Nghiên cứu thực nghiệm một số tính chất cơ lý của bê tông sợi bazan (luận văn thạc sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

NGUYỄN QUANG THẮNG

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ
LÝ CỦA BÊ TÔNG SỢI BAZAN

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH XDDD&CN

Hà Nội - 2019


1

MỞ ĐẦU
* Lý do chọn đề tài
Trên thế giới cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu về bê tông sử dụng
sợi gia cường (còn gọi: bê tông sợi), với các loại sợi được sử dụng chủ yếu
như: sợi thép, sợi thủy tinh, sợi khoáng, sợi hữu cơ, sợi tổng hợp... Các
nghiên cứu thường tập trung và đi sâu về tác dụng của sợi trong thành phần bê
tông; mức độ ảnh hưởng đến các tính năng của hỗn hợp bê tông; lựa chọn loại
sợi phù hợp để sử dụng; xác định hàm lượng sợi tối ưu…
Qua các nghiên cứu cho thấy, bê tông sử dụng sợi gia cường có các ưu
điểm làm chặt chẽ hơn mối liên kết giữa các thành phần vật liệu chế tạo, từ đó
cải thiện được cường độ chịu kéo và chịu nén, nâng cao tính ổn định của bê
tông… Sợi Bazan được biết đến với những ưu điểm của việc sử dụng sợi

trong kết cấu bê tông như [29]:
- Giảm sự hình thành của kẽ nứt rất nhỏ và ứng suất bên trong
- Tăng cường khả năng chống thấm nước
- Tăng cường độ nén
- Tăng cường độ chịu kéo và chịu uốn
- Tăng cường khả năng chịu va đập và khả năng chịu mỏi
- Nâng cao khả năng tiếp nhận tải trọng thay đổi
- Trở ngại sự phân lớp của vữa bê tông
- Giảm thời gian hóa rắn của bê tông
- Giảm nguy cơ phá vỡ các góc và cạnh
- Sợi Bazan trong bê tông có thể duy trì tính chất làm việc ở nhiệt độ
cao trong các vụ cháy.
Hiện nay ở Việt Nam, nghiên cứu ứng dụng sợi Bazan gia cường trong
bê tông xi măng chưa có nhiều, nhưng có thể phát triển trong tương lai vì
những đặc điểm của bê tông sử dụng loại sợi này. Ngoài ra trên thế giới hiện


2

nay cũng đang thiếu các tiêu chuẩn thiết kế nên cũng cản trở việc ứng dụng
loại sợi này.
Chính vì vậy, việc nghiên cứu các đặc tính kỹ thuật, xác định hàm lượng
sợi hợp lý, làm cơ sở để đánh giá khả năng ứng dụng bê tông sử dụng sợi gia
cường Bazan là phù hợp với xu thế và mang ý nghĩa khoa học cao.
Trong sự phát triển với tốc độ cao của ngành xây dựng, bê tông xi măng
vẫn là loại vật liệu được sử dụng phổ biến và chiếm ưu thế. Do đó, việc
nghiên cứu để tìm ra các loại bê tông xi măng có các chỉ tiêu kinh tế - kỹ
thuật ưu việt là rất có ý nghĩa, nó góp phần nâng cao chất lượng và giảm giá
thành công trình.
Từ những phân tích trên cho thấy, luận văn "Nghiên cứu thực nghiệm

một số tính chất cơ lý của bê tông sợi bazan" có tính cần thiết và có khả
năng ứng dụng cao trong ngành xây dựng.
* Mục tiêu nghiên cứu
Một số nội dung cần làm rõ với tình hình sử dụng vật liệu và chế tạo bê
tông ở Việt Nam về tính chất cơ lý của vật liệu. Nghiên cứu thực nghiệm
được một số tính chất cơ lý cơ bản của bê tông sợi bazan. Cụ thể: từ kết quả
tính toán lý thuyết, qua hai chỉ tiêu thực nghiệm cơ bản là độ sụt và cường độ
chịu nén, thực hiện việc phân tích và đưa ra được thành phần cơ bản của bê
tông sợi bazan; đồng thời từ việc chế tạo các nhóm mẫu thí nghiệm có hàm
lượng sợi khác nhau, khảo sát sự ảnh hưởng của hàm lượng sợi đến độ sụt,
cường độ chịu nén và cường độ chịu uốn để tìm ra được hàm lượng sợi hợp lý
với loại bê tông nghiên cứu.
* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu:


3

Luận văn lựa chọn nghiên cứu với bê tông sử dụng loại sợi bazan (sợi đá
bazan – basalt fiber) có cường độ chịu nén yêu cầu khoảng 20MPa (tương
đương bê tông có cấp độ bền B15), độ sụt yêu cầu 6÷8cm .
- Phạm vi nghiên cứu:
Do điều kiện về thời gian và kinh phí, bước đầu đề tài chỉ nghiên cứu
thực nghiệm trong điều kiện phòng thí nghiệm với loại bê tông không sử dụng
các loại phụ gia; chế tạo và thí nghiệm tại cơ sở: Trung tâm thí nghiệm thực
hành Khoa Cơ điện và Công trình, Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam.
* Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tổng hợp tham khảo các tài liệu và
các kết quả nghiên cứu trước để xây dựng cơ sở lý luận của luận văn, từ đó
xác định mục tiêu, nội dung và phương pháp, phương án nghiên cứu.

- Phương pháp thực nghiệm: Chế tạo các mẫu thử và thí nghiệm một số
các tính chất cơ học của vật liệu bê tông sợi Bazan, từ đó đưa ra các kết luận
và đề xuất.
* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn
Luận văn hoàn thành sẽ góp một phần xây dựng vào cơ sở lý luận khoa
học và thực tiễn cho việc ứng dụng bê tông xi măng sử dụng sợi gia cường;
đồng thời là tài liệu tham khảo tốt phục vụ đào tạo và nghiên cứu khoa học về
lĩnh vực bê tông sử dụng sợi gia cường sợi Bazan.
* Cấu trúc luận văn
Ngoài các phần Mở đầu, Kết luận và kiến nghị, Tài liệu tham khảo, nội
dung chính của Luận văn gồm ba chương:
- Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
- Chương 2: Vật liệu và thiết kế thành phần cơ bản của bê tông sợi Bazan
- Chương 3: Thực nghiệm ảnh hưởng của hàm lượng và phân tích vai trò của
sợi Bazan trong bê tông.


4

NỘI DUNG
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tính chất của sợi Bazan
Từ các kết quả của các nghiên cứu trước cho thấy, bê tông sử dụng
sợi bazan được biết đến có các đặc tính kỹ thuật như [29]:
+ Độ bền cao, mô đun đàn hồi cao
+ Khả năng chống chịu va chạm tuyệt vời - tốt cho các ứng dụng đạn
đạo ( quân sự )
+ Chi phí cho sửa chữa bê tông thấp và có thể thay thế sợi carbon trong
nhiều ứng dụng
+ Chịu nhiệt độ cao và khả năng chống chịu tác động của ánh sáng tốt

+ Độ bền mỏi cao và chống ăn mòn hóa học tốt
+ Không cần thiết bị đặc biệt cho xử lý hay gia công
+ Dễ dàng kiểm soát quá trình sử dụng.
+ Thân thiện với môi trường. Không có vấn đề ô nhiễm khi phải hủy
sợi basalt.
+ Có thể tái chế được.
+ An toàn cho sức khỏe con người và động vật
+ Tương thích với nhiều loại nhựa - polyester không no, vinyl ester,
epoxy, phenol, v.v.
+ Chống chịu hóa chất tốt hơn so với sợi thủy tinh E-glass
Sợi bazan có các đặc tính vật lý hơn hẳn so với các loại sợi hiện có, các
thông số cụ thể được thể hiện trong Bảng 1.1[29].


5

Bảng 1.1: So sánh thông số kỹ thuật sợi Bazan và các loại sợi khác
Thông số

Sợi
Bazan

Sợi EGlass

Sợi SGlass

Sợi
Cacbon

Sợi

Aramid

Tỷ trọng (g/cm3)
Độ bền kéo
(MPa)

2,63-2,8
41004840

2,54-2,57
31003800

2,54
40204650

1,78
35006000

1,45
29003400

Môdul đàn hồi
(GPa)

93,1-110

72,5-75,5

83-86

230-600

70-140

3,1

4,7

5,3

1,5-2,0

2,8-3,6

900

380

300

500

250

Độ giãn dài tại
điểm gãy
Nhiệt độ làm
việc cao nhất
(°C)

Sợi bazan làm cốt cho bê tông với vai trò như đối với sợi thủy tinh và
sợi các bon, nhưng sợi bazan có cơ tính tổng hợp tốt hơn sợi thủy tinh, trong
khi chi phí thấp hơn so với sợi các bon. Loại sợi này được sử dụng như một
loại vải chống cháy trong ngành công nghiệp hàng không vũ trụ và công
nghiệp ô tô, cũng có thể được sử dụng làm vật liệu tổng hợp để sản xuất một
loạt các sản phẩm.
Sợi bazan là một loại sợi phi kim loại hiệu suất cao được làm từ đá
bazan nóng chảy ở nhiệt độ cao. Từ đá bazan khoa học có thể tạo ra sợi bazan
xắt nhỏ, vải bazan và dạng cuộn liên tục.
Sợi bazan có nguồn gốc từ magma núi lửa, một chất lỏng rất nóng hoặc
bán lỏng dưới lớp vỏ Trái đất, rắn chắc trong không khí. Đá bazan là một
thuật ngữ phổ biến được sử dụng cho nhiều loại đá núi lửa, có màu xám đậm.
Đá nóng chảy sau đó được đùn qua các vòi nhỏ để tạo ra các sợi tơ bazan liên
tục. Các sợi bazan không chứa bất kỳ chất phụ gia nào khác trong một quy
trình sản xuất duy nhất, điều này mang lại lợi thế bổ sung về chi phí. Sợi đá
bazan không có phản ứng độc hại với không khí hoặc nước, không cháy và


6

chống cháy nổ. Khi tiếp xúc với các hóa chất khác, chúng không tạo ra phản
ứng hóa học có thể gây hại cho sức khỏe hoặc môi trường. Đá bazan thường
có màu từ xám đến đen, nhưng nhanh chóng chuyển sang màu nâu hoặc đỏ rỉ
do quá trình oxy hóa các khoáng chất (giàu sắt) của nó thành rỉ sét. Mặc dù
thường được đặc trưng là "tối", đá bazan thể hiện một loạt các bóng mờ do
các quá trình địa hóa khu vực. Do thời tiết hoặc nồng độ plagiocla cao, một số
đá bazan có màu khá nhạt. Các thông số kỹ thuật khác của sợi bazan được thể
hiện trong Bảng 1.2[29].
Bảng 1.2: Các thông số kỹ thuật khác của sợi Bazan
Các thông số

Giá trị

Nhiệt độ làm việc (°C)

-269°C - 900°C

Nhiệt độ phá hỏng (°C)

1450°C

Hệ số truyền nhiệt (w/m°K)

0,03-0,038

Độ bền kéo còn lại khi tăng nhiệt độ (%)
20

100

200

95

400
82
Tính ổn định hóa học ( giảm khối lượng (%) sau 3 giờ đun sôi trong hóa
chất)
2N HCL
2,2

2N NaOH

6,0

H2O

0,2

Ngoài ra còn có các tính chất của sợi Bazan như:
- Tính chất vật lý:
Màu sắc: Thường có màu nâu vàng.
Đường kính: đường kính khác nhau như 5,8 micron.
Chiều dài: 6 mm, 8 mm, 12 mm, vv
Mật độ: mật độ sợi bazan là 2,75 g / cm3


7

Hệ số ma sát: Hệ số ma sát có thể nằm trong khoảng từ 0,42 đến 0,50
- Tính chất hóa học:
Basalts ổn định hơn trong kiềm mạnh. Giảm cân trong nước sôi, kiềm
và axit cũng thấp hơn đáng kể. Có khả năng chống lại tia UV-Light & sinh
học và nấm. Tương thích với nhựa phenolic. Hấp thụ độ ẩm đến ít hơn .
- Tính chất nhiệt:
Với dải nhiệt từ -260◦C đến 982◦C và nhiệt độ nóng chảy 1450◦C
cũng như độ dẫn nhiệt thấp 0,031 - 0,038w / mk, các sợi bazan là lý tưởng
cho các ứng dụng chống cháy và cách nhiệt. Sợi bazan có hiệu quả chi phí cao
nhất so với các vật liệu cường độ cao khác bao gồm thủy tinh E, silica, gốm
sứ, thép không gỉ và carboby ngăn ngừa quá nhiệt nhanh chóng và cải thiện
tuổi thọ nhanh. Cung cấp ba lần hiệu quả nhiệt của amiăng mà không có mối

nguy hiểm về tinh chất và nhiệt. Sợi bazan là giải pháp tốt nhất để thay thế
amiăng. Sợi bazan không cháy và chống cháy nổ. Sau khi phơi sáng dưới
400◦C, các sợi bazan bị mất trên cường độ ban đầu của chúng, trong khi kính
E mất hơn 50% .
- Tính chất cơ học
Độ bền cụ thể (ứng suất đứt với tỷ lệ mật độ) của sợi bazan vượt quá
nhiều lần so với thép. Sợi bazan là không mao dẫn và không hút ẩm, cho khả
năng chống ẩm tốt.
Trong sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, ngành xây
dựng đóng một vai trò hết sức quan trọng. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ
của mọi lĩnh vực khoa học công nghệ, ngành xây dựng đã và đang có những
bước tiến đáng kể. Để đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của xã hội, xu
hướng và nhu cầu xây dựng công trình có độ phức tạp về kỹ thuật ngày càng
lớn thì yêu cầu về vật liệu chế tạo cũng càng khắt khe hơn.


8

Bê tông xi măng (bê tông) là một loại vật liệu xây dựng thân thuộc, sử
dụng rộng rãi với nhiều tính năng ưu việt; tuy nhiên nó cũng cũng có những
mặt hạn chế nhất định, mà trong đó phải kể đến là cường độ chịu kéo nhỏ chống nứt kém. Do đó, việc nghiên cứu để cải thiện – nâng cao các tính năng
của bê tông là rất có ý nghĩa, góp phần nâng cao chất lượng và giảm giá thành
công trình.
Để cải thiện – nâng cao các tính năng của bê tông, việc sử dụng sợi gia
cường là một giải pháp hữu hiệu đang được các nhà khoa học ở nhiều nước
tiến tiến trên thế giới nghiên cứu và ứng dụng. Đã có các nghiên cứu về bê
tông sử dụng sợi gia cường, với các loại sợi được sử dụng chủ yếu như: sợi
thép, sợi thủy tinh, sợi khoáng vật, sợi hữu cơ, sợi tổng hợp... Các nghiên cứu
thường tập trung và đi sâu về tác dụng của sợi trong thành phần bê tông; mức
độ ảnh hưởng đến các tính năng của hỗn hợp bê tông và bê tông; lựa chọn loại

sợi phù hợp để sử dụng; xác định hàm lượng sợi tối ưu…
Hiện nay nghiên cứu về bê tông xi măng sử dụng loại sợi gia cường nói
chung và sợi Bazan trong bê tông nói riêng vẫn chưa nhiều, đặc biệt là ở Việt
Nam.
Chính vì vậy, việc nghiên cứu các đặc tính kỹ thuật, thiết kế thành phần
cơ bản, xác định hàm lượng sợi hợp lý, làm cơ sở để đánh giá khả năng ứng
dụng bê tông sử dụng sợi bazan là phù hợp với xu thế, mang ý nghĩa khoa học
và thực tiễn cao.
Với mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm để kiểm nghiệm một số tính chất
cơ lý của bê tông sử dụng sợi bazan; so sánh với bê tông thường để góp phần
làm rõ những ưu điểm của bê tông sử dụng sợi gia cường, tác giả thực hiện
luận văn tốt nghiệp với tên đề tài: “Nghiên cứu thực nghiệm một số tính
chất cơ lý của bê tông sợi bazan”.


9

1.2. Các nghiên cứu trong nước và ngoài nước về bê tông sử dụng sợi
Bazan
1.2.1. Cấu tạo cơ bản và đặc tính của bê tông
Bê tông xi măng (bê tông) là loại vật liệu đá nhân tạo nhận được sau
khi hỗn hợp bê tông đông cứng và rắn chắc.
Hỗn hîp bê tông (bê tông tươi) lµ hỗn hîp bao gåm: cèt liÖu, xi măng,
nước và phụ gia (nếu có) được lựa chọn thành phần hợp lý, nhào trộn đồng
đều, có tính dẻo, tính dính nhưng chưa rắn chắc, chưa có cường độ.
Bê tông có cấu trúc phức tạp, được tạo thành từ ba thành phần cơ bản là
cốt liệu, đá xi măng và hệ thống mao quản, lỗ rỗng.
Cốt liệu là những hạt cát, đá có hình dáng, kích thước, đặc trưng bề mặt,
cường độ … rất khác nhau.
Đá xi măng được tạo thành từ việc xi măng tương tác với nước và qua

một thời gian gắn kết, rắn chắc.
Hệ thống mao quản, lỗ rỗng là những khe hở nhỏ giữa cốt liệu và đá xi
măng, chúng có thể chứa nước, không khí và hơi nước.
Cốt liệu là thành phần chính, tạo nên bộ khung chịu lực của bê tông. Nó
chính là các vật liệu hạt rời, có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, có thành
phần hạt xác định, khi nhào trộn với xi măng và nước sẽ đông cứng, rắn chắc
như đá. Theo kích thước hạt, cốt liệu dùng chế tạo bê tông được phân ra cốt
liệu nhỏ và cốt liệu lớn.
Cốt liệu nhỏ (fine aggregate) là hỗn hợp các hạt cốt liệu có kích thước
chủ yếu từ 0,14 mm đến 5 mm. Cốt liệu nhỏ có thể là cát tự nhiên, cát nghiền
và hỗn hợp từ cát tự nhiên và cát nghiền.
Cốt liệu lớn (coarse aggregate) là hỗn hợp các hạt cốt liệu có kích
thước từ 5 mm đến 70 mm. Cốt liệu lớn có thể là đá dăm, sỏi, sỏi dăm hoặc
hỗn hợp các loại.


10

Đá dăm (crushed rock) là loại cốt liệu lớn được sản xuất bằng cách đập,
nghiền đá tự nhiên.
Sỏi (gravel) là loại cốt liệu lớn được hình thành do quá trình phong hoá
của đá tự nhiên.
Sỏi dăm (crushed gravel) là loại cốt liệu lớn được sản xuất bằng cách
đập, nghiền cuội, sỏi có kích thước lớn.
Cốt liệu lớn có thể được cung cấp dưới dạng hỗn hợp nhiều cỡ hạt hoặc
các cỡ hạt riêng biệt. Thành phần hạt của cốt liệu lớn, biểu thị bằng lượng sót
tích luỹ trên các mặt sàng tiêu chuẩn, được quy định theo từng tiêu chuẩn
(Việt Nam đang dùng TCVN 7570 – 2006).
Trong bê tông, cốt liệu lớn sau khi được hồ xi măng gắn kết lại sẽ đóng
vai trò là bộ khung chịu lực; cốt liệu nhỏ lấp lỗ rỗng cốt liệu lớn để lại, làm

tăng độ đặc, đồng thời đảm bảo khả năng chống co ngót cho bê tông; chất kết
dính và nước là thành phần hoạt tính của bê tông, nó lấp đầy lỗ rỗng giữa các
hạt cốt liệu, đồng thời đóng vai trò chất bôi trơn tạo độ dẻo cho hỗn hợp bê
tông; trong quá trình ngưng kết rắn chắc, hồ chất kết dính làm nhiệm vụ liên
kết các hạt cốt liệu lại với nhau tạo thành một khối; khi cần cải thiện một số
tính chất của hỗn hợp bê tông và bê tông, đáp ứng yêu cầu thi công và sử
dụng có thể sử dụng thêm phụ gia.
Khi nghiên cứu cũng như sử dụng các loại bê tông, ta thường đặc biệt
quan tâm đến độ sụt của hỗn hợp và cường độ chịu nén của bê tông.
Độ sụt là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá tính công tác (tính dễ tạo
hình, dễ thi công), nó biểu thị khả năng lấp đầy khuôn nhưng vẫn đảm bảo
được độ đồng nhất trong một điều kiện đầm nén nhất định. Hỗn hợp có độ sụt
lớn, việc thi công có phần dễ dàng hơn và nhanh hơn, nhưng độ đồng nhất
thành phần cũng như chất lượng bê tông khó được đảm bảo. Việc lựa chọn độ


11

sụt cho hỗn hợp bê tông sẽ phụ thuộc vào đặc điểm của kết cấu và yêu cầu,
điều kiện thi công.
Cường độ là một đặc trưng cơ bản, phản ánh khả năng của bê tông
chống lại sự phá hoại gây ra dưới tác dụng của tải trọng. Khi đã đông cứng,
bê tông có cả khả năng chịu nén và khả năng chịu kéo, nhưng cường độ chịu
kéo rất nhỏ (trị số chỉ bằng 5 ÷ 10% cường độ chịu nén); do đó với bê tông,
cường độ chịu nén là chỉ tiêu quan trọng số 1; việc phân mác, phân cấp bê
tông về cơ bản đều được dựa vào cường độ chịu nén.
1.2.2. Các nghiên cứu về bê tông sử dụng sợi gia cường
Sử dụng sợi trong thành phần bê tông xi măng là một công nghệ kỹ
thuật mới đang được nghiên cứu phát triển trong những năm gần đây. Sợi
được sản xuất từ các nguồn vật liệu và công nghệ khác nhau; với kích thước

thường rất nhỏ, đa phần các loại sợi đều phù hợp cho việc sử dụng gia cường
cho các loại bê tông, trong đó nổi bật là nâng cao khả năng chịu kéo và chống
nứt.
Trên thế giới cũng đã có nhiều nghiên cứu về bê tông sử dụng sợi gia
cường, với các loại sợi được sử dụng chủ yếu như: sợi thép, sợi thủy tinh, sợi
khoáng vật, sợi hữu cơ, sợi tổng hợp... Các nghiên cứu thường tập trung và đi
sâu về tác dụng của sợi trong thành phần bê tông; mức độ ảnh hưởng đến các
tính năng của hỗn hợp bê tông và bê tông; lựa chọn loại sợi phù hợp để sử
dụng; xác định hàm lượng sợi tối ưu…
Dias D P, Thaumaturgo C và cộng sự [14] chỉ ra rằng: so với bê tông
thường, khi hàm lượng sợi bazan gia cường là 1% theo thể tích, cường độ
chịu nén và cường độ chịu kéo nứt (kéo khi ép chẻ) tăng cao lần lượt là 26,4%
và 12%; cường độ chịu kéo khi uốn tăng lên 45,8%.
G.K.Geethanjali và cộng sự [15] chỉ ra rằng: tính công tác của hỗn hợp
bê tông giảm khi bổ sung sợi bazan. Nhưng khó khăn này có thể được khắc


12

phục bằng cách sử dụng phụ gia siêu dẻo (SP). Từ kết quả SP1 cho các đặc
tính cường độ và lưu lượng tốt hơn. Phần trăm tăng cường độ chịu uốn của
bazan, B + SP1, B + SP2, SP1, SP2, WC + SP1, WC + SP2 hỗn hợp bê tông
so với cường độ chịu nén 28 ngày của bê tông được quan sát là 42,85%,
2,48%, 20,08%, 18,21%, 11,38%, 26,29%, 28,36%. Theo kết quả, hỗn hợp
sợi bazan giúp tăng cường tối đa cường độ chịu nén và SP2 được thêm vào
Hỗn hợp không mang lại sự cải thiện đáng kể mặc dù chúng tạo ra kết quả tốt
hơn khi so sánh với hỗn hợp bê tông xi măng thông thường. Phần trăm tăng
cường độ chịu nén của sợi bazan, B + SP1, SP1, WC + SP1, hỗn hợp bê tông
so với cường độ chịu uốn 28 ngày của Bê tông thông thường được quan sát
lần lượt là 16,97%, 3,42%, 25,54%, 26,52%. Theo quan sát, các mẫu của

Basalt, SP1, WC + SP1 giúp cải thiện đáng kể cường độ chịu nén. Trong số
đó, hỗn hợp giảm 20% nước giúp cải thiện tối đa cường độ chịu nén. Người ta
nhận thấy rằng, phần trăm tăng cường độ của bê tông sợi bazan, phụ gia siêu
dẻo đã tăng thêm bê tông theo tuổi của bê tông. Ngoài ra, nó đã được tìm thấy
từ mô hình phá hoại của mẫu vật, rằng sự hình thành vết nứt trong trường hợp
bê tông không có sợi hơn bê tông sợi bazan. Nó cho thấy rằng sự hiện diện
của các sợi trong bê tông đóng vai trò là chất chống nứt. Các đặc tính dẻo
được cải thiện với việc bổ sung các sợi bazan. Sự phá hoại của bê tông sợi là
dần dần so với sự phá hoại giòn của bê tông thường. Ngoài ra nghiên cứu
cũng cho thấy khi bazan tiếp xúc với các hóa chất khác, chúng không tạo ra
các phản ứng hóa học có thể gây hại cho sức khỏe hoặc môi trường. Vật liệu
tổng hợp bazan có thể thay thế thép và nhựa gia cố đã biết (1 kg bazan gia cố
bằng 9,6 kg thép). Đá bazan có thể thay thế gần như tất cả các ứng dụng của
amiăng và có ba lần tính chất cách nhiệt của nó. Basalt nổi tiếng là một loại
đá được tìm thấy ở hầu hết các quốc gia trên thế giới. Đá bazan có nhiều ở Ấn


13

Độ (đặc biệt ở Maharashtra). Chi phí bazan thấp hơn 10 lần so với nguyên
liệu thô cho sợi thủy tinh.
Naya Rathod, Mukund Gonbare, Mallikarjun Pujari, Khoa Kỹ thuật
Xây dựng, Đại học Kỹ thuật Rajarshi Shahu [16] cho thấy: cường độ chịu uốn
trung bình 14 ngày là tối đa khi sử dụng 2% sợi, khoảng 40% đến 50% số liệu
được quan sát thấy. Cường độ chịu nén trung bình 28 ngày là tối đa khi sử
dụng 2% sợi, khoảng 83% & 92% cường độ chịu nén so với cường độ thiết kế,
khi các sợi bazan được đưa vào bê tông. Người ta phải chăm sóc sợi bazan
trong quá trình trộn với bê tông. Không được phép trộn quá 1,5 phút, nếu
không sẽ tách riêng. Các sợi bazan được thêm vào bê tông trước khi thêm
nước, nếu không nó sẽ dính trên bề mặt.

Eythor Thorhallsson và cộng sự [17] chỉ ra rằng: sợi bazan có độ bền
kéo tốt hơn sợi thủy tinh E, độ giãn dài tại điểm gãy lớn hơn sợi carbon cũng
như khả năng chống ăn mòn hóa học tốt, tải trọng va chạm và lửa với khói
độc ít hơn. Theo nghiên cứu cho thấy Nhà sản xuất sợi bazan Kamenny Vek ở
Nga, 2009 nói rằng sợi bazan có các tính chất cơ học tốt hơn, chẳng hạn như
độ bền kéo cao hơn, cũng như chi phí sản xuất thấp hơn sợi thủy tinh.
Kamenny Vek cũng cho biết việc tái chế sợi bazan hiệu quả hơn nhiều so với
sợi thủy tinh và do đó sợi bazan thân thiện với môi trường. Sợi bazan có thể
được phân loại là vật liệu bền vững vì sợi bazan được làm từ vật liệu tự nhiên
và khi sợi bazan trong nhựa được tái chế, vật liệu tương tự được lấy lại dưới
dạng bột bazan tự nhiên.
Fathima Irine I .A,Khoa Xây dựng Đại học M.G, Đại học Kỹ thuật Mar
Athanasius, Kerala, Ấn Độ [18] cho thấy: Khi nghiên cứu và so sánh ảnh
hưởng của việc đưa sợi bazan lên cường độ chịu kéo, uốn của bê tông sợi
bazan với bê tông M30. Dựa trên thí nghiệm trong phòng thí nghiệm trên bê
tông sợi bazan, các mẫu khối, dầm và hình trụ đã được thiết kế bằng bê tông


14

sợi bazan chứa 1kg/m3, 2kg/m3 và 4kg/m3 sợi bazan, uốn và kéo mẫu tại 3, 7
và 28 ngày với việc bổ sung các sợi bazan. Cho ra các kết quả như sau: tính
công tác của hỗn hợp bê tông giảm khi bổ sung sợi bazan. Nhưng khó khăn
này có thể được khắc phục bằng cách sử dụng chất hóa dẻo hoặc siêu dẻo.
Phần trăm tăng cường độ chịu nén của hỗn hợp bê tông sợi bazan so với
cường độ chịu nén 28 ngày của Bê tông đều được quan sát là 14%. Sự gia
tăng phần trăm cường độ chịu kéo đứt của hỗn hợp bê tông sợi bazan so với
cường độ chịu nén 28 ngày của Bê tông đều được quan sát là 62%. Cường độ
chịu uốn của bê tông sợi bazan cũng được cho thấy có mức tăng tối đa 54%
với hàm lượng sợi 4kg/m3. Quan sát thấy rằng, phần trăm tăng cường độ của

bê tông sợi bazan tăng theo tuổi của bê tông. Nghiên cứu cũng cho thấy rằng
sự hiện diện của các sợi trong bê tông đóng vai trò là chất chống nứt.
Cory High và cộng sự [19] chỉ ra rằng: Sử dụng sợi bazan làm tăng nhẹ
cường độ chịu nén 28 ngày của bê tông có chứa tro bay và các phụ gia có tỷ lệ
xi măng nước thấp. Ngoài ra, cường độ chịu nén sớm của bê tông có chứa tro
bay và các phụ gia có thể tăng đáng kể do sử dụng sợi bazan. Ngoài ra khi sử
dụng sợi bazan sự gia tăng cường độ chịu uốn được thể hiện rõ hơn đối với
hỗn hợp bê tông có chứa tro bay, phụ gia và với tỷ lệ xi măng nước thấp. .
BFRP có gân và móp méo trong nghiên cứu này có độ bền kéo cực đại trung
bình khoảng 1000 MPa với mô đun đàn hồi trung bình 45 GPa. Độ bền liên
kết của cả hai thanh BFRP về cơ bản là giống nhau và chiều dài phát triển xấp
xỉ bằng 32 lần đường kính thanh, nhỏ hơn đáng kể so với chiều dài phát triển
dự đoán sử dụng phương trình ACI440.1R-06. Sự trượt của các thanh BFRP
có thể xảy ra đối với tỷ lệ cốt thép thấp trong phạm vi tỷ lệ cân bằng. Độ trượt
của các thanh có thể tránh được bằng cách sử dụng tỷ lệ cốt thép cao ít nhất
gấp đôi tỷ lệ cốt thép cân bằng. Hành vi này có thể được cho là do nhu cầu
ứng suất cao trên các thanh của mẫu thử có tỷ lệ cốt thép thấp. Hành vi này


15

cũng nhấn mạnh sự cần thiết cho việc thiết kế các mẫu uốn được gia cố bằng
BFRP để không bị phá hoại khi nén. Thiết kế của các mẫu uốn được gia cố
bằng các thanh BFRP có thể được kiểm soát bởi các yêu cầu về khả năng bảo
trì do độ đàn hồi thấp của các thanh. ACI 440.1R-06 dự đoán chính xác công
suất mô men danh nghĩa của các mẫu uốn được gia cố bằng các thanh BFRP.
ACI 440.1R-06 đánh giá thấp đáng kể độ võng khi chịu tải đối với các tỷ lệ
cốt thép dưới cốt thép và cân bằng. Tuy nhiên, dự đoán độ võng ACI 440.1R06 được cải thiện khi tỷ lệ gia cố BFRP được tăng lên. Ảnh hưởng của độ
cứng căng của bê tông là không đáng kể đối với các mẫu uốn được gia cố
bằng các thanh BFRP do mô đun đàn hồi thấp của chúng. Sử dụng sợi bazan

làm tăng nhẹ cường độ chịu nén 28 ngày của bê tông có chứa tro bay và các
phụ gia có tỷ lệ xi măng nước thấp. Ngoài ra, cường độ chịu nén sớm của bê
tông có chứa tro bay và các phụ gia có thể tăng đáng kể do sử dụng sợi bazan.
Jongsung Sim [20] qua nghiên cứu về bê tông sử dụng sợi đá (sợi đá
bazan – sợi bazan) làm sợi gia cường đã chỉ ra: bê tông sử dụng sợi sợi bazan
có cường độ chịu kéo cao gấp 1,5 ÷ 2 lần, với độ giãn dài cao gấp từ 4 ÷ 6 lần
bê tông thường, độ bền kéo trung bình, uốn, uốn trung bình trong 28 ngày là
tối đa khi sử dụng 2% sợi khoảng 20% đến 30% giá trị được quan sát thấy.
Sử Quốc Cương và các cộng sự (người Trung Quốc) [23]: qua nghiên
cứu thiết kế và tối ưu hóa cấp phối của bê tông sử dụng sợi bazan loại có tính
mềm đã đưa ra kết luận: sợi bazan có ảnh hưởng rất lớn trong việc cải thiện
tính chất của bê tông; ảnh hưởng này thể hiện càng rõ nét trong giao đoạn đầu,
thời gian càng kéo dài sự ảnh hưởng càng hạn chế hơn. Ảnh hưởng của tỷ lệ
nước – xi măng và hàm lượng sợi đến tính năng của bê tông là rất rõ rệt; sau
đó là đến ảnh hưởng của tỉ lệ đường kính – chiều dài sợi. Qua tổng hợp phân
tích ảnh hưởng đến một số chỉ tiêu tính chất, nhóm nghiên cứu đã đề xuất
hàm lượng sợi hợp lý là 0,2 ÷ 0,3% theo thể tích hỗn hợp.


16

Trịnh Kiệt (người Trung Quốc) [24] qua nghiên cứu về hiệu quả của
việc cải thiện tính chất của hai loại bê tông (cấp 30 và cấp 50), sử dụng sợi
bazan, đã chỉ ra rằng: với bê tông cấp 30, khi hàm lượng sợi lần lượt là 0%,
0,1%, 0,2% và 0,3% cường độ chịu nén ở tuổi 28 ngày không ngừng tăng cao
và độ tăng lớn nhất là 31,5%; với loại bê tông cấp 50 cường độ lại tăng giảm
chậm hơn với lượng tăng giảm không đáng kể.
Thúc Tử Phong và Vương Vĩ (người Trung Quốc) [25] đã nghiên cứu
tính chất cơ học của bê tông sử dụng sợi bazan (basalt fiber) và sợi thủy tinh
(glass fiber); qua nghiên cứu chỉ ra rằng ảnh hưởng của sợi bazan đến cường

độ chịu nén và khả năng chống nứt của bê tông rõ ràng hơn sợi thủy tinh.
Nhiều nghiên cứu khác ở Trung Quốc về bê tông sử dụng sợi gia cường
cũng chỉ ra [26,27] khi nâng cao hàm lượng sợi sẽ cải thiện rõ rệt một số tính
năng của bê tông, trong đó nổi bật là cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo
khi uốn và cường độ chịu kéo dọc trục.
Ở Việt Nam, cũng đã có một số nghiên cứu về lĩnh vực sử dụng sợi gia
cường trong bê tông và vật liệu xây dựng nói chung, tuy nhiên kết quả nghiên
cứu vẫn còn rất hạn chế:
Nguyễn Văn Chánh và Trần Văn Miền, Đại học Bách khoa Thành phố
Hồ Chí Minh [1] đã nghiên cứu chế tạo bê tông cốt sợi trên nền vật liệu xây
dựng địa phương và chỉ ra rằng: tính chất của hỗn hợp và của bê tông sợi phụ
thuộc nhiều vào hàm lượng sợi và loại sợi sử dụng. Tính công tác của hỗn
hợp thường giảm xuống khi sử dụng sợi. Khi sử dụng sợi thép thì hầu hết các
tính chất cơ học của bê tông đều tăng lên đáng kể so với bê tông thường; khi
sử dụng các loại sợi mềm thì hầu như không làm thay đổi nhiều đến các tính
chất cơ học với hàm lượng sợi 0,5 – 2%, tuy nhiên tính chất dẻo dai của bê
tông lại được cải thiện khi sử dụng loại sợi này. Cũng theo nghiên cứu, thì khi
tăng hàm lượng sợi bazan 1-4% thì cả độ sụt và khối lượng thể tích của hỗn


17

hợp bê tông sợi bazan đều giảm xuống. Khi sử dụng 4% sợi bazan thì độ sụt
và khối lượng thể tích của hỗn hợp giảm đáng kể so với hỗn hợp bê tông
cường độ cao không có sợi. Khối lượng thể tích và độ sụt của hỗn hợp tăng
lên khi hàm lượng xi măng tăng 400-500kg/m3. Khi tỉ lệ N/X tăng từ 0,4 lên
0,45 thì độ sụt của hỗn hợp tăng lên, khối lượng thể tích của hỗn hợp giảm
xuống. Cường độ chịu nén của bê tông cốt sợi bazan (BTCSB) giảm xuống
khi hàm lượng sợi bazan tăng 1-4%. Cường độ chịu nén của BTCSB khi sử
dụng 4% sợi Bazan giảm xuống đáng kể (giảm 25%) so với bê tông cường độ

cao không sử dụng cốt sợi. Cường độ chịu nén của BTCSB tăng lên khi hàm
lượng xi măng tăng từ 400kg lên 500kg/m3. Tỉ lệ N/X tăng từ 0,4 lên 0,45
làm cho cường độ chịu nén của BTCSB giảm xuống. Cường độ chịu kéo của
bê tông cường độ cao không sử dụng sợi Bazan là 87daN/cm2, cường độ chịu
kéo tăng lên 90 và 91daN/cm2 khi sử dụng 1% và 2% sợi Bazan, nhưng
cường độ chịu kéo giảm xuống còn 89 và 86daN/cm2 khi sử dụng 3 và 4%
sợi Bazan. Cường độ chịu uốn không tăng đáng kể khi tăng hàm lượng sợi
Bazan 1% và 2%. Cường độ chịu uốn giảm xuống khi sử dụng 3% và 4% sợi
Bazan. Trong trường hợp sử dụng 3% và 4% sợi Bazan, với hàm lượng sợi
này, sợi Bazan không thể phân tán đồng đều trong nền bê tông do hỗn hợp
BTCSB kém dẻo, cường độ của nền bê tông giảm xuống do sợi Bazan làm
tăng độ xốp trong bê tông, từ đó Ru của BTCSB giảm khi sử dụng 3% và 4%
sợi Bazan. Khả năng chống va đập của BTCSB thông qua số lần bi rơi làm
xuất hiện vết nứt và làm mẫu bị phá họai hoàn toàn tăng lên khi hàm lượng
sợi tăng lên. Đặc biệt là khi dùng 4% sợi Bazan thì khả năng chống va đập
tăng lên rất đáng kể so với bê tông cường độ cao không sử dụng cốt sợi (tăng
60%).
Nguyễn mạnh Phát [3] Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng,
2006.02: khi nghiên cứu ứng dụng bê tông cốt sợi bazan để chế tạo bê tông


18

dùng cho công trình chịu tải trọng động cho thấy: Khả năng chống va đập và
năng lượng hấp thụ va đập của bê tông sử dụng cốt sợi bazan tăng đáng kể khi
tăng hàm lượng sợi sợi từ 1-4%. Khả năng chống va đập của bê tông gia
cường cốt sợi bazan tăng 60% so với bê tông cường độ cao không có cốt sợi.
Sợi bazan có tác dụng tăng tính dẻo dai cho bê tông cường độ cao khi chịu lực
va đập, hạn chế sự phất triển vết nứt và kéo dài khả năng làm việc cho kết cấu
bê tông. Với khả năng chống va đập tốt, độ dẻo dai cao hơn đáng kể so với bê

tông thông thường không có cốt sợi. Bê tông cốt sợi bazan cho phép thích hợp
sử dụng cho các công trình chịu tác động của tải trọng động như: cầu, mặt
đường băng, kè bờ biển cảng...
Nguyễn Hùng Phong, Đại học xây dựng [4] đã nghiên cứu thực nghiệm
về gia cường kháng cắt cho dầm bê tông cốt sợi. Đây là một phương pháp gia
cường đơn giản, có thể thực hiện nhanh chóng với chi phí tương đối thấp và
không làm tăng kích thước cấu kiện. Kết quả thí nghiệm cho thấy phương
pháp gia cường này làm tăng đáng kể khả năng chịu cắt của dầm BTCT, đồng
thời làm tăng độ cứng và độ dẻo của dầm.
Luận án tiến sỹ của nghiên cứu sinh Đặng Văn Thanh, Bộ môn Kỹ
thuật Công trình, Đại học Lâm nghiệp Việt Nam [5, 28] đã nghiên cứu tác
dụng của sợi và yếu tố ảnh hưởng đến tính ổn định nhiệt độ cao của SMA,
đồng thời đã có phân tích vi quan sự phân bố và tác dụng của sợi trong hỗn
hợp SMA.
1.3. Sử dụng bê tông sợi Bazan trong kết cấu xây dựng
Thanh cốt thép sợi bazan (BFRP) gần đây đã được giới thiệu như là
một thay thế cho cốt thép cho kết cấu bê tông và làm cốt thép bên ngoài để cải
tạo kết cấu bê tông. Không giống như vật liệu Polyme cốt sợi Carbon (CFRP)
và vật liệu Polyme cốt sợi thủy tinh (GFRP), sợi bazan chưa được sử dụng
rộng rãi. Giới hạn sử dụng của họ có thể được quy cho việc thiếu nghiên cứu


19

cơ bản và thử nghiệm rộng rãi cần thiết để thiết lập các khuyến nghị và hướng
dẫn thiết kế phù hợp. Sợi bazan xắt nhỏ cũng đã được giới thiệu như một chất
phụ gia cho hỗn hợp bê tông để sản xuất bê tông cốt sợi (FRC).
Ramakrishnam và cộng sự [21] nghiên cứu việc sử dụng các thanh sợi
bazan để gia cố các thành phần bê tông. Kết quả thử nghiệm chỉ ra rằng specimens được gia cố bằng các thanh BFRP có độ dài liên kết ngắn thể hiện độ
trượt dần dần trước khi bị phá hoại. Mẫu vật có độ dài liên kết dài biểu hiện

sự phá hoại đột ngột do vỡ các thanh BFRP.
Thanh composite bazan được tạo ra bằng cách sử dụng sợi bazan và
chất kết dính nhựa epoxy. Chúng không ăn mòn, bao gồm 80% sợi và có độ
bền kéo gấp ba lần thanh thép thường được sử dụng trong xây dựng công
trình. Bất cứ nơi nào có vấn đề ăn mòn, thanh composite sợi bazan có khả
năng thay thế thép trong bê tông cốt thép. Hiện nay có nhiều công ty sản xuất
thanh FRP tiếp thị sản phẩm của họ. Hầu hết các thanh này được làm bằng sợi
thủy tinh E và nhựa nhiệt rắn. Tuy nhiên thanh FRP thiếu độ bền đủ trong
điều kiện khắc nghiệt. Những thanh này rất tốn kém và cũng không chịu được
kiềm. Thanh bazan không có những nhược điểm này và có thể được sử dụng
hiệu quả trong các ứng dụng khác nhau như rào chắn đường cao tốc, cấu trúc
ngoài khơi và sàn cầu.
Chỉ riêng những lợi thế đã đề cập ở trên có thể đảm bảo một lý lẽ đủ để
thay thế các thanh thép bằng các thanh bazan trên quy mô lớn. Các ưu điểm
khác của thanh bazan là trọng lượng của nó bằng một phần ba trọng lượng của
thép và hệ số giãn nở nhiệt rất gần với bê tông. Hiệu suất cơ học / tỷ lệ giá
cao của thanh composite sợi bazan, kết hợp với khả năng chống ăn mòn đối
với tấn công kiềm, là những lý do khác để thay thế thép trong bê tông bằng
thanh composite sợi bazan.


20

Patnaik và cộng sự [22] đã nghiên cứu cường độ uốn của 13 dầm bê
tông được buộc lại bằng các thanh BFRP và so sánh tải trọng phá hoại đo
được với các dự đoán theo hướng dẫn ACI 440.1R-06. Nghiên cứu kết luận
rằng dự đoán về công suất mô men bằng ACI 440.1R-06 phù hợp tốt với các
giá trị đo được. Ovitigala đã nghiên cứu hành vi của dầm bê tông nhẹ và trọng
lượng bình thường được gia cố bằng các thanh BFRP. Nghiên cứu báo cáo
rằng ACI 440.1R-06 đã dự đoán 93 % công suất mô men đo được. Ngoài ra,

nghiên cứu đã báo cáo độ võng cao hơn cho dầm bê tông cốt thép BFRP so
với dầm bê tông cốt thép có cùng khả năng uốn.
Cory High và cộng sự [19] chỉ ra rằng: Thanh cốt thép bazan sợi bazan
(BFRP) gần đây đã được giới thiệu như là một thay thế cho cốt thép cho kết
cấu bê tông và làm cốt thép bên ngoài để cải tạo kết cấu bê tông. Không giống
như vật liệu Polyme cốt sợi Carbon (CFRP) và vật liệu Polyme cốt sợi thủy
tinh (GFRP), sợi bazan chưa được sử dụng rộng rãi, ở các độ tuổi khác nhau
cho hai hỗn hợp có hàm lượng chất xơ khác nhau. Độ bền được báo cáo ở độ
tuổi 3 và 7 ngày là trung bình của ba thử nghiệm riêng lẻ, trong khi cường độ
báo cáo trong 28 ngày là trung bình trong sáu bài kiểm tra cá nhân. Giới hạn
sử dụng của họ có thể được quy cho việc thiếu nghiên cứu cơ bản và thử
nghiệm rộng rãi cần thiết để thiết lập các khuyến nghị và hướng dẫn thiết kế
phù hợp. Sợi bazan xắt nhỏ cũng đã được giới thiệu như một chất phụ gia cho
hỗn hợp bê tông để sản xuất bê tông cốt sợi (FRC). Kết quả thử nghiệm chỉ ra
rằng việc thêm sợi bazan vào bê tông có thể làm tăng nhẹ cường độ nén 28
ngày (f 0c) của bê tông có chứa tro bay và các phụ gia có tỷ lệ xi măng nước
thấp. Ngoài ra, kết quả thử nghiệm cho thấy cường độ sớm của bê tông có
chứa tro bay và các phụ gia có thể được tăng lên đáng kể bằng cách sử dụng
sợi bazan.


21

1.4. Tiêu chuẩn và hướng dẫn thiết kế kết cấu bê tông sử dụng sợi Bazan
Các nghiên cứu chủ yếu hiện nay là thực nghiệm về các cấu kiện,
Song do trên thế giới cũng như tại Việt Nam hiện nay chưa có các tiêu chuẩn
về tính toán cũng như hướng dẫn thiết kế kết cấu bê tông sử dụng sợi Bazan,
cho nên cũng làm ảnh hưởng rất nhiều đến việc triển khai các ứng dụng vật
liệu bê tông sử dụng sợi Bazan này.
1.5. Vấn đề còn tồn tại và nhiệm vụ nghiên cứu

1.5.1. Các vấn đề còn tồn tại
Qua việc tổng hợp các kết quả nghiên cứu trước cho thấy: các kết
luận đều được đưa ra từ các kết quả thí nghiệm, tuy nhiên số lượng thí nghiệm
và tính hệ thống, tính toàn diện vẫn còn hạn chế. Cùng một vấn đề nghiên cứu,
cùng yếu tố ảnh hưởng nhưng kết quả nghiên cứu cũng không hoàn toàn
giống nhau, thậm chí trái ngược nhau trong một số kết quả... Do đó, vẫn còn
nhiều vần đề cần phải tiếp tục nghiên cứu, có thể tổng hợp lại một số vấn đề
cơ bản còn tồn tại như sau:
(1) Kết quả nghiên cứu sự ảnh hưởng của hàm lượng sợi gia cường
trong bê tông với các loại sợi vẫn chưa thống nhất và chưa đầy đủ;
(2) Chưa có tiêu chuẩn, quy trình hướng dẫn về phương pháp thiết kế
thành phần bê tông sử dụng sợi gia cường;
(3) Có nhiều loại sợi có thể sử dụng gia cường cho bê tông, tuy nhiên
cũng cần xem xét tính hiệu quả cũng như các tính năng ưu việt khi sử dụng;
(4) Ở Việt Nam có quá ít các nghiên cứu thăm dò và ứng dụng bê
tông sử dụng sợi gia cường; đặc biệt chưa có nghiên cứu nào được công bố về
bê tông sử dụng sợi bazan.
Từ những phân tích ở trên cho thấy, luận văn "Nghiên cứu thực
nghiệm một số tính chất cơ lý của bê tông sợi bazan" có ý nghĩa khoa học
và ý nghĩa thực tiễn cao.


22

1.5.2. Nhiệm vụ nghiên cứu
Để đạt được mục tiêu đặt ra, luận văn tập trung thực hiện các nhiệm vụ
chính như sau:
1) Nghiên cứu tổng quan về bê tông và bê tông sử dụng sợi gia cường;
2) Lựa chọn vật liệu và xây dựng phương án nghiên cứu;
3) Nghiên cứu thiết kế thành phần cơ bản của bê tông sợi bazan;

4) Nghiên cứu thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng sợi đến
độ sụt;
5) Nghiên cứu thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng sợi đến
cường độ chịu nén;
6) Nghiên cứu thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng sợi đến
cường độ chịu uốn;
7) Phân tích vai trò của sợi bazan trong bê tông;
8) Tổng hợp phân tích, kết luận và đề xuất.
1.6. Dự kiến kết quả nghiên cứu
Dựa trên các kết quả nghiên cứu thực nghiệm về bê tông sợi bazan,
luận văn thiết kế thành phần cơ bản của bê tông sử dụng sợi bazan; qua việc
thí nghiệm xác định và so sánh các tính chất cơ bản với bê tông thường, đánh
giá tính ưu việt và vai trò của sợi bazan trong bê tông; đồng thời, khảo sát sự
ảnh hưởng của của hàm lượng sợi đến độ sụt; cường độ chịu nén và cường độ
chịu kéo khi uốn của bê tông sợi bazan. Qua đó đánh giá và đề xuất hàm
lượng sợi hợp lý khi thiết kế chế tạo loại bê tông sử dụng sợi gia cường này.


23

CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CƠ BẢN
CỦA BÊ TÔNG SỢI BAZAN
2.1. Vật liệu và phương pháp thí nghiệm
2.1.1. Yêu cầu và lựa chọn vật liệu
a. Xi măng
Trong thành phần bê tông, xi măng là chất kết dính có tác dụng liên
kết các hạt cốt liệu với nhau, qua quá trình đông kết sẽ tạo ra cường độ cho bê
tông. Chất lượng và hàm lượng xi măng là yếu tố quan trọng quyết định
cường độ chịu lực và nhiều tính năng khác của bê tông.
Có thể sử dụng các loại xi măng khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu sử

dụng và điều kiện của khu vực. Việc lựa chọn mác xi măng được dựa theo cấp
bê tông thiết kế, được thể hiện ở Bảng 2.1 [2].
Bảng 2.1. Lựa chọn mác xi măng theo cấp bê tông
Cấp bê tông, MPa

≤ 20

30

40

Mác xi măng, MPa

30

30 - 40

40 - 50

≥ 60

50
≥ 50

Luận văn sử dụng xi măng pooc lăng PCB 40 được sản xuất tại Công ty
cổ phần xi măng Vicem Bút Sơn. Các thông số kỹ thuật cơ bản của loại xi
măng này đều thỏa mãn quy định về xi măng sử dụng chế tạo bê tông theo
Tiêu chuẩn Việt Nam [6], chi tiết cụ thể được thể hiện ở Bảng 2.2.
Bảng 2.2. Một số chỉ tiêu kỹ thuật của xi măng PCB-40
TT

Chỉ tiêu kỹ thuật

Trị số

Giới hạn bền nén:
1

- Sau 3 ngày ± 45 phút

≥ 21 N/mm2

- Sau 28 ngày ± 8 giờ

≥ 40 N/mm2

Thời gian đông kết
2

- Bắt đầu

≥ 45 phút

- Kết thúc

≤ 375 phút


24

Độ nghiền mịn, xác định theo:
3

- Phần còn lại trên sàng kích thước lỗ

≤ 10 %
≥ 2800 cm2/g

0,09mm
- Bề mặt riêng, phương pháp Blaine

b. Cốt liệu
Cốt liệu là thành phần chính, tạo nên bộ khung chịu lực của bê tông. Nó
chính là các vật liệu rời nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo có thành phần hạt
xác định, khi nhào trộn với xi măng và nước, tạo thành bê tông hoặc vữa.
Theo kích thước hạt, cốt liệu dùng chế tạo bê tông được phân ra cốt liệu nhỏ
và cốt liệu lớn.
* Cốt liệu nhỏ
Cốt liệu nhỏ (fine aggregate) là hỗn hợp các hạt cốt liệu có kích thước
chủ yếu từ 0,14 mm đến 5 mm. Cốt liệu nhỏ có thể là cát tự nhiên, cát nghiền
và hỗn hợp từ cát tự nhiên và cát nghiền. Thành phần hạt của loại cát sử dụng
chế tạo bê tông được lựa chọn theo Tiêu chuẩn Việt Nam [7], được thể hiện ở
Bảng 2.3.
Bảng 2.3. Thành phần hạt của cát
Kích thước lỗ sàng

Lượng sót tích luỹ trên sàng, % khối lượng
Cát thô

Cát mịn

2,5 mm

Từ 0 đến 20

0

1,25 mm

Từ 15 đến 45

Từ 0 đến 15

630 μm

Từ 35 đến 70

Từ 0 đến 35

315 μm

Từ 65 đến 90

Từ 5 đến 65

140 μm

Từ 90 đến 100

Từ 65 đến 90

Lượng qua sàng 140 μm,
không lớn hơn

10

35