NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG CỐT SỢI THÉP DÙNG LÀM NỀN NHÀ XƯỞNG CÔNG NGHIỆP

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.52 MB, 143 trang )

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BỘ MÔN VẬT LIỆU XÂY DỰNG

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
HỌ VÀ TÊN: NGUYỄN TRUNG TÍN
NGÀNH :
1.

NGUYỄN VĂN CHIẾN
CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT VẬT LIỆU
XÂY DỰNG

MSSV:

1513498

MSSV:
LỚP:

1510299
XD15VL

Đầu đề luận văn:
“NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG CỐT

2.

SỢI THÉP DÙNG LÀM NỀN NHÀ XƯỞNG CÔNG NGHIỆP”.
Nhiệm vụ luận văn:
Thí nghiệm xác định các tính chất của bê tông cốt sợi thép như cường độ chịu
nén, cường độ chịu kéo khi uốn, độ dẻo dai thông qua các thí nghiệm trong phòng
thí nghiệm. Nghiên cứu và thiết kế hỗn hợp bê tông cốt sợi thép ứng dụng làm nền
nhà xưởng công nghiệp. So sánh rút ra kết luận cho những tính chất vượt trội bê
tông cốt sợi thép so với bê tông thông thường. Kết luận và kiến nghị.
3.

Ngày giao nhiệm vụ luận văn:

01/2019

4.

Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

05/2019

5.

Họ và tên giảng viên hướng dẫn:

PGS. TS TRẦN VĂN MIỀN

Nội dung và yêu cầu luận văn tốt nghiệp đã được thông qua bộ
môn. Ngày…… tháng…… năm……

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH

(ký và ghi rõ họ tên)

TS. Bùi Phương Trinh
PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN:
Người duyệt (chấm sơ bộ):
......................................
Đơn vị: ....................................................................
Ngày bảo vệ: ............................................................
Điểm tổng kết:..........................................................

(ký và ghi rõ họ tên)

PGS. TS. Trần Văn Miền

Nơi lưu trữ luận văn: ................................................

LỜI CẢM ƠN
Sau khoảng thời gian học tập 4 năm tại trường Đại học Bách Khoa
TpHCM, trước hết em xin chân thành cảm ơn sự hỗ trợ tận tình của các thầy
cô trong bộ môn Vật Liệu Xây Dựng đã truyền đạt cho chúng em những kiến
thức nền tảng và chuyên sâu rất quý giá của ngành.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Trần Văn Miền, người đã
hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất về cả vật chất lẫn chuyên môn để
chúng em có thể thực hiện và hoàn thành tốt Luận Văn Tốt Nghiệp này.
Bài Luận Văn Tốt Nghiệp này được hoàn thành dưới sự nỗ lực tối đa

của nhóm nghiên cứu, cùng với sự hướng dẫn tân tụy của thầy hướng dẫn, các
thầy cô trong bộ môn, bạn bè và gia đình. Vì đây là đề tài khoa học cấp kỹ sư,
tính chuyên môn cao, đòi hỏi sự hiểu biết tổng quát trong nhiều lĩnh vực và
kinh nghiệm nghiên cứu phong phú nên sẽ có nhiều sai sót mà chúng em khó
tránh được. Chúng em mong nhận được sự góp ý thẳng thắn và nhận xét của
các thầy cô trong hội đồng bảo vệ luận văn tốt nghiệp.
Ngày 26 tháng 12 năm 2018
Nhóm nghiên cứu

Nguyễn Trung Tín

Nguyễn Văn Chiến

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................

Giảng viên hướng dẫn

PGS.TS TRẦN VĂN MIỀN

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................

JSCE

Hiệp hội kỹ sư dân dụng Nhật Bản.

BTCT

Bê tông cốt thép.

NXCN

Nhà xưởng công nghiệp.

KHCN

Khoa học công nghệ

GTVT

Giao thông vận tải

Chương I.

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS. TRẦN VĂN MIỀN

Chương II. TỔNG QUAN

II.1. Tổng quan về bê tông cốt sợi thép
Hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt Nam nhu cầu xây dựng ngày càng
gia tăng, các công trình qui mô ngày càng lớn đòi hỏi phải có loại bê tông có tính
năng cao. Các loại bê tông này phải đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật như cường độ
cao, độ dẻo dai cao, ổn định kích thước, bám dính tốt, không phân tầng, không
tách nước, không rạn nứt, chịu được uốn, chịu kéo, chịu cắt.
Với điều kiên môi trường tại Việt Nam khí hậu nhiệt đới ẩm hiện nay, nhiều
công trình hoặc các bộ phận kết cấu đã phát sinh vết nứt ngay trong giai đoạn thi
công hoặc chỉ sau một thời gian sử dụng rất ngắn. Như vậy có một nhu cầu rất
quan trọng đó chính là phòng tránh và xử lí các dạng vết nứt phát sinh trong quá
trình thi công và khai thác các công trình bê tông cốt thép.

Hình I-1. Các vết nứt phát sinh sau một thời gian đưa vào sử dụng
[1]
Những nguyên nhân gây ra vết nứt đối với cấu kiện bê tông có thể được
biết như là cường độ chịu kéo kém của bê tông, co ngót, từ biến hoặc tại các vị
trí đặc biệt trong kết cấu chịu ứng suất phức tạp làm cho vật liệu bê tông thông
thường không đủ khả năng chịu lực, ví dụ như bản mặt cầu bằng bê tông cốt
thép, ụ neo cáp của cầu dây văng…. Việc phát sinh vết nứt không chỉ làm ảnh
hưởng đến khả năng chịu lực của cấu kiện mà còn dễ dàng bị nước xâm thực vào
làm phá vỡ các liên kết và hư hỏng cấu kiện. Bên cạnh đó, bê tông thông thường
dễ bị mài mòn cao và khả năng chống va đập kém. Do đó bê tông dễ bị phá hủy

SVTH: NGUYỄN TRUNG TÍN – 1513498
NGUYỄN VĂN CHIẾN – 1510299

Trang 11

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS. TRẦN VĂN MIỀN

và chất lượng tuổi thọ công trình bị giảm xuống. Điều này rõ ràng là đều không
mong muốn đối với bất kỳ kết cấu công trình xây dựng nào.
Để giải quyết vấn đề này, người ta đã sử dụng rất nhiều biện pháp như: sử
dụng cốt thép dự ứng lực để gia cường cho bê tông, dùng các chất phụ gia chống
co ngót, hay bố trí các loại cốt thép đặc biệt tại các vị trí cần thiết…. Tuy nhiên
các giải pháp trên không phải trường hợp nào cũng có thể phát huy được tác
dụng của nó. Bên cạnh đó các nhà khoa học còn tìm các giải pháp tăng cường
khả năng chịu lực của bê tông thông qua việc thay đổi một số tính chất của vật
liệu này như thêm vào bê tông một số cốt liệu muội silic, các loại sợi…
Trong các giải pháp trên giải pháp tăng cường bê tông bằng các vật liệu
dạng sợi là một ý tưởng được các nhà nghiên cứu trên thế giới đặc biệt quan tâm.
Riêng đối với ngành xây dựng ở Việt Nam thì đây là một vấn đề khác mới mẻ.
Trong rất nhiều các loại sợi sử dụng cho mục đích gia cường bê tông thì sợi
thép là lựa chọn khá hợp lý vì giá thành rẻ hơn so với sợi cacbon, sợi thủy tinh
và khả năng chịu lực lớn hơn so với sợi chất dẻo, sợi thực vật.
Bên cạnh đó, bê tông và thép là hai loại vật liệu đã được ứng dụng rộng rãi,
khả năng làm việc chung với nhau của chúng rất hợp lý đã được nghiên cứu đầy
đủ. Sợi thép có thể thay thế phần nào các thanh cốt thép trong kết cấu bê tông cốt
thép và đem lại một số tính chất ưu việt.
Bê tông cốt sợi thép (BTCST) ở đây được định nghĩa như là một hỗn hợp
gồm hai thành phần chính bê tông thông thường và vật liệu cốt sợi thép. Trong
đó các tính chất cơ bản của vật liệu bê tông vẫn được đảm bảo và cốt sợi được
xem như vật liệu gia cường trong hỗn hợp bê tông. Nhiều nghiên cứu đã chứng
tỏ hiệu quả dùng cốt sợi trong việc tăng cường độ, tăng tính dẻo của bê tông.
Giúp cho cấu kiện làm việc hiệu quả hơn và kéo dài tuổi thọ của công trình.

SVTH: NGUYỄN TRUNG TÍN – 1513498

NGUYỄN VĂN CHIẾN – 1510299

Trang 12

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS. TRẦN VĂN MIỀN

Hình I-2. Bê tông cốt sợi thép [2]
Chi phí sửa chữa khi sử dụng cốt thép tông thường có thể được tiết kiệm
khi sử dụng bê tông cốt sợi. Cũng có thể có lợi ích về sức khỏe và an toàn do
giảm xử lý cốt thép. Ngoài ra, có thể tránh được các sai lầm bởi thi công sai cốt
thép ở dưới sàn.
Tác dụng của sợi đối với bê tông phụ thuộc vào hàm lượng sợi được sử
dụng [10]:
• Hàm lượng sợi thấp có tác dụng giảm phát sinh các vết nứt, phù hợp
khi dùng cho những kết cấu có bề mặt rộng và mỏng (tấm sàn, bãi để
hàng, bãi đậu xe…).
• Hàm lượng sợi trung bình có tác dụng làm tăng độ dẻo dai, tăng khả
năng chống va chạm, làm tăng khả năng hấp thụ năng lượng và tăng
khả năng chịu mỏi cho bê tông khi chống chịu tải trọng động.
• Hàm lượng sợi cao có tác dụng làm thay đổi tính chất ứng sử của vật
liệu bê tông cũng như thay đổi hình thức phá hủy của bê tông theo
hướng có lợi. Cho phép sản xuất các sản phẩm bê tông chất lượng cao
(dùng gia cố công trình, chống chịu tải trọng động, chấn động hay
động đất, chống chịu cháy nổ.

SVTH: NGUYỄN TRUNG TÍN – 1513498
NGUYỄN VĂN CHIẾN – 1510299

Trang 13

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS. TRẦN VĂN MIỀN

Hình I-3. Mô hình làm việc khi chịu uốn của mẫu dầm bê tông cốt sợi thép [3]
II.2. Ứng dụng của bê tông cốt sợi thép.
Dù có nhiều ưu điểm nhưng trong một số trường hợp, bê tông cốt sợi thép
không thể thay thế hoàn toàn bê tông cốt thép thông thường, như trong trường
hợp chịu ứng suất kéo lớn. Bê tông cốt sợi thép cũng không thể thay thế được bê
tông cốt thép dự ứng lực nhưng lại có thể kết hợp tạo thành bê tông cốt thép dự
ứng lực pha sợi thép với những tính năng chịu lực đặc biệt.
Sử dụng bê tông cốt sợi thép sẽ cải tiến các đặc tính chịu lực của bê tông.
Trong những trường hợp có yêu cầu riêng về độ ổn định, về hạn chế cốt thép
hoặc trong những công trình cần phải gia cường (bê tông phun làm vỏ hầm, vỏ
tàu thủy), bê tông cốt sợi thép là giải pháp hợp lý.
Những ưu điểm khác của bê tông cốt sợi thép:
• Giảm biến dạng do từ biến và biến dạng do co ngót.
• Tiết kiệm chi phí nhân công và trang thiết bị.
• Giảm nguy cơ nứt, hạn chế phát triển các vết nứt nhỏ hay vết nứt tế vi.
• Tăng các giá trị độ bền kéo, uốn, nén, xoắn, cắt.
• Tăng khả năng chống chịu va chạm, va đập.
• Tăng khả năng chịu mỏi, tăng độ bền mỏi.
• Tăng cường độ dẻo dai và hấp thụ năng lượng. Nhờ đó tăng khả năng
chống chịu chấn động và tải trọng động.

SVTH: NGUYỄN TRUNG TÍN – 1513498

NGUYỄN VĂN CHIẾN – 1510299

Trang 14

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS. TRẦN VĂN MIỀN

• Tăng khả năng chống mài mòn, giảm thiểu hiện tượng nứt vỡ ở khu vực
dọc theo gờ mép sàn (sân, bãi,..).
• Tăng tuổi thọ phục vụ của bê tông.
Bê tông cốt sợi thép còn ứng dụng cho các cấu kiện chịu lực tập trung lớn,
khu vực chịu lực cắt lớn, sàn trên nền đất, sàn trên nền cọc, làm nền vỉa hè. Tiềm
năng của bê tông cốt sợi thép vào công trình xây dựng, đặc biệt là sàn nhà trên
nền đất yếu nơi bị ảnh hưởng bởi sự tương tác của cấu trúc đất, như là sự lún
khác nhau của nền đất, nứt, khả năng chịu lực lâu dài,… có thể được cải thiện
khi sử dụng sợi thép gia cường vào trong bê tông.
II.2.1 Tổng quan về sử dụng bê tông cốt sợi thép trong công trình [10]

 Kết cấu và cấu kiện đúc sẵn.
Bê tông cốt sợi thép ứng dụng trong nhiều dạng kết cấu
Ứng dụng cả 2 dạng vật liệu:
•

Gia cường bê tông kết hợp sợi thép và cốt thép thanh

•

Gia cường bê tông bằng sợi thép

•

Có tải trọng gây uốn diện tích không lớn

•

Những chỗ không thể phân bố co ngót hoặc bố trí cốt thép
Sử dụng bê tông cốt sợi thép cho các cấu kiện dẫn đế việc giảm cốt thép,
đồng thời đáp ứng đủ yêu cầu về gia cường cấu kiện khi chịu các ứng suất lớn
nhất.
Những ưu điềm của bê tông cốt sợi thép đặc biệt phù hợp với sản xuất tấm
tường mỏng, cấu kiện nhỏ và vừa.
Ứng dụng bê tông cốt sợi thép làm giảm kích thước cấu kiện, giảm khối
lượng các cấu kiện.
Bê tông cốt sợi thép có cường độ sớm lớn phù hợp với quá trình sản xuất
hàng loạt.
Bê tông cốt sợi thép có khả năng chống cắt lớn nên có thể giảm hoặc thậm chí
loại bỏ cốt xiên trong cấu kiện không chịu lực lớn.

SVTH: NGUYỄN TRUNG TÍN – 1513498
NGUYỄN VĂN CHIẾN – 1510299

Trang 15

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS. TRẦN VĂN MIỀN

Giảm co ngót và giảm nứt đáng kể nên bảo vệ cốt thép tốt hơn khi chịu tác
động của điều kiện môi trường.

Hình I-4. Tấm sàn bê tông đúc sẵn cốt sợi thép [4]
 Kết cấu mặt đường và tấm sàn công nghiệp:
Khi sử dụng bê tông cốt sợi thép do không phải đặt các lưới thép nên có thể
giảm chiều dày các lớp bê tông bảo vệ, dẫn đến chiều dày tấm bản có thể giảm so
với kết cấu bê tông thông thường. Chiều dài trung bình của tấm sàn bê tông cốt
sợi thép là 15 - 25cm. Với diện tích sử dụng lớn, chịu được tải trọng lớn nên
được ứng dụng rộng rãi làm tấm sàn cho bãi chứa hàng, bãi chứa container hạng
nặng.
Với những đặc tính cơ học đặc biệt: độ nhám, khả năng chống va chạm và
khả năng chống ăn mòn bề mặt, bê tông cốt sợi thép là một giải pháp thực thế
hơn so với bê tông cốt thép
Để giảm hiện tượng nứt trong các tấm sàn gây ra bởi các hiện tượng như thay
đổi thời tiết,.. ta cần phải sử sụng một lượng tương đối lớn cốt thép, nhưng vấn
đề này có thể giải quyết ổn thỏa khi sử dụng bê tông cốt sợi thép

SVTH: NGUYỄN TRUNG TÍN – 1513498
NGUYỄN VĂN CHIẾN – 1510299

Trang 16

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS. TRẦN VĂN MIỀN

Hình I-5. Thi công sàn bê tông cốt sợi thép [5]
 Đường ống:

Gia cường sợi thép có thể giảm các vết nứt sinh ra do ảnh hưởng của nhiệt
độ và co ngót.
Các ưu điểm được khai thác:
• Cải thiện khả năng chịu uốn.
• Không cần sử dụng cốt thép.
• Hạn chế sai sót trong quá trình chế tạo.
• Tạo cường độ cao sớm.
• Giảm lỗi chế tạo.
Khả năng chống phá hoại bề mặt và độ bền kéo của bê tông cốt sợi thép đã
được dùng để sửa chữa và bảo dưỡng kết cấu.

SVTH: NGUYỄN TRUNG TÍN – 1513498
NGUYỄN VĂN CHIẾN – 1510299

Trang 17

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS. TRẦN VĂN MIỀN

Hình I-6. Đường ống bằng bê tông cốt sợi thép [6]
 Ổn định mái dốc
Khi sử dụng tường chắn xây dựng bằng đá trong trong thới gian lâu dài,
dưới tác động của môi trường và điều kiện tự nhiên sẽ dẫn đến hiện tượng phong
hóa
Tường chắn phải luôn ổn định và bền vững trong các trường hợp chịu tác
động của môi trường. Vì vậy phải sử dụng loại vật liệu có khả năng chịu lực hợp
lý và độ bền cao.
Bê tông cốt sợi thép được sử dụng để cho ổn định mái dốc vì :

• Thuận lợi trong mọi địa hình thi công.
•
•

Tăng độ dính bám, liên kết giữa bê tông và đá.

Chống va chạm và chống phá hủy bề mặt cao phù hợp bảo vệ đá khỏi sự
ảnh hưởng của nước mưa, lũ đồng tời tăng tính kiền khối và giảm sự phong
hóa của đá.

SVTH: NGUYỄN TRUNG TÍN – 1513498
NGUYỄN VĂN CHIẾN – 1510299

Trang 18

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS. TRẦN VĂN MIỀN

Hình I-7.Ổn định mái dốc bằng bê tông phun cốt sợi thép [7]
 Sửa chữa và gia cố công trình
Bê tông cốt sợi thép phù hợp cho công việc duy tu và sửa chữa các công
trình, được ứng dụng dưới 2 dạng:
• Bê tông phun
• Bê tông tông thường
Bê tông phun sử dụng cốt sợi có ưu điểm về chất lượng, tiết kiệm nguyên
liệu, đảm bảo tốc độ phun cao, dễ dàng và an toàn trong thi công.
Bê tông cốt sợi thép có thể kết hợp bê tông cốt thép thông thường để duy
tu, sửa chữa.

Hình I-8. Hầm thi công bằng công nghệ phun vảy [8]
SVTH: NGUYỄN TRUNG TÍN – 1513498
NGUYỄN VĂN CHIẾN – 1510299

Trang 19

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS. TRẦN VĂN MIỀN

II.2.2 Một số công trình ở Việt Nam đã ứng dụng bê tông cốt sợi thép.

• Dự án Inax Vietnam 2009- Bình Dương. Nhà thầu chính Shimizu –
Nhật Bản
• Dự án Nissho Precision Factory tại Singapore Industrial Park
• Dự án Kyoshin Vietnam-Nội Bài. Nhà thầu chính Maeda – Nhật Bản
• Hầm đường bộ Hải Vân là công trình nổi bật ứng dụng công nghệ bê
tông cốt sợi.

Hình I-9. Hầm Hải Vân [9]
• Dự án Fukoku - Khu công nghiệp Nội Bài. Nhà thầu chính Maeda.

Hình I-10. Khu công nghiệp Nội Bài [9]

SVTH: NGUYỄN TRUNG TÍN – 1513498
NGUYỄN VĂN CHIẾN – 1510299

Trang 20

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS. TRẦN VĂN MIỀN

• Nhà máy Diana tại Bắc Ninh- UNICON

Hình I-11. Nhà máy Diana [9]
II.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
II.3.1 Trong nước

Tại Việt Nam trong 20 năm trở lại đây các nhà khoa học trong nước đã có
nhiều công trình nghiên cứu về bê tông cốt sợi thép nhằm đưa sản phẩm này vào
áp dụng thị trường Việt Nam có thể kể đến một số nhóm nghiên cứu chính của
Viện KHCN Xây dựng, Viện KHCN GTVT, Trường Đại Học Xây Dựng Hà Nội,
Trường Đại Học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh.
Tác giả PGS.TS Nguyễn Văn Chánh và PGS.TS Trần Văn Miền [10] đã
nghiên cứu chế tạo bê tông cốt sợi trên nền vật liệu xây địa phương, trong đó đã
nghiên cứu tính chất hỗn hợp của bê tông phụ thuộc nhiều vào loại sợi và hàm
lượng sợi sử dụng, áp dụng thí điểm bê tông có sử dụng cốt sợi để chế tạo những
cấu kiện lớn, và nghiên cứu các tính chất của những cấu kiện này trong điều kiện
làm việc cụ thể của công trình xây dựng. Với cùng tỉ số N/X, cường độ chịu nén
của mẫu SFRC cao hơn so với mẫu bê tông thường. Cường độ chịu nén của bê
tông tăng lên khi hàm lượng sợi thép tăng từ 60 lên 120kg/m 3. Sự chênh lệch
cường độ chịu nén giữa bê tông thường và SFRC ở những ngày đầu là chưa cao
tuy nhiên càng về sau thì sự chênh lệch này khá lớn và tăng dần lên.

SVTH: NGUYỄN TRUNG TÍN – 1513498
NGUYỄN VĂN CHIẾN – 1510299

Trang 21

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS. TRẦN VĂN MIỀN

Hình I-12. Ảnh hưởng của lượng sợi thép đến cường độ chịu nén của SFRC [10]

Hình I-13. Ảnh hưởng của lượng sợi thép đến cường độ chịu uốn của SFRC [10]
Tác giả PGS. TS. Nguyễn Viết Trung, TS. Nguyễn Ngọc Long và ThS.
Phạm Duy Anh [11] đã nghiên cứu các tính chất vật lý và ứng dụng của bê tông
cốt sợi thép với nhiều hàm lượng sợi khác nhau với loại sợi sử dụng là sợi 3D, bê
tông mác 40, từ đó đưa ra nhận xét và ứng dụng bê tông cốt sợi thép vào các
công trình xây dựng và cấu kiện bê tông đúc sẵn, đồng thời tác giả đã đưa ra các
cợ sở tính toán cho bê tông cốt sợi thép. Từ những nghiên cứu đó, tác giả đã đưa
ra các biểu đồ.

SVTH: NGUYỄN TRUNG TÍN – 1513498
NGUYỄN VĂN CHIẾN – 1510299

Trang 22

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS. TRẦN VĂN MIỀN

Hình I-14. Biểu đồ quan hệ giữa cường độ chịu nén và ngày tuổi với các hàm

lượng sợi khác nhau [11]

Hình I-15. Biểu đồ quan hệ giữa cường độ chịu kéo khi uốn Rku và hàm lượng
cốt sợi thép theo nhóm ngày tuổi [11]
Tác giả Hồ Đức Duy, Hồ Hữu Chỉnh, Bùi Công Thành [12], đã nghiên cứu
thực nghiệm khả năng chịu uốn của kết cấu bê tông cốt thép có gia cường sợi
thép có chiều dài L = 38mm, d =1.2mm và có tỷ lệ L/D = 32 với hàm lượng sử
dụng là 0, 30, 60, 90 kg/m3. Từ đó đưa ra phương pháp tính toàn khả năng chịu
SVTH: NGUYỄN TRUNG TÍN – 1513498
NGUYỄN VĂN CHIẾN – 1510299

Trang 23

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS. TRẦN VĂN MIỀN

lực uốn của kết cấu bê tông cốt thép có gia cường sợi thép. Kết quả thí nghiệm
cho thấy việc gia cường sợi thép vào trong bê tông sẽ nâng cao tính chất cơ lý
cho bê tông, đặc biệt làm cho bê tông dẻo dai hơn,ảnh hưởng rất nhiều đến sự
hình thành và phát triển của khe nứt. Khi so sánh hàm lượng sợi thép thay đổi
trong khoảng 30 – 90 kg/m3 với bản bê tông cốt thép thường, cường độ chịu nén
tăng 7 - 17%, cường độ chịu kéo khi uốn tăng 11 – 24%, dẫn đến khả năng chịu
uốn bản sàn tăng 11 – 34%.Trong thí nghiệm uốn dầm, mẫu không có sợi phá
hoại đột ngột khi bê tông bị nứt, còn với mẫu có sợi, khe nứt hình thành chậm,
phát triển từ từ và mẫu không bị gãy rời. Độ võng cực hạn tại giữa nhịp khi mẫu
phá hoại tăng hơn 6 lần so với bê tông thường.
Tác giả Nguyễn Mạnh Phát có nghiên cứu về sự tương tác giữa vật liệu nền
và cốt sợi trong chế tạo bê tông xi măng cốt sợi phân tán lên Tạp chí xây dựng số

tháng 10/2007.
Phạm Duy Anh Đại học Giao Thông Vận Tải [13] nghiên cứu thành phần,
tính chất cơ học vật liệu và ứng xử uốn của dầm bê tông cường độ cao dùng cốt
sợi thép loại Dramix có đường kính 0.2mm, chiều dài 13mm, giới hạn chảy 2000
MPa với hàm lượng sợi thép dùng là 2% theo thể tích bê tông để ứng dụng dùng
trong kết cầu. Nội dung nghiên cứu thiết kế thành phần bê tông cường độ cao cốt
sợi thép, nghiên cứu cường độ nén, cường độ kéo khi uốn, mô đun đàn hồi. Từ
các kết quả thí nghiệm được tổng hợp và phân tích tìm ra công thức thử nghiệm,
mô hình cơ học và điều chỉnh phù hợp trong việc để nghiên cứu thiết kế bê tông
cường độ cao cốt sợi thép dùng cho kết cấu cầu.

SVTH: NGUYỄN TRUNG TÍN – 1513498
NGUYỄN VĂN CHIẾN – 1510299

Trang 24

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS. TRẦN VĂN MIỀN

Hình I-16. Thí nghiệm uốn dầm và biểu đồ mối quan hệ giữa lực uốn và chuyển
vị của dầm [14]
Giai đoạn đầu tiên, bê tông sẽ làm việc trong miền đàn hồi thông thường
(đường 1), lúc này sợi thép chưa phát huy tác dụng. Khi ứng suất đạt tới giới hạn
– cường độ chịu uốn của bê tông, vết nứt bắt đầu hình thành lớn. Đối với bê tông
thông thường, cấu kiện sẽ bị phá hoại giòn, biểu đồ sẽ đi xuống nhanh theo
đường 5. Còn đối với BTCST, khi vết nứt xuất hiện, các sợi thép bắt đầu tham
gia làm việc và ngăn cản sự phát triển vết nứt như nói ở trên. Tuy nhiên lúc đầu,
số lượng sợi thép tham gia làm việc chưa đủ, nên ứng suất tiếp tục giảm theo

đường 2. Khi lượng sợi tham gia làm việc đủ, BTCST chịu lực uốn hoàn toàn
thông qua lực ma sát của sợi và lực chịu kéo của sợi thép. Lúc này, thiết kế 2 đầu
neo và cường độ chịu kéo lớn 1100 MPa phát huy tác dụng. Khả năng chịu uốn
của cấu kiện tăng theo đường
Khả năng chịu lực của BTCST – đỉnh của đường 3 thậm chí còn có thể lớn
hơn khả năng chịu lực của bê tông thông thường – đỉnh đường 1. Khi ứng suất
của BTCST đạt tới giới hạn, cấu kiện bắt đầu xuất hiện phá hoại, ở các vết nứt
xuất hiện điểm phá vỡ tại ngay chân của sợi thép - secondary crack. Biểu đồ từ
từ đi xuống theo đường 4, đây là sự phá hoại dẻo khi độ võng tại thời điểm phá
hoại là rất lớn. Ưu điểm lớn nhất của BTCST là năng lượng phá hoại có thể lớn
hơn gấp 40 lần so với bê tông thường. Năng lượng phá hoại là tích của ứng suất
và chuyển vị, đơn vị là J/kJ. Diện tích vùng màu vàng – đặc trưng cho năng
lượng phá hoại BTCST lớn hơn gấp 40 lần so với diện tích vùng gạch chéo của
bê tông thường. Nhờ tính chất này nên khi các cấu kiện sàn nền bê tông chịu lực,

SVTH: NGUYỄN TRUNG TÍN – 1513498
NGUYỄN VĂN CHIẾN – 1510299

Trang 25

NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG CỐT SỢI THÉP DÙNG LÀM NỀN NHÀ XƯỞNG CÔNG NGHIỆP

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về