MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu 3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Kết dự kiến Bố cục đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG TỰ LÈN 1.1 KHÁI QUÁT VỀ BÊ TÔNG TỰ LÈN 1.2 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG TỰ LÈN TRÊN THẾ GIỚI 1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG BÊ TÔNG TỰ LÈN Ở NƯỚC TA 14 1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 16 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG TỰ LÈN (BTTL) CHO MỘT SỐ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH SỬ DỤNG VẬT LIỆU TẠI TRÀ VINH 17 2.1 NHỮNG YÊU CẦU VÀ NGUYÊN TẮC CƠ BẢN CỦA BÊ TÔNG TỰ LÈN 17 2.2 THÀNH PHẦN VẬT LIỆU CỦA BÊ TÔNG TỰ LÈN 18 2.2.1 Bột khoáng 19 2.2.2 Xi măng 19 2.2.3 Chất độn 19 2.2.4 Cốt liệu 20 2.2.5 Phụ gia 21 2.3 THIẾT KẾ HỖN HỢP BÊ TÔNG TỰ LÈN 24 2.3.1 Một số phương pháp thiết kế bê tông tự lèn 24 2.3.2 Thành phần vật liệu BTTL 28 2.4 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM BÊ TÔNG TỰ LÈN 29 2.4.1 Thử độ chảy xòe 30 2.4.2 Thí nghiệm độ linh động khả chảy BTTL (phễu chữ V) 30 2.4.3 Thí nghiệm kiểu hình hộp, chữ U, vòng J chữ L 31 2.5 TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG TỰ LÈN SAU KHI HÌNH THÀNH CƯỜNG ĐỘ 37 2.5.1 Cường độ chịu nén 37 2.5.2 Cường độ chịu kéo 37 2.5.3 Mô đun đàn hồi 37 2.5.4 Từ biến 38 2.5.5 Co ngót 38 2.5.6 Hệ số giãn nở nhiệt 39 2.5.7 Lực dính với cốt thép thường cốt thép ứng suất trước 39 2.5.8 Khả chống cắt mặt phẳng đổ 39 2.5.9 Khả chống phá hủy nhiệt độ cao 40 2.5.10 Độ bền 40 2.6 SƠ LƯỢC VỀ MỘT SỐ LOẠI VẬT LIỆU TẠI TRÀ VINH 40 2.6.1 Về đá xây dựng 41 2.6.2 Vật liệu cát xây dựng 41 2.7 LỰA CHỌN, THÍ NGHIỆM CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU 41 2.7.1 Cốt liệu thô (Đá 5x10, 10x15) 41 2.7.2 Cốt liệu mịn (Cát) 41 2.7.3 Xi măng 41 2.7.4 Chất độn 42 2.7.5 Phụ gia siêu dẻo 42 2.7.6 Phụ gia khoáng hoạt tính 42 2.7.7 Thí nghiệm tiêu lý xi măng 44 2.7.8 Thí nghiệm tiêu lý cốt liệu thô 46 2.7.9 Thí nghiệm tiêu lý cốt liệu mịn 48 2.8 THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG TỰ LÈN 50 2.9 THIẾT KẾ MỘT SỐ CẤP PHỐI BÊ TÔNG TỰ LÈN ÁP DỤNG CHO MỘT SỐ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH 51 2.9.1 Cấp phối BTTL dùng cho kết cấu có kích thước lớn, khoảng cách cốt thép >150mm 52 2.9.2 Cấp phối BTTL dùng cho kết cấu tường mỏng, kết cấu có bề dày nhỏ, mật độ cốt thép dày 52 2.9.3 Cấp phối BTTL dùng để sửa chữa kết cấu cũ, khuyết tật 53 2.10 KẾT LUẬN CHƯƠNG 54 CHƯƠNG QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG TỰ LÈN TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM 56 3.1 MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRỘN THỬ VÀ ĐÚC MẪU BÊ TÔNG THỬ NGHIỆM 56 3.2 THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA BÊ TÔNG TỰ LÈN 61 3.2.1 Thí nghiệm xác định độ chảy xòe (xác định độ linh động) 61 3.2.2 Thí nghiệm độ linh động khả chảy BTTL 62 3.2.3 Thí nghiệm kiểu hình hộp, chữ U, vòng J chữ L 63 3.2.4 Thí nghiệm kiểu hình hộp (Box Type) 63 3.2.5 Thí nghiệm kiểu chữ U (U Type) 64 3.2.6 Phương pháp thử vòng J (J ring: ASTM C 1621/C 1621M) 64 3.2.7 Thí nghiệm kiểu hộp chữ L 65 3.3 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG TỰ LÈN TẠI PHÒNG THÍ NGHIỆM 67 3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) DANH MỤC CÁC BẢNG Số Tên bảng hiệu Trang 1.1 Một số công trình điển hình có sử dụng BTTL 11 2.1 Các loại phụ gia siêu dẻo 22 2.2 Các PP thí nghiệm đánh giá khả làm việc BTTL 29 2.3 Các tiêu chấp thuận BTTL (EFNARC, 2002) 36 2.4 Kết thí nghiệm tro bay nhà máy nhiệt điện Duyên Hải -Trà Vinh 43 2.5 Kết thí nghiệm xi măng Holcim PC40 44 2.6 Kết thí nghiệm phụ lục xi măng Holcim PC40 45 2.7 2.8 2.9 2.10 Kết thí nghiệm thành phần hạt tính chất lý đá 10x15 Kết thí nghiệm thành phần hạt tính chất lý đá 5x10 Kết thí nghiệm tiêu lý cát Kết thí nghiệm tiêu lý –biểu đồ thành phần hạt cát 46 47 48 49 2.11 Yêu cầu đặc tính bê tông tự lèn 30 MPa thử nghiệm 50 2.12 Thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông 30Mpa 50 2.13 Yêu cầu đặc tính bê tông tự lèn 35 MPa thử nghiệm 51 2.14 Thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông 35Mpa 51 2.15 Thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông 30Mpa 52 2.16 Thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông 30Mpa 53 2.17 Thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông 30Mpa 54 3.1 Các thí nghiệm đánh giá khả làm việc BTTL 61 Số hiệu Tên bảng Trang 3.2 Các tiêu chấp thuận BTTL (EFNARC, 2002) 67 3.3 Kết nén mẫu bê tông cấp phối 30MPa, 03 ngày 68 3.4 Kết nén mẫu bê tông cấp phối 30MPa, 07 ngày 68 3.5 Kết nén mẫu bê tông cấp phối 30MPa, 28 ngày 69 3.6 Kết nén mẫu bê tông cấp phối 35MPa, 03 ngày 69 3.7 Kết nén mẫu bê tông cấp phối 35MPa, 07 ngày 70 3.8 Kết nén mẫu bê tông cấp phối 35MPa, 28 ngày 70 3.9 Kết cường độ chịu nén cấp phối 30MPa & 35MPa 71 DANH MỤC CÁC HÌNH Số Tên hình hiệu Trang 1.1 Biểu đồ khối lượng BTTL sử dụng Nhật Bản 1.2 Sử dụng BTTL cho cầu Shin-Kiba Ohashi 1.3 Đường hầm Sodra Lanken - Thụy Điển 10 1.4 Sử dụng BTTL thi công Tháp Banker Hall Alberta 10 1.5 Thi công kết cấu đúc sẵn sử dụng BTTL 12 1.6 BTTL sử dụng cho đập xà lan di động phục vụ dự án ngăn mặn giữ Đồng sông Cửu Long 13 1.7 Sử dụng BTTL để nâng cấp, sửa chữa kết cấu BTCT 14 2.1 Những nguyên tắc để sản xuất BTTL 17 2.2 Quy trình thiết kế BTTL 27 2.3 Dụng cụ thí nghiệm cách xác định giá trị độ chảy xòe 30 2.4 Cấu tạo phễu V 31 2.5 Dụng cụ dùng để thí nghiệm kiểu hình hộp 32 2.6 Dụng cụ thí nghiệm kiểu chữ U 32 2.7 Dụng cụ thí nghiệm kiểu vòng J 33 2.8 Hộp thí nghiệm chữ L 34 2.9 Biểu đồ thành phần hạt đá 10x15 46 3.1 Cân vật liệu thí nghiệm 56 3.2 Trộn bê tông thủ công 56 3.3 Thí nghiệm độ chảy xòe 57 3.4 Thí nghiệm đo độ chảy xòe 57 3.5 Khuôn đúc mẫu 15x30 mẫu 15x15x15 58 3.6 Đổ bê tông vào khuôn đúc mẫu 15x30 58 Số Tên hình hiệu Trang 3.7 Đúc mẫu bê tông hình trụ 15x30 59 3.8 Đúc thí nghiệm mẫu 15x30 mẫu 15x15x15 59 3.9 Nén mẫu bê tông hình trụ 60 3.10 Nén mẫu bê tông hình lập phương 60 3.11 Dụng cụ thí nghiệm cách xác định giá trị độ chảy xòe 62 3.12 Cấu tạo phễu V 63 3.13 Dụng cụ dùng để thí nghiệm kiểu hình hộp 63 3.14 Thí nghiệm kiểu chữ U 64 3.15 Dụng cụ thí nghiệm kiểu vòng J 65 3.16 Thiết bị thí nghiệm hộp chữ L 66 3.17 Biểu đồ cường độ nén BTTL cấp phối 30MPa & 35MPa 71 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Bê tông tự lèn loại vật liệu mà tự làm đầy cốp pha qua vật cản trọng lượng thân mà không cần rung động (không cần đầm) đảm bảo độ đồng Trong năm gần đây, có tín hiệu cho thấy dần chấp nhận Việt Nam nói chung khu vực Miền Nam nói riêng thông qua việc sử dụng số kết cấu giới hạn kết cấu thành mỏng, ống thép nhồi bê tông, vị trí dày đặc cốt thép đầu dầm, đầu cột, đầu tháp cầu dây văng, dầm hộp… Tuy nhiên, mẻ nhà thiết kế, thi công quan quản lý ngành Một nguyên nhân dẫn đến việc BTTL chưa áp dụng phổ biến điều kiện cấp phối nghiêm ngặt, đặc biệt điều kiện địa phương chưa có nghiên cứu đầy đủ cụ thể Một nguyên nhân khác hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn thiết kế, thi công cho việc áp dụng vật liệu chưa đầy đủ, rõ ràng Cũng chưa có nhiều nghiên cứu, ứng dụng sử dụng vật liệu sẵn có địa phương để chế tạo BTTL Mặc dù loại vật liệu có nhiều tính mà so với bê tông truyền thống Ở Việt Nam thời gian gần đây, đặc biệt Trà Vinh, triển khai nhiều dự án xây dựng nhà cao tầng, công trình cầu lớn có nhiều dạng kết cấu phức tạp Vì việc sử dụng BTTL sử dụng vật liệu địa phương vào thực tế xây dựng đem lại lợi ích đáng kể mặt kinh tế kỹ thuật Mặt khác, Trà Vinh có nhà máy nhiệt điện Duyên Hải hàng năm thải khoảng 4,5 triệu tro bay gây ô nhiễm môi trường Đây nguồn phế phẩm ngành công nghiệp điện, nguồn phụ gia khoáng cho công nghiệp xi măng bê tông, BTTL Bởi dùng tro bay làm phụ gia cho BTTL có ưu điểm sau:  Tăng cường độ bê tông từ 1,5 đến lần, tăng độ nhớt giúp cho bê tông chui vào khe lổ dể dàng  Làm tăng tuổi thọ công trình, giảm giá thành, tăng khả chống  Tăng tính bám dính lớp đổ bê tông tác dụng làm chậm thấm đông kết xi măng sử dụng tro bay  Giảm tỷ lệ nước/xi măng nên giảm tượng co ngót bê tông  Làm vữa bê tông bám dính tốt với cốt thép cải thiện điều kiện hoàn thiện bề mặt  Làm giảm thoát nhiệt thủy hóa xi măng, hiệu thi công bê tông khối lớn v,v Việc tăng cường áp dụng BTTL khu vực Trà Vinh số vùng nước đặt cho người làm công tác nghiên cứu vấn đề sau:  Cần phải nghiên cứu kỹ tính chất lý BTTL, có tính chất việc áp dụng bảo đảm độ tin cậy nâng cao hiệu kinh tế sử dụng BTTL  Các vấn đề tiềm để sản xuất BTTL sử dụng cốt liệu địa phương điều kiện môi trường khu vực Cốt liệu có sẵn địa phương nguồn gốc loại đá Cát khai thác từ sông có đặc điểm lẫn nhiều bùn sét Khí hậu vùng đặc trưng nhiệt độ độ ẩm cao Ảnh hưởng môi trường mặn… Vì vậy, cần phải tiến hành nghiên cứu sử dụng cốt liệu địa phương cho BTTL  Một số kết cấu cầu dùng bê tông truyền thống thi công vừa qua số nguyên nhân chưa đảm bảo thẩm mỹ, độ bền thi công điều kiện khó khăn đạt yêu cầu chất lượng hiệu kinh tế chưa cao 3  Một số công trình xây dựng sau thời gian khai thác sử dụng, kết cấu bị ăn mòn môi trường nước tác nhân khác cần phải gia cố, sửa chữa Các công trình nói dùng bê tông truyền thống công tác đổ, đầm bê tông đảm bảo yêu cầu khó khăn, tốn nhiều công sức, thực Đề tài “Nghiên cứu chế tạo bê tông tự lèn sử dụng vật liệu Trà Vinh” giải pháp áp dụng tốt cho điều kiện nói dùng vật liệu địa phương Từ kết nghiên cứu đề xuất sử dụng vật liệu xây dựng công trình Trà Vinh cho tương lai Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu chung nghiên cứu tiến hành khảo sát phát triển cường độ thiết kế cấp phối BTTL việc sử dụng cốt liệu địa phương để đánh giá hiệu cấp phối BTTL lựa chọn theo cường độ, độ bền tiêu chí sử dụng khác Các mục tiêu cụ thể sau:  Thiết kế cấp phối BTTL thích hợp sử dụng cốt liệu địa phương  Đánh giá phát triển cường độ độ bền BTTL  Đề xuất ứng dụng BTTL vào thực tế sản xuất Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu giới hạn việc phát triển số thiết kế cấp phối phù hợp sử dụng cốt liệu địa phương đáp ứng yêu cầu BTTL độ chảy xòe, khả tự làm đầy, khả chảy xuyên qua khu vực hạn chế, đảm bảo yêu cầu cường độ, độ bền, độ ổn định yêu cầu khai thác khác bê tông Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp thí nghiệm thực tế 4 Kết dự kiến Cung cấp số thông số thực tế bê tông tự lèn sử dụng vật liệu địa phương Từ ứng dụng vật liệu xây dựng dân dụng, cầu đường, thủy lợi thời gian tới Trà Vinh Bố cục đề tài Ngoài phần mở đầu, kết luận, mục lục, danh mục bảng, hình vẽ tài liệu tham khảo, luận văn chia làm chương sau: Chương 1: Tổng quan bê tông tự lèn Chương 2: Nghiên cứu thiết kế thành phần bê tông tự lèn cho số kết cấu công trình sử dụng vật liệu Trà Vinh Chương 3: Quản lý chất lượng bê tông tự lèn phòng thí nghiệm 76 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] TS Nguyễn Thanh Bằng, Ths Phạm Đức Trung (2006), Ảnh hưởng phụ gia khoáng hoạt tính Silica – fume đến tính chất bê tông, Viện KHCN Xây dựng [2] Hoàng Phương Hoa, Nguyễn Thanh Lập (2011) Nghiên cứu bêtông tự lèn sử dụng vật liệu địa phương (phần 1), Tạp chí Khoa học Công nghệ, Đại học Đà Nẵng số 2(43), trang 20-27 [3] Nguyễn Ngọc Tuấn Nghiên cứu ứng dụng bê tông tự chèn kết cấu xây dựng sử dụng vật liệu địa phương, Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng, 2011 [4] PGS TS Hoàng Phó Uyên, TS Vũ Quốc Vương , Công nghệ bê tông tự lèn, NXB Xây dụng, Hà Nội 2012 Tiếng Anh [5] The European Guidelines for Self-Compacting concrete-Specification, Production and use Tháng 5/2005  ... Nghiên cứu chế tạo bê tông tự lèn sử dụng vật liệu Trà Vinh giải pháp áp dụng tốt cho điều kiện nói dùng vật liệu địa phương Từ kết nghiên cứu đề xuất sử dụng vật liệu xây dựng công trình Trà. .. tài liệu tham khảo, luận văn chia làm chương sau: Chương 1: Tổng quan bê tông tự lèn Chương 2: Nghiên cứu thiết kế thành phần bê tông tự lèn cho số kết cấu công trình sử dụng vật liệu Trà Vinh. .. tính bê tông tự lèn 30 MPa thử nghiệm 50 2.12 Thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông 30Mpa 50 2.13 Yêu cầu đặc tính bê tông tự lèn 35 MPa thử nghiệm 51 2.14 Thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông 35Mpa