Bài giảng bê tông tự lèn

CHƯƠNG 4

BÊ TÔNG TỰ LÈN
(Self-Compacting Concrete - SCC)

 KHÁI QUÁT VỀ BÊ TÔNG TỰ LÈN

 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SCC
TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
 VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG TỰ LÈN
 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẤP PHỐI SCC
 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ


4.1. KHÁI QUÁT VỀ BÊ TÔNG TỰ LÈN
4.1.1. Khái niệm về bê tông tự lèn
Bê tông tự lèn (Self-Compacting Concrete-SCC) là
loại bê tông mà hỗn hợp mới trộn xong (hỗn hợp
bê tông tươi) có khả năng tự điền đầy các khuôn
đổ hoặc cốt pha kể cả những kết cấu dầy đặc cốt
thép mà vẫn đảm bảo tính đồng nhất bằng chính
trọng lượng bản thân, không cần bất kỳ một tác
động cơ học nào từ bên ngoài. Như vậy, bê tông tự
lèn là bê tông, mà hỗn hợp của nó khi đổ không
cần lèn sau khi đông cứng, kết cấu bê tông vẫn
đảm bảo độ đặc chắc và các tính chất cơ lý bê tông
thông thường cùng mác.


4.1.2. Đặc điểm và vật liệu chế tạo SCC
Bê tông tự lèn có nhiều loại khác nhau, việc phân

loại chúng trên thế giới cũng chưa có tiêu chuẩn
quy định nào. Dựa vào đặc tính của vật liệu sử
dụng để chế tạo có thể chia bê tông tự lèn thành
3 loại:
1) Bê tông tự lèn dựa trên hiệu ứng của bột mịn
2) Bê tông tự lèn sử dụng phụ gia siêu dẻo.
3) Bê tông tự lèn sử dụng cả bột mịn và phụ gia
siêu dẻo.


4.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SCC TRÊN
THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
4.2.1. Tình hình nghiên cứu SCC trên thế giới
Bê tông tự lèn bắt đầu được nghiên cứu ở Nhật
bản từ năm 1983 và được áp dụng từ năm 1988
nhằm mục đích nâng cao độ bền vững cho các kết
cấu công trình xây dựng. Hiện nay SCC đã được
sử dụng rộng rãi trên các công trình xây dựng với
quy mô lớn. Năm 1988 đã có 290.000m3 bê tông tự
lèn được sử dụng làm các bến thả neo của cầu
Akashi Kaikuo với khoảng cách giữa hai trụ lên
đến 1991m, dài nhất thế giới. Nhờ việc ứng dụng
công nghệ bê tông tự lèn mà thời gian thi công
công trình này đã rút ngắn được 20% thời gian.
Số lượng các công trình xây dựng được ứng dụng
loại bê tông tự lèn ở Nhật ngày càng tăng lên. Nhà
máy lọc xăng dầu Murano đã sử dụng 200.000m3
bê tông tự lèn và thi công với tốc độ 500m3 trong
một ngày.

Năm 1993 tại sân vận động Fukuoka Dome đã có
10 000 m3 bê tông tự lèn được sử dụng để thi công
vòm dốc 45o và khung chịu lực với cốt thép dầy đặc.
Tại công trình đường hầm của thành phố Yokohama,
hơn 40 m3 bê tông tự lèn đã được sử dụng để thi công
mặt bên trong ở độ sâu 20 m. Năm 1998, trong khi
xây dựng công trình bể chứa dầu Osaka Gas ( Osaka
– Nhật bản ) cũng đã sử dụng 12.000 m3 bê tông tự
lèn cho kết cấu bê tông dự ứng lực. Với việc sử dụng
công nghệ bê tông tự lèn, công trình này đã rút ngắn
được 18% thời gian thi công và giảm hơn 60% nhân
công lao động cho công tác bê tông (từ 150 người
xuống còn 50 người ), giảm 12% tổng chi phí cho
công tác thi công bê tông.


Ngoài việc sử dụng bê tông tự lèn để thi công các công trình xây
dựng lớn, Nhật bản cũng đã ứng dụng bê tông tự lèn thay thế
bê tông thường trong lĩnh vực chế tạo các cấu kiện bê tông đúc
sẵn. Theo tác giả, khối lượng cấu kiện bê tông đúc sẵn sử dụng
bê tông tự lèn tại Nhật bản chiếm khoảng 0,5% vào năm 2000.
Lần đầu tiên tại Hàn Quốc, công ty Gas Hàn Quốc kết hợp với
công ty Taisei – Nhật bản đã sử dụng 256.000 m3 bê tông tự lèn
đẻ xây dựng 8 bể chứa gas với đường kính 78,58 m, chiều dầy
thành bể là 1,7m và chiều sâu 75 m tại đảo Inchon.
Trung Quốc đã sử dụng bê tông tự lèn vào thi công tháp Macao
với chiều cao tháp là 338m. Hơn 500 m3 bê tông tự lèn đã được
dùng để thi công các kết cấu của tháp từ độ cao 120 m trở lên.
Bê tông tự lèn đã được sử dụng rất hiệu quả khi thi công xây

dựng các công trình có mật độ cốt thép dầy đặc.
Tại Đài Loan, bê tông tự lèn đã được nghiên cứu từ những năm
1990. Việc ứng dụng bê tông tự lèn vào các công trình xây dựng
ở Đài Loan chỉ được tiến hành vào năm 1999, và chủ yếu tại các
công trình xây dựng cầu, đường cao tốc, bể chứa dầu. Năm
2000, tổng khối lượng bê tông tự lèn dùng trong xây dựng ở Đài
Loan xấp xỉ 220.000 m3 ( chiếm 0,3% ) và đến năm 2001 đã
vượt trên 600 000 m3 .


4.2.2. Tình hình nghiên cứu SCC ở Việt Nam
Công nghệ bê tông tự đầm vẫn là một công nghệ hoàn
toàn mới đối với các nhà xây dựng của Việt nam, nhất
là đối với ngành xây dựng thuỷ lợi. Trong công tác
nghiên cứu và ứng dụng thử với quy mô nhỏ, công nghệ
bê tông tự đầm đã được một số Viện nghiên cứu như
Viện KHCN Xây dựng, Viện KHCN giao thông vận tải,
trường ĐH xây dựng Hà nội, trường ĐH Bách khoa
thành phố Hồ Chí Minh nghiên cứu và chế tạo thử.
Trường ĐH xây dựng Hà nội đã nghiên cứu chế tạo vữa
và bê tông tự đầm từ vật liệu sẵn có tại Việt nam, sử
dụng bột mịn là bột đá vôi, tro bay nhiệt điện Phả lại.
Trường ĐH Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh đã
nghiên cứu chế tạo bê tông tự đầm sử dụng bột mịn là
bột đá vôi và Mêta cao lanh trong điều kiện phòng thí
nghiệm. Viện KHCN giao thông vận tải cũng đã nghiên
cứu chế tạo bê tông tự đầm sử dụng bột mịn là bột đá
vôi.

Viện KHCN xây dựng ( IBST) đã nghiên cứu chế tạo
bê tông tự đầm sử dụng vật liệu sẵn có tại Việt nam . Phòng
NC Vật liệu - Viện KH Thuỷ lợi cũng đã nghiên cứu chế tạo
bê tông tự đầm cốt liệu nhỏ sử dụng cát Sông lô để thi công
thử nghiệm cho công nghệ bảo vệ bờ sông bằng thảm FS.
Cũng đã có một số cơ sở tại Việt nam nghiên cứu, áp
dụng công nghệ bê tông tự đầm với quy mô rất nhỏ. Nhưng
nhìn chung tất cả các nghiên cứu chế tạo bê tông tự đầm của
Việt nam cũng chỉ mới là kết quả nghiên cứu trong phòng thí
nghiệm. Chúng ta chưa có những công trình xây dựng lớn nào
, chưa có nhà máy bê tông nào chuyên sản xuất bê tông tự
đầm phục vụ xây dựng hay cho các sản phẩm bê tông đúc sẵn.


4.3. VT LIU CH TO Bấ TễNG T LẩN
4.3.1. Xi mng
ối với bê tông tự lốn, do tính đặc thù phi cần lợng
chất kết dính cao hơn bê tông truyền thống, chính vi vậy
để tránh các hiện tợng gây nứt nẻ do khối lợng CKD lớn
gây ra nên sử dụng xi mng có nhiệt thuỷ hoá càng thấp
càng tốt. Tại Việt nam, loại xi mng đợc sn xuất nhiều
nhất là loại pooclng thờng (PC ) tơng đơng với xi mng
loại I theo tiêu chuẩn Mỹ ASTM C150 và xi mng
pooclng hỗn hợp ( PCB ) tơng đơng với loại IP và IS theo
ASTM C595. Thực tế trên các công trinh xây dựng Thuỷ
lợi hiện nay đang sử dụng loại PCB . Chính vi trong loại xi
mng PCB đã có pha từ 15 đến 39% khoáng nên khi sử
dụng cho bê tông tự len có thể tính toán gim bớt đi thành
phần bột mịn từ các loại khoáng kể c khoáng trơ. Tuy
nhiên trong hỗn hợp SCC có sử dụng nhiều lợng bột

khoáng mịn, vi vậy có thể dùng xi mng thờng PC đáp ứng
tiêu chuẩn TCVN 2682: 1992 và c xi mng poóclng hỗn
hợp PCB phù hợp tiêu chuẩn TCVN 2660: 1997.


4.3.2. Cốt liệu
Cốt liệu lớn Dmax không nên >20 mm.
Cấp phối hạt của cốt liệu lớn có cả hạt <5mm.
Các tiêu chuẩn về cường độ, tạp chất của cốt liệu
được quy định như đối với bê tông phổ thông.
Tuân theo các tiêu chuẩn TCVN 1771: 2005 và 14
TCN 70: 2002.
4.3.3. Chất độn mịn
Có thể là bột khoáng nghiền mịn tương đương
hoặc mịn hơn xi măng hoặc bột đá nghiền mịn.
Nhờ tính chất vật lý của chất độn mịn này làm cho
hỗn hợp SCC có tính linh động cao hơn.
4.3.4. Phụ gia hoá học
Thường dùng phụ gia siêu hoá dẻo giảm nước cao
và phụ gia điều chỉnh tính lưu biến.


4.4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SCC
4.4.1. Thiết kế thành phần BTTL của hiệp hội bê tông Nhật
Bản (JSCE)
Được thiết lập năm 1998 và EFNARC (Anh) năm 2002 dựa
trên tực tế nghiên cứu tại Nhật Bản và Anh, trình tự thiết kế
như sau:

4.4.2. Thiết kế thành phần BTTL bằng phương pháp của hiệp
hội bê tông Nhật Bản (JSCE)kết hợp với phương pháp thể tích
tuyệt đối.
Thành phần (cấp phối) bê tông được biểu thị bằng khối
lượng của vật liệu thành phần X, Tro bay, N, C, Đ, PG cần cho 1
m3 bê tông:
Bước 1: Xác định hàm lượng cốt liệu lớn
Thể tích tuyệt đối của đá dùng cho bê tông tự lèn: Vđ = 0,28 ÷ 0,35
m3/m3
Đ = Vđ . ρđbh
Trong đó: Đ: khối lượng đá trong 1 m3 bê tông, kg.
Vđ: thể tích đá trong 1 m3 bê tông, m3
ρđbh: khối lượng thể tích (bảo hòa nước) của đá, kg/m3.
Bước 2: Hàm lượng nước: 155 ÷ 195 kg/m3.
Bước 3: Tỷ lệ N/B: 28% ÷ 35% theo khối lượng.
N
Bước 4: Hàm lượng bột (Xi măng + Tro bay). B = N
B


Trong đó: B: khối lượng bột trong 1 m3 bê tông, kg.
Khối lượng bột trong 1 m3 bê tông thường: 0,16 ÷ 0,19
m3/m3 bê tông (400 ÷ 600) kg.
N/B: tỷ lệ nước-bột theo khối lượng.
Bước 5: Tỷ lệ N/X, xác định như bê tông thường, dùng công
thức Bôlômây.
N
X
=
Bước 6: Hàm lượng xi măng

N
X
Trong đó:
X: khối lượng xi măng trong 1 m3 bê tông, kg.
N/X: tỷ lệ nước-xi măng.
Bước 7: Hàm lượng tro bay: T = B – X.
Trong đó:
T: khối lượng tro trong 1 m3 bê tông, kg.
B: khối lượng bột trong 1 m3 bê tông, kg.
X: khối lượng xi măng trong 1m3 bê tông, kg.
Bước 8: Hàm lượng cát:
C=

 X
 bh
T
Đ

.ρ c
1000
−
+
+
+
N
+
A

ρ
ρ

ρ
Trong đó:
T
đ
 x


• X, T, C, Đ, N, A: khối lượng xi măng, tro, cát, đá, nước, và
thể tích khí trong 1 m3 bê tông, kg.
∀ ρ x, ρ T, ρ đ: khối lượng riêng của xi măng, tro bay và đá,
kg/m3.
∀ ρ cbh: khối lượng thể tích (bão hòa nước) của cát, kg/m 3.


MỘT SỐ HÌNH ẢNH THI CÔNG SCC

Hình ảnh thi công cầu Akagashi-Nhật


Hình ảnh thi công bể chứa ga Osaka-Nhật


Hình ảnh toà nhà T34-Dự án Trung Hoà





4.5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

- Bê tông tự lèn có tính chất cơ lý hoàn toàn giống bê
tông phổ thông, có thể dùng vào tất cả các công
trình thiết kế cho bê tông, đặc biệt các công trình
có mật độ cốt théo lớn. Do bê tông tự lèn có độ chảy
lớn nên khi thi công chú ý công tác ván khuôn cho
kín nước không gây hiện tượng mất vữa bê tông.
- Việc thiết kế thành phần bê tông tự lèn có thể sử
dụng phương pháp thể tích tuyệt đối kết hợp với
phương pháp của hiệp hội bê tông Nhật.
- Bê tông tự lèn có lượng chất kết dính nhiều hơn,
phải dùng phụ gia siêu dẻo thế hệ mới nên giá
thành đắt hơn so với bê tông phổ thông. Tuy nhiên
đối với các kết cấu có cốt théo dày như cọc khoan
nhồi, móng của các công trình lớn, v.v.v..thì sử
dụng bê tông tự lèn là biện pháp hữu hiệu.


TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
BỘ MÔN VẬT LIỆU XÂY DỰNG

Thank You for Your Attention

Hà Nội ， 11-2010


TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
BỘ MÔN VẬT
LiỆU XÂY DỰNG
　　

Thank You very much!

Hà Nội ， 11-2010