Tóm tắt Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ bền cho bê tông-bê tông cốt thép của kết cấu bảo vệ mái đê và bờ biển Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ BỀN CHO
BÊ TÔNG – BÊ TÔNG CỐT THÉP CỦA KẾT CẤU
BẢO VỆ MÁI ĐÊ VÀ BỜ BIỂN VIỆT NAM

Chuyên ngành : Xây dựng công trình thủy
Mã số

: 62.58.40.01

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2016


Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Thủy Lợi
Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS. Vũ Quốc Vương
Người hướng dẫn khoa học 2: GS.TS. Ngô Trí Viềng

Phản biện 1: GS.TSKH. Nguyễn Thúc Tuyên, Hội Thủy lợi Việt Nam
Phản biện 2: PGS.TS. Lương Đức Long, Viện Vật liệu Xây dựng – Bộ XD
Phản biện 3: PGS.TS. Nguyễn Văn Tuấn, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường họp tại:
Trường Đại học Thủy Lợi.
Vào hồi 8h30 ngày 16 tháng 9 năm 2016

Có thể tìm hiểu Luận án tại: - Thư viện Quốc Gia
- Thư viện Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Việt Nam là quốc gia có đường bờ biển dài hơn 3260km và hiện đang chịu
những ảnh hưởng nặng nề do tác động của biến đổi khí hậu, nhất là nước biển
dâng gây ra. Các công trình biển nói chung và đê biển nói riêng hiện nay
thường dùng đến vật liệu bê tông và bê tông cốt thép (BT-BTCT). Do làm việc
trong môi trường biển phải chịu những tác nhân gây ăn mòn phá hủy mạnh
đồng thời chịu tác động tổ hợp của nhiều yếu tố nên công trình biển bằng BTBTCT có độ bền và tuổi thọ thực tế thấp hơn nhiều so với các công trình tương
tự trong sông. Thiệt hại do những hư hỏng của các công trình này gây ra là rất
đáng kể và nghiêm trọng.
Để giảm bớt những tổn thất nặng nề cả về người và của, đẩy mạnh việc phát
triển nền kinh tế biển và đảm bảo an ninh quốc phòng, việc tạo ra được các hệ
thống đê và công trình bảo vệ bờ biển vững chắc, có độ bền cao và tuổi thọ dài
là một vấn đề rất cần được quan tâm và chú trọng. Với ý nghĩa đó, tác giả chọn
đề tài “Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ bền cho bê tông-bê tông cốt thép của
kết cấu bảo vệ mái đê và bờ biển Việt Nam”.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
Tìm ra giải pháp khoa học, kinh tế và có tính khả thi trong điều kiện Việt Nam,
nhằm nâng cao độ bền cho BT-BTCT của kết cấu bảo vệ mái đê và bờ biển.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu đối với bê tông và bê tông cốt thép các kết cấu bảo vệ mái đê và
bờ biển thường xuyên chịu tác động của nước biển, sóng và bão;
- Tập trung vào nghiên cứu nâng cao độ bền cho bê tông và lấy bê tông để bảo
vệ cốt thép, từ đó tăng độ bền, kéo dài tuổi thọ cho cả bê tông và bê tông cốt
thép các kết cấu bảo vệ mái đê và bờ biển Việt Nam.

5. Phương pháp nghiên cứu
Dùng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm, bao gồm cả
phần thí nghiệm trong phòng và thí nghiệm hiện trường.
1


6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Ý nghĩa khoa học: Phân tích, đánh giá được những tác động gây nên sự phá
hoại kết cấu bảo vệ mái đê và bờ biển bằng BT-BTCT, từ đó lựa chọn giải pháp
thích hợp là sử dụng kết hợp các loại phụ gia để tạo ra một loại bê tông mới có
độ bền cao dùng cho các công trình này.
- Ý nghĩa thực tiễn: Lựa chọn được tỷ lệ phụ gia hợp lý, góp phần tạo ra kết cấu
BT–BTCT có độ bền cao và hiệu quả kinh tế, từ đó đáp ứng yêu cầu to lớn
trong xây dựng hệ thống đê và công trình bảo vệ bờ biển ở Việt Nam.
7. Những đóng góp mới của luận án
(1) Trên cơ sở phân tích khoa học đã lựa chọn được tổ hợp phụ gia gồm tro bay,
silica fume và phụ gia hóa dẻo để chế tạo bê tông có độ bền cao dùng cho các
kết cấu bê tông – bê tông cốt thép bảo vệ mái đê và bờ biển Việt Nam.
(2) Bằng nghiên cứu thực nghiệm đã xác định được tỷ lệ phụ gia hợp lý đáp
ứng các yêu cầu kỹ thuật và cải thiện độ bền dưới tác động của các yếu tố hóa
học, cơ học của bê tông dùng cho kết cấu bảo vệ mái đê và bờ biển. Đã chế tạo
được tấm lát mái theo cấp phối đề xuất và thử nghiệm thành công cho mái đê
biển Giao Thủy – Nam Định.
(3) Xây dựng được “Phần mềm tính toán thành phần bê tông có sử dụng phụ
gia” tiện dụng, đơn giản giúp cho việc xác định thành phần vật liệu thí nghiệm
bê tông nhanh chóng và đảm bảo chính xác.
8. Cấu trúc của luận án: Gồm 4 chương chính
Chương 1: Tổng quan về kết cấu bảo vệ mái đê và bờ biển bằng BT-BTCT;
Chương 2: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu;
Chương 3: Xác định tổ hợp phụ gia để nâng cao độ bền cho BT-BTCT của kết

cấu bảo vệ mái đê và bờ biển;
Chương 4: Ứng dụng bê tông có độ bền cao cho cấu kiện bảo vệ mái đê biển
Giao Thủy – Nam Định.

2


CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU BẢO VỆ MÁI ĐÊ VÀ BỜ
BIỂN BẰNG BÊ TÔNG – BÊ TÔNG CỐT THÉP
1.1. Hiện trạng và nguyên nhân hư hỏng kết cấu bảo vệ mái đê và bờ biển
bằng BT-BTCT
1.1.1 Khái quát về các dạng kết cấu bảo vệ mái đê và bờ biển
Dựa vào hình thức mặt cắt ngang đặc trưng, đê biển có thể được phân thành 3
loại: Đê tường đứng; Đê mái nghiêng, có hoặc không có cơ đê ở hai phía; Đê
hỗn hợp, trên nghiêng dưới đứng, hoặc trên đứng dưới nghiêng.
Trong những bộ phận cấu tạo nên đê biển, phần trực tiếp chịu tác động của
sóng, dòng chảy và thủy triều là những điểm xung yếu, dễ bị phá hoại, có ảnh
hưởng nhiều đến sự an toàn của mỗi tuyến đê và chiếm tỷ lệ kinh phí đáng kể
trong các dự án đê điều hiện nay thường được chế tạo bằng vật liệu BT-BTCT.
1.1.2 Hiện trạng hư hỏng
Kết quả khảo sát hiện trạng cho thấy hầu hết các công trình bằng BT-BTCT đều
nằm trong tình trạng ăn mòn phá hủy dẫn đến giảm độ bền, tuổi thọ, mặc dù ở
mức độ khác nhau. Tình trạng ăn mòn phá hủy các công trình phụ thuộc vào
điều kiện môi trường, vị trí của kết cấu công trình nằm chìm trong nước biển,
vùng nước lên xuống, sóng đánh hay trên môi trường không khí biển.
1.1.3 Nguyên nhân hư hỏng
- Các công trình được xây dựng ở vùng biển hoặc ven biển chịu tác động trực
tiếp của những thành phần của môi trường khí hậu biển gồm: Thành phần hóa
học của nước biển; Nhiệt độ; Áp lực thủy tĩnh; Thủy triều; Sóng; Sương mù và
bụi nước; Băng nổi và sinh vật biển.

- Các kết cấu BT-BTCT làm việc trong môi trường biển có thể bị phá hoại dưới
các hình thức: Phá hoại bê tông do tác động vật lý và cơ học; Phá hoại bê tông
do tác động hóa học và sinh học; Phá hoại cốt thép do tác động hóa học.
- Kết cấu bảo vệ mái đê và bờ biển là đối tượng nghiên cứu chính của luận án
thuộc vùng nước lên xuống là vùng chịu tác động nguy hiểm nhất của môi
trường biển do phải chịu ảnh hưởng đồng thời của cả quá trình ăn mòn cốt thép,
tác động mài mòn cơ học va đập và ăn mòn hóa học, vi sinh đối với bê tông, vì
vậy sức phá hoại là rất lớn.
3


1.2. Tình hình nghiên cứu các giải pháp nâng cao độ bền cho BT-BTCT
làm việc trong môi trường biển
1.2.1 Các nghiên cứu trên thế giới
Vấn đề nghiên cứu ăn mòn, phá hủy và biện pháp tăng độ bền cho các công
trình BT-BTCT nói chung đã được các nước phát triển trên Thế giới quan tâm
từ năm 1920. Nhiều nước đã hình thành các trung tâm nghiên cứu ăn mòn và
bảo vệ công trình qui mô lớn, đã có nhiều nhà khoa học Quốc tế chuyên sâu
nghiên cứu về vấn đề này, nhiều sách chuyên ngành được phát hành và rất
nhiều bài báo khoa học được đăng trên các tạp chí.
1.2.2 Các nghiên cứu ở Việt Nam
Ở Việt Nam, vấn đề nghiên cứu ăn mòn và bảo vệ công trình biển đã được tiến
hành từ năm 1970. Một số đơn vị đã có bề dày trong lĩnh vực nghiên cứu này.
Một số hội thảo chuyên đề đã được tổ chức với các báo cáo nghiên cứu chuyên
sâu có giá trị. Nhiều đề tài thực hiện ở các cấp, luận án tiến sĩ, thạc sĩ đã tiến
hành nghiên cứu về giải pháp nâng cao độ bền cho công trình BT-BTCT trong
môi trường biển, hay nghiên cứu cải thiện tính năng của BT-BTCT thường
thành loại bê tông chất lượng cao, siêu cao cũng là loại bê tông có khả năng
ứng dụng tốt cho các công trình biển.
1.2.3 Phân tích đánh giá các kết quả nghiên cứu đã công bố

Nhận xét về các kết quả NC đã công bố được tóm tắt như sau:
(1) Chưa có NC nào ứng dụng cụ thể cho BT-BTCT kết cấu bảo vệ mái đê và
bờ biển; (2) Số giải pháp NC đã được triển khai áp dụng vào thực tế còn ít; (3)
Có NC sử dụng loại XM đặc chủng thay thế XMPo thông thường . Tuy nhiên,
các loại XM này thường có giá thành cao hoặc không sẵn trên thị trường dẫn
đến công trình có chi phí cao và đôi khi không chủ động được nguồn cung cấp;
(4) Có NC chỉ sử dụng một loại PG nên giải pháp đưa ra chưa được toàn diện;
(5) Số NC thí nghiệm chỉ tiêu độ mài mòn còn ít, hoặc dùng phương pháp thí
nghiệm chưa phù hợp với điều kiện tác động của sóng và dòng chảy biển nên
chưa đánh giá đúng tính hiệu quả của giải pháp được chọn; (6) Các thí nghiệm
đánh giá độ thấm ion Cl- đều dùng phương pháp gián tiếp mà không đánh giá
4


trực tiếp lượng ion Cl- có trong BT; (7) Hầu hết các NC tiến hành thí nghiệm
trong thời đoạn ngắn như 7, 28, 90 ngày; như vậy kết quả đánh giá hiệu quả của
việc sử dụng phụ gia đối với các tác động của môi trường biển chưa được chính
xác; (8) Một số NC chế tạo BT cường độ cao hay siêu cao với mác thiết kế lên
đến 60-:-100MPa. Các NC này không phù hợp cho BT công trình bảo vệ mái đê
và bờ biển vì thực tế các kết cấu này thường chỉ yêu cầu mác 25-:-30MPa.
1.2.4 Định hướng nghiên cứu trong luận án
(1) Quan điểm về giải pháp chống ăn mòn cho kết cấu BT-BTCT thực hiện
trong đề tài là “nâng cao độ bền cho bê tông, lấy bê tông bảo vệ cốt thép”;
(2) Nghiên cứu nâng cao độ bền cho BT cả về mặt cơ học và hóa học;
(3) Thí nghiệm chỉ tiêu mài mòn theo đúng điều kiện tác động thực vào kết cấu;
(4) Xác định trực tiếp lượng ion Cl- xâm nhập vào BT ở những vị trí khác nhau,
sau những khoảng thời gian khác nhau để có cơ sở đánh giá chính xác hơn khả
năng bảo vệ cốt thép của BT;
(5) NC theo hướng sử dụng nguồn vật liệu sẵn có trong điều kiện Việt Nam, có
sự kết hợp của một số loại với nhau nhằm đưa ra một giải pháp toàn diện về

mặt kỹ thuật mà vẫn đảm bảo tính kinh tế và khả thi khi áp dụng thực tế.
1.3

Cơ sở khoa học lựa chọn giải pháp nâng cao độ bền cho BT-BTCT
của kết cấu bảo vệ mái đê và bờ biển trong điều kiện Việt Nam

1.3.1 Các giải pháp nâng cao độ bền cho BT-BTCT công trình biển
1.3.1.1 Giải pháp nâng cao độ bền ăn mòn
(1) Thay đổi thành phần khoáng của xi măng; (2) Biến đổi sản phẩm thủy hóa
của xi măng; (3) Tăng độ đặc cấu trúc bê tông; (4) Ngăn cách bê tông với môi
trường ăn mòn; (5) Ngăn chặn sự xâm nhập ion Cl- vào trong BT.
1.3.1.2

Giải pháp nâng cao độ bền mài mòn

(1) Tăng cường độ đá xi măng; (2) Tăng cường độ vùng chuyển tiếp giữa cốt
liệu và đá xi măng.
1.3.2

Phân tích lựa chọn giải pháp thích hợp cho BT-BTCT kết cấu bảo vệ
mái đê và bờ biển
Sau khi xem xét các giải pháp, LA chọn cách dùng kết hợp một số loại phụ gia
để thỏa mãn: (1) Biến đổi sản phẩm thủy hóa xi măng để vô hiệu hóa các thành
5


phần gây hại bê tông; (2) Tạo nên những sản phẩm thủy hóa có mức độ kết tinh
cao, sắp xếp chặt chẽ; (3) Hạn chế sự khuyếch tán ion Cl-; (4) Nâng cao độ đặc
chắc của bê tông, đặc biệt là vùng chuyển tiếp giữa cốt liệu và đá xi măng.
1.3.3 Phân tích lựa chọn tổ hợp phụ gia

Sau khi phân tích LA lựa chọn tổ hợp phụ gia cuối cùng dùng cho nghiên cứu
gồm: Tro bay+ Silica fume+Phụ gia hóa dẻo giảm nước.

Hình 1-26. Sơ đồ tóm tắt vai trò, tác dụng của các loại PG dùng trong NC
1.4 Kết luận chương 1
(1) Làm rõ nguyên nhân , cơ chế phá hủy các kết cấu bảo vệ mái đê và bờ biển
là do tác động đồng thời của nhiều tác nhân từ môi trường biển mà hai yếu tố
chính là tác động hóa học và tác động cơ học;
(2) Chọn được giải pháp nâng cao độ bền cho BT-BTCT kết cấu bảo vệ mái đê
và bờ biển là biến đổi các sản phẩm thủy hóa của xi măng, nâng cao độ đặc
chắc, giảm độ thấm và khuếch tán ion Cl- vào trong bê tông và dùng bê tông để
bảo vệ cốt thép;
(3) Làm rõ cơ sở khoa học để đưa ra phương án sử dụng tổ hợp phụ gia gồm tro
bay, silica fume và phụ gia hóa dẻo để nâng cao cường độ, độ bền cho BTBTCT kết cấu bảo vệ mái đê và bờ biển, đảm bảo mang lại hiệu quả về mặt kỹ
thuật, kinh tế và có tính khả thi trong điều kiện Việt Nam
6


CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu sử dụng trong nghiên cứu
Xi măng Bút Sơn PC40 (TCVN 2682:2009); Tro tuyển Phả Lại (TCVN
10302:2014); Silica fume của hãng Castech (TCVN 8827:2011); Cát Sông Lô
(TCVN 7570:2006); Cát tiêu chuẩn:của Viện VLXD (TCVN 6227:1996); Đá
dăm Kiện Khê (TCVN7570:2006); Phụ gia hóa dẻo HWR100 của Castech;
Dùng nước từ nguồn cấp nước sinh hoạt (TCVN 4506:2012).
2.2. Các phương pháp thí nghiệm sử dụng trong nghiên cứu
2.2.1

Các tiêu chuẩn thí nghiệm vật liệu:

TCVN 4030, TCVN 6016, TCVN 6017, TCVN 8827, TCVN 7131, TCVN7572
2.2.2 Các tiêu chuẩn thí nghiệm vữa
Đề xuất thí nghiệm xác định cường độ chất kết dính bằng vữa tươi với độ lưu
động được cố định dựa trên độ dẻo của vữa đối chứng chỉ có xi măng.
2.2.3 Các tiêu chuẩn thí nghiệm bê tông
- TCVN3105, TCVN3106, TCVN3108, TCVN3113, TCVN 3115, TCVN3118;
- Đề xuất dùng 3 phương pháp thí nghiệm theo tiêu chuẩn nước ngoài gồm:
+ Xác định tính thấm nước theo phương pháp đo độ thấm xuyên sâu theo EN
12390-8, sau đó dựa vào phương trình Valenta xác định hệ số thấm;
+ Xác định độ mài mòn theo ASTM C1138 đảm bảo đánh giá đúng thực trạng
tác động mài mòn của sóng, dòng chảy và thủy triều có lẫn các hạt rắn;
+ Xác định độ thấm ion Cl- bằng máy CL-3000 phù hợp với ASTM C1152.
2.2.4 Các phương pháp thí nghiệm hiện đại phi tiêu chuẩn
- Thí nghiệm phân tích tia rơnghen X-Ray
- Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng TGA
- Thí nghiệm chụp ảnh trên kính hiển vi điện tử quét SEM
2.3 Phương pháp tính toán thành phần bê tông dùng trong nghiên cứu
Tính toán thành phần bê tông theo hướng dẫn của Bộ Xây dựng trong cuốn
“Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông các loại” có bổ sung thêm phần xét
đến đặc thù của bê tông có sử dụng phụ gia để đảm bảo tính chính xác cho kết
quả tính toán được cho phần thực nghiệm .
7


Ảnh chụp thí nghiệm thấm theo phương pháp đo độ thấm xuyên sâu như trên
hình 2-8. Ảnh chụp thí nghiệm mài mòn bê tông trong nước như trên hình 2-9.

Hình 2-8. Mẫu bê tông sau khi ép bửa và đo độ thấm xuyên sâu

Hình 2-9. Máy và mẫu thí nghiệm độ

mài mòn BT theo tiêu chuẩn ASTM
C1138
2.4 Kết luận chương 2
(1) LA sử dụng các phương pháp thí nghiệm theo tiêu chuẩn và phi tiêu chuẩn
để xác định những chỉ tiêu cần thiết cho các loại vật liệu sử dụng trong NC;
(2) Từ những kết quả phân tích về hạn chế của một số phương pháp thí nghiệm
nếu áp dụng cho đối tượng và nội dung nghiên cứu của luận án, tác giả đề xuất:
+ Điều chỉnh phương pháp thí nghiệm xác định cường độ chất kết dính, phương
pháp tính toán thành phần BT khi có sử dụng phụ gia;
+ Áp dụng 3 tiêu chuẩn nước ngoài mà các nghiên cứu trước đây về bê tông
công trình biển chưa sử dụng;
Các phương pháp thí nghiệm và tính toán theo đề xuất giúp đánh giá chính xác
các chỉ tiêu, thành phần của BT và đảm bảo phù hợp với điều kiện làm việc
thực của đối tượng nghiên cứu trong LA là kết cấu bảo vệ mái đê và bờ biển.
8


CHƯƠNG 3 XÁC ĐỊNH TỔ HỢP PHỤ GIA ĐỂ NÂNG CAO ĐỘ BỀN CHO
BT-BTCT CỦA KẾT CẤU BẢO VỆ MÁI ĐÊ VÀ BỜ BIỂN

3.1 Tổng quát
- Tiến hành thí nghiệm từ tổ hợp vật liệu nhỏ là xi măng và hỗn hợp chất kết
dính, đến tổ hợp vật liệu lớn hơn là vữa, rồi cuối cùng đến tổ hợp vật liệu lớn
nhất cũng chính là đối tượng nghiên cứu chính của luận án là bê tông;
- Dùng bốn tỷ lệ PGK thay thế xi măng là: 30% tro bay+0% silica fume-T30S0,
25% tro bay+5% silica fume-T25S5, 20% tro bay+10% silica fume-T20S10, 15%
tro bay+15% silica fume-T15S15 và bốn tỷ lệ phụ gia hóa dẻo so với lượng dùng
chất kết dính để nghiên cứu là 0,3%-P0,3; 0,35%-P0,35; 0,4%-P0,4; và 0,45%-P0,45.
3.2

Xác định các chỉ tiêu của xi măng và chất kết dính

3.2.1 Lượng nước tiêu chuẩn: Kết quả thí nghiệm cho thấy
- Về vai trò của phụ gia hóa dẻo giảm nước: Các mẫu có sử dụng phụ gia hóa
dẻo thì lượng nước tiêu chuẩn đều nhỏ hơn so với các mẫu không pha phụ gia.
- Về ảnh hưởng của lượng tro bay và silica fume: Với cùng tỷ lệ phụ gia hóa
dẻo, các mẫu có sử dụng phụ gia khoáng đều tuân theo một qui luật chung, đó
là: mẫu chỉ dùng tro bay X-T30S0, thì lượng nước tiêu chuẩn giảm đi; trong khi
các mẫu có sử dụng cả tro bay và silica fume, thì với tỷ lệ tro bay giảm dần và
silica fume tăng dần thì lượng nước tiêu chuẩn dần tăng lên.
3.2.2 Các chỉ tiêu của đá xi măng
3.2.2.1 Xác định hàm lượng ion Cl- và lượng SO3: Kết quả cho thấy
- Lượng thấm ion Cl- và hàm lượng SO3 của các tổ mẫu có pha phụ gia đều
giảm so với mẫu đối chứng không pha phụ gia.
- Xét về khả năng chống lại sự phá hoại do xâm thực của ion Cl- và sunphat trên
các mẫu đá xi măng, thì cấp phối X-T20S10P0,4 được xem là tốt nhất, tiếp sau là
cấp phối X-T25S5P0,4.
3.2.2.2 Các thí nghiệm phân tích hiện đại: Thể hiện trên các hình 3-4-:-3-9
Kết quả thí nghiệm trên các mẫu đá xi măng đã phần nào cho thấy hiệu quả sử
dụng tổ hợp phụ gia để biến đổi sản phẩm thủy hóa, hạn chế các thành phần gây
hại đối với BT-BTCT, đồng thời hạn chế sự xuất hiện các vết nứt do tác động
ăn mòn gây ra, là cơ sở để tiếp tục tiến hành các thí nghiệm với vữa.
9


Hình 3-4. X-Ray mẫu X-T0S0P0, 28 ngày

Hình 3-5. X-Ray mẫu X-T20S10P0,4 28 ngày

Hình 3-6. TGA mẫu X-T0S0P0, 28 ngày

Hình 3-7. TGA mẫu X-T20S10P0,4, 28 ngày

Hình 3-8. SEM của mẫu X-T0S0P0, 28 và 60 ngày

Hình 3-9. SEM của mẫu X-T20S10P0,4, 28 và 60 ngày
10


3.3

Xác định các chỉ tiêu của vữa

3.3.1 Lượng nước tiêu chuẩn của hỗn hợp vữa: Kết quả cho thấy
- Khi sử dụng tro bay thay thế xi măng lượng nước yêu cầu tạo hỗn hợp vữa có
độ dẻo tiêu chuẩn giảm đi một chút. Khi sử dụng silica fume thay thế xi măng
thì lượng nước tiêu chuẩn tăng lên so với mẫu không có phụ gia khoáng và mẫu
chỉ dùng tro bay thay thế xi măng.
- Kết quả thí nghiệm xác định LNTC của xi măng và vữa phù hợp với lý thuyết
đề cập về ảnh hưởng của hình dạng hạt tro bay và kích thước hạt silica fume đối
với lượng nước yêu cầu khi dùng trong thành phần bê tông.
3.3.2 Cường độ vữa chất kết dính
Dùng LNTC của hỗn hợp vữa để trộn, đúc mẫu xác định cường độ chất kết
dính. Kết quả xác định được như ở bảng 3-6 và hình 3-11.
Bảng 3-6. Kết quả thí nghiệm xác định cường độ chất kết dính
TT

KH MẪU

CƯỜNG ĐỘ CHẤT KẾT DÍNH (MPa)

R3

R28

R60

1

V-T0S0P0

26,1

47,6

48,4

2

V-T30S0P0

19,4

36,7

41,6

3

V-T25S5P0

18,5

35,5

39,6

4

V-T20S10P0

20,3

39,7

43,8

5

V-T15S15P0

17,8

35,6

40,2

Hình 3-11. Sự phát triển cường độ của các tổ mẫu vữa theo thời gian
11

3.3.3

Thí nghiệm chụp ảnh vi điện tử quét SEM

Ca(OH)2

Hình 3-12. SEM của mẫu V-T0S0P0, 3 ngày và 28 ngày

Hình 3-13. SEM của mẫu V-T20S10P0, 3 ngày và 28 ngày
Kết quả cho thấy: Với mẫu không pha phụ gia V-T0S0P0 ở tuổi 28 ngày vẫn còn
thấy rõ những tinh thể Ca(OH)2 hình thành dạng tấm, trong khi đó ở các mẫu có
pha phụ gia không còn xuất hiện thành phần vôi này nữa, mà thay vào đó là sản
phẩm thủy hóa CSH ở các dạng hình kim, kết bông hay tụ thành đám.
3.4

Xác định các chỉ tiêu của bê tông

3.4.1 Các yêu cầu của bê tông
(1) Mác bê tông thiết kế là 30MPa; (2) Độ sụt yêu cầu của hỗn hợp bê tông là
5-:-6 cm; (3) Hình thức thi công là dùng máy trộn thủ công, đầm theo công
nghệ đầm truyền thống; (4) Đảm bảo tuổi thọ lâu dài khi sử dụng.
3.4.2

Xác định thành phần bê tông

3.4.2.1 Xây dựng phần mềm tính toán thành phần bê tông có sử dụng PG
Để thực hiện việc tính toán TPBT nói chung và TPBT có sử dụng phụ gia nói
riêng, người tính toán phải mất khá nhiều thời gian khi phải tra nhiều bảng và
nội suy các giá trị trong bảng tra. Nhằm giảm khối lượng và thời gian của bước

12


làm này, việc tính toán TPBT có sử dụng phụ gia được số hóa và lập trình theo
ngôn ngữ Visual Basic trên cơ sở các bước như đề cập ở phần 2.3.
3.4.2.2 Tính toán thành phần bê tông khi chưa sử dụng phụ gia hóa dẻo
Áp dụng “Phần mềm tính toán thành phần bê tông có sử dụng phụ gia” để tính
toán cấp phối lý thuyết cho các tổ mẫu với lượng dùng phụ gia khoáng khác
nhau, coi như chưa sử dụng phụ gia hóa dẻo. Kết quả tính toán trong bảng 3-7.
Bảng 3-7. Các cấp phối và thành phần vật liệu trong bê tông theo tính toán
TT

KH mẫu

Khối lượng vật liệu cho 1m3 bê tông (kg)
CKD

XM

TB

SF

C

Đ

N

N/CKD

1

B-T0S0P0

339

339

0

0

706

1224

185

0,545

2

B-T30S0P0

374

262

112

0

661

1203

185

0,495

3

B-T25S5P0

388

272

97

19

650

1199

185

0,477

4

B-T20S10P0

361

253

72

36

666

1206

185

0,512

5

B-T15S15P0

388

272

58

58

647

1198

185

0,477

3.4.2.3

Xác định thành phần bê tông sau khi thí nghiệm có pha PGHD

Thí nghiệm kiểm tra độ lưu động để xác định lượng nước thực cần cho cả mẫu
có và không có PGHD. Kết quả xác định được như trong bảng 3-8.
Bảng 3-8. TPBT sau khi xác định lượng nước thỏa mãn độ lưu động yêu cầu
TT

KH mẫu

Khối lượng vật liệu cho 1m3 bê tông (kg)
CKD

XM

TB

SF

C

Đ

PGHD

N

N/
CKD

1

B-T0S0P0

339

339

0

0

706

1224

0

184

0,54

2

B-T0S0P0,3

339

339

0

0

706

1224

1,02

156

0,46

3

B-T30S0P0,3

374

262

112

0

661

1203

1,12

161

0,43

4

B-T25S5P0,3

388

272

97

19

650

1199

1,16

175

0,45

5

B-T20S10P0,3

361

253

72

36

666

1206

1,08

173

0,48

6

B-T15S15P0,3

388

272

58

58

647

1198

1,16

186

0,48

7

B-T0S0P0,35

339

339

0

0

706

1224

1,19

149

0,44

8

B-T30S0P0,35

374

262

112

0

661

1203

1,31

157

0,42

9

B-T25S5P0,35

388

272

97

19

650

1199

1,36

171

0,44

10

B-T20S10P0,35

361

253

72

36

666

1206

1,26

166

0,46

11

B-T15S15P0,35

388

272

58

58

647

1198

1,36

182

0,47

13


12

B-T0S0P0,4

339

339

0

0

706

1224

1,36

146

0,43

13

B-T30S0P0,4

374

262

112

0

661

1203

1,50

150

0,40

14

B-T25S5P0,4

388

272

97

19

650

1199

1,55

163

0,42

15

B-T20S10P04

361

253

72

36

666

1206

1,45

155

0,43

16

B-T15S15P0,4

388

272

58

58

647

1198

1,55

171

0,44

17

B-T0S0P0,45

339

339

0

0

706

1224

1,53

153

0,45

18

B-T30S0P0,45

374

262

112

0

661

1203

1,68

157

0,42

19

B-T25S5P0,45

388

272

97

19

650

1199

1,75

167

0,43

20

B-T20S10P045

361

253

72

36

666

1206

1,62

159

0,44

21

B-T15S15P0,45

388

272

58

58

647

1198

1,75

175

0,45

3.4.3 Cường độ nén, độ hút nước và khối lượng thể tích
Các kết quả xác định 3 chỉ tiêu cường độ nén, độ hút nước và khối lượng thể
tích của 21 cấp phối ở các ngày tuổi khác nhau như trong bảng 3-9.

Bảng 3-9. Kết quả thí nghiệm cường độ, độ hút nước và khối lượng thể tích của BT
T
T

KH mẫu

1

Cường độ ở
các tuổi (MPa)

Các chỉ tiêu
28 ngày tuổi

Các chỉ tiêu
60 ngày tuổi

3
ngày

7
ngày

14
ngày

KLTT
kg/dm3

Hp

%

R
MPa

KLTT
kg/dm3

Hp
%

R
MPa

B-T0S0P0

20,3

25,8

30,4

2,46

6,97

33,8

2,47

7,29

35,4

2

B-T0S0P0,3

18,7

27,5

35,1

2,50

6,30

38,6

2,51

6,28

40,5

3

B-T30S0P0,3

18,5

29,0

35,6

2,46

6,26

39,9

2,46

6,25

43,2

4

B-T25S5P0,3

19,1

28,4

36,1

2,44

6,20

40,2

2,45

6,18

43,3

5

B-T20S10P0,3

21,0

30,2

39,1

2,44

6,16

44,6

2,44

6,17

46,8

6

B-T15S15P0,3

19,7

29,0

36,5

2,42

6,18

41,6

2,42

6,18

44,8

7

B-T0S0P0,35

22,2

29,0

36,2

2,51

5,94

40,5

2,52

5,95

42,4

8

B-T30S0P0,35

21,0

30,5

37,2

2,46

5,92

42,0

2,46

5,94

45,2

9

B-T25S5P0,35

20,6

30,2

36,9

2,44

5,76

41,8

2,45

5,76

44,6

10

B-T20S10P0,35

22,8

32,2

40,5

2,45

5,73

45,7

2,45

5,72

49,1

11

B-T15S15P0,35

21,4

30,8

38,0

2,42

5,80

43,6

2,43

5,81

47,4

12

B-T0S0P0,4

24,3

32,5

40,2

2,51

5,50

44,0

2,51

5,51

45,4

14


13

B-T30S0P0,4

23,9

33,7

40,1

2,47

5,45

45,9

2,47

5,43

49,0

14

B-T25S5P0,4

23,7

32,9

39,7

2,45

5,26

45,0

2,46

5,30

48,5

15

B-T20S10P04

25,8

34,7

43,2

2,46

5,23

49,9

2,47

5,27

52,3

16

B-T15S15P0,4

24,5

33,4

40,5

2,44

5,30

46,9

2,44

5,31

50,1

17

B-T0S0P0,45

23,5

32,0

39,2

2,50

5,55

43,0

2,51

5,56

44,4

18

B-T30S0P0,45

23,0

32,7

39,3

2,46

5,54

44,1

2,46

5,53

46.0

19

B-T25S5P0,45

22,7

32,3

39,6

2,46

5,35

44,8

2,47

5,40

46.8

20

B-T20S10P045

24,9

33,7

42,6

2,50

5,31

48,5

2,51

5,36

50.8

21

B-T15S15P0,45

23,8

33,5

40,5

2,46

5,41

45,8

2,47

5,42

49,4

3.4.4 Tính thấm nước
Xác định hệ số thấm tại thời điểm 60 ngày tuổi cho 9 tổ mẫu trong đó có 1 mẫu
đối chứng không PG, 8 tổ mẫu có PG. Kết quả thí nghiệm như trong bảng 3-10.

Bảng 3-10. Kết quả thí nghiệm hệ số thấm
TT

KH mẫu

N/CKD

K (cm/s)

TT

KH mẫu

N/CKD

K (cm/s)

-10

1

B-T0S0P0

0,54

5,3*10

2

B-T30S0P0,35

0,42

4,5*10-11

6

B-T30S0P0,4

0,40

2,8*10-11

3

B-T25S5P0,35

0,44

3,8*10-11

7

B-T25S5P0,4

0,42

2,5*10-11

4

B-T20S10P0,35

0,46

3,0*10-11

8

B-T20S10P0,4

0,43

2,1*10-11

5

B-T15S15P0,35

0,47

3,7*10-11

9

B-T15S15P0,4

0,44

2,3*10-11

3.4.5 Độ mài mòn
Xác định độ mài mòn tại thời điểm 60 ngày tuổi cho 9 tổ mẫu giống thí nghiệm
thấm, kết quả như trong bảng 3-11.
Bảng 3-11. Kết quả thí nghiệm độ mài mòn
TT

KH mẫu

M(%)

TT

KH mẫu

M(%)

1

B-T0S0P0

6,08

2

B-T30S0P0,35

5,25

6

B-T30S0P0,4

4,80

3

B-T25S5P0,35

5,28

7

B-T25S5P0,4

4,82

4

B-T20S10P0,35

5,18

8

B-T20S10P0,4

4,75

5

B-T15S15P0,35

5,25

9

B-T15S15P0,4

4,79

15


3.4.6

Độ thấm ion Cl-

Hình 3-26. Mẫu thí nghiệm và sơ đồ vị trí các điểm lấy mẫu xác định lượng ion Cl-

Bảng 3-12. Độ thấm ion Cl- sau 6, 12, 24 tháng tại các vị trí điểm đo khác nhau
T
T

KH mẫu

Nồng độ ion Cl- (%) tại các vị trí
Sau 6 tháng
Sau 12 tháng
Sau 24 tháng

0cm
2cm
4cm
0cm
2cm
4cm
0cm
2cm
4cm

1

B-T0S0P0

0,76

0,422

0,141

1,126

0,648

0,198

1,835

0,835

0,278

2

B-T30S0P0,4

0,603

0,304

0,045

0,932

0,405

0,085

1,317

0,432

0,145

3

B-T25S5P0,4

0,584

0,217

0,037

0,814

0,272

0,080

1,226

0,300

0,118

4

B-T20S10P0,4

0,556

0,145

0,028

0,780

0,230

0,074

1,165

0,269

0,105

5

B-T15S15P0,4

0,562

0,178

0,030

0,802

0,254

0,081

1,194

0,275

0,121

3.4.7
TT

Chỉ số pH
Bảng 3-13. Chỉ số pH đo được sau 6, 12, 24 tháng tại điểm sâu 4cm
KH mẫu

6 tháng

12 tháng

24 tháng

1
2

B-T0S0P0
B-T30S0P0,4

12,2
11,7

11,5
11,6

11,4
11,6

3
4

B-T25S5P0,4
B-T20S10P0,4

11,6
11,4

11,5
11,3

11,4
11,3

5

B-T15S15P0,4

11,5

11,4

11,3

3.5
3.5.1

Tính toán hiệu quả kinh tế
Mục đích tính toán hiệu quả kinh tế

Mục đích tính toán hiệu quả kinh tế là đưa ra kết quả tính toán sơ bộ để so sánh

giá thành vật liệu cho 1m3 BT giữa các phương án sử dụng cấp phối vật liệu
16


khác nhau. Với mục tiêu là đưa ra được một giải pháp hợp lý đảm bảo được cả
yêu cầu kỹ thuật và kinh tế, nên việc tính toán và so sánh sẽ được tiến hành với
các phương án sử dụng tổ hợp phụ gia như trong nội dung nghiên cứu đã đề cập
và phương án chỉ dùng xi măng pooclăng bền sunphat.
3.5.2 Tính chi phí vật liệu cho các cấp phối khác nhau
LA chỉ tính chi phí vật liệu, coi biện pháp thi công áp dụng cho bê tông có và
không có phụ gia là như nhau. Đơn giá vật liệu lấy tại thời điểm nghiên cứu.
Kết quả tính toán chi phí vật liệu được thể hiện trên biểu đồ hình 3-37.

Hình 3-37. Biểu đồ so sánh chi phí vật liệu giữa các phương án khác nhau
Kết quả cho thấy: Ngoài cấp phối B-T15S15P0,4 có giá thành cao hơn, còn các
cấp phối sử dụng PG đều có lợi hơn so với phương án dùng XMPo bền sunphat.
3.6 Phân tích lựa chọn tỷ lệ phụ gia hợp lý
- Xét về mặt kỹ thuật, việc pha trộn phụ gia dù ở tỷ lệ nào đều cải thiện được
các đặc tính của BT so với mẫu không có phụ gia. Phương án dùng tổ hợp PG
cũng mang lại hiệu quả kỹ thuật tốt hơn so với XMPo bền sunphat là loại chỉ
giải quyết được một loại ăn mòn cho BT là ăn mòn sunphat, còn các hình thức
ăn mòn và phá hoại khác đối với BT và cốt thép thì chưa giải quyết được;
- Xét về tính kinh tế, có 3 tổ hợp vật liệu dùng phụ gia B-T30S0P0,4; B-T25S5P0,4
và B-T20S10P0,4 có giá thấp hơn so với phương án chỉ dùng XMPo bền sunphat
nên theo định hướng sẽ lựa chọn trong ba cấp phối này;
- Kết quả xác định các chỉ tiêu kỹ thuật của BT như cường độ, độ hút nước, độ
chống thấm, độ chống mài mòn và độ thấm ion Cl- cho thấy cấp phối B17


T20S10P0,4 là tốt nhất, tiếp sau là cấp phối B-T25S5P0,4 có các chỉ tiêu kỹ thuật

kém hơn so với cấp phối B-T20S10P0,4 một chút. Nếu xét về mặt kinh tế thì dùng
tổ hợp B-T25S5P0,4 chi phí thấp hơn so với tổ hợp B-T20S10P0,4 nên có thể xem
xét sử dụng khi muốn tiết kiệm chi phí. Hai cấp phối trên vừa đảm bảo các yêu
cầu về mặt kỹ thuật cho BT yêu cầu độ bền cao vừa đảm bảo chi phí ở mức
vừa phải, các loại phụ gia dùng trong bê tông đều có nguồn cung cấp dồi dào và
trữ lượng ổn định, hứa hẹn khả năng ứng dụng đại trà có triển vọng tốt.
3.7

Kết luận chương 3

(1) Trong khoảng khảo sát của LA với lượng tro bay từ 10-:-30%, silica fume
từ 5-:-15%, phụ gia hóa dẻo từ 0,3-:-0,45%, các chỉ tiêu đạt được đối với xi
măng, chất kết dính, vữa và bê tông có thể tóm tắt như sau: + Lượng nước tiêu
chuẩn của hồ xi măng và hỗn hợp vữa giảm đi khi dùng tro bay và tăng lên khi
dùng silica fume; + Các thí nghiệm phân tích hiện đại với đá xi măng và vữa
rắn chắc cho thấy các mẫu dùng phụ gia đều có lượng Ca(OH)2 giảm đi và
lượng CSH tăng lên so với mẫu đối chứng; + Lượng ion Cl-, SO3 trong các mẫu
có phụ gia đều nhỏ hơn so với mẫu không có phụ gia; Chỉ số pH ở các mẫu có
pha phụ gia chênh không nhiều so với mẫu không có phụ gia; + Các chỉ tiêu cơ
học và vật lý gồm cường độ, độ hút nước, khối lượng thể tích, độ thấm nước, độ
mài mòn đối với bê tông của mẫu có phụ gia đều được cải thiện so với mẫu
không có phụ gia giúp cho việc cải thiện độ bền lâu dài cho kết cấu công trình.
(2) Xây dựng được “Phần mềm tính toán thành phần bê tông có sử dụng phụ
gia” có xét đến sự thay đổi chỉ tiêu vật lý, cơ học của chất kết dính khi sử dụng
phụ gia khoáng với các tỷ lệ khác nhau đảm bảo chính xác khi tính toán.
(3) So sánh kết quả tính toán sơ bộ chi phí vật liệu khi sử dụng tổ hợp XM Po
thường kết hợp cùng PG (tro bay+silica fume+PGHD) với phương án chỉ dùng
XM Po bền sunphat cho thấy ngoài tổ hợp B-T15S15P0,4 có chi phí cao hơn còn
các tổ hợp khác đều có chi phí thấp hơn. Tổ hợp B-T20S10P0,4 tiết kiệm được 9%
và tổ hợp B-T25S5P0,4 tiết kiệm được 17% so với dùng XM Po bền sunphat.

(4) Chọn cấp phối tối ưu về kỹ thuật là B-T20S10P0,4. Trong trường hợp muốn
tiết kiệm chi phí có thể xem xét sử dụng cấp phối B-T25S5P0,4.
18


CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG BÊ TÔNG CÓ ĐỘ BỀN CAO CHO CẤU KIỆN
BẢO VỆ MÁI ĐÊ BIỂN GIAO THỦY-NAM ĐỊNH

4.1 Điều kiện áp dụng kết quả nghiên cứu bê tông có độ bền cao
- Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng cho những kết cấu công trình chịu tác
động đồng thời của sóng, dòng chảy và thủy triều trong môi trường biển gây ra.
Như vậy, loại BT này có thể ứng dụng tốt cho các bộ phận công trình thuộc
vùng nước lên xuống và chịu tác động của sóng đánh điển hình như các cấu
kiện kè bảo vệ mái đê và các bộ phận khác trên phần mái đê phía biển.
- Tỷ lệ phụ gia theo đề xuất có thể ứng dụng cho loại bê tông có yêu cầu độ bền
cao và có cấp mác cơ sở từ M25 đến M50.
4.2

Giới thiệu công trình và các cấu kiện thử nghiệm

4.2.1 Giới thiệu về công trình
Tuyến đê biển Giao Thủy, tỉnh Nam Định dài 31,2 km có nhiệm vụ bảo vệ dân
sinh, kinh tế, môi trường cho 205.799 người và 23.207ha đất canh tác.
Trong những năm gần đây, thực tế cho thấy trên tuyến đê biển quan trọng này,
tình trạng ăn mòn và mài mòn mạnh đang diễn ra đối với các cấu kiện bảo vệ
mái đê. Loại hình phá hoại này nếu tiếp tục phát triển theo tốc độ hiện nay thì
chỉ sau thời gian khoảng 10-:-15 năm sử dụng sẽ bị hỏng hẳn và không còn khả
năng bảo vệ thân đê như chức năng thiết kế ban đầu của nó nữa. Như vậy chỉ
đạt được mức 50% so với tuổi thọ thiết kế.
4.2.2 Giới thiệu về vị trí và cấu tạo các cấu kiện ứng dụng thử nghiệm

Tiến hành thử nghiệm trên một đoạn đê bị ăn mòn, bào mòn nghiêm trọng tại
cống Thanh Niên của đê Giao Thủy–Nam Định trong thời gian triển khai từ
15/11/2013 đến 6/4/2014. Các cấu kiện đúc thử nghiệm được chế tạo theo đúng
thiết kế với hình dạng kích thước của cấu kiện bê tông đúc sẵn (BTĐS) loại I và
theo mác thiết kế của loại bê tông công trình đang dùng là M25.
4.3

Vật liệu và thành phần bê tông ứng dụng thử nghiệm

4.3.1 Vật liệu sử dụng
Xi măng Bút Sơn PC40; Tro tuyển Phả Lại; Silica fume Castech; Cát Sông Lô;
Đá dăm Ninh Bình; Phụ gia hóa dẻo HWR100 của Castech; Nguồn nước sinh
hoạt tại trạm quản lý đê cống Thanh Niên.
19


4.3.2 Tính toán thành phần bê tông
Ứng dụng “Phần mềm tính toán thành phần bê tông có sử dụng phụ gia” do tác
giả lập để tính cấp phối vật liệu bê tông theo lý thuyết. Sau đó, dựa vào kết quả
tính toán cấp phối lý thuyết khi chưa sử dụng phụ gia hóa dẻo, tiến hành thí
nghiệm xác định lượng nước yêu cầu khi lượng phụ gia hóa dẻo sử dụng là
0,4% so với lượng chất kết dính.
Dùng lại cấp phối bê tông mác M25 của các cấu kiện cũ để có cơ sở đánh giá
hiệu quả của việc dùng tổ hợp phụ gia theo phương án đề xuất chọn trong LA.
Thành phần bê tông theo hai phương án có và không có phụ gia trong bảng 4-6.
Bảng 4-6. Thành phần vật liệu bê tông theo hai phương án có và không có PG
KH mẫu
CKD

Khối lượng vật liệu cho 1m3 bê tông (kg)

XM
TB
SF
C
Đ
PGHD

N

N/
CKD

T0S0P0

298

298

0

0

684

1236

0

180

0,6

T20S10P0,4

316

221

63

32

654

1219

1,27

155

0,49

4.4 KQ thí nghiệm trong phòng và ứng dụng thử nghiệm tại hiện trường
Tiến hành thí nghiệm trong phòng và hiện trường với hai loại bê tông.
4.4.1 Kết quả thí nghiệm trong phòng
Bảng 4-7. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu của hai loại BT có và không có PG
KH mẫu

Cường độ ở các tuổi (MPa)
3

7
14
28
ngày
ngày
ngày
ngày

Các chỉ tiêu 60 ngày tuổi
R
Hp
K
M
MPa
%
cm/s
%

T0S0P0

15,6

21,4

26,1

28,5

29,2

7,29

8,2*10-10

6,85

T20S10P0,4

18,5

26,6

33,2

38,1

40,8

6,27

7,9*10-11

5,64

Các kết quả thí nghiệm trong phòng cho thấy bê tông có sử dụng phụ gia đã
được cải thiện cường độ và độ bền so với bê tông không có phụ gia.
4.4.2 Kết quả ứng dụng thử nghiệm tại hiện trường
Dùng hai CPBT đã thí nghiệm trong phòng, tiến hành chế tạo 100 cấu kiện tấm
lát theo dạng kết cấu BTĐS loại I, trong đó 50 cấu kiện theo cấp phối T0S0P0
và 50 cấu kiện theo cấp phối T20S10P0,4 sau đó lắp ghép thay thế trên phần kè

bảo vệ mái đê tại vị trí chịu tác động mạnh của sóng và thủy triều lên xuống.
Các cấu kiện sau khi lắp ghép trên mái đê được kiểm tra chất lượng theo chu kỳ
6 tháng một lần bằng phương pháp không phá hoại sử dụng súng bắn và máy
20


siêu âm để xác định cường độ, đồng thời kết hợp với quan sát trực tiếp để đánh
giá hiện tượng ăn mòn phá hủy có xuất hiện không. Thí nghiệm được tiến hành
cố định với 4 cấu kiện theo cấp phối T0S0P0 và 4 cấu kiện theo cấp phối
T20S10P0,4, mỗi loại có 2 cấu kiện nằm phía dưới, 2 cấu kiện nằm khoảng giữa
trên thân kè. Ảnh thí nghiêm hiện trường như trên hình 4-15 và 4-18.

Hình 4-15. Lắp các cấu kiện mới vào vị trí thay thế cấu kiện cũ

Hình 4-18. Thí nghiệm kiểm tra cường độ tại hiện trường theo phương
pháp không phá hoại
Kết quả thí nghiệm cường độ của 8 cấu kiện được trình bày trong bảng 4-8 và
quan sát hiện trường cho thấy:
- Các cấu kiện không có phụ gia có cường độ thấp hơn so với cường độ các cấu
kiện có phụ gia;
- Các cấu kiện có phụ gia có sự suy giảm cường độ rất ít, bề mặt không có dấu
hiệu bị hư hỏng hay thay đổi gì so với ban đầu. Trong khi đó, các cấu kiện
không pha phụ gia có sự suy giảm cường độ với tốc độ nhanh hơn và có dấu
hiệu bị ăn mòn, bào mòn trên bề mặt rõ hơn.
21


Bảng 4-8. Kết quả đo cường độ tại hiện trường thử nghiệm

KH cấu

kiện TN

Cường độ xác định tại các thời điểm (MPa)
Ngay sau
khi lắp đặt

Sau 6
tháng

Sau 12
tháng

Sau 18
tháng

Sau 24
tháng

T0S0P0-CK1

26,3

25,5

24,7

23,9

23,2

T0S0P0-CK2

26,5

25,8

24,6

24,1

23,7

T0S0P0-CK3

27,0

26,7

25,9

25,2

24,8

T0S0P0-CK4

26,6

26,0

25,3

24,8

24,1

T20S10P0,4-CK1

37,4

37,3

37,2

37,2

37,1

T20S10P0,4-CK2

36,9

36,8

36,7

36,6

36,5

T20S10P0,4-CK3

36,8

36,8

36,7

36,6

36,6

T20S10P0,4-CK4

37,0

36,9

36,9

36,9

36,9

Những kết quả thí nghiệm trong phòng và hiện trường bước đầu cho thấy hiệu
quả của việc sử dụng tổ hợp phụ gia đối với việc nâng cao cường độ, độ bền
cho các cấu kiện bảo vệ mái đê biển khi chịu tác động mạnh của sóng và thủy
triều lên xuống.
Kết quả thử nghiệm trên đoạn đê này đã được đơn vị quản lý trực tiếp là “Hạt
quản lý đê điều Giao Thủy” cùng với cơ quan quản lý cấp trên là “Chi cục quản

lý đê điều và phòng chống lụt bão tỉnh Nam Định” kiểm tra, đánh giá và có
biên bản xác nhận kết quả ứng dụng các cấu kiện này như ở phụ lục 4.
4.5 Kết luận chương 4
(1) Chọn được công trình ứng dụng thực tế tại Giao Thủy-Nam Định đại diện
cho hệ thống đê biển Bắc Bộ, hiện đang có tình trạng xuống cấp hư hỏng nặng,
cần sớm khắc phục;
(2) Ứng dụng được “Phần mềm tính toán thành phần bê tông có sử dụng phụ
gia”do tác giả lập giúp xác định thành phần BT thí nghiệm một cách thuận tiện
và nhanh chóng;
(3) Ứng dụng thử nghiệm thành công với 100 cấu kiện được thay thế trên một
đoạn đê ở vị trí chịu tác động mạnh của sóng và dòng chảy, trong đó 50 cấu
kiện dùng tổ hợp phụ gia theo công thức của đề tài luận án và 50 cấu kiện theo
cấp phối BT cũ. Kết quả kiểm tra các cấu kiện sau 2 năm làm việc tại công trình
cho thấy các cấu kiện dùng phụ gia có các chỉ tiêu cơ lý tốt hơn và ít bị xuống
cấp hơn so với cấu kiện đối chứng.
22


KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
I. Kết quả đạt được của luận án
1. Làm rõ nguyên nhân và cơ chế phá hủy các kết cấu bảo vệ mái đê và bờ biển
là do tác động đồng thời của hai yếu tố chính là tác động hóa học và cơ học.
2. Làm rõ cơ sở khoa học để đưa ra phương án sử dụng tổ hợp phụ gia gồm tro
bay, silica fume và phụ gia hóa dẻo để nâng cao cường độ, độ bền cho bê tông,
lấy bê tông bảo vệ cốt thép.
3. Tiến hành các thí nghiệm phân tích hiện đại phi tiêu chuẩn (TGA; X-Ray;
SEM) với xi măng và vữa để có kết quả làm cơ sở khoa học minh chứng cho
tác dụng của việc sử dụng phụ gia để nâng cao độ bền về mặt hóa học cho BT.
4. Áp dụng phương pháp thí nghiệm cường độ chất kết dính và phương pháp
tính toán thành phần BT trong trường hợp có sử dụng phụ gia với một số điều

chỉnh theo đề xuất của tác giả để đảm bảo kết quả xác định được chính xác hơn.
5. Áp dụng một số tiêu chuẩn nước ngoài mà các nghiên cứu trước đây chưa sử
dụng, giúp đánh giá chính xác các chỉ tiêu và đảm bảo phù hợp với điều kiện
làm việc thực của đối tượng nghiên cứu trong luận án là kết cấu bảo vệ mái đê
và bờ biển, cụ thể là: EN12390-8-Thí nghiệm tính thấm nước BT bằng phương
pháp đo độ thấm xuyên sâu; ASTM C1138-Thí nghiệm độ mài mòn của bê tông
trong môi trường nước; ASTM C1152 -Thí nghiệm xác định hàm lượng ion Cl-;
6. Xây dựng được “Phần mềm tính toán thành phần bê tông có sử dụng phụ
gia” đơn giản, tiện dụng, đảm bảo tính toán chính xác thành phần vật liệu chế
tạo bê tông (có tính đến cả phụ gia) cho bước thí nghiệm.
7. Trong khoảng khảo sát của luận án với lượng tro bay từ 10-:-30%, silica
fume từ 5-:-15%, phụ gia hóa dẻo từ 0,3-:-0,45%, kết quả thí nghiệm trong
phòng cho thấy, với lượng sử dụng 20% tro bay, 10% silica fume thay thế xi
măng và 0,4% phụ gia hóa dẻo so với chất kết dính, bê tông đạt được các chỉ
tiêu tính chất tốt nhất, đáp ứng yêu cầu đối với kết cấu bảo vệ mái đê và bờ biển
và được lựa chọn là cấp phối tối ưu để sử dụng. Các kết quả cụ thể như sau:
+ Các chỉ tiêu xác định ở tuổi 60 ngày gồm: Cường độ đạt 52,3MPa; Độ hút
nước 5,27%; Hệ số thấm 2,1*10-11cm/s; Độ mài mòn 4,75%.
23