Xem mẫu
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ PHÂN BỐ SỢI THÉP TRONG HỖN HỢP
BÊ TÔNG TỰ LÈN ĐẾN TÍNH CHẤT KÉO KHI UỐN
Nguyễn Việt Đức
Trường Đại học Thủy lợi, email: ducnv@tlu.edu.vn
1. GIỚI THIỆU CHUNG cần phải loại bỏ hiện tượng sợi tập trung cục
bộ tại một vị trí, mà không phân bố đồng nhất
Bê tông là vật liệu được sử dụng hầu hết
tại tất cả các vị trí của kết cấu bê tông. Điều
cho các kết cấu xây dựng không chỉ ở Việt
này làm giảm hiệu quả của việc sử dụng sợi
Nam mà còn ở các nước trên thế giới. Tuy
trong các kết cấu bê tông [Nguyễn Việt Đức,
nhiên, một trong các điểm yếu nổi bật của bê
2015].
tông đó là thường xuất hiện nhiều khu vực
Khi hỗn hợp bê tông không được đầm
tập trung nội ứng suất ở những kết cấu phức
hoặc rung hợp lý sẽ dẫn đến bê tông khi đã
tạp. Do đó, những vết nứt rất nhỏ đã có thể
đóng rắn có chất lượng kém ảnh hưởng rất
hình thành bên trong hỗn hợp bê tông tươi
lớn đến tuổi thọ của kết cấu bê tông. Vì vậy,
hoặc khi bê tông đã đóng rắn [Aitcin, 2000].
vào những năm 80 của thế kỷ trước lần đầu
Những vết nứt rất nhỏ này chủ yếu tồn tại tại
tiên các nhà nghiên cứu của Nhật Bản đã bắt
bề mặt tiếp giáp giữa hồ xi măng và các hạt đầu tiến hành thử nghiệm và đưa vào sử dụng
cốt liệu của kết cấu bê tông mặc dù khi chưa bê tông tự lèn (BTTL) [okamura and Ouchi,
chịu tác động tải trọng nào và ảnh hưởng của 2003]. Sử dụng loại bê tông này là giải pháp
môi trường xung quanh. Khi có tải trọng từ hữu hiệu để có được kết cấu bê tông có tuổi
bên ngoài và các yếu tố từ môi trường bên thọ cao mà không phụ thuộc nhiều vào chất
ngoài tác động, sẽ xuất hiện các ứng xuất kéo lượng thi công bê tông (đầm rung) của các
tại bề mặt tiếp giáp giữa các hạt cốt liệu và công nhân trên công trường. BTTL được đổ
hồ xi măng, điều này dẫn đến các vết nứt rất vào ván khuôn và tự đầm dưới tải trọng bản
nhỏ sẽ phát triển thêm nhiều cả về số lượng thân của nó mà không cần bất cứ thiết bị cơ
và kích thước, nhiều vết nứt nhỏ sẽ liên hết học nào để rung, vẫn đảm bảo khả năng điền
lại với nhau hình thành lên các vết nứt lớn, và đầy vào ván khuôn khi có sự phân bố dày đặc
cuối cùng dẫn đến nứt vỡ hay phá hủy kết của cốt thép bên trong. Để có được tính năng
cấu bê tông [Bentur and Mindess, 2007]. như vậy, BTTL cần phải có độ chảy cao và
Từ nhiều thập kỷ nay, đã có khá nhiều đồng thời độ dính kết rất tốt giữa các thành
nghiên cứu về việc sử dụng các loại sợi như phần vật liệu để chống lại sự phân tầng
sợi thép, thủy tinh, sơ dừa, v.v. để làm tăng [Corinaldesi and Moriconi, 2004].
tính dẻo dai của kết cấu bê tông. Các loại sợi Khi sợi được sử dụng trong BTTL, do độ
này không chỉ được sử dụng để gia tăng khả chảy cao của bê tông này khi đổ vào khuôn
năng kháng kéo của bê tông, mà còn để kiểm dẫn đến tính chất của bê tông khi đã đông
soát các vết nứt rất nhỏ, giảm việc liên kết cứng cũng khác nhau [Grunewald and
của các vết nứt nhỏ thành các vết nứt lớn và Walraven, 2001]. Trong bài báo này, tác giả
quan trọng hơn cả sợi có khả năng bắc cầu nghiên cứu sự ảnh hưởng của sự phân bố sợi
khâu các vết nứt lại để hạn chế sự phát triển thép trong hỗn hợp BTTL đến tính chất kéo
của chúng gây ra nứt vỡ kết cấu. Tuy nhiên, khi uốn. Hỗn hợp BTTL cốt sợi thép được đổ
điểm cần lưu ý đặc biệt khi sử dụng sợi đó là vào ván khuôn dạng dầm theo hai cách khác
89
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
nhau: thứ nhất là đổ vào khuôn để cho bê hàm lượng bột mịn lớn có thể gây ra hiện
tông chảy từ một đầu bên này sang đầu bên tượng tập trung cục bộ hạn chế sự phân tán
kia của khuôn; thứ hai là đổ bê tông ở chính đều của sợi thép trong quá trình trộn [Nguyen
giữa khuôn. Dầm sẽ được thử nghiệm ở 28 Viet Duc, 2015], do đó trong nghiên cứu này
ngày tuổi để đánh giá khả năng kháng kéo tác giả sử dụng phương pháp sử dụng phụ gia
khi uốn của BTTL cốt sợi thép. điều chỉnh độ linh động VMA để chế tạo
BTTL. Ngoài ra, phụ gia siêu dẻo giảm nước
2. CẤP PHỐI BÊ TÔNG TỰ LÈN CỐT SỢI bậc cao cũng được sử dụng cho cấp phối
THÉP VÀ CHẾ TẠO MẪU BTTL cốt sợi thép trong nghiên cứu này.
Trong nghiên cứu này, tác giả sử dụng Thành phần cấp phối của BTTL cốt sợi thép
BTTL cốt sợi thép có mác 30 MPa ở 28 ngày được thể hiện trong Bảng 1. Ngoài ra trong
tuổi. Vật liệu sử dụng gồm có xi măng poóc bảng này cũng cung cấp một số kết quả thí
lăng hỗn hợp PCB40 thương hiệu Bút Sơn, nghiệm của hỗn hợp BTTL cốt sợi thép như
khối lượng riêng của xi măng này là 3.11 độ chảy cuối cùng, thời gian T500. Các chỉ
g/cm3, cũng như cường độ nén ở 3 ngày và tiêu này đều nằm trong miền cho phép quy
28 ngày tuổi lần lượt là 30.1 MPa và 41.5 định đối với BTTL [EFNARC, 2002].
MPa. Muội silic cũng được sử dụng để tăng Việc chế tạo mẫu dầm được thực hiện ngay
hàm lượng hạt mịn khi chế tạo BTTL, khối sau khi kiểm tra các tính chất của hỗn hợp bê
lượng riêng của muội silic là 2.2 g/cm3. Cốt tông tươi. Dầm được sử dụng trong nghiên
liệu mịn sử dụng là cát vàng có nguồn gốc từ cứu này có kích thước 100x100x400 mm3.
các khu vực lân cận thành phố Hà Nội, khối Như đã trình bày ở trên, BTTL cốt sợi thép sẽ
lượng riêng của cát là 2.62 g/cm3 và mô đun được đổ vào khuôn dầm theo hai cách khác
độ lớn là 2.1, thành phần hạt của cát nằm nhau, trong đó mỗi loại có ba dầm giống nhau
trong miền cho phép sử dụng cho sản xuất bê được chế tạo để tiến hành thí nghiệm uốn bốn
tông. Cốt liệu thô là đá dăm kích thước điểm để xác định khả năng kháng kéo khi uốn
5-20mm có thành phần hạt đạt yêu cầu nằm của bê tông ở 28 ngày tuổi.
trong miền cho phép sử dụng cho sản xuất bê
tông, khối lượng riêng là 2.65 g/cm3, độ hút
nước là 0.5%.Sợi thép sử dụng là loại có độ
bền cao được sản xuất theo tiêu chuẩn
EN14889-1, bên ngoài được mạ đồng (Hình
1), và độ bền kéo lớn hơn 2850 MPa. Đường
kính của sợi là 0.2mm, chiều dài là 13mm, tỷ
số hình học (L/d) là 65.
Để chế tạo BTTL, hiện nay có ba phương
pháp phổ biến đó là: tăng hàm lượng bột mịn,
sử dụng phụ gia điều chỉnh độ linh động
VMA, hoặc kết hợp hai phương pháp nói trên
[EFNARC, 2002]. Việc sử dụng BTTL có Hình 1. Sợi thép sử dụng trong nghiên cứu
Bảng 1. Cấp phối BTTL cốt sợi thép và tính chất của hỗn hợp bê tông tươi
Đá Sợi Phụ gia siêu Độ
Nước Xi măng Muội silic Cát vàng thép VMA T500
đăm dẻo chảy
L Kg Kg Kg Kg Kg L L mm giây
230 400 40 935 550 30 6.5 5.2 680 4
90
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM hơn khoảng 12% giá trị khi tiến hành đổ bê
tông vào giữa của khuôn dầm (cách 2). Điều
Kết quả thí nghiệm của bê tông khi đã
này là do khi đổ BTTL cốt sợi thép dọc theo
đông cứng thể hiện trong Bảng 2. Có thể thấy
chiều dài của dầm thì dòng chảy của bê tông
cường độ BTTL cốt sợi thép ở 28 ngày tuổi
đã đóng vai trò như “động cơ” hướng các sợi
đạt yêu cầu mác 30 MPa, trong khi đó cường
thép chảy dọc theo chiều dài dầm [Nguyen
độ ở 7 ngày tuổi đạt khoảng 72% cường độ ở
Viet Duc, 2015]. Sự phân bố và sắp xếp của
28 ngày tuổi. Từ Bảng 2, có thể thấy rằng
sợi có hướng vuông góc với hướng chịu tải
cường độ kéo khi uốn của BTTL cốt sợi thép
của dầm khi thí nghiệm, dẫn tới dầm sẽ chịu
khi đổ vào khuôn dầm để bê tông chảy từ đầu
tải trọng lớn hơn so với trường hợp còn lại.
này sang đầu bên kia của dầm (cách 1) lớn
Bảng 2. Tính chất BTTL cốt sợi thép khi đã đông cứng (Δ- độ lệch chuẩn)
Đơn Giá
No Chỉ tiêu đánh giá Δ
vị trị
1 Cường độ nén BTTL cốt sợi thép ở 7 ngày tuổi MPa 23.8 1.8
2 Cường độ nén BTTL cốt sợi thép ở 28 ngày tuổi MPa 33.1 1.3
3 Cường độ kéo khi uốn của BTTL cốt sợi thép khi đổ theo cách 1 MPa 3.97 0.25
4 Cường độ kéo khi uốn của BTTL cốt sợi thép khi đổ theo cách 2 MPa 3.55 0.21
4. KẾT LUẬN [3] Nguyen Viet Duc. 2015. Mechanical behavior
of laminated functionally graded fibre-
Một số kết luận được rút ra từ kết quả thí reinforced self-compacting cementitious
nghiệm trong nghiên cứu này: composites. PhD document. Technical
• Khả năng kháng kéo khi uốn của BTTL University of Madrid.
có cốt sợi thép bị ảnh hưởng bởi quá trình đổ [4] Okamura H and Ouchi M. 2003. Self
bê tông do có sự phân bố và sắp xếp của các compacting concrete. Journal of Advanced
sợi thép. Concrete Technology 1, p. 5–15.
• Qua thí nghiệm uốn của các dầm bê tông [5] Corinaldesi V and Moriconi G. 2004 Durable
được đổ theo hai cách khác nhau thì thấy fiber reinforced self compacting
concrete. Cement and Concrete Research 34,
rằng, BTTL có cốt sợi thép khi được đổ để bê
p. 249–254.
tông chảy từ đầu bên này sang đầu bên kia [6] Grunewald S and Walraven JC. 2001
của khuôn cho kết quả cao hơn 12% so với Parameter study on the influence of steel
khi đổ bê tông ở giữa khuôn. fibers and coarse aggregate content on the
• BTTL có cốt sợi thép nên được đổ theo fresh properties of self-compacting concrete.
cách để vùng chịu kéo của dầm bê tông có sự Cement and Concrete Research 31, p. 1793–
phân bố và sắp xếp tối ưu các sợi thép từ đó 1798.
sẽ gia tăng khả năng kháng kéo khi uốn của [7] EFNARC. 2002. Specification & guidelines
bê tông. for self-compacting concrete. English ed.
Norfolk, UK: European Federation for
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO Specialist Construction Chemicals and
Concrete Systems.
[1] Aitcin PC. 2000. Cements of yesterday and
today: Concrete of tomorrow. Cement and
Concrete Research 30 (9), p. 1349–1359.
[2] Bentur A. and Mindess S. 2007. Fibre
reinforced cementitious composites. 2nd Eds.
Taylor & Francis, London. p. 625.
91
nguon tai.lieu . vn
