.:: Security PenTested by Xcross87 & smile_sad | hcegroup.net ::.
No harm...
banner

Chào mừng đã ghé thăm website Tổng Hội Xây Dựng Việt Nam

banner
Trang chủ
Giới thiệu Tổng hội
Tin tức và sự kiện
Đổi mới Quản lý
Tiêu điểm
Thông tin hoạt động Tổng hội
Quy hoạch - Kiến trúc - Đô thị và xã hội
Diễn đàn xây dựng
KH-CN - Sản phẩm mới
Thị trường xây dựng
Doanh nghiệp XD: Năng lực và hoạt động
Văn hóa - Thư giãn
Tạp chí Người xây dựng
Nhìn ra nước ngoài

5 Users online
Công ty TNHH Sơn Trường

Công ty CP bê tông và xây dựng Vinaconex-Xuân Mai

Công ty CP bê tông và xây dựng Vĩnh Tuy


Nghiên cứu ảnh hưởng của cốt sợi thép phân tán trong vai trò cải thiện tính chất của bê tông

Nguyễn Mạnh Phát
Lê Thanh Hà


1. Mở đầu
Bê tông xi măng thông thường có cường độ chịu nén rất tốt, tuy nhiên nó lại có khả năng chịu uốn và kéo thấp, giới hạn biến dạng của bê tông nhỏ, độ co ngót khi rắn chắc lớn, khả năng chống va đập không cao, độ chống mài mòn không cao do vậy làm giảm hiệu quả sử dụng của bê tông. Để giảm nguy cơ xuất hiện vết nứt, tăng tính chịu kéo, chịu uốn, tăng độ bền dẻo dai, nâng cao khả năng chống mài mòn va đập… ngoài phương pháp làm tốt cấu trúc và vi cấu trúc bê tông thì việc đưa các loại sợi thép mảnh và ngắn phân tán có cường độ chịu kéo cao, tương thích và liên kết tốt với nền bê tông là một giải pháp có tính khoa học và khả thi cao.
2. Nguyên vật liệu
- Xi măng: xi măng PCB40 Nghi Sơn.
- Cốt liệu lớn: đá dăm canxit, có Dmax = 20mm.
- Cốt liệu nhỏ: cát vàng sông Lô, môdun độ lớn Mđl = 2,37.
- Phụ gia siêu dẻo: Glenium SP51 của hãng MBT.
- Phụ gia khoáng mịn: Sử dụng tro bay Phả Lại.
- Cốt sợi thép phân tán: sợi thép rèn    NiKon do Mỹ sản xuất, chiều dài l = 38mm, tỷ lệ hướng sợi là 29, số lượng sợi khoảng 2560 sợi/1kg, tiết diện hình bán nguyệt, có hình dạng lượn sóng (hình 1).
3. Kết quả nghiên cứu
3.1 Xác định thành phần cấp phối hợp lý
            Cấp phối hợp lý được lựa chọn trên các tiêu chí sau:
- Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật:
Tính công tác: hỗn hợp bê tông không tách nước không phân tầng, độ sụt SN = 16 -18cm.
Cường độ tuổi 28 ngày đạt 300daN/cm2
- Đảm bảo tính kinh tế với giá thành hợp lý nhất.
Trên nền bê tông mác 300, giữ nguyên hàm lượng XM, tỷ lệ N/X; giữ nguyên hàm lượng cốt liệu nhỏ; thay đổi hàm lượng sợi thép đưa vào: 20, 35, 50kg/m3, điều chỉnh hàm lượng cốt liệu lớn đảm bảo thể tích tuyệt đối của sợi thép và cốt liệu lớn là không đổi. Điều chỉnh hàm lượng phụ gia siêu dẻo đảm bảo hỗn hợp bê tông cốt sợi kim phân tán đạt độ sụt SN = 16 -18cm. Kết quả được cho ở bảng1
Có thể thấy điểm khác biệt so với bê tông thông thường là trong thành phần cấp phối bê tông nêu trên có sử dụng một hàm lượng tro bay lớn. Qua nghiên cứu với hàm lượng tro bằng 50% XM cho sợi có khả năng phân tán tốt, với hàm lượng tro bay nhỏ sợi thường bị vón thành từng bó, phân bố không đều còn với hàm lượng tro cao hơn thì mức độ phân tán sợi không được cải thiện đáng kể. So với bê tông thông thường có Kd = 1,05 á 1,52, bê tông cốt sợi nghiên cứu có Kd = 2,73. Tro bay trong bê tông cốt sợi có vai trò quan trọng, làm tăng sự phân tán của sợi, tăng năng lượng tương tác cơ học cũng như tương tác pha giữa sợi và nền.
3.2 ảưnh hưởng của hàm lượng sợi đến tính công tác
Trên cơ sở cấp phối nền (ký hiệu CP30), bổ sung sợi thép rèn với các hàm lượng khác nhau để khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng sợi đến tính công tác của hỗn hợp bê tông. Kết quả được cho ở bảng 2
Như vậy, có thể nói việc bổ sung sợi thép ảnh hưởng không nhiều đến tính công tác của hỗn hợp bê tông, khi hàm lượng sợi tăng, tính công tác giảm xuống do sợi thép gây cản trở khả năng dịch chuyển của các hạt cốt liệu trong hỗn hợp bê tông.
3.3. ảnh hưởng của hàm lượng sợi thép đến sự phát triển cường độ chịu nén của bê tông cốt sợi (BTCS) theo thời gian
Trên cơ sở thành phần cấp phối đã lựa chọn trong bảng 1, tiến hành nghiên cứu cường độ chịu nén của BTCS. Kết quả nghiên cứu được cho ở bảng 3 và biểu diễn trên hình 2.
Từ kết quả trên cho thấy cường độ chịu nén của bê tông cốt sợi và bê tông đối chứng phát triển đồng biến theo thời gian. Trong 7 ngày đầu cường độ chịu nén phát triển nhanh sau đó chậm lại nhưng khá đều ở tuổi 28 ngày. Như vậy hàm lượng của sợi thép rèn phân tán không ảnh hưởng đến tốc độ phát triển và ảnh hưởng không nhiều đến cường độ chịu nén của bê tông.
3.4 ảnh hưởng của hàm lượng sợi thép đến sự phát triển cường độ chịu uốn theo thời gian
Kết quả nghiên cứu cường độ chịu uốn được trình bày trong bảng 4 và được biểu diễn trên hình 3.
Cường độ chịu uốn của bê tông cốt sợi và bê tông nền phát triển đồng biến theo thời gian và phát triển nhanh trong 7 ngày đầu. Cường độ chịu uốn của bê tông có bổ sung sợi thép rèn phân tán tăng đáng kể so với bê tông nền và tăng tỷ lệ với hàm lượng sợi thép đưa vào trong bê tông.
Có thể thấy với cấp phối bê tông Mác 300, hàm lượng sợi thép 35kg/m3, tương ứng với 89600 sợi/m3 làm tăng cường độ chịu uốn hiệu quả. Khi hàm lượng sợi tăng đến 50kg/m3 tương ứng với 128000sợi/m3 thì cường độ chịu uốn tăng không nhiều đồng thời làm tăng giá thành bê tông.
Khi thí nghiệm xác định cường độ chịu uốn, những mẫu dầm có cốt sợi bị phá hoại chậm hơn so với mẫu bê tông nền bị phá hoại đột ngột. Khi mẫu bị phá hoại, sợi thép rèn trong mẫu không bị đứt mà có chiều hướng duỗi thẳng và tuột khỏi bê tông nền .
3.5 ảnh hưởng của hàm lượng sợi thép đến quá trình mất nước và biến dạng mềm trong điều kiện khí hậu nóng ẩm.
Quá trình mất nước và biến dạng mềm là hai quá trình vật lý có liên quan chặt chẽ với nhau và ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng của bê tông. Quá trình mất nước diễn ra do tác động của các yếu tố môi trường khí hậu gây ra biến dạng mềm, làm thay đổi cấu trúc ban đầu của bê tông. Biến dạng mềm là nguyên nhân gây ra các vết nứt trên bề mặt bê tông trong những giờ đầu đóng rắn.
Trong điều kiện khí hậu nóng ẩm nước ta, quá trình mất nước và biến dạng mềm này diễn ra mạnh và có ảnh hưởng bất lợi đến chất lượng của bê tông.. Trong những giờ đầu đóng rắn bê tông không chỉ co mà còn có hiện tượng nở vì vậy khái niệm biến dạng mềm đã được sử dụng thay cho khái niệm co mềm khi cường độ bê tông chưa đáng kể, và quá trình này được chia thành 5 giai đoạn:
Giai đoạn 1: khoảng 20 phút đầu tốc độ co diễn ra chậm, giai đoạn bắt đầu co;
Giai đoạn 2: khoảng 1,5-2 giờ tiếp theo là giai đoạn co mềm;
Giai đoạn 3: khoảng 1,5 giờ tiếp theo. Lúc này bê tông bắt đầu có cường độ nên có tác dụng cản co. Giai đoạn này được gọi là giai đoạn ổn định co mềm;
Giai đoạn 4: khoảng 1,5-2 giới tiếp theo, lúc này độ mất nước đã ổn định, bê tông hấp thụ nhiệt môi trường nên xuất hiện nở mềm. Giai đoạn này được coi là nét đặc trưng của khí hậu nóng ẩm đối với biến dạng mềm của bê tông;
Giai đoạn 5: là những giờ còn lại, giai đoạn này là giai đoạn ổn định, biến dạng mềm thay đổi không nhiều.
Thí nghiệm về mất nước và biến dạng mềm được tiến hành đối với bê tông mác 300. Với cấp phối không sợi và có sợi với hàm lượng sợi là 20, 35, 50kg/m3, sử dụng loại sợi thép dẹt lượn sóng dài 38mm. Các mẫu thí nghiệm đo độ mất nước và biến dạng mềm được xác định với modun hở Mh = 30m-1 (modul hở Mh: tỷ số giữa bề mặt thoáng của bê tông có tiếp xúc với môi trường tự nhiên và thể tích khối bê tông), biến dạng mềm được xác định trên nền trơn nhẵn. Tác động của điều kiện khí hậu đến biến dạng mềm được biểu diễn trên hình 4. Kết quả đo độ mất nước và biến dạng mềm của bê tông sau 1 ngày đóng rắn cho trong bảng 5.
Ký hiệu công thức trong bảng có nghĩa như sau:
- e0ư là giá trị biến dạng mềm của bê tông không sợi;
- e là giá trị biến dạng mềm của BTCS thép;
- e/e0 là giá trị chênh lệch biến dạng mềm của BTCS thép so với bê tông không sợi.
Hình 4. Tác động của điều kiện khí hậu nóng ẩm đến quá trình mất nước và biến dạng mềm của bê tông và BTCS thép theo thời gian
Từ kết quả trên có thể rút ra một số nhận xét sau:
- Có thể thấy rằng độ mất nước của hỗn hợp bê tông xảy ra rất nhanh trong 6 giờ đầu đóng rắn, các mẫu có sợi có độ mất nước nhỏ hơn không nhiều so với mẫu bê tông trơn. Điều này chứng tỏ sợi thép có tác dụng ngăn cản quá trình bốc hơi nước không lớn. Kết quả này cũng phù hợp với các nghiên cứu về độ mất nước của bê tông trong điều kiện khí hậu nóng ẩm Việt Nam.
- Quá trình biến dạng mềm diễn ra ngay sau khi bê tông tiếp xúc với môi trường, tốc độ tăng nhanh trong khoảng 2- 3 giờ đầu đóng rắn và sau đó ổn định. Trị số biến dạng mềm của các mẫu bê tông cốt sợi đều thấp hơn so với mẫu bê tông không sợi và giảm dần theo chiều tăng hàm lượng sợi. Cụ thể với hàm lượng sợi 50kg/m3 (0,636% thể tích) làm giảm nhẹ độ co của bê tông khoảng 5,38% (tương ứng khoảng 0,08mm/m).
ở đây, sự có mặt của sợi thép làm cản trở 1 phần nhỏ sự dịch chuyển tự do của hỗn hợp bê tông trong thời gian đầu khi bê tông chưa có cường độ . Sự cản trở này phụ thuộc vào tiết diện sợi, hàm lượng sợi, sợi càng mảnh và số lượng sợi lớn thì sự cản trở càng lớn. Do vậy việc bảo dưỡng ẩm đối với bê tông và BTCS thép sau khi tạo hình trong điều kiện khí hậu nóng ẩm Việt Nam là rất cần thiết, nhằm làm giảm độ mất nước và biến dạng mềm của bê tông.
4. Kết luận
- Có thể chế tạo bê tông cốt sợi thép mác >300 với nguyên liệu địa phương và sợi thép nhập ngoại đáp ứng các yêu cầu đặc biệt trong xây dựng.
- Với hàm lượng sợi thép rèn khác nhau, cường độ chịu nén tăng không đáng kể. cường độ chịu uốn tăng tỷ lệ với hàm lượng sợi thép.
- Hàm lượng sợi thép rèn hợp lý trong bê tông khoảng 35kg/m3. Khi đó sợi thép rèn làm tăng cường độ chịu uốn của bê tông khoảng 18% so với mẫu đối chứng.
- Sợi thép rèn có ảnh hưởng không lớn đến quá trình mất nước và biến dạng mềm của bê tông trong điều kiện khí hậu nóng ẩm Việt Nam.
- Bê tông cốt sợi thép mác 300 hoàn toàn có thể sử dụng hiệu quả trong thực tế, có tính công tác tốt (độ sụt = 18cm), đạt cường độ chịu nén trên 300daN/cm2, đạt cường độ chịu uốn trên 64 daN/cm2. Có thể ứng dụng cho các lớp phủ mặt cầu, mặt đập, sàn công nghiệp, nền hang ga chứa máy bay…
Tài liệu tham khảo
1. Nguyễn Mạnh Phát – Nguyễn trung Thành (2003), Nghiên cứu chế tạo bê tông cốt sợi thép trong các công trình xây dựng ở Việt Nam Báo cáo Khoa học tại hội nghị KHCN Trường ĐHXD.
2. Nguyễn Mạnh Phát – Nguyễn văn Tuấn (2004), Nghiên cứu chế tạo bê tông cốt sợi Polyme dùng trong các công trình xây dựng, Báo cáo tổng kết đề tài Hội nghị KHCN Trường ĐHXD – Tạp chí KHCN Trường ĐHXD
3. Nguyễn Tiến Đích (1989), Bảo dưỡng bê tông trong điều kiện khí hậu nóng ẩm Việt Nam, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 188 trang



<< Back

 

Nội dung khác:
      Tin hợp tác Việt – Nhật.
      Nhiên liệu từ sinh khối nông nghiệp
      Về nguyên nhân gây hư hại và Biện pháp xử lý bảo vệ đá thiên nhiên
      Lựa chọn hệ thống xây dựng nhà cao tầng (tiếp theo và hết)
      Sử dụng panen dự ứng lực lắp ghép trong xây dựng nhà cao tầng