Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Tải bản đầy đủ - 0trang

10

được đưa vào và chú giải cặn kẽ. Năm 2004, Giáo sư-Viện sĩ Shutter đã chủ trì

nghiên cứu cơng trình “Tuổi thọ của bê tông tự đầm”.

Tại Liên bang Nga, công nghệ thi công BTTĐ được triển khai cách đây khơng

lâu. Gần 20 nghìn m3 bê tơng tự đầm đã được sử dụng để xây dựng trụ neo cáp của

cầu treo trên đảo Russki, Saint Peterburg.

Tại Việt Nam cũng đã có một số cơ sở nghiên cứu, áp dụng bê tông tự đầm

nhưng với quy mô nhỏ như Đại học Xây dựng Hà Nội, Đại học Bách khoa

TP.HCM, Đại học Bách khoa Đà Nẵng, Viện Khoa học Thủy lợi…

Năm 1999-2001, trường Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh đã nghiên cứu

thành cơng BTTĐ có sử dụng bột đá vơi. Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu chưa được

áp dụng vào thực tế xây dựng các cơng trình.

Năm 2008, khoa Xây dựng Cầu đường - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng đã

nghiên cứu ứng dụng BTTĐ cho đường ô tô, sân bay. Kết quả nghiên cứu được áp

dụng vào cơng trình xây dựng cảng Cái Mép Thị Vải cuối năm 2010.

Năm 2012, PGS.TS. Hồng Phó Un làm chủ nhiệm đề tài cấp Bộ thuộc dự

án sản xuất thử nghiệm “Hoàn thiện công nghệ chế tạo và thi công bê tông tự lèn

trong xây dựng cơng trình thủy lợi”. Tuy nhiên, những nghiên cứu về khả năng tự

đầm của hỗn hợp bê tơng vẫn chưa được đề cập đến một cách kỹ lưỡng.

Những năm gần đây, bê tông tự đầm được sử dụng vào các cơng trình mà chủ

yếu có chủ đầu tư hoặc nhà thầu nước ngồi như tòa nhà Keangnam, Phú Mỹ Hưng,

nút đầu dầm cột tòa nhà Trung Hòa, Mỹ Đình do Vinaconex thi cơng. Trong xây

dựng thủy lợi có cống kiểu đập xà lan di động như cống Minh Hà, Rạch Lùm - Cà

mau, cống Sáu Hỷ - Bạc Liêu ...

Việc nghiên cứu và ứng dụng BTTĐ trong xây dựng ở nước ta hầu như mới

dừng ở mức độ nghiên cứu tại các Trung tâm, Viện nghiên cứu và một số trường đại

học. Các cơng trình thi cơng bằng BTTĐ hiện nay mới mang tính thử nghiệm, chưa

có cấp phối, quy trình chuẩn do Nhà nước cơng bố và chưa áp dụng được một cách

rộng rãi tại các địa phương.

1.2. Giới thiệu về hỗn hợp bê tông tự đầm

1.2.1. Khái niệm

Tên gọi Việt Nam: Bê tông tự đầm hoặc bê tông tự lèn



11

Tên gọi quốc tế: SCC - Self Compacting Concrete

Sau đây viết tắt là BTTĐ hoặc SCC

BTTĐ là loại bê tông mà hỗn hợp bê tông tươi mới trộn xong của nó có khả

năng tự điền đầy các khuôn đổ hoặc cốp pha kể cả những kết cấu dầy đặc cốt thép

mà vẫn đảm bảo tính đồng nhất và không cần bất kỳ một tác động cơ học nào từ bên

ngoài. Khả năng tự lèn chặt này là năng lực tiềm tàng của bê tơng có liên quan đến

khả năng đổ [10]. Theo các ông Takefumi Shindoh và Yasunori Matsuoka (Nhật

Bản) thì BTTĐ được định nghĩa là “loại bê tơng mà hỗn hợp có khả năng dẻo tuyệt

vời, khơng bị phân tầng và có thể điền đầy các kết cấu có cốt thép dày đặc mà

khơng cần đến tác dụng của quá trình đầm”.

1.2.2. Đặc điểm của hỗn hợp bê tơng tự đầm

BTTĐ có các đặc điểm tương đối giống các loại bê tông xi măng thông

thường là được chế tạo từ các vật liệu cấu thành như chất kết dính xi măng, cốt liệu,

nước và phụ gia.

Bê tông tự đầm cũng giống như bê tông thông thường được chế tạo từ các

vật liệu cấu thành như chất kết dính xi măng, cốt liệu, nước và phụ gia. Sự khác

nhau cơ bản trong công nghệ thi công BTTĐ là khơng có cơng đoạn tạo chấn động

lèn chặt bê tông. Ðể làm đầy cốp pha bằng trọng lượng bản thân nó, BTTĐ cần đạt

khả năng chảy cao đồng thời khơng bị phân tầng. Vì vậy đặc trưng cơ bản của loại

bê tông này là sự cân bằng giữa độ chảy và sự không phân tầng của hỗn hợp bê

tơng. Ðạt được điều này, BTTĐ cần có các u cầu sau [13]:

- Sử dụng phụ gia siêu dẻo để đạt khả năng chảy dẻo cao của hỗn hợp bê

tông;

- Sử dụng hàm lượng lớn phụ gia mịn để tăng độ linh động của vữa xi măng;

- Hàm lượng cốt liệu lớn trong BTTĐ ít hơn so với bê tơng thơng thường.

Ngồi các đặc tính cơ bản nói trên, đặc tính chế tạo và thi cơng của BTTĐ

cũng khác so với bê tông thường như sau:

- Sự bắt đầu và kết thúc đông kết của BTTĐ chậm hơn so với bê tông thường.

-



Khả năng bơm của BTTĐ cao hơn so với bê tông thường.



12

- Do sự nhạy cảm đối với chất lượng vật liệu đầu vào nên BTTĐ có yêu cầu về

kiểm tra chất lượng, kiểm tra sản xuất và kiểm tra thi công khắt khe hơn bê tông

thường.

- Do không thực hiện việc rung động đầm chặt, nên thời gian duy trì chất

lượng , phầm chất cũng như độ chảy của BTTĐ cần phải lưu ý hơn bê tông thường

[13].

1.2.3. Phân loại hỗn hợp bê tơng tự đầm

BTTĐ có nhiều loại khác nhau, dựa vào đặc tính của vật liệu sử dụng để chế

tạo có thể chia bê tơng tự lèn thành 3 loại [13] :

a. Bê tông tự đầm kiểu bột:

BTTĐ kiểu bột có tỉ lệ nước - bột (bột gồm xi măng và phụ gia khoáng) giới

hạn trong một phạm vi rất nhỏ, loại bê tông này có hàm lượng bột mịn cao hơn so

với bê tơng truyền thống. Thể tích tuyệt đối của chất bột khơng nhỏ hơn 0,16m 3/m3,

có thể tạo ra bê tơng có chất lượng cao vì tỉ lệ nước - chất gắn kết thấp.

b. Bê tơng tự đầm kiểu dẻo:

Có hàm lượng bột thấp và sử dụng phụ gia siêu dẻo. Hàm lượng bột thấp hơn

so với các kiểu khác, ở mức từ 300 – 500 kg/m 3, chỉ sử dụng một chất gắn kết duy

nhất. Một số loại phụ gia dẻo dẫn đến hàm lượng nước trên 180 lít/m 3, ngồi việc sử

dụng phụ gia siêu dẻo giảm nước cao thế hệ mới (polycarboxylate), còn cần phải sử

dụng phụ gia điều chỉnh độ linh động (VMA–Viscosity Modifying Admixture) để

hỗn hợp BTTĐ tránh khỏi sự phân tầng, tách nước.

c. Bê tông tự đầm kiểu kết hợp:

Thành phần bê tơng này có cả hỗn hợp bột mịn và phụ gia tăng dẻo. Các tỉ lệ

nước/bột có thể lựa chọn bị giới hạn trong một phạm vi rất hẹp, thể tích tuyệt đối

của bột ≥ 0,13 m3/m3. BTTĐ kiểu kết hợp có được sản xuất thành bê tơng có chất

lượng cao, vì tỉ lệ nước/xi măng thấp.

1.2.4. Phân cấp hỗn hợp bê tông tự đầm

Các mức độ tự đầm (tự đóng rắn) được tạo ra phải thích hợp với bê tơng ngay

trước khi đổ vào khn và có xét đến hình dạng, kích thước và sự bố trí cốt thép của

kết cấu.



13

Dựa vào chức năng của cơng trình và u cầu về tính năng của các bộ phận kết

cấu, khả năng tự đầm của SCC được phân thành các cấp như sau [12]:



Bảng 1.1. Cấp của hỗn hợp bê tông tự đầm - SCC

Cấp SCC



Kết cấu

- Kết cấu mỏng, phức tạp;



Cấp 1



- Khe hở cốt thép từ 35 ÷ 60 mm;

- Hàm lượng cốt thép ≥ 300 kg/m3

- Kết cấu có tiết diện trung bình;



Cấp 2



- Khe hở cốt thép từ 61 ÷ 200 mm;

- Hàm lượng cốt thép từ 100 ÷ 300 kg/m3

- Kết cấu có tiết diện lớn;



Cấp 3



- Khe hở cốt thép > 200 mm;

- Hàm lượng cốt thép ≤ 100 kg/m3



Các cấp được lập trên cơ sở các điều kiện về kích thước, mức độ sử dụng cốt

thép của kết cấu hoặc các bộ phận. Trong các kết cấu và bộ phận bê tông thông

thường, khe hở tối thiểu giữa các thanh là từ 60 - 200mm và hàm lượng thép

khoảng từ 100 - 200kg/m3. Do đó, mức độ tự đầm của cấp 2 được xem là cấp độ

tiêu chuẩn cho các kết cấu. Bê tông với cấp độ tự đầm cao hơn nói chung có thể tự

đầm dưới các điều kiện tương ứng với cấp độ thấp hơn.

1.2.5. Ưu nhược điểm của hỗn hợp bê tông tự đầm

a. Ưu điểm

BTTĐ được xem là "sự phát triển mang tính cách mạng trong xây dựng bê

tông trong nhiều thập kỷ" [11]. Lợi ích kinh tế mà nó mang lại đã được chứng minh

như:

- Với đặc tính kỹ thuật đặc trưng là độ linh động và chống phân tầng cao nên

BTTĐ giải quyết được những vấn đề kỹ thuật thi cơng khó khăn. Cụ thể là việc đổ

bê tông tại các kết cấu dày đặc cốt thép như các tường chắn, cọc khoan nhồi, bê



14

tơng cầu cảng, hay các kết cầu có chiều cao lớn khó đầm (cột, tường,...). Mặt khác,

tại những vị trí trên cao, sàn cơng tác chật hẹp thì việc bơm bêtông lên cũng như

đầm bêtông đều là những yêu cầu đặc biệt khó khăn mà BTTĐ có thể đáp ứng được

về tính kỹ thuật;

- Giảm nhân cơng trực tiếp, giảm số lần đổ và đầm, giảm thời gian sửa chữa

và xử lý các mối nối sau khi đổ bê tông. Những điều này giúp rút ngắn thời gian thi

công;

- Hạn chế tiếng ồn do giảm thiểu chấn động, tạo mơi trường làm việc an tồn

hơn.

b. Nhược điểm

- Q trình đơng cứng của BTTĐ thường chậm hơn so với bê tơng thường;

- Do tính chất đặc trưng nên cơng nghệ thi cơng BTTĐ cần được kiểm sốt

chặt chẽ hơn rất nhiều so với bê tông thường. Cụ thể là ở các giai đoạn kiểm sốt

chất lượng ván khn và kiểm sốt chất lượng vật liệu đầu vào;

- BTTĐ có mơ đun đàn hồi thấp hơn nên có thể ảnh hưởng đến đặc tính biến

dạng của các kết cấu bê tông dự ứng lực;

- Độ chùng nhão và co rút cao hơn bê tông thường nên dễ tổn thất ứng suất và

độ võng theo thời gian.

1.3. Các thí nghiệm xác định tính kỹ thuật hỗn hợp bê tơng tự đầm

Có nhiều phương pháp thí nghiệm xác định tính tự đầm của SCC, nhưng

khơng có một phương pháp đơn lẻ nào khẳng định chính xác bê tơng có tính tự đầm

tốt hay xấu. Vì vậy phải kết hợp các thí nghiệm để có kết luận chính xác. Để xét

tính tự đầm của bê tông ta cần xem xét kết hợp các vấn đề sau: khả năng lấp đầy,

khả năng chảy qua rào chặn, khả năng chống phân tầng... [9]. Chi tiết các thí

nghiệm và các kết luận tổng quan về thí nghiệm được trình bày dưới đây dựa trên

các chỉ dẫn của Hiệp hội các quốc gia Châu Âu về các sản phầm bê tông đặc biệt

trong xây dựng, viết tắt tiếng Anh là EFNARC (European Federation of National

Associations Representing producers and applicators of specialist building products

for Concrete) [7].



15

1.3.1. Thí nghiệm độ chảy xòe bằng cơn Abram (Slump flow by Abram cone) và

xác định thời gian chảy qua đường kính 50cm (T50 – seconds)

Thí nghiệm S-F (Slump flow) bằng cơn Abram và xác định thời gian chảy

qua đường kính 50 cm (T50 cm) còn gọi là thí nghiệm xác định độ xòe cho bê tơng

tự đầm. Thí nghiệm này được dùng để đánh giá dòng chảy tự do theo phương

ngang của BTTĐ khi khơng có vật cản. Đường kính hình tròn do bê tông chảy ra

sau khi rút côn là một thước đo cho khả năng chảy lấp đầy của bê tơng. Thí nghiệm

này được phát triển đầu tiên ở Nhật Bản nhằm đánh giá khả năng chảy đầy cho loại

bê tơng đổ dưới nước.



a. b.



f



Hình 1.1 a,b. Dụng cụ đo Slump - flow

Theo khuyến cáo của EFNARC, độ xòe SF của BTTĐ nên đạt tối thiểu là

650mm. Mặt khác, thời gian T50 cũng là thước đo chứng minh cho độ chảy xòe, thời

gian xòe đạt đường kính 50cm của BTTĐ càng thấp thì độ linh động của nó càng

cao. Giá trị được khuyến cáo tốt nhất theo EFNARC là T 50 = 2÷5 giây, mặc dù giá

trị từ 3 ÷ 7 giây vẫn có thể chấp nhận được. Dựa vào SF có thể chia ra:

- Nhóm chảy sụt 1: SF1 = 550 - 650 mm

- Nhóm chảy sụt 2: SF2 = 660 - 750 mm

- Nhóm chảy sụt 3: SF3 = 760 - 850 mm

1.3.2. Thí nghiệm chảy vượt qua vòng rào chặn (J-Ring test)

Thí nghiệm J-Ring được phát triển tại Đại học Paisley - Scotland. Thí

nghiệm này được sử dụng để xác định khả năng di chuyển qua rào chắn của BTTĐ.



16

Cụ thể là khả năng chảy qua các thanh cốt thép chắn (tượng trưng cho mật độ cốt

thép dày đặc thực tế) dưới tác dụng trọng lượng bản thân bê tơng.

Dụng cụ cho thí nghiệm J-ring là một vòng thép có đường kính 300mm nằm

phía trên liên kết các thanh thép dọc có đường kính 10mm, cao 10mm. Khoảng cách

giữa các thanh cốt thép dọc là 48±2mm.



Ød1



Ød2



Hình 1.2. Dụng cụ đo J-Ring

Thí nghiệm J-Ring được sử dụng kết hợp với thí nghiệm Slump flow. Sau khi

đổ bê tơng đầy côn và rút côn lên theo phương thẳng đứng, dưới tác dụng trọng

lượng bản thân, bê tông sẽ chảy vượt qua các thanh chắn thép. Sự khác biệt về chiều

cao giữa phần bê tơng bên trong và ngồi vòng J-Ring sẽ được xác định bằng thước

kỹ thuật với đơn vị là mm. Đây là dấu hiệu đánh giá khả năng di chuyển qua rào

chặn hoặc mức độ gián đoạn của bê tông qua các thanh thép bị hạn chế nhiều hay ít.

Giá trị khuyến cáo theo EFNARC là từ 0 ÷ 10 mm cho độ chênh lệch chiều cao giữa

hai phần bê tơng trong – ngồi vòng J-Ring.

1.3.3. Thí nghiệm chảy qua phễu V và thời gian chảy qua phễu V sau 5 phút (V

funnel test và V funnel test at 5 minutes)

Thí nghiệm này được dùng để xác định khả năng lấp đầy của bê tông và đánh

giá tính phân tầng của hỗn hợp bê tơng khi bê tông chứa trong thùng sau một

khoảng thời gian 5 phút xét đến hiện tượng lắng chìm của cốt liệu.

a. Giới thiệu



17

Thử nghiệm này được phát triển ở Nhật Bản và được công bố bởi Ozawa

cùng cộng sự. Các thiết bị bao gồm một phễu hình chữ V như hình 2.3, xơ chứa,

đồng hồ bấm giây.

Thí nghiệm có thể xác định khả năng làm đầy (độ linh động) của bê tông có

kích thước cốt liệu lớn tối đa 20mm. Phễu được làm đầy với khoảng 12 lít bê tơng

và đo thời gian bê tơng chảy qua phễu.

b.

a.



Đồng

hồ

bấm

giây



2

1



( mm)

Hình 1.3 a,b. Dụng cụ đo V funnel

b. Tiến hành

- Đặt phễu V lên nền vững chắc. Làm ẩm bề mặt bên trong của phễu. Đóng

cửa bẫy và đặt một cái xơ dưới cửa bẫy. Đổ đầy bê tông vào phễu mà không nén

hay đầm. Mở bẫy trong vòng 10 giây sau khi đã đổ đầy bê tông và cho phép bê tông

chảy ra dưới lực hấp dẫn. Bắt đầu bấm giờ khi cửa bẫy mở ra và ghi thời gian cho

việc hoàn thành (thời gian dòng chảy).

- Thời gian chảy tại T5 phút

Khơng làm sạch hoặc làm ẩm bề mặt bên trong của phễu lại. Đóng cửa bẫy

và đổ đầy bê tơng vào phễu lần thứ 2 ngay sau khi đo thời gian chảy lần thứ nhất,

đặt một cái xô bên dưới. Mở cửa bẫy sau 5 phút và cho phép bê tông chảy ra dưới

lực hấp dẫn. Bắt đầu đồng hồ bấm giờ khi cánh cửa bẫy được mở ra và ghi lại thời

gian cho việc chảy hồn thành.

c. Giải thích kết quả

Thí nghiệm này đánh giá tính lấp đầy của dòng chảy bê tơng, thời gian chảy

càng ngắn thì độ linh động càng cao. Đối với BTTĐ thời gian chảy lần thứ nhất qua



18

phễu V từ 6 đến 10 giây là thích hợp. Sau 5 phút lắng chìm , T 5 phút được khuyến cáo

theo EFNARC là không vượt quá 3 giây so với thời gian chảy lần thứ nhất.

1.3.4. Thí nghiệm xác định khả năng chảy qua rào chặn cốt thép trong hộp L (Lbox)

Thí nghiệm này dựa trên thiết kế của Nhật Bản cho bê tơng dưới nước, nó

đánh giá khả năng lấp đầy và chảy qua rào chắn của SCC, đánh giá ảnh hưởng của

những thanh thép cản trở và có tính đến khả năng suy giảm năng lượng khi chảy xa

của BTTĐ.

a. Thiết bị và cách tiến hành

Unit mm



o



Rebors 3 x Ø 12

Gap 35 mm



a.



b.

Hình 1.4 a,b. Dụng cụ đo L - box



Dụng cụ bao gồm một hộp hình chữ nhật có dạng chữ “L”, với liên kết ống

dọc và ngang (hình 1.4 a,b) cách nhau bởi một cửa trượt dịch chuyển có thể đóng

mở để chặn bê tông từ ống dọc chảy vào phần ngang. Phần ngang của hộp được

đánh dấu ở 200mm và 400mm tính từ cửa trượt.

Chuẩn bị lượng BTTĐ khoảng 14 lít cho thí nghiệm này.

Đặt hộp L lên nền bằng phẳng, đảm bảo rằng các cửa trượt có thể mở một

cách tự do và sau đó đóng nó.

Làm ẩm bề mặt bên trong của hộp, loại bỏ nước dư thừa. Đổ vào phần dọc

đầy bê tông, đợi trong 1 phút. Nhấc cửa trượt và cho phép bê tông chảy qua phần

ngang. Đồng thời, bắt đầu bấm giờ đồng hồ và ghi lại thời gian cụ thể ở các thời



19

điểm T20 và T40 lúc hỗn hợp bê tông chảy đạt điểm 200mm và 400mm bên phần

ngang.

Khi bê tông ngừng chảy, đo khoảng cách H1 và H2. Tính tỷ lệ chặn H2/H1.

b. Giải thích kết quả

Khi bê tông ngừng chảy, tỷ lệ chặn H 2/H1 là một dấu hiệu đánh giá sự hạn

chế di chuyển khi đi qua các thanh cản. Nếu bê tông chảy tự do như nước, thì H 1=H2

tương ứng H2/H1=1. Nhóm nghiên cứu EFNARC đề nghị một giá trị tối thiểu chấp

nhận được là 0,8.

1.3.5. Thí nghiệm xác định khả năng tự lấp đầy khi có rào chặn cốt thép trong

hộp chữ U (U-box)

Thí nghiệm này được sử dụng để đánh giá khả năng tự chảy lấp đầy của bê

tông khi đi qua rào chắn cốt thép ngăn cách trong hộp chữ U, tương tự như thí

nghiệm L-box. Thiết bị thí nghiệm mơ tả như hình 2.5.



Hình 1.5. Dụng cụ đo U–box

Chiều cao ban đầu của bê tông bên vách trái khi chưa mở cửa chảy là H 1.

Chiều cao hỗn hợp bê tông ở vách trái đo lại sau khi mở cửa để hỗn hợp chảy qua

vách phải là H2. Tính giá trị chênh lệch H 1 - H2, theo khuyến cáo của EFNARC, giá

trị phù hợp trong thí nghiệm này cho BTTĐ là từ 0÷30 mm.

1.4. Nhận xét

Theo EFNARC, có 10 phương pháp thí nghiệm để xác định những khả năng

như chảy xòe, tự chảy, tự lấp đầy, vượt qua rào chặn cốt thép. Để kiểm soát được

chất lượng và khả năng của BTTĐ cần phối hợp hai phương pháp thí nghiệm để

kiểm tra là đủ. Sự kết hợp thơng thường là giữa thí nghiệm chảy xòe S-F, T 50 và thí

nghiệm chảy vượt vòng J-Ring hoặc giữa thí nghiệm chảy xòe S-F, T50 và V-box.



20

Thậm chí, với vật liệu đạt chuẩn đã được kiểm sốt, một thí nghiệm đơn lẻ

được thực hiện với 01 kỹ sư giàu kinh nghiệm là đủ tin cậy.

Các tiêu chí đạt được của BTTĐ theo EFNARC trình bày như bảng 1.2.

Bảng 1.2. Các giá trị thí nghiệm đạt chuẩn đối với BTTĐ theo khuyến cáo

EFNARC

TT

Phương pháp thí nghiệm

Đơn vị

1 Chảy xòe cơn Abram (SF)

mm

2 T50cm SF

giây (s)

3 J-Ring

mm

4 Phễu V (V-funnel)

giây (s)

5 Phễu V tại T5 phút

giây (s)

6 L-box

(h2/h1 )

7 U-box

(h2-h1 ) mm

8 Fill-box

%

9 GTM

%

10 Orimet

giây (s)



Giá trị giới hạn

Tối thiểu

Tối đa

650

800

2

5

0

10

6

12

0

+3

0,8

1,0

0

30

90

100

0

15

0

5



Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, chúng tôi đề xuất dùng hai thí nghiệm

sau:

- Thí nghiệm chảy xòe bằng cơn Abram và thời gian chảy đạt đường kính 50

cm (Slump flow by Abrams cone và T50).

- Thí nghiệm chảy vượt qua vòng thép chặn J-Ring.



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×