trong phòng thí nghiệm ở quy mô nhỏ về thành phần cấp phối, tính

chất cơ lý, cƣờng độ của BTTL. Trong ứng dụng thực tế, BTTL vẫn đƣợc coi là một

loại bê tông với công nghệ thi công mới, chƣa đƣợc sử dụng rộng rãi trong xây dựng

công trình. Nguyên nhân chính ngoài yếu tố giá thành cao, thì việc thiếu hệ thống tiêu

chuẩn cụ thể trong thi công và nghiệm thu, bao gồm các yêu cầu kỹ thuật liên quan

đến việc đảm bảo chất lƣợng hỗn hợp bê tông trong công tác lƣu giữ - vận chuyển và

kỹ thuật bảo dƣỡng bê tông cũng là một trở ngại lớn.

Về tính công tác của hỗn hợp BTTL, có thể nhận thấy rằng, trên thế giới cũng nhƣ ở

Việt Nam chƣa c những nghiên cứu cụ thể mà kết quả mang tính phổ quát, tổng hợp

về việc đảm bảo chất lƣợng BTTL liên quan đến sự suy giảm tính công tác của hỗn

hợp bê tông trong các điều kiện khí hậu khác nhau. Nghiên cứu về tính công tác hỗn

hợp BTTL liên quan đến rất nhiều các thông số kỹ thuật, thay đổi nhạy cảm dƣới ảnh

hƣởng của các yếu tố công nghệ, môi trƣờng và thời gian. Bên cạnh đ , có thể thấy

rằng, mô hình toán mạng ANN có lợi thế và kinh nghiệm trong nghiên cứu dự báo sự

thay đổi các thông số tính công tác của hỗn hợp BTTL với các yếu tố đầu vào khác

nhau. Việc nghiên cứu áp dụng mô hình này để dự báo các thông số tính công tác hỗn

hợp BTTL theo vật liệu chế tạo, điều kiện khí hậu và thời gian lƣu giữ là vấn đề mới,

cần thiết cho việc đảm bảo chất lƣợng thi công xây dựng sử dụng công nghệ BTTL.

Vấn đề này chƣa đƣợc thực hiện ở Việt Nam, nhƣng c đủ cơ sở khoa học và tính khả

thi.

Về công tác bảo dƣỡng bê tông tự lèn, trên thế giới cũng nhƣ ở Việt Nam chƣa c Tiêu

chuẩn, hƣớng dẫn, chỉ dẫn kỹ thuật cụ thể. Các nghiên cứu về bảo dƣỡng chủ yếu tập

trung vào việc so sánh ảnh hƣởng của một số phƣơng pháp bảo dƣỡng đến một số tính

chất cơ lý của BTTL. Kết quả các nghiên cứu là chƣa đầy đủ để đề xuất một quy trình

kỹ thuật bảo dƣỡng thích hợp cho BTTL trong điều kiện khí hậu Việt Nam.

1.5.2 Định hƣớng nghiên cứu của luận án

Trên cơ sở các vấn đề đặt ra, định hƣớng nghiên cứu của luận án đƣợc đề xuất với các

nội dung cơ bản nhƣ sau:

- Mục đích nghiên cứu: đề xuất quy trình và yêu cầu kỹ thuật đảm bảo tính công tác

của hỗn hợp BTTL trƣớc khi đổ vào khuôn; đề xuất quy trình và chỉ dẫn 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.

- Nội dung nghiên cứu:

+ Nghiên cứu chế tạo hỗn hợp BTTL với nguồn vật liệu và phụ gia 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; 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, công nghệ và khí hậu.

+ Đề xuất: quy trình kỹ thuật và yêu cầu kỹ thuật đảm bảo tính công tác của hỗn hợp

BTTL trƣớc khi đổ vào khuôn; kỹ thuật bảo dƣỡng BTTL trong điều kiện khí hậu Việt

Nam.

- Đối tƣợng nghiên cứu: tính công tác của hỗn hợp BTTL và công tác bảo dƣỡng

BTTL.

- Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu áp dụng cho kết cấu BTCT thông thƣờng thi công

bằng phƣơng pháp đổ bê tông tại chỗ, không bao gồm kết cấu bê tông khối lớn; BTTL

có tỷ lệ N/B = 0,3 - 0,4; cấp độ bền từ B35 - B45; hỗn hợp BTTL theo hƣớng dẫn phân

loại Châu Âu với 3 cấp độ chảy lan tƣơng ứng: SF1, SF2, SF3.

- Điều kiện nghiên cứu thí nghiệm: điều kiện thời tiết khu vực Hà Nội với các chu kỳ

thời tiết và các thông số về nhiệt độ, độ ẩm tƣơng đối của không khí tƣơng đồng với

một số khu vực khác nhau trên cả nƣớc. Từ đ kết quả nghiên cứu có thể áp dụng ở

các khu vực c điều kiện thời tiết với các thông số khí hậu tƣơng đƣơng. Các thí

nghiệm thực hiện ở điều kiện tự nhiên, giống nhƣ điều kiện thi công trên công trƣờng.

- Phƣơng pháp nghiên cứu: phƣơng pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết; phƣơng

pháp thực nghiệm; phƣơng pháp định lƣợng thống kê (sử dụng mô hình mạng nơ ron

nhân tạo ANN).

CHƢƠNG 2: CƠ SỞ HOA HỌC VỀ TÍNH CÔNG TÁC CỦA HỖN HỢP BÊ

TÔNG VÀ BẢO DƢỠNG BÊ T NG TỰ LÈN

2.1 ẢNH HƢỞNG CỦA ĐIỀU IỆN H HẬU VIỆT NAM ĐẾN C NG

TÁC BÊ TÔNG

2.1.1 Đặc điểm khí hậu Việt Nam

Việt Nam nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới n ng ẩm với các đặc trƣng cơ bản: giá

trị trung bình nhiệt độ và độ ẩm tƣơng đối của không khí cao, thời gian nắng, mƣa theo

chu kỳ và kéo dài. Mùa hè ở miền Bắc xuất hiện nhiều chu kỳ nắng nóng kéo dài, bức xạ mặt trời đạt 2500 – 4000 kJ/m2.h, nhiệt độ không khí ngoài trời rất cao, ban ngày đạt 35 - 500C kéo theo độ ẩm tƣơng đối của không khí xuống thấp, ở mức 40 ÷ 65%,

thời gian tác dụng kéo dài trong ngày. Mùa thu và đông ở miền Bắc cũng thƣờng xuất hiện các chu kỳ khô hanh với nhiệt độ không khí 15 - 30 0C và độ ẩm tƣơng đối thấp

45 - 65% cùng với gió mùa khô tạo hiện tƣợng mất hơi nƣớc trong môi trƣờng rất

nhanh. Đặc biệt là sự biến thiên trong ngày của nhiệt độ và độ ẩm rất lớn: ΔT = 10 ÷ 150C; ΔW = 45 ÷ 50% [13].

Ở miền Nam, lấy Tp Hồ Chí Minh làm điển hình, khí hậu có thể phân thành 2 mùa:

mùa mƣa từ tháng 5 đến 11 với T > 27°C, độ ẩm >80%; mùa khô từ tháng 12 đến 4

với T< 25°C, độ ẩm <70%. Trong cả hai mùa mƣa và khô, thời tiết nhìn chung là nóng

và ẩm, các chu kỳ nắng nóng ngày càng xuất hiện nhiều hơn và kéo dài hơn [13].

Miền Trung chịu ảnh hƣởng khí hậu của 2 miền Bắc và Nam. Từ đ o Hải Vân trở ra,

khí hậu nghiêng về đặc điểm miền Bắc, từ đ o Hải Vân trở vào, khí hậu nghiêng về

đặc điểm miền Nam. Thời tiết nóng ẩm và nắng nóng chiếm phần lớn thời gian trong

năm. Đặc biệt, ở khu vực này mùa khô (nam Trung bộ) và mùa hè (bắc Trung bộ) thƣờng xuất hiện chu kỳ nắng nóng với gió Lào, nhiệt độ không khí rất cao, trên 400C

và độ ẩm ban ngày xuống rất thấp [13].

Theo [5, 13], bản đồ phân vùng khí hậu theo yêu cầu bảo dƣỡng ẩm BT gồm có 3

vùng: vùng A - miền Bắc, đến huyện Diễn Châu – Nghệ An sang biên giới phía Tây,

phân thành 2 mùa, mùa h và mùa đông; vùng B - miền Trung, tính từ Diễn Châu đến

Thuận Hải phía Đông Trƣờng Sơn, phân làm mùa khô và mùa mƣa; vùng C - miền

Nam, bao gồm Tây Nguyên và đồng bằng Nam Bộ, phân thành mùa khô và mùa mƣa.

Số liệu thống kê về nhiệt độ và độ ẩm tƣơng đối của không khí từ weither.com của

The Weither Channel trong 1 năm (9/2018 – 9/2019) ở 3 khu vực đại diện cho 3 vùng

theo bản đồ phân vùng khí hậu bảo dƣỡng bê tông là Hà Nội, Đà Nẵng và Hồ Chí Minh, cho thấy: c 4 điều kiện thời tiết đặc trƣng là nồm ẩm (T=15-300C, W=70- 95%), khô hanh (T=18-300C, W=40-65%), nóng ẩm (T=28-350C, W=65-85%), nắng nóng (T>350C, W=40-65%) (Hình 2.1, 2.2, 2.3, 2.4). Bốn điều kiện thời tiết này đƣợc

xuất hiện với tần suất khác nhau: Hà Nội có 114 ngày nồm ẩm, 37 ngày khô hanh, 162

ngày nóng ẩm và 52 ngày nắng nóng; Đà Nẵng tƣơng ứng là 68, 12, 127 và 158; và Hồ

Chí Minh tƣơng ứng là 12, 17, 203 và 133.

Ngoài ra, sự biến động của điều kiện thời tiết ở các khu vực trên khá phức tạp, bất

thƣờng và khó dự đoán. Ví dụ nhƣ đợt nắng nóng từ 15-20/5/2019 ở Miền Bắc và Miền Trung: nhiệt độ lên đến 40-420C, W = 40-55%, mặc dù trƣớc đ , vào tháng 4/2019, thời tiết chủ yếu là nóng ẩm với T = 30-310C, W = 80-85%; từ 3-4/02/2018 là thời tiết khô hanh với T = 25-330C, W = 40-45%.

Hình 2.1 Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm ở Hà Nội, Đà Nẵng, TP.Hồ Chí Minh điều kiện nồm ẩm Hình 2.2 Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm Hà Nội, Đà Nẵng, TP.Hồ Chí Minh trong điều kiện khô hanh

Hình 2.3 Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm Hà Nội, Đà Nẵng, TP.Hồ Chí Minh ĐK nóng ẩm Hình 2.4 Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm Hà Nội, Đà Nẵng, TP.Hồ Chí Minh ở ĐK nắng nóng

2.1.2 Ảnh hƣởng của điều kiện khí hậu đến công tác bê tông

Về cơ bản điều kiện khí hậu nóng ẩm Việt Nam thuận lợi cho sự đ ng rắn và phát triển

cƣờng độ của bê tông. Tuy nhiên, trong năm c nhiều chu kỳ thời tiết khác nhau nhƣ

nắng nóng, khô hanh có thể ảnh hƣởng bất lợi đến tính công tác của hỗn hợp bê tông

và quá trình đ ng rắn của bê tông đổ tại chỗ, đặc biệt trong thời kỳ đầu [13, 35].

- Nhiệt độ môi trƣờng cao, dẫn đến nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp bê tông cao, đẩy

nhanh thời điểm bắt đầu và tốc độ đông kết của xi măng; thúc đẩy quá trình bay hơi

nƣớc từ hỗn hợp bê tông trong quá trình lƣu giữ và vận chuyển, làm tăng tốc độ suy

giảm tính công tác của vữa BTTL, ảnh hƣởng đến công tác đổ và chất lƣợng bê tông.

- Dƣới tác động của điều kiện nhiệt độ cao, độ ẩm thấp và bức xạ mặt trời, BTTL bị

mất nƣớc nhanh, nƣớc không đủ cho quá trình thủy hóa, dẫn đến chất lƣợng và cƣờng

độ bê tông bị suy giảm.

- Nhiệt độ cao, BTTL bị mất nƣớc với cƣờng độ và khối lƣợng lớn, dẫn đến biến dạng

mềm phát triển nhanh ở giai đoạn đầu đ ng rắn, đặc biệt là các kết cấu có bề mặt

thoáng lớn, từ đ bê tông c thể bị nứt bề mặt hoàn thiện, ảnh hƣởng xấu đến sự phát

triển cấu trúc và các tính chất cơ lý của bê tông [6, 13], điều này làm gia tăng chi phí

cho công tác bảo dƣỡng bê tông.

2.2 T NH C NG TÁC CỦA HỖN HỢP BÊ T NG TỰ LÈN

2.2.1 Thông số kỹ thuật của tính công tác hỗn hợp bê tông tự lèn

Tính công tác của hỗn hợp BTTL đƣợc đặc trƣng bởi các thông số kỹ thuật cơ bản:

khả năng lấp đầy (filling ability), khả năng chảy xuyên (vƣợt) qua (passing ability), và

khả năng chống phân tầng (segregation resistance) (Hình 2.5) [67].

Hình 2.5 Sơ đồ các thông số cơ bản tính công tác của hỗn hợp bê tông tự lèn [67]

- Khả năng lấp đầy của hỗn hợp BTTL là khả năng hỗn hợp có thể tự chảy dễ dàng,

lấp đầy hoàn toàn không gian của khuôn và tự lèn chặt bằng chính trọng lƣợng của nó.

Khả năng này đƣợc định lƣợng bởi: độ chảy lan SF (slump flow) - là độ chảy lan trung

bình của hỗn hợp BTTL trong thí nghiệm rút côn tiêu chuẩn Abram; T500 - là thời gian

chảy của hỗn hợp bê tông đến vòng tròn đƣờng kính 500mm sau khi rút côn; và Vfunnel

- là thời gian hỗn hợp BTTL chảy hết qua phễu thí nghiệm hình chữ V.

- Khả năng chảy xuyên qua (vƣợt qua) của hỗn hợp BTTL là khả năng hỗn hợp có thể

chảy qua không gian bị hạn chế mà không bị tắc, nhƣ chảy qua khoảng hở các thanh

thép, qua các khu vực chật hẹp trong khuôn hoặc khi giảm đƣờng kính ống bơm bê

tông mà hỗn hợp không bị tắc và phân tầng. Khả năng này đƣợc định lƣợng bởi: giá trị

Jring - là chênh lệch chiều cao của vữa (mm) giữa tâm và ở mép ngoài vòng thí nghiệm

Jring; giá trị Lbox - là tỷ lệ chiều cao bê tông trong phần nằm ngang và phần thẳng đứng

của dụng cụ thí nghiệm Lbox.

- Khả năng chống phân tầng của hỗn hợp BTTL khả năng của hỗn hợp chống lại sự

phân tách của các vật liệu thành phần để đảm bảo tính đồng nhất của hỗn hợp, định

lƣợng bởi độ ổn định tĩnh (%), xác định bằng phƣơng pháp sàng tiêu chuẩn (sieve

segregation), hoặc bằng phƣơng pháp cột (settlement column).

2.2.2 Ảnh hƣởng của vật liệu thành phần đến tính công tác của hỗn hợp BTTL

2.2.2.1. Ảnh hƣởng của lƣợng bột

Bột trong thành phần cấp phối BTTL bao gồm xi măng và các phụ gia mịn. Tăng hàm

lƣợng bột với tỷ lệ N/B hợp lý thì lƣợng hồ và độ sệt sẽ tăng dẫn đến khả năng lấp đầy

(độ chảy lan), khả năng chảy qua và độ ổn định tăng. Nếu tăng quá nhiều bột mà

không tăng nƣớc c thể dẫn đến độ sệt của hỗn hợp quá cao, làm giảm khả năng lấp

đầy và khả năng chảy xuyên qua [67].

2.2.2.2. Ảnh hƣởng của cốt liệu

Bản thân cốt liệu không làm tăng độ chảy của hỗn hợp bê tông, ngƣợc lại ma sát giữa

các hạt cốt liệu sẽ tiêu thụ năng lƣợng chảy của hồ trong quá trình đổ bê tông, do đ

làm giảm độ chảy lan. Vì vậy, cần phải chọn hàm lƣợng cốt liệu trong hỗn hợp BTTL

một cách hợp lý nhằm hạn chế ảnh hƣởng bất lợi của cốt liệu đến tính công tác, đồng

thời cũng phải duy trì sự cân bằng giữa tính công tác và cƣờng độ của BTTL. Hàm

lƣợng cốt liệu thấp có thể làm tăng sự co ng t và nguy cơ nứt, trong khi hàm lƣợng

quá cao sẽ hạn chế dòng chảy và khả năng tự lèn [102].

Hình dạng cốt liệu hạt tròn sẽ tăng độ chảy lan của hỗn hợp hơn cốt liệu nhiều thành

phần hạt g c cạnh. Thành phần hạt nhỏ hơn sẽ dễ dàng chảy qua các không gian hạn

chế hơn, c xu hƣớng phân tầng thấp hơn. Hàm lƣợng hạt mịn cao sẽ giảm độ tách

nƣớc [67]. Khi Dmax lớn làm giảm tổng diện tích bề mặt của các hạt cốt liệu lớn, giảm

lƣợng hồ cần thiết để bao quanh bề mặt hạt cốt liệu dẫn tới tăng chiều dày lớp hồ bao

quanh các hạt, kết quả độ chảy lan tăng. Tuy nhiên, cốt liệu c Dmax lớn khi chảy dễ bị

tắc dẫn đến khả năng vƣợt qua kém [67]. Tính công tác còn phụ thuộc tỷ lệ cát và đá,

tỷ lệ cát/đá đƣợc xem là hợp lý khi bề dày lớp ngăn cách của hồ xi măng là lớn nhất

[68].

2.2.2.3. Ảnh hƣởng của phụ gia

a) Ảnh hƣởng của phụ gia khoáng hoạt tính

Các phụ gia khoáng hoạt tính c vai trò nhƣ là chất độn mịn đƣợc cho thêm vào hỗn

hợp BTTL nhằm tăng thể tích hồ và cải thiện tính lƣu biến của hỗn hợp bê tông. Các

đặc tính của bột nhƣ độ mịn, thành phần hạt, hình dạng hạt, thành phần khoáng, h a,

độ hoạt tính, khối lƣợng riêng đều ảnh hƣởng đến đặc tính của hỗn hợp BTTL nhƣ độ

chảy lan, lƣợng nƣớc cần thiết, duy trì tính công tác, độ sệt, và tách nƣớc. Bảng 2.1,

2.2, 2.3 thể hiện ảnh hƣởng của một số phụ gia khoáng hoạt tính đến tính công tác của

hỗn hợp BTTL [67].

Bảng 2.1 Ảnh hưởng của tro bay đến tính công tác của hỗn hợp BTTL [67]

Khả năng

lấp đầy

Tùy thuộc vào hàm lƣợng thay thế xi măng, thể tích hồ và tỷ lệ nƣớc trên bột theo thể tích (N/B)v đều ảnh hƣởng đến tính công tác của hỗn hợp. Nếu thể tích hồ tăng nhƣng tỷ lệ (N/B)v giảm, thì sẽ tác động ngƣợc với tính lƣu động của hỗn hợp. Tăng thể tích hồ với tỷ lệ (N/B)v sẽ kết hợp với hiệu ứng ổ bi do hình dạng hình cầu của các hạt tro bay, sẽ làm tăng độ lƣu động của hỗn hợp BTTL.

Khả năng chảy qua Sử dụng tro bay làm tăng đáng kể thể tích hồ làm cho lƣợng dùng cốt liệu giảm dẫn đến khả năng chảy qua của hỗn hợp BTTL tăng.

Kháng

phân tầng

Việc sử dụng tro bay c độ mịn cao hơn và khối lƣợng riêng nhỏ hơn để thay thế một phần xi măng sẽ làm tăng diện tích bề mặt của bột, đồng thời giảm tỷ lệ (N/B)v, dẫn đến giảm khả năng tách nƣớc, phân tầng của hỗn hợp BTTL.

Bảng 2.2 Ảnh hưởng của muội silic tới tính công tác của hỗn hợp BTTL [67]

Muội silic c kích thƣớc hạt rất nhỏ so với các hạt xi măng nên làm tăng

độ đặc chắc của bột. Trong một số trƣờng hợp c thể làm tăng độ chảy

của hồ vì lƣợng nƣớc nằm trong các khoảng trống của các hạt xi măng Khả năng

lấp đầy đƣợc thay thế bằng các hạt muội silic do đ sẽ làm tăng chiều dày màng nƣớc bao quanh các hạt. Tuy nhiên nếu sử dụng quá nhiều muội silic, sự

gia tăng bề mặt riêng của bột c thể quá lớn, do đ làm tăng lƣợng nƣớc

yêu cầu.

Hàm lƣợng muội silic sử dụng thƣờng ít hơn so với tro bay hoặc xỉ, nên

Khả năng chảy qua hiệu quả của sự gia tăng thể tích hồ và giảm lƣợng dùng cốt liệu do sử dụng muội silic sẽ không đủ lớn để c thể thay đổi khả năng chảy qua

của hỗn hợp bê tông.

Kháng Khi sử dụng muội silic, khuynh hƣớng tách nƣớc và phân tầng của bê

phân tầng tông sẽ giảm.

Bảng 2.3 Ảnh hưởng của xỉ lò cao tới tính công tác của hỗn hợp BTTL [67]

Khối lƣợng riêng của xỉ thƣờng thấp hơn xi măng nhƣng lại cao hơn tro

Khả năng bay. Do đ , khi dùng xỉ thay thế cho xi măng với cùng khối lƣợng thì

lấp đầy mức độ tăng thể tích hồ không bằng so với sử dụng tro bay. Tuy nhiên,

thay thế một phần xi măng bằng xỉ c thể cải thiện tính công tác của hồ.

Tùy vào mức độ thay thế, sử dụng xỉ làm tăng thể tích hồ ở mức thấp Khả năng hơn so với sử dụng tro bay. Thể tích hồ tăng không nhiều nên ảnh chảy qua hƣởng không đáng kể đến khả năng chảy qua.

Tác động về tách nƣớc phụ thuộc vào độ mịn của xỉ so với xi măng. Khi Kháng xỉ c độ mịn lớn hơn xi măng thì không làm tăng độ tách nƣớc, nếu xỉ phân tầng c độ mịn nhỏ hơn xi măng, c thể làm tăng độ tách nƣớc.

2.2.2.3. Ảnh hƣởng của phụ gia siêu dẻo

Trong thiết kế cấp phối hợp lý, phụ gia siêu dẻo có tác dụng tăng độ chảy lan, khả

năng vƣợt qua và độ ổn định. Tuy nhiên, với cấp phối không tốt (lƣợng hồ bột không

đủ), tăng hàm lƣợng siêu dẻo có thể dẫn đến độ ổn định giảm, khả năng vƣợt qua kém,

tăng tách nƣớc [115]. Đặc tính duy trì tính công tác có thể bị ảnh hƣởng bởi cấu tạo

phân tử của polyme đƣợc sử dụng trong phụ gia siêu dẻo PCE. Một số phụ gia duy trì

tính công tác trên 80 phút. Trong khi một số phụ gia khác mất tính công tác trong 30

đến 55 phút đầu tiên [67]. Thí nghiệm về xác định liều lƣợng tối ƣu của phụ gia siêu

dẻo cho thấy độ chảy lan tăng; khi tăng liều lƣợng của phụ gia siêu dẻo vƣợt ra khỏi

liều lƣợng giới hạn cho thấy không có sự thay đổi trong dòng chảy, chỉ có hiện tƣợng

phân tầng xảy ra [115].

Theo [4, 59], Phụ gia siêu dẻo gồm loại F và G. Phụ gia siêu dẻo loại G kéo dài thời

gian đông kết từ 1 đến trên 3 giờ; loại F chỉ kéo dài thời gian đông kết đến 1,5 giờ.

Trong công nghệ BTTL, việc duy trì tính công tác của hỗn hợp đƣợc đánh giá rất cao.

Các phƣơng pháp nhƣ tăng thêm nƣớc ở công trƣờng, hoặc bổ sung phụ gia siêu dẻo

tại công trƣờng hoặc sử dụng hỗn hợp c độ chảy ban đầu cao đều không hiệu quả do

BTTL rất nhạy cảm với lƣợng nƣớc và yêu cầu độ ổn định rất cao. Phƣơng pháp phổ

biến là sử dụng phụ gia siêu dẻo loại G kéo dài đông kết, chậm thủy h a là phƣơng

pháp phổ biến [67].

2.2.2.4. Ảnh hƣởng của phụ gia biến tính độ nhớt (VMA)

Phụ gia c tác dụng tăng độ nhớt của hỗn hợp. Trong tỷ lệ cấp phối hợp lý, VMA ít c

ảnh hƣởng đến khả năng lấp đầy nhƣng c tác dụng thúc đẩy khả năng chảy qua và

tăng độ ổn định. Tuy nhiên, đối với hỗn hợp cấp phối không hợp lý, tăng VMA c thể

dẫn đến giảm độ chảy lan và khả năng chảy qua [115].

2.2.3.2. Ảnh hƣởng của nƣớc trộn

Trong một số trƣờng hợp, tăng lƣợng nƣớc trộn và tăng thể tích hồ c thể tăng khả

năng lấp đầy (độ chảy lan) và cải thiện khả năng chảy qua. Trong trƣờng hợp khác, n

c thể làm giảm độ nhớt của hồ quá nhiều và giảm khả năng chảy qua. Tăng nƣớc c

thể dẫn đến tăng khả năng tách nƣớc và phân tầng [67].

2.2.3 Ảnh hƣởng của yếu tố công nghệ, khí hậu đến tính công tác hỗn hợp BTTL

2.2.3.1. Ảnh hƣởng của nhiệt độ ban đầu hỗn hợp bê tông

Nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp bê tông phụ thuộc vào nhiệt độ ban đầu của vật liệu

thành phần và các yếu tố khác nhƣ nhiệt thủy h a, nhiệt ma sát khi trộn và c ảnh

hƣởng đáng kể đến tính công tác ban đầu của hỗn hợp bê tông. Ảnh hƣởng của nhiệt

độ ban đầu đƣợc nghiên cứu bởi Erkmen [69], hỗn hợp bê tông trong phòng thí nghiệm với nhiệt độ bê tông 250C cho độ chảy lan 61cm; khi nhiệt độ bê tông 70C, độ chảy lan giảm xuống 52,5cm; đặc biệt khi nhiệt độ bê tông cao khoảng 320C, độ chảy

lan tăng lên 67,5cm.

2.2.3.2. Ảnh hƣởng của thời gian vận chuyển và lƣu giữ

Tính công tác của hỗn hợp BTTL giảm theo thời gian vận chuyển và lƣu giữ. Trong điều kiện phòng thí nghiệm ở nhiệt độ từ 28 đến 300C, độ chảy của hỗn hợp bị suy

giảm sau 120 phút là khoảng 40 - 90mm. Tốc độ suy giảm phụ thuộc nhiều vào lƣợng

xi măng, xi măng càng nhiều tốc độ suy giảm càng nhanh [37]. Tốc độ và giá trị suy

giảm tính công tác của hỗn hợp BTTL phụ thuộc chủ yếu vào thời gian lƣu giữ hỗn

hợp, và bị ảnh hƣởng bởi các yếu tố nhƣ cấp phối và điều kiện khí hậu. Bản chất sự

suy giảm tính công tác hỗn hợp BTTL theo thời gian lƣu giữ là quá trình trao đổi chất

giữa hỗn hợp bê tông với môi trƣờng xung quanh và bản thân sự đông kết của hồ xi

măng [22].

Theo khảo sát tính công tác hỗn hợp BTTL của Vipulanandan [114] cho thấy hỗn hợp

bê tông (thành phần gồm xi măng, đá, cát, nƣớc, phụ gia siêu dẻo, tỷ lệ N/X =0,35) c

độ chảy lan vƣợt giá trị cho phép sau 90 phút, giá trị T200 vƣợt giá trị cho phép sau

khoảng một giờ, Vfunnel vƣợt giá trị cho phép sau 15 phút.

2.2.3.3. Ảnh hƣởng của điều kiện khí hậu

Nhiệt độ và độ ẩm của môi trƣờng là hai yếu tố ảnh hƣởng lớn đến tính công tác của

hỗn hợp BTTL. Ở nhiệt độ thấp, tính công tác của bê tông tự l n suy giảm nhanh.

Theo nghiên cứu của H.J. Chen và các cộng sự [126], trong điều kiện tĩnh, điều kiện nhiệt độ thấp (<=15oC), tính công tác của hỗn hợp bê tông bị suy giảm nghiêm trọng

sau 30 phút, do phụ gia siêu dẻo phân tán kém, không phát huy tác dụng kéo dài tính

công tác. Mặt khác, nhiệt độ cao cũng làm suy giảm nhanh tính công tác của hỗn hợp BTTL do tốc độ đông kết đƣợc đẩy lên cao, đặc biệt ở nhiệt độ trên 600C. Tổng kết

CDOT [78] khẳng định rằng, hỗn hợp BTTL giảm tính công tác rất nhanh ở nhiệt độ trên 24 hoặc 280C, ở nhiệt độ này độ chảy lan ban đầu vận chuyển bê tông đến công

trƣờng khoảng 62,5cm, nhƣng khi đổ bê tông xong độ chảy lan chỉ đạt 42,5cm.

2.3 MẠNG NƠ RON NHÂN TẠO ANN TRONG NGHIÊN CỨU T NH

C NG TÁC CỦA HỖN HỢP BTTL

2.3.1. Cấu trúc mạng nơ ron nhân tạo ANN

Theo [31], có nhiều phƣơng pháp đƣợc sử dụng trong bài toán dự báo nhƣ phƣơng

pháp hồi quy, phƣơng pháp chuỗi thời gian, hệ thống chuyên gia, máy véc tơ hỗ trợ,

logic mờ…. Các phƣơng pháp cổ điển nhƣ hồi quy, nội suy không cho độ chính xác đủ

lớn, hội tụ chậm và có thể phân kỳ trong một số trƣờng hợp. Ƣu thế khi sử dụng mạng

nơ ron nhân tạo ANN: không có mô hình toán học cụ thể của đối tƣợng cần dự báo;

đối tƣợng cần dự báo là một hàm phụ thuộc nhiều yếu tố; hàm dự báo phức tạp, có

quan hệ phi tuyến với các yếu tố phụ thuộc.

Mạng ANN là một bộ vi xử lý song song phân bố có khả năng lƣu trữ thông tin và tái

sử dụng các thông tin đƣợc lƣu trữ đ . Mạng mô phỏng hoạt động của não bộ con

ngƣời trong 2 lĩnh vực: kiến thức đƣợc mạng thu thập trong một quá trình học; và các

kết nối giữa những nơ-ron chứa các trọng số và các trọng số này đƣợc sử dụng để lƣu

trữ kiến thức thu thập đƣợc trong quá trình học [76] (Hình 2.6).

Hình 2.6 Cấu trúc mạng nơ – ron nhân tạo

Trong thực tế sử dụng, nhiều mạng nơ-ron là các công cụ mô hình hóa dữ liệu thống

kê phi tuyến. Chúng có thể đƣợc dùng để mô hình hóa các mối quan hệ phức tạp giữa

dữ liệu vào và kết quả hoặc để tìm kiếm các dạng/mẫu trong dữ liệu.

Một mạng nơ –ron nhân tạo cần có ba khả năng chính là: 1) ghi nhớ các kiến thức; 2)

vận dụng kiến thức để giải quyết các bài toán gặp phải; 3) thông qua các kinh nghiệm,

các vấn đề đã đƣợc giải quyết cần thu thập hoặc tạo ra đƣợc kiến thức mới [27].

Mạng ANN có thể hoạt động đƣợc là dựa trên cơ sở xử lý thông tin của các nơ-ron.

Các nơ-ron có chức năng nhận tín hiệu đầu vào, tổng hợp và xử lý tín hiệu đầu vào để

tính toán tín hiệu đầu ra. Nhƣ vậy có thể xem nơ-ron là một hàm phi tuyến nhiều đầu

vào, một đầu ra. Hình 2.7 thể hiện mô hình của một nơ-ron nhân tạo j trong mạng

ANN [10].

Hình 2.7 Mô hình một nơ-ron nhân tạo

Trong đ : với : các tín hiệu đầu vào; -

với : các trọng số tƣơng ứng với đầu vào; -

- : ngƣỡng kích hoạt của nơ-ron

- : tín hiệu tổng hợp đầu vào của nơ-ron j;

- : hàm kích hoạt;

- : tín hiệu ra của nơ-ron .

Đầu vào của mạng nơ ron nhân tạo gồm n tín hiệu xi với i=1,2...,n. Mỗi tín hiệu đầu

vào tƣơng ứng với một trọng số wij, nó thể hiện mức độ ảnh hƣởng của tín hiệu xi đến

nơ ron j. Nhằm tăng khả năng thích nghi của mạng nơ ron trong quá trình học, ngƣời

ta sử dụng tham số (Bias) gán cho mỗi nơ ron. Tham số đ còn gọi là trọng số của nơ

ron, ta ký hiệu trọng số của nơ ron thứ j là qj. Các tín hiệu đầu vào của nơ ron đƣợc

tổng hợp bằng một bộ cộng. Bộ cộng đƣợc dùng để cộng tổng các tín hiệu đầu vào đã

đƣợc khuyếch đại bởi các trọng số ghép nối wij. Kết quả là cho một giá trị uj là tổng

các đáp ứng đầu vào của các nơ ron thứ j. Sau khi tổng hợp đƣợc các tín hiệu đầu vào

uj, sử dụng các hàm kích hoạt (hay hàm truyền đạt) biến đổi uj để thu đƣợc các tín

hiệu đầu ra yj.

2.3.2. Các loại mạng nơ ron nhân tạo ANN

Bắt đầu từ nghiên cứu cận đại về nơ ron của McCulloch và Pitts vào năm 1943 [127],

các nhà khoa học đã phát triển các loại mạng ANN với các cấu trúc và khả năng xử lý

thông tin, truyền dữ liệu khác nhau. Tác giả Trần Hoài Linh đã tổng kết một số loại

cấu trúc mạng ANN đã đƣợc các nhà nghiên cứu trên thế giới phát triển, thể hiện trong

Bảng 2.4 [27].

Bảng 2.4 Phân loại mạng nơ-ron nhân tạo [27]

Cấu trúc Tên mạng Tác giả đề xuất Năm

Hebbian Hebb 1949 Tuyến tính (Linear) Higher Order M. Bishop 1995

MLP - Multilayer M. Bishop 1995 Perceptron Truyền thẳng đa lớp (Multi-layer Perceptron) RBF Fausett 1994

LVQ – Learning Vector Kohonen 1988 Quantization Mạng phân nhóm

(Classsification Only) Specht 1990 PNN – Probablistic Neural Networks

Mạng ƣớc lƣợng GNN – General Regression Watson, 1964 (Regression Only) Neural Netwok Nadaraya

RB – Recurrent Pineda 1989 Backpropagation Mạng có phản hồi

(Recurrent Network) Kosko 1992 BAM – Bidirectional Associative Memory

Mạng giảm chiều không Differential Hebbian Kosko 1992

Sanger Sanger 1989 gian (Dimension Reduction)

Mạng tự liên kết Hopfield Hopfield 1982 (Auto-association)

Carpenter, ART1, ART2 1987 Grossberg Mạng cộng hƣởng thích Carpenter, nghi ART3 1990 Grossberg

(Adaptive Resonance Theory) Fuzzy ART 1991

Carpenter, Rosen, Grossberg

Grossberg Grossberg 1976

Mạng nơ-ron cạnh tranh (Competitive Vector Conscience Desieno 1988 Quantization)

LL (Local Linear) 1995 Mạng nơ-ron tự chức (Self-organization Map) Mulier, Cherkassky

2.3.3. Ứng dụng mạng ANN dự báo các thông số tính công tác của hỗn hợp BTTL

Trong những năm gần đây, mạng ANN đƣợc nghiên cứu ứng dụng để mô hình hóa các

ứng xử của vật liệu. Tuy nhiên, các ứng dụng mạng ANN để nghiên cứu về các đặc

điểm công nghệ của bê tông nói chung và về tính công tác của hỗn hợp BTTL nói

riêng còn ít. Một số nghiên cứu về công nghệ bê tông ứng dụng mạng ANN có thể kể

đến nhƣ sau:

- Nehdi cho thấy có thể sử dụng phƣơng pháp ANN để dự báo chính xác độ chảy lan,

khả năng tự lèn, sự phân tầng và cƣờng độ của BTTL theo thành phần vật liệu với sai

số tuyệt đối trung bình lần lƣợt 4,5,7 và 7% [92]. Nghiên cứu đã cho thấy rằng phƣơng

pháp ANN nhƣ một mô hình mới đƣợc sử dụng để đánh giá tính lƣu biến và đặc tính

cơ học của bê tông tự l n, mô hình đã thể hiện tốt sự ảnh hƣởng của các thành phần vật

liệu đến các đặc tính của bê tông tự lèn và có thể sử dụng hiệu quả mô hình này trong

sản xuất chế tạo hỗn hợp BTTL nhằm hạn chế số lƣợng thử nghiệm.

- Tao Ji và cộng sự đã sử dụng ANN với các thông số đầu vào (tỷ lệ N/X, độ dày lớp

vữa, tỷ lệ chất kết dính/tro bay, thể tích cốt liệu mịn) để xây dựng mô hình dự báo độ

sụt và cƣờng độ của bê tông [80]. Phƣơng pháp thiết kế hỗn hợp bê tông dựa trên

lƣợng vữa ít nhất đã đƣợc tác giả đề xuất cho thấy giảm đƣợc số lƣợng thử nghiệm, tiết

kiệm đƣợc chi phí, nhân công và thời gian. Bê tông đƣợc thiết kế theo thuật toán đề

xuất c hàm lƣợng xi măng và nƣớc thấp hơn, độ bền lâu cao.

- Yeh dùng mô hình ANN để mô tả sự ảnh hƣởng của các thành phần vật liệu đến độ

chảy lan của hỗn hợp BTTL [130]. Trong một nghiên cứu khác Yeh sử dụng ANN và

mô hình phƣơng pháp hồi quy để xây dựng mô hình dự báo độ chảy lan của hỗn hợp

bê tông HPC. Nghiên cứu cho thấy mô hình mạng ANN c độ chính xác hơn nhiều so

với phƣơng pháp hồi quy [131].

Kết quả đầu ra của mạng ANN của các nghiên cứu đƣa ra dự báo thông số của tính

công tác hỗn hợp bê tông với độ chính xác cao, làm cơ sở cho nghiên cứu của luận án.

Tuy nhiên, các nghiên cứu nêu trên chƣa làm rõ đƣợc mức độ ảnh hƣởng của điều kiện

khí hậu, các thông số dự báo chƣa bao quát đƣợc tổng thể về tính công tác của hỗn hợp

BTTL và đến nay, chƣa c bất kỳ nghiên cứu nào sử dụng mạng ANN liên quan đến

tính công tác của hỗn hợp và cƣờng độ BTTL trong điều kiện khí hậu Việt Nam.

2.4 QUÁ TRÌNH THỦY HÓA VÀ PHÁT TRIỂN CẤU TRÚC CỦA BÊ

T NG VÀ BÊ T NG TỰ LÈN GIAI ĐOẠN ĐẦU ĐÓNG RẮN

2.4.1 Quá trình thủy hóa và hình thành cấu trúc ban đầu của bê tông

Quá trình thủy hóa là phản ứng của các thành phần xi măng với nƣớc, dẫn đến các thay

đổi trong cả hóa học và cơ lý, đặc biệt với quá trình đông kết và đ ng rắn [95]. Cơ sở

của sự đ ng rắn các chất kết dính là sự thủy hóa các thành phần khoáng có trong chất

kết dính để tạo nên các sản phẩm thủy h a dƣới dạng hạt mịn c kích thƣớc thể keo.

Song song với quá trình thủy hóa là quá trình hình thành cấu trúc đá xi măng, theo

[66], nhân tố quan trọng ảnh hƣởng tới cả 2 quá trình này là lƣợng nƣớc có sẵn trong

hỗn hợp, dạng liên kết của nƣớc với pha rắn và các chất mới tạo thành khi thủy hóa.

Thủy hóa xảy ra mạnh nhất ở thời gian đầu sau khi đổ bê tông và giảm dần theo thời

gian, trong một số điều kiện nhất định thủy hóa có thể tiếp tục nhiều năm.

2.4.1.1. Quá trình thủy hóa của các khoáng clinker trong xi măng

Theo [18, 30] phản ứng thủy hóa giữa 4 khoáng quan trọng nhất của xi măng và nƣớc

đƣợc mô tả theo các phƣơng trình từ (1.1) đến (1.6). Các khoáng C3S và C2S thƣờng

không ổn định khi tiếp xúc với nƣớc nên phản ứng theo phƣơng trình (1.1) và (1.2).

Quá trình thủy hóa C2S và C3S, đều tạo ra sản phẩm thủy hóa với các tính chất tƣơng

tự nhƣng phản ứng của C2S diễn ra chậm hơn & tạo ra ít nhiệt hơn nên đ ng g p vào

sự phát triển cƣờng độ của hồ xi măng ở giai đoạn sau hơn là ở giai đoạn đầu nhƣ

khoáng C3S. Sản phẩm thủy hóa của C3S gồm 61% C3S2H3 (calcium silicate hydrate -

CSH) và 39% là CH (calcium hydroxide - CH), sản phẩm thủy hóa của C2S gồm 82%

CSH & 18% CH (% khối lƣợng).

Khoáng CSH có cấu trúc vô định hình, chiếm 50-60 % tổng thể tích của các chất rắn

trong xi măng thủy hóa, chúng tạo thành các liên kết liên tục và là thành phần tạo ra sự

phát triển cƣờng độ cho hồ xi măng. Trong khi CH c dạng tinh thể, lục giác đan xem

vào khoảng trống của CSH không tạo thành các kết nối với các pha rắn khác, do đ

không đ ng g p nhiều vào cƣờng độ tổng thể của hồ xi măng cũng nhƣ bê tông. Ở giai

đoạn đầu, xảy ra quá trình tác dụng nhanh của khoáng alit với nƣớc tạo ra hyđrosilicat

canxi & hyđroxit canxi:

(1.1) 2(3CaO.SiO2) + 6 H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2

Vì đã c hyđroxit canxi tách ra từ khoáng alit nên khoáng belit thuỷ hoá chậm hơn alit

và tách ra ít Ca(OH)2 hơn:

(1.2) 2 (2CaO.SiO2 ) + 4H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2

Khoáng C3A (aluminat tricanxi) phản ứng với nƣớc rất nhanh và mãnh liệt, do đ

nhanh chóng gây ra sự phát triển về nhiệt. Quá trình phản ứng đƣợc làm chậm lại bằng

cách bổ sung thạch cao. Khi CaSO4 xuất hiện (1.3), các khoáng ettringite cũng đƣợc

hình thành và bắt đầu tham gia vào sự phát triển cƣờng độ của xi măng. Đ là lý do

thạch cao đƣợc thêm vào trong xi măng để tạo ra ettringite. Sunfat canxi sẽ đ ng vai

trò là chất hoạt động hoá học của xi măng, tác dụng với C3A ngay từ đầu để tạo thành

sulfoaluminat canxi ngậm nƣớc (khoáng ettringite).

Khi có đủ thạch cao:

(1.3) 3CaO. Al2O3 + 3CaSO4.2H2O + 26H2O → 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O

Khi không có thạch cao:

(1.4) 3CaO. Al2O3 + 6H2O → 3CaO.Al2O3.6H2O

C3A sẽ tiếp tục phản ứng với thạch cao cho đến khi tất cả các thạch cao đƣợc sử dụng

hết, sau đ C3A sẽ bắt đầu phản ứng với Ettringite để tạo thành Monosulfate:

+ + 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O 2(3CaO.Al2O3) 4H2O →

(1.5) 3CaO.A2O3.CaSO4.12H2O

Thủy hóa khoáng C4AF:

4CaO.Al2O3.Fe2O3 + 2Ca(OH)2+10H2O → 3CaO.Al2O3.6H2O +

(1.6) 3CaO.Fe2O3.6H2O

2.4.1.2. Quá trình hoạt động của phụ gia khoáng mịn hoạt tính (silica fume, tro bay, xỉ

lò cao) với xi măng và nƣớc

XM+ H2O → CSH + CH (không bền H2O) (phản ứng thuỷ hoá). (1.7)

SiO2 + CH+ H2O → CSH (bền H2O) (phản ứng puzzolanic). (1.8)

2.4.2 Quá trình đóng rắn và phát triển cƣờng độ của bê tông tự lèn

Về cơ bản quá trình đ ng rắn và phát triển cƣờng độ của BTTL tƣơng tự nhƣ của bê

tông truyền thống, khác nhau ở thời gian và tốc độ diễn ra. Theo [16] quá trình đ ng

rắn trải qua 5 giai đoạn nhƣ sau:

2.4.2.1. Các giai đoạn của quá trình đ ng rắn bê tông tƣ l n

- Giai đoạn hòa tan: Diễn ra khoảng 1-3h sau khi trộn xi măng với nƣớc, các thành

phần khoáng clinker sẽ tác dụng với nƣớc ngay trên bề mặt hạt xi măng. Những sản

phẩm mới (Ca(OH)2; 3CaO.Al2O3.6H2O) sẽ tan ra, nhƣng vì độ tan không lớn và

lƣợng nƣớc có hạn nên dung dịch nhanh trở nên quá bão hòa.

- Giai đoạn hình thành cấu trúc đông tụ: Các phản ứng hóa học tiếp tục xảy ra và liên

tục tạo thành các chất mới, dung dịch nhanh chóng trở nên quá bão hòa. Nƣớc tiếp tục

mất đi, các sản phẩm mới càng nhiều, chúng liên kết lại với nhau thành tinh thể và dần

chuyển sang thể liên tinh làm cho cả hệ thống hóa cứng, hình thành cƣờng độ của xi

măng, bắt đầu quá trình đ ng rắn của bê tông.

- Giai đoạn hình thành cấu trúc ban đầu: Quá trình phát triển tinh thể tiếp tục làm cho

cƣờng độ bê tông tăng lên nhanh ch ng. Khi đ cấu trúc ban đầu của bê tông vẫn tiếp

tục hình thành, cƣờng độ bê tông tiếp tục phát triển rất nhanh nhƣng vẫn chịu tác động

của các quá trình vật lý xảy ra đồng thời (sự mất nƣớc, biến dạng mềm, sự hình thành

các vết nứt bên trong bê tông, thay đổi cấu trúc rỗng…) làm cấu trúc ban đầu của bê tông bị thay đổi. Khi đạt đƣợc cƣờng độ ban đầu từ 3 - 5 daN/cm2, tùy theo tỷ lệ N/X,

bê tông sẽ đƣợc coi là hình thành cấu trúc ban đầu (cƣờng độ ban đầu). Theo [5], đối

với khí hậu nóng ẩm ở Việt Nam, tuỳ theo từng vùng, thời gian cần thiết để bê tông đạt

đƣợc cƣờng độ ban đầu có thể khác nhau: vùng A, (mùa hè) & các vùng B, C (các

mùa) từ 2,5 - 5h; vùng A (mùa đông) từ 5 - 10h. Kết thúc giai đoạn này là kết thúc quá

trình bảo dƣỡng ban đầu. Lúc này bê tông đủ khả năng giữ nguyên cấu trúc không bị

thay đổi dƣới tác động của các quá trình vật lý.

- Giai đoạn hình thành cấu trúc đ ng rắn: Ở giai đoạn này, bê tông tiếp tục phát triển

cƣờng độ. Trong giai đoạn này, bê tông cần đƣợc dƣỡng ẩm liên tục cho đến khi đạt BD sẽ có cấu trúc tốt, có khả năng giữ nƣớc, không cần đƣợc cƣờng độ nhất định Rth

tƣới nƣớc bảo dƣỡng nữa. Trong giai đoạn này, cƣờng độ bê tông tiếp tục gia tăng

nhanh nhờ sự tiếp tục thủy hóa phần xi măng chƣa kịp thủy hóa ở các giai đoạn trƣớc,

các sản phẩm thủy hóa sẽ bồi đắp cho các lỗ rỗng trong bê tông làm cho thành phần

rỗng giảm đi. Giai đoạn hình thành cấu trúc đ ng rắn quyết định thời gian bảo dƣỡng

cần thiết cho bê tông.

- Giai đoạn phát triển cƣờng độ: Bê tông tiếp tục phát triển cƣờng độ và kéo dài trong

nhiều năm tiếp theo, trong giai đoạn này bê tông có biến dạng cứng.

2.4.2.2. Các sản phẩm tạo ra trong quá trính đ ng rắn bê tông tự lèn

Các sản phầm chính hình thành trong quá trình đ ng rắn của hồ xi măng bao gồm:

khối rắn canxihydrat, gel xi măng, xi măng không thủy hóa và các lỗ rỗng [89].

- Gel xi măng đƣợc tạo thành bởi các phản ứng thủy h a đƣợc mô tả nhƣ một khối keo

kết dính, sản phẩm tạo ra ban đầu của quá trình thủy hóa này là thành phần quan trọng

của quá trình đ ng rắn xi măng.

- Lỗ rỗng hình thành trong quá trình đ ng rắn gồm hai loại: lỗ mao quản và lỗ gel. Lỗ

mao quản là độ rỗng giữa các hạt xi măng thủy hóa, tùy thuộc vào mức độ thủy hóa, sự

tách biệt ban đầu của hạt xi măng mà các lỗ mao quản có thể đƣợc kết nối với nhau.

Lỗ gel xuất hiện dƣới dạng các khe kẽ trong các khối gel xi măng, lỗ gel c đƣờng

kính rất nhỏ khoảng 3nm, trong khi lỗ mao quản c đƣờng kính lớn hơn một đến hai

lần đƣờng kính các lỗ gel [94]. Các lỗ mao quản và lỗ gel đƣợc lấp đầy nƣớc khi ở

trạng thái bảo hòa. Khi tiếp xúc với điều kiện sấy khô, nƣớc trong các mao quản và gel

bay hơi tạo thành các lỗ rỗng.

2.4.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình thủy hóa và đóng rắn bê tông tự lèn

2.4.3.1. Ảnh hƣởng của xi măng

Xi măng chứa nhiều hơn các thành phần khoáng C3A, C3S sẽ thủy h a và đạt cƣờng độ

nhanh hơn; thành phần C2S ảnh hƣởng cƣờng độ về sau của bê tông; thành phần C4AF

ít ảnh hƣởng hơn đến cƣờng độ bê tông [89].

2.4.3.2. Ảnh hƣởng của tỷ lệ N/X và lƣợng nƣớc dùng

Mức độ thủy h a xi măng phụ thuộc rất lớn vào tỷ lệ N/X ban đầu. Đối với bê tông

truyền thống (N/X > 0,45) lƣợng nƣớc trộn là dƣ thừa cho phản ứng thủy hóa và

puzzolanic. Tuy nhiên, đối với BTTL là loại bê tông có tỷ lệ N/X nhỏ, cùng với quá

trình tự khô bê tông, dẫn đến nƣớc không đủ cho phản ứng thủy hóa. Có thể khắc phục

đƣợc xu hƣớng tự khô của bê tông có tỷ lệ N/X thấp bằng cách cung cấp thêm nƣớc

bên ngoài cho phản ứng thủy hóa. Tuy nhiên, đối với bê tông có tỷ lệ N/X thấp, việc

cung cấp ẩm từ bên ngoài vào trong (qua bề mặt bê tông) là không khả thi, do sự

không liên tục của các mao quản. Bê tông có tỷ lệ N/X thấp, có thể kể cả bảo dƣỡng

trong môi trƣờng ẩm ƣớt, nƣớc hấp thụ không đủ để tránh hiện tƣợng tự khô [63].

Theo [94] hiện tƣợng tự khô sẽ không xảy ra khi lƣợng nƣớc ban đầu đủ lớn và có biện

pháp chống bay hơi nƣớc của bê tông. Tốc độ thủy hóa sẽ chậm lại khi độ ẩm trong bê

tông giảm xuống dƣới 80%, và sẽ không đáng kể khi độ ẩm giảm xuống dƣới 30%.

Đối với bê tông có tỷ lệ N/X thấp, thủy h a hoàn toàn xi măng là rất khó, sản phẩm

thủy hóa sẽ bao gồm cả các hạt xi măng chƣa thủy hóa.

2.4.3.3. Ảnh hƣởng của các thành phần phụ gia khoáng hoạt tính

Các phụ gia khoáng hoạt tính puzzolan nhƣ tro bay, muội silic; xỉ lò cao; bột đá vôi có

ảnh hƣởng nhất định đến thời gian và tốc độ thủy h a xi măng của bê tông tự lèn ở các

mức độ khác nhau tùy thuộc vào các yếu tố công nghệ và khí hậu, do đ sẽ ảnh hƣởng

đến thời điểm và thời gian bảo dƣỡng bê tông.

- Tro bay có tốc độ thủy hóa chậm hơn xi măng, theo [89] khi sử dụng tro bay với hàm

lƣợng 25% trong thành phần, thời gian bảo dƣỡng của bê tông dài hơn gần hai lần so

với bê tông không sử dụng tro bay. Các sản phẩm thủy hóa sẽ làm đầy các lỗ mao

quản và do đ làm tăng cƣờng độ của hồ xi măng cũng nhƣ chống lại sự xâm nhập và

ăn mòn của các tác nhân xâm thực. Tùy thuộc vào hàm lƣợng tro bay, bê tông chứa tro

bay có thể cần từ 28 đến 90 ngày để vƣợt mức cƣờng độ ở tuổi 28 ngày của bê tông

đối chứng [18, 89]. Việc bổ sung tro bay có thể làm giảm cƣờng độ nén ở giai đoạn

đầu, tuy nhiên không ảnh hƣởng cƣờng độ về lâu dài của bê tông. BTTL c hàm lƣợng

hạt mịn cao nên để hạn chế nứt thì quá trình bảo dƣỡng phải dài hơn hoặc nhiệt độ bảo

dƣỡng phải cao hơn so với bê tông thông thƣờng [89].

- Muội silic sử dụng với liều lƣợng hợp lý, dƣới 15%, có tác dụng tăng tốc độ phản

ứng C3S, nên đẩy nhanh phát triển cƣờng độ ban đầu của bê tông. Điều này c ý nghĩa

có thể rút ngắn thời gian bảo dƣỡng ban đầu của bê tông. Hạt muội silic hình cầu kích

thƣớc nhỏ hơn rất nhiều hạt xi măng, phân tán các hạt xi măng làm cho hạt xi măng ít

bị vón cục, và tỷ lệ hạt xi măng đƣợc thủy hóa nhiều hơn, làm giảm đáng kể độ rỗng

trong kết cấu bê tông, kích thƣớc lỗ rỗng mịn hơn, đặc biệt trong bê tông tự lèn có tỷ lệ

N/X thấp [89]. Tuy nhiên, bê tông sử dụng muội silic dễ bị nứt do biến dạng mềm nên

thời điểm bảo dƣỡng ban đầu sau khi đổ bê tông có thể phải bắt đầu nhanh hơn [72].

- Bột đá vôi c tác dụng đẩy nhanh tốc độ thủy hóa của clinker xi măng ở tuổi sớm, độ

đặc chắc đƣợc cải thiện do sự phát triển của các khoảng CH do các mầm tinh thể mới

và sự hình thành 3CaO.Al2O3.3CaCO332H2O do phản ứng giữa CaCO3 của đá vôi và

khoáng C3A của clinker Portland [18].

2.4.3.4. Ảnh hƣởng của phụ gia siêu dẻo

Các phụ gia siêu dẻo gốc polycarboxylate hấp thụ trên hạt xi măng tạo thành các

màng, dƣới tác động của màng kết hợp với các lực đẩy tĩnh điện làm cho các hạt xi

măng phân tán mạnh, va đập lẫn nhau c xu hƣớng làm chậm quá trình thủy hóa của xi

măng. Điều này phù hợp với nhận định của Ouchi và các cộng sự: BTTL sử dụng phụ

gia siêu dẻo nên thời gian đông kết bị kéo dài, do đ thời gian bảo dƣỡng thƣờng dài

hơn so với bê tông truyền thống [102]. Ảnh hƣởng của phụ gia siêu dẻo còn có tác

dụng tạo ra độ đặc chắc cho cấu trúc lỗ rỗng, số các lỗ rỗng nhỏ hơn 100nm tăng,

trong khi số lƣợng các lỗ rỗng lớn giảm đáng kể [18].

2.4.3.5. Ảnh hƣởng của yếu tố nhiệt độ

Nhiệt độ đ ng rắn ảnh hƣởng đến tốc độ thủy hóa của xi măng và phản ứng

puzzolanic, do đ ảnh hƣởng đến sự phát triển cƣờng độ của bê tông, từ đ thời gian

bảo dƣỡng bê tông sẽ phải điều chỉnh cho thích hợp. Tốc độ thủy h a tăng lên theo nhiệt độ của hỗn hợp (dƣới sự tác động của nhiệt độ môi trƣờng). Nhiệt độ dƣới 100C (50 độ F) là không phù hợp để bê tông phát triển cƣờng độ ở giai đoạn đầu; dƣới 40C

(40 độ F) sự phát triển cƣờng độ bị kìm hãm; ở mức hoặc dƣới mức âm độ, xuống đến -100C (14 độ F) thì không có sự phát triển về cƣờng độ. Tuy nhiên, khi nhiệt độ môi trƣờng trên 350C có thể gây bất lợi cho sự thủy hóa của xi măng, liên quan đến vấn đề

mất nƣớc.

Đồng thời nhiệt độ cũng ảnh hƣởng đến vai trò của silica fume, khi nhiệt độ tăng, tác

động của silica fume đến sự phát triển sớm cƣờng độ bê tông tăng [89]. Ngoài ra, khi nhiệt độ bê tông trên 350C, sẽ đẩy nhanh tốc độ thủy hóa của tro bay và xỉ lò cao [74].

2.4.4 Ảnh hƣởng của quá trình thủy hóa đến cấu trúc lỗ rỗng bê tông

Hồ xi măng đ ng rắn bao gồm gel xi măng, lỗ rỗng (mao quản) và xi măng chƣa thủy

hóa. Chất lƣợng quá trình thủy hóa của xi măng và phƣơng pháp bảo dƣỡng quyết định

cấu trúc lỗ rỗng của bê tông. Sự liên tục của các mao quản bên trong bê tông phụ thuộc

vào mức độ thủy hóa của xi măng, đối với bê tông có tỷ lệ N/X thấp, các lỗ mao quản

trở nên không liên tục sau một vài ngày thủy hóa. Sự gián đoạn và không đồng hƣớng

của các mao quản trong bê tông có tác dụng giảm tính thấm của bê tông nhƣng điều đ

lại giảm hiệu quả của các phƣơng pháp bảo dƣỡng cung cấp ẩm cho bê tông.

Theo [107] khi thuỷ hoá xảy ra hoàn toàn có thể đủ gel xi măng để lấp đầy và cô lập

các lỗ mao quản, làm cho các mao quản không liên tục, điều này có thể đạt đƣợc khi

đủ thời gian dƣỡng ẩm bê tông. Thời gian dƣỡng ẩm bê tông phụ thuộc vào tỷ lệ N/X,

đối với bê tông có N/X cao thì mức độ thuỷ hoá phải lớn hơn để gián đoạn các lỗ rỗng

mao quản bên trong bê tông.

2.4.5 Quá trình vật lý ảy ra trong quá trình đóng rắn bê tông

Trong quá trình thủy h a xi măng ở giai đoạn đầu đ ng rắn, dƣới tác động của các yếu

tố khí hậu, một loạt các quá trình vật lý xảy ra trong bê tông, nhƣ: quá trình mất nƣớc;

quá trình biến dạng mềm; sự thay đổi áp lực hơi; sự hình thành các lỗ rỗng, vi nứt;

v.v... Các quá trình này có liên quan lẫn nhau, ảnh hƣởng tới quá trình hình thành cấu

trúc ban đầu, cũng nhƣ cƣờng độ bê tông về sau (Hình 2.8) [13] [87].

Hình 2.8 Mối liên quan giữa hiện tượng vật lý trong quá trình đóng rắn [13]

Trong các quá trình này phải kể đến 2 quá trình cơ bản là: quá trình mất nƣớc và biến

dạng mềm của bê tông. Hai quá trình này tạo nên một hệ mắt xích xảy ra liên tiếp, đặc

trƣng cho vùng khí hậu nóng ẩm Việt Nam và ảnh hƣởng đến chất lƣợng bê tông,

không phân biệt bê tông thƣờng hay BTTL. Sự nghiên cứu sâu về 2 quá trình này ở

g c độ lý thuyết khoa học và thực nghiệm là cơ sở để đề xuất biện pháp bảo dƣỡng

phù hợp trong các điều kiện khí hậu thi công khác nhau, trong đ c khí hậu đặc trƣng

nóng ẩm Việt Nam.

2.4.5.1. Quá trình mất nƣớc của bê tông

Bản chất của quá trình mất nƣớc của bê tông là sự bay hơi của nƣớc (ở dạng tự do,

không nằm trong liên kết với các hạt và các pha của quá trình đ ng rắn bê tông) ra môi

trƣờng xung quanh dƣới tác động của các yếu tố thời tiết, chủ yếu là nhiệt độ không

khí, độ ẩm tƣơng đối của không khí, tốc độ gió và bức xạ mặt trời. Quá trình mất nƣớc

của bê tông còn gọi là quá trình trao đổi chất giữa bê tông với môi trƣờng bên ngoài.

Quá trình bay hơi nƣớc diễn ra nhanh trong những giờ đầu đ ng rắn, lƣợng nƣớc bay

hơi tập trung chủ yếu trong 8-10h đầu của quá trình đ ng rắn bê tông, và kéo dài trong

vài ngày nhƣng với tốc độ rất chậm [13].

Trong điều kiện khí hậu nóng ẩm Việt Nam, nhiệt độ, độ ẩm môi trƣờng, cƣờng độ

bức xạ mặt trời là những yếu tố ảnh hƣởng mạnh mẽ đến quá trình bay hơi nƣớc.

Ngoài ra, yếu tố modul mặt hở kết cấu Mh (đƣợc xác định bằng tỷ lệ giữa diện tích bay

hơi và thể tích khối bê tông) cũng c ảnh hƣởng lớn đến quá trình bay hơi nƣớc, kết

cấu càng mỏng thì Mh càng lớn và bay hơi nƣớc càng nhanh [13].

Nƣớc trong bê tông thông thƣờng có hai chức năng. Chức năng thứ nhất là kiến tạo,

giúp cho quá trình thủy h a xi măng và phát triển cƣờng độ của bê tông. Chức năng

thứ hai (ở mức độ nào đ mang tính phá hoại) là tham gia vào quá trình hình thành và

phát triển độ rỗng trong bê tông, kết quả của quá trình dịch chuyển nƣớc về phía mặt

thoáng và mất hơi nƣớc vào môi trƣờng xung quanh. Mức độ ảnh hƣởng của chức

năng thứ hai phụ thuộc vào thời gian diễn ra quá trình bay hơi nƣớc, điều kiện bảo

dƣỡng và các thông số khí hậu của môi trƣờng. Nếu kiểm soát và điều chỉnh đƣợc sự

dịch chuyển của nƣớc trong lòng bê tông và sự mất nƣớc của bê tông ra môi trƣờng

xung quanh thì sẽ làm giảm đƣợc ảnh hƣởng của chức năng thứ hai của nƣớc trong bê

tông và nhận đƣợc sản phẩm bê tông toàn khối với chất lƣợng cao hơn [13, 24].

Việc mất quá nhiều nƣớc do quá trình bay hơi c thể làm chậm hoặc ngăn cản sự thủy

hóa. Nếu nhiệt độ hợp lý, quá trình thủy hóa sẽ diễn ra nhanh hơn trong những ngày

đầu tiên sau khi bê tông đƣợc đổ. Tuy nhiên, điều quan trọng là cần duy trì lƣợng nƣớc

trong bê tông trong suốt giai đoạn này, sao cho quá trình bay hơi đƣợc ngăn chặn hoặc

giảm thiểu đáng kể.

Theo [137], sự bay hơi nƣớc đối với bê tông truyền thống trong giới hạn đến 30-35%

lƣợng nƣớc dùng sẽ không ảnh hƣởng xấu đến cấu trúc và chất lƣợng bê tông. Tuy

nhiên, nếu sự mất nƣớc diễn ra với cƣờng độ và khối lƣợng lớn sẽ thúc đẩy mất nƣớc

nhanh đạt giá trị cực đại và tiếp tục phát triển trong quá trình đ ng rắn tiếp theo của bê

tông (pha rắn), tạo ra nội ứng suất dẫn đến sự tạo thành các vết nứt trong cấu trúc bê

tông. Ngoài ra sự bay hơi nƣớc quá lớn sẽ làm cho bê tông rơi vào trạng thái mất nƣớc,

ảnh hƣởng đến quá trình thủy h a xi măng. Tất cả các yếu tố đ sẽ ảnh hƣởng đến

cƣờng độ, tính chống thấm và chất lƣợng bê tông.

Hiện tƣợng thoát nƣớc lên bề mặt bê tông là hiện tƣợng khi bê tông còn ở trạng thái

mềm dƣới tác dụng của trọng lƣợng bản thân, các thành phần nặng hơn của bê tông sẽ

lắng xuống và đẩy nƣớc trong bê tông lên bề mặt. BTTL có tỷ lệ bột mịn lớn hơn, tỷ lệ

N/B thấp và liều lƣợng phụ gia siêu dẻo lớn hơn bê tông truyền thống nên nƣớc thoát

trên bề mặt ít xảy ra [87]. Vì vậy, bảo dƣỡng BTTL phải tiến hành sớm hơn để ngăn

ngừa sự bốc hơi của nƣớc sau khi đổ bê tông nhằm bù đắp cho hiện tƣợng không có

nƣớc thoát lên bề mặt, giảm nguy cơ nứt sớm, đặc biệt bề mặt bê tông là khu vực chịu

ảnh hƣởng bay hơi nƣớc đầu tiên.

Ngoài yếu tố thành phần cấp phối bê tông, các yếu tố khí hậu môi trƣờng xung quanh

nhƣ nhiệt độ, độ ẩm không khí, tốc độ gió và nhiệt độ bê tông có ảnh hƣớng lớn đến

tốc độ bay hơi nƣớc bề mặt, đƣợc xác định theo công thức (1.9) [33, 124]:

(1.9) E = 5 x [(Tbt +18)2,5- W x (Tkk+18)2,5] x (V+4) x 10-6

Trong đó: E: tốc độ mất nƣớc bề mặt (kg/m2/giờ). Tbt, Tkk: nhiệt độ của bê tông và nhiệt độ không khí (0C)

W: độ ẩm tƣơng đối của không khí (%).

V: vận tốc gió (km/giờ). Khi tốc độ mất nƣớc bề mặt E vƣợt quá trị số 0,5kg/m2/giờ cần thiết phải có biện pháp giảm sự bay hơi nƣớc bê tông; Khi E vƣợt quá trị số 1kg/m2/giờ bắt buộc phải có biện

pháp chống mất nƣớc bề mặt của bê tông. Theo quan điểm trong [110], hiện tƣợng nứt bề mặt kết cấu bê tông thƣờng xảy ra sau khi lƣợng nƣớc bay hơi từ 2-3kg/m2. ACI cho rằng khi tốc độ bay hơi nƣớc trên 1kg/m2/giờ thì có khả năng xảy ra nứt bề mặt bê

tông [124].

2.4.5.2. Quá trình biến dạng mềm của bê tông

Bề mặt bê tông luôn có hiện tƣợng bay hơi nƣớc trƣớc và trong quá trình đ ng rắn

trong mọi điều kiện thời tiết, làm cho áp suất nƣớc và hơi trong các mao quản giảm

gây biến dạng bê tông. Biến dạng mềm là hiện tƣợng thay đổi thể tích của bê tông khi

chƣa c cƣờng độ, hoặc cƣờng độ còn rất nhỏ. Quá trình biến dạng mềm diễn ra trong

khoảng 8-10 giờ đầu đ ng rắn của bê tông [87]. Biến dạng mềm chủ yếu phụ thuộc và

quá trình mất nƣớc bê tông và các yếu tố kỹ thuật khác nhƣ hàm lƣợng phụ gia siêu

dẻo, độ mịn của các phụ gia khoáng, thể tích hồ, ... Theo [13] yếu tố bay hơi nƣớc

trong quá trình đ ng rắn và phản ứng thủy h a ―tự biến dạng‖ của xi măng trong bê

tông c tác động đáng kể đến biến dạng mềm bê tông, tốc độ mất hơi nƣớc càng nhanh

thì biến dạng mềm càng lớn.

Về mặt cấu trúc kết cấu, bê tông không thể biến dạng tự do, tất cả đều có thể bị ngăn

cản. Do đ việc nứt bê tông trong giai đoạn này là hoàn toàn có thể xảy ra, thậm chí

còn có thể xảy ra nhanh do bê tông c độ liên kết thấp. Ngoài ra, do hiện tƣợng thoát

nƣớc không đồng đều trong bê tông dẫn đến chênh lệch biến dạng, dẫn đến nguy cơ

nứt. Nứt do biến dạng mềm thƣờng xảy ra trong điều kiện thời tiết khô, nóng và có thể

phát triển khi tốc độ bay hơi nƣớc lớn hơn tốc độ nƣớc thoát lên bề mặt, do quá trình

cố kết cấu trúc bê tông mới đổ. Nhiệt độ bê tông và không khí cao, tốc độ gi cao, độ

ẩm tƣơng đối của không khí thấp, làm tăng tốc độ thoát hơi nƣớc, đẩy nhanh biến dạng

mềm, và làm tăng khả năng nứt bề mặt bê tông. Thông thƣờng quá trình mất nƣớc xảy

ra mạnh trên bề mặt bê tông do nƣớc di chuyển từ dƣới lên chậm hơn tốc độ bay hơi

khỏi bề mặt bê tông, nên biến dạng mềm của lớp bê tông bề mặt là luôn lớn hơn lớp

dƣới. Các vết nứt biến dạng mềm thƣờng xuất hiện trên bề mặt kết cấu và làm ảnh

hƣởng đến cƣờng độ và độ bền lâu của bê tông [13]. Vì vậy, trong giai đoạn đầu đ ng

rắn, cần có biện pháp bảo dƣỡng che phủ bảo vệ bề mặt kết cấu, đặc biệt trong điều

kiện khí hậu nắng nóng.

2.5 BẢO DƢỠNG BÊ T NG TỰ LÈN

2.5.1 Bản chất của bảo dƣỡng bê tông

Theo ACI 308 bảo dƣỡng là quá trình giúp cho xi măng thuỷ hoá và phát triển thuận

lợi các tính chất cơ lý theo thời gian. Quá trình thuỷ hoá của xi măng đƣợc liên tục khi

đƣợc cung cấp đủ độ ẩm và nhiệt độ thích hợp. Phƣơng pháp bảo dƣỡng đƣợc thực

hiện là hạn chế mất nƣớc hoặc nhiệt hoặc cả hai từ bê tông hoặc cung cấp từ bên ngoài

nhiệt độ và độ ẩm [44].

Theo TCVN 8828:2011 [5] bảo dƣỡng bê tông là quá trình giữ ẩm thƣờng xuyên cho

bê tông trong điều kiện tác động của các yếu tố khí hậu. Thực hiện dƣỡng ẩm bằng

cách tƣới nƣớc trực tiếp lên bề mặt bê tông, phủ vật liệu ẩm và tƣới nƣớc, phun sƣơng

hoặc phủ các vật liệu cách nƣớc lên bề mặt.

Nhƣ vậy, bản chất của bảo dƣỡng bê tông nói chung và BTTL nói riêng là tạo điều

kiện thuận lợi về nhiệt độ và độ ẩm để cho xi măng thủy hóa và các phản ứng

Puzzolanic với sự tham gia của các phụ gia khoáng hoạt tính puzzolan xảy ra trong

giai đoạn đầu đ ng rắn, các điều kiện này phải đƣợc duy trì cho đến khi bê tông phát

triển và đạt đƣợc các thuộc tính mong muốn. Yếu tố độ ẩm giúp phản ứng thủy hóa

đƣợc thực hiện tối đa, còn nhiệt độ là điều kiện để đảm bảo tốc độ thủy hóa của xi

măng.

2.5.2 Các thông số kỹ thuật bảo dƣỡng bê tông

Theo nhiều nghiên cứu, quá trình bảo dƣỡng bê tông đƣợc chia ra làm 2 giai đoạn: giai

đoạn bảo dƣỡng ban đầu (BDBĐ) và giai đoạn bảo dƣỡng tiếp theo (BDTT).

Giai đoạn BDBĐ đƣợc thực hiện ngay sau khi bê tông đƣợc hoàn thiện bề mặt, còn

chƣa c cƣờng độ, mục đích của giai đoạn này là kiểm soát quá trình mất nƣớc bề mặt

của bê tông. Thời gian BDBĐ phụ thuộc vào yếu tố khí hậu thi công và thành phần cấp

phối bê tông. Đối với bê tông truyền thống thì thời gian BDBĐ đến khi có thể tƣới

nƣớc trực tiếp lên bề mặt và bê tông đạt đƣợc cƣờng độ khoảng 0,3 – 0,5 MPa [13].

Theo một số nghiên cứu, thời gian BDBĐ của bê tông cần đƣợc xác định cụ thể, phụ

thuộc vào việc kiểm soát lƣợng nƣớc bay hơi và biến dạng mềm của bê tông. Có thể

coi thời gian BDBĐ chính là thời gian để cho bê tông tự bay hơi tự do và đạt đƣợc

cƣờng độ nhất định, thƣờng khoảng từ 1 - 4 giờ trong các điều kiện khí hậu khác nhau

BD và thời gian bảo dƣỡng cần

của Việt Nam, sau đ mới tiến hành BDTT [24, 135].

BD tính bằng % cƣờng độ mác bê tông ở

Giai đoạn BDTT đƣợc thực hiện sau BDBĐ với 2 thông số kỹ thuật cơ bản biểu thị quá trình bảo dƣỡng là: cƣờng độ bảo dƣỡng tới hạn Rth BD. Cƣờng độ bảo dƣỡng tới hạn Rth thiết Tct

BD thì bê

tuổi 28 ngày, đ ng rắn trong điều kiện tiêu chuẩn R28 (%R28). Thông số này trả lời cho câu hỏi: cần bảo dƣỡng bê tông đến cƣờng độ nào. Khi bê tông đạt đến Rth

BD tính bằng ngày đêm, là thời gian để bê tông đạt

tông đã c cấu trúc cơ bản, đủ để phát triển bình thƣờng, đạt đƣợc các tính chất mong

BD. Thông số này trả lời cho câu hỏi: cần bảo dƣỡng bê tông trong thời gian

muốn, trƣớc các yếu tố bất lợi của môi trƣờng, mà không cần phải tiếp tục bảo dƣỡng. Thời gian bảo dƣỡng cần thiết Tct đƣợc Rth

bao lâu? [13, 16, 24, 135].

Vậy, đối với bảo dƣỡng BTTL, các yếu tố và thông số kỹ thuật cần xác định bao gồm:

BD.

hình thức của BDBĐ, thời gian bắt đầu và kết thúc BDBĐ, hình thức BDTT, thời gian và cƣờng độ bảo dƣỡng tới hạn Rth bảo dƣỡng cần thiết Tct

2.5.3 Các phƣơng pháp bảo dƣỡng bê tông

Bê tông thi công ở các công trƣờng xây dựng có thể đƣợc bảo dƣỡng bằng 2 hình thức

nhƣ sau [86] :

- Duy trì sự tồn tại của nƣớc trộn trong bê tông ở giai đoạn đầu đ ng rắn, bao gồm

ngâm, phun nƣớc, phun sƣơng hoặc phủ vải ẩm. Hình thức này sử dụng nƣớc để bảo

dƣỡng nên thƣờng đƣợc gọi là bảo dƣỡng ẩm.

- Giảm thiểu quá trình mất nƣớc bê tông bằng cách che phủ lên bề mặt bê tông các loại

vật liệu cách ẩm nhƣ: vải nhựa, bạt giấy không thấm nƣớc, ni lông hoặc sử dụng các

hợp chất bảo dƣỡng dạng tạo màng. Hình thức này không sử dụng nƣớc để bảo dƣỡng,

nên thƣờng đƣợc gọi là bảo dƣỡng khô.

Theo liệt kê trong [86], một số phƣơng pháp bảo dƣỡng bê tông cơ bản đƣợc sử dụng

nhƣ sau:

- Ngâm nước: Bê tông kết cấu có bề mặt phẳng lớn nhƣ sàn, mái c thể đƣợc bảo

dƣỡng bằng cách ngâm nƣớc, nhằm ngăn ngừa sự mất nƣớc và duy trì một mức nhiệt

độ, độ ẩm ổn định trong bê tông.

- Phun sương và tưới nước: Phun sƣơng và tƣới nƣớc định kỳ lên bề mặt bê tông có

tác dụng làm tăng độ ẩm trong không khí và làm ẩm bề mặt bê tông, từ đ làm chậm

tốc độ mất nƣớc của bê tông qua bề mặt. Tuy nhiên phƣơng pháp này đòi hỏi nghiêm

ngặt trong kỹ thuật thực hiện. Ở điều kiện thời tiết nắng nóng, bức xạ mặt trời cao,

không khuyến cáo áp dụng phƣơng pháp này, tránh cho bề mặt bê tông bị xung nhiệt

liên tục trong khoảng thời gian giữa các lần tƣới nƣớc.

- Phủ vật liệu giữ ẩm: Phủ lên bề mặt bê tông ngay khi bê tông vừa bắt đầu đ ng rắn

vật liệu giữ ẩm (vải bố...) đƣợc làm ẩm thƣờng xuyên.

- Phủ (che) màng ni lông: Phủ lên bề mặt bê tông màng ni lông hay vật liệu cách ẩm

nhằm hạn chế mất nƣớc bê tông.

- Phun hợp chất tạo màng: Phun lên bề mặt bê tông đã c độ cứng nhất định các hợp

chất tạo màng dạng lỏng bao gồm các dạng sáp, cao su chlorinate, nhựa thông và các

vật liệu khác, nhằm giữ và giảm sự mất nƣớc của bê tông.

- Giữ nguyên ván khuôn: Ván khuôn không tháo sớm, giữ nguyên tại chỗ bề mặt kết

cấu giúp ngăn chặn sự mất độ ẩm của bê tông. Các tấm khuôn gỗ cần đƣợc giữ ẩm

bằng cách phun nƣớc, đặc biệt trong điều kiện thời tiết khô, nóng.

Nhƣ vậy, theo phân tích cơ sở khoa học về tính công tác hỗn hợp bê tông và bảo

dƣỡng bê tông tự lèn có thể rút ra một số kết luận nhƣ sau:

Tính công tác của hỗn hợp BTTL đƣợc đặc trƣng bởi khả năng lấp đầy, khả năng chảy

qua, khả năng chống phân tầng. Tính công tác ban đầu của hỗn hợp BTTL chịu sự ảnh

hƣởng của yếu tố vật liệu thành phần và nhiệt độ của hỗn hợp. Tính công tác bị suy

giảm theo thời gian lƣu giữ, vận chuyển với các mức độ khác nhau phụ thuộc vào

nhiều yếu tố: tính chất ban đầu của hỗn hợp, tỷ lệ N/B, phƣơng tiện lƣu giữ và đặc biệt

là các yếu tố khí hậu môi trƣờng. Trên kinh nghiệm nghiên cứu đã thực hiện trên thế

giới, việc sử dụng mạng ANN để đƣa ra dự báo về tính công tác của hỗn hợp BTTL

trong điều kiện khí hậu Việt Nam là c cơ sở khoa học và khả thi.

Tốc độ thủy h a, đ ng rắn và phát triển cƣờng độ BTTL phụ thuộc vào hàm lƣợng,

tính chất của xi măng, phụ gia khoáng và phụ gia hóa dẻo. Các yếu tố này ảnh hƣởng

khác nhau đến tốc độ thủy hóa và phát triển cƣờng độ BTTL, dẫn đến ảnh hƣởng đến

thời gian bảo dƣỡng bê tông. BTTL có tỷ lệ N/X thấp luôn có hiện tƣợng tự khô, các

mao quản thƣờng không liên tục, kết hợp với các lỗ rỗng nhỏ và mịn nên việc cung

cấp độ ẩm vào bên trong bê tông bằng phƣơng pháp tƣới nƣớc là không hiệu quả.

BTTL có lƣợng bột lớn, hàm lƣợng phụ gia siêu dẻo nhiều, hiện tƣợng nƣớc trồi lên

trên bề mặt kết cấu ít xảy ra nên BDBĐ cần bắt đầu sớm để tránh nứt cho kết cấu bề

mặt, đặc biệt là trong điều kiện nắng nóng, thời gian BDTT cũng kéo dài hơn.

Mất nƣớc nhanh dẫn đến biến dạng mềm phát triển, là hai quá trình vật lý xảy ra ở giai

đoạn đầu đ ng rắn, ảnh hƣởng đến chất lƣợng bê tông, quy luật và giá trị của mất nƣớc

và biến dạng mềm là một trong những cơ sở để quyết định thời điểm bảo dƣỡng BTTL

trong điều kiện khí hậu Việt Nam.

Điều kiện khí hậu Việt Nam ảnh hƣởng ở các mức độ khác nhau đến công tác BTTL,

trong đ kể đến sự suy giảm tính công tác và lựa chọn phƣơng pháp bảo dƣỡng. Về cơ

bản, khí hậu Việt Nam đƣợc phân thành 4 điều kiện tƣơng đối theo nhiệt độ và độ ẩm tƣơng đối của môi trƣờng trong ngày: nồm ẩm - nhiệt độ dao động từ 15-300C, độ ẩm dao động từ 70-95%; khô hanh – nhiệt độ 18-300C, độ ẩm 40-65%; nóng ẩm – nhiệt độ 28-35 (0C), độ ẩm 45-85%; và nắng nóng – nhiệt độ 28-400C, độ ẩm 40-65%.

CHƢƠNG 3: VẬT LIỆU SỬ DỤNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 VẬT LIỆU THÀNH PHẦN SỬ DỤNG CHO BÊ T NG TỰ LÈN

3.1.1 Xi măng

Sử dụng xi măng PC40 Bút Sơn đáp ứng tiêu chí về cấp độ bền của bê tông theo

TCVN 10306:2014 [7] và phù hợp theo TCVN 2682:2009 [2], có thành phần h a học

và tính chất cơ lý theo bảng 3.1 và 3.2.

Bảng 3.1 Thành phần hoá của xi măng PC40 Bút Sơn

Oxit SO3 MgO MKN Na2O K2O Hàm lƣợng cặn không tan

% 2,14 2,74 1,52 0,65 0,14 0,61

Bảng 3.2 Tính chất cơ lý của xi măng PC40 Bút Sơn

STT Chỉ tiêu thí nghiệm Kết quả Phƣơng pháp thử TCVN 2682:2009

1 Khối lƣợng riêng (g/cm3) - TCVN 4030:2003 3,10

TCVN 4030:2003 2

TCVN 6017:2015 3

TCVN 6017:2015 4 Độ mịn xác định theo - Phƣơng pháp sàng (%) - Phƣơng pháp Blaine (cm2/g) Lƣợng nƣớc tiêu chuẩn (%) Thời gian đông kết (min) - Bắt đầu - Kết thúc

2,5 3550 28,5 145 210 1,5 TCVN 6017:2015 5 Độ ổn định thể tích, mm  10  2800 -  45  375  10

TCVN 6016:2011 6 28,7 44,5 Cƣờng độ nén (MPa) - Tuổi 3 ngày - Tuổi 28 ngày  21  40

3.1.2 Cốt liệu

3.1.2.1 Cốt liệu lớn - đá dăm

Căn cứ khuyến cáo về sử dụng đá dăm cho BTTL: đá với Dmax trong khoảng 10 -

15mm sẽ tạo ra hỗn hợp BTTL ổn định hơn [81]; trong trƣờng hợp bê tông cƣờng độ

cao, nên chọn đá với Dmax trong khoảng 9,5 - 12,7mm [45], chọn đá dăm có nguồn gốc

từ đá vôi mỏ Kiện Khê, Hà Nam, với Dmax trong khoảng 5 – 10mm cho BTTL trong

nghiên cứu của luận án. Một số tính chất cơ lý của đá dăm đƣợc trình bày tại bảng 3.3.

Bảng 3.3 Tính chất cơ lý của đá dăm

TCVN 7572-4:06

TT Chỉ tiêu thí nghiệm Phƣơng pháp thử Kết quả TCVN 7570:2006

TCVN 7572-6:06

2,75 - 1 Khối lƣợng riêng (g/cm3)

1540 - 4 Khối lƣợng thể tích xốp

(kg/m3)

TCVN 7572-6:06 TCVN 7572-8:06

TCVN 7572-11:06

44,2 0,1 5 Độ hổng (%) 6 Hàm lƣợng bụi, bùn, sét (%)

TCVN 7572-2:06

11,9  1,0 - 7 Độ nén dập trong xi lanh (%)

8 Kích thƣớc danh nghĩa hạt cốt 10

liệu, Dmax (mm)

3.1.2.2 Cốt liệu nhỏ - cát vàng

Cát vàng dùng cho BTTL trong nghiên cứu là cát nguồn sông Lô, đảm bảo khô, sạch,

không có tạp chất, kích thƣớc hạt lớn nhất không quá 5mm với một số tính chất cơ lý

thể hiện ở bảng 3.4 và thành phần hạt bảng 3.5.

Bảng 3.4 Tính chất cơ lý của cát vàng

TCVN 7572-4:06

TCVN Kết TT Chỉ tiêu thí nghiệm Phƣơng pháp thử 7570:2006 quả

TCVN 7572-6:06

1 Khối lƣợng riêng (g/cm3) 2,60 -

TCVN 7572-2:06

2 Khối lƣợng thể tích xốp (kg/m3) 1450

TCVN 7572-8:06

3 Mô đun độ lớn 2,62 2,0 ÷ 3,3

TCVN 7572-8:06

4 Hàm lƣợng bụi, bùn, sét (%) 0,12  1,50

TCVN 7572-8:06

5 Hàm lƣợng mica (%) 0,1

6 Hàm lƣợng Cl- (%) 0,15

Bảng 3.5 Thành phần hạt của cát vàng

Lƣợng s t tích lũy của cát, % Lƣợng hạt

>5mm 0,14(mm) 0,315(mm) 0,63(mm) 1,25 (mm) 2,5(mm)

94,7 79,4 52,4 29,5 6,0 0,0

3.1.3 Phụ gia

xi măng, tro bay là kinh tế và khả dụng nhất. Ngoài tăng cƣờng tính công tác của hỗn hợp

BTTL, việc sử dụng tro bay trong thành phần còn có tác dụng giảm nhiệt thủy hóa, cải thiện

độ bền lâu của bê tông. Trên cơ sở khảo sát về tính sẵn có và phổ biến của tro bay ở Việt

Nam, luận án lựa chọn tro bay là thành phần phụ gia mịn để chế tạo BTTL.

3.1.3.1. Phụ gia khoáng hoạt tính: Theo nghiên cứu [120], trong các phụ gia mịn thay thế

Luận án sử dụng tro bay tuyển nhiệt điện Phả Lại, đạt yêu cầu kỹ thuật của tro bay loại

F theo tiêu chuẩn ASTM C618:12 [60] và TCVN 10302:2014 [1], có thành phần hóa

học và tính chất kỹ thuật tro bay thể hiện bảng 3.6 và 3.7.

Bảng 3.6 Thành phần hoá của tro bay Phả Lại

Thành phần CaO MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3 SO3

% 54,38 18,96 6,23 2,8 1,05 0,3

Bảng 3.7 Tính chất kỹ thuật của tro bay

STT Chỉ tiêu thí nghiệm Kết quả Phƣơng pháp thử

1 Khối lƣợng riêng (g/cm3) 2,37 TCVN 4030:2003

2 Mất khi nung (%) 5,07 TCVN 8262:2009

Độ ẩm (%) 3 0,3 TCVN 8262:2009

Độ hoạt tính 7 ngày (%) 4 90,5 TCVN 6882:2001

Độ hoạt tính 28 ngày (%) 5 93,1 TCVN 6882:2001

6 14 TCVN 8827:2011 Hàm lƣợng lọt trên sàng 0,045mm (%)

3.1.3.2. Phụ gia hóa học

Phụ gia siêu dẻo dùng để chế trộn BTTL trong nghiên cứu là phụ gia siêu dẻo thế hệ

mới gốc polycarboxylate BiFi HV298, phù hợp với tiêu chuẩn ASTM C494 loại G

[59]: loại polyme tổng hợp, không chứa ion Clo; dạng lỏng; mầu vàng nâu; tỷ trọng

1,05 ± 0,05 kg/lít, mức giảm nƣớc 30-40%.

Phụ gia biến tính độ nhớt sử dụng loại Culminal MHPC400, là loại bột màu trắng,

nguồn gốc từ cellulose ether, dễ tan trong nƣớc.

3.1.4 Nƣớc

Nƣớc trộn cho bê tông thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 4506:2012 Nƣớc

trộn cho bê tông và vữa – Yêu cầu kỹ thuật [3].

3.2 THIẾT Ế CẤP PHỐI VÀ CHẾ TẠO HỖN HỢP BÊ T NG TỰ LÈN

CHO THỰC NGHIỆM

3.2.1 Phƣơng pháp thiết kế cấp phối bê tông tự lèn

Hiện nay, các nƣớc chƣa c tiêu chuẩn riêng về thiết kế cấp phối BTTL, thiết kế cấp

phối thực hiện theo hƣớng dẫn của các tổ chức, hiệp hội nghề và nhà nghiên cứu bê

tông. Hầu hết các phƣơng pháp thiết kế cấp phối đều dựa vào tính công tác hỗn hợp bê

tông làm tiêu chí thiết kế cấp phối, chỉ có 2 phƣơng pháp sử dụng cƣờng độ nén làm

tiêu chí thiết kế [84, 119]. Phƣơng pháp thiết kế cấp phối BTTL đƣợc phân thành hai

nhóm chính nhƣ sau:

- Thiết kế dựa trên sự tối ƣu h a lƣợng hồ bao quanh cốt liệu.

- Thiết kế dựa trên số liệu thực nghiệm và đánh giá vật liệu sử dụng.

Phƣơng pháp thiết kế dựa trên sự tối ƣu h a lƣợng hồ bao quanh cốt liệu gồm phƣơng

pháp CBI [58], phƣơng pháp ICAR [85]. Thể tích hồ đƣợc xác định dựa trên thể tích

khoảng trống cốt liệu. Thiết kế thành phần hồ dựa trên việc đo lƣu biến của hồ. Các

phƣơng pháp này thực hiện khá phức tạp do phải đo để xác định thể tích khoảng trống

giữa cốt liệu và tính lƣu biến của hồ. Tuy nhiên, kết quả thiết kế cấp phối BTTL cuối

cùng đều phải thử nghiệm tính công tác của hỗn hợp bê tông và cƣờng độ nén để điều

chỉnh các thành phần vật liệu.

Phƣơng pháp thiết kế dựa trên số liệu thực nghiệm và đánh giá vật liệu sử dụng đơn

giản hơn do sử dụng các kết quả khảo sát đã c nên giảm đƣợc số lƣợng thử nghiệm.

Akamura và Ozawa đề xuất cốt liệu nhỏ (cát) đƣợc cố định ở mức 40% thể tích vữa,

cốt liệu lớn (đá) chiếm 50% thể tích bê tông, tỷ lệ (N/B)v giả định trong khoảng 0,9 – 1

(Hình 3.1) [99].

Liên đoàn bê tông châu Âu (European Federation of National Associations

Representing for Concrete – EFNARC) đề xuất tỷ lệ N/B theo thể tích (N/B)v từ 0,85 -

1,10, thể tích bột từ 160 - 240 lít, cốt liệu lớn từ 270 - 360 lít, cát chiếm từ 48-55% tổng thể tích cốt liệu, nƣớc từ 150-210 lít/m3, bọt khí khoảng 2% thể tích [57].

Viện bê tông châu Mỹ khuyến cáo trong ACI 237.R: cốt liệu lớn lấy bằng 50% thể tích

bê tông, thể tích hồ 34 - 40%, thể tich vữa 68 - 72%, tỷ lệ N/B = 0,32 - 0,45 [42]; tính

tự lèn của bê tông đạt đƣợc bằng cách điều chỉnh N/B và hàm lƣợng phụ gia siêu dẻo.

Trên cơ sở đ , kết hợp đánh giá cơ sở công nghệ - kỹ thuật, thiết bị chế trộn bê tông

của phòng thí nghiệm, chất lƣợng vật liệu thành phần, trình độ nhân lực thí nghiệm,

phƣơng pháp thiết kế dựa trên số liệu thực nghiệm và đánh giá các vật liệu sử dụng

đƣợc lựa chọn để thiết kế cấp phối BTTL trong luận án.

Hình 3.1 Tỷ lệ theo thể tích của các thành phần trong hỗn hợp BTTL [99]

3.2.2 Xác định các thông số kỹ thuật thiết kế cấp phối bê tông tự lèn

Trên cơ sở khoảng giá trị các thông số kỹ thuật thiết kế cấp phối BTTL nhƣ đã phân

tích của châu Âu, Nhật, Mỹ, kết hợp với kết quả khảo sát sơ bộ về vật liệu sử dụng và

kết quả nghiên cứu trong [12], xác định các thông số kỹ thuật để thiết kế hỗn hợp

BTTL cho thực nghiệm, cụ thể nhƣ sau:

- Hàm lƣợng khí trong hỗn hợp bê tông 2% [57] .

- Hàm lƣợng ban đầu ở trạng thái lèn chặt của cốt liệu lớn lấy bằng 50% thể tích hỗn

hợp bê tông ở trạng thái lèn chặt [99].

- Theo [99] tỷ lệ (N/B)v từ 0,9-1,0; hƣớng dẫn [57], (N/B)v từ 0,85-1,1. Qua khảo sát ỏ

nghiên cứu [12], Luận án chọn khảo sát tỷ lệ (N/B)v = 0,9-1,14 (theo khối lƣợng trong

khoảng 0,256 - 0,374).

- Theo [57], cát/cốt liệu 0,48-0,55, qua khảo sát ở nghiên cứu [12], chọn tỷ lệ theo thể

tích cát/cốt liệu: 0,526.

- Theo hƣớng dẫn ACI 237R.07 [42], thì thay thế tro bay từ 20-40% có tác dụng tăng

tính công tác hỗn hợp BTTL. Luận án chọn khảo sát tro bay/bột (TrB/B) trong khoảng

0,081 - 0,418.

- Theo khảo sát [12], phụ gia siêu dẻo lấy bằng 1% khối lƣợng bột.

- Theo khảo sát [12], VMA lấy bằng 0,0346% khối lƣợng bột.

3.2.3 Chế tạo hỗn hợp bê tông tự lèn

3.2.3.1. Xác định thành phần vật liệu

Sử dụng phƣơng pháp thực nghiệm dựa trên nguyên tắc thể tích tuyệt đối để tính toán

thành phần cấp phối BTTL. Bảng 3.8 thể hiện kết quả thiết kế của 30 mẫu cấp phối

BTTL (ký hiệu CP), sử dụng vật liệu nhƣ đã nêu trong Mục 3.1.

N/B TrB/B

Vhồ

Vn/VB

Ký hiệu

XM (kg)

Tro bay (kg)

Đá (kg)

Cát (kg)

Nƣớc (kg)

Siêu dẻo (kg)

VMA (kg)

CP1

0,256 0,081

600,0

770

808

197,0

52,9

6,53

0,23

0,39

0,91

CP2

0,28

0,081

576,8

770

808

189,0

50,8

6,28

0,22

0,39

0,91

CP3

0,315 0,081

546,0

770

808

187,1

48,1

5,94

0,21

0,39

0,95

CP4

0,35

0,081

518,3

770

808

197,4

45,7

5,64

0,20

0,39

1,06

CP5

0,374 0,081

500,9

770

808

203,8

44,1

5,45

0,19

0,39

1,13

CP6

0,256

0,15

548,7

770

808

199,0

96,8

6,45

0,22

0,39

0,91

CP7

0,28

0,15

527,7

770

808

192,0

93,1

6,21

0,21

0,39

0,92

CP8

0,315

0,15

499,8

770

808

185,2

88,2

5,88

0,20

0,39

0,93

83,8

CP9

0,35

0,15

474,7

770

808

195,5

5,58

0,19

0,39

1,04

CP10 0,374

0,15

458,9

81,0

770

808

201,9

5,40

0,19

0,39

1,11

CP11 0,256

0,25

476,3

158,8

770

808

201,0

6,35

0,22

0,39

0,91

CP12

0,28

0,25

458,3

152,8

770

808

194,0

6,11

0,21

0,39

0,91

CP13 0,315

0,25

434,4

144,8

770

808

182,5

5,79

0,20

0,39

0,91

CP14

0,35

0,25

412,9

137,6

770

808

192,7

5,51

0,19

0,39

1,01

CP15 0,374

0,25

399,4

133,1

770

808

199,2

5,33

0,18

0,39

1,08

CP16 0,256

0,35

406,2

218,7

770

808

205,0

6,25

0,22

0,39

0,92

CP17

0,28

0,35

391,1

210,6

770

808

196,0

6,02

0,21

0,39

0,91

CP18 0,315

0,35

371,0

199,8

770

808

179,8

5,71

0,20

0,39

0,88

CP19

0,35

352,9

190,0

770

808

190,0

5,43

0,19

0,39

0,98

CP20 0,374

0,35

341,5

183,9

770

808

196,5

5,25

0,18

0,39

1,05

CP21 0,256 0,418

359,8

258,4

770

808

205,0

6,18

0,21

0,39

0,91

Bảng 3.8 Thành phần các cấp phối hỗn hợp BTTL

CP22

0,28

0,418

346,6

248,9

770

808

198,0

5,95

0,21

0,39

0,91

CP23 0,315 0,418

329,0

236,3

770

808

188,0

5,65

0,20

0,39

0,91

CP24

0,35

0,418

313,0

224,8

770

808

188,3

5,38

0,19

0,39

0,96

CP25 0,374 0,418

303,0

217,6

770

808

194,7

5,21

0,18

0,39

1,03

CP26

0,35

0,254

409,3

140,0

770

808

197,0

5,49

0,19

0,39

1,03

CP27

0,37

0,249

399,9

133,0

770

808

211,0

5,33

0,18

0,39

1,14

CP28

0,30

0,248

444,9

147,4

770

808

185,9

5,92

0,20

0,39

0,90

CP29

0,32

0,418

328,8

236,4

770

808

189,0

5,65

0,20

0,39

0,92

CP30

0,35

0,4

323,9

216,0

770

808

192,0

5,40

0,19

0,39

0,98

3.2.3.2. Trộn hỗn hợp bê tông tự lèn

Tiến hành trộn hỗn hợp BTTL bằng máy trộn kiểu rơi tự do c dung tích 150 lít, điều

chỉnh tốc độ quay bằng thiết bị biến tần. Trên cơ sở tham khảo quy trình trộn nêu ở tài

liệu [67], kết hợp với đánh giá thực nghiệm ở phòng thí nghiệm, quy trình trộn BTTL

đƣợc thực hiện nhƣ thể hiện bảng 3.9.

Bảng 3.9 Quy trình trộn hỗn hợp BTTL

Bƣớc Nội dung quy trình Thời gian trộn

1 Cấp 50% (nƣớc + phụ gia hóa học) + 100% đá 1 phút

2 Cấp từ từ (xi măng + tro bay), trộn đều 1.5 phút

3 Cấp 100% cát + 50% (nƣớc + phụ gia hóa học), trộn đều 5 phút

4 Dừng, kiểm tra đánh giá chất lƣợng bằng trực quan 5 phút

5 Trộn lại hỗn hợp nếu chƣa đạt yêu cầu 5 phút

6 Đổ hỗn hợp bê tông ra máng

3.2.3.3. Kiểm tra các thông số tính công tác của hỗn hợp bê tông tự lèn

ASTM và EN đều xây dựng tiêu chuẩn về phƣơng pháp thí nghiệm các thông số tính

công tác của hỗn hợp BTTL. Kết quả áp dụng hai tiêu chuẩn đƣợc đánh giá là khá

tƣơng đồng [17]. Tiêu chuẩn ―EN 12350:2010 Testing fresh concrete‖ [51], hƣớng dẫn

cụ thể việc xác định 6 thông số đặc trƣng tính công tác của hỗn hợp BTTL: SF, T500,

Vfunnel, Jring, Lbox, SR, giúp cho việc đánh giá chính xác và thuận lợi. Vì vậy, luận án

lựa chọn tiêu chuẩn EN để xác định, đánh giá các thông số tính công tác của hỗn hợp

BTTL (Hình 3.2, Bảng 3.9), đồng thời tham khảo phƣơng pháp đánh giá trực quan tính

công tác hỗn hợp BTTL theo ASTM dựa trên bảng giá trị VSI (hình 3.3).

a) Xác định độ chảy lan (SF) và thòi gian chảy T500 [46]: Hỗn hợp BTTL đƣợc đổ vào

côn, rút côn theo phƣơng thẳng đứng, thời gian khi hỗn hợp bê tông chảy đến vòng

tròn đƣờng kính 500mm là giá trị T500. Khi hỗn hợp BTTL kết thúc chảy, đƣờng kính

vòng vữa là giá trị độ chảy lan SF. Giá trị SF thông dụng từ 650-800mm; T500 thông

dụng 2-5s [57].

b) Xác định khả năng vƣợt qua (chảy xuyên qua)

Khả năng chảy vƣợt qua Jring: đƣợc xác định trong phƣơng pháp thí nghiệm vòng Jring,

là chênh lệch độ cao hỗn hợp bê tông ở giữa tâm vòng và mép ngoài vòng Jring - Bj

[50]. Khả năng vƣợt qua Lbox: đƣợc xác định qua thí nghiệm với dụng cụ Lbox, là tỷ lệ

giữa chiều cao 2 cột vữa (H2/H1) sau khi chảy qua Lbox [48]. Khả năng vƣợt qua

Vfunnel: đổ hỗn hợp bê tông vào phễu cho đến khi đầy phễu, mở đáy phễu dùng đồng hồ

đo thời gian cho đến khi hỗn hợp bê tông chảy hết (giá trị đo đƣợc là Tv) [47].

c) Xác định khả năng kháng phân tầng: Khả năng kháng (chống) phân tầng của hỗn

hợp BTTL đƣợc xác định bằng phƣơng pháp sàng tiêu chuẩn, bằng cách đo tỷ lệ khối

lƣợng hỗn hợp BTTL chảy qua lỗ sàng vuông 5mm [49].

Hình 3.2 Xác định các thông số tính công tác của hỗn hợp BTTL tại phòng thí nghiệm

(a) thí nghiệm đo độ chảy lan; (b) thí nghiệm đo Jring; (c) thí nghiệm đo Lbox; (d) thí nghiệm đo Vfunnel; (e) thí nghiệm đo phân tầng sàng.

VSI=0”; Không có dấu hiệu phân tầng hoặc

tách nước.

VSI=1; ổn định, không có dấu hiệu phân tầng

rõ ràng, tách nước nhẹ như bọt nước trên bề

mặt.

VSI=2; phân tầng, vữa tách ở mép nhỏ

(≤10mm) hoặc cốt liệu thô xếp chồng ở tâm

vòng vữa.

VSI=3; phân tầng mạnh, vữa tách ở mép lớn

(>10mm), hoặc cốt liệu thô tập trung ở tâm vòng vữa diện rộng.

Hình 3.3 Đánh giá trực quan tính công tác vữa theo ASTM dựa trên giá trị VSI [17]

STT

Loại vữa

Giá trị

Thông số đặc trƣng

Đơn vị đo

Sử dụng thực tế 650 - 800

Phân loại 550 - 650

SF1

660 - 750

SF2

760 - 850

SF3

≤ 2

giây

2 - 5

VS1

> 2

giây

VS2

≤ 8

giây

6 - 12

VF1

9 - 25

giây

VF2

T500 T500 Vfunnel Vfunnel

≥ 0,8 (2 thanh)

0,8 - 1

PA1

≥ 0,8 (3 thanh)

PA2

0 - 10

Lbox Lbox Jring SR

≤ 20%

0 - 15%

SR1

≤ 15%

SR2

Bảng 3.10. Giá trị các thông số tính công tác để phân loại và sử dụng BTTL

SF (mm) (550-850)

Giá trị VSI

T500 (giây) (2-5s) 5 4,2 3,1 2,87 2,34 4,95

Vfunnel (giây) (6-12s) 12,4 11,6 10,2 9,7 9,34 11,7

Lbox (0,8-1) 0,8 0,8 0,81 0,82 0,83 0,81

Jring (mm) (0-10) 10,7 10,5 10 10 9,9 10

Sr (%) (5-15) 4,6 7,8 8,9 11,7 12,8 5,9

Phân loại HH SF1 SF1 SF1 SF2 SF2 SF1

0 0 1 1 1 1

Kết luận tính công tác K.Đạt K.Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt

600 605 630 672 685 635

Tên cấp phối CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 CP6

Bảng 3.11 Kết quả thí nghiệm tính công tác BTTL

11,8 11,2 9,7 8,1 9,45 9,34 9,87 9,3 7,5 9,15 9,2 8,9 7,3 6,8 8,9 9 9,1 7 6,7 9,2 7,6 9,7 8,79 7,7

0,82 0,87 0,82 0,92 0,94 0,95 0,82 0,84 0,94 0,88 0,87 0,89 0,92 0,957 0,91 0,91 0,92 0,92 0,98 0,85 0,947 0,957 1 0,9

10 9,9 9,8 9,5 9,3 9,1 9,4 9,1 9 9,5 9,6 9,5 9,1 8,9 9,2 9,3 9,4 7,9 7,8 9 9,5 9,2 9,2 8

4,9 4,8 3,9 1,74 4,7 4,67 4,8 4,65 1,6 3,15 3,1 2,78 1,67 1,42 3 3,1 3,2 1,5 1,52 4,56 1,56 4,79 2,44 1,54

CP7 CP8 CP9 CP10 CP11 CP12 CP13 CP14 CP15 CP16 CP17 CP18 CP19 CP20 CP21 CP22 CP23 CP24 CP25 CP26 CP27 CP28 CP29 CP30

640 660 680 710 655 660 690 705 720 690 695 700 730 740 750 768 770 805 810 710 715 650 795 800

6,5 7,3 8,6 17 7,2 7,2 6,9 9,1 19,5 8,5 8,6 8,7 15,7 18 7 7,2 7,3 19 19,7 8,7 20 7,56 5,1 20

SF1 SF2 SF2 SF2 SF2 SF2 SF2 SF2 SF2 SF2 SF2 SF2 SF2 SF2 SF2 SF3 SF3 SF3 SF3 SF2 SF2 SF1 SF3 SF3

1 1 1 2 1 1 1 1 3 1 1 1 2 3 1 1 1 3 3 0 3 0 0 3

Đạt Đạt Đạt K.Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt K.Đạt Đạt Đạt Đạt K.Đạt K.Đạt Đạt Đạt Đạt K.Đạt K.Đạt Tốt K.Đạt Tốt Tốt K.Đạt

Kết quả thí nghiệm 30 cấp phối cho thấy:

Cấp phối CP1, CP2 c tính công tác không đảm bảo yêu cầu theo hƣớng dẫn của châu

Âu [57] do tiêu chí Jring vƣợt 10mm; cấp phối CP10, CP15, CP19, CP20, CP24, CP25,

CP27, CP30 c tính công tác không đảm bảo yêu cầu theo hƣớng dẫn [57] do tiêu chí

độ phân tầng sàng Sr vƣợt quá 15% (bảng 3.10).

Tỷ lệ N/B và TrB/B là hai yếu tố ảnh hƣởng lớn đến khả năng chảy lan của hỗn hợp

BTTL. Cùng một tỷ lệ TrB/B, ví dụ TrB/B=0,15, các cấp phối CP6,7,8,9,10 có tỷ lệ

N/B lần lƣợt 0,256, 0,28, 0,315, 0,35, 0,374, độ chảy lan tƣơng ứng 635mm, 640mm,

660mm, 680mm, 710mm. Nhƣ vậy, khi tỷ lệ N/B tăng, độ chảy lan của hỗn hợp có xu

hƣớng tăng. Điều này đƣợc giải thích do tỷ lệ N/B cao, lƣợng nƣớc trong hỗn hợp lớn

làm cho độ nhớt của hỗn hợp giảm nên khả năng chảy lan của hỗn hợp c xu hƣớng

tăng. Tƣơng tự, khi cố định tỷ lệ N/B, ví dụ N/B=0,256, các cấp phối CP1, 11, 16, 21

có tỷ lệ TrB/B lần lƣợt 0,081, 0,25, 0,35, 0,418, độ chảy lan tƣơng ứng 600mm,

655mm, 690mm, 750mm. Khi TrB/B tăng, độ chảy lan của hỗn hợp BTTL có xu

hƣớng tăng vì các hạt tro bay có dạng hình tròn hơn hạt xi măng, do hiệu ứng ―ổ bi‖

nên khả năng chảy của hỗn hợp khi thành phần nhiều tro bay sẽ cao hơn. (bảng 3.8,

3.10).

Các cấp phối CP3,4,5,6,7,8,9,11,12,13,14, 16,17,18,21,22,23,26,28,29 có tính công tác

đáp ứng yêu cầu theo hƣớng dẫn [57]. Đồng thời, các cấp phối này đƣợc đánh giá trực

quan dựa theo các giá trị VSI theo hƣớng dẫn ASTM [17] bằng cách quan sát bọt

nƣớc, tách vữa, phân bố cốt liệu trên vòng vữa hỗn hợp BTTL trong thí nghiệm đo độ

chảy lan SF. Qua đánh giá cho thấy cấp phối CP26, CP28, CP29 có tính ổn định cao,

không có dấu hiệu phân tầng và tách nƣớc (VSI=0), cả 3 cấp phối này đều tƣơng ứng

với 3 loại hỗn hợp bê tông SF1, SF2,SF3 theo phân loại hỗn hợp dựa theo độ chảy lan

theo hƣớng dẫn Châu Âu (bảng 3.10).

3.2.3.4. Kiểm tra cƣờng độ nén của BTTL

67,9

64,7 63,8

60,6 60,3

R28 (MPa)

59,5

58,1

57,2

56,9 55,4

52,6

52,1

50,1

49,8

49,4

48,5

47,7

47,8 46,9

46,3

46 45,1 44,8

44,1 44,5 44,9 43,7 42,3

44,9 41,5

80 70 60 50 40 30 20 10 0

8 P C

1 P C

2 P C

3 P C

4 P C

5 P C

6 P C

7 P C

9 P C

8 2 P C

0 1 P C

1 1 P C

2 1 P C

3 1 P C

4 1 P C

5 1 P C

6 1 P C

7 1 P C

8 1 P C

9 1 P C

0 2 P C

1 2 P C

2 2 P C

3 2 P C

4 2 P C

5 2 P C

6 2 P C

7 2 P C

9 2 P C

0 3 P C

Hình 3.4 Cường độ nén R28 của BTTL cấp phối khác nhau Kết quả nén mẫu cho thấy cƣờng độ R28 các cấp phối có sự dao động lớn từ 41,5 - 67,9

MPa phụ thuộc hàm lƣợng xi măng, tro bay và tỷ lệ N/B. Cùng một tỷ lệ TrB/B, ví dụ

TrB/B=0,15, các cấp phối CP6,7,8,9,10 với tỷ lệ N/B lần lƣợt 0,256, 0,28, 0,315, 0,35,

0,374 c cƣờng độ nén tƣơng ứng 60,6MPa, 60,3MPa, 56,9MPa, 55,4MPa, 48,5MPa.

Đồng thời, cùng tỷ lệ N/B cố định, ví dụ N/B=0,256, các cấp phối CP1,6,11,16, 21 với

tỷ lệ TrB/B lần lƣợt 0,081, 0,15, 0,25, 0,35, 0,418 c cƣờng độ nén tƣơng ứng

67,9MPa, 60,6MPa, 59,5MPa, 46,9MPa, 44,1MPa. Điều này cho thấy thông số tỷ lệ

N/B và TrB/B ảnh hƣởng lớn đến cƣờng độ chịu nén của BTTL, tăng tỷ lệ N/B và

TrB/B làm giảm đáng kể cƣờng độ nén của BTTL (hình 3.4).

3.3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ TH NGHIỆM

3.3.1 Phƣơng pháp ác định sự suy giảm tính công tác của hỗn hợp BTTL

Sự suy giảm tính công tác của hỗn hợp BTTL đƣợc đánh giá qua các thông số: SF,

Jring, T500, Vfunnel, Lbox của hỗn hợp BTTL dƣới sự ảnh hƣởng của các yếu tố công nghệ:

phƣơng tiện lƣu giữ, nhiệt độ hỗn hợp, thời gian lƣu giữ; yếu tố khí hậu môi trƣờng:

nhiệt độ và độ ẩm không khí; đồng thời xem xét ảnh hƣởng của sự suy giảm tính công

tác đến cƣờng độ bê tông.

Trên cở sở tham khảo nghiên cứu [70], thời gian duy trì của hỗn hợp BTTL đúc tại

công trƣờng yêu cầu từ 30-120 phút và bê tông đúc sẵn là không quá 30 phút. Do đ ,

các thông số SF, Jring, T500, Vfunnel, Lbox đƣợc đo tại các thời điểm 0, 30, 60, 90 và 120

phút. Thời điểm 0 phút tƣơng ứng với thời điểm hỗn hợp bê tông vừa trộn xong.. Hỗn

hợp bê tông sau khi trộn xong đƣợc lƣu giữ trong máy trộn rơi tự do có gắn biến tần

quay với tốc độ chậm (giống mô hình xe bồn dùng vận chuyển hỗn hợp bê tông).

Các thông số tính công tác hỗn hợp BTTL đƣợc xác định và đánh giá theo tiêu chí

phân loại và tiêu chí sử dụng dựa theo tiêu chuẩn EN 12350:2010 [51] và hƣớng dẫn

châu Âu về BTTL [57].

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

Nghiên cứu đề xuất một mô hình toán học để dự đoán các thông số tính công tác của

hỗn hợp bê tông từ các dữ liệu đầu vào là hết sức cần thiết vì nhờ có khả năng khái

quát của mô hình, ta có thể dự báo đƣợc các thông số đầu ra từ các dữ liệu đầu vào mà

chƣa c trong bảng mẫu [79]. Các thông số tính công tác của BTTL phụ thuộc phi

tuyến với hàm lƣợng vật liệu thành phần, các yếu tố công nghệ thi công và khí hậu

môi trƣờng [116, 122].

Trong luận án, mạng nơ ron nhân tạo (ANN) đƣợc ứng dụng nhằm xây dựng mô hình

toán dự báo các thông số tính công tác của hỗn hợp BTTL tại trạm trộn theo vật liệu

thành phần (xi măng, tro bay, cát, đá, nƣớc, phụ gia h a học) và mô hình toán dự báo

sự suy giảm tính công tác và cƣờng độ bê tông theo các yếu tố công nghệ thi công

(nhiệt độ bê tông, thời gian lƣu giữ) và yếu tố khí hậu (nhiệt độ môi trƣờng).

Trên cơ sở đ , mạng MultiLayer Perceptron (MLP-ANN) đƣợc lựa chọn làm công cụ

ƣớc tính các hàm phi tuyến tính. Mạng MLP là một trong những mạng nơ ron nhân tạo

ANN cổ điển. Cấu trúc mạng là một mạng truyền thẳng, trong đ các nơ ron đƣợc xếp

thành các lớp, gồm lớp tín hiệu đầu vào (input layer), lớp tín hiệu đầu ra (output layer),

lớp trung gian (lớp ẩn). Mạng c 1 lớp đầu vào, 1 lớp đầu ra và 1 lớp ẩn là phổ biến

nhất trong các ứng dụng. Trong hình 3.5, một ví dụ về mạng MLP chỉ c 1 lớp ẩn

đƣợc trình bày, trong đ mạng c N đầu vào, M nơ ron trên lớp ẩn và K đầu ra. Mạng

MLP này đƣợc sử dụng rộng rãi để giải quyết các bài toán ánh xạ phi tuyến [27].

Hình 3.5 Một ví dụ về MLP với một lớp ẩn

(3.1)

Hàm truyền đạt của mạng MLP là một hàm phi tuyến theo công thức (3.1). Trong đ ,

đầu vào của nơ ron đầu ra thứ i, Vij là ghép nối giữa lớp ẩn và lớp đầu ra, xk là các véc tơ đầu

vào, WJk là ma trận kết nối giữa lớp đầu vào và lớp ẩn.

ƒ1 là hàm truyền đạt lớp ẩn và ƒ2 là làm truyền đạt của lớp đầu ra, gi là tổng kích thích

Quá trình huấn luyện mạng còn gọi là quá trình xác định các tham số của mạng qua

thuật toán để mô hình c thể xử lý dữ liệu đầu vào và dự báo kết quả đầu ra. Khi một

cấu trúc mạng với một số nơ ron ẩn đƣợc huấn luyện để phù hợp với tập mẫu dữ liệu

học tập c sẵn (learning data set), các trọng số kết nối các nơ ron sẽ đƣợc điều chỉnh.

Quá trình huấn luyện mạng đƣợc thực hiện trên phần mềm Matlab HayNeural. Đối với

một mạng MLP, bộ số liệu mẫu là một tập hợp gồm p các cặp mẫu đƣợc cho ở dạng

véc tơ đầu vào và véc tơ đầu ra tƣơng ứng (xi, di).

Để đánh giá hiệu quả của việc huấn luyện mạng ANN, cần tính toán các sai số giữa giá

trị đầu ra cung cấp bởi mạng yi và giá trị mong muốn di (giá trị thí nghiệm ở bảng

mẫu). Với mục đích này, hàm mục tiêu hay hàm lỗi đƣợc sử dụng để so sánh yi và di.

Hàm mục tiêu đƣợc xem nhƣ là tiêu chuẩn để đánh giá sự thành công của quá trình

huấn luyện, các giá trị hàm mục tiêu càng nhỏ thì độ chính xác càng cao. Hàm mục

tiêu đƣợc mô tả ở phƣơng trình (3.2).

(3.2)

Hay n i cách khác, khi cho véc tơ xi vào mạng MLP, thì đáp ứng đầu ra của mạng sẽ xấp xỉ giá trị đích đã c (MLP (xi) ~ di, mọi i). Thuật toán Levenberg - Marquadrt cổ điển đƣợc sử dụng để huấn luyện mạng MLP-

ANN và điều chỉnh các trọng số liên kết trong quá trình huấn luyện [6].

Sử dụng phƣơng pháp thử và sai (trial-and-error) để chọn số lƣợng nơ ron ẩn. Bắt đầu

từ một mạng chỉ c 1 nơ ron ẩn và tạo ngẫu nhiên 50 mạng với số nơ ron ẩn đ . Tất cả

các mạng này đƣợc huấn luyện, mạng có kết quả sai số thấp nhất sẽ đƣợc chọn. Nếu

sai số của mạng tốt nhất vẫn có giá trị cao, số lƣợng nơ ron ẩn sẽ đƣợc tăng dần lên và

tiếp tục huấn luyện và tính toán các giá trị sai số. Để tránh hiệu ứng học quá khớp của

mạng sau huấn luyện [77], ta chọn mạng có số lƣợng nơ ron ẩn thấp nhất có thể (tức là

mạng đơn giản nhất có thể), mà vẫn dự đoán đƣợc chính xác.

3.3.3 Phƣơng pháp ác định mất nƣớc và biến dạng mềm của BTTL

3.3.3.1. Phƣơng pháp xác định mất nƣớc của bê tông tự lèn

Khối lƣợng nƣớc bị bay hơi và tốc độ bay hơi nƣớc qua bề mặt thoáng của BTTL đƣợc

xác định bằng cách cân các mẫu thí nghiệm kích thƣớc 10 x 10 x 30cm trên cân điện

tử c độ chính xác 0,1g (Hình 3.6). Cứ sau 1 giờ, tính từ khi đổ bê tông vào khuôn

mẫu, mẫu bê tông đƣợc cân để xác định khối lƣợng, ghi chép số liệu. Việc cân đƣợc

thực hiện liên tục trong 10 giờ sau khi đổ (từ 8h-18h). Tùy theo mục đích thí nghiệm

các mẫu bê tông có thể không hoặc đƣợc bảo dƣỡng bằng các phƣơng pháp khác nhau.

3.3.3.2. Phƣơng pháp xác định biến dạng mềm của bê tông tự lèn

Phƣơng pháp đo biến dạng mềm của BTTL đƣợc áp dụng trong nghiên cứu trên cơ sở

các phƣơng pháp đã đƣợc áp dụng bởi các nghiên cứu về bê tông ở các nƣớc Liên Xô

cũ [136], đƣợc phát triển và ứng dụng ở một số nghiên cứu trong điều kiện khí hậu

Việt Nam [13, 135, 139].

Biến dạng mềm của BTTL đƣợc xác định qua 2 đồng hồ đo biến dạng c độ chính xác

0,002mm đặt ở 2 đầu của mẫu bê tông kích thƣớc 10x10x30cm, tƣơng đồng với mẫu

đo mất nƣớc. Đầu đo của đồng hồ tiếp xúc ở trung tâm tấm thép mỏng kích thƣớc 9,5

x 9,5 x 0,1cm, liên kết chặt vào mẫu bê tông bởi các râu thép đƣợc hàn vào tấm thép.

Tấm thép đƣợc đặt trƣớc vào hai đầu của khuôn trƣớc khi đổ BT. Khuôn đo biến dạng

đƣợc gia công trƣớc, phù hợp mục đích thí nghiệm, ổn định và dễ tháo lắp. Căn cứ vào

thời gian đông kết của BTTL trong điều kiện khí hậu Việt Nam, kết hợp với thực

nghiệm tại hiện trƣờng, thời điểm tháo khuôn để lắp đồng hồ đo đƣợc xác định là sau 2

giờ kể từ khi đổ BT vào khuôn đo. Tùy thuộc mục đích nghiên cứu, các mẫu BT có thể

Hình 3.6 Thí nghiệm đo mất nước

không hoặc đƣợc bảo dƣỡng với các phƣơng pháp khác nhau (Hình 3.7).

Hình 3.7 Thí nghiệm đo BD mềm

1-cân điện tử; 2-khuôn;3-mẫu bê tông; 1-bàn đo; 2- đáy bàn đo; 3-tấm kim

4-đồng hồ đo thời gian. loại; 4-mẫu bê tông; 5-đồng hồ đo; 6-

màng ni lông.

Việc đo và ghi số liệu cứ sau 1 giờ, đo liên tiếp trong vòng 8 giờ (từ 10h đến 18h) kể

từ lần đo đầu tiên. Trƣớc lần đo đầu tiên, đồng hồ đo đƣợc điều chỉnh về chỉ số 0.

Trong quá trình đo, bàn đo đƣợc đặt ổn định ở một vị trí, đảm bảo không bị ảnh hƣởng

của các chấn động từ môi trƣờng. Giá trị biến dạng mềm là tổng kết quả đo của 2 đồng

hồ, quá trình đo đƣợc mô tả ở Hình 3.8.

Đổ bê tông vào khuôn Tiến hành bảo dưỡng Tháo 4 tấm thành của khuôn Lắp đồng hồ và đo biến dạng mềm

Hình 3.8 Quá trình đo biến dạng mềm của BTTL

3.3.4 Phƣơng pháp ác định cƣờng độ nén của bê tông tự lèn

Mỗi một cấp phối bê tông trong thí nghiệm xác định mất nƣớc, biến dạng mềm, thí

nghiệm bảo dƣỡng đều đƣợc đúc tổ mẫu kiểm tra (mẫu đối chứng) tƣơng ứng. Tổ mẫu

kiểm tra đƣợc đúc mẫu và bảo dƣỡng vận dụng theo hƣớng dẫn tiêu chuẩn TCVN

3015 :1993 Hỗn hợp BT nặng và BT nặng – Lấy mẫu, chế tạo và bảo dƣỡng mẫu thử.

Xác định cƣờng độ nén của BT theo TCVN 3118:1993 Bê tông nặng – Phƣơng pháp

xác định cƣờng độ chịu nén. Các mẫu bê tông nén c kích thƣớc 100 x 100 x 100mm,

kết quả nén chuyển đổi sang mẫu tiêu chuẩn 150 x 150 x 150mm bằng cách nhân với

hệ số chuyển đổi 0,91.

3.3.5 Phƣơng pháp ác định các thông số kỹ thuật bảo dƣỡng bê tông tự lèn

3.3.5.1. Các yếu tố và thông số kỹ thuật cần xác định

Để đề xuất đƣợc kỹ thuật bảo dƣỡng BTTL phù hợp trong điều kiện khí hậu Việt Nam,

cần xác định các yếu tố và thông số kỹ thuật cơ bản sau:

- Hình thức (phƣơng pháp) bảo dƣỡng ban đầu BTTL.

- Thời gian bảo dƣỡng ban đầu.

- Thời gian bảo dƣỡng cần thiết (giai đoạn bảo dƣỡng tiếp theo).

- Cƣờng độ bảo dƣỡng tới hạn.

Để xác định các yếu tố và thông số trên, áp dụng các phƣơng pháp nghiên cứu dựa trên

các phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm về bảo dƣỡng bê tông đƣợc thực hiện bởi

các nhà khoa học ở Liên Xô cũ, của Liên bang Nga [136], đã đƣợc ứng dụng bởi một

số nhà nghiên cứu công nghệ bê tông trong điều kiện khí hậu Việt Nam [13, 135, 139].

3.3.5.2. Phƣơng pháp xác định thời gian bảo dƣỡng ban đầu

Thời gian bảo dƣỡng ban đầu (BDBĐ) đƣợc xác định thông qua cƣờng độ nén của bê

tông. Các tổ mẫu BTTL (3 mẫu) đƣợc chuẩn bị và đƣợc BDBĐ với các thời gian khác

nhau (thời gian BDBĐ tính từ thời điểm bắt đầu thực hiện các biện pháp bảo dƣỡng

đến lúc kết thúc và chuyển sang giai đoạn bảo dƣỡng tiếp theo): 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 và 7

giờ. Sau đ các tổ mẫu đƣợc dƣỡng hộ tiếp theo trong 8 ngày ở điều kiện dƣỡng ẩm

đáp ứng TCVN 3015:1993 Hỗn hợp bê tông nặng và bê tông nặng – Lấy mẫu, chế tạo

và bảo dƣỡng mẫu thử. Các mẫu sau đ đƣợc xác định cƣờng độ nén ở tuổi 28 ngày.

Thời gian BDBĐ đƣợc xác định là phù hợp, khi cƣờng độ R28 tƣơng ứng đạt và lớn

hơn R28 của mẫu kiểm tra.

BD là thời

BD và có thể kết thúc công việc bảo dƣỡng.

3.3.5.3. Phƣơng pháp xác định thời gian bảo dƣỡng tiếp theo Thời gian bảo dƣỡng tiếp theo (BDTT) hay thời gian bảo dƣỡng cần thiết Tct

BD (n ngày) là thời gian mà sau khi kết thúc bảo

28), nghĩa là: Rn+t ≥

28 (ở đây, t ≥28 – n). Khi đ các thông số kỹ thuật của bảo dƣỡng tiếp theo đƣợc xác

gian từ lúc bắt đầu bảo dƣỡng tiếp theo đến khi bê tông đạt cƣờng độ bảo dƣỡng tới hạn Rth Thời gian bảo dƣỡng cần thiết Tct

BD ≥ Rn và Tct

BD ≥ n.

dƣỡng, mẫu bê tông tiếp tục đ ng rắn trong điều kiện khí hậu tự nhiên, đạt đƣợc cƣờng độ ở tuổi 28 ngày (Rn+t) không nhỏ hơn R28 của mẫu kiểm tra (Rtc Rtc định nhƣ sau: Rth

Trị số n ngày đƣợc xác định theo giả thiết, căn cứ vào cơ sở lý thuyết khoa học cho

rằng thời gian bảo dƣỡng tiếp theo cần thiết đối với BTTL dài hơn so với bê tông

thƣờng; thời gian bảo dƣỡng bê tông thƣờng trong điều kiện khí hậu Việt Nam theo

tiêu chuẩn tối đa là 6 ngày, vì vậy trị số n trong nghiên cứu đƣợc giả thiết là 8 ngày.

Quá trình thí nghiệm đúc mẫu, bảo dƣỡng mẫu để xác định thời gian BDTT cho BTTL

thẻ hiện ở Hình 3.9.

Hình 3.9 Thí nghiệm đúc mẫu xác định thời gian bảo dưỡng cần thiết

Từ kết quả nghiên cứu về vật liệu, phƣơng pháp nghiên cứu, phƣơng pháp thí nghiệm

sử dụng trong luận án, có thể đƣa ra một số kết luận sau:

Nguyên vật liệu sử dụng trong nghiên cứu có nguồn gốc Việt Nam đáp ứng đƣợc các

yêu cầu kỹ thuật theo hƣớng dẫn của Châu Âu [57] để chế tạo hỗn hợp bê tông tự lèn.

Sử dụng phƣơng pháp thiết kế cấp phối dựa trên số liệu thực nghiệm và đánh giá vật

liệu sử dụng trên cở sở tham khảo hƣớng dẫn các nƣớc Nhật, Mỹ, Châu Âu, đã chế tạo

đƣợc các cấp phối hỗn hợp BTTL. Từ đ , lựa chọn đƣợc 3 mẫu chuẩn, có tính công tác

đạt yêu cầu, có tính ổn định cao, đại diện cho 3 loại hỗn hợp BTTL phân loại theo độ

chảy lan theo hƣớng dẫn EN, ký hiệu là M1, M2 và M3 tƣơng ứng với phân loại hỗn

hợp BTTL theo EN là SF1, SF2 và SF3, có cấp độ bền từ B35 – B45, cụ thể:

- Mẫu M1, tƣơng ứng CP28, N/B=0,3, SF=650mm, B45;

- Mẫu M2, tƣơng ứng CP26, N/B=0,35, SF=710mm, B35;

- Mẫu M3, tƣơng ứng CP29, N/B=0,315, SF=795mm, B35.

Số lƣợng mẫu thí nghiệm các cấp phối (M1, M2, M3) trong các thí nghiệm nghiên cứu

tính công tác hỗn hợp BTTL và kỹ thuật bảo dƣỡng ở mỗi điều kiện cụ thể là 3 mẫu;

kết quả đƣa vào báo cáo là giá trị trung bình của các mẫu thí nghiệm.

Các phƣơng pháp thí nghiệm tiêu chuẩn nhƣ xác định các thông số tính công tác của

hỗn hợp BTTL, xác định cƣờng độ nén của bê tông và các phƣơng pháp phi tiêu chuẩn

nhƣ phƣơng pháp nghiên cứu suy giảm tính công tác, xác định bay hơi nƣớc, sử dụng

mạng MLP-ANN trong dự báo tính công tác, xác định biến dạng mềm, xác định các

yếu tố và thông số kỹ thuật bảo dƣỡng BTTL đƣợc phân tích cụ thể để làm rõ sự phù

hợp và đảm bảo độ tin cậy, phục vụ mục đích nghiên cứu của luận án.

CHƢƠNG 4: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH, YÊU CẦU Ỹ THUẬT

ĐẢM BẢO T NH C NG TÁC CỦA HỖN HỢP BÊ T NG TỰ LÈN

4.1 MẪU, ĐIỀU IỆN VÀ NỘI DUNG TH NGHIỆM

4.1.1 Mẫu hỗn hợp bê tông tự lèn thí nghiệm

Để phục vụ nghiên cứu thực nghiệm đánh giá sự suy giảm tính công tác của hỗn hợp

BTTL dƣới sự ảnh hƣởng của các yếu tố công nghệ và khí hậu, trên cơ sở kết quả

nghiên cứu vật liệu thí nghiệm đã trình bày ở chƣơng 3, lựa chọn 3 mẫu hỗn hợp

BTTL: M1, M2, M3 với các đặc trƣng kỹ thuật và cấp phối cụ thể ở Bảng 4.1:

Ký hiệu

XM PC40 (kg)

Tro bay (kg)

Cát (kg)

Đá (0,5x1) (kg)

Siêu dẻo (kg)

VMA (kg)

Nƣớc (kg)

Bảng 4.1 Cấp phối hỗn hợp BTTL dùng cho thí nghiệm đánh giá tính công tác

M1 444,9 147,4 808 770 5,92 0,2 185,9

M2 409,3 140 808 770 5,49 0,19 197

Loại độ chảy lan (mm) SF1 650 SF2 710 SF3 795

N/B B (MPa) 0,30 B45 0,35 B35 0,315 B35

M3 328,8 236.4 808 770 5,65 0,20 189

4.1.2 Điều kiện khí hậu thí nghiệm

Các thí nghiệm xác định tính công tác của hỗn hợp BTTL đƣợc thực hiện trong điều

kiện tự nhiên ở Phòng Thí nghiệm vật liệu xây dựng, Đại học Xây dựng, LAS XD 115

tại C3, Đại học Bách khoa. Bốn điều kiện thời thiết (ĐK1, ĐK2, ĐK3, ĐK4) đƣợc

chọn hƣớng đến sự phù hợp tƣơng đối với các vùng thời tiết đặc trƣng của khí hậu

nóng ẩm Việt Nam, bao gồm các mùa khí hậu khác nhau, các thông số thời tiết môi

trƣờng thí nghiệm trong ngày, từ 6h đến 18h thể hiện ở Bảng 4.2.

Bảng 4.2 Thông số thời tiết môi trường thí nghiệm

Ký hiệu

ĐK1 ĐK2 ĐK3 ĐK4 Tính chất đặng trƣng Ẩm ƣớt, nồm Khô hanh N ng ẩm Nắng n ng Nhiệt độ không khí (0C) 15 ÷ 30 18 ÷ 30 28 ÷ 35 28 ÷ 40 Độ ẩm tƣơng đối không khí (%) 70 ÷ 95 40 ÷ 65 65 ÷ 85 40 ÷ 65 Tốc độ gi (m/giây) 1 ÷ 2 1 ÷ 2,5 1 ÷ 2,5 1 ÷ 2,5

4.1.3 Nội dung thí nghiệm

4.1.3.1. Đánh giá ảnh hƣởng của nhiệt độ ban đầu hỗn hợp BTTL đến tính công tác

Thí nghiệm tiến hành trên cấp phối M2. Hai mẻ trộn bê tông đƣợc tiến hành đồng thời

với nhiệt độ nƣớc trộn khác nhau, nhằm tạo ra hai hỗn hợp BTTL có nhiệt độ ban đầu khác nhau: mẻ trộn thứ nhất trộn bằng nƣớc nóng (100oC), mẻ trộn thứ hai trộn bằng nƣớc đá (0oC). Xác định đồng thời thông số SF và T500 của hai hỗn hợp bê tông tự lèn

ở thời điểm 0 phút (sau khi trộn) và sau 30, 60, 90 và 120 phút.

4.1.3.2. Đánh giá ảnh hƣởng của điều kiện lƣu giữ đến tính công tác theo thời gian

Thí nghiệm đƣợc thực hiện trên cấp phối M2. Hỗn hợp bê tông sau khi trộn xong đƣợc

lƣu giữ ở hai điều kiện khác nhau: 1) lƣu giữ trong máy trộn trục nghiêng có gắn biến

tần quay với tốc độ chậm (2,2 vòng/phút), tạo môi trƣờng lƣu giữ tƣơng tự điều kiện

vận chuyển hỗn hợp bê tông bằng xe bồn; 2) lƣu giữ ở thùng cố định, bề mặt hở (bay

hơi nƣớc tự do) trong điều kiện thời tiết tự nhiên. Tiến hành đo các thông số SF và T500

ở các thời điểm 0, 30, 60, 90, 120 phút sau khi trộn.

4.1.3.3. Đánh giá ảnh hƣởng của điều kiện khí hậu đến tính công tác theo thời gian

Thí nghiệm đƣợc thực hiện ở các điều kiện khí hậu khác nhau (xem Bảng 4.2). Các

thông số SF, T500, Lbox, Vfunnel, Jring của hỗn hợp BTTL đƣợc xác định ở các thời điểm

0, 30, 60, 90, 120 phút sau khi trộn. Đồng thời, các mẫu bê tông đƣợc lấy từ các mẻ

trộn ở các thời điểm 0, 30, 60, 90,120 phút, bảo dƣỡng ẩm ở điều kiện tiêu chuẩn để

xác định cƣờng độ tƣơng ứng ở tuổi 28 ngày để xem xét ảnh hƣởng của sự thay đổi

tính công tác đến cƣờng độ bê tông.

4.2 ẾT QUẢ TH NGHIỆM

4.2.1 Ảnh hƣởng của nhiệt độ ban đầu hỗn hợp đến tính công tác

Thí nghiệm đƣợc tiến hành trên cấp phối M2, trong điều kiện khí hậu nóng ẩm ĐK3 với thông số thời tiết trong thời gian thí nghiệm: T = 29 - 29,50C; W = 67,5 - 68%; tốc

độ gió v = 1m/giây. Kết quả đo sự suy giảm tính công tác của cả hai hỗn hợp đƣợc thể

hiện ở bảng 4.3 và hình 4.1.

Kết quả thí nghiệm cho thấy, nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp ảnh hƣởng nhất định đến

khả năng lấp đầy của hỗn hợp, cụ thể trong trƣờng hợp này là độ chảy lan SF và độ

nhớt T500.

Nhiệt độ cao sẽ đẩy nhanh hiệu quả tác động của phụ gia hóa dẻo trong quá trình trộn,

dẫn đến SF ban đầu cao hơn. Tuy nhiên, do sự khác biệt nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp không lớn (26,10C và 340C) và đều ở mức thuận lợi cho kích hoạt tác động của phụ

gia, do đ sự khác biệt của SF ban đầu cũng không rõ nét (680 và 700mm).

Độ chảy, mm

T500, giây

Nhiệt độ hỗn hợp bê tông, 0C

Thời gian đo sau khi trộn, phút

0 30 60 90 120

Trộn nƣớc đá (0C) 26,1 26,6 26,9 28 27,9

Trộn nƣớc nóng (1000C) 34 30,2 28,5 28,3 28,2

Trộn nƣớc đá (0C) 680 700 690 680 675

Trộn nƣớc nóng (1000C) 700 710 660 620 600

Trộn nƣớc đá (0C) 2,41 2,50 3,06 3,69 3,9

Trộn nƣớc nóng (1000C) 2,45 2,6 3,19 4,1 4,3

Bảng 4.3 Tính công tác hỗn hợp BTTL với nhiệt độ ban đầu khác nhau theo thời gian

Hình 4.1 Suy giảm độ SF và T500 theo nhiệt độ vữa và thời gian lưu giữ

Nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp BTTL cao thì tốc độ suy giảm tính công tác của nó

nhanh hơn: SF giảm nhanh hơn và tính nhớt T500 cũng tăng lên. Ở đây c thể do 2

nguyên nhân: nhiệt độ của hỗn hợp cao thúc đẩy tốc độ và giá trị mất nƣớc do bay hơi

và đẩy nhanh quá trình ninh kết của của xi măng nhanh. Tuy nhiên, sau 120 phút lƣu

giữ, cả hai mẫu hỗn hợp BTTL đều giữ đƣợc ở mức phân loại SF1 (SF = 600 mm) và

SF2 (SF = 680 mm), và chỉ số độ nhớt T500 vẫn nằm trong giới hạn cho phép (<5giây)

theo tiêu chuẩn EN.

Nhƣ vậy, qua kết quả thí nghiệm, sử dụng nƣớc đá để trộn hỗn hợp BTTL không làm giảm đáng kể nhiệt độ ban đầu của vữa, và với nhiệt độ ban đầu đến 340C, hỗn hợp

BTTL hoàn toàn có thể vận chuyển, lƣu giữ đảm bảo tính công tác trong điều kiện khí

hậu thi công nóng ẩm đặc trƣng của Việt Nam. Để đảm bảo sự hiệu quả, giải pháp

giảm nhiệt độ ban đầu của vữa đối với BTTL nên xem xét cụ thể, tùy từng loại vữa và

điều kiện thời tiết, trƣớc khi quyết định áp dụng.

4.2.2 Ảnh hƣởng của điều kiện lƣu giữ đến tính công tác

Thí nghiệm đƣợc tiến hành trên cấp phối M2, SF = 670mm, ở điều kiện khí hậu nắng n ng ĐK4 với thông số thời tiết trong thời gian thí nghiệm: T = 30 - 350C; W = 50 -

65%; tốc độ gió v = 1 - 2 m/giây. Kết quả đo sự suy giảm tính công tác của hỗn hợp

đƣợc thể hiện ở bảng 4.4 và hình 4.2.

Bảng 4.4 Tính công tác hỗn hợp BTTL lưu giữ ở các điều kiện khác nhau

Thùng hở, đứng yên

Thời gian đo sau khi trộn, phút Thùng kín, quay tốc độ chậm (2,2 vòng/phút)

0 SF, mm 670 T500, giây 4,2 SF, mm 671 T500, giây 4,3

30 680 4,32 660 5,8

60 670 4,85 600 12,6

90 120 660 610 5,3 8,91 535 - 29,3 -

Thông số SF và đặc biệt tính nhớt T500 của hỗn hợp BTTL trong thùng chứa tĩnh,

không che đậy, bốc hơi nƣớc tự do suy giảm rất nhanh. T500 sau hơn 15 phút đã lớn

hơn 5 giây, vƣợt quá tiêu chí kỹ thuật thi công theo tiêu chuẩn EN. SF suy giảm mạnh

sau 30 phút đầu, đến giá trị nhỏ hơn 650mm, không đạt tiêu chí phân loại theo độ chảy

lan SF2, và sau 75 phút lƣu giữ giảm xuống mức 550mm, không đạt cả tiêu chí kỹ

thuật phân loại đối với loại SF3.

Trong khi đ , hỗn hợp đƣợc lƣu giữ trong thùng trộn đậy nắp kín, quay tốc độ chậm,

tƣơng tự điều kiện lƣu giữ - vận chuyển bằng xe bồn, duy trì rất tốt tính công tác: SF

sau 60 phút lƣu giữ vẫn đạt tiêu chí kỹ thuật phân loại là 670mm, T500 trong giá trị cho

phép là 4,85 giây. Tuy nhiên, lƣu giữ đến 90 phút, SF tiệm cận đến giới hạn của tiêu

chí thi công là 650mm, và T500 vƣợt quá giới hạn cho phép là 5s.

Hình 4.2 Suy giảm SF và T500 theo phương pháp và thời gian lưu giữ

Nhƣ vậy, hỗn hợp BTTL đƣợc bảo quản trong thùng kín hạn chế đƣợc sự ảnh hƣởng

của nhiệt môi trƣờng và gi đến sự mất nƣớc của vữa qua bề mặt thoáng. Ngoài ra, sự

quay chậm của máy trộn làm tác động lên phụ gia siêu dẻo, giúp quá trình tác dụng

vào các hạt xi măng và phân tán tốt hơn; đồng thời chuyển động này có thể có tác

dụng kéo dài và trì hoãn sự đông kết của xi măng trong hỗn hợp bê tông; tăng tính

kháng phân tầng của hỗn hợp. Tổng hợp tác động của các yếu tố trên góp phần làm

duy trì tốt hơn tính công tác của hỗn hợp.

Qua phân tích kết quả thí nghiệm, có thể thấy rằng, không nên vận chuyển – lƣu giữ

hỗn hợp BTTL trong các dụng cụ, phƣơng tiện hở, tĩnh. Hình thức lƣu giữ và vận

chuyển hỗn hợp BTTL tốt nhất, khuyến cáo áp dụng là dụng cụ, phƣơng tiện chuyên

dụng, duy trì sự chuyển động chậm theo chu kỳ, ví dụ nhƣ xe bồn vận chuyển hỗn hợp

bê tông.

4.2.3 Ảnh hƣởng của điều kiện khí hậu đến tính công tác

Thí nghiệm đƣợc tiến hành trên trên ba cấp phối M1 (SF = 645 – 655mm), M2 (SF =

720 – 735mm), M3 (SF = 790 – 796mm), trong 4 điều kiện khí hậu ĐK1 – nồm ẩm,

ĐK2 – khô hanh, ĐK3 – nóng ẩm và ĐK4 – nắng nóng. Kết quả xác định các thông số

tính công tác hỗn hợp BTTL: SF, T500, Vfunnel, Lbox, Jring ở các thời điểm lƣu giữ sau khi

trộn khác nhau thể hiện ở các Bảng 4.5, 4.6, 4.7 và các đồ thị hình 4.5 đến 4.13.

Thời gian đo sau khi trộn (phút)

Số liệu đầu thí nghiệm

Chỉ tiêu đo/ (giới hạn)

Đơn vị đo

120

N.Độ MT

N.Độ vữa

Đ.ẩm MT

Điều kiện khí hậu

11,70C

12,30C

89%

ĐK1 (nồm, ẩm)

87%

17,20C

18,10C

ĐK1 (nồm, ẩm)

23,4 0C

25,60C

81%

ĐK1 (nồm, ẩm)

30,50C

30,80C

50%

ĐK2 (khô hanh)

310C

31,30C

75%

ĐK3 (nóng ẩm)

35,10C

36,60C

65%

ĐK4 (nắng nóng)

43,10C

40,50C

43%

ĐK4 (nắng nóng)

mm giây giây - mm mm giây giây - mm mm giây giây - mm mm giây giây - mm mm giây giây - mm mm giây giây - mm mm giây giây - mm

645 3,30 11,7 0,92 9,0 655 3,15 11,2 0,90 8,9 650 3,1 11,72 0,89 9,0 645 3,70 8.1 0,94 9,0 645 3,68 11,4 0,94 8,0 650 3,1 9,7 0,89 7,3 650 3,4 9,2 0,88 7

660 2,90 10,9 0,90 8,7 690 2,95 10,2 0,89 6,7 680 3,66 10,7 0,90 7,0 670 3,28 10.3 0,93 9,1 650 3,45 10,5 0,93 6,0 660 3,26 11,2 0,88 9,0 640 2,75 11,9 0,87 9,7

650 3,40 11,2 0,89 8,8 685 3,1 10,4 0,90 8,7 670 3,7 11,0 0,87 9,1 640 4,25 11.6 0,88 10 650 3,9 11,2 0,9 8,0 62,5 4,7 16,5 0,72 11 570 4,8 17,1 0,67 13

640 3,80 11,4 0,88 9,2 650 3,70 11,5 0,88 8,9 640 4,72 12,0 0,86 10 620 6,34 16,7 0,73 14 640 5,2 13,3 0,89 12 580 6,5 25,3 0,65 14 470 6,7 34,2 0,5 15

630 4,0 11,5 0,86 10,4 645 4,1 11,7 0,87 10,2 635 4,73 13,0 0,85 11 570 7,53 20,5 0,66 20 580 6,9 19,4 0,86 16 520 8,7 29,1 0,55 17 400 7.4 40,3 0,3 20

SF/(550-650) T500 /(2-5) Vfunnel /(6-12) Lbox/(0,8-1) Jring/(0-10) SF/(550-650) T500 /(2-5) Vfunnel /(6-12) Lbox/(0,8-1) Jring/(0-10) SF/(550-650) T500 /(2-5) Vfunnel /(6-12) Lbox/(0,8-1) Jring/(0-10) SF/(550-650) T500 /(2-5) Vfunnel /(6-12) Lbox/(0,8-1) Jring/(0-10) SF/(550-650) T500 /(2-5) Vfunnel /(6-12) Lbox/(0,8-1) Jring/(0-10) SF/(550-650) T500 /(2-5) Vfunnel /(6-12) Lbox/(0,8-1) Jring/(0-10) SF/(550-650) T500 /(2-5) Vfunnel /(6-12) Lbox/(0,8-1) Jring/(0-10)

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 lưu trữ

Số liệu đầu thí nghiệm

Điều

Thời gian đo sau khi trộn(phút)

kiện

Chỉ tiêu đo/

Đơn

N.Độ

Đ.ẩm

khí

(giới hạn)

vị đo

120

vữa

hậu

SF/(660-750)

720

725

720

718

715

giây

3,50

3,45

3,60

3,70

3,80

ĐK1

T500 /(2-5)

giây

11,40C

12,70C

80%

(nồm

7,55

7,60

7,80

7,95

8,5

Vfunnel /(6-12)

ẩm)

0,95

0,94

0,93

0,92

0,90

Lbox/(0,8-1)

7,5

7,7

8,0

8,2

9,7

Jring/(0-10)

SF/(660-750)

725

735

730

722

720

giây

3,60

3,40

3,70

3,75

3,95

ĐK1

T500 /(2-5)

giây

17,80C

18,10C

72%

(nồm

7,61

7,7

7,95

8,1

8,7

Vfunnel /(6-12)

ẩm)

0,96

0,97

0,96

0,95

0,94

Lbox/(0,8-1)

7,0

7,5

8,1

8,3

10,5

Jring/(0-10)

SF/(660-750)

720

730

720

705

700

giây

3,75

3,50

3,85

3,91

4,10

ĐK1

T500 /(2-5)

giây

23,60C

24,70C

68%

(nồm

7,91

7,06

8,22

9,30

9,70

Vfunnel /(6-12)

ẩm)

0,93

0,97

0,95

0,94

0,93

Lbox/(0,8-1)

6,0

8,0

9,0

9,9

Jring/(0-10)

SF/(660-750)

730

700

680

670

650

giây

2,43

2,69

3,95

5,57

5,83

ĐK2

T500 /(2-5)

giây

29,70C

300C

51%

(khô

6,72

6,59

10,0

17,2

19,2

Vfunnel /(6-12)

hanh)

0,84

0,87

0,84

0,83

0,79

Lbox/(0,8-1)

8,0

9,5

9.9

Jring/(0-10)

SF/(660-750)

700

715

680

670

660

giây

2,84

2,70

3,90

4,32

4,80

ĐK3

T500 /(2-5)

giây

31,80C

32,40C

74%

(nóng

7,2

7,30

8,90

10,7

15,2

Vfunnel /(6-12)

ẩm)

0,94

0,93

0,91

0,82

0,81

Lbox/(0,8-1)

9,0

9,4

9,6

Jring/(0-10)

SF/(660-750)

735

705

670

630

600

giây

1,97

1,90

4,2

5,87

6,80

ĐK4

T500 /(2-5)

giây

35,60C

36,90C

53%

(nắng

4,90

6,1

10,2

19,8

23,7

Vfunnel /(6-12)

nóng)

0,92

0,91

0,82

0,53

0,47

Lbox/(0,8-1)

9,0

9,3

13,1

Jring/(0-10)

SF/(660-750)

730

700

605

520

500

giây

2,1

2,25

4,78

13,6

17,4

ĐK4

T500 /(2-5)

giây

43,60C

40,60C

31%

(nắng

5,19

6,28

10,5

33,1

45,6

Vfunnel /(6-12)

nóng)

0,95

0,9

0,6

0,45

0,30

Lbox/(0,8-1)

9,2

9,9

Jring/(0-10)

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 lưu trữ

Số liệu đầu thí nghiệm

ĐK

Thời gian đo sau khi trộn (phút)

Chỉ tiêu đo/

Đơn

khí

N.Độ

Đ.ẩm

(giới hạn)

vị đo

120

hậu

vữa

SF/(660-750)

795

810

798

795

790

2,0

2,10

2,40

2,60

2,80

ĐK1

T500 /(2-5)

(nồm

5,5

5,80

6,40

7,25

7,55

Vfunnel /(6-12)

11,20C

13,50C

82%

ẩm)

0,98

0,97

0,95

0,93

Lbox/(0,8-1)

7,0

7,10

7,60

7,90

9,70

Jring/(0-10)

SF/(660-750)

794

800

797

790

788

2,10

2,20

2,50

2,75

2,97

ĐK1

T500 /(2-5)

17,70C

18,50C

75%

(nồm

5,7

5,90

6,80

7,30

7,90

Vfunnel /(6-12)

ẩm)

0,97

0,96

0,95

0,94

Lbox/(0,8-1)

7,10

7,20

7,90

8,10

10,0

Jring/(0-10)

SF/(660-750)

796

801

795

780

778

2,05

2,40

3,21

3,52

3,89

ĐK1

T500 /(2-5)

24,50C

24,70C

70%

(nồm

5,1

6,20

7,34

8,70

9,1

Vfunnel /(6-12)

ẩm)

0,97

0,96

0,93

0,95

0,91

Lbox/(0,8-1)

6,8

7,3

8,5

9,2

10,1

Jring/(0-10)

SF/(660-750)

790

780

775

745

720

2,01

2,32

3,70

4,20

5,10

ĐK2

T500 /(2-5)

30,10C

31,20C

50%

(khô

4,70

5,20

7,30

11,4

13,5

Vfunnel /(6-12)

hanh)

0,93

0,90

0,87

0,86

0,80

Lbox/(0,8-1)

7,0

8,1

9,1

Jring/(0-10)

SF/(660-750)

790

800

770

760

740

2,05

2,45

3,50

3,89

4,2

ĐK3

T500 /(2-5)

32,70C

33,10C

72%

(nóng

4,60

4,10

6,80

10,7

Vfunnel /(6-12)

ẩm)

0,93

0,92

0,90

0,85

0,83

Lbox/(0,8-1)

7,1

7,8

8,20

9,8

Jring/(0-10)

SF/(660-750)

795

780

765

740

650

2,1

2,6

3,65

5,4

7,4

ĐK4

T500 /(2-5)

34,50C

35,40C

64%

(nắng

5,1

5,30

8,7

17,5

19,1

Vfunnel /(6-12)

nóng)

0,94

0,88

0,80

0,78

0,70

Lbox/(0,8-1)

7,2

8,5

10,5

Jring/(0-10)

SF/(660-750)

790

775

740

530

450

2,05

2,7

3,8

6,8

8,3

ĐK4

T500 /(2-5)

43,20C

390C

58%

(nắng

4,03

5,69

9,2

30,1

40,2

Vfunnel /(6-12)

nóng)

0,95

0,86

0,75

0,63

0,50

Lbox/(0,8-1)

6,9

Jring/(0-10)

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 lưu trữ

Hình 4.3 Suy giảm SF của M1 theo điều kiện thời tiết và thời gian

Hình 4.4 Biến đổi T500 và Vfunnel của M1 theo điều kiện thời tiết và thời gian Hình 4.5 Biến đổi Lbox và Jring của M1 theo điều kiện thời tiết và thời gian

Hình 4.6 Suy giảm SF của M2 theo điều kiện thời tiết và thời gian

Hình 4.7 Biến đổi T500 và Vfunnel của M2 theo điều kiện thời tiết và thời gian Hình 4.8 Biến đổi Lbox và Jring của M2 theo điều kiện thời tiết và thời gian

Hình 4.9 Suy giảm SF của M3 theo điều kiện thời tiết và thời gian

Hình 4.10 Biến đổi T500 và Vfunnel của M3 theo điều kiện thời tiết và thời gian Hình 4.11 Biến đổi Lbox và Jring của M3 theo điều kiện thời tiết và thời gian

Bảng 4.8. Giới hạn thời gian lưu giữ 3 loại hỗn hợp BTTL trong các điều kiện

Điều kiện

Thông số tính

Thông số không đáp ứng tiêu chí giới hạn sau: (phút)

thời tiết

công tác

M1-SF1

M2-SF2

M3-SF3

Phân loại

Thi công

Phân loại

Thi công

Phân loại

Thi công

ĐK1

120

(nồm ẩm)

120

ĐK2

T500 Vfunnel Lbox Jring SF

120

105

120

(khô hanh)

120

105

120

ĐK3

T500 Vfunnel Lbox Jring SF

120

(n ng ẩm)

120

105

120

ĐK4

T500 Vfunnel Lbox Jring SF

(nắng

nóng)

T500 Vfunnel Lbox Jring

thời tiết khác nhau

Phân tích kết quả thí nghiệm thể hiện ở các bảng 4.6 đến 4.7 và các biểu đồ 4.3 đến

4.11, c thể thấy rằng thời gian lƣu giữ và điều kiện thời tiết, đặc biệt là yêu tố nhiệt

độ c ảnh hƣởng rõ nét đến tính công các của hỗn hợp BTTL.

Ở điều kiện thời tiết nồm ẩm ĐK1, cả ba cấp phối M1, M2, M3 duy trì tốt độ chảy lan

và đảm bảo tính công tác sau 120 phút lƣu giữ theo tiêu chí phân loại (SF1 ≥ 550, SF2

≥ 660, SF3 ≥760). Ở điều kiện thời tiết khô hanh ĐK2, M1 duy trì SF tốt sau 120 phút,

M2 giảm đến tiêu chí phân loại min sau 105 phút và M3 – sau 60 phút. Ở điều kiện

n ng ẩm, M1, M2 vẫn duy trì đƣợc tính công tác tốt sau ở 120 phút theo tiêu chí phân

loại, thời gian duy trì SF của M3 giảm xuống còn 90 phút. Riêng ở điều kiện nắng

n ng ĐK4, cả M2 và M3 đều suy giảm SF dƣới mức tiêu chí phân loại sau 45 phút lƣu

giữ; M1 - sau 60 phút; tiêu chí thi công chỉ sau 30 phút lƣu giữ (Hình 4.3, 4.6, 4.9).

Yếu tố nhiệt độ ảnh hƣởng rõ rệt đến sự suy giảm độ nhớt của hỗn hợp qua hai chỉ tiêu

Vfunnel và T500. Trong điều kiện nồm ẩm, thông số Vfunnel các cấp phối M2, M3 giảm

vƣợt quá tiêu chuẩn sử dụng (Vfunnel ≤ 12giây) sau 120 phút lƣu giữ, M1 sau 90 phút,

T500 cả 3 cấp phối duy trì dƣới tiêu chí sử dụng (T500 ≤ 5giây) đến 120 phút. Ở điều

kiện khô hanh, Vfunnel của M1, M2 vƣợt tiêu chuẩn sử dụng sau 60 phút, M3 sau 105

phút; T500 của M1, M2 vƣợt tiêu chuẩn sử dụng sau 75 phút, M3 vƣợt sau 120 phút.

Điều kiện n ng ẩm, Vfunnel M1 vƣợt quá tiêu chuẩn sau 75 phút, M2 sau 105 phút, M3

sau 120 phút; T500 M2, M3 vƣợt tiêu chuẩn sau 120 phút, M1 sau 90 phút.

Đặc biệt ở điều kiện nắng n ng, Vfunnel của M1 vƣợt quy định thi công (12 giây) sau 30

phút, của M2, M3 sau 60 phút; T500 của M1, M2 vƣợt tiêu chuẩn thi công sau 60 phút,

M3 sau 75 phút (Hình 4.4, 4.7, 4.10).

C sự tƣơng đồng trong ảnh hƣởng của điều kiện thời tiết đến độ linh động, khả năng

tự chảy, khả năng chảy qua của hỗn hợp BTTL qua các tiêu chí Lbox và Jring nhƣ đối

với độ nhớt của hỗn hợp. Ở điều kiện nồm ẩm, ĐK1 thông số Jring của M1, M2 duy trì

đảm bảo tiêu chí thi công (Jring ≤ 10mm) đến 90 phút, M3 duy trì đến 120 phút; Lbox

đảm bảo tiêu chí thi công (Lbox ≥ 0.8) đến 120 phút. Ở điều kiện khô hanh, Jring của

M1, M2 duy trì đến 60 phút, M3 duy trì đến 75 phút. Điều kiện n ng ẩm ĐK3, Jring của

cấp phối M1, M2 duy trì đến 75 phút, M3 duy trì đến 90 phút; thông số Lbox duy trì

đến 120 phút cho cả 3 cấp phối. Đặc biệt trong điều kiện nắng n ng ĐK4, Jring cấp phối

M1 duy trì đến 30 phút, của M2, M3 đến 45 phút; Lbox cả 3 cấp phối đều duy trì giới

hạn thi công đến 45 phút lƣu giữ (Hình 4.5, 4.8, 4.11).

C thể thấy rõ rằng, nhiệt độ không khí càng cao, độ ẩm càng thấp thì các thông số của

tính công tác của hỗn hợp bê tông càng suy giảm nhanh. Điều này c thể đƣợc lý giải

do điều kiện n ng và khô của môi trƣờng thúc đẩy quá trình trao đổi nhiệt, hơi giữa

hỗn hợp với môi trƣờng. Nhiệt độ không khí cao làm đẩy nhanh tốc độ ninh kết của xi

măng nên bê tông mất nhanh tính công tác. Đặc biệt trong điều kiện nắng n ng, các

chỉ tiêu tính công tác đều giảm nhanh rõ rệt theo thời gian lƣu giữ (Bảng 4.8).

Hỗn hợp BTTL đƣợc cho là đảm bảo tính công tác khi đáp ứng tất cả các thông số yêu

cầu tại thời điểm đổ bê tông vào khuôn. Trong các chỉ tiêu thí nghiệm cho thấy, thông

số Jring và Vfunnel là hai thông số nhạy cảm và kh duy trì trƣớc tác động của các yếu tố

khí hậu. Đồng thời nghiên cứu cho thấy, để đảm bảo tính công tác theo yêu cầu, thì

việc giảm thời gian lƣu giữ hỗn hợp, tổ chức vận chuyển và đổ bê tông nhanh chóng là

hiệu quả hơn so với việc tăng độ chảy lan ban đầu của hỗn hợp.

4.2.4 Ảnh hƣởng của sự suy giảm tính công tác đến cƣờng độ nén của BTTL

Đồng thời với thí nghiệm tính công tác của hỗn hợp BTTL, các mẫu bê tông đƣợc đúc

ở các thời điểm sau khi trộn xong (t = 0) và cứ sau 30 phút lấy một tổ mẫu. Các mẫu

đƣợc bảo dƣỡng ở điều kiện tiêu chuẩn và nén ở tuổi 28 ngày để đánh giá định lƣợng

ảnh hƣởng của sự suy giảm tính công tác đến cƣờng độ của BTTL. Kết quả thí nghiệm

thể hiện ở Bảng 4.9.

Tên

Điều kiện

R28 (MPa)

Độ ẩm môi

cấp

Tại thời gian đúc mẫu (phút)

Khí hậu

Nhiệt độ môi trƣờng (0C)

trƣờng (%)

phối

120

Nồm ẩm

11,7

57,7

56,9

55,7

53,8

52,3

Nồm ẩm

17,2

58,7

57,9

55,2

54,1

52,7

Nồm ẩm

23,4

58,6

57,1

53,2

52,1

46,4

Khô hanh

30,5

65,9

57,4

52,8

52,3

51,2

Nóng ẩm

62,3

Nắng nóng

35,1

50,7

Nắng nóng

43,1

Nồm ẩm

11,4

52,9

51,7

47,3

46,1

43,7

Nồm ẩm

17,8

53,1

52,3

46,9

45,7

44,5

Nồm ẩm

23,6

50,3

45,7

43,9

38,9

Khô hanh

29,7

52,3

52,9

52,3

51,8

Nóng ẩm

31,8

Nắng nóng

35,6

49,5

47,1

46,2

44,9

Nắng nóng

43,6

45,5

43,3

Nồm ẩm

11,2

44,95

43,8

42,7

40,9

38,9

Nồm ẩm

17,7

45,7

44,9

43,2

41,2

39,5

Nồm ẩm

24,5

43,5

41,7

40,5

Khô hanh

30,1

45,1

42,5

41,9

39,5

38,5

Nóng ẩm

32,7

42,5

Nắng nóng

34,5

45,1

43,7

43,5

42,6

42,1

Nắng nóng

43,2

45,2

41,5

Bảng 4.9. Cường độ nén BTTL tương ứng với các thời điểm lưu giữ hỗn hợp bê tông khác nhau

Sự suy giảm tính công tác hỗn hợp BTTL ảnh hƣởng đáng kể đến cƣờng độ chịu nén

của bê tông. Cƣờng độ 28 ngày tuổi (R28) của các mẫu bê tông đƣợc chế tạo từ hỗn

hợp với thời gian lƣu giữ tăng dần (nghĩa là tính công tác và chất lƣợng vữa ngày càng

suy giảm), giảm dần ở các mức độ khác nhau. Đặc biệt cƣờng độ bê tông giảm mạnh

khi thời gian lƣu giữ quá 90 đến 120 phút, khi các thông số kỹ thuật của tính công tác

đều giảm mạnh, vƣợt quá các tiêu chuẩn phân loại và thi công cho phép. Khi tính công

tác suy giảm, khả năng tự lấp đầy, tự l n, tự chảy của hỗn hợp giảm dần, đến mức

không đảm bảo đƣợc độ đặc chắc cấu trúc cần thiết của bê tông, dẫn đến cƣờng độ nén

bị suy giảm. Vì vậy, trong công nghệ BTTL đổ tại chỗ, việc đảm bảo tính công tác của

hỗn hợp bê tông trƣớc khi đổ vào khuôn là một trong những yêu cầu kỹ thuật quan

trọng bắt buộc tuân thủ. Suy giảm tính công tác không những ảnh hƣởng đến khả năng

thi công mà trực tiếp ảnh hƣởng đến khả năng chịu lực của kết cấu xây dựng. Việc

đảm bảo tính thi công của hỗn hợp BTTL đƣợc quyết định bởi sự tuân thủ quy trình và

chỉ dẫn kỹ thuật cụ thể trên cơ sở định lƣợng và dự đoán đƣợc mức độ suy giảm tính

công tác trong quá trình vận chuyển – lƣu giữ hỗn hợp, từ đ xác định đƣợc các thông

số kỹ thuật ban đầu của tính công tác hỗn hợp BTTL sau khi trộn tại trạm trộn bê tông.

4.3 DỰ BÁO T NH C NG TÁC HỖN HỢP BÊ T NG TỰ LÈN BẰNG M

HÌNH MẠNG NƠ RON NHÂN TẠO ANN

4.3.1 Mô hình dự báo tính công tác và cƣờng độ bê tông theo thành phần vật liệu

chế tạo

4.3.1.1. Xây dựng dữ liệu huấn luyện mạng ANN1

Dự báo các thông số tính công tác hỗn hợp BTTL và R28 theo thành phần vật liệu chế

tạo nhằm giúp cho các trạm trộn bê tông giảm bớt đƣợc số lần thử nghiệm và chi phí

vật liệu trong quá trình thiết kế cấp phối BTTL, mà vẫn đảm bảo đƣợc các thông số

tính công tác ban đầu, đáp ứng yêu cầu của thi công.

Để xây dựng dữ liệu huấn luyện mạng ANN (ký hiệu ANN1) cho công tác dự báo 6

thông số tính công tác của hỗn hợp BTTL tại trạm trộn và R28 với dữ liệu đầu vào là

hàm lƣợng vật liệu chế tạo, bao gồm: xi măng, tro bay, đá, cát, nƣớc, phụ gia h a dẻo,

phụ gia biến tính độ nhớt. Sử dụng 30 cấp phối bê tông mẫu từ CP1 - CP30; Các thông

số tính công tác đƣợc xác định tại thời điểm sau khi trộn (Bảng 3.10) và cƣờng độ R28

(Hình 3.3). Mỗi cấp phối đƣợc lấy mẫu 7 lần (tổng số mẫu thí nghiệm là 210) và đều

đƣợc thực hiện liên tục và trong cùng một điều kiện nhiệt độ và độ ẩm tƣơng đồng

(nhiệt độ dao động 28 - 300C, độ ẩm 70 - 75%) nhằm hạn chế ở mức thấp nhất sự ảnh

hƣởng của chúng đến tính công tác ban đầu của hỗn hợp BTTL. Khối lƣợng vật liệu

thành phần đƣợc xác định ở Bảng 3.8: xi măng (XM) biến thiên từ 306 - 609,8kg, tro

bay (TB) từ 44,7 - 262kg, đá 770kg (cố định), cát 808kg (cố định), nƣớc (N) từ 182,4 -

211kg, phụ gia siêu dẻo (SD) từ 5,27 - 6,64kg, phụ gia tạo nhớt (VMA) từ 0,18 -

0,23kg.

4.3.1.2. Các thông số của mô hình ANN1

- Loại mạng sử dụng: MLP (MultiLayer Perceptron).

- Số lƣợng mạng: 7 mạng, tƣơng ứng với 6 giá trị thông số tính công tác cần ƣớc

lƣợng, bao gồm SF, T500, Jring, Lbox, Vfunnel, SR và cƣờng độ bê tông R28.

- Số biến đầu vào: 7 biến, tƣơng ứng với 7 thành phần vật liệu chế tạo, bao gồm: X1 –

xi măng (kg), X2 – tro bay (kg), X3 – đá (kg), X4 – cát (kg), X5 – nƣớc (kg), X6 – phụ

gia hóa dẻo SD (kg) và X7 – phụ gia biến tính độ nhớt VMA (kg) (Hình 4.12).

- Kết quả đầu ra của mỗi mạng: 1 kết quả, tƣơng ứng với một thông số tính công tác

cần dự báo.

- Số lớp ẩn: một lớp ẩn.

- Số nơ ron trên lớp ẩn: 4 nơ ron, xác định bằng thử nghiệm lần lƣợt tăng dần từ 1, 2,...

đến giá trị 4 nơ ron ẩn thì đạt độ chính xác chấp nhận.

- Số mẫu để học (huấn luyện): 180 mẫu cho mỗi mạng.

- Số mẫu để kiểm tra: 30 mẫu cho mỗi mạng, đƣợc lựa chọn ngẫu nhiên.

Hình 4.12 Mô hình ANN1 dự báo các thông số tính công tác theo vật liệu chế tạo

- Các sai số dùng để đánh giá: gồm trung bình sai số tuyệt đối, trung bình sai số tƣơng

đối, sai số tuyệt đối lớn nhất.

+ Trung bình sai số tuyệt đối (MAE – Mean Absolute Error):

(4.1)

+ Trung bình sai số tƣơng đối (MRE – Mean Relative Error):

(4.2)

+ Sai số tuyệt đối lớn nhất (Max AE – Max Absolute Error):

(4.3)

+ Hệ số tƣơng quan (correlation coefficient) giữa đầu ra của MLP-ANN1 và giá trị đích thực tế.

4.3.2.3. Kết quả mạng MLP-ANN1 dự báo các thông số về tính công tác tại trạm trộn theo thành phần vật liệu

Hình 4.13 Kết quả kiểm tra các thông số SF và T500

Hình 4.14 Kết quả kiểm tra các thông số Vfunel và Lbox

Hình 4.15 Kết quả kiểm tra các thông số Jring và SR

Hình 4.16 Kết quả kiểm tra thông số cường độ nén R28

Hình 4.17 Ví dụ về tương quan giữa các đầu ra MLP-ANN1 và các giá trị đích cho tham số Lbox

Việc huấn luyện đƣợc thực hiện với 180 bộ số liệu và sau đ kiểm tra với 30 bộ số liệu

ngẫu nhiên cho mỗi thông số tính công tác của hỗn hợp BTTL. Qua kết quả kiểm tra

30 mẫu ngẫu nhiên ở hình 4.13, 4.14, 4.15, 4.16, cho thấy các mô hình MLP có thể

dự đoán chính xác các thông số BTTL với sự khác biệt rất nhỏ giữa đƣờng d-mong

muốn (đƣờng màu đỏ vàng) và đƣờng y-mạng dự đoán (đƣờng màu xanh). Hình 4.17

mô tả ví dụ mối quan hệ giữa đầu ra thực tế của mạng MLP-ANN1 và giá trị các thông

số Lbox mong muốn, trong đ đƣờng thẳng màu xanh là đƣờng bình phƣơng cực tiểu

xấp xỉ các điểm, khoảng cách giữa các điểm đến đƣờng bình phƣơng cực tiểu xấp xỉ

các điểm khá bé cho thấy độ chính xác cao của mô hình.

Hiệu suất đƣợc đánh giá bằng các giá trị: MAE (Mean Absolute Error), MRE (Mean

Relative Error), Max AE (Max Absolute Error) và hệ số tƣơng quan giữa đầu ra của

MLP và giá trị đích thực tế. Các sai số đƣợc trình bày trong Bảng 4.10.

Bảng 4.10 Sai số đánh giá và hệ số tương quan của kết quả chạy mô hình ANN1

cho 30 cấp phối kiểm tra

Hệ số tƣơng Đầu ra MAE MRE (%) MaxAE quan

0,92 6,41 16,48 0,99

1,42 0,046 0,12 0,99

1,11 0,10 0,22 0,99

1,28 0,0115 0,022 0,98

1,29 0,12 0,24 0,97

1,48 0,15 0,40 0,99

0,52 0,25 0,62 0,98 SF T500 Vfunnel Lbox Jring SR R28

Các kết quả ở bảng 4.10 chỉ ra rằng MAE, MRE (%) và MaxAE có giá trị thấp và hệ

số tƣơng quan tiệm cận 1. Điều này cho thấy mô hình MLP có 1 lớp ẩn có kết quả tốt,

có thể sử dụng cho việc dự báo các thông số tính công tác của BTTL, phù hợp với một

số kết quả nghiên cứu đã thực hiện [15, 133]. Hơn nữa, để tránh hiệu ứng quá khớp khi

sử dụng mạng nơ ron để dự báo, luận án sử dụng mạng đơn giản nhất có thể để thực

hiện nhiệm vụ huấn luyện. Phƣơng pháp này cùng với các yếu tố khác nhƣ dừng sớm,

điều tiết mạng... đƣợc chọn lựa phổ biến do số lƣợng mẫu thí nghiệm không nhiều [77,

133]. Kết quả kiểm tra cho thấy mạng với 3 nơ ron ẩn không thực hiện tốt đƣợc nhiệm

vụ huấn luyện (sai số cao hơn mức chấp nhận đƣợc) và mạng với 4 nơ ron ẩn bắt đầu

học tốt, luận án đã chọn mạng với 4 nơ ron ẩn này để nghiên cứu. Số lƣợng nơ ron ẩn

cao không giúp kết quả nghiên cứu đƣợc chính xác hơn nhƣng lại dễ tạo ra hiệu ứng

quá ăn khớp (over-fitting) [77].

So sánh cho thấy kết quả của mạng MLP đƣợc lựa chọn c độ chính xác tƣơng đƣơng

với phƣơng pháp sử dụng mạng nơ ron truyền thẳng phản hồi (ANN Feed-Forward

Back Propagation) gồm 2 lớp ẩn với 6 nơ ron ở lớp thứ 1 và 7 nơ ron ở lớp thứ 2 để dự

đoán độ sụt bê tông (với 8 đầu vào), với hệ số tƣơng quan là 0,998 [53], trong khi

phƣơng pháp sử dụng 2 lớp ẩn là phức tạp hơn nhiều so với sử dụng 1 lớp ẩn.

Nhƣ vậy, mô hình mạng MLP-ANN1 (ký hiệu là ANN1) đƣợc xây dựng, tập huấn và

chạy xử lý, cho kết quả dự báo 6 thông số kỹ thuật tính công tác và cƣờng độ nén R28

từ các yếu tố đầu vào là hàm lƣợng thay đổi của 7 loại vật liệu thành phần chế tạo

BTTL với độ chính xác cao. Kết quả dự báo đƣợc áp dụng để thiết kế cấp phối hỗn

hợp BTTL đảm bảo tính công tác ban đầu, cấp độ bền và phù hợp yêu cầu thi công.

4.3.2 Mô hình dự báo tính công tác theo yếu tố nhiệt độ và thời gian lƣu giữ

4.3.2.1. Xây dựng dữ liệu huấn luyện mạng ANN2

Mục đích: xây dựng mô hình mạng ANN (ký hiệu ANN2) để dự báo các thông số tính

công tác hỗn hợp bê tông và cƣờng độ R28 của BTTL dƣới sự ảnh hƣởng của các yếu

tố: nhiệt độ hỗn hợp, thời gian lƣu giữ/vận chuyển hỗn hợp và điều kiện khí hậu môi

trƣờng (nhiệt độ môi trƣờng), nhằm giúp cho các trạm trộn xác định đƣợc chính xác

thời gian lƣu giữ/vận chuyển hỗn hợp BTTL trong từng điều kiện thời tiết thi công cụ

thể, đảm bảo tính công tác và chất lƣợng hỗn hợp BTTL trƣớc khi đổ bê tông kết cấu.

Dữ liệu để huấn luyện mạng ANN2 là 5 thông số tính công tác SF, T500, Jring, Lbox,

Vfunnel của 3 mẫu hỗn hợp BTTL M1, M2, M3 với 5 lần đo sau 0, 30, 60, 90, 120 phút

lƣu giữ (Bảng 4.5, 4.6, 4.7); và R28 của bê tông tạo hình từ các mẫu hỗn hợp tƣơng ứng

(Bảng 4.9). Các thí ngiệm đƣợc thực hiện trong 7 điều kiện khí hậu khác nhau với nhiệt độ thay đổi từ 110C - 430C, độ ẩm từ 30 - 85%. Hỗn hợp bê tông đƣợc quay trong

máy trộn kín tốc độ chậm nhằm hạn chế thấp nhất ảnh hƣởng của yếu tố độ ẩm không

khí. Nhƣ vậy mỗi một cấp phối sẽ tạo ra 35 mẫu dữ liệu thể hiện một thông số tính

công tác và 35 mẫu dữ liệu tƣơng ứng thể hiện cƣờng độ nén R28 của BTTL.

4.3.2.2. Các thông số của mô hình ANN2

- Loại mạng sử dụng: MLP (MultiLayer Perceptron).

- Số lƣợng mạng: 6 mạng, tƣơng ứng với 5 giá trị thông số tính công tác cần ƣớc

lƣợng, bao gồm SF, T500, Jring, Lbox, Vfunnel và cƣờng độ R28 của BTTL. - Số biến đầu vào: 3 biến, bao gồm: X1 – nhiệt độ môi trƣờng (0C), X2 – nhiệt độ hỗn hợp bê tông (0C), X3 – thời gian lƣu giữ hỗn hợp bê tông (phút) (Hình 4.18).

- Kết quả đầu ra của mỗi mạng: 1 kết quả, tƣơng ứng với một thông số tính công tác

(hoặc R28) cần dự báo.

- Số lớp ẩn: một lớp ẩn.

- Số nơ ron trên lớp ẩn: 5 nơ ron, xác định bằng thử nghiệm lần lƣợt tăng dần từ 1, 2,...

đến giá trị 5 nơ ron ẩn thì đạt độ chính xác chấp nhận.

- Số mẫu học (huấn luyện): 35 mẫu cho các trƣờng hợp.

Hình 4.18 Mô hình MLP-ANN2 dự báo các thông số tính công tác và cường độ R28 của BTTL theo các yếu tố nhiệt độ và thời gian.

- Các sai số dùng để đánh giá:

+ Trung bình của sai số tuyệt đối (MAE – Mean Absolute Error):

(4.4)

+ Trung bình của sai số tƣơng đối (MRE – Mean Relative Error):

(4.5)

+ Sai số tuyệt đối lớn nhất (Max AE – Max Absolute Error):

(4.6)

+ Hệ số tƣơng quan (correlation coefficient) giữa đầu ra và giá trị đích thực tế.

4.3.2.3. Kết quả mạng MLP-ANN2 dự đoán tính công tác và cƣờng độ R28 của bê

tông tự lèn

Sau khi nhập dữ liệu đầu vào, huấn luyện, chạy xử lý, mô hình mạng MLP-ANN2 cho

ra kết quả dự đoán định lƣợng sự thay đổi các thông số tính công tác của hỗn hợp

BTTL dƣới ảnh hƣởng biến thiên của các yếu tố: nhiệt độ môi trƣờng, nhiệt độ hỗn

hợp bê tông và thời gian lƣu giữ.

a) Kết quả mạng MLP-ANN2 tính toán dự báo các thông số của cấp phối M1

Kết quả dự báo cho các thông số SF, T500, Vfunnel, Lbox, Jring và R28 tƣơng ứng của cấp

phối M1 thể hiện trong các Hình 4.19, 4.20và 4.21.

Hình 4.19 Kết quả dự báo SF và T500 của M1

Hình 4.20 Kết quả dự báo Vfunnel và Lbox của M1

Hình 4.21 Kết quả dự báo Jring và R28 của M1

b) Kết quả mạng MLP-ANN2 tính toán dự báo các thông số của cấp phối M2

Kết quả dự báo cho các thông số SF, T500, Vfunnel, Lbox, Jring và R28 tƣơng ứng của cấp

phối M2 thể hiện trong các Hình 4.22, 4.23 và 4.24.

Hình 4.22 Kết quả dự báo SF và T500 của M2

Hình 4.23 Kết quả dự báo Vfunnel và Lbox của M2

Hình 4.24 Kết quả dự báo Jring và R28 của M2

c) Kết quả mạng MLP-ANN2 tính toán dự báo các thông số của cấp phối M3

Kết quả dự báo cho các thông số SF, T500, Vfunnel, Lbox, Jring và R28 tƣơng ứng của cấp

phối M3 thể hiện trong các Hình 4.25, 4.26 và 4.27.

Hình 4.25 Kết quả ước lượng SF và T500 cho M3

Hình 4.26 Kết quả dự báo Vfunnel và Lbox cho M3

Hình 4.27 Kết quả dự báo Jring và R28 cho M3

Kết quả chạy xử lý của mạng MLP-ANN2 dự báo 5 thông số tính công tác và cƣờng

độ R28 của BTTL nhƣ đƣợc mô tả ở trên cho thấy độ chính xác rất cao của mô hình

với sự khác biệt rất nhỏ giữa đƣờng d-mong muốn (đƣờng màu đỏ vàng) và đƣờng y-

mạng dự đoán (đƣờng màu xanh).

Việc huấn luyện đƣợc thực hiện với 35 bộ số liệu cho mỗi thông số của hỗn hợp BTTL

với hiệu suất đƣợc đánh giá bằng các giá trị: MAE (Mean Absolute Error), MRE

(Mean Relative Error), Max AE (Max Absolute Error) có giá trị thấp và và hệ số tƣơng

quan giữa đầu ra của MLP và giá trị đích thực tế với tiệp cận 1 (bảng 4.11, 4.12, 4.13).

Điều này cho thấy mô hình MLP có 1 lớp ẩn có kết quả tốt, phù hợp cho mục đích dự

báo. Kết quả kiểm tra thử - loại trừ cũng cho thấy mạng với 4 nơ ron ẩn không thực

hiện tốt đƣợc nhiệm vụ huấn luyện (sai số cao hơn mức chấp nhận đƣợc), mạng với 5

nơ ron ẩn bắt đầu học tốt và sai số ở mức cho phép.

Bảng 4.11. Sai số đánh giá và hệ số tương quan của kết quả chạy mô hình MLP-ANN2 cho các cấp phối M1

MRE (%) MaxAE MAE Đầu ra

0,33 1,76 1,08 0,33 2,70 0,91 Hệ số tƣơng quan 0,98 0,99 0,97 0,99 0,98 0,99 11,30 0,42 0,73 0,021 0,93 1,68 2,12 0,075 0,13 0,003 0,26 0,49 SF T500 Vfunnel Lbox Jring R28

Bảng 4.12. Sai số đánh giá và hệ số tương quan của kết quả chạy mô hình MLP-ANN2 cho các cấp phối M2

MRE (%) MaxAE MAE Đầu ra

0,19 1,39 0,61 0,22 1,06 0,62 Hệ số tƣơng quan 0,97 0,98 0,98 0,97 0,99 0,99 5,83 0,17 0,19 0,009 0,63 1,04 1,32 0,043 0,053 0,002 0,10 0,30 SF T500 Vfunnel Lbox Jring R28

Bảng 4.13. Sai số đánh giá và hệ số tương quan của kết quả chạy mô hình MLP-ANN2 cho các cấp phối M3

Hệ số tƣơng Đầu ra MAE MRE (%) MaxAE quan

0,19 5,46 0,98 SF 1,52

0,52 0,069 0,97 0,012 T500

1,78 0,59 0,98 0,098 Vfunnel

0,35 0,14 0,98 0,003 Lbox

0,50 0,15 0,97 0,043 Jring

0,37 0,66 0,98 0,160 R28

Vậy, mô hình mạng MLP-ANN2 (ký hiệu là ANN2) đƣợc xây dựng, tập huấn và chạy

xử lý, cho kết quả dự báo 5 thông số kỹ thuật quan trọng (SF, T500, Vfunnel, Lbox, Jring)

của tính công tác và cƣờng độ R28 của BTTL từ dữ liệu đầu vào: các yếu tố công nghệ

thi công (nhiệt độ hỗn hợp, thời gian lƣu giữ/vận chuyển vữa) và yếu tố khí hậu môi

trƣờng (nhiệt độ môi trƣờng) với độ chính xác cao. Kết quả dự báo đƣợc áp dụng để

thiết kế biện pháp vận chuyển hỗn hợp BTTL trong điều kiện thi công, khí hậu cụ thể

đảm bảo chất lƣợng, tính công tác yêu cầu cuẩ hỗn hợp trƣớc khí đổ bê tông và đảm

bảo chất lƣợng (cƣờng độ, độ bền lâu) của kết cấu công trình.

4.4 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH VÀ YÊU CẦU Ỹ THUẬT ĐẢM BẢO TÍNH

CÔNG TÁC HỖN HỢP BÊ T NG TỰ LÈN TRONG ĐIỀU IỆN H HẬU

VIỆT NAM

4.4.1 Quy trình cơ bản thiết kế cấp phối, trộn, lƣu giữ và vận chuyển hỗn hợp bê

tông tự lèn

Trên cơ sở mô hình ANN1 dự báo các thông số tính công tác ban đầu của hỗn hợp bê

tông tự lèn theo các thành vật liệu (xi măng, tro bay, cát, đá, nƣớc, phụ gia siêu dẻo,

phu gia biến tính độ nhớt) phục vụ thiết kế cấp phối hỗn hợp BTTL tại trạm trộn và

mô hình ANN2 dự báo sự suy giảm tính công tác của hỗn hợp và cƣờng độ nén R28

của BTTL theo các yếu tố công nghệ (nhiệt độ hỗn hợp, thời gian lƣu giữ), yếu tố khí

hậu môi trƣờng (nhiệt độ môi trƣờng) phục vụ thiết kế phƣơng án vận chuyển hỗn hợp

100

trong thi công tại công trƣờng, quy trình cơ bản thiết kế cấp phối, trộn, lƣu giữ và vận

chuyển hỗn hợp BTTL đƣợc đề xuất ở Hình 4.28.

Hình 4.28 Quy trình cơ bản cấp phối, trộn, lưu giữ và vận chuyển hỗn hợp bê tông tự

lèn sử dụng số liệu mô hình toán ANN

101

4.4.2 Quy trình ây dựng mô hình ANN dự báo các thông số tính công tác của

hỗn hợp BTTL

Quy trình chung xây dựng mô hình ANN cho bài toán dự báo thể hiện ở hình 4.29.

Hình 4.29 Quy trình chung xây dựng mô hình ANN cho bài toán dự báo

Đối với trƣờng hợp xây dựng mô hình ANN để dự báo các thông số tính công tác của

hỗn hợp BTTL, cần lƣu ý các yếu tố kỹ thuật cho từng bƣớc của quy trình nhƣ sau:

Bƣớc 1- Lựa chọn các thông số cần dự báo: Các thông số cần dự báo gồm các thông số

tính công tác và cƣờng độ nén của BTTL

Bƣớc 2- Xác định các biến ảnh hƣởng đến các thông số cần dự báo: Đối với bài toán

dự báo tính công tác trong thiết kế cấp phối tại trạm trộn (mạng ANN1) các biến ảnh

hƣởng là khối lƣợng vật liệu thành phần gồm XM, tro bay, đá, cát, nƣớc, phụ gia siêu

102

dẻo, phụ gia tạo nhớt. Để đơn giản cho quá trình thực hiện, bỏ qua các yếu tố đặc

trƣng của vật liệu (kích thƣớc, bề mặt, góc cạnh) và yếu tố môi trƣờng (nhiệt độ, độ

ẩm).

Đối với bài toán dự báo suy giảm tính công tác hỗn hợp BTTL phục vụ cho thiết kế

phƣơng án vận chuyển trong thi công (mạng ANN2) các biến ảnh hƣởng gồm nhiệt độ

ban đầu của hỗn hợp bê tông, thời gian lƣu giữ và nhiệt độ môi trƣờng. Bỏ qua yếu tố

độ ẩm tƣơng đối của không khí do hỗn hợp đƣợc lƣu giữ trong thùng kín.

Bƣớc 3- Xây dựng dữ liệu để huấn luyện mạng: Tiến hành thực hiện thí nghiệm với

các biến thay đổi để thu thập số liệu phục vụ cho việc huấn luyện mạng. Số liệu đƣợc

chia làm bộ dữ liệu dùng để huấn luyện và bộ dữ liệu dùng kiểm tra mạng (chiếm

khoảng 20-30% tổng số liệu).

Bƣớc 4- Thiết lập cấu trúc mạng, huấn luyện và kiểm tra mô hình ANN: Cấu trúc

mạng là loại MLP một lớp ẩn, một đầu vào và một đầu ra. Đối với mô hình mạng

ANN1 dự đoán tính công tác từ thành phần vật liệu phục vụ thiết kế cấp phối BTTL,

số lƣợng nơ ron lớp ẩn là 4. Đối với mô hình mạng ANN2 dự báo suy giảm tính công

tác từ các yếu tố công nghệ và thời tiết phục vụ thiết kế phƣơng án vận chuyển hỗn

hợp BTTL, số lƣợng nơ ron lớp ẩn là 5. Sử dụng thuật toán Levenberg - Marquadrt cổ

điển để huấn luyện mạng MLP-ANN.

Bƣớc 5- Sai số học và kiểm tra chấp nhận đƣợc: Để đánh giá hiệu quả của việc huấn

luyện mạng ANN, dựa vào kết quả các sai số giữa giá trị đầu ra cung cấp bởi mạng yi

và giá trị mong muốn di. Sử dụng các thông số trung bình của sai số tuyệt đối (MAE -

Mean Absolute Error); trung bình của sai số tƣơng đối (MRE - Mean Relative Error);

sai số tuyệt đối lớn nhất (Max AE - Max Absolute Error); hệ số tƣơng quan

(Correlation Coefficient) giữa đầu ra của MLP-ANN và giá trị đích thực tế để đánh

giá.

Bƣớc 6- Sử dụng kết quả chạy mô hình ANN để dự báo các thông cần xác định, áp

dụng để giải quyết các bài toán cụ thể theo yêu cầu thực tế thi công.

4.4.3 Quy trình thiết kế cấp phối sử dụng dữ liệu mạng ANN

Quy trình thiết kế cấp phối bê tông tự lèn sử dụng mô hình ANN1 thể hiện ở Hình 4.30

với các bƣớc cơ bản sau:

103

Bƣớc 1- Xác định đặc tính hỗn hợp BTTL theo yêu cầu thi công (nhà thầu): các thông

số tính công tác hỗn hợp BTTL gồm SF, Jring, T500, Vfunnel, Lbox, SR và yêu cầu về

cƣờng độ nén R28 của BTTL.

Bƣớc 2- Chuẩn bị vật liệu thành phần: xác định nguồn cung cấp và yêu cầu kỹ thuật

vật liệu thành phần; xử lý các vấn đề về cung cấp, dự trữ và bảo quản vật liệu và các

phƣơng pháp kiểm tra chất lƣợng vật liệu. Nguồn vật liệu trong nƣớc chất lƣợng phù

hợp đều có thể đáp ứng đƣợc yêu cầu: XM PC40, cát vàng, đá Dmax = 10mm, tro bay

nhiệt điện Phả Lại loại F phù hợp ASTM C618:12 và TCVN 10302:2014, phụ gia siêu

hóa dẻo gốc polycarboxylate (BiFi, Sika...) phù hợp ASTM C-494 loại G, phụ gia tạo

nhớt VMA CuLminal MHPC400 theo tiêu chuẩn ASTM.

Hình 4.30 Quy trình thiết kế cấp phối hỗn hợp BTTL sử dụng dữ liệu

mô hình toán ANN1

104

Bƣớc 3- Tính toán thành vật liệu, cấp phối: xác định phƣơng pháp thiết kế, căn cứ

hƣớng dẫn kỹ thuật của Châu Âu. Một số đề xuất tham khảo trong thiết kế cấp phối cơ

bản hỗn hợp BTTL nhƣ sau:

- Xác định hàm lƣợng vật liệu thành phần theo nguyên tắc thể tích tuyệt đối.

- Hàm lƣợng ban đầu ở trạng thái lèn chặt của cốt liệu thô bằng 50% thể tích bê tông.

- Hàm lƣợng bọt khí xác định trong khoảng 2%.

- Tỷ lệ N/B theo thể tích nên chọn 0,87-1,1; lƣợng nƣớc trộn từ 189 - 231lít.

- Thể tích cát chiếm 52,6% thể tích cốt liệu.

- Thể tích hồ (Vhồ) chiếm thể tích từ 39 - 48%.

- Tỷ lệ theo khối lƣợng tro bay/bột (TrB/B) trong khoảng 0,08 - 0,42.

- Tỷ lệ phụ gia siêu dẻo lấy bằng 1% khối lƣợng bột.

- Tỷ lệ phụ gia biến tính độ nhớt VMA lấy bằng 0,035% khối lƣợng bột

Bƣớc 4- Chạy mô hình ANN1 lựa chọn cấp phối BTTL phù hợp: nhập dữ liệu đầu vào

là khối lƣợng thành phần vật liệu của các cấp phối BTTL đã tính ở bƣớc 3 (xi măng,

tro bay, đá, cát, nƣớc, phụ gia siêu dẻo, phụ gia tạo nhớt) cho mô hình ANN1, chạy mô

hình để dự báo 7 thông số ban đầu của hỗn hợp BTTL gồm SF, T500, Jring, Vfunnel, Lbox,

SR và R28. Căn cứ vào kết quả dự đoán của mô hình, cấp phối BTTL phù hợp với yêu

cầu của thi công sẽ đƣợc chọn để tiến hành trộn thử ở phòng thí nghiệm.

Bƣớc 5, 6- Trộn thử hỗn hợp trong điều kiện phòng thí nghiệm và kiểm tra tính công

tác: trộn thử hỗn hợp, áp dụng các tiêu chuẩn của Châu Âu để đánh giá các thông số

của tính công tác và phân loại hỗn hợp BTTL (khả năng lấp đầy, chảy qua, tự l n, độ

nhớt, kháng phân tầng) qua các thông số: SF, Jring, T500, Vfunnel, Lbox, SR.

Bƣớc 7- Kiểm tra cƣờng độ và các tính chất cơ lý khác của bê tông: Nếu hỗn hợp

BTTL đã đạt các tiêu chí về tính công tác, sẽ tiến hành kiểm tra cƣờng độ nén của bê

tông và các tính chất cơ lý khác của bê tông theo yêu cầu (cƣờng độ kéo, chống mài

mòn, chống thấm, ỏn định thể tích....).

Trong trƣờng hợp không đáp ứng đƣợc tính công tác và cƣờng độ, tình trạng sẽ đƣợc

phân tích để xác định nguyên nhân, từ đ các giải pháp sẽ đƣợc áp dụng để hiệu chỉnh

cấp phối, kể các các phƣơng án đánh giá và thay thế vật liệu đầu vào.

Bƣớc 8- Trộn ở điều kiện nhà máy, hiệu chỉnh: khi cấp phối đạt yêu cầu về tính công

105

tác và tính chất cơ lý yêu cầu, hỗn hợp BTTL đƣợc trộn thử ở điều kiện nhà máy (trạm

trộn bê tông), các thông số kỹ thuật của hỗn hợp đƣợc thí nghiệm và đánh giá một lần

nữa. Ở giai đoạn này không loại trừ có thể áp dụng các điều chỉnh nhỏ về cấp phối.

Bƣớc 9: Trên cở đánh giá kết quả ở bƣớc 8, cấp phối hỗn hợp BTTL chính thức đƣợc

phê duyệt, phục vụ cho tổ chức trộn ở quy mô sản xuất thƣơng mại.

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

4.4.4.1. Quy trình đảm bảo tính công tác của hỗn hợp BTTL trong vận chuyển – lƣu

giữ ở điều kiện khí hậu Việt Nam (Hình 4.31)

Hình 4.31 Quy trình đảm bảo tính công tác của hỗn hợp bê tông tự lèn trong vận

chuyển – lưu giữ ở điều kiện khí hậu Việt Nam

106

Bƣớc 1- Xác định thông số đầu vào: bao gồm các thông số về công nghệ - tổ chức thi

công và khí hậu môi trƣờng.

- Công nghệ thi công: loại cấp phối, nhiệt độ và các thông số tính công tác ban đầu của

hỗn hợp, tính chất cơ lý của bê tông, khối lƣợng thi công, điều kiện thi công (tốc độ

đổ, phƣơng pháp đổ, tiếp cận vị trí đổ...)...

- Tổ chức thi công: phƣơng tiện vận chuyển, điều kiện vận chuyển (địa hình, hạ tầng

giao thông, vận tốc vận chuyển....), công suất vận chuyển, thời gian vận chuyển...

- Khí hậu môi trƣờng: nhiệt độ, độ ẩm không khí, tốc độ gió, bức xạ mặt trời...

Bƣớc 2- Lựa chọn cấp phối hỗn hợp BTTL phù hợp: trên cơ sở phân tích thông số đầu

vào, tính chất kết cấu và yêu cầu kỹ thuật thi công, lựa chọn cấp phối phù hợp (trong

những cấp phối đƣợc xây dựng khi ứng dụng mạng ANN1). Xác định các thông số

tính công tác: SF, T500, Jring, Lbox, Vfunnel, SR và cƣờng độ nén của bê tông.

Bƣớc 3- Sử dụng ANN2 dự báo sự suy giảm các thông số tính công tác của hỗn hợp

BTTL tại công trình gồm SF, T500, Jring, Lbox, Vfunnel, SR và dự báo cƣờng độ R28 của bê

tông dƣới ảnh hƣởng của các yếu tố nhiệt độ hỗn hợp bê tông ban đầu, nhiệt độ môi

trƣờng và thời gian vận chuyển (thông số đầu vào). Từ kết quả dự báo của ANN2 về

tính công tác của hỗn hợp và cƣờng độ R28 của bê tông, xác định thời gian vận chuyển

- lƣu giữ cho phép của hỗn hợp bê tông.

Bƣớc 4- Xây dựng và thực nghiệm mô hình vận chuyển - lƣu giữ hỗn hợp BTTL:

phƣơng án vận chuyển có thể đƣợc mô hình hóa và tiến hành thực nghiệm, phù hợp

với điều kiện thi công, điều kiện khí hậu để kiểm tra kết quả dự báo của mạng ANN2

và phƣơng án đƣợc lựa chọn.

Bƣớc 5- Kiểm tra các thông số tính công tác và cƣờng độ bê tông R28: sau khi thử

nghiệm mô hình vận chuyển, xác định và kiểm tra các thông số tính công tác của hỗn

hợp (SF, T500, Jring, Lbox, Vfunnel, SR) và dự báo cƣờng độ R28 của BTTL (sau thời gian

vận chuyển - lƣu giữ dự kiến).

Khi kết quả kiểm tra không đạt, cần kiểm tra lại mô hình thực nghiệm phƣơng án vận

chuyển, cần thiết thì phải kiểm tra lại kết quả dự báo của mạng ANN.

Bƣớc 6: Quyết định phƣơng án vận chuyển - lƣu giữ hỗn hợp BTTL: Sau khi kết quả

kiểm tra đạt yêu cầu, phƣơng án vận chuyển - lƣu giữ hỗn hợp đƣợc quyết định, trong

107

đ làm rõ các thông số kỹ thuật cơ bản: phƣơng tiện vận chuyển - lƣu giữ, nhiệt độ

hỗn hợp ban đầu, các thông số tính công tác ban đầu, các thông số tính công tác yêu

cầu tại công trƣờng trƣớc khi đổ bê tông, cƣờng độ bê tông, điều kiện thời tiết...

Bƣớc 7: Tổ chức vận chuyển hỗn hợp BTTL đến công trƣờng: Sau quá trình vận

chuyển, tính công tác đƣợc kiểm tra, khi có yếu tố đột xuất ảnh hƣởng đến chất lƣợng

hỗn hợp bê tông, cần có các giải pháp công nghệ - tổ chức điều chỉnh phù hợp.

Ngoài ra, việc quyết định phƣơng án vận chuyển hỗn hợp BTTL nên lƣu ý thêm các

yếu tố kỹ thuật sau:

- Thể tích hữu dụng vận chuyển hỗn hợp BTTL của xe bồn nhỏ hơn so với vận chuyển

bê tông thƣờng, đặc biệt khi địa hình không bằng phẳng nhằm hạn chế hỗn hợp bê

tông tràn ra ngoài qua cửa xả bê tông.

- Tốc độ đổ và san gạt hỗn hợp BTTL nhanh hơn so với bê tông thƣờng, đòi hỏi phải

bố trí nhiều xe vận chuyển hơn, đảm bảo công suất vận chuyển phù hợp với tốc độ đổ

bê tông tại công trƣờng.

- Trong mọi trƣờng hợp nghiêm cấm thêm nƣớc, phụ gia vào hỗn hợp BTTL để tăng

độ chảy lan, vì điều này có thể dẫn đến sự phân tầng, tách nƣớc hỗn hợp và giảm

cƣờng độ của bê tông.

4.4.4.2. Yêu cầu kỹ thuật công tác vận chuyển - lƣu giữ hỗn hợp BTTL ở điều kiện khí

hậu Việt Nam

Kết quả nghiên cứu cho phép đề xuất một số yêu cầu kỹ thuật lƣu giữ và vận chuyển

hỗn hợp vữa BTTL trong điều kiện thời tiết nóng ẩm Việt Nam, nhƣ sau:

- Kéo dài thời gian vận chuyển - lƣu giữ hỗn hợp làm giảm cƣờng độ nén R28 của bê

tông. Do đ cần phải áp dụng biện pháp kỹ thuật nghiêm ngặt để kiểm tra và đảm bảo

tính công tác theo yêu cầu trƣớc khi đổ bê tông.

- Chỉ vận chuyển hỗn hợp bằng thủ công với khối lƣợng bê tông ít và thời gian vận

chuyển không quá 30 phút sau khi chế trộn.

- Phƣơng tiện vận chuyển - lƣu giữ tốt nhất đối với hỗn hợp BTTL là xe bồn ở chế độ

thùng quay chậm. Thời gian vận chuyển phụ thuộc vào loại hỗn hợp BTTL và điều

kiện khí hậu, giá trị khuyến cáo nhƣ sau (Bảng 4.14):

108

Bảng 4.14. Quy định về thời gian vận chuyển - lưu giữ hỗn hợp bê tông tự lèn trong

điều kiện khí hậu Việt Nam

Thời gian vận chuyển tối đa cho phép (phút) Loại hỗn hợp bê tông tự lèn Nồm ẩm Khô hanh Nóng ẩm Nắng nóng

SF1 (SF = 550 – 650) 75 45 75 30

SF2 (SF = 660 – 750) 90 60 75 45

SF3 (SF = 760 – 850) 120 75 90 45

+ Đối với hỗn hợp BTTL loại SF1 (SF = 550 – 650mm), không lớn hơn: 30 phút với

điều kiện thời tiết nắng n ng (ĐK4); 45 phút với điều kiện thời tiết khô hanh (ĐK2);

75 phút đối với điều kiện thời tiết nồm ẩm (ĐK1) và nóng ẩm (ĐK3).

+ Đối với hỗn hợp BTTL loại SF2 (SF = 660 – 750mm), không lớn hơn: 45 phút với

điều kiện thời tiết nắng n ng (ĐK4); 60 phút với điều kiện thời tiết khô hanh (ĐK2);

75 phút đối với điều kiện thời tiết nóng ẩm (ĐK3); 90 phút đối với điều kiện thời tiết

nồm ẩm (ĐK1).

+ Đối với hỗn hợp BTTL loại SF3 (SF = 760 – 850mm), không lớn hơn: 45 phút với

điều kiện thời tiết nắng n ng (ĐK4); 75 phút với điều kiện thời tiết khô hanh (ĐK2);

90 phút đối với điều kiện thời tiết nóng ẩm (ĐK3); 120 phút đối với điều kiện thời tiết

nồm ẩm (ĐK1).

4.5 ỨNG DỤNG ẾT QUẢ NGHIÊN CỨU GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỤ THỂ

TRONG THỰC TẾ THI C NG

4.5.1 Mô tả dữ liệu, điều kiện, yêu cầu thi công

4.5.1.1. Dữ liệu thi công

- Kết cấu đổ bê tông: kết cấu dầm sàn, mật độ cốt thép trung bình, bƣớc cốt thép

≥80mm.

- Phƣơng tiện vận chuyển hỗn hợp bê tông: xe bồn.

- Phƣơng pháp đổ bê tông: bơm bê tông, đổ từ trên xuống.

- Điều kiện thời tiết thi công: điều kiện ĐK4, thời tiết nắng nóng, nhiệt độ không khí T = 37 - 400C, độ ẩm tƣơng đối của không khí W = 45 - 55%, tốc độ gió v = 2 -

2,5m/giây.

109

4.5.1.2. Dữ liệu, yêu cầu về hỗn hợp bê tông tự lèn

- Dữ liệu về bê tông: 3 cấp phối chuẩn hỗn hợp BTTL: M1, M2, M3 tƣơng ứng với

loại SF1, SF2, SF3 theo tiêu chuẩn Châu Âu.

- Yêu cầu về cƣờng độ bê tông R28: 50MPa.

4.5.1.3. Các nội dung phải xử lý, giải quyết:

- Xác định phƣơng án vận chuyển - lƣu giữ hỗn hợp BTTL đảm bảo tính công tác

trƣớc khi đổ bê tông.

- Đánh giá độ tin cậy của phƣơng án.

4.5.2 ết quả ử lý

4.5.2.1. Xác định phƣơng án vận chuyển hỗn hợp BTTL

- Chọn cấp phối hỗn hợp: Căn cứ đặc điểm và mật độ cốt thép của kết cấu, chọn hỗn

hợp BTTL loại SF2 theo tiêu chuẩn Châu Âu, mẫu chuẩn cấp phối M2.

- Xác định các giá trị yêu cầu của các thông số tính công tác hỗn hợp BTTL trƣớc khi

đổ bê tông: SF = 660 - 750mm; T500 = 2 - 5giây; Vfunnel = 6 - 12giây; Lbox ≥ 0,8;

Jring ≤ 10mm; cƣờng độ yêu cầu R28 ≥ 50MPa.

- Trộn hỗn hợp BTTL M2 tại trạm trộn, xác định giá trị các thông số tính công tác ban

đầu và cƣờng độ bê tông.

- Ứng dụng mô hình toán ANN2 để dự báo sự suy giảm các thông số tính công tác hỗn

hợp BTTL trong điều kiện thi công thực tế:

+ Xác định các thông số ảnh hƣởng đầu vào: nhiệt độ hỗn hợp bê tông, nhiệt độ không

khí. + Nhập số liệu đầu vào: nhiệt độ môi trƣờng 390C, nhiệt độ bê tông 38,80C vào mô

hình toán ANN2 cho các thông số SF, T500, Vfunnel, Lbox, Jring, R28.

+ Tiến hành chạy các mô hình ANN2 tƣơng ứng với các thông số tính công tác của

hỗn hợp BTTL cần dự báo với biến ảnh hƣởng là thời gian vận chuyển từ 0 đến 120

phút. Thời gian vận chuyển tối đa đáp ứng yêu cầu kỹ thuật thi công đề ra tƣơng ứng

với thời điểm mà các thông số tính công tác và cƣờng độ R28 đạt giá trị giới hạn SF =

660mm; T500 = 5giây; Vfunnel = 12giây; Lbox = 0,8; Jring = 10mm và R28 = 50Mpa.

+ Kết quả dự báo của mô hình ANN2 cho thấy thời gian vận chuyển - lƣu giữ hỗn hợp

tối đa đảm bảo tính công tác và R28 theo yêu cầu, nhƣ sau: SF - 55 phút (hình 4.32),

110

T500 - 72 phút (hình 4.33), và Vfunnel - 68 phút (hình 4.34), Lbox - 51phút (hình 4.35),

Jring - 39 phút (hình 4.36) và R28 - 44 phút (hình 4.37).

Hình 4.32 Kết quả ANN2 dự báo thời gian vận chuyển theo SF Hình 4.33 Kết quả ANN2 dự báo thời gian vận chuyển theo T500

Hình 4.34 Kết quả ANN2 dự báo thời gian vận chuyển theo Vfunnel Hình 4.35 Kết quả ANN2 dự báo thời gian vận chuyển theo Lbox

Hình 4.36 Kết quả ANN2 dự báo thời gian vận chuyển theo Jring Hình 4.37 Kết quả ANN2 dự báo thời gian vận chuyển theo R28 + Từ kết quả dự báo của mô hình ANN2 nhƣ phân tích ở trên, thời gian tối đa cho

phép vận chuyển - lƣu giữ hỗn hợp BTTL đảm bảo yêu cầu kỹ thuật thiết kế trong bài

toán thi công cụ thể đang xét là 39 phút (hình 4.38).

111

Hình 4.38 Thời gian vận chuyển - lưu giữ đảm bảo tính công tác và

cường độ R28 của BTTL theo mô hình ANN2

4.5.2.3. Đánh giá độ tin cậy của phƣơng án

Độ tin cậy của phƣơng án đƣợc đánh giá thông qua sự so sánh giữa kết quả dự báo của

mô hình ANN2 và kết quả thí nghiệm kiểm tra đƣợc thực nghiệm tại công trƣờng.

- Hỗn hợp BTTL M2 đƣợc trộn trong điều kiện thời tiết tƣơng đồng: nhiệt độ môi trƣờng T = 38 - 390C, độ ẩm không khí W = 45 - 50%, nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp BT = 38,70C. Các thông số tính công tác của hỗn hợp bê tông SF, T500, bê tông Tbđ Vfunnel, Lbox, Jring đƣợc xác định sau khi trộn và tại thời điểm 39 phút, lƣu giữ trong điều kiện tƣơng tự điều kiện vận chuyển bằng xe bồn chuyên dụng.

- Các tổ mẫu đƣợc đúc, bảo quản và đ ng rắn trong điều kiện phù hợp điều kiện tiêu

chuẩn, xác định cƣờng độ nén ở thời điểm 28 ngày tuổi.

Điều kiện kiểm tra

Điều

T/g kiểm tra sau khi trộn (phút)

Độ sai

kiện

Thông số

Đơn

Kết quả chạy

Kết quả thí

Nhiệt

Độ

lệch

khí

kiểm tra

vị

mô hình ANN

nghiệm thực tế

độ

ẩm

(%)

hậu

vữa

733

700,7

732

693,9

0,97

giây

1,98

2,55

1,97

2,56

-0,39

T500

Nắng

giây

5,01

6.67

4,97

6,68

-0,14

Vfunnel

390C

38,70C

47%

0,94

0,89

0,93

0,88

1,13

Lbox

nóng

9,12

10,01

9,10

9,80

2,14

Jring

51,3

50,8

MPa

51,31

50,82

0,03

R28

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

112

Kết quả thí nghiệm cho thấy có sự tƣơng đồng khá cao giữa thí nghiệm thực tế và giá

trị dự báo của mô hình ANN2 với sai số dự báo nhỏ hơn 2,14% (Bảng 4.15), chứng tỏ

phƣơng án thi công đƣợc xử lý với độ tin cậy cao, giảm đƣợc thời gian, nhân công và

chi phí thử nghiệm tại hiện trƣờng; đảm bảo chất lƣợng của hỗn hợp BTTL trƣớc khi

đổ vào khuôn và cƣờng độ nén của bê tông.

Nhƣ vậy, trên cơ sở kết quả nghiên cứu định tính, định lƣợng sự suy giảm tính công

tác hỗn hợp BTTL dƣới sự ảnh hƣởng của các yếu tố công nghệ thi công và điều kiện

khí hậu; kết quả dự báo tính công tác hỗn hợp và cƣờng độ bê tông theo vật liệu chế

tạo (mô hình ANN1), theo điều kiện công nghệ thi công và điều kiện khí hậu (mô hình

ANN2) cho phép đƣa ra một số nội dung nhƣ sau:

- Một số đặc điểm mang tính quy luật về sự suy giảm tính công tác hỗn hợp BTTL

trong điều kiện khí hậu Việt Nam: i) Trong điều kiện khí hậu Việt Nam, yếu tố nhiệt

độ (nhiệt độ ban đầu của vữa, nhiệt độ môi trƣờng) ảnh hƣởng rất lớn đến tốc độ suy

giảm tính công tác của hỗn hợp BTTL; ii) Theo thời gian lƣu giữ và vận chuyển, sự

suy giảm tính công tác của hỗn hợp BTTL ảnh hƣởng ở các mức độ khác nhau đến

cƣờng độ nén của BTTL; iii) Thông số Jring và Vfunnel là hai thông nhạy cảm và khó duy

trì nhất dƣới tác động của điều kiện khí hậu Việt Nam.

- Đề xuất quy trình và chỉ dẫn kỹ thuật đảm bảo tính công tác, chất lƣợng hỗn hợp và

cƣờng độ BTTL trong điều kiện khí hậu Việt Nam. Trong đ một số nội dung quan

trọng đã đƣợc làm rõ: i) Mô hình ANN1 và ANN2 đƣợc nghiên cứu cho kết quả dự

báo tin cậy, là yếu tố kỹ thuật quan trọng để xây dựng ―Quy trình cơ bản thiết kế cấp

phối, trộn lƣu giữ và vận chuyển hỗn hợp BTTL trong điều kiện khí hậu Việt Nam‖; ii)

Xây dựng bộ dữ liệu đầu vào, xác định cấu trúc mạng và lựa chọn số nơ ron trên lớp

ẩn là những yếu tố đảm bảo độ tin cậy của mô hình ANN trong nghiên cứu dự báo các

thông số kỹ thuật của BTTL; iii) Sử dụng mô hình toán ANN1 để thiết kế cấp phối hỗn

hợp BTTL làm tăng hiệu quả kinh tế và tính chính xác của kết quả; iv) Sử dụng mô

hình toán ANN2 trong thiết kế vận chuyển hỗn hợp BTTL đảm bảo đƣợc chất lƣợng

thi công kết cấu bê tông; v) Tính công tác hỗn hợp BTTL trong vận chuyển lƣu giữ ở

điều kiện khí hậu Việt Nam đƣợc đảm bảo bởi việc tuân thủ quy trình và yêu cầu kỹ

thuật về thời gian vận chuyển - lƣu giữ đƣợc đề xuất.

113

CHƢƠNG 5: NGHIÊN CỨU Ỹ THUẬT BẢO DƢỠNG BÊ T NG TỰ LÈN

TRONG ĐIỀU IỆN H HẬU VIỆT NAM

5.1 MẪU, ĐIỀU IỆN VÀ NỘI DUNG TH NGHIỆM

5.1.1 Mẫu bê tông tự lèn thí nghiệm

Để phục vụ nghiên cứu thực nghiệm xác định phƣơng pháp bảo dƣỡng bê tông tự lèn

phù hợp trong điều kiện khí hậu Việt Nam, trên cơ sở kết quả nghiên cứu vật liệu thí

nghiệm đã trình bày ở Chƣơng 3, lựa chọn 2 mẫu hỗn hợp BTTL để đúc mẫu bê tông

là mẫu cấp phối M1, M2 với các đặc trƣng kỹ thuật và cấp phối cụ thể ở bảng 5.1.

N/B

Tro bay

Đá

Siêu

VMA

Nƣớc

Cát

Ký

Loại

hiệu

B (MPa)

PC40 (kg)

(kg)

(0,5x1) (kg)

dẻo (kg)

(kg)

độ (mm)

Bảng 5.1 Cấp phối hỗn hợp BTTL dùng cho thí nghiệm bảo dưỡng bê tông

SF1 0,30 444,9 147,4 808 770 5,92 0,2 185,9 M1 650 B45

SF2 0,35 409,3 140 808 770 5,49 0,19 197 M2 710 B35

5.1.2 Điều kiện thí nghiệm

Thí nghiệm đƣợc thực hiện trong điều kiện tự nhiên tại khu vực Nhà máy bê tông Vĩnh

Tuy, Hai Bà Trƣng, Hà Nội. 4 điều kiện thời thiết ĐK1 – nồm ẩm, ĐK2 – khô hanh,

ĐK3 – nóng ẩm, ĐK4 – nắng nóng đƣợc chọn hƣớng đến sự phù hợp tƣơng đối với

các vùng thời tiết đặc trƣng của khí hậu Việt Nam, bao gồm các mùa khí hậu khác

nhau, các thông số thời tiết môi trƣờng thí nghiệm trong ngày, từ 6 giờ 18 giờ giống

nhƣ trong thí nghiệm về tính công tác của hỗn hợp BTTL, đã thể hiện ở bảng 4.2.

Theo kết quả nghiên cứu trong [24], với điều kiện thời tiết nồm ẩm ở Việt Nam, khi nhiệt độ không khí không vƣợt quá 20 ÷ 250C, độ ẩm tƣơng đối trung bình của không

khí trong khoảng 70 ÷ 95%, thì không cần áp dụng các biện pháp bảo dƣỡng, bê tông

có thể đ ng rắn tốt trong điều kiện bay hơi nƣớc tự nhiên. Cũng theo BS 8110 [117],

khi độ ẩm tƣơng đối của môi trƣờng xung quanh vƣợt quá 80% và bê tông đƣợc bảo vệ

khỏi nắng và gió, thì không cần thêm quy trình bảo dƣỡng. Vì vậy, trong luận án

không tiến hành nghiên cứu thực nghiệm trong điều kiện thời tiết nồm ẩm ĐK1.

114

Ba điều kiện bảo dƣỡng: tƣới nƣớc (TN), che ni lông (CNL) và không áp dụng hình

thức bảo dƣỡng nào (KBD) đƣợc áp dụng với các tổ mẫu bê tông thí nghiệm. Tƣới

nƣớc và che ni lông là các phƣơng pháp bảo dƣỡng đơn giản, phổ biến, dễ thực hiện.

Trong phƣơng pháp CNL, màng ni lông màu trắng, độ dày tiêu chuẩn 0,10 mm, phù

tiêu chuẩn 8828:2011 [5], số lần tƣới tùy thuộc vào điều kiện khí hậu môi trƣờng địa phƣơng,

sao cho bề mặt của mẫu bê tông luôn ở trạng thái ẩm ƣớt, không bị khô.

hợp tiêu chuẩn ASTM C171 [46]. Phƣơng pháp tƣới nƣớc đƣợc thực hiện theo đúng

5.1.3 Nội dung thí nghiệm

- Nghiên cứu ảnh hƣởng của điều kiện bảo dƣỡng đến quá trình mất nƣớc và biến dạng

mềm của BTTL giai đoạn đầu đ ng rắn.

- Nghiên cứu ảnh hƣởng của điều kiện bảo dƣỡng đến chất lƣợng bê tông: Trên cơ sở

đánh giá chất lƣợng bề mặt hoàn thiện và cƣờng độ của BTTL.

- Phân tích kết quả thực nghiệm làm cơ sở lựa chọn phƣơng pháp bảo dƣỡng phù hợp

hơn từ 2 phƣơng pháp tƣới nƣớc và che ni lông bề mặt bê tông.

- Xác định các yếu tố và thông số kỹ thuật của phƣơng pháp bảo dƣỡng BTTL đƣợc

lựa chọn, bao gồm:

BD.

+ Xác định cách thức BDBĐ.

BD.

+ Xác định thời gian BDBĐ. + Xác định thời gian bảo dƣỡng cần thiết Tct + Xác định cƣờng độ bảo dƣỡng tới hạn Rth

+ Đề xuất quy trình và chỉ dẫn kỹ thuật bảo dƣỡng.

5.2 TH NGHIỆM NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH VẬT LÝ TRONG GIAI

ĐOẠN ĐẦU ĐÓNG RẮN

5.2.1 ết quả thí nghiệm đo mất nƣớc và biến dạng mềm

Mẫu bê tông thí nghiệm đo mất nƣớc và biến dạng mềm đ ng rắn ở 3 điều kiện bảo

dƣỡng: không bảo dƣỡng (KBD), tƣới nƣớc (TN) và che ni lông (CNL). Thí nghiệm

xác định mất nƣớc đƣợc thực hiện ngay sau khi đổ bê tông vào khuôn đo, thời điểm

bắt đầu đo bay hơi nƣớc lúc 8h sáng. Biến dạng mềm của bê tông đƣợc bắt đầu đo sau

2 giờ kể từ khi đổ bê tông vào khuôn đo, thời điểm bê tông đã đông kết, giữ nguyên

115

hình dạng và có thể tháo các tấm ván thành và lắp đặt đồng hồ đo. Chỉ số đo đƣợc từ

đồng hồ đƣợc chuyển đổi về đơn vị biến dạng mm/m dài của mẫu bê tông. Thời điểm

băt đầu đo biến dạng mềm lúc 10 giờ sáng, khi các thông số khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm)

môi trƣờng đang dần ổn định. Kết quả thí nghiệm trong điều kiện khô hanh thể hiện

Bảng 5.2; điều kiện nóng ẩm - Bảng 5.3; và điều kiện nắng nóng - bảng 5.4.

Tỷ lệ nƣớc bay hơi (%)

Độ ẩm

Tốc độ bay hơi nƣớc (kg/m2/h)

Biến dạng mềm (mm/m)

Cấp phối

Thời điểm đo

CNL KBD

TN 0,00 0,53

0 1

CNL KBD 0,00 0,44

0 2,88

TN 0 2,70

0 2,25

Nhiệt độ (oC) 26 30 32

(%) KBD 50 0,00 40 0,57 41

TN 0 0 0

0 0 0

CNL 0 0 0

0 3

0 = B N

1 M

0,58 1,35 0,37 0,29 0,18 0,05

0,69 1,60 0,37 0,30 0,26 0,03

2 3 4 5 6 7

5,65 12,50 18,10 22,50 25,30 26,10

6,37 14,48 20,10 24,70 28,70 29,20

2,45 3,54 4,67 4.70 4,90 4,95

0,04 0,07 0,07 0,00 0,01 0,00

40 45 42 50 52 55

32 32 31 31 28 28

-0,87 -1,45 -1,72 -1,93 -2 -2,09

-1,17 -1,78 -2,01 -2,21 -2,29 -2,31

-0,27 -0,49 -0,67 -0,69 -0,6 -0,71

0,07 0,00 0,00 0,00 0,61 0,59 1,55

0,10 0,00 0,00 0,00 0,67 0,77 1,90

8 9 10 0 1 2 3

0,01 0,00 0,00 0,00 0,47 0,04 0,22

5 3

60 63 50 40 41 40 45

27 26 26 30 32 32 32

27,10 27,10 27,10 0,00 3,10 6,10 13,97 19,10

30,72 30,72 30,72 0,00 3,39 7,28 16,94 22,36

-2,09 -2,09 0 0 0 -0,91 -1,51

-2,31 -2,31 0 0 0 -1,22 -1,83

-0,71 -0,71 0 0 0 -0,31 -0,51

5,05 5,05 5,05 0,00 2,40 2,60 3,73 4,74

0 = B N

2 M

0,34 0,27 0,22 0,11 0,00 0,00 0,00

0,36 0,31 0,25 0,11 0,00 0,00 0,00

42 50 52 55 60 63

31 31 28 28 27 26

4 5 6 7 8 9 10

23,20 26,50 28,20 28,20 28,20 28,20

27,10 30,91 32,58 32,58 32,58 32,58

-1,81 -2,07 -2,1 -2,13 -2,13 -2,13

-2,1 -2,31 -2,35 -2,43 -2,43 -2,43

-0,7 -0,71 -0,73 -0,74 -0,74 -0,74

4,74 4,91 5,25 5,25 5,25 5,25

0,07 0,00 0,01 0,02 0,00 0,00 0,00

Bảng 5.2. Giá trị đo bay hơi nước và biến dạng mềm BTTL trong điều kiện khô hanh

Tỷ lệ nƣớc bay hơi (%)

Biến dạng mềm (mm/m)

Độ ẩm

Tốc độ bay hơi nƣớc (kg/m2/h)

Cấp phối

Thời điểm đo

CNL KBD

(%) KBD 85

TN 0

Nhiệt độ (oC) 30

TN 0

CNL 0

0 3

0,69

0,63

3,2

3,5

2,1

0,41

1,02

0,9

7,8

8,7

3,2

0,22

0 = B N

0,59

0,51

10,4

11,7

-0,69

-0,48

-0,31

3,95

0,15

0,18

0,14

12,6

14,5

-1,05

-0,79

-0,49

4,51

0,04

1 M

0,16

0,15

14,9

16,9

-1,31

-0,99

-0,61

4,61

0,01

Bảng 5.3. Bảng giá trị đo bay hơi nước và biến dạng mềm BTTL điều kiện nóng ẩm

0,12

0,1

0,01

18,7

16,5

4,71

-1,41

-1,13

-0,67

0,03

0,06

19,1

17,4

4,78

-1,43

-1,15

-0,68

0,03

0,01

19,5

17,56

4,85

-1,46

-1,18

-0,68

19,5

17,56

4,85

-1,46

-1,18

-0,68

19,5

17,56

4,85

-1,46

-1,18

-0,68

28 30

76 85

0,73

0,67

0,45

3,7

3,4

2,3

1,02

0,92

0,22

8,9

8,1

3,4

5 3

0,67

0,65

0,14

12,3

11,4

4,1

-0,74

-0,59

-0,34

0,18

0,04

15,1

14,1

4,7

-1,11

-0,89

-0,52

0 = B N

0,16

0,15

17,5

16,4

4,7

-1,35

-1,08

-0,63

2 M

0,14

0,11

0,01

19,57

18,1

4,8

-1,45

-1,17

-0,69

0,07

0,05

0,02

20,7

18,85

5,05

-1,47

-1,19

-0,7

0,01

20,91

18,9

5,1

-1,5

-1,21

-0,7

20,91

18,9

5,1

-1,5

-1,21

-0,7

20,91

18,9

5,1

-1,5

-1,21

-0,7

116

Biến dạng mềm (mm/m)

Tỷ lệ nƣớc bay hơi (%)

Tốc độ bay hơi nƣớc (kg/m2/h)

Nhiệt độ

Độ ẩm

Cấp phối

Thời điểm đo

(oC) 36

(%) 55

KBD 0

TN 0

CNL 0

KBD 0

TN 0

CNL 0

KBD 0

TN 0

CNL 0

1,4

1,22

0,47

7,1

6,2

2,4

1,18

1,16

0,02

13,1

12,1

2,51

0,31

0,03

17,87

16,8

2,9

-1,19

-1,07

-0,41

0,3

0,03

22,5

21,3

3,4

-1,81

-1,57

-0,65

0 3 0 = B N

0,28

0,2

0,11

26,7

24,4

5,1

-2,11

-1,83

-0,77

1 M

0,22

0,04

30,1

27,8

5,7

-2,27

-2,05

-0,78

0,14

0,02

32,3

29,9

5,95

-2,37

-2,15

-0,81

0,01

32,3

30,1

5,95

-2,37

-2,15

-0,81

32,3

30,1

5,95

-2,37

-2,15

-0,81

32,3

30,1

5,95

-2,37

-2,15

-0,81

31 36

72 55

1,57

1,44

0,48

7,96

7,3

2,45

1,25

1,22

0,09

14,32

13,5

2,9

0,32

0,31

0,06

19,23

18,2

3,84

-1,27

-1,14

-0,46

0,28

0,26

0,07

23,5

22,1

4,9

-1,93

-1,62

-0,69

0,28

0,27

0,02

27,8

26,2

5,2

-2,21

-1,91

-0,8

5 3 0 = B N

0,24

0,19

0,07

31,5

29,1

6,2

-2,39

-2,15

-0,81

2 M

0,15

0,14

33,8

31,3

6,25

-2,51

-2,25

-0,82

0,04

33,8

31,97

6,25

-2,51

-2,25

-0,82

33,8

31,97

6,25

-2,51

-2,25

-0,82

33,8

31,97

6,25

-2,51

-2,25

-0,82

Bảng 5.4. Bảng giá trị đo bay hơi nước và biến dạng mềm BTTL điều kiện nắng nóng

5.2.2 Phân tích kết quả nghiên cứu

117

Hình 5.1 Bay hơi nước và biến dạng mềm cấp phối M1 N/B=0,30 ở ĐK khô hanh

Hình 5.2 Bay hơi nước và biến dạng mềm cấp phối M2 N/B=0,35 ở ĐK khô hanh

118

Hình 5.3 Bay hơi nước và biến dạng mềm cấp phối M1 N/B=0,30 ở ĐK nóng ẩm

Hình 5.4 Bay hơi nước và biến dạng mềm cấp phối M2 N/B=0,35 ở ĐK nóng ẩm

119

Hình 5.5 Bay hơi nước và biến dạng mềm cấp phối M1 N/B=0,30 ở ĐK nắng nóng

Hình 5.6 Bay hơi nước và biến dạng mềm cấp phối M2 N/B=0,35 ở ĐK nắng nóng

120

Kết quả thí nghiệm cho thấy, bay hơi nƣớc và biến dạng mềm ở cả 3 điều kiện thời tiết

diễn ra chủ yếu trong thời gian 6-7 giờ đầu, khi quá trình bay hơi suy giảm, biến dạng

mềm của bê tông cũng gần nhƣ kết thúc, với giá trị rất nhỏ (Hình 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5,

5.6 và Bảng 5.2, 5.3, 5.4).

Mẫu bê tông bảo dƣỡng bằng CNL c lƣợng bay hơi nƣớc nhỏ nhất, sau đ đến mẫu

TN và bay hơi nƣớc lớn nhất xảy ra ở mẫu KBD. Tại thời điểm 18 giờ tối, tức sau 10

giờ từ lần đo đầu tiên, hai cấp phối M1 N/B = 0,3 và M2 N/B = 0,35 c lƣợng nƣớc

bay hơi lần lƣợt so với lƣợng nƣớc sử dụng trong các điều kiện thời tiết khí hậu khác

nhau nhƣ sau:

- Điều kiện khô hanh với mẫu bảo dƣỡng CNL là 30,72g và 30,98g tƣơng ứng chiếm

5,05% và 5,25%; mẫu bảo dƣỡng TN: 159,9g và 166,4g tƣơng ứng chiếm 27,1%; và

28,2% và lớn nhất ở mẫu KBD: 181,2g và 192,2g tƣơng ứng 30,72% và 32,58% (Hình

5.1, 5.2 và Bảng 5.2).

- Điều kiện nóng ẩm với mẫu bảo dƣỡng CNL là 28,62 và 30,09g tƣơng ứng chiếm

4,85% và 5,10%; mẫu bảo dƣỡng TN: 103,60g và 111,51g tƣơng ứng chiếm 17,56%

và 18,90%; và lớn nhất ở mẫu KBD: 112,28g và 123,37g tƣơng ứng 20,91% và 19,5%

(Hình 5.3, 5.4 và Bảng 5.3).

- Điều kiện nắng nóng với mẫu CNL là 35,11g và 36,88g tƣơng ứng chiếm 6,25% và

5,95%; mẫu bảo dƣỡng TN: 177,6g và 188,62g tƣơng ứng chiếm 30,1% và 31,97%; và

lớn nhất ở mẫu KBD: 190,57g và 199,42g tƣơng ứng 32,3% và 33,80% (Hình 5.5, 5.6

và Bảng 5.4).

Qua thí nghiệm về bay hơi nƣớc của hai cấp phối M1 N/B = 0,3 và M2 N/B = 0,35 cho

thấy, xu hƣớng tỷ lệ bay hơi nƣớc có tỷ lệ thuận với tỷ lệ N/B, tỷ lệ N/B càng lớn thì

lƣợng nƣớc bay hơi càng nhiều. Điều này đƣợc giải thích do tỷ lệ N/B lớn hơn chứng

tỏ lƣợng nƣớc tự do trong bê tông nhiều hơn, khi tiếp xúc với điều kiện tự nhiên, đặc

biệt là điều kiện nắng nóng và khô hanh thì nƣớc tự do không nằm trong các liên kết lý

hóa sẽ bay hơi nhiều hơn khi khối lƣợng lớn.

Cùng với quá trình bay hơi nƣớc là quá trình biến dạng mềm của bê tông. Trong cả 3

điều kiện khí hậu phƣơng pháp bảo dƣỡng CNL có giá trị biến dạng mềm nhỏ nhất,

sau đ đến bảo dƣỡng TN và biến dạng mềm lớn nhất xảy ra ở mẫu KBD. Sau 8 giờ kể

từ khi bắt đầu đo, hai cấp phối M1 N/B = 0,3 và M2 N/B = 0,35 có giá trị biến dạng

mềm lần lƣợt tƣơng ứng với các điều kiện thời tiết khí hậu khác nhau nhƣ sau:

121

- Điều kiện khô hanh, mẫu bảo dƣỡng CNL cho giá trị biến dạng mềm với giá trị lần

lƣợt là 0,71mm/m và 0,74mm/m; mẫu bảo dƣỡng TN: 2,09mm/m và 2,13mm/m và ở

mẫu KBD: 2,31mm/m và 2,43mm/m (Hình 5.1, 5.2 và Bảng 5.2).

- Điều kiện nóng ẩm, mẫu bảo dƣỡng CNL cho giá trị biến dạng mềm lần lƣợt là

0,68mm/m và 0,70mm/m; mẫu bảo dƣỡng TN: 1,18mm/m và 1,21mm/m và ở mẫu

KBD: 1,46mm/m và 1,50mm/m (Hình 5.3, 5.4 và Bảng 5.3).

- Điều kiện nắng nóng, mẫu bảo dƣỡng CNL biến dạng mềm có giá trị lần lƣợt là

0,81mm/m và 0,82mm/m; mẫu bảo dƣỡng TN: 2,15mm/m; 2,25mm/m và ở mẫu KBD:

2,37mm/m và 2,51mm/m (Hình 5.5, 5.6 và Bảng 5.4).

Nhƣ vậy, điều kiện khí hậu nắng nóng và khô hanh ảnh hƣởng nhiều nhất đến quá

trình bay hơi nƣớc và biến dạng mềm của bê tông. Điều này đƣợc giải thích do trong

điều kiện nắng n ng, khô hanh c độ ẩm thấp, không khí khô kết hợp nhiệt độ cao, dẫn

đến quá trình bốc hơi nƣớc nhanh và khối lƣợng lớn đã làm cho biến dạng mềm nhanh

ch ng đạt giá trị cực đại. Vì vậy, công tác bảo dƣỡng cần phải đặc biệt lƣu ý trong

điều kiện khí hậu nắng nóng và khô hanh.

Cùng với việc đánh giá lƣợng nƣớc bị mất thì yếu tố tốc độ bay hơi nƣớc cũng rất

quan trọng, ảnh hƣởng đến cấu trúc của bê tông trong thời gian đầu đ ng rắn. Tốc độ

bay hơi nƣớc nhanh dẫn đến gia tăng ứng suất bên trong dẫn đến các vết nứt bên trong

bê tông. Trong 10 giờ đầu, tốc độ mất nƣớc bề mặt lớn nhất của hai cấp phối M1 N/B

= 0,3 và M2 N/B = 0,35 trong các điều kiện khí hậu lần lƣợt là:

- Điều kiện khí hậu khô hanh tốc độ bay hơi nƣớc đạt giá trị lớn nhất tại thời điểm

3giờ sau khi đổ bê tông. Giá trị tốc độ bay hơi nƣớc lớn nhất ở mẫu KBD lần lƣợt là 1,6 kg/m2/giờ và 1,9 kg/m2/giờ; mẫu bảo dƣỡng TN: 1,35 kg/m2/giờ; 1,55 kg/m2/giờ, mẫu CNL: 0,44kg/m2/giờ; 0,47kg/m2/giờ.

- Điều kiện khí hậu nóng ẩm tốc độ bay hơi nƣớc đạt giá trị lớn nhất tại thời điểm 2giờ

sau khi đổ bê tông. Giá trị tốc độ bay hơi nƣớc lớn nhất mẫu KBD cả hai cấp phối M1, M2 là 1,02 kg/m2/giờ; mẫu bảo dƣỡng TN lần lƣợt là 0,9 kg/m2/giờ và 0,9 kg2/m2/giờ; mẫu CNL: 0,41kg/m2/giờ và 0,45kg/m2/giờ.

- Đặc biệt ở điều kiện nắng nóng tốc độ bay hơi nƣớc đạt giá trị lớn nhất tại thời điểm

1 giờ sau khi đổ bê tông. Giá trị tốc độ bay hơi nƣớc lớn nhất ở mẫu KBD lần lƣợt là 1,4 kg/m2/giờ và 1,57 kg/m2/giờ; mẫu bảo dƣỡng TN: 1,22 kg/m2/giờ và 1,44 kg/m2/giờ; mẫu CNL: 0,47kg/m2/giờ và 0,48kg/m2/giờ.

122

Phân tích tốc độ mất nƣớc cho thấy trong điều kiện thời tiết nắng nóng, khô hanh và

nóng ẩm thì đối với bê tông KBD và TN thì tốc độ bay hơi nƣớc khá lớn, có giá trị lớn hơn 1kg/m2/giờ (trong điều kiện nóng ẩm và tƣới nƣớc, tốc độ bay hơi nƣớc xấp xỉ 1kg/m2/giờ), là giá trị có khả năng gây ra các vết nứt trong kết cấu bê tông theo ACI

[33, 124] và cần phải có biện pháp che phủ bề mặt bê tông bằng các vật liệu bảo

dƣỡng nhằm giảm tốc độ bay mất nƣớc. Thậm chí khi tốc độ mất nƣớc vƣợt quá giá trị 0,5kg/m2/giờ, theo khuyến cáo của ACI [124], cũng cần phải xem xét các biện pháp bổ

sung để kiểm soát mất nƣớc bê tông. Phƣơng pháp CNL cho thấy hiệu quả rõ rệt trong

việc giảm tốc độ bay hơi nƣớc, trong tất cả các trƣờng hợp bảo dƣỡng bằng CNL, giá trị mất nƣớc đều nhỏ hơn 0,5kg/m2/giờ, là mức tốc độ bay hơi nƣớc không ảnh hƣởng

đến hình thành cấu trúc của bê tông.

Ngoài ra, thời điểm tốc độ mất nƣớc đạt giá trị cao nhất ở các điều kiện nắng nóng,

nóng ẩm và khô hanh là 1giờ, 2 giờ và 3 giờ; trong 4 giờ đầu, biến dạng mềm phát

triển với tốc độ nhanh, sau đ giảm và dần đạt đến giá trị tối đa ở thời điểm 7-8 giờ sau

khi đổ bê tông. Đây là các mốc thời gian quan trọng quyết định thời điểm kết thúc bảo

dƣỡng ban đầu (cho bay hơi nƣớc tự do) và bắt đầu bảo dƣỡng tiếp theo của bê tông.

Đặc biệt tốc độ mất nƣớc, lƣợng nƣớc mất và giá trị biến dạng mềm của bê tông trong

3-4 giờ đầu đ ng rắn quyết định đến chất lƣợng và sự phát triển cƣờng độ BTTL, cần

phải có sự kiểm soát chặt chẽ bằng phƣơng pháp bảo dƣỡng phù hợp.

5.3 LỰA CHỌN PHƢƠNG PHÁP BẢO DƢỠNG BÊ T NG TỰ LÈN PHÙ

HỢP ĐIỀU IỆN H HẬU VIỆT NAM

5.3.1 Ảnh hƣởng của mất nƣớc và biến dạng mềm đến chất lƣợng bê tông tự lèn

5.3.1.1. Ảnh hƣởng đến cƣờng độ nén bê tông tự lèn

Để nghiên cứu mối liên hệ giữa quá trình bay hơi nƣớc (mất nƣớc), biến dạng mềm với

sự phát triển cƣờng độ nén của BTTL, thí nghiệm xác định R28 của bê tông đƣợc thực

hiện trên các tổ mẫu bê tông đ ng rắn trong các điều kiện bảo dƣỡng khác nhau, so

sánh với cƣờng độ của tổ mẫu đối chứng. Sau khi đổ bê tông, 2 giờ đầu để bê tông

mẫu bay hơi nƣớc tự do qua bề mặt thoáng trong điều kiện phòng, sau đ chuyển các

mẫu ra điều kiện môi trƣờng tự nhiên, 1 tổ mẫu không bảo dƣỡng (KBD), 2 tổ mẫu

đƣợc áp dụng các phƣơng pháp bảo dƣỡng tƣới nƣớc (TN) và che ni lông (CNL) liên

BD và cƣờng độ bê tông lớn

123

BD. Các mẫu đƣợc nén ở 3, 7 và 28 ngày tuổi để xác định R3, R7 và R28. Cƣờng

tục trong 15 ngày, đảm bảo thời gian bảo dƣỡng vƣợt Tct hơn Rth

độ bê tông các tổ mẫu thể hiện ở hình 5.7. 5.8, 5.9 và bảng 5.5.

Hình 5.7 Cường độ nén của BTTL bảo dưỡng bằng phương pháp khác nhau trong điều kiện khô hanh: a) Cấp phối M1 N/B=0,3; b) Cấp phối M2 N/B=0,35

Hình 5.8 Cường độ nén của BTTL bảo dưỡng bằng phương pháp khác nhau trong điều kiện nóng ẩm: a) Cấp phối M1 N/B=0,3; b) Cấp phối M2 N/B=0,35

Hình 5.9 Cường độ nén của BTTL bảo dưỡng bằng phương pháp khác nhau trong điều kiện nắng nóng: a) Cấp phối M1 N/B=0,3; b) Cấp phối M2 N/B=0,35

124

Bảng 5.5 Cường độ nén BTTL tương ứng các điều kiện bảo dưỡng

Tên cấp Phƣơng Điều kiện Điều kiện Điều kiện

phối pháp bảo khô hanh n ng ẩm nắng n ng

dƣỡng %Rtc %Rtc %Rtc R28 (MPa) R28 (MPa) R28 (MPa)

KBD 49,4 85% 50,3 84,8% 50,7 84,4%

TN 53,2 90% 53,5 90,2% 54,3 90,4% M1

N/B=0,3 CNL 59,1 100,5% 59,7 100,6% 60,8 101%

BDTC 58,8 100% 59,3 100% 60,1 100%

KBD 39,4 80,57% 41,0 82,1% 41,7 82,9%

TN 42,1 86,09% 42,7 85,5% 44,4 88,2% M2

N/B=0,35 CNL 49,0 100,2% 50,1 100,4% 50,7 100,7%

BDTC 48,9 100% 49,9 100% 50,3 100%

Số liệu về cƣờng độ nén của các tổ mẫu bê tông cho thấy có sự tƣơng quan nghịch

giữa giá trị mất nƣớc, biến dạng mềm và cƣờng độ nén của bê tông: bê tông có giá trị

mất nƣớc và biến dạng mềm nhỏ thì c cƣờng độ lớn hơn bê tông c giá trị mất nƣớc

và biến dạng mềm lớn.

28. Với tổ mẫu CNL, ngay cả

Trong điều kiện nắng nóng, các mẫu KBD mất đến 32,3% lƣợng nƣớc dùng, biến dạng đến 2,51mm/m, cƣờng độ R28 chỉ đạt 80,5 - 85% Rtc

trong điều kiện nắng nóng thì giá trị mất nƣớc và biến dạng mềm cũng rất nhỏ (giá trị

28.

mất nƣớc lớn nhất 6,25%, biến dạng lớn nhất 0,82mm/m), và R28 đạt từ 101 - 107%Rtc

Khi tốc độ bay hơi nƣớc nhanh, lƣợng nƣớc mất đi lớn, lƣợng nƣớc còn lại không đủ

để tạo ra quá trình thủy hóa thuận lợi, ngoài ra còn thúc đẩy việc hình thành nhiều hơn

các lỗ rỗng, mao quản và có thể xuất hiện các vi nứt cấu trúc, dẫn đến cƣờng độ của bê

tông bị giảm.

Cƣờng độ các mẫu bảo dƣỡng bằng CNL phát triển tốt, vƣợt cƣờng độ kiểm tra ở các

mức khác nhau, chứng tỏ bê tông đ ng rắn trong điều kiện nhiệt độ - độ ẩm thuận lợi

hơn. Việc phủ bề mặt của kết cấu bê tông bằng ni lông, năng lƣợng mặt trời đƣợc hấp

thụ và giữ lại trong bê tông, làm cho nhiệt độ trong bê tông cao hơn, hơi nƣớc bốc lên

125

từ bề mặt bê tông đọng lại trong lớp ni lông, duy trì độ ẩm của môi trƣờng đ ng rắn.

Những yếu tố này đã tạo nên điều kiện về nhiệt độ và độ ẩm phù hợp, thuận lợi cho bê

tông đ ng rắn và phát triển cƣờng độ.

5.3.1.2. Ảnh hƣởng đến chất lƣợng bề mặt bê tông tự lèn

Qua quan sát trực quan quá trình thí nghiệm cho thấy, trong điều kiện nắng nóng, các

mẫu bảo dƣỡng bằng TN và mẫu KBD có xuất hiện nhiều vết nứt dạng chân chim trên

bề mặt, trong khi bề mặt mẫu bảo dƣỡng bằng CNL không có vết nứt (Hình 5.10).

CNL hạn chế đƣợc tốc độ và lƣợng nƣớc mất qua bề mặt, giữ đƣợc môi trƣờng nhiệt -

ẩm ổn định, không làm bề mặt bê tông bị xung nhiệt nhƣ trong trƣờng hợp TN, do đ

tránh đƣợc hiện tƣợng nứt bề mặt kết cấu bê tông. Điều này hoàn toàn tƣơng đồng với

chỉ dẫn trong tiêu chuẩn TCVN 9345:2012 [6] hƣớng dẫn phòng chống nứt dƣới tác

động khí hậu nóng ẩm đối với bê tông truyền thống.

Hình 5.10 Chất lượng bề mặt bê tông tương ứng 3 điều kiện bảo dưỡng: a) không bảo dưỡng, b) bảo dưỡng tưới nước, c) bảo dưỡng che ni lông

5.3.2 Lựa chọn phƣơng pháp bảo dƣỡng bê tông tự lèn phù hợp

5.3.2.1.Theo tiêu chí mất nƣớc và biến dạng mềm

Trên cơ sở kết quả thí nghiệm bay hơi nƣớc và biến dạng của hai cấp phối bê tông

trong 3 điều kiện thời tiết với 2 phƣơng pháp bảo dƣỡng TN và CNL cho thấy:

Mất nƣớc và biến dạng mềm của bê tông bảo dƣỡng TN tƣới nƣớc không có sự khác

biệt lớn (giảm) so với bê tông KBD. Trong điều kiện nắng nóng, mất nƣớc của bê tông

mẫu M1 N/B=0,3 và M2 N/B=0,35 trong 10 giờ là 30,1% và 31,97%; biến dạng mềm:

2,15mm/m và 2,25mm/m, trong điều kiện khô hanh: 27,1% và 28,2%; 2,09mm/m và

2,13mm/m, trong điều kiện nóng ẩm: 17,56% và 18,9%; 1,18mm/m và 1,21mm/m

(Hình 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6). Quan sát trực quan cho thấy, khi thực hiện tƣới nƣớc

126

làm ẩm bề mặt bê tông, nƣớc trên bề mặt bay hơi nhanh ch ng, đặc biệt trong điều

kiện khí hậu nắng nóng và khô hanh.

Ngoài ra, tốc độ mất nƣớc của bê tông đƣợc tƣới nƣớc trong tất cả các điều kiện thời tiết đều lớn hơn và xấp xỉ giá trị 1,0 kg/m2/giờ, vƣợt ngƣỡng mất nƣớc mà cần phải áp

dụng biện pháp hạn chế sự mất nƣớc của bê tông theo [33] Vì vậy, ngay cả khi sử

dụng phƣơng pháp bảo dƣỡng TN thì cũng cần phải có biện pháp bổ sung để hạn chế

mất nƣớc của bê tông.

Mặt khác, trong điều kiện nhiệt độ môi trƣờng cao, bề mặt bê tông đang bị hun nóng,

việc tƣới nƣớc lên bề mặt sẽ dẫn đến hiện tƣợng xung nhiệt và chênh lệch nhiệt giữa

các vùng bê tông theo chu kỳ và trong thời gian ngắn, có thể dẫn đến hiện tƣợng nứt

bê tông do gradient nhiệt. Việc bảo dƣỡng TN trong trƣờng hợp này không những

không có tác dụng mà còn ảnh hƣởng đến chất lƣợng của bê tông.

Giá trị mất nƣớc và biến dạng mềm giảm đáng kể khi bê tông đƣợc bảo dƣỡng CNL.

Các giá trị này cao nhất trong 10 giờ đầu đ ng rắn ở điều kiện nắng n ng đối với bê

tông cấp phối M1 N/B=0,3 và M2 N/B=0,35 lần lƣợt là 5,95% và 6,25%; 0,81mm/m

và 0,82mm/m (Hình 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6). Điều này đạt đƣợc là do lƣợng nƣớc

thoát ra trong bê tông đƣợc ngƣng tụ ngay dƣới lớp màng ni lông, làm cho môi trƣờng

bề mặt bê tông c độ ẩm bảo hòa làm hạn chế quá trình bay hơi nƣớc, dẫn đến giảm

biến dạng mềm (Hình 5.13).

Đặc biệt, ở tất cả các trƣờng hợp thí nghiệm, tốc độ mất nƣớc trong 10 giờ đầu đều đạt

giá trị dƣới 0,5 kg/m2/h, chứng tỏ hiệu quả và sự phù hợp của phƣơng pháp bảo

dƣỡng.

Hình 5.11 Hiện tượng ngưng tụ nước trên màng ni lông khi bảo dưỡng

127

Hình 5.12 Bay hơi nước và biến dạng mềm BTTL M2 N/B=0,35 trong 3 ĐK thời tiết

Hình 5.13 Bay hơi nước và biến dạng mềm BTTL M1 N/B=0,30 trong 3 ĐK thời tiết

128

28 (101 và 100,7%). Trong khi đ , cƣờng độ bê tông

5.3.2.2. Theo tiêu chí cƣờng độ nén của bê tông

28 (90% và 85,5%) (Hình 5.7, 5.8, 5.9). Điều này có

Bê tông bảo dƣỡng CNL c cƣờng độ nén tốt nhất, trong các điều kiện thời tiết khác nhau R28 của bê tông đều vƣợt Rtc bảo dƣỡng TN đều không đạt Rtc

thể giải thích là do BTTL có tỷ lệ N/B nhỏ (N/B<0,45), theo [89], với lỗ rỗng mịn và

nhỏ, các mao quản bị gián đoạn sau 1 - 3 ngày nên việc tƣới nƣớc để cung cấp độ ẩm

vào bên trong bê tông là không khả thi, kết hợp với tốc độ bay hơi nƣớc và mất nƣớc

lớn, dẫn đến không đủ lƣợng nƣớc cho quá trình thủy hóa, ảnh hƣởng đến cƣờng độ

nén của bê tông. Hình 5.14 thể hiện so sánh cƣờng độ nén của các cấp phối BTTL

trong 3 điều kiện thời tiết khí hậu.

Hình 5.14 Cường độ nén R28 của BTTL trong 3 điều kiện thời tiết: a) cấp phối M1 N/B=0,3; b) cấp phối M2 N/B=0,35

Nhƣ vậy, trong cả 3 điều kiện thời tiết, phƣơng pháp bảo dƣỡng CNL là phƣơng pháp

kiểm soát và hạn chế mất nƣớc và biến dạng mềm của BTTL hiệu quả nhất, tạo ra

đƣợc môi trƣờng nhiệt - ẩm thuận lợi cho quá trình đ ng rắn. Tốc độ mất nƣớc thấp

28.

hơn giá trị đƣợc các nghiên cứu và các chuyên gia khuyến cáo; bề mặt hoàn thiện của bê tông tốt; cƣờng độ nén của bê tông R28 đều đạt và vƣợt Rtc

Trên cơ sở phân tích số liệu thực nghiệm liên quan đến quá trình đ ng rắn, hình thành

cấu trúc, phát triển cƣờng độ bê tông cho thấy phƣơng pháp bảo dƣỡng che ni lông

(CNL) ƣu việt hơn phƣơng pháp tƣới nƣớc (TN), phù hợp cho BTTL trong điều kiện

khí hậu Việt Nam. Phƣơng pháp này đƣợc lựa chọn để tiếp tục nghiên cứu tiếp, nhằm

xác định các thông số kỹ thuật bảo dƣỡng để đề xuất quy trình và chỉ dẫn kỹ thuật bảo

dƣỡng.

129

5.4 XÁC ĐỊNH CÁC TH NG SỐ Ỹ THUẬT PHƢƠNG PHÁP BẢO

DƢỠNG CHE NI L NG CHO BÊ T NG TỰ LÈN

5.4.1 Xác định hình thức và thời gian bảo dƣỡng ban đầu

5.4.2.1. Xác định hình thức bảo dƣỡng ban đầu

Theo TCVN về bảo dƣỡng bê tông [5], hình thức BDBĐ cho bê tông có thể dùng vật

liệu che phủ bề mặt bê tông ngay sau khi hoàn thiện bề mặt. Tuy nhiên, trong thực tế

thi công, hình thức này rất khó thực hiện, vì sẽ ảnh hƣởng đến bề mặt hoàn thiện và

bản thân kết cấu bê tông do tác động của ngoại lực khi tiến hành. Theo tiêu chuẩn này

cũng rất kh để xác định thời gian bắt đầu giai đoạn BDBĐ, nếu căn cứ vào bề mặt bê

tông đã khô se nƣớc để xác định thời điểm bắt đầu BDBĐ là rất mơ hồ và định tính, có

thể sẽ là quá muộn nếu bê tông đã mất quá nhiều nƣớc.

Đối với BTTL, bề mặt bê tông sau khi hoàn thiện có một lớp nƣớc tự do mỏng, bề mặt

rất mềm, do vậy giải pháp che bề mặt bê tông tự lèn sau khi hoàn thiện bằng bất cứ vật

liệu nào cũng rất khó thực hiện.

Căn cứ vào mục đích của BDBĐ là kiểm soát quá trình mất nƣớc bề mặt của bê tông,

trên cơ sở nghiên cứu thực tế bảo dƣỡng bê tông và các kết quả nghiên cứu đề xuất

trong [13, 24, 135, 137], hình thức BDBĐ đối với BTTL trong nghiên cứu chính là

thời gian để cho bê tông tự bay hơi nƣớc tự do qua bề mặt thoáng đến khi bề mặt bê

tông se nƣớc và bê tông đạt đƣợc cƣờng độ nhất định. Thời gian BDBĐ tính từ khi

hoàn thiện bề mặt bê tông (tính bằng giờ) phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện thời tiết.

Sau đ , mới tiến hành BDTT bằng cách che bề mặt bê tông bằng màng ni lông (hoặc

vật liệu cách ẩm tƣơng tự).

5.4.2.2. Xác định thời gian bảo dƣỡng ban đầu

Các tổ mẫu với thời gian BDBĐ khác nhau từ 1 giờ đến 7 giờ tính từ thời điểm hoàn

thiện xong bề mặt mẫu, trong 3 điều kiện thời tiết khác nhau: khô hanh, nóng ẩm và

nắng n ng (điều kiện thời tiết trong thực nghiệm tác động đến quá trình đ ng rắn của

mẫu bê tông tối thiểu trong 12 giờ đầu đ ng rắn, sau thời gian đ c thể chu kỳ khí hậu

sẽ kéo dài ở các ngày tiếp theo, hoặc thay đổi dần và chuyển sang chu kỳ thời tiết

khác), kết quả nén cƣờng độ bê tông R28 của thể hiện ở Bảng 5.6 và Hình 5.15, 5.16,

5.17.

130

Thời gian BDBĐ (giờ)

Điều kiện khô hanh ĐK2 (T=18-30°C, W=40-65%) %Rtc

Điều kiện n ng ẩm ĐK3 (T=28-35°C, W=65-85%) %Rtc

Điều kiện nắng n ng ĐK4 (T=28-40°C, W=40-65%) %Rtc

R28, MPa

28, %

R28, MPa

28, %

R28, MPa

28, %

M1 M2 M1 M2 M1 M2 M1 M2 M1 M2 M1 M2

48,4

57,9

98,2

98,3

48,5

58,9

97,9

98,9

60,9

100,7

101,1

50,9

49,5

59,4

100,4

100,8

49,8

59,9

100,6

100,7

98,8

99,6

49.9

47,2

56,7

95,7

96,2

47,3

56,9

95,5

95,6

47,9

57,2

94.8

95,0

45,9

54,9

93,1

93,2

46,0

55,4

92,9

93,1

46.5

55,6

92.1

92,4

43,1

53,2

87,4

90,3

43,4

53,7

87,6

91,3

45,3

54,2

89,7

90,0

42,7

52,5

86,6

89,1

42,9

52,8

86,6

88,5

44.2

53,1

87.5

88,2

41,9

51,1

84,9

86,7

42,1

52,1

85,0

86,1

43.1

52,3

85.3

86,9

41,3

50,6

83,7

85,9

41,7

50,8

84,2

85,3

41.9

51,2

83.0

85,0

Rtc

49,3

58,9

49,5

59,5

50,5

60,2

Bảng 5.6 Cường độ nén của BTTL M1-N/B=0,35 và M2-N/B=0,3 theo thời gian bảo dưỡng ban đầu khác nhau

Hình 5.15 Thời gian bảo dưỡng ban đầu BTTL trong điều kiện khô hanh

Hình 5.16 Thời gian bảo dưỡng ban đầu BTTL trong điều kiện nóng ẩm

131

Hình 5.17 Thời gian bảo dưỡng ban đầu BTTL trong điều kiện nắng nóng

Kết quả nén mẫu cho thấy trong cả 2 điều kiện thời tiết khô hanh và nóng ẩm, mẫu bê

28.

tông của cả 2 cấp phối M1, M2 với thời gian BDBĐ là 1 giờ c cƣờng độ nén R28 là cao nhất, đạt và vƣợt Rtc

Trong điều kiện thời tiết nắng nóng, việc che ni lông cho bê tông càng sớm càng tốt,

28 (98,8% và 99,6%).

thời gian BDBĐ là ngắn nhất có thể, tốt nhất là dƣới 0,5 giờ; tối đa là dƣới 1 giờ. Khi thời gian BDBĐ là 1 giờ, cƣờng độ R28 của bê tông đạt xấp xỉ Rtc

28.

Khi kéo dài thời gian BDBĐ từ 2 giờ đến 7 giờ, cƣờng độ R28 của bê tông giảm nhanh tuyến tính với thời gian, giảm mạnh nhất ở điều kiện nắng nóng, chỉ bằng 83-85%Rtc

Nhƣ vậy, thời gian BDBĐ đối với BTTL (thời gian để BTTL bay hơi nƣớc tự do) chỉ

tối đa là 1 giờ, đặc biệt trong điều kiện khí hậu nắng nóng, bức xạ mặt trời cao thì thời

gian BDBĐ phải ngắn nhất có thể, nghĩa là sau khi hoàn thiện bề mặt bê tông, phải tổ

chức thực hiện che mặt bê tông ngay.

So với bê tông truyền thống với thời gian BDBĐ trong khoảng 1 – 4 giờ, thì thời gian

BDBĐ đối với BTTL ngắn hơn nhiều (tối đa 1 giờ). Vấn đề này có thể liên quan đến

việc lƣợng nƣớc trộn của BTTL ít hơn nhiều so với bê tông thƣờng, nên phải kiểm soát

và hạn chế mất nƣớc ngay giờ đầu đ ng rắn, để phản ứng thủy h a đƣợc thực hiện tối

đa.

5.4.2 Xác định thông số kỹ thuật bảo dƣỡng tiếp theo

BD là và cƣờng độ bảo dƣỡng tới hạn Rth

BD. Kết quả thí

Thông số kỹ thuật bảo dƣỡng tiếp theo bằng phƣơng pháp CNL cho BTTL gồm thời gian bảo dƣỡng cần thiết Tct

132

nghiệm nén cƣờng độ bê tông với thời gian bảo dƣỡng tiếp theo khác nhau, trong các

điều kiện thời tiết khác nhau đƣợc tổng hợp ở Bảng 5.7 và Hình 5.18, 5.19, 5.20.

Thời

Cƣờng độ bê tông, % so với Rtc

Rn, Rn+t

28 trong các

(t=28–n)

gian

điều kiện khí hậu khác nhau

BDTT

Khô hanh ĐK2

N ng ẩm ĐK3

Nắng n ng ĐK4

(ngày)

(T=18-30°C,

(T=28-35°C,

(T=28-40°C,

W=40-65%)

W=65-85%)

W=40-65%)

Rtc

28= 49,3MPa

28 = 49,9MPa

28 = 50,2MPa

35,1

36,1

36,3

41.6

42,5

35,6

84,8

85,3

85,5

92,9

93,1

85,1

R1+27

35,8

37,3

37,7

46,3

46,9

35,9

88,9

89,1

89,5

93,1

93,9

89,1

R2+26

36,8

39,1

39,4

50,6

50,7

36,9

89,1

90,4

92,4

94,1

94,7

91,2

R3+25

46,7

47,3

48,1

54,6

54,8

47,3

92,9

93,5

94,2

97,8

95,7

93,9

R4+24

51,7

51,9

52,5

61,5

63,5

52,1

96,1

97,2

97,9

100,4

100,9

96,8

R5+23

55,3

55,9

57,6

64,6

65,1

56,7

96,9

97,9

98,9

101,8

102,5

97,2

R6+22

60,1

61,5

62,5

68,8

69,1

61,3

100,2

100,5

100,8

102,9

103,9

100,6

R7+21

65,3

66,5

67,4

73,1

74,1

66,2

100,9

101,1

101,5

103,5

104,2

100,7

R8+20

Bảng 5.7 Cường độ nén của BTTL M1-N/B=0,35 và M2-N/B=0,3 với thời gian bảo dưỡng tiếp theo khác nhau

BD, ở điều kiện khô hanh

Căn cứ vào tƣơng quan giữa cƣờng độ ở 28 ngày tuổi và Rth

và nóng ẩm, BTTL cần bảo dƣỡng liên tục trong thời gian 7 ngày, xu hƣớng dài hơn so

28.

với thời gian bảo dƣỡng bê tông thông thƣờng (mức quy định tiêu chuẩn hiện hành 3-4 ngày) [5], cƣờng độ bê tông tại thời điểm kết thúc bảo dƣỡng đạt trên 60÷63%Rtc

Ở điều kiện nắng nóng, cần bảo dƣỡng liên tục trong thời gian 5 ngày, dài hơn so với

28.

thời gian bảo dƣỡng bê tông thông thƣờng (mức quy định tiêu chuẩn hiện hành 3 ngày) [5], cƣờng độ bê tông tại thời điểm kết thúc bảo dƣỡng đạt trên 62-65%Rtc

133

Hình 5.18 Thời gian bảo dưỡng cần thiết trong các điều kiện khô hanh

Hình 5.19 Thời gian bảo dưỡng cần thiết trong các điều kiện nóng ẩm

Hình 5.20 Thời gian bảo dưỡng cần thiết trong các điều kiện nắng nóng

Nhƣ vậy, với phƣơng pháp bảo dƣỡng CNL, bê tông đƣợc che kín nên đã hạn chế

đƣợc ảnh hƣởng của yếu tố độ ẩm môi trƣờng tác động đến hiệu quả của công tác bảo

dƣỡng. Quá trình phát triển cƣờng độ của bê tông phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ của

môi trƣờng. Đối với điều kiện thời tiết nóng kết hợp với sự hấp thụ và giữ nhiệt của

màng ni lông, nhiệt độ bê tông và môi trƣờng đ ng rắn tăng cao, dẫn đến tốc độ phát

134

BD. Vì vậy, bảo dƣỡng bê tông trong điều kiện nắng nóng có thời gian ngắn hơn

triển cƣờng độ bê tông nhanh hơn, bê tông nhanh đạt giá trị cƣờng độ bảo dƣỡng tới hạn Rth

so với điều kiện khô hanh và nóng ẩm.

Trong điều kiện khô hanh và nóng ẩm, nhiệt độ môi trƣờng của hai điều kiện này

chênh lệch nhau không lớn nên tốc độ phát triển cƣờng độ của bê tông trong hai điều

kiện này không có sự khác biệt lớn. Từ đ , thời gian bảo dƣỡng BTTL bằng CNL

trong hai điều kiện này là khá tƣơng đồng.

Qua kết quả nén mẫu bê tông (Hình 5.18, 5.19, 5.20) cho thấy tỷ lệ N/B có ảnh hƣởng

đến tốc độ phát triển cƣờng độ của bê tông. Các mẫu bê tông với tỷ lệ N/B=0,30 có tốc

độ phát triển cƣờng độ nén cao hơn so với các mẫu bê tông có tỷ lệ N/N=0,35. Tuy

nhiên, do mức độ chênh lệch tỷ lệ N/B không nhiều, tốc độ phát triển cƣờng độ khá

tƣơng đồng, do đ không thấy có sự khác biệt nhiều về thời gian BDTT của hai cấp

phối này.

BD = 7 ngày, và cƣờng độ bảo dƣỡng tới hạn

28; Trong điều kiện thời tiết nắng nóng, các giá trị này tƣơng ứng là

BD ≥ 60%Rtc BD = 5 ngày và Rth

28.

Nhƣ vậy, đối với bê tông N/B = 0,3÷0,35 (tỷ lệ phổ biến cho BTTL sử dụng trong xây

BD cho BTTL đều kéo dài hơn so

dựng công trình dân dụng và công nghiệp) thời gian bảo dƣỡng cần thiết trong điều kiện thời tiết khô hanh và nóng ẩm Tct Rth BD ≥ 62%Rtc Tct Nhận thấy rằng, trong tất cả các điều kiện thời tiết, Tct

với bê tông truyền thống, điều này đƣợc giải thích vì trong thành phần BTTL c lƣợng

tro bay lớn, dẫn đến tốc độ thủy hóa chậm, và sự phát triển cƣờng độ nén giai đoạn đầu

của bê tông bị giảm [89]. Ngoài ra, do sử dụng PGSD nên thời gian đông kết bị kéo

dài dẫn đến thời gian bảo dƣỡng thƣờng dài hơn so với bê tông thông thƣờng [102].

5.4.3 ỹ thuật bảo dƣỡng bê tông tự lèn bằng phƣơng pháp che ni lông trong

điều kiện khí hậu Việt Nam

5.4.3.1. Quy trình công nghệ bảo dƣỡng bê tông tự lèn

Quy trình công nghệ bảo dƣỡng BTTL bằng phƣơng pháp che ni lông (hoặc vật liệu

cách ẩm c tính năng tƣơng đƣơng) trong điều kiện khí hậu Việt Nam gồm 3 quy trình

cơ bản, liên quan đến cách thức đổ bê tông, đƣợc thể hiện ở các hình 5.21, 5.22, 5.23 .

135

Hình 5.21 Quy trình công nghệ bảo dưỡng đổ liên tục không có mạch ngừng

1-ván khuôn, 2-vòi bơm bê tông, 3-bê tông, 4-ni lông bảo dưỡng, 5-kết cấu bê tông

I-lắp dựng ván khuôn, II-đổ bê tông, III-bảo dưỡng ban đầu, IV-bảo dưỡng tiếp theo, V-kết thúc bảo dưỡng

Hình 5.22 Quy trình công nghệ bảo dưỡng đổ không liên tục có mạch ngừng ngang

1-ván khuôn, 2-vòi bơm bê tông, 3-bê tông, 4-ni lông bảo dưỡng, 5-kết cấu bê tông

I-lắp dựng ván khuôn; II1,2-đổ bê tông đợt 1,2; III1,2-bảo dưỡng ban đầu bê tông đổ đợt 1,2; IV1,2-bảo dưỡng tiếp theo bê tông đổ đợt 1,2; V-kết thúc bảo dưỡng

Hình 5.23 Quy trình công nghệ bảo dưỡng đổ không liên tục có mạch ngừng đứng

1-ván khuôn, 2-vòi bơm bê tông, 3-bê tông, 4-ni lông bảo dưỡng, 5-kết cấu bê tông

I-lắp dựng ván khuôn; II1,2-đổ bê tông đợt 1,2; III1,2-bảo dưỡng ban đầu bê tông đổ đợt 1, 2; IV1-bảo dưỡng tiếp theo bê tông đổ đợt 1; IV2-bảo dưỡng bê tông toàn bộ kết cấu; V - kết thúc bảo dưỡng

136

Trong quy trình công nghệ (hình 5.22, 5.23), mạch ngừng là mặt phẳng nối giữa lớp bê

tông đúc trƣớc và bê tông đúc sau, đƣợc hình thành khi phải đổ lớp bê tông sau lên

trên lớp bê tông trƣớc đã đông kết và bố trí ở những vị trí có nội lực nhỏ hoặc những

nơi các kết cấu c phƣơng chịu lực khác nhau. Mạch ngừng trong các kết cấu thẳng

đứng nhƣ cột, trụ là mạch ngừng ngang. Mạch ngừng trong các cấu kiện dầm, sàn là

mạch ngừng đứng [26].

5.4.3.2. Chỉ dẫn kỹ thuật bảo dƣỡng bê tông tự lèn bằng phƣơng pháp che ni lông

Bảng 5.8 Chỉ dẫn kỹ thuật công nghệ bảo dưỡng bê tông tự lèn theo phương pháp che

ni lông trong điều kiện khí hậu Việt Nam

Stt Công việc Nội dung Chỉ dẫn biện pháp thi công

1 I

2 Lắp dựng ván khuôn

 Lƣu ý độ kín khít, độ ẩm ván khuôn gỗ

4  Công tác lắp dựng và nghiệm thu ván khuôn thực hiện theo TCVN 4453- 1995.

và quét dầu ván khuôn thép.

 Sử dụng ván khuôn gỗ ép cho chất lƣợng bề mặt của bê tông tốt hơn sử dụng ván khuôn thép.

 Lƣu ý tính toán ván khuôn đƣợc khuyến

3 1-Xác định tim cốt, cao độ. 2-Lắp dựng ván khuôn. 3-Kiểm tra, nghiệm thu ván khuôn.

 Đổ bê tông liên tục đảm bảo tính toàn

cáo thực hiện theo áp lực thủy tĩnh.

khối của cấu kiện.

hỗn bê vào vào

II Đổ hợp tông khuôn

thiện bề

 Áp dụng các biện pháp chống mất nƣớc, phân tầng, giảm tính công tác của vữa trong quá trình vận chuyển, đổ bê tông.  Nên bố trí miệng ống đổ thấp hơn bề mặt bê tông đang đổ, hoặc hạn chế tối đa chiều cao rơi tự do của hỗn hợp bê tông để tránh kẹt không khí tạo lỗ rỗng bên trong bê tông. Chiều cao rơi tự do hỗn hợp 1-3m để tránh phân tầng [90].  Đổ tốc độ chậm để không khí c thời

1-Tiếp nhận hỗn hợp bê tông. 2-Đổ vữa khuôn. 3-Hoàn mặt.

gian thoát ra ngoài bê tông.

 Đổ từ một hƣớng để tránh bị kẹt không

137

khí trong bê tông.

 Chiều dài dòng chảy từ 5-8m [90].  Thời tiết nồm ẩm T=15-300С, W=70- 95% (ĐK1), không quy định thời gian BDBĐ [24, 117].

III Bảo dƣỡng tông đầu

 Thời tiết khô hanh T=18-300С, W=40- 65% (ĐK2); Thời tiết n ng ẩm T=28- 350С, W=65-85% (ĐK3): thời gian cho phép BTTL bay hơi nƣớc tự do (thời gian BDBĐ) khoảng 1 giờ sau khi đổ;  Thời tiết nắng n ng T=28-400С, W=40- 65% (ĐK4): thời gian cho phép BTTL bay hơi nƣớc tự do (thời gian BDBĐ) ngắn nhất c thể, tuyệt đối không quá 1 giờ sau khi đổ.

bê ban (BDBĐ) bất

IV Bảo dƣỡng tông theo

 Sau khi kết thúc BDBĐ, phủ bề mặt thoáng của bê tông bằng vật liệu bảo dƣỡng cách ẩm, c thể hấp thụ năng lƣợng mặt trời nhƣ ni lông, bạt dứa…  Độ dày của màng ni lông tối thiểu 0,1mm, che phủ bằng hai lớp ni lông.  Di chuyển nhẹ nhàng trên bề mặt bê tông bằng các tấm ván ghép chuẩn bị sẵn.

 Thời gian bảo dƣỡng cần thiết đƣợc đề

bê tiếp (BDTT)

+ Thời tiết nồm ẩm T=15-300С, W=70- 95% (ĐK1), bê tông không cần bảo dƣỡng. Nếu thời tiết thay đổi chuyển sang chu kỳ khác, c thể áp dụng biện pháp CNL, tổng thời gian bảo dƣỡng là 7 ngày.

xuất:

+ Thời tiết khô hanh T=18-300С, W=40- 65% (ĐK2) và n ng ẩm T=28-350С, W=65-85% (ĐK3), đối với BTTL c

1-Sau khi hoàn thiện bê mặt bê tông, không cần áp dụng cứ phƣơng pháp bảo dƣỡng nào. 2-Cho phép hơi nƣớc bay hơi nƣớc tự do khỏi bê tông. 3-Thời gian BDBĐ vào thuộc phụ thành phần BT và điều kiện khí hậu thời tiết. 1-Chuẩn bị mặt bằng, vật liệu, thiết bị thi công; 2-Phủ bề mặt thoáng của bê tông đã hoàn thiện bằng vật liệu cách ẩm, hấp thụ năng lƣợng mặt trời nhƣ ni lông, bạt dứa… 3-Kiểm soát (giám sát, kiểm tra) chất lƣợng công việc và sự phát triển cƣờng độ bê tông, đảm tông đạt bảo bê hoặc vƣợt Rth BD.

138

BD ≥ 60%Rtc

28.

BD = 5 ngày; cƣờng độ bảo dƣỡng tới

+ Thời tiết nắng n ng T=28-400С, W=40- 65% (ĐK4), đối với BTTL c N/B ≤ 0,35 thời gian bảo dƣỡng cần thiết Tct hạn Rth

BD ≥ 62%Rtc

N/B ≤ 0,35 thời gian bảo dƣỡng cần thiết Tct BD = 7 ngày; cƣờng độ bảo dƣỡng tới hạn Rth

28.  Tấm bảo dƣỡng tháo dỡ cẩn thận, vệ sinh và nhập kho để sử dụng cho lần bảo dƣỡng tiếp theo;

V Kết

thúc bảo dƣỡng

dỡ

 Công tác tháo dỡ ván khuôn thực hiện theo TCVN 4453-1995. Yếu tố cƣờng độ bê tông xét đến ảnh hƣởng của thời gian bảo dƣỡng.

ván thành nếu

1-Tháo dỡ các liên kết. 2-Dỡ bỏ vật liệu bảo dƣỡng. 3-Tháo khuôn có.

Qua kết quả nghiên cứu bảo dƣỡng BTTL, có thể tiểu kết một số vấn đề sau:

- Một số đặc điểm mang tính quy luật về quá trình mất nƣớc và biến dạng mềm của

BTTL trong ĐKKH Việt Nam: i) Mất nƣớc và biến dạng mềm của BTTL xảy ra chủ

yếu trong 6-7 giờ đầu đ ng rắn, ảnh hƣởng đến chất lƣợng bê tông, phụ thuộc vào điều

kiện thời tiết và phƣơng pháp bảo dƣỡng; ii) Tốc độ mất nƣớc trong 1 giờ đầu đ ng

rắn quyết định thời điểm kết thúc BDBĐ (cho bay hơi nƣớc tự do) và bắt đầu BDTT.

Lƣợng nƣớc mất và giá trị biến dạng mềm của bê tông trong 3-4 giờ đầu đ ng rắn

quyết định đến chất lƣợng và sự phát triển cƣờng độ BTTL; Quá trình mất nƣớc và

biến dạng mềm BTTL ảnh hƣởng đến chất lƣợng và cƣờng độ nén BTTL. Để BTTL

đạt đƣợc cƣờng độ thiết kế R28, trong 4 giờ đầu đ ng rắn phải áp dụng phƣơng pháp

BT ≤ 0,8÷1mm/m.

bảo dƣỡng phù hợp, đảm bảo tốc độ mất nƣớc lớn nhất vmn ≤ 0,5kg/m2/giờ, lƣợng nƣớc mất mmn ≤ 5% và giá trị biến dạng mềm Ɛm

- Phƣơng pháp CNL kiểm soát tốt lƣợng nƣớc bay hơi và biến dạng mềm và tạo điều

kiện thuận lợi cho phát triển cấu trúc và cƣờng độ bê tông, là phƣơng pháp phù hợp để

bảo dƣỡng BTTL trong điều kiện khí hậu Việt Nam.

- Phƣơng pháp bảo dƣỡng BTTL bằng CNL đƣợc thể hiện bằng quy trình công nghệ

và chỉ dẫn kỹ thuật, đƣợc đề xuất trên cơ sở kết quả nghiên cứu đã thực hiện.

139

ẾT LUẬN

I. KẾT LUẬN

1. Đƣa ra hƣớng dẫn phƣơng pháp thiết kế cấp phối và kỹ thuật chế trộn hỗn hợp

BTTL từ nguồn vật liệu ở Việt Nam, đáp ứng tiêu chuẩn Châu Âu về chất lƣợng, phân

loại và yêu cầu sử dụng cho thi công xây dựng công trình.

2. Xây dựng đƣợc mô hình MLP-ANN (ký hiệu ANN1) để thể dự báo với độ chính

xác cao 6 thông số tính công tác của hỗn hợp bê tông: SF, T500, Jring, Lbox, Vfunnel, SR và

cƣờng độ nén R28 của BTTL từ dữ liệu đầu vào là khối lƣợng vật liệu thành phần: xi

măng, tro bay, đá, cát, nƣớc, phụ gia siêu dẻo, phụ gia biến tính độ nhớt (VMA). Áp

dụng kết quả dự báo trong thiết kế cấp phối (qua sơ đồ công nghệ đƣợc đề xuất) sẽ

giảm bớt đƣợc số lƣợng thí nghiệm kiểm tra, đảm bảo chất lƣợng hỗn hợp BTTL theo

yêu cầu.

3. Xây dựng đƣợc mô hình MLP – ANN (ký hiệu ANN2) cho phép dự báo với độ

chính xác cao 5 thông số tính công tác của hỗn hợp: SF, T500, Jring, Vfunnel, Lbox và

cƣờng độ nén R28 của BTTL từ dữ liệu đầu vào là nhiệt độ hỗn hợp, nhiệt độ môi

trƣờng và thời gian lƣu giữ. Áp dụng kết quả dự báo suy giảm tính công tác cho quá

trình lƣu giữ và vận chuyển hỗn hợp BTTL (qua sơ đồ công nghệ đƣợc đề xuất) sẽ

giúp cho đảm bảo tính công tác hỗn hợp BTTL tại các công trƣờng xây dựng.

4. Xác định đƣợc quy luật, giá trị suy giảm tính công tác hỗn hợp bê tông dƣới tác

động của các yếu tố công nghệ (nhiệt độ hỗn hợp, phƣơng tiện và thời gian lƣu giữ) và

khí hậu (nhiệt độ môi trƣờng) và ảnh hƣởng của n đến cƣờng độ BTTL. Kết quả thực

nghiệm đƣợc sử dung để xây dựng mô hình MLP-ANN (ký hiệu ANN2), cho phép dự

báo với độ chính xác cao 5 thông số tính công tác của hỗn hợp: SF, T500, Jring, Vfunnel,

Lbox và cƣờng độ nén R28 của BTTL từ dữ liệu đầu vào là nhiệt độ hỗn hợp, nhiệt độ

môi trƣờng và thời gian lƣu giữ.

5. Xây dựng ―Quy trình cơ bản thiết kế cấp phối, trộn, vận chuyển – lƣu giữ hỗn hợp

BTTL trong điều kiện khí hậu Việt Nam‖ và ―Quy trình đảm bảo tính công tác của hỗn

hợp BTTL trong vận chuyển - lƣu giữ ở điều kiện khí hậu Việt Nam‖, trong đ mô

hình ANN1 đƣợc sử dụng để thiết kế cấp phối hỗn hợp tại trạm trộn, mô hình ANN2

đƣợc sử dụng để thiết kế vận chuyển hỗn hợp BTTL đến công trƣờng.

140

6. Xác định đƣợc quy luật và giá trị mất nƣớc và biến dạng mềm của BTTL trong 10

giờ đầu dƣới ảnh hƣởng của điều kiện đ ng rắn và ảnh hƣởng của chúng đến chất

lƣợng và cƣờng độ bê tông. Thấy rằng, để BTTL đạt đƣợc cƣờng độ thiết kế R28, trong

4 giờ đầu đ ng rắn phải áp dụng phƣơng pháp bảo dƣỡng phù hợp, đảm bảo tốc độ mất

BT ≤ 0,8÷1mm/m.

nƣớc lớn nhất vmn ≤ 0,5kg/m2/giờ, lƣợng nƣớc mất mmn ≤ 5% (so với lƣợng nƣớc trộn) và giá trị biến dạng mềm Ɛm

7. Phƣơng pháp bảo dƣỡng BTTL phù hợp trong ĐKKH Việt Nam là che phủ bề mặt

thoáng của kết cấu bằng màng ni lông, gồm 2 giai đoạn: BDBĐ - giai đoạn để bê tông

bay hơi nƣớc tự do c kiểm soát, tính từ lúc hoàn thiện xong bề mặt; BDTT - thực hiện

che ni lông bề mặt bê tông ngay sau khi kết thúc BDBĐ. Quy trình bảo dƣỡng đƣợc đề

BD) và cƣờng độ bảo dƣỡng tới hạn (Rth

BD) áp

BD =

xuất cho 3 phƣơng pháp đổ bê tông: đổ liên tục không mạch ngừng, đổ c mạch ngừng

28; điều kiện nắng nóng - Tct

BD = 5 ngày, Rth

BD ≥ 62%Rtc

BD ≥ 60%Rtc

28.

ngang và đổ c mạch ngừng đứng. Thời gian BDBĐ ở tất cả các điều kiện thời tiết không quá 1 giờ. Thời gian BDTT (Tct dụng cho BTTL c N/B ≤ 0,35 nhƣ sau: điều kiện khô hanh và n ng ẩm - Tct 7ngày, Rth

II. IẾN NGHỊ

Để có thể ứng dụng hiệu quả kết quả nghiên cứu trong thực tế xây dựng và phát triển

hƣớng nghiên cứu mới, tác giả kiến nghị:

- Trên cơ sở kết quả nghiên cứu của Luận án, các cơ quan c thẩm quyền xem xét

nghiên cứu ban hành tiêu chuẩn (hoặc hƣớng dẫn) về thi công và bảo dƣỡng bê tông tự

l n trong điều kiện khí hậu Việt Nam.

- Nghiên cứu BTTL sử dụng các loại phụ gia khoáng khác nhƣ bột đá, muội silic, xỉ lò

cao...

- Nghiên cứu bảo dƣỡng BTTL kết cấu khối lớn, BTTL cƣờng độ cao.

141

TUYỂN TẬP CÁC BÀI BÁO C NG BỐ ẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ

TÀI LUẬN ÁN TRÊN CÁC TẠP CH CHUYÊN NGÀNH

1. Trần Hồng Hải, Nguyễn Hùng Cƣờng (2016). Phƣơng pháp thí nghiệm, phân loại và

chỉ dẫn ứng dụng bê tông tự lèn. Tạp chí xây dựng – Bộ Xây dựng, ISSN 0866-0762,

số 04 – 2016, Tr 107-111.

2. Nguyễn Hùng Cƣờng, Hồ Ngọc Khoa (2016). Phƣơng pháp thiết kế cấp phối bê

tông tự lèn phù hợp với điều kiện Việt Nam. Tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học

công nghệ trƣờng đại học xây dựng lần thứ 17 năm 2016, ISBN 978-604-82-1982-6;

Tr 18-28.

3. Hồ Ngọc Khoa, Nguyễn Hùng Cƣờng (2018). Yêu cầu kỹ thuật lƣu giữ và vận

chuyển hỗn hợp bê tông tự l n trong điều kiện thời tiết khu vực Hà Nội. Tạp chí xây

dựng – Bộ Xây dựng, ISSN 0866-0762; số 04 – 2017, Tr 35-39.

4. Nguyen Hung Cuong, Luu Van Thuc, Tran Hong Hai, Pham Nguyen Van Phuong

(2018). Effects of the curing methods on the process of plastic shrinkage of self-

compacting concrete in Vietnam. Journal of Science and Technology in Civil

Engineering NUCE 2018, Vol 12. No5, 8-2018; ISSN 1859-2996; Tr 39-50.

5. Nguyễn Hùng Cƣờng, Lƣu Văn Thực, Hồ Ngọc Khoa (2018). Mất nƣớc của bê tông

tự lèn thời gian đầu đ ng rắn trong điều kiện khí hậu nóng ẩm. Tạp chí xây dựng – Bộ

Xây dựng, số 08 – 2018, ISSN 0866-8762; Tr 12-14.

6. Cuong H.Nguyen, Linh H.Tran, Khoa N. Ho (2019). Application of Neural Network to predict the workability Parameters of Self-Compacting Concrete. CIGOS 2019,

Innovation for Sustainable Infrastructure, Lecture Notes in Civil Engineering 54

(spinger), 11-2019; P. 1161-1166.

7. Nguyễn Hùng Cƣờng, Hồ Ngọc Khoa, Trần Hoài Linh (2019). Ứng dụng mạng nơ

ron nhân tạo dự báo các thông số tính công tác của hỗn hợp bê tông tự lèn tại các trạm trộn bê tông. Tuyển tập hội nghị - Triển lãm Quốc tế lần thứ 5 về điều khiển và tự động hóa VCCA-2019, ISBN 978-604-95-0875-2; 09/2019.

8. Nguyễn Hùng Cƣờng, Hồ Ngọc Khoa, Bùi Danh Đại (2019). Kỹ thuật bảo dƣỡng bê tông tự lèn hiệu quả trong điều kiện khí hậu Việt Nam. Tạp chí khoa học công nghệ

xây dựng, Tập 13, số 5V (tháng 11-2019), ISSN 2615-9058; Tr 133-144.

142

TÀI LIỆU THAM HẢO

Tiếng Việt

1. TCVN 01302:2014 (2014), Phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tông, vữa xây và xi măng.

2. TCVN 2682:2009 (2009), Xi măng Po c lăng - yêu cầu kỹ thuật.

3. TCVN 4506:2012 (2012), Nƣớc cho bê tông và vữa - yêu cầu kỹ thuật.

4. TCVN 8826:2011 (2011), Phụ gia hóa học cho bê tông.

5. TCVN 8828:2011 (2011), Bêtông – Yêu cầu bảo dƣỡng ẩm tự nhiên, Nhà xuất bản Xây dựng Hà Nội.

6. TCVN 9345:2012 (2012), Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Hƣớng dẫn kỹ thuật phòng chống nứt dƣới tác động của khí hậu nóng ẩm, Viện Khoa học Công nghệ Xây Dựng.

7. TCVN 10306:2014 (2014), Bê tông cƣờng độ cao - thiết kế thành phần cấp phối mẫu trụ.

8. TCVN 12209:2018 (2018), Bê tông tự lèn - Yêu cầu kỹ thuật và phƣơng pháp thử.

9. Nguyễn Văn Chánh (2009), Bê tông tự lèn sản xuất kiểm nghiệm và thi công, Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ, Vol 12, No.18.

10. Nguyễn Thị Thúy Chinh (2018), Giới thiệu mạng Nơ-ron nhân tạo, truy cập ngày, tại trang web http://ulsa.edu.vn/uploads/file/Gioi%20thieu%20mang%20noron_Phan%201.doc.

11. Coteccons (2016), Coteccons hoàn thành đài m ng cho tòa tháp kỷ lục Việt Nam Landmark 81, truy cập ngày, tại trang web http://www.coteccons.vn.

12. Nguyễn Hùng Cƣờng, Hồ Ngọc Khoa (2016), Phƣơng pháp thiết kế cấp phối bê tông tự lèn phù hợp với điều kiện Việt Nam, Tuyển tập hội nghị KH&CN Trƣờng Đại học Xây dựng

13. Nguyễn Tiến Đích (2000), Công tác Bê tông trong điều kiện nóng ẩm, Nhà xuất bản Xây Dựng, Hà Nội.

14. Nguyễn Hùng Đình, Doliente Cabaltica Angeli, Nguyễn Thế Ất, Vũ Hồng Nghiệp (2017), Bảo dƣỡng bê tông tự lèn bằng che phủ nilon trong điều kiện khí hậu Miền Nam, Tạp chí xây dựng, số 4/2017.

15. Lê Hồng Hà (2018), Đánh giá rủi ro xây dựng sử dụng phƣơng pháp mạng nơ ron nhân tạo (ANN), Đề tài cấp trƣờng, Đại học xây dựng.

16.Trần Hồng Hải (2018), Nghiên cứu bảo dƣỡng bê tông tự l n trong điều kiện khí hậu nóng ẩm Việt Nam cho công trình dân dụng, Đê tài nghiên cứu khoa học, Bộ giáo dục và đào tạo.

17.Trần Hồng Hải, Nguyễn Hùng Cƣờng (2016), Phƣơng pháp thí nghiệm, phân loại và chỉ dẫn ứng dụng bê tông tự lèn, Tạp chí xây dựng, 04/2016.

18.Trần Hồng Hải, Lƣu Văn Thực (2017), Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về quá trình đ ng rắn của bê tông tự lèn, Tạp chí Kết cấu và công nghệ xây dựng, số 25.

19. Nguyễn Quang Hiệp (2012), Hiện trạng công tác bê tông trong xây dựng kết cấu hạ tầng kỹ thuật thuộc lĩnh vực xây dựng ở Việt Nam, Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng, số 4/2012.

20. Nguyễn Duy Hiếu, Trần Bá Việt, Phùng Văn Lự (2009), Nghiên cứu biện pháp giảm phân tầng cho hỗn hợp bê tông keramzit tự lèn, Tạp chí KHCNXD, số 1/2009.

21. Kim Huy Hoàng, Bùi Đức Vinh (2010), Tối ƣu h a thành phần hỗn hợp bê tông tự lèn cƣờng độ siêu cao, Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ, tập 13, số K2.

22. Hồ Ngọc Khoa (2015), Ảnh hƣờng của thời gian lƣu giữ đến tính công tác BTTL, Tạp chí Xây dựng, 1-2015.

23. Hồ Ngọc Khoa (2015), Ảnh hƣởng của tính công tác hỗn hợp vữa bê tông tự l n đến chất lƣợng bê tông, Tạp chí Xây Dựng, 04-2015.

24. Hồ Ngọc Khoa, Nguyễn Hùng Cƣờng (2011), Lựa chọn phƣơng pháp bảo dƣỡng bê tông hiệu quả trong điều kiện khí hậu nóng ẩm, Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng, 09/2011.

25. Phạm Văn Khoan (2007), Nghiên cứu chế tạo bê tông tự lèn (SCC) mác 200, Tạp chí KHCN xây dựng, số 4/2007.

26. Lê Văn Kiểm (2011), Thi công bê tông cốt thép, Nhà xuất bản xây dựng.

27. Trần Hoài Linh (2014), Mạng nơ ron và ứng dụng trong xử lý tín hiệu, Nhà xuất bản Bách Khoa, Hà Nội.

28. Nguyễn Quang Phú (2014), Lựa chọn vật liệu để thiết kế cấp phối bê tông tự lèn, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi và Môi trƣờng, số 44.

29. Trƣơng Đình Quân (2012), nghiên cứu công nghệ bê tông cƣờng độ cao theo phƣơng pháp tự chèn cho các công trình thủy lợi, thủy điện, Luận văn cao học, Trƣờng Đại học bách khoa Đà Nẵng.

30. Nguyễn Tấn Quý, Nguyễn Thiện Ruệ (2003), Giáo trình Công nghệ bê tông xi măng, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội.

31. Nguyễn Mạnh Thảo (2015), Ứng dụng mạng nơ ron nhân tạo để dự báo tốc độ ăn mòn thép CT3 trong khí quyển, Tạp chí khoa học và công nghệ Nhiệt đới, Số 8, 6-2015.

32. Trƣơng Thị Thúy (2004), Nghiên cứu chế tạo bê tông tự lèn sử dụng vật liệu sẵn có ở Việt Nam, Đề tài nghiên cứu khoa học, Bộ Xây dựng.

33. Phạm Đức Toàn (2009), Vấn đề vết nứt trong bê tông ở trạng thái dẻo, Tạp chí khoa học Công nghệ Hàng Hải, số 19, 8/2009.

34. Lê Sỹ Trọng, Hoàng Ph Uyên (2013), Đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật của bê tông tự lèn khi sử dụng cho đập xà lan di động, Tạp chí khoa học và công nghệ Thủy Lợi, số 14 - 2013.

35. Nguyễn Viết Trung (2002), Công nghệ bê tông tự đầm và khả năng áp dụng áp dụng trong xây dựng cầu dây xiên, Hội nghị Công nghệ mới trong xây dựng và quản lý cơ sở hạ tầng GTVT ở Việt Nam, 07/2002.

36. Trần Đức Trung, Bùi Danh Đại, Lƣu Văn Sáng (2013), Nghiên cứu sử dụng cát mịn thay thế cát thô chế tạo bê tông tự l n cƣờng độ cao, Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng, số 15.

37. Hoàng Phó Uyên (2012), Hoàn thiện công nghệ chế tạo và thi công bê tông tự lèn trong XDCT Thủy Lợi, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ.

143

38. Hoàng Ph Uyên, Vũ Quốc Vƣơng (2012), Công nghệ bê tông tự lèn, Nhà xuất bản xây dựng.

144

39. Nguyễn Quốc Vƣơng (2011), Nghiên cứu một số cấp phối và các tính chất chủ yếu của bê tông tự lèn dùng cát nghiền, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi và Môi trƣờng, số 33. Tiếng Anh

40. ASTM C1621 / C1621M - 17 (2009), Standard test method for passing ability of self- consolidating concrete by J-ring.

41. ASTM C1611 / C1611M - 18 (2009), Standard test method for slump flow of self- consolidating concrete.

42. ACI 237R-07 (2007), Self-Consolidating Concrete, American Concrete Institute Farmington Hills, MI, USA.

43. ACI Committee 238 (2008), Report on Measurements of workability and Rheology of fresh Concrete, American Concrete Institute.

44. ACI 308.1M-11 (2011), Standard Specification for Curing Concrete.

45. ACI 363R-92 (1997), State-of-the-art report on high-strength concrete (reapproved in 1997), American Concrete Institute.

46. EN 12350-8 (2010), Testing fresh concrete, Part 8: Self-compacting concrete – Slump- flow test

47. EN 12350-9 (2010), Testing fresh concrete , Part 9: Self-compacting concrete – V-funnel test, p. Part 9: Self-compacting concrete – V-funnel test.

48. EN 12350-10 (2010), Testing fresh concrete, Part 10: Self-compacting concrete – L box test

49. BS EN 12350-11:2010 (2010), Testing fresh concrete, Part 11: Self-compacting concrete — Sieve segregation test.

50. EN 12350-12 (2010), Testing fresh concrete, Part 12: Self - Compacting concrete - Jring Test.

51. EN 12350:2010 (2010), Testing fresh concrete

52. 116R-90 ACI (1990), Cement and Concrete Terminology.

53. V Agrawal, A Sharma (2010), Prediction of slump in concrete using artificial neural networks, World Academy of Science, Engineering and Technology. 45, p. 25-32.

لا (2009), Properties of self compacting concrete at 54. NS Al-Saffar, نان ج دي ش ر لي ف different curing condition and their comparison with properties of normal concrete, AL Rafdain Engineering Journal. 17(3), p. 30-38.

55. Almusallam, Abdullah A (2001), Effect of environmental conditions on the properties of fresh and hardened concrete, Cement and Concrete Composites. 23(4-5), p. 353-361.

56. Hajime Amura, Masahiro Ouchi (1999), Self-compacting concrete. Development, present use and future, PRO 7: 1st International RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete, RILEM Publications, p. 3.

57. Cembureau Ermco Bibm, Efca (2005), EFNARC (2005) The European guidelines for self- compacting concrete, Specification, Production and Use.

58. Peter Billberg (1999), Self-compacting concrete for civil engineering structures: The Swedish experience.

59. ASTM C494 (2011), Standard specification for chemical admixtures for concrete, ASTM Philadelphia, PA, USA.

60. ASTM C618 (1998), Standard specification for coal fly ash and raw or calcined natural pozzolan for use as a mineral admixture in concrete, p. 293-295.

61. ASTM C1610/C1610M (2009), Standard Test Method for Static Segregation of Self- Consolidating Concrete Using Column Technique.

62. PM Carrasquillo, RL Carrasquillo (1988), Evaluation of the use of current concrete practice in the production of high strength concrete, Materials Journal. 85(1), p. 49-54.

63. Bob Cather (1994), Curing: the true story?, Thomas Telford Ltd.

64. David Chopin, François de Larrard, Bogdan Cazacliu (2004), Why do HPC and SCC require a longer mixing time?, Cement and Concrete Research. 34(12), p. 2237-2243.

65. Ceb-Fip Model Code ( 1990), ―Concrete Technology,‖ p. d-45-d-48, d-58.

66. ACI committee (2008), ACI 308R-01, Guide to Curing concrete.

67. Joseph A Daczko (2012), Self-consolidating concrete: applying what we know, CRC Press.

68. Douglas, Raissa P (2004), Properties of self-consolidating concrete containing type F fly ash, International RILEM Symposium on Concrete Science and Engineering: A Tribute to Arnon Bentur.

69. Bulent Erkmen, Catherine E Wolfgram French, Carol K Shield (2005), Development of Self-Consolidating Concrete for Bridge Girders and Evaluation of Its Fresh Properties, Proceedings of the 2005 Mid-Continelt Transportation Research Symposium, Ames, Iowa.

(2008), Effect of chemical structure of 70. Burak Felekoğlu, Hasan Sarıkahya polycarboxylate-based superplasticizers on workability retention of self-compacting concrete, Construction and Building Materials. 22(9), p. 1972-1980.

71. Redwan Amin Hameed and Narasimhulu Gary (2016), Alturki Business Park Self Consolidating Concrete – A Case Study 8th International RILEM Symposium on Self- Compacting Concrete

72. OE Gjorv (1991), Norwegian experience with condensed silica fume in concrete, CANMET/ACI International Workshop on the Use of Silica Fume in Concrete, April, p. 47- 64.

73. Goodier, Chris I (2003), Development of self-compacting concrete, Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Structures and Buildings. 156(4).

74. N Gowripalan (1990), Effect of curing on durability, Concrete International. 12(2), p. 47- 54.

145

75. Amura Hajime, Masahiro Ouchi (1999), Self-compacting concrete. Development, present use and future, PRO 7: 1st International RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete, RILEM Publications, p. 3.

76. Simon Haykin (1994), Neural Networks: A Comprehensive Foundation, Macmillan College Publishing Company.

77. Simon S Haykin, Simon S Haykin, Simon S Haykin, Kanada Elektroingenieur, Simon S Haykin (2009), Neural networks and learning machines, Vol. 3, Pearson education Upper Saddle River.

78. Henault, John W (2014), Self-consolidating Concrete: A Synthesis of Research Findings and Best Practices, Connecticut. Dept. of Transportation.

79. Ivy Yeh, Jia-Wei Chen (2005), Modeling Workability of Concrete Using Design Of Experiments And Artificial Neural Networks. 20(2), p. 153-162.

80. Tao Ji, Tingwei Lin, Xujian Lin (2006), A concrete mix proportion design algorithm based on artificial neural networks, Cement and Concrete Research. 36(7), p. 1399-1408.

81. Jinhua Jin (2002), Properties of mortar for self-compacting concrete, Doctoral thesis, University of London.

82. Mohammad Shamim Khan, Michael E Ayers (1995), Minimum length of curing of silica fume concrete, Journal of materials in civil engineering. 7(2), p. 134-139.

83. Kamal H. Khayat (2016), Flowing toward Sustainability, 8th International RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete.

84. Ghazi F Kheder, Rand S Al Jadiri (2010), New Method for Proportioning Self- Consolidating Concrete Based on Compressive Strength Requirements, ACI Materials Journal. 107(5).

85. Eric Patrick Koehler, David W Fowler (2007), ICAR mixture proportioning procedure for self-consolidating concrete, ICAR Technical Reports.

86. Steven H Kosmatka, B Kerkhoff, WC Panarese, NF MacLeod, RJ McGrath (2003), Design and control of concrete mixtures, EB001, Portland Cement Association, Skokie, Illinois, USA.

87. Ahmed Loukili (2013), Self-Compacting Concrete, John Wiley & Sons.

88. Magne Maage, Sverre Smeplass, Randulf Johansen (1990), Long-term strength of high- strength silica fume concrete, Special Publication. 121, p. 399-408.

89. Kenneth W Meeks, Nicholas J Carino (1999), Curing of high-performance concrete: Report of the state-of-the-art, Citeseer.

90. FA Mekiso (2013), Concrete Curing and its Practice in South Africa: A literature Review, Test and Measurement Conference 2013

91. S. and Monteiro Miyazawa, P. J. M (1996), Volume Change of High-Strength Concrete .in Moist Conditions, Cement and Concrete Research. Vol. 26(No. 4, April), p. 567-572.

146

92. Moncef Nehdi, Hassan El Chabib, M Hesham El Naggar (2001), Predicting performance of self-compacting concrete mixtures using artificial neural networks, Materials Journal. 98(5), p. 394-401.

93. A Neville Further Aspects of Hardened Concrete, Curing of Concrete, chapter.

94. Adam M Neville (1996), Properties of concrete. 4th and final ed, England: Addison Wesley Longman Limited, p. 631-3.

95. Odler (1998), Hydration, setting and hardening of Portland cement, Lea’s Chemistry of Cement and Concrete.

96. Joseph Chukwuka Okah, Okore Godwin (2016), The Effect of Time on the Workability of Different Fresh Concrete Mixtures in Different Management Conditions, International Journal of Applied Science and Mathematical Theory. 2(1).

97. Hajime Okamura, Kohichi Maekawa, Kazumasa Ozawa (1993), High performance concrete, Gihoudou Pub, Tokyo, p. 125-128.

98. Hajime Okamura, Masahiro Ouchi (2003), Self-compacting concrete, Journal of advanced concrete technology. 1(1), p. 5-15.

99. Hajime Okamura, Kazumasa Ozawa (1995), Mix design for self-compacting concrete, Concrete library of JSCE. 25(6), p. 107-120.

100. Masahiro Ouchi (2000), Self-compacting concrete-development, applications and investigations, NORDIC CONCRETE RESEARCH-PUBLICATIONS-. 23, p. 29-34.

101. Masahiro Ouchi, Makoto Hibino (2000), Development, Applications and Investigations of Selfcompacting Concrete, International Workshop, Kochi, Japan.

102. Masahiro Ouchi, Nakamura (2003), Applications of self-compacting concrete in Japan, Europe and the United States, Kochi University of Technology, Kochi, Japan.

103. Kazumasa Ozawa, Koichi Maekawa, Hajime Okamura (1992), Development of high performance concrete, Journal of the Faculty of Engineering. 41(3), p. 149-157.

104. Celik Ozyildirim, D Stephen Lane (2003), Final Report evaluation of self - consolidating concrete, Virginia Transportation Research Council.

105. Markus Peterson (2008), High-performance and self-compacting concrete in house building. Field tests and theoretical studies of possibilities and difficulties, Doctoral thesis, Lund University.

106. O Petersson, P Billberg (1996), A model for SCC: Production methods and workability of concrete, International RILEM Conference. E & FN Spon, London.

107. TC Powers (1959), Capillary continuity or discontinuity in cement pastes, PCA Bullentin. 10, p. 2-12.

108. LA Qureshi, IA Bukhari, MJ Munir (2010), Effect of different curing techniques on compressive strength of high strength self compacting concrete, Bahaudin Zakriya University.

109. Mohammad Abdur Rashid, Mohammad Abul Mansur (2009), Considerations in producing high strength concrete, Journal of civil engineering (IEB). 37(1), p. 53-63.

147

110. Dan Ravina, Rahel Shalon (1968), Plastic shrinkage cracking, Journal Proceedings, p. 282-292.

111. BB Sabir (1995), High-strength condensed silica fume concrete, Magazine of Concrete Research. 47(172), p. 219-226.

112. E Senbetta, G Malchow (1987), Studies control of durability of concrete through proper curing, American Concrete Institute.

113. Ephraim Senbetta, Charles F Scholer (1984), A new approach for testing concrete curing efficiency, Journal Proceedings, p. 82-86.

114. Abhishek S Shethji, C Vipulanandan (2004), Flow Properties of Self Consolidating Concrete with Time, Center for Innovative Grouting Material and Technology (CIGMAT), Department of Civil and Environmental Engineering, University of Houston, Houston, Texas.

115. Takefumi Shindoh, Yasunori Matsuoka (2003), Development of combination-type self- compacting concrete and evaluation test methods, Journal of Advanced Concrete Technology. 1(1), p. 26-36.

116. Jafar Sobhani, Meysam Najimi, Ali Reza Pourkhorshidi, Tayebeh Parhizkar (2010), Prediction of the compressive strength of no-slump concrete: A comparative study of regression, neural network and ANFIS models, Construction and Building Materials. 24(5), p. 709-718.

117. BSI British Standard (1985), Structural use of concrete: Code of practice for design and construction: BS8110, Part 1, British Standards Institution.

118. Tatjana STANKOVIC (2007), Investigations as Regard New Technological Features of Concrete for the Construction of Modern Roads Structures, The Highway Institute, Belgrade, Serbia. Building Materials Department.

119. Nan Su, Kung-Chung Hsu, His-Wen Chai (2001), A simple mix design method for self- compacting concrete, Cement and concrete research. 31(12), p. 1799-1807.

120. Nagamani Sukumar B (2008), Evaluation of strength at earlyages of self compacting concrete with high volume fly ash, Contruction and Building Materials. Vol.22(No.7), p. 1394-1401.

121. Somnuk Tangtermsirikul (1998), Design and construction of self-compacting concrete in Thailand, International Workshop on Self-Compacting Concrete, p. 72-86.

122. Geoffrey Howarth Tattersall (2014), Workability and quality control of concrete, CRC Press.

123. K Torll, M Kawamura (1994), Mechanical and durability-related properties of high- strength concrete containing silica fume, Special Publication. 149, p. 461-474.

124. Paul J Uno (1998), Plastic shrinkage cracking and evaporation formulas, ACI Materials Journal. 95, p. 365-375.

125. MR Vyawahare, AA Patil (2014), Comparative study on Durability of Self cured SCC and Normally cured SCC, International Journal of Scientific Research Engineering & Technology (IJSRET). 3(8), p. 1201-1208.

148

126. H.J. Chen W.P. Tsai, H.S. Peng and C.H. Huang (2014), Research on the Engineering Properties of SCC, National Chung-Hsing University.

127. W.S. McCulloch, W. Pitts (1943), A logical calculus of the ideas immanent in nervous activity, Bulletin of Mathematical Biophysics. 5, p. 115-133.

128. Waset.org (2019), International Conference on Self-Compacting Concrete and Advantages, CSCCA 2019.

129. Salih Yazicioglu, Sinan Caliskan, Kazim Turk (2006), Effect of curing conditions on the engineering properties of self-compacting concrete, Indial Journal of Engineering&Materials Sciences. 13.

130. I-Cheng Yeh (2006), Exploring concrete slump model using artificial neural networks, Journal of Computing in Civil Engineering. 20(3), p. 217-221.

131. I-Cheng Yeh (2007), Modeling slump flow of concrete using second-order regressions and artificial neural networks, Cement and Concrete Composites. 29(6), p. 474-480.

132. Peiyu Yan and chenghang Yu (2009), Application of Self - Consolidating Concrete in Beijing, Second International Symposium on Design, Performance and Use of Self- Consolidating Concrete, June 5-7 2009, Beijing, China.

149

133. Rosli Mohamad Zin, Muhd Zaimi Abd Majid, Che Wan Fadhil Che Wan Putra, Abdul Hakim Mohammed (2004), Neural Network model for design constructability assessment, Jurnal Teknologi. 40(1), p. 27-40. Tiếng Nga

134. ГОСТ 7473-2010 (2010), Смеси бетонные. Технические условия.

135. Хо Нгок Кхоа (2007), Технология устройства монолитных бетонных конструкций в переменных температурно-влажностных условиях (примерно к условиям Вьетнама), Дис.к.т.н., МГСУ, Москва.

136. СА Миронов, ЕН Малинский (1985), Основы технологии бетона в условиях сухого жаркого климата, М.: Стройиздат, p. 316.

137. Азимбаев Н.А (1987), Разработка эффективных режимов электродного прогрева бетона монолитных конструкций, Дис.к.т.н.

138. Словарь - справочник терминов нормативно - технической документации, truy cập ngày 20/12/2019, tại trang web https://normative_reference_dictionary.academic.ru/.

139. Нгуен Дык Тхань (2002), Повышение эксплуатационных свойств монолитного бетона в условиях влажного жаркого климата, Дис. к.т.н. МГСУ, Москва.

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

67,9

64,7 63,8

60,6 60,3

59,5

58,1

57,2

56,9 55,4

52,6

52,1

50,1

49,8

49,4

48,5

47,7

47,8 46,9

46,3

46

45,1 44,8

44,1 44,5 44,9 43,7 42,3

44,9 41,5

80 70 60 50 40 30 20 10 0

8 P C

1 P C

2 P C

3 P C

4 P C

5 P C

6 P C

7 P C

9 P C

8 2 P C

0 1 P C

1 1 P C

2 1 P C

3 1 P C

4 1 P C

5 1 P C

6 1 P C

7 1 P C

8 1 P C

9 1 P C

0 2 P C

1 2 P C

2 2 P C

3 2 P C

4 2 P C

5 2 P C

6 2 P C

7 2 P C

9 2 P C

0 3 P C

Tiếng Việt

39. Nguyễn Quốc Vƣơng (2011), Nghiên cứu một số cấp phối và các tính chất chủ yếu của bê tông tự lèn dùng cát nghiền, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi và Môi trƣờng, số 33. Tiếng Anh

133. Rosli Mohamad Zin, Muhd Zaimi Abd Majid, Che Wan Fadhil Che Wan Putra, Abdul Hakim Mohammed (2004), Neural Network model for design constructability assessment, Jurnal Teknologi. 40(1), p. 27-40. Tiếng Nga

Có thể bạn quan tâm

Classification of asphalt pavement crack severity using gradient boosting machine and image processing techniques

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển nguồn nhân lực du lịch trong các cơ sở lưu trú tại Hà Nội

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển nguồn nhân lực du lịch trong các cơ sở lưu trú tại Hà Nội

Luận án Tiến sĩ: Giáo dục đạo đức sinh thái cho sinh viên các trường đại học tại Thành phố Hồ Chí Minh hiện nay

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Giáo dục đạo đức sinh thái cho sinh viên các trường đại học tại Thành phố Hồ Chí Minh hiện nay

Luận án Tiến sĩ: Công tác hoằng pháp và hoạt động của đạo tràng Phật giáo tỉnh Lào Cai hiện nay

Luận án Tiến sĩ: Hành vi nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe tâm thần của học sinh trung học phổ thông tại Hà Nội hiện nay

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Hành vi nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe tâm thần của học sinh trung học phổ thông tại Hà Nội hiện nay

Luận án Tiến sĩ: Đảng bộ tỉnh Đồng Nai lãnh đạo công tác bảo tồn và phát huy giá trị các di tích lịch sử - văn hóa từ năm 1996 đến năm 2015

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Đảng bộ tỉnh Đồng Nai lãnh đạo công tác bảo tồn và phát huy giá trị các di tích lịch sử - văn hóa từ năm 1996 đến năm 2015

Luận án Tiến sĩ: Thực hiện Pháp lệnh thực hiện dân chủ ở xã, phường, thị trấn vùng dân tộc thiểu số tỉnh Quảng Nam hiện nay

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Thực hiện Pháp lệnh thực hiện dân chủ ở xã, phường, thị trấn vùng dân tộc thiểu số tỉnh Quảng Nam hiện nay

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Công tác hoằng pháp và hoạt động của đạo tràng Phật giáo tỉnh Lào Cai hiện nay

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu chất lượng dịch vụ viễn thông di động tại Tổng công ty viễn thông Viettel

Luận án Tiến sĩ: Nâng cao chất lượng cơ sở vật chất các trường đại học tư thục trên địa bàn thành Hà Nội