Luận văn nghiên cứu chế tạo bê tông tự lèn sử dụng vật liệu tại trà vinh

  • 13 trang
  • file .pdf
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................ 1
2. Mục tiêu nghiên cứu.................................................................................. 3
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu............................................................. 3
4. Phương pháp nghiên cứu........................................................................... 3
5. Kết quả dự kiến ......................................................................................... 4
6. Bố cục đề tài .............................................................................................. 4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG TỰ LÈN ..................................... 5
1.1. KHÁI QUÁT VỀ BÊ TÔNG TỰ LÈN .......................................................... 5
1.2. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG TỰ LÈN TRÊN THẾ GIỚI .......................... 8
1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG BÊ TÔNG TỰ LÈN Ở
NƯỚC TA ........................................................................................................... 14
1.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG............................................................................... 16
CHƯƠNG 2. 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 của 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 và khả năng chảy của BTTL (phễu chữ V)
..................................................................................................................... 30
2.4.3. Thí nghiệm kiểu hình hộp, chữ U, vòng J và 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 và cốt thép ứng suất trước ................. 39
2.5.8. Khả năng chống cắt tại các mặt phẳng đổ......................................... 39
2.5.9. Khả năng chống phá hủy do 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 các chỉ tiêu cơ lý của xi măng ....................................... 44
2.7.8. Thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của cốt liệu thô .................................. 46
2.7.9. Thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của 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 3. 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 và khả năng chảy của BTTL .................... 62
3.2.3. Thí nghiệm kiểu hình hộp, chữ U, vòng J và 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 Trang
hiệu
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 năng làm việc của BTTL 29
2.3. Các chỉ tiêu được chấp thuận của BTTL (EFNARC, 2002) 36
Kết quả thí nghiệm tro bay nhà máy nhiệt điện Duyên Hải
2.4. 43
-Trà Vinh
2.5. Kết quả thí nghiệm xi măng Holcim PC40 44
2.6. Kết quả thí nghiệm phụ lục của xi măng Holcim PC40 45
Kết quả thí nghiệm thành phần hạt và tính chất cơ lý đá
2.7. 46
10x15
Kết quả thí nghiệm thành phần hạt và tính chất cơ lý đá
2.8. 47
5x10
2.9. Kết quả thí nghiệm chỉ tiêu cơ lý cát 48
Kết quả thí nghiệm chỉ tiêu cơ lý –biểu đồ thành phần hạt
2.10. 49
cát
2.11. Yêu cầu về đặc tính của 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 về đặc tính của 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 năng làm việc của BTTL 61
Số
Tên bảng Trang
hiệu
3.2. Các chỉ tiêu được chấp thuận của BTTL (EFNARC, 2002) 67
3.3. Kết quả nén mẫu bê tông cấp phối 30MPa, 03 ngày 68
3.4. Kết quả nén mẫu bê tông cấp phối 30MPa, 07 ngày 68
3.5. Kết quả nén mẫu bê tông cấp phối 30MPa, 28 ngày 69
3.6. Kết quả nén mẫu bê tông cấp phối 35MPa, 03 ngày 69
3.7. Kết quả nén mẫu bê tông cấp phối 35MPa, 07 ngày 70
3.8. Kết quả nén mẫu bê tông cấp phối 35MPa, 28 ngày 70
3.9. Kết quả cường độ chịu nén của cấp phối 30MPa & 35MPa 71
DANH MỤC CÁC HÌNH
Số
Tên hình Trang
hiệu
1.1. Biểu đồ khối lượng BTTL sử dụng tại Nhật Bản 8
1.2. Sử dụng BTTL cho cầu Shin-Kiba Ohashi 9
1.3. Đường hầm Sodra Lanken - Thụy Điển 10
1.4. Sử dụng BTTL trong thi công Tháp Banker Hall Alberta 10
1.5. Thi công kết cấu đúc sẵn sử dụng BTTL 12
BTTL được sử dụng cho các đập xà lan di động phục vụ
1.6. 13
dự án ngăn mặn giữ ngọt tại Đồng bằng sông Cửu Long
1.7. Sử dụng BTTL để nâng cấp, sửa chữa kết cấu BTCT 14
2.1. Những nguyên tắc cơ bản để sản xuất BTTL 17
2.2. Quy trình thiết kế BTTL 27
2.3. Dụng cụ thí nghiệm và 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 của đá 10x15 46
3.1. Cân vật liệu thí nghiệm 56
3.2. Trộn bê tông bằng 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 và mẫu 15x15x15 58
3.6. Đổ bê tông vào khuôn đúc mẫu 15x30 58
Số
Tên hình Trang
hiệu
3.7. Đúc mẫu bê tông hình trụ 15x30 59
3.8. Đúc thí nghiệm mẫu 15x30 và 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 và 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
Biểu đồ cường độ nén của BTTL cấp phối 30MPa &
3.17. 71
35MPa
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Bê tông tự lèn là một loại vật liệu mà tự nó có thể làm đầy cốp pha và có
thể đi qua vật cản bằng trọng lượng bản thân của nó mà không cần rung động
(không cần đầm) vẫn đảm bảo độ đồng nhất.
Trong những năm gần đây, mặc dù có những tín hiệu cho thấy nó dần
được chấp nhận ở Việt Nam nói chung và ở khu vực Miền Nam nói riêng thông
qua việc sử dụng nó trong một số kết cấu giới hạn như các kết cấu thành mỏng,
ống thép nhồi bê tông, các vị trí dày đặc cốt thép như đầu dầm, đầu cột, đầu tháp
cầu dây văng, các dầm hộp… Tuy nhiên, hầu như nó còn khá mới mẻ đối với
các nhà thiết kế, thi công cũng như các cơ quan quản lý ngành.
Một trong những nguyên nhân dẫn đến việc BTTL chưa được áp dụng
phổ biến là điều kiện cấp phối nghiêm ngặt, đặc biệt trong điều kiện địa phương
chưa có những nghiên cứu đầy đủ và cụ thể. Một nguyên nhân khác là do hệ
thống tiêu chuẩn, quy chuẩn thiết kế, thi công cho việc áp dụng vật liệu này
chưa đầy đủ, rõ ràng. Cũng như chưa có nhiều nghiên cứu, ứng dụng sử dụng
vật liệu sẵn có tại địa phương để chế tạo BTTL. Mặc dù đây là loại vật liệu có
nhiều tính năng mà so với bê tông truyền thống không có được.
Ở Việt Nam trong thời gian gần đây, đặc biệt tại Trà Vinh, đã và đang
triển khai rất nhiều các dự án xây dựng nhà cao tầng, các công trình cầu lớn có
nhiều dạng kết cấu phức tạp. Vì vậy việc sử dụng BTTL sử dụng vật liệu tại địa
phương vào thực tế xây dựng sẽ đem lại lợi ích đáng kể về mặt kinh tế và kỹ
thuật.
Mặt khác, Trà Vinh hiện có nhà máy nhiệt điện Duyên Hải hàng năm thải
ra khoảng 4,5 triệu tấn tro bay gây ô nhiễm môi trường. Đây là nguồn phế phẩm
của ngành công nghiệp điện, nhưng cũng là nguồn phụ gia khoáng cho công
2
nghiệp xi măng và bê tông, nhất là BTTL. Bởi vì dùng tro bay làm phụ gia cho
BTTL có những ưu điểm sau:
 Tăng cường độ bê tông từ 1,5 đến 2 lần, tăng độ nhớt giúp cho bê tông
chui vào các khe lổ dể dàng.
 Làm tăng tuổi thọ công trình, giảm giá thành, tăng khả năng chống
thấm.
 Tăng tính bám dính giữa các lớp đổ bê tông do tác dụng làm chậm
đông kết của xi măng khi sử dụng tro bay.
 Giảm tỷ lệ nước/xi măng nên giảm được hiện tượng co ngót bê tông.
 Làm vữa và bê tông bám dính tốt hơn với cốt thép và cải thiện điều
kiện hoàn thiện bề mặt.
 Làm giảm thoát nhiệt khi thủy hóa xi măng, rất hiệu quả khi thi công
bê tông khối lớn ...v,v.
Việc tăng cường áp dụng BTTL ở khu vực Trà Vinh và một số vùng trong
cả nước đã đặt ra cho những người làm công tác nghiên cứu những vấn đề sau:
 Cần phải nghiên cứu kỹ hơn về những tính chất cơ lý của BTTL, có
được những tính chất trên việc áp dụng mới bảo đảm độ tin cậy và nâng cao hiệu
quả kinh tế khi sử dụng BTTL.
 Các vấn đề về tiềm năng để sản xuất BTTL sử dụng cốt liệu tại địa
phương và các điều kiện môi trường trong khu vực. Cốt liệu có sẵn tại địa
phương như nguồn gốc các loại đá. Cát được khai thác từ các sông có đặc điểm
lẫn nhiều bùn sét. Khí hậu của vùng được đặc trưng bởi nhiệt độ và độ ẩm cao.
Ảnh hưởng của môi trường mặn… Vì vậy, cũng cần phải tiến hành nghiên cứu
về sử dụng cốt liệu địa phương cho BTTL.
 Một số kết cấu cầu dùng bê tông truyền thống thi công vừa qua do một
số nguyên nhân chưa đảm bảo về thẩm mỹ, độ bền hoặc thi công trong điều kiện
khó khăn tuy vẫn đạt yêu cầu về chất lượng nhưng hiệu quả kinh tế chưa cao.