intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Nghiên cứu xác định hàm lượng cốt sợi thép hợp lý để sản xuất bê tông chất lượng siêu cao

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

6
lượt xem
4
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết nghiên cứu xác định hàm lượng cốt sợi thép hợp lý để sản xuất bê tông chất lượng siêu cao. Đề tài sử dụng các hàm lượng cốt sợi thép khác nhau để chế tạo UHPC, thông qua thí nghiệm các tính chất kỹ thuật của bê tông thiết kế, xác định hàm lượng cốt sợi thép hợp lý để sản xuất UHPC đáp ứng các yêu cầu xây dựng trong điều kiện VLXD có sẵn tại Việt Nam.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu xác định hàm lượng cốt sợi thép hợp lý để sản xuất bê tông chất lượng siêu cao

  1. Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CỐT SỢI THÉP HỢP LÝ ĐỂ SẢN XUẤT BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG SIÊU CAO Nguyễn Quang Phú Trường Đại học Thủy lợi, email: phuvlxd@tlu.edu.vn 1. ĐẶT VẤN ĐỀ dụng các hàm lượng cốt sợi thép khác nhau để chế tạo UHPC, thông qua thí nghiệm các Từ cuối những năm 1980 đến nay, một tính chất kỹ thuật của bê tông thiết kế, xác loạt công trình nhà cao tầng và siêu cao tầng định hàm lượng cốt sợi thép hợp lý để sản (có chiều cao từ 500 đến 1000m) sử dụng bê xuất UHPC đáp ứng các yêu cầu xây dựng tông cường độ cao từ 80 ÷ 130 MPa đã được trong điều kiện VLXD có sẵn tại Việt Nam. xây dựng. Bê tông cường độ cao, chất lượng cao hiện đang sử dụng khá rộng rãi trong xây 2. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU dựng cầu vượt biển, các công trình khai thác dầu khí ở ngoài biển và nhà siêu cao tầng. 2.1. Xi măng Tuy nhiên các loại bê tông này vẫn tồn tại Sử dụng xi măng PC50 Chinfon Hải Phòng nhược điểm là giòn và chịu uốn, chịu kéo thiết kế bê tông, kết quả thí nghiệm một số kém, bên cạnh đó giá thành sản xuất bê tông tính chất của xi măng như: Khối lượng riêng còn khá cao so với nhu cầu xây dựng hiện 3.15 g/cm3, lượng nước tiêu chuẩn 29.5%, nay vì nguồn vật liệu đầu vào. thời gian bắt đầu đông kết 115 phút, thời gian Về cốt liệu để chế tạo bê tông chất lượng kết thúc đông kết 312 phút, độ ổn định thể tích siêu cao (UHPC) cần có độ đặc chắc rất cao, 3.25 mm; giới hạn bền nén tuổi 28 ngày đạt cốt liệu yêu cầu có khả năng chống lại sự 58.5 N/mm2 và các tính chất khác của xi măng thay đổi thời tiết, khả năng chống lại tác động đạt yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 2682:2009. nứt, vỡ hay kéo đứt, bám dính tốt hay khả năng gắn kết tốt với chất kết dính, có khả 2.2. Tro trấu năng chống thấm, chống lại sự hao mòn gây Tro trấu (RHA) có các tính chất cơ lý thỏa ra bởi ma sát và mài mòn các hạt. Do đó, với mãn TCVN 8827:2020, khối lượng riêng các loại cốt liệu thông thường rất khó đáp 2.24 g/cm3, khối lượng thể tích xốp 0.492 ứng để chế tạo bê tông chất lượng siêu cao, g/cm3, chỉ số hoạt tính với xi măng 115.5%, cần thiết phải sử dụng một loại cốt liệu đặc hàm lượng SiO2 88.6%. biệt khác, đó là cát quartz có cường độ và độ 2.3. Xỉ lò cao đặc chắc rất cao. Tại Việt Nam, cát quartz cũng được khai thác khá phổ biến từ việc Xỉ lò cao hoạt hóa nghiền mịn Hòa Phát có nghiền nhỏ đá quartz tại một số mỏ đá như: các tính chất trong bảng 1, thỏa mãn theo Thanh Sơn - Phú Thọ, Tiến Sơn - Hòa Bình, TCVN 11586:2016. Xuân Lộc - Đồng Nai, Phú Yên….. Bảng 1. Tính chất của xỉ lò cao hoạt tính Để tăng khả năng kháng uốn, kháng nứt cho bê tông chất lượng siêu cao, cần thiết Đơn Kết quả TT Chỉ tiêu thí nghiệm phải sử dụng các loại cốt sợi trong thiết kế. vị TNo 3 Trong thiết kế UHPC, loại vật liệu cốt sợi 1 Khối lượng riêng g/cm 2.97 thép được sử dụng để chế tạo sẽ làm tăng 2 Chỉ số hoạt tính với xi măng % 110.5 cường độ kéo uốn, tăng khả năng chống thấm 3 Hàm lượng mất khi nung % 1.88 và chống mài mòn cho bê tông. Đề tài sử 4 Độ mịn cm2/g 3600 140
  2. Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 2.4. Cốt liệu cát quartz thép có trong UHPC đến một số tính chất kỹ thuật của UHPC. Thay đổi hàm lượng cốt sợi Cát quartz được nghiền từ đá quartz của thép với các tỷ lệ: 0%, 1%, 2% và 4% tương mỏ đá Tiến Sơn - Hòa Bình, phân cỡ hạt cát đương với CP20, CP21, CP22 và CP24, còn có kích thước từ 100÷600 µm, các tính chất lại các thành phần vật liệu khác giữ nguyên của cát quartz như trong bảng 2. của cấp phối mẫu đối chứng. Bảng 2. Tính chất của cốt liệu cát quartz Thiết kế các cấp phối UHPC có cường độ Kết quả nén ở tuổi 28 ngày đạt từ M100  M150 TT Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị (MPa), cường độ kéo uốn cao, thỏa mãn yêu TNo 1 Khối lượng riêng g/cm3 2.68 cầu thi công tất cả các công trình xây dựng 2 Khối lượng thể tích xốp g/cm 3 1.56 đặc biệt trong điều kiện VLXD có sẵn trong nước. Hàm lượng dùng tro trấu (RHA) thay 3 Độ rỗng % 41.8 thế xi măng 10%CKD, hàm lượng xỉ lò cao 4 Hàm lượng bụi, bùn, sét % 0 hoạt hóa (GBFS) là 25%, tỷ lệ N/CKD = 5 Độ ẩm % 0.88 0.16. Kết quả thiết kế thành phần vật liệu cho 6 Tạp chất hữu cơ - Đạt các cấp phối UHPC như trong bảng 4. 2.5. Cốt sợi thép Bảng 4. Thành phần vật liệu 1m3 UHPC Đề tài sử dụng sợi Dramix OL13/0,2, đạt Cốt Cát Cấp XM RHA GBFS sợi Nước PGSD ASTM A820-01; các tính chất của sợi thép quartz phối (kg) (kg) (kg) thép (lít) (lít) như bảng 3. (kg) (kg) Bảng 3. Tính chất của cốt sợi thép CP20 780 120 300 1056 0 192 30,0 CP21 780 120 300 1056 79 192 30,0 TT Tính chất Thông số kĩ thuật CP22 780 120 300 1056 158 192 30,0 1 Hình dạng sợi Thẳng CP24 780 120 300 1056 316 192 30,0 2 Tiết diện ngang Tròn 3 Chiều dài L (mm) 13 3.2. Kết quả thí nghiệm 4 Đường kính D (mm) 0,2 Để xác định hàm lượng cốt sợi thép hợp lý 5 Tỉ lệ hướng sợi (L/D) 65 trong thành phần của UHPC, đề tài tiến hành 6 Lực kéo đứt (MPa) 2750 thí nghiệm so sánh độ chảy xòe, cường độ nén và cường độ kéo khi uốn ở tuổi 28 ngày 2.6. Nước trộn và bảo dưỡng của tất cả các cấp phối bê tông thiết kế. Sử dụng nước sinh hoạt phù hợp tiêu + Tiến hành thí nghiệm độ chảy xòe chuẩn TCVN 4506: 2012. (Dx, cm) của các hỗn hợp bê tông theo ASTM C230. 2.7. Phụ gia siêu dẻo + Thí nghiệm cường độ nén: đúc các mẫu Sử dụng phụ gia siêu dẻo (PGSD) giảm thí nghiệm hình lập phương có kích thước nước bậc cao gốc Polycacboxylate (PC) phù (151515) cm, mẫu đúc được chế tạo và bảo hợp với tiêu chuẩn ASTM C494. dưỡng theo tiêu chuẩn ở 28 ngày tuổi, sau đó tiến hành thí nghiệm theo TCVN 3118:2012. 3. THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG VÀ + Thí nghiệm cường độ kéo khi uốn: đúc KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM các mẫu thí nghiệm hình lăng trụ (101040) cm, mẫu được chế tạo và bảo dưỡng theo 3.1. Thiết kế cấp phối bê tông TCVN 3105:1993 trong điều kiện môi trường Để đánh giá được ưu điểm của cốt sợi thép tiêu chuẩn, thí nghiệm cường độ kéo khi uốn trong thành phần của UHPC, đề tài tiến hành của các mẫu bê tông ở tuổi 28 ngày theo nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng cốt sợi TCVN 3119:2012. 141
  3. Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 Kết quả thí nghiệm một số chỉ tiêu kỹ + Về cường độ nén: Khi tỷ lệ của cốt sợi thuật của UHPC với các hàm lượng cốt sợi thép tăng lên, thì cường độ nén của UHPC tăng thép khác nhau được thể hiện trong bảng 5 và lên, tăng lần lượt là 2.55%; 10.75% và 16.6% hình 1. so với mẫu đối chứng (CP20) khi hàm lượng Bảng 5. Kết quả TNo Sn, Rn28 và Rk28 cốt sợi thép tương ứng là 1%; 2% và 4%. Còn của các mẫu UHPC về cường độ kéo khi uốn: Cường độ kéo khi uốn của UHPC tăng lên, tăng lần lượt là Cấp Rn28 Rk28 26.0%; 52.6% và 82.2% so với mẫu đối chứng Sợi thép Dx (cm) phối (MPa) (MPa) (CP20) khi hàm lượng cốt sợi thép tương ứng CP20 0% 21.0 148.8 13.5 là 1%; 2% và 4%. Trong nghiên cứu cần phải CP21 1% 19.5 152.6 17.0 cân đối giữa yêu cầu kinh tế và kỹ thuật, vì vậy CP22 2% 18.0 164.8 20.6 đề tài lựa chọn hàm lượng cốt sợi thép hợp lý cho các nghiên cứu tiếp theo là 1,5%. CP24 4% 15.5 173.5 24.6 Như vậy, với các loại VLXD sẵn có trong nước có thể thiết kế và chế tạo UHPC có Rn28 đạt từ 100÷150 MPa, bê tông có cường độ và tính bền cao, có thể ứng dụng cho tất cả các công trình xây dựng đặc biệt. Đây là loại UHPC đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn kỹ thuật về cường độ và tính bền cao để xây dựng các nhà siêu cao tầng, các cầu vượt biển có khẩu nhịp dầm lớn, các công trình quân sự, các công trình bê tông chịu ảnh hưởng của các tác nhân gây xâm thực bê tông trong quá trình sử dụng. Hình 1. Biểu đồ so sánh tính công tác, Rn28 và Rk28 của các mẫu UHPC 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO 4. NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN [1] TCVN 2682:2009, “Xi măng Poóc lăng - Yêu cầu kỹ thuật”. Từ các kết quả thí nghiệm như trên, rút ra [2] TCVN 3118:2012, “Bê tông nặng. Phương một số nhận xét như sau: pháp xác định cường độ nén”. + Từ kết quả thí nghiệm độ chảy xòe [3] ASTM A820-01, “Sợi thép cho bê tông. (Dx, cm) của các hỗn hợp bê tông (HHBT), Yêu cầu kĩ thuật”. cường độ nén (Rn28, MPa) và cường độ kéo [4] Eng. Pshtivan N. Shakor, Prof.S.S. Pimplikar khi uốn (Rk28, MPa) của các cấp phối bê tông (2011), “Glass Fiber Reinforced Concrete UHPC nhận thấy: Khi hàm lượng cốt sợi thép Use in Construction”, International Journal tăng lên thì tính công tác của HHBT giảm đi, of Technology and Engineering System: Jan vì sợi thép phân tán và hút nước mạnh trong - Mach 2011, Vol.2, No.2. hỗn hợp bê tông sẽ làm giảm tính công tác của [5] TCVN 8827:2020, “Phụ gia khoáng hoạt tính cao dùng cho bê tông và vữa - Silica các HHBT. Còn về cường độ nén và cường độ fume và tro trấu nghiền mịn”. kéo khi uốn tăng lên khi hàm lượng cốt sợi [6] ASTM C494-86, “Standard Specification thép tăng lên. Đặc biệt trong nghiên cứu quan for Chemical Admixtures for Concrete”. tâm nhiều hơn về cường độ kéo khi uốn, vì [7] ASTM C230/C230M-21, “Standard vậy trong đề tài sẽ lựa chọn tỷ lệ hàm lượng specification for flow table for use in tests cốt sợi thép từ 1÷2% trong thiết kế UHPC nói of hydraulic cement”. chung và lấy hàm lượng cốt sợi thép bằng [8] TCVN 11586:2016, “Xỉ hạt lò cao nghiền 1,5% để thực hiện các nghiên cứu tiếp theo. mịn dùng cho bê tông và vữa”. 142
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2