Nghiên cứu chế tạo bê tông cường độ cao cốt liệu bột mịn

Đạ i Họ c Quố c Gia Thà nh Phố Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠ I HỌC BÁ CH KHOA
-----------------------

TRẦ N HUY HÙ NG

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ
CAO CỐT LIỆ U BỘT MỊN

Chuyê n ngà nh : Vậ t liệ u và công nghệ vật liệu xây dự ng
Mã số ngành : 60.58.80

LUẬN VĂ N THẠ C SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, thá ng 11 nă m 2008


CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS Nguyễn Văn Chánh

Cán bộ chấm nhận xét 1:

Cán bộ chấm nhận xét 2:

Luận văn thạc só được bảo vệ tại :
HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày ……………….tháng……………..năm………………

Đại học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHÒNG ĐẠO TẠO SĐH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên
: Trần Huy Hùng
Phái: Nam
Ngày, tháng, năm sinh
: 31-12-1982
Nơi sinh: Kiên Giang
Chuyên ngành: Vật liệu và Công nghệ vật liệu xây dựng
MSHV: 01906757
I- TÊN ĐỀ TÀI :
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO CỐT LIỆU BỘT MỊN
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG :
1. Tổng quan tình hình nghiên cứu bê tông cường độ cao trên thế giới và trong nước.
2. Nghiên cứu lý thuyết khoa học về cơ chế ăn mòn của bê tông.
3. Nghiên cứu các đặc tính kỹ thuật của hệ nguyên vật liệu và bài toán thiết kế thành
phần hỗn hợp.
4. Nghiên cứu các tính chất cơ lý của bê tông cường độ cao cốt liệu bột mịn.
5. Nghiên cứu độ bền trong môi trường xâm thực mạnh của bê tông cường độ cao cốt
liệu bột mịn.
6. Kết luận đề tài và kiến nghị cho phần nghiên cứu tiếp theo.
III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 21-01-2008
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 25-11-2008

V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS NGUYỄN VĂN CHÁNH
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CN BỘ MÔN
QL CHUYÊN NGÀNH

PGS.TS NGUYỄN VĂN CHÁNH

PGS.TS NGUYỄN VĂN CHÁNH

Nội dung và đề cương luận văn thạc só đã được hội đồng chuyên ngành thông qua
Ngày……tháng ….năm 2008
TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH

TRƯỞNG KHOA QL NGAØNH


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy hướng dẫn
luận văn thạc só – PGS.TS Nguyễn Văn Chánh, người đã cho tôi những gợi ý hình
thành nên ý tưởng của đề tài, là một người Thầy và cũng như một người Cha đã tận
tình giúp đỡ và hướng dẫn tôi hoàn thành Luận văn tốt nghiệp này.
Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đến quý Thầy – Cô đã cống hiến công sức,
thời gian và tâm huyết để truyền đạt những kiến thức bổ ích trong suốt quá trình học
tập. Những kiến thức đó là hành trang không thể thiếu cho việc hoàn thành luận văn
tốt nghiệp này.
Và trong suốt thời gian tôi học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Bách
Khoa, tôi không thể nào quên sự quan tâm giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi của
các Thầy – Cô trong bộ môn Vật liệu xây dựng, phòng thí nghiệm vật liệu xây
dựng, phòng thí nghiệm hoá phân tích và phòng thí nghiệm chuyên sâu – Trường

Đại học Cần Thơ để tôi hoàn thành các nghiên cứu thực nghiệm.
Cuối cùng, tôi cũng chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè lớp cao học vật liệu
K2006 và các em sinh viên chuyên ngành Vật Liệu Xây Dựng đã tham gia đóng
góp ý kiến và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này.
Mặc dù Luận văn đã hoàn thành với tất cả sự cố gắng, phấn đấu nỗ lực của
bản thân. Nhưng do thời gian và kiến thức còn hạn chế, nên không tránh khỏi những
thiếu sót. Vì vậy kính mong quý thầy cô, quý anh chị và các bạn đồng nghiệp đóng
góp ý kiến để tôi khắc phục và nâng cao kiến thức của mình hơn nữa.
Tôi xin chân thành cảm ơn.
Tháng 11 năm 2008
Tác giả

TRẦN HUY HÙNG


TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Tên Đề tài:
” Nghiên cứu chế tạo bê tông cường độ cao cốt liệu bột mịn”
1.

Tính cấp thiết của đề tài
nước ta hiện nay, các công trình áp dụng công nghệ kết cấu ống thép nhồi

bê tông và bê tông cường độ cao cốt liệu mịn và bột mịn vẫn chưa được đề cập
nhiều; các nghiên cứu về tính chất kỹ thuật và công nghệ sản xuất loại bê tông này
vẫn chưa có những báo cáo làm tiền đề cho nghiên cứu và sản xuất. Chính vì những
lý do trên, vấn đề nghiên cứu chế tạo bê tông cường độ cao cốt liệu bột mịn là vấn
đề cần thiết.
2.

Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu bê tông cường độ cao Mác ≥ 100 Mpa chảy dẻo cao không có

cốt liệu lớn.
3.

Phương pháp nghiên cứu



Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm.
Nghiên cứu thực nghiệm các tính chất của hệ nguyên vật liệu và tính chất bê

tông theo các tiêu chuẩn thí nghiệm trong và ngoài nước.
4.

Những đóng góp của Luận văn



Chương 1 : Tổng quan tình hình nghiên cứu bê tông cường độ cao cốt liệu bột

mịn.


Chương 2 : Cơ sở khoa học và các phương pháp nghiên cứu.



Chương 3 : Nghiên cứu các đặc tính kỹ thuật của nguyên vật liệu sử dụng và

bài toán thiết kế thành phần hỗn hợp.

mịn.

Chương 4 : Nghiên cứu các tính chất của bê tông cường độ cao cốt liệu bột




Chương 5 : Nghiên cứu độ bền trong môi trường xâm thực mạnh của bê tông

cường độ cao cốt liệu bột mịn.
Kết luận đề tài và kiến nghị cho phần nghiên cứu tiếp theo.

5.

Cấu trúc của Luận văn
Luận văn gồm phần mở đầu, 5 chương, phần kết luận và tài liệu tham khảo
Luận văn gồm 113 trang thuyết minh ; 63 hình vẽ, hình chụp và đồ thị; 39

bảng biểu.

Tác giả

TRẦN HUY HÙNG


MỤC LỤC
Trang phụ bìa.. .............................................................................................................

Nhiệm vụ luận văn Thạc Só ..........................................................................................
Lời cảm ơn ....................................................................................................................
Tóm tắt luận văn Thạc Só .............................................................................................
Mục lục .. ......................................................................................................................
Danh mục các bảng ......................................................................................................
Danh mục các hình vẽ và đồ thị ...................................................................................
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt ........................................................................
Phần mở đầu .................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ
CAO CỐT LIỆU BỘT MỊN.........................................................................................6
1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu bê tông cốt liệu hạt mịn trong nước và
nước ngoài ....................................................................................................................6
1.1.1 Các nghiên cứu trên thế giới đề cặp đến bê tông cốt liệu mịn ...........................7
1.1.2 Các ứng dụng bê tông cường độ cao tại các nước .............................................10
1.1.2.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng bêtông cường độ cao trong hệ thống giao
thông của Mỹ .............................................................................................................10
1.1.2.2. Tình hình nghiên cứu sử dụng bêtông cường độ cao tại các nước
Châu Á.......................................................................................................................13
1.1.2.3 . Tình hình nghiên cứu sử dụng bê tông cường độ cao tại các nước
Châu u .....................................................................................................................16
1.1.2.4 . Tình hình nghiên cứu ứng dụng bêtông cường độ cao trong nước.................17
1.2

MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ...........................19

1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................19
1.2.2 Nhiệm Vụ Nghiên Cứu ....................................................................................20


CHƯƠNG 2 :CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................... 21

2.1 Bê tông cường độ cao ........................................................................................... 21
2.2. Cơ chế ăn mòn bê tông .......................................................................................... 27
2.2.1 n mòn loại I ...................................................................................................... 27
2.2.2 n mòn loại II..................................................................................................... 28
2.2.2.1 n mòn trong môi trường có CO2 .................................................................... 29
2.2.2.2 Sự ăn mòn cấu trúc của bê tông trong môi trường nước có chứa axit ............. 31
2.2.2.3 Sự ăn mòn bê tông trong môi trường nước có chứa bazơ ................................. 32
2.2.2.4 Sự ăn mòn bê tông của nhiều loại môi trường xâm thực ................................. 32
2.2.3 n mòn loại III ................................................................................................... 33
2.2.3.1 Quá trình ăn mòn cấu trúc bê tông trong môi trường muối sunfat................... 33
2.2.3.2 Quá trình ăn mòn cấu trúc bê tông trong môi trường muối clorua................... 34
2.3 Hệ Nguyên Vật Liệu Chế Tạo Bê Tông Cường Độ Cao...................................... 35
2.4 Bêtông cường độ cao có Cốt Sợi Polypropylene siêu mảnh................................. 38
2.4.1 Tính dẻo dai của bê tông sợi .............................................................................. 38
2.4.2 Đặc trưng hình học của sợi................................................................................. 38
2.5 Thiết Kế Cấp Phối Bêtông Cường Độ Cao Cốt Liệu Bột Mịn .............................. 39
2.6 Cơ Sở Thực Nghiệm .............................................................................................. 40
2.6.1 Phương pháp xác định các tính chất cơ lý của nguyên vật liệu thành phần........ 40
2.6.2 Phương pháp xác định các tính chất của hỗn hợp bêtông cường độ cao
cốt liệu bột mịn ............................................................................................................ 40
CHƯƠNG 3 : ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA NGUN VẬT LIỆU SỬ DỤNG
& BÀI TOÁN THIẾT KẾ THÀNH PHẦN HỖN HỢP ................................................ 46
3.1 Đặc tính kỹ thuật của nguyên vật liệu ..................................................................... 46
3.1.1 Ximăng ................................................................................................................ 46
3.1.2 Phụ gia khoáng silica fume .................................................................................. 47
3.1.3 Phụ gia lấp đầy siêu mịn bột cát & bột đá Ca3(PO4)2. ........................................ 50
3.1.4 Phụ gia dãn nỡ (Expanfluid) ............................................................................... 51
3.1.5 Phụ gia siêu dẻo (Dynamon SP1) ....................................................................... 52

3.1.6 Nước.................................................................................................................... 55
3.1.7 Sợi Polypropylene siêu mảnh ............................................................................. 55
3.2 Bài Toán Thiết Kế Thành Phần Hỗn Hợp Cho Bê Tông Cường Độ Cao
Cốt Liệu Bột Mịn ................................................................................................................... 56

CHƯƠNG 4 : NGHIÊN CỨU CÁC TÍNH CHẤT CỦA BÊ TƠNG CƯỜNG ĐỘ CAO
CỐT LIỆU BỘT MỊN .................................................................................................. 62
4.1 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố đến tính công tác của
hỗn hợp bê tông cường độ cao cốt liệu bột mịn ............................................................ 62
4.1.1 nh hưởng của tỉ lệ N/B đến tính dẻo của hỗn hợp BTCĐC CLBM.................. 63
4.1.2 nh hưởng của tỉ lệ Q/B đến tính công tác của hỗn hợp bê tông ....................... 64
4.1.3 nh hưởng của Silica fume đến tính công tác của hỗn hợp bê tông.................. 65
4.1.4 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của sợi polypropylene đến tính chảy dẻo
của bê tông cường độ cao cốt liệu bột mịn .................................................................. 66
4.2 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố đến cường độ chịu nén
của hỗn hợp bê tông cường độ cao cốt liệu bột mịn .................................................... 68
4.2.1 nh hưởng của tỉ lệ N/B đến cường độ chịu nén ................................................ 68
4.2.2 nh hưởng của tỉ lệ Q/B đến cường độ chịu nén ................................................ 69
4.2.3 nh hưởng của Silica fume đến cường độ chịu nén .......................................... 70
4.2.4 Nghiên cứu sự phát triển cường độ chịu nén của BTCĐC CLBM
theo thời gian ............................................................................................................... 72
4.2.5 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của sợi polypropylene đến cường độ chịu
nén của bê tông cường độ cao cốt liệu bột mịn ............................................................ 74
4.3

Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố đến cường độ chịu uốn của

hỗn hợp bê tông cường độ cao cốt liệu bột mịn ............................................................ 75
4.3.1 nh hường của tỉ lệ Q/B đến cường độ chịu uốn của BTCĐC CLBM ............... 75
4.3.2 nh hường của phụ gia silica fume đến cường độ chịu uốn

của BTCĐC CLBM ...................................................................................................... 77
4.3.3 nh hường của sợi Polypropylene đến cường độ chịu uốn của
BT CĐC CLBM ............................................................................................................ 78


4.4 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố đến cường độ chịu kéo của
hỗn hợp bê tông cường độ cao cốt liệu bột mịn ............................................................ 80
4.4.1 nh hường của tỉ lệ Q/B đến cường độ chịu kéo của BTCĐC CLBM ............... 80
4.4.2 nh hường của Silica fume đến cường độ chịu kéo của BTCĐC CLBM........... 81
4.4.3 nh hường của sợi Polypropylene đến cường độ chịu kéo của
BTCĐC CLBM ............................................................................................................ 82
4.5 Nghiên cứu độ co ngót của hỗn hợp bê tông cường độ cao cốt liệu bột mịn ......... 84
4.5.1 nh hường của tỉ lệ Q/B đến độ co ngót của BTCĐC CLBM............................ 85
4.5.2 nh hường của silica fume đến độ co ngót của BTCĐC CLBM........................ 86
4.5.3 nh hường của sợi polypropylene đến độ co ngót của BTCĐC CLBM............. 87
4.6 Nghiên cứu độ bền dẻo dai được đánh giá bằng khả năng chịu va đập của hỗn
hợp bê tông khi chưa có sợi Polypropylene và khi có sợi Polypropylene ................... 89
4.7 Nghiên cứu độ hút nước của hỗn hợp bê tông CĐC CLBM .................................. 91
4.8 Nghiên Cứu Sự Hình Thành Cấu Trúc Của Bê Tông Cường Độ Cao
Cốt Liệu Bột Mịn......................................................................................................... 91
CHƯƠNG 5 : NGHIÊN CỨU ĐỘ BỀN TRONG MÔI TRƯỜNG XÂM THỰC
MẠNH CỦA BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO CỐT LIỆU BỘT MỊN ........................... 95
5.1 Phương Pháp Nghiên Cứu Tạo Ra Môi Trường
n Mòn &ø Ngâm Mẫu Thử ................................................................................................. 95
5.1.1 Phương pháp nghiên cứu tạo ra môi trường ăn mòn và ngâm mẩu thử .............. 95
5.1.2 Phương pháp thử nhanh sự ăn mòn cấu trúc bê tông theo chu kỳ ....................... 96
5.1.3 Phương pháp tiến hành thực nghiệm................................................................... 96
5.2 Nghiên cứu và sự thay đổi về khối lượng .............................................................. 97
5.2.1 Nghiên cứu và sự thay đổi về khối lượng bê tông ngâm trong môi trường axit
sunfuaric H2SO4 5%...................................................................................................... 97

5.2.2 Nghiên cứu và sự thay đổi về khối lượng bê tông ngâm trong môi trường axit
Clohydric HCl 5%......................................................................................................... 99
5.2.3 Nghiên cứu và sự thay đổi về khối lượng bê tông ngâm trong môi trường
muối Natri Clorua (NaCl 26,4%)................................................................................ 101


5.3 Nghiên cứu và sự thay đổi về cường độ chịu nén ................................................ 104
5.3.1 Nghiên cứu sự thay đổi về cường độ của bê tông ngâm trong môi trường axít
sunfuaric H2SO4 5%.................................................................................................... 104
5.3.2 Nghiên cứu sự thay đổi về cường độ của bê tông ngâm trong môi trường axít
clohydric HCl 5%........................................................................................................ 105
5.3.3 Nghiên cứu sự thay đổi về cường độ của bê tông ngâm trong môi trường muối
Natri clorua 26,4%...................................................................................................... 107
Kết luận đề tài ........................................................................................................... 111
Kiến nghị ................................................................................................................... 113
Tài liệu tham khaûo .......................................................................................................


DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 1.1 So sánh đặc điểm một số loại cột bê tông cốt thép ..................................... 4
Bảng 1.2 Thành phần của bê tông cường độ cao có và không có cốt liệu thô ........... 8
Bảng 1.3 Cấp phối bê tông cường độ cao điển hình ................................................. 14
Bảng 1.4 Một số cầu sử dụng bê tông cường độ cao tại Nhật Bản ........................... 15
Bảng 3.1 Thành phần hố của xi măng Porland PC50 .................................................47
Bảng 3.2 : Đặc tính cơ lý của ximăng Portland PC50..................................................47
Bảng 3.3 : Thành phần hoá của bột cát nghiền mịn .................................................. 50
Bảng 3.4 : Thành phần hạt của bột cát nghiền mịn ................................................... 50

Bảng 3.5 : Các đặc tính của sợi polypropylene siêu mảnh ........................................ 54
Bảng 3.6 : Cấp phối bê tông không sử dụng sợi .................................................................... 58
Bảng 3.7 : Cấp phối bê tông có sử dụng sợi siêu mảnh Polypropylen 0.1% ......................... 59
Bảng 3.8 : Cấp phối bê tông có sử dụng sợi siêu mảnh Polypropylen 0.3% ......................... 60

Bảng 4.1 Kết quả độ chảy xoè của hỗn hợp bê tông khi thay đổi tỉ lệ N/B.............. 63
Bảng 4.2 Kết quả khảo sát độ dẻo của BTCĐC CLBM khi thay đổi tỉ lệ Q/B ........ 64
Bảng 4.3 Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của phụ gia silica fume đến tính dẻo của bê
tông cường độ cao cốt liệu bột mịn ............................................................................ 66
Bảng 4.4 Kết quả khảo sát tính chảy dẻo của bê tông cường độ cao cốt liệu bột mịn
khi có sử dụng sợi Polypropylene với tỉ lệ Q/B=15%................................................ 67
Bảng 4.5 Kết quả khảo sát cường độ chịu nén của BTCĐC CLBM khi thay đổi tỉ lệ
N/B............................................................................................................................. 68
Bảng 4.6 Kết quả khảo sát cường độ chịu nén của BTCĐC CLBM khi thay đổi tỉ lệ
Q/B............................................................................................................................. 70
Bảng 4.7 Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của phụ gia silica fume đến cường độ chịu
nén của bê tông cường độ cao cốt liệu bột mịn ......................................................... 71
Bảng 4.8 Kết quả khảo sát sự phát triển cường độ của BTCĐC CLBM


theo thời gian ............................................................................................................. 72
Bảng 4.9 Kết quả khảo sát cường độ chịu nén của bê tông cường độ cao cốt liệu bột
mịn khi có sử dụng sợi Polypropylene với tỉ lệ Q/B=15%......................................... 74
Bảng 4.10 Kết quả khảo sát cường độ chịu uốn của bê tông cường độ cao
cốt liệu bột mịn .......................................................................................................... 76
Bảng 4.11 Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của phụ gia silica fume đến cường
độ chịu uốn của bê tông cường độ cao cốt liệu bột mịn............................................. 77
Bảng 4.12 Kết quả khảo sát cường độ chịu uốn của bê tông cường độ cao
cốt liệu bột mịn khi có sử dụng sợi Polypropylene .................................................... 79
Bảng 4.13 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ Q/B đến cường độ chịu kéo

của bê tông cường độ cao cốt liệu bột mịn ............................................................... 81
Bảng 4.14 Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của phụ gia silica fume đến cường độ chịu
kéo của bê tông cường độ cao cốt liệu bột mịn ......................................................... 82
Bảng 4.15 Kết quả khảo sát cường độ chịu uốn của bê tông cường độ cao cốt liệu bột
mịn khi có sử dụng sợi Polypropylene ....................................................................... 82
Bảng 4.16 Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của tỉ lệ Q/B đến độ co ngót của bê tông
cường độ cao cốt liệu bột mịn .................................................................................... 85
Bảng 4.17 Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của phụ gia khoáng silica fume đến độ co
ngót của bê tông cường độ cao cốt liệu bột mịn ........................................................ 86
Bảng 4.18 Kết quả khảo sát độ co ngót của bê tông cường độ cao cốt liệu bột mịn
khi có và không có sử dụng sợi Polypropylene.......................................................... 87
Bảng 4.19 Kết quả khảo sát khả năng chịu va đập của bê tông cường độ cao cốt liệu
bột mịn khi không có sử dụng sợi Polypropylene ...................................................... 89
Bảng 4.20 Bảng khảo sát độ hút nước ...................................................................... 91
Bảng 5.1 Nồng độ của các loại dung dịch dùng thí nghiệm độ bền của bê tông ...... 95
Bảng 5.2 Khảo sát sự thay đổi khối lượng khi ngâm trong dung dòch
axit sunfuaric 5% ....................................................................................................... 98


Bảng 5.3 Khảo sát sự thay đổi khối lượng khi ngâm trong dung dịch
axit clohydric 5% ....................................................................................................... 99
Bảng 5.4 Khảo sát sự thay đổi khối lượng khi ngâm trong dung dịch
muối Natri clorua 26,5%.......................................................................................... 101
Bảng 5.5 Khảo sát sự thay đổi cường độ chịu nén khi ngâm trong dung dịch
axit sunfuaric 5% so với mẫu được ngâm trong môi trường bình thường................. 104
Bảng 5.6 Khảo sát sự thay đổi cường độ chịu nén khi ngâm trong dung dịch
axit Clohydric 5% so với mẫu được ngâm trong môi trường bình thường................ 106
Bảng 5.7 Khảo sát sự thay đổi cường độ chịu nén khi ngâm trong dung dịch
muối Natri clorua 26,4% so với mẫu được ngâm trong môi trường bình thường .... 108

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Cột bê tông có bê tông bao ngoài ống thép mỏng........................................ 5
Hình 1.2. Thành phần hạt của các loại bột mịn sử dụng trong nghiên cứu của tác giả
Patrick Rougeau........................................................................................................... 9
Hình 1.3. Thí nghiệm uốn 4 điểm trong nghiên cứu của
tác giả Martin Empelmann ......................................................................................... 9
Hình 1.4. Thí nghiệm đo co ngót của bê tông cường độ cao của tác giả Christoph
Muller, sử dụng hệ thống điện tử tự ghi dữ liệu......................................................... 10
Hình 1.5. Mặt cắt ngang của dầm double T kết hợp bản, nhịp 30m, sử dụng bê tông
cường độ cao .............................................................................................................. 11
Hình 1.6. Mặt cắt ngang của cấu kiện bản mặt cầu mỏng sử dụng bê tông
cường độ cao .............................................................................................................. 12
Hình 1.7. Cầu Wapello County, Iowa, USA, dầm I nhịp 33m................................... 13
Hình 1.8. Cầu Papatoetoe cho người đi bộ, Úc, dầm bản kết hợp, nhịp 20m.
sử dụng bê tông cường độ cao.................................................................................... 14
Hình 1.9. Cầu Sakata - Mirai cho người đi bộ, Nhật Bản, dầm bản kết hợp,


nhịp 50m, sử dụng bê tông cường độ cao................................................................... 15
Hình 1.10. Cầu Sunyudo (Hòa Bình) cho người đi bộ, Hàn Quốc, nhịp 120m,
sử dụng bê tông cường độ cao.................................................................................... 16
Hình 1.11 Cầu Lupu – Trung Quốc, sử dụng công nghệ ống thép nhồi bê tông ...... 16
Hình 1.12. Cấu kiện cầu thang lượn đúc sẵn, sử dụng bê tông cường độ cao............ 17
Hình 1.13 Cầu Cần Giuộc, sử dụng công nghệ kết cấu ống thép nhồi bê tông ........ 18
Hình 1.14 Cầu Xóm Củi, sử dụng công nghệ kết cấu ống thép nhồi bê tông........... 19
Hình 2.1 : Hạt silica fume được chụp dưới kính hiểm vy điện tử .............................. 25
Hình 2.2. Cấu trúc phân tử của polymer hay co-polymer polycarboxylate ............... 36
Hình 2.3. Phụ gia gốc polycarboxylate phân tán trên bề mặt các hạt ximăng, polymer
nhiều ion thì di chuyển giữa các hạt ximăng ............................................................. 37
Hình 2.4. Hạt ximăng có khuynh hướng kết tinh thì các polymer nhiều ion

sẽ cản trở.................................................................................................................... 37
Hình 2.5 Thiết bị kiểm tra cường độ chịu nén của mẩu bê tông............................... 41
Hình 2.6 Thiết bị kiểm tra cường độ chịu uốn của mẫu 4x4x16cm .......................... 41
Hình 2.7 Thiết bị kiểm tra cường độ chịu kéo trực tiếp của mẫu bê tông ................ 42
Hình 2.8 Thiết bị kiểm tra độ co ngót của mẫu bê tông 4x4x16cm.......................... 43
Hình 2.9 Thiết bị kiểm tra tính va đập của mẫu bê tông theo tiêu chuẩn ACI 544 .. 45
Hình 3.1. nh chụp hạt silicafume bằng kính hiển vi điện tử quét ........................... 48
Hình 3.2. nh chụp bột đá siêu mịn bằng kính hiển vi điện tử quét.......................... 51
Hình 3.3 : Sợi polypropylene .................................................................................. 56
Hình 3.4 : Tấm sợi polypropylene ............................................................................. 56
Hình 4.1. Hình dạng và kích thước của thiết bị thử độ chảy xòe cho bêtông tự đầm
không cốt liệu lớn ...................................................................................................... 62
Hình 4.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ N/B đến tính dẻo của hỗn hợp BTCĐC CLBM ......... 64
Hình 4.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ Q/B đến tính dẻo của hỗn hợp BTCĐC CLBM ......... 65
Hình 4.4 Ảnh hưởng của silica fume đến tính dẻo của hỗn hợp bê tông ................... 66


Hình 4.5 Ảnh hưởng của sợi PP đến tính dẻo của hỗn hợp bê tông.......................... 67
Hình 4.6 Ảnh hưởng của tỉ lệ N/B đến cường độ chịu nén .........................................69
Hình 4.7 Ảnh hưởng của tỉ lệ Q/B đến cường độ chịu nén .........................................70
Hình 4.8 Ảnh hưởng của silica fume đến cường độ chịu nén .....................................71
Hình 4.9 Sự phát triển của cường độ bê tông theo thời gian.................................... 73
Hình 4.10 So sánh sự ảnh hưởng của sợi Polypropylene đến cường độ chịu nén ..... 74
Hình 4.11 Hình dạng mẩu không có sợi và có sợi Polypropylene sau khi nén ......... 75
Hình 4.12 nh hưởng của cường độ chịu uốn với các tỉ lệ Q/B................................ 76
Hình 4.13 nh hưởng của silica fume đđến cường độ chịu uốn ................................ 78
Hình 4.14 So sánh sự ảnh hưởng của sợi Polypropylene đến cường độ chịu uốn ..... 79
Hình 4.15 Thí nghiệm uốn 3 điểm cho mẩu dầm 40x40x160mm............................ 79
Hình 4.16 nh hưởng của tỉ lệ Q/B đến cường độ chịu kéo của BTCĐC CLBM.... 81
Hình 4.17 nh hưởng của silica fume đđến cường độ chịu kéo ................................ 82

Hình 4.18 Ảnh hưởng của sợi Polypropylene đến cường độ chịu kéo ...................... 83
Hình 4.19 Thí nghiệm kéo trực tiếp theo tiêu chuẩn ASTM 2523 ........................... 83
Hình 4.20 Ảnh hưởng tỉ lệ Q/B đến độ co ngót......................................................... 85
Hình 4.21 Ảnh hưởng của silica fume đến độ co ngót .............................................. 87
Hình 4.22 Biểu đồ biểu diễn co ngót theo thời gian ................................................. 88
Hình 4.23 Các mẩu thử co ngót và đồng hồ đo ......................................................... 88
Hình 4.24 Biểu đồ so sánh khả năng chịu va đập ..................................................... 90
Hình 4.25 Sự liên kết giữa nền bê tông cường độ cao & sợi Polypropylene ............ 92
Hình 4.26 Cấu trúc nền bê tông cường độ cao cốt liệu bột mịn................................ 92
Hình 4.27 Cấu trúc của bê tông cường độ cao cốt liệu bột mịn ................................ 93
Hình 5.1 Sự thay đổi về khối lượng các mẫu ngâm trong dung dịch
axit sunfuaric 5% so với ban đầu .............................................................................. 98
Hình 5.2 Sự thay đổi về khối lượng các mẫu ngâm trong dung dịch
axit clohydric 5% so với ban đầu ............................................................................. 100


Hình 5.3 Sự thay đổi về khối lượng các mẫu ngâm trong dung dịch
Muối Natri clorua 26,5% so với ban đầu ................................................................. 102
Hình 5.4 Hình so sánh giữa mẫu được ngâm trong dung dịch axit clohydric 5%
với mẫu được dưỡng hộ trong điều kiện bình thường .............................................. 103
Hình 5.5 Hình so sánh giữa mẫu được ngâm trong dung dịch axit clohydric 5%
với mẫu được ngâm trong dung dịch muối Natri clorua 26,4% ............................... 104
Hình 5.6 Sự suy giảm cường độ của các mẫu ngâm trong dung dịch
axit sunfuaric 5% so với mẫu bê tông đối chứng ..................................................... 105
Hình 5.7 Sự suy giảm cường độ của các mẫu ngâm trong dung dịch
axit clohydric 5% so với mẫu bê tông đối chứng ..................................................... 107
Hình 5.8 Sự suy giảm cường độ của các mẫu ngâm trong dung dịch
Muối Natri clorua 26,4% so với mẫu bê tông đối chứng ......................................... 109
Hình 5.9 Mẩu sau khi được ngâm trong dung dịch axit Clohydric 5% và mẫu
bê tông đối chứng được dưỡng hộ trong điều kiện bình thường............................... 110

CÁC KÝ HIỆU
RC

: Kết cấu bê tông cốt thép

S

: Kết cấu thép.

CFST

: Kết cấu ống thép nhồi bê tông.

SRC

: Kết cấu bê tông lõi thép.

CKD

: Chất kết dính.

C-S-H

: Calcium silicate hydrate.

C2S

: CaO.2SiO2.

C3S

: CaO.3SiO2.

C3A

: CaO.3Al2O3.

C4AF

: CaO.4Al2O3.Fe2O3.

TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam


ASTM

: American Society of Testing and Material.

ACI

: The American Concrete Institute.

Wđ

: Động năng.

n

: Số lần va đập.

m

: Khối lượng vật rơi.

V

: Vận tốc của trọng lượng vật rơi tại thời điểm va đập vào mẫu.

X

: Khối lượng của xi măng.

X

: Khối lượng riên của xi măng.

SF

: khối lượng của silica fume.

SF

: Khối lượng riêng của silica fume.

Q

: Khối lượng của bột cát.

Q

: Khối lượng riêng của bột cát.

DN

: Khối lượng của bột dãn nở.

DN

: Khối lượng riêng của bột dãn nở.

CaP

: Khối lượng của bột Ca3(PO4)2.

CaP

: Khối lượng riêng của bột Ca3(PO4)2.

N

: Khối lượng của nước.

N

: Khối lượng riêng của nước.

PG

: Khối lượng của phụ gia siêu dẻo.

PG

: Khối lượng riêng của phụ gia siêu dẻo.

S

: Khối lượng của sợi polypropylene.

S

: Khối lượng riêng của sợi polupropylene.

B

: Tổng khối lượng bột mịn của hỗn hợp.

N/B

: Tỉ lệ nước/tổng khối lượng bột mịn.

Q/B

: Tỉ lệ Bột cát/tổng khối lượng bột mịn.

BTCĐC CLBM

: Bê tông cường độ cao cốt liệu bột mịn.

PP

: Polypropylene.


Rn28 ngày

: Cường độ chịu nén ở độ tuổi 28 ngày.

RU28 ngày

: Cường độ chịu uốn ở độ tuổi 28 ngày.

RK28 ngày

: Cường độ chịu kéo ở độ tuổi 28 ngày.

Lx

: Sự thay đổi chiều dài ở các tuổi %.

L

: Sự khác biệt chiều dài mẫu thử so với thanh chuẩn ở các tuổi.

L0

: Sự khác biệt chiều dài mẫu thử so với thanh chuẩn ở lần đo đầu.

G

: Chiều dài mẫu thử.

H2SO4

: Axit Sunfuaric

HCl

: Axit Clohyric.

NaCl

: Muối Natri clorua.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.

N.P. Lee, D.H. Chisholm. (2005). Study Report – No.146 – Reactive Powder

Concrete.
2.

Jianxin Ma, Jorg Dietzl. Ultra high performance self compacting concrete.

3.

Abouzar Sadrekarimi. (2004). Development of a light Weight Reactive Powder

concrete.
4.

Proceeding og the international Symposium on Ultra High Performance

concrete, Kassel, Germany, 2004.
5.

Proceeding of the international Symposium on Ultra High Performance

Concrete, Kassel, Germany, 2008.
6.

Viện só. GS. TSKH. IU. M. Bazenoy, PGS. TS. Bạch Đình Thiên, TS. Trần Ngọc

Tính, công nghệ bê tông, Nhà xuất bản xây dựng, 2004.
7.

PGS. TS. Nguyễn Viết Trung, TS. Nguyễn Ngọc Long, KS. Nguyễn Đức Thị

Thu Định, Phụ gia và hoá chất dùng cho bê tông, Nhà xuất bản Xây Dựng, 2004.
8.

Bộ xây dựng, Tuyển tập Tiêu chuẩn xây dựng của Việt Nam (Tập X : Phương

pháp thử), Nhà xuất bản Xây dựng, 1997.
9.

Nguyễn Văn Chánh, Trần Văn Miền : Basalte fiber reinfored high strength

concrete, Proceeding of international concrete. Our world in concrete anh structures,
Aug – 2003, Singapore.
10.

Lê Văn Hải Châu, Nghiên cứu bê tông cường độ cao Mac lớn hơn 800 – có tính

dẻo cao để phục vụ các công trình đặc biệt chịu tải trọng lớn, Luận văn thạc só, Đại học
Bách Khoa Tp. HCM, 2004.


11.

Standard practice for use of apparatus for the determination of length change of

hardened cement paste, mortar, and concrete. ASTM C490 – 04.
12.

Phùng Văn Lự, Phạm Duy Hữu, Phan Khắc Trí, “Vật liệu xây dựng”, Nhà xuất

bản giáo dục.
13.

Nguyễn Tấn Quý, Nguyễn Thiện Ruệ, “Giáo trình công nghệ bê tông xi măng”,

tập 1, nhà xuất bản giáo dục.
14.

PGS.TS Nguyễn Văn Chánh, Ths. Kin Huy Hoàng, Bùi Phương Trinh, Nghiên

cứu chế tạo bê tông chất lượng cao chảy dẻo sử dụng cốt liệu mịn, Luận văn tốt nghiệp,
2008.
15.

Ths. Kim Huy Hoàng, Lê Viết Đức Hiền, Huỳnh Bá Phát, Nghiên cứu chế tạo

bê tông hiệu năng siêu cao sử dụng hỗn hợp sợi thép.
16.

GS. TS. Nguyễn Viết Trung, KS. Trần Việt Hùng, Kết cấu ống thép nhồi bê

tông, Nhà xuất bản xây dựng.
17.

Bài giảng “Vật liệu xây dựng nâng cao”, PGS.TS Phan Xuân Hoaøng


1

PHẦN MỞ ĐẦU
Ngày nay, trong thời đại công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, Đảng và
chính phủ luôn luôn khuyến khích, kêu gọi các nhà đầu tư trong và ngoài nước đầu
tư và phát triển vào các vùng kinh tế trọng điểm, phát triển cơ sở hạ tầng và khoa
học kỹ thuật của nước ta. Bên cạnh đó, lãnh vực xây dựng là một trong những ngành
tiên phong trong công cuộc xây dựng đất nước theo con đường công nghiệp hoá và
hiện đại hoá. Chính vì thế, con người luôn luôn tìm kiếm và phát triển không ngừng
nhằm tối ưu hoá khả năng chịu lực tốt nhất của vật liệu và vẫn giữ được vẽ mỹ quan
của công trình.
Trong xây dựng công trình, phẩm chất của vật liệu xây dựng thông thường
được đánh giá dựa trên những yếu tố như tính kinh tế, cường độ (độ bền) kết cấu,

tính bền lâu và khả năng khai thác thuận tiện. Người thiết kế còn quan tâm lựa chọn
tối ưu các vật liệu khác nhau và các phương pháp xây dựng, sao cho kết cấu có giá
thành rẻ nhất mà vẫn giữ các yêu cầu về thẩm mỹ và mang phong cách hiện đại.
Các phương pháp cải tiến việc sử dụng vật liệu có thể phân thành 2 loại. Thứ
nhất là lựa chọn và thứ hai là tổ hợp các loại vật liệu thích hợp từ các vật liệu mới
với các đặc tính cần thiết trong xây dựng, vì vậy kết quả là đã ra đời một loại vật
liệu liên hợp. Sự lựa chọn các loại vật liệu khác nhau có thể được gắn vào các dạng
mặt cắt ngang với các dạng đặc trưng hình học thích hợp nhất, sao cho các đặc tính
của mỗi loại vật liệu sẽ được tận dụng triệt để.
Việc ứng dụng các kết cấu liên hợp thép – bê tông là một xu hướng tất yếu
và ngày càng được cải tiến trong kỹ thuật xây dựng, đặc biệt trong xây dựng công
nghiệp, nhà cửa và cầu đường.
Khác với ống thép thường, ống thép nhồi bê tông (CFST) chỉ làm việc hiệu
quả khi chịu nén. Khi chịu kéo khả năng chịu lực của nó nhỏ hơn nhiều. Về mặt này
ống thép nhồi bê tông tương tự kết cấu bê tông cốt thép (RC). Do đó, trong một heä


2

thống kết cấu chịu lực nên dùng ống thép nhồi bê tông chỉ cho cấu kiện chịu nén.
Tuy nhiên, trong một số trường hợp cũng có thể dùng ống thép nhồi bê tông làm cấu
kiện chịu kéo vì các lý do đặc biệt như : để chống gỉ cho bề mặt trong ống thép, để
tăng độ cứng chống uốn hay tăng trọng lượng bản thân.
Diện tích bề mặt ngoài của kết cấu ống thép nhồi bê tông chỉ nhỏ bằng một
nửa so với kết cấu thép cán có cùng khả năng chịu lực, do đó chi phí về sơn phủ và
bão dưỡng cũng ít hơn. Trên bề mặt của ống hình trụ sẽ đọng lại bụi và chất bẩn vì
vậy kết cấu ống thép nhồi bê tông có độ bền chống gỉ cao.
Do kết cấu thường là các thanh trụ tròn nên cải thiện được tính chất khí động
học và tính ổn định. Độ cứng chống xoắn của các thanh loại ống tròn này cao hơn
nhiều so với thanh mặt cắt hở. Các ống thép nhồi bê tông không cần sơn phủ, mạ

kim loại hoặc bít kín m