SƠ LƯỢC VỀ BÊ TÔNG
Bê tông là một loại đá nhân tạo được hình thành từ việc trộn cốt liệu thô, cốt liệu mịn và chất kết dính theo tỷ lệ nhất định, gọi là cấp phối bê tông Chất kết dính, bao gồm xi măng, nước, nhựa đường và phụ gia, đóng vai trò liên kết các cốt liệu thô như đá và sỏi, cùng với cốt liệu mịn như cát và đá mạt Khi bê tông đóng rắn, tất cả các thành phần này kết hợp lại, tạo thành một khối cứng chắc như đá.
Kỹ thuật chế tạo và sử dụng bê tông đã xuất hiện từ thời La Mã cổ đại và được áp dụng rộng rãi trong suốt thời kỳ Đế quốc La Mã Tuy nhiên, sau khi đế quốc sụp đổ, kỹ thuật này dần bị lãng quên cho đến khi được tái khám phá vào giữa thế kỷ 18.
Bê tông hiện nay là vật liệu thiết yếu trong ngành xây dựng, chiếm khoảng 40% tổng lượng vật liệu sử dụng cho xây dựng nhà và khoảng 15% cho xây dựng cầu đường.
Bê tông có khả năng chịu lực nén tốt nhưng lại yếu trong chịu lực kéo Để khắc phục hạn chế này, trong xây dựng, các vật liệu chịu lực kéo như thép được sử dụng để gia cố bên trong bê tông, tạo thành bộ khung chịu lực Loại bê tông được gia cố bằng thép này được gọi là bê tông cốt thép.
Có các loại bê tông phổ biến là: Bê tông tươi, bê tông nhựa, bê tôngAsphalt, bê tông Polyme và các loại bê tông đặc biệt khác.
Căn cứ vào cường độ nén của mẫu thử ở ngày 28 (mẫu hình trụ Dcm, H0cm) bê tông cường độ cao gồm các loại:
Bê tông truyền thống – cường độ nén: 15 ÷ 25 Mpa.
Bê tông thường – cường độ nén: 30 ÷ 50 Mpa.
Bê tông cường độ cao- cường độ nén: 60 ÷ 80 Mpa.
Bê tông cường độ rất cao – cường độ nén: 100 ÷ 200 Mpa.
KHÁI NIỆM VỀ BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ SIÊU CAO
1 Bê tông cường độ siêu cao là gì ?
Bê tông cường độ siêu cao (Ultra-High Performance Concrete - UHPC) là một loại vật liệu tiên tiến được phát triển từ năm 1990, nổi bật với cường độ rất cao từ 100 đến 200 MPa UHPC không chỉ có độ bền vượt trội mà còn đảm bảo sự ổn định lâu dài, nhờ vào các thành phần chính như xi măng, cát quarzt, sợi thép, bột quarzt và chất siêu dẻo.
Hình 1.2 Bê tông cường độ siêu cao (UHPC)
UHPC, hay bê tông siêu cao hiệu suất, là vật liệu bê tông composite gốc xi măng với tỉ lệ nước/xi măng nhỏ hơn 1,25, giúp giảm thiểu lỗ rỗng và tăng mật độ vi cấu trúc Việc sử dụng cốt sợi phân tán trong UHPC cải thiện tính dẻo khi chịu kéo uốn Nhờ đó, UHPC sở hữu những đặc tính vượt trội so với bê tông thông thường, với cường độ chịu nén lớn hơn 150 MPa và cường độ chịu kéo trực tiếp sau nứt lớn hơn 5 MPa UHPC còn nổi bật với độ cứng và độ bền cực kỳ cao.
2 Sự ảnh hưởng của bê tông cường độ siêu cao
Bê tông UHPC là một loại vật liệu mới với nhiều ưu điểm vượt trội so với bê tông truyền thống, đặc biệt về cường độ và độ bền Với tiềm năng mang lại các kết cấu sáng tạo cho ngành xây dựng, UHPC không chỉ đảm bảo độ bền vững cao mà còn giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tác động của hiệu ứng khí thải.
UHPC đã được nghiên cứu, phát triển và ứng dụng trên toàn cầu trong hơn 40 năm qua Mỗi quốc gia và châu lục đều có những quan điểm và định nghĩa riêng về UHPC.
Bê tông cường độ siêu cao là một vật liệu mới được nghiên cứu và phát triển từ năm 1990, với các ứng xử cơ học và công thức tính toán đã được công bố tại Pháp, Mỹ và Đức Những ứng dụng đầu tiên ở Canada, Châu Âu, Châu Á và Mỹ đã chứng minh lợi ích vượt trội của loại vật liệu này về chi phí, tính bền vững và nhiều tính năng ưu việt khác.
UHPC dùng để xây dựng cầu đường bộ ở Pháp, Nhật Bản và Malaysia;cầu đi bộ ở Canada và Venezuela.
Các tấm mái và mặt tiền kiến trúc ở Canada và Pháp; và nhiều nước khác.
Tại Hoa Kỳ, UHPC được ứng dụng trong việc xây dựng dầm cầu ở Virginia và Iowa, lớp phủ mặt cầu ở New York và Delaware, cũng như các khớp nối đúc tại hiện trường giữa các thành viên cầu đúc sẵn ở hơn 20 tiểu bang khác.
Nghiên cứu về bê tông cường độ siêu cao trên thế giới vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm, với các hướng dẫn và khuyến cáo riêng cho từng khu vực, điều kiện vật liệu, phương pháp chế tạo và thí nghiệm Nhiều vấn đề quan trọng như co ngót, từ biến và độ bền vẫn đang được các nước tiên tiến tiếp tục nghiên cứu.
Ứng dụng của UHPC hiện đang được nghiên cứu mạnh mẽ trong các lĩnh vực xây dựng giao thông, thi công cầu và chế tạo dầm cầu Tại Việt Nam, công nghệ UHPC chỉ mới được các trường đại học và viện nghiên cứu chú trọng trong những năm gần đây.
Cầu dân sinh Năng An – Xuân Hồi được thiết kế với kết cấu phiến dầm, sử dụng bê tông tính năng siêu cao UHPC, do Viện KHCN Xây dựng phát triển.
Bộ Xây dựng nghiên cứu chế tạo; Cầu có tính năng ưu việt như quá trình thi công nhanh, vật liệu sử dụng chỉ bằng 1/3 cầu bình thường.
Cầu Quy Hợp ở huyện Cao Phong, tỉnh Hòa Bình được chế tạo với tấm lề bộ hành bằng công nghệ bê tông siêu tính năng UHPC, có độ dày 2,5 cm và khả năng chịu tải lên đến 300 kg/m².
VẬT LIỆU CHẾ TẠO
Nghiên cứu về bê tông cường độ siêu cao thường sử dụng các loại xi măng PCA 42,5, PCA 52,5 và PCA 62,5, bao gồm loại I và loại III Trên thế giới, xi măng được phân loại theo tiêu chuẩn ASTM, với năm loại chính.
Bảng 2.1: Thành phần khoáng vật của xi măng (%) theo ASTM
Trong đó: Nhóm 1 và 2 là xi măng tiêu chuẩn, chế độ nhiệt bình thường.
Nhóm 3 là nhóm cần lưu ý về chế độ nhiệt.
Nhóm 4 và 5 dùng cho kết cấu bê tông đặc biệt (ít tỏa nhiệt).
Xi măng đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối các vật liệu rời thành bê tông đồng nhất, nhưng việc sử dụng quá nhiều xi măng có thể dẫn đến bê tông có cường độ thấp và độ bền kém, đồng thời gây hại cho môi trường và làm tăng chi phí sản phẩm Nghiên cứu về bê tông cường độ siêu cao tập trung vào việc giảm lượng xi măng trong hỗn hợp, thay thế bằng các phụ gia khoáng với kích thước hạt siêu nhỏ Tại Việt Nam, để đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế và thực tiễn, xi măng Pooclăng loại I, cụ thể là PC40, được khuyến nghị sử dụng.
Bảng 2.2: Thành phần khoáng vật của xi măng (%) PC40 Việt
2 Các phụ gia hóa học:
Các phụ gia hóa học như lignin sunphonat, axít cacbonxilic, Melamin và Naptalin được sử dụng để cải thiện tính chất của bê tông Việc lựa chọn loại và liều lượng phụ gia cần được thực hiện qua các thí nghiệm cụ thể Những phụ gia này không chỉ tăng cường cường độ nén mà còn kiểm soát tốc độ đông kết, thúc đẩy nhanh cường độ và cải thiện độ bền cũng như khả năng làm việc của bê tông theo thời gian Tại Việt Nam, các phụ gia này, thường được gọi là phụ gia siêu dẻo, đã được áp dụng rộng rãi trong các công trình cầu lớn với liều lượng từ 0,5-3 lít cho mỗi 100kg xi măng.
Có 5 loại phụ gia siêu dẻo:
Ligno Sulfonates (LS) là phụ gia siêu dẻo được chiết xuất từ lignin tự nhiên, có khả năng giảm nước tối đa lên đến 10% Sản phẩm này không chỉ giúp làm chậm quá trình đông kết mà còn giảm độ sụt lên tới 30% sau 30 phút Lượng sử dụng khuyến nghị khoảng 2,5% so với lượng xi măng.
B1 - Polime gốc sulphonat melamin là phụ gia siêu dẻo có khả năng giảm nước tối đa lên đến 25%, với liều lượng sử dụng từ 1,5-2,5% khối lượng xi măng Phụ gia này giúp giảm độ sụt đến 50% sau 40 phút, đồng thời mang lại cường độ sớm với tỷ lệ R3 = 0,85R28 Thời gian thi công ngắn và tỷ lệ nước/xi măng (N/X) nhỏ hơn 0,4, rất phù hợp cho điều kiện khí hậu nóng.
B2 – Naphthalen Sulphonat Polycondesat: Nguồn gốc từ than đá, giảm nước tối đa 25%, lượng dùng 1,5-2,5% khối lượng xi măng, giảm độ sụt đến 50% sau 50 phút.
B3 – Vinylcopolyme là một sản phẩm chứa thành phần chính là Sunfonat Vinylcopolyme (dầu thô) Sản phẩm này giúp giảm lượng nước tối đa lên đến 30% và được khuyến nghị sử dụng từ 1,5-2% khối lượng xi măng B3 còn có khả năng giảm độ sụt ban đầu đến 50% sau 100 phút, tạo ra độ sụt lên đến 22cm, từ đó kéo dài thời gian thi công hiệu quả.
C – PolyCarboxylat (PC) là một loại polymer cao phân tử tổng hợp giúp giảm lượng nước trong bê tông lên tới 40%, với tỷ lệ N/X có thể đạt 0,27 Nhờ vào khả năng này, bê tông có thể đạt độ sụt lên đến 22 cm, mang lại cường độ cao và duy trì tính công tác trong thời gian dài.
Bê tông cường độ siêu cao thường sử dụng chất phụ gia siêu dẻo PC, trong khi bê tông tự đầm có thể áp dụng loại cải tiến Polyme Viscocrete (PV) Tại Việt Nam, người dùng có thể lựa chọn các chất siêu dẻo sản xuất trong nước hoặc các sản phẩm từ Sika, Đức, Ý và Mỹ.
Muội silic là sản phẩm phụ thu được từ quá trình nung thạch anh với than đá trong lò hồ quang điện, được sử dụng trong ngành sản xuất silicon và hợp kim thép silicon Sản phẩm này có chứa hàm lượng dioxit silic vô định hình cao cùng với các tinh thể hình cầu rất mịn.
Muội silic có trọng lượng riêng phổ biến là 2,2g/cm³, nhưng có thể đạt tới 2,5g/cm³ Khối lượng thể tích của muội silic thường dao động từ 160-320kg/m³ Loại phụ gia này được sử dụng trong bê tông cường độ siêu cao, với hàm lượng thông thường từ 5-15% so với lượng xi măng.
Bảng 2.4: Tiêu chuẩn ASTM về Muội Silic (Các quy định sau đây được lấy từ ASTM C1240-93)
CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT ASTM
Diện tích bề mặt rỗng 15 Độ hoạt hóa Puzơlan với xi măng Pooclang ở tuổi 28 ngày
>105 >100 Độ mịn (lượng tích lũy trên sàn
Khi nghiên cứu bê tông cường độ siêu cao, đá thạch anh với kích thước từ 0,5-8mm thường được sử dụng Gần đây, cát Quartz kích thước nhỏ đã trở thành lựa chọn phổ biến, giúp tăng tính đặc chắc của bê tông Việc sử dụng cát này không chỉ cải thiện đáng kể cường độ bê tông mà còn giảm hàm lượng chất kết dính, mang lại hiệu quả vượt trội cho sản phẩm.
Cát Quartz là loại cát được chế biến từ đá Quartzit, một loại đá biến chất với cấu trúc hạt mịn chủ yếu Thành phần chính của cát Quartz là thạch anh, bên cạnh đó còn có xirexit và fenpat Đá Quartz thường có màu vàng, trắng, hồng nhạt hoặc xám và được tìm thấy phổ biến ở các tỉnh như Thanh Hóa, Phú Thọ, và Lạng Sơn tại Việt Nam.
Đường kính lớn nhất của cốt liệu bê tông có thể thay đổi tùy theo yêu cầu cường độ, và điều này ảnh hưởng đáng kể đến độ đặc tối ưu của hỗn hợp cốt liệu Theo nghiên cứu của F de Larrard, cốt liệu lớn hơn có thể cải thiện cường độ nén của bê tông, trong khi cường độ nén lại phụ thuộc vào độ dày của lớp vữa tối đa.
Trong đó: em= 0,1 đến 5 mm Nếu chọn em = 0,1 thì D = 0,5mm
D là kích thước lớn nhất của cốt liệu g* là thể tích đặc của cốt liệu g là thể tích cốt liệu
Bột được tạo thành từ sự kết hợp giữa xi măng, bột mịn và muội Silic Với tỷ lệ nước/xi măng thấp, chỉ một phần xi măng được thủy hóa, trong khi các hạt xi măng chưa thủy hóa đóng vai trò như cốt liệu Để cải thiện độ cứng, xi măng có độ cứng thấp có thể được thay thế bằng bột thạch anh trơ và cứng, giúp giảm hàm lượng xi măng và nâng cao độ bền của cốt liệu.
Có thể sử dụng 02 loại bột Quartz: (theo cách phân tích của ASTM)
Bột Quartz Q1: Cú đường kớnh trung bỡnh 2,92àm và độ đặc chắc là 47% theo thể tích, tỷ diện tích 18.000cm 2 /g.
Bột Quartz Q2: Cú đường kớnh trung bỡnh 42àm và độ đặc chắc là 48,6% theo thể tích, tỷ diện tích 3.590cm 2 /g.
Hiện nay trờn thế giới sử dụng bột cú đường kớnh trung bỡnh từ 5-30àm với liều lượng sử dụng từ 0-30% khối lượng xi măng.
Theo báo cáo tổng quan về bê tông cường độ siêu cao ở Châu Âu, sợi thép góp phần tăng cường độ dai cho loại bê tông này, giúp hấp thụ năng lượng từ tải trọng và cải thiện khả năng chịu lực sau khi xuất hiện vết nứt đầu tiên Nghiên cứu toàn cầu cũng chỉ ra rằng độ dai của bê tông cường độ siêu cao phụ thuộc vào cường độ chịu kéo của sợi thép.
Với bê tông thông thường, thường dùng các sợi thép có giới hạn chảy
TỐI ƯU CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ SIÊU CAO
Bê tông cường độ siêu cao, khi được dưỡng hộ trong điều kiện bình thường, đạt cường độ chịu nén từ 110 đến 150 MPa Nếu được dưỡng hộ bằng nhiệt, cường độ có thể tăng lên từ 140 đến 200 MPa.
Nguyên tắc cơ bản để nâng cao chất lượng bê tông là gia tăng độ đặc của vữa xi măng và cải thiện sự liên kết giữa đá đi măng và hạt cốt liệu.
Bê tông cường độ siêu cao (≥200Mpa) được sản xuất trong phòng thí nghiệm thông qua các kỹ thuật đặc biệt như gia nhiệt, nén áp lực cao hoặc ngâm tẩm với polime Tuy nhiên, những kỹ thuật này đòi hỏi thiết bị tốn kém và khó áp dụng cho các bộ phận lớn như dầm hoặc tấm Nguyên tắc chính để tạo ra bê tông cường độ siêu cao thường được áp dụng là
Để nâng cao tính đồng nhất của bê tông, cần hạn chế lượng cốt liệu thô, vì vùng tiếp giáp giữa đá xi măng và hạt cốt liệu thường là nơi khởi phát các vết vi nứt do sự khác biệt về tính chất cơ học và vật lý Đối với bê tông cường độ siêu cao, kích thước lớn nhất của cốt liệu nên nhỏ hơn 600 mm.
Cải thiện tính chất của vữa có thể đạt được bằng cách thêm phụ gia puzơlan như muội Silic Đối với bê tông sử dụng xi măng pooclăng thông thường, tỉ lệ muội Silic 18% so với khối lượng xi măng sẽ đủ để phản ứng với Ca(OH)2 sinh ra từ quá trình thủy hóa xi măng Tuy nhiên, để đảm bảo độ kín của các lỗ rỗng, hàm lượng muội Silic tối ưu nên đạt khoảng 30% khối lượng xi măng.
Do đó hàm lượng muội Silic trong bê tông cường độ siêu cao thường vào khoảng 25-30% so với khối lượng xi măng.
Nâng cao độ đặc của hỗn hợp bột.
Nâng cao cấu trúc vi mô của bê tông bằng cách xử lý nhiệt sau khi đông kết.
Để nâng cao độ đặc của bê tông, cần tối ưu hóa các thành phần trong hỗn hợp, kết hợp với việc áp dụng công nghệ trộn hiện đại và quy trình bảo dưỡng hiệu quả.
Để tăng cường độ dai của bê tông, việc sử dụng sợi thép có cường độ cao với kích thước nhỏ (D=0,2mm, Lmm) là rất hiệu quả Hàm lượng sợi thép nên đạt khoảng 2% theo thể tích bê tông để tối ưu hóa tính chất cơ học của vật liệu.
CƯỜNG ĐỘ NÉN, UỐN VÀ MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA UHPC
Phương pháp thí nghiệm các tính năng cơ học của bê tông cường độ siêu cao chủ yếu tương tự như các phương pháp áp dụng cho bê tông thường và bê tông cường độ cao Tuy nhiên, các hệ số và công thức tính toán cho bê tông cường độ siêu cao cần điều chỉnh theo các công thức thực nghiệm mới Bài viết này sẽ trình bày các lý thuyết, tiêu chuẩn thí nghiệm, và kết quả thí nghiệm liên quan đến cường độ nén, mô đun đàn hồi, và cường độ kéo uốn của bê tông cường độ siêu cao được thiết kế theo các tiêu chí C1, C2, C3.
1 Cường độ chịu nén Ứng xử nén được xác định bằng cường độ nén đặc trưng và mô đun đàn hồi Để tính toán sơ bộ cường độ nén, ta chấp nhận ứng xử quy ước là tuyến tính với các giả thuyết về biến dạng phẳng Để xác định chính xác cường độ chịu nén của một cấp phối bê tông cường độ siêu cao thì cần phải tiến hành thí nghiệm.Cường độ chịu nén được xác định với bê tông ở 3, 7, 28 ngày tuổi Các mẫu hình trụ có kích thước dcm, h cm để xác định cường độ chịu nén Giá trị đặc trưng được tương tự như phương pháp thí nghiệm bê tông thường và bê tông cường độ cao (HPC) đã được mô tả trong các tiêu chuẩn Việt Nam và ASTM
Do ảnh hưởng của phụ gia siêu dẻo, quá trình thủy hóa của xi măng bị chậm lại Vì vậy, mẫu bê tông được tháo khuôn sau 2 ngày kể từ khi đúc và sau đó được ngâm trong nước để đảm bảo độ bền và chất lượng.
Mẫu được vớt ra ba ngày trước khi thí nghiệm và được bảo quản ở nhiệt độ 20 độ C với độ ẩm tương đối 80% Nhiệt độ bảo dưỡng phổ biến trong các nghiên cứu quốc tế thường là 20 độ C và 90 độ C Kết quả cho thấy cường độ chịu nén khi bảo dưỡng ở 20 độ C đạt được hiệu quả tốt.
7, 28, 56 ngày là: 110, 130, 138 MPa Nếu dưỡng hộ ở 90oC thì tương ứng là
160, 170, 178 MPa Như vậy khi dưỡng hộ bê tông bằng nhiệt (ở 90C) cường độ chịu nén tăng cao hơn so với dưỡng hộ bê tông ở điều kiện bình thường.
Mô đun đàn hồi của bê tông được thí nghiệm trên mẫu thử D cm, h0cm ở cấp tải trọng 40% theo Tiêu chuẩn ASTM.
2 Ứng xử kéo khi uốn Ứng xử kéo khi uốn của bê tông cường độ siêu cao được đặc trưng bằng
3 giá trị thí nghiệm như sau:
Cường độ kéo khi uốn đàn hồi (ftj) là giá trị tương ứng với biến dạng đàn hồi tại thời điểm xuất hiện vết nứt đầu tiên, với biến dạng tương đối là 1‰ Độ mở rộng của vết nứt đạt 0,05mm và độ võng không vượt quá 1mm.
- Cường độ chịu kéo uốn lớn nhất (ứng với mômen uốn lớn nhất) thông thường ứng với biến dạng là 3 ‰
- Giá trị này biểu thị độ dai của bê tông sau nứt, thí nghiệm cường độ kéo uốn được thực hiện theo Tiêu chuẩn của Châu Âu (RILEM).
Nghiên cứu sinh đã thực hiện thí nghiệm với ba nhóm cấp phối bê tông C1, C2, C3, cho thấy mô đun đàn hồi biến đổi từ 46.500 MPa đến 49.300 MPa (tương đương 46,5 GPa đến 49,3 GPa) Đối với bê tông có cường độ nén từ 110 đến 150 MPa, các kết quả nghiên cứu tại Đức cũng cho thấy mô đun đàn hồi dao động trong khoảng từ 45 đến 55 GPa.
Như vậy công thức thực nghiệm để dự báo mô đun đàn hồi theo cường độ nén như sau :E= 9200 x f1/3 cj , (MPa), cho sai số rất nhỏ
QUY TRÌNH CHẾ TẠO BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ SIÊU CAO
Bê tông cường độsiêu cao là loại bê tông đặc biệt có cường độ nén từ
100 – 150MPa trong điều kiện bảo dưỡng thông thường và cường độ đạt từ
Bê tông cường độ siêu cao có khả năng đạt từ 120 đến 200MPa trong điều kiện bảo dưỡng nhiệt, với thành phần bao gồm cốt liệu nhỏ, hàm lượng xi măng lớn, tỷ lệ nước/xi măng rất nhỏ khoảng 0,2, và hàm lượng muội silic cao lên đến 25% so với xi măng Ngoài ra, bê tông này còn sử dụng bột mịn, phụ gia siêu dẻo với hàm lượng lớn, cùng với các sợi thép nhỏ có cường độ cao Thiết kế thành phần bê tông cường độ siêu cao được thực hiện theo một quy trình cụ thể để đảm bảo tính chất vượt trội so với bê tông thông thường.
• Thiết kế thành phần qui ước nhờ các nghiên cứu gián tiếp
• Kiểm tra lại thành phần bằng các thí nghiệm hợp lý
• Chế tạo bê tông trên cơ sở các thí nghiệm kiểm tra
Việc thiết kế thành phần bê tông cường độ siêu cao cho 1m3 bê tông được thực hiện dựa trên phương pháp gần đúng do nhà cung cấp đề xuất, nhằm đáp ứng yêu cầu sản phẩm và tính chất công trình Các phương pháp thiết kế bê tông thông thường không áp dụng trong trường hợp này Thay vào đó, nên sử dụng phương pháp thiết kế theo độ đặc tối ưu, kết hợp với việc đối chiếu kết quả với đường cong cấp phối hạt tối ưu để đạt được hiệu quả tốt nhất.
1 Trình tự và thời gian trộn
Mục đích của trình tự và thời gian trộn bê tông là để tạo ra hỗn hợp có độ chảy lan phù hợp cho các bước công nghệ tiếp theo, đồng thời đảm bảo độ dẻo và độ dai cần thiết nhằm đáp ứng yêu cầu thiết kế Độ chảy lan của bê tông được xác định theo các tiêu chuẩn của Nhật Bản, Châu Âu và Mỹ, trong đó được đo bằng đường kính của hỗn hợp bê tông chảy ra từ khối hỗn hợp khi sử dụng côn đo độ sụt Abram.
Qui định độ chảy lan lớn hơn 50 cm
Trình tự và thời gian trộn bê tông cường độ siêu cao
Bê tông cường độ siêu cao được trộn bằng máy trộn cưỡng bức, có thiết bị điều chỉnh tốc độ trộn Dung tích máy trộn cần được lựa chọn phù hợp với khối lượng công trình.
Trình tự, thời gian trộn thay đổi tuỳ thuộc theo kiểu trộn 1 hoặc kiểu trộn 2.
Kiểu trộn 1 sử dụng máy cưỡng bức với tốc độ quay từ 20 đến 30 vòng phút, lý tưởng nhất là máy có hai chế độ tốc độ: quay vừa và quay nhanh Công nghệ trộn 2 pha được áp dụng để đạt hiệu quả tối ưu.
+ Pha 1: trộn khô xi măng với muội sillic trong 1 phút, cho cát và bột vào trộn trong 2 phút
Trong pha 2, cho 70% nước và phụ gia vào hỗn hợp pha 1 và trộn trong 2-3 phút cho đến khi hỗn hợp chuyển từ trạng thái bột khô sang dẻo Tiếp theo, cho sợi thép qua sàng để đảm bảo sợi thép được phân tán đều, sau đó thêm phần nước và phụ gia còn lại, trộn với tốc độ cao trong 2 phút Tổng thời gian trộn trong pha này là 8-9 phút.
Kiểu trộn 2 là quá trình chuẩn bị vữa bằng máy trộn có tốc độ quy ước Sau khi thực hiện một số kiểm tra sơ bộ, NCS đã rút ra quy trình trộn hiệu quả.
+ Pha 1: Tạo hồ xi măng
• Trộn nước, muội silic và 33% phụ gia siêu dẻo cho tới khi vữa đồng nhất
• Trộn nước, muội silic và 33% phụ gia siêu dẻo cho tới khi vữa đồng nhất
• Cho cát Quarzt vào, và trộn khoảng 1 phút với tốc độ cao
• Cho sợi thép được sàng đều qua sàng để sợi thép được phân tán đều và trộn toàn bộ hỗn hợp trong 1 phút
• Tổng thời gian trộn 8 – 10 phút
Trong quá trình thí nghiệm, nghiên cứu đã áp dụng hai kiểu trộn mẫu khác nhau Mẫu C1 và C2 được trộn theo kiểu 2, trong khi mẫu C3 được trộn theo kiểu 1 Kết quả cho thấy kiểu trộn 1 đạt độ dẻo nhanh hơn so với kiểu trộn 2.
2 Vận chuyển bê tông cường độ siêu cao
Có thể áp dụng các phương pháp vận chuyển truyền thống như với bê tông thường
Khoảng thời gian từ khi chế tạo bê tông cường độ siêu cao đến khi đổ cần được điều chỉnh phù hợp với phương pháp sản xuất và điều kiện đầm rung Các thí nghiệm cho thấy thời gian này thường dài hơn so với bê tông thông thường do bê tông cường độ siêu cao yêu cầu liều lượng chất siêu dẻo lớn hơn.
Không pha thêm phụ gia hoặc nước vào sau khi chế tạo.
Thi công bê tông cường độ siêu cao đòi hỏi sự cẩn trọng, đặc biệt là trong việc tính toán độ nhớt của hỗn hợp để đảm bảo khả năng tự đầm chặt Nhờ vào độ chảy cao, quá trình đổ bê tông trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn.
Chiều cao đổ bê tông tự do không nên vượt quá 1,0m để tránh hiện tượng phân tầng, do đó cần thực hiện nghiên cứu và đánh giá để đảm bảo không có sự phân tầng của cốt sợi và không hình thành các bó sợi Các phương pháp đầm rung cần được điều chỉnh phù hợp với độ nhớt và độ dẻo của bê tông cường độ siêu cao Việc đổ bê tông cần được thực hiện liên tục để tránh mất nước bề mặt và cần chú ý đến sự liên kết giữa các lớp bê tông sau mỗi lần dừng, nhằm đảm bảo tính liên tục của các cốt sợi, đặc biệt trong điều kiện nhiệt độ thấp.
Khi nhiệt độ bên ngoài hạ xuống dưới 50C, không nên đổ bê tông trừ các trường hợp đặc biệt sau:
Cốt liệu hoặc nước (hoặc cả hai) được đốt nóng
Sử dụng ván khuôn bằng gỗ dầy hoặc cách nhiệt
Sử dụng phụ gia đông kết nhanh và rắn nhanh
Khi nhiệt độ môi trường vượt quá 35°C, cần tuân thủ các hướng dẫn đặc biệt để ngăn ngừa nhiệt độ cao ở trung tâm khối bê tông Những biện pháp này tương tự như đối với bê tông thông thường, bao gồm việc làm lạnh nước trộn, làm lạnh cốt liệu, hoặc sử dụng nước đá xay để trộn bê tông.
Dưỡng hộ bê tông cường độ siêu cao cần được thực hiện một cách hệ thống và cẩn trọng để tránh mất nước, do lượng chất siêu dẻo trong loại bê tông này lớn hơn nhiều so với bê tông thông thường Thời gian tháo khuôn cũng dài hơn, thường là sau 48 giờ kể từ khi đúc.
Dưỡng hộ bê tông trong quá trình đông kết là rất quan trọng để ngăn chặn sự mất nước và hạn chế sự hình thành vết nứt vi mô Cần áp dụng các phương pháp kiểm tra và chăm sóc đặc biệt để đảm bảo bê tông đạt được độ bền và chất lượng tối ưu.
Có hai cách bảo dưỡng
Bảo dưỡng kiểu 1 là phương pháp bảo trì bê tông sau khi tháo khuôn, bao gồm việc phủ bề mặt bằng các bao đậy hoặc bao tải và tưới nước thường xuyên để giữ ẩm Quy trình này cần được duy trì trong tối thiểu 72 giờ ở nhiệt độ thông thường Trong các thí nghiệm của luận án, nghiên cứu sinh đã thực hiện bảo dưỡng mẫu tại phòng thí nghiệm theo phương pháp này.
KẾT LUẬN
Với vật liệu trong nước đã sản xuất được bê tông cường độ siêu cao với các tính năng sau :
- Độ chảy lan của hỗn hợp thử nghiệm từ 45 – 64 cm, phù hợp với các yêu cầu quốc tế độ chảy lan >50cm
Cường độ chịu nén của bê tông cường độ siêu cao trong thử nghiệm đạt từ 125,6 đến 139,2 MPa sau 28 ngày tuổi Biến dạng tương đối của bê tông đạt khoảng 3,5‰, phù hợp với mục tiêu nghiên cứu chế tạo bê tông cường độ siêu cao từ 120 đến 140 MPa.
Kết quả thí nghiệm uốn 4 điểm trên mẫu thử 150x150x600mm cho thấy cường độ chịu kéo khi uốn ở vết nứt đầu tiên dao động từ 9,8 đến 12,06 MPa, trong khi cường độ chịu kéo uốn lớn nhất đạt từ 16,36 đến 33,49 MPa Đối với độ võng 10mm, cường độ chịu kéo uốn ghi nhận từ 2,03 đến 3,9 MPa Ngoài ra, cường độ đặc trưng đàn hồi nằm trong khoảng từ 7,12 đến 8,76 MPa, và cường độ đặc trưng lớn nhất đạt từ 11,8 đến 24,22 MPa.
- Mô đun đàn hồi thí nghiệm đạt : 46,2 – 49,3 GPa Trị số này nằm trong khoảng từ 45 – 55 GPa theo các thí nghiệm quốc tế
- Mô hình ứng suất – biến dạng phục vụ cho tính toán được lập theo hướng dẫn của Châu Âu.
