NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG PHỤ GIA KHOÁNG HOẠT TÍNH SF ĐẾN TÍNH CHẤT BÊ TÔNG SIÊU TÍNH NĂNG – UHPC

TÓM TẮT:

Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu về sự ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia khoáng hoạt tính – Silica fume đến tính chất hỗn hợp UHPC và UHPC: Độ chảy xoè, hàm lượng bọt khí, thời gian đông kết, cường độ chịu nén, Modul đàn hồi, cường độ chịu kéo và cường độ chịu uốn.

ABSTRACT:

This paper presents the research results on the influence of mineral additive content – Silica fume on the properties of UHPC and UHPC mixtures: flow, air bubble content, setting time, compressive strength, Modul elasticity, tensile strength and flexural strength.

Từ khoá: Bê tông siêu tính năng – UHPC, phụ gia khoáng hoạt tính – Silica fume, sợi thép, bảo dưỡng nhiệt ẩm, cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo trực tiếp, cường độ chịu kéo khi uốn, Modul đàn hồi và hệ số Poison.

Keywords: Ultra High Performance Fibre Reinforced Concrete  – UHPC, mineral additives – Silica fume, micro steel fiber, heat moisture curing, compressive strength, tensile strength, flexural strength, Modulu elasticity and Poisson’s.

I. TỔNG QUAN VỀ UHPC

Bê tông tính năng siêu cao (UHPC) thể hiện sự vượt trội về các đặc tính như cường độ và độ dẻo dai, độ bền lâu vói cường độ chịu nén lên tới 200 MPa, kéo 17 MPa, modul đàn hồi 55 Gpa.

Vật liệu thành phần có thể sử dụng để sản xuất UHPC bao gồm: xi măng, cát thạch anh, cát nghiên granite, các loại phụ gia khoáng hoạt tính, phụ gia hóa học, sợi thép cường độ cao, sợi tổng hợp và một tỷ lệ nước trên chất kết dính rất thấp.

Nhờ sử dụng phụ gia hoạt tính – Silica fume thay thế một phần xi măng mà hỗn hợp thành phần UHPC có được sự tối ưu hoá về độ đặc chắc và thành phần khoáng đóng rắn. Ngoài ra, Silica fume còn giúp UHPC có sự tăng cường rất lớn về mặt cường độ thông qua các phản ứng pozzolanic.

II. TIÊU CHUẨN – VẬT LIỆU

1. Tiêu chuẩn, phương pháp nghiên cứu

  • TCVN 2682:2009, Xi măng Poóc lăng – Yêu cầu kỹ thuật;
  • TCVN 8827:2020, Phụ gia khoáng hoạt tính cao dùng cho bê tông và vữa – Silica fume và Tro trấu nghiền mịn;
  • TCVN 9036:2011, Nguyên liệu để sản xuất thuỷ tinh – Cát – Yêu cầu kỹ thuật;
  • TCVN 11586:2016, Xỉ hạt lò cao nghiền mịn dùng cho bê tông và vữa;
  • TCVN 12392-1:2018, Sợi cho bê tông – Phần 1: Sợi thép;
  • TCCS 02:2017/IBST, Bê tông tính năng siêu cao UHPC – hướng dẫn thiết kế kết cấu;
  • NF P18-470, Concrete – Ultra-High Performance Fibre-Reinforced Concrete (UHPC) – Specifications, performance, production and conformity;
  • ASTM C230/C230M-21, Standard Specification for Flow Table for Use in Tests of Hydraulic Cement;
  • ASTM C469/C469M-14e1, Standard Test Method for Static Modulus of Elasticity and Poisson’s Ratio of Concrete in Compression;

2. Vật liệu thành phần

3. Cấp phối đánh giá

Các mẫu thí nghiệm tính chất cơ lý có kích thước như sau:

  • Cường độ chịu nén, Modul đàn hồi: mẫu trụ d10xh20 cm;
  • Cường độ chịu kéo: mẫu 5x10x50 cm;
  • Cường độ chịu uốn: mẫu lập phương 10x10x40 cm;

III. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

1. Các tính chất của hỗn hợp UHPC

2. Các tính chất của UHPC

a) Cường độ chịu nén

b) Cường độ chịu kéo, cường độ chịu uốn

Như vậy:

  • Trung bình cường độ chịu kéo của mẫu UHPC 10%-SF tại vết nứt đầu tiên bằng 71,7% so với giá trị phá huỷ;
  • Trung bình cường độ chịu kéo của mẫu UHPC 15%-SF tại vết nứt đầu tiên bằng 72,6% so với giá trị phá huỷ;
  • Trung bình cường độ chịu kéo của mẫu UHPC 20%-SF tại vết nứt đầu tiên bằng 77,8% so với giá trị phá huỷ.

IV. KẾT LUẬN

  • Các cấp phối UHPC trong nghiên cứu đảm bảo được yêu cầu về tính công tác trong thi công.
  • Việc sử dụng 10%-SF cấp phối UHPC đạt cấp cường độ 145/9 MPa. Sử dụng 15%-SF cấp phối UHPC đạt cấp cường độ 155/10 MPa. Sử dụng 20%- SF cấp phối UHPC đạt cấp cường độ 165/11 MPa.
  • Mẫu 20%-SF có kết quả kiểm tra cao nhất, cường độ chịu nén trung bình là 171,7 MPa, cường độ chịu kéo trung bình là 12,23 MPa, cường độ chịu uốn trung bình 32,26 MPa và Modul đàn hồi trung bình 51,16 GPa.
  • Cường độ chịu nén của UHPC-SF tỉ lệ thuận với hàm lượng Silica fume sử dụng, mức tăng của các mẫu 15% và 20% so với 10% lần lượt là 7,3% và 12,3%.
  • Cường độ chịu kéo của UHPC-SF tỉ lệ thuận với hàm lượng Silica fume sử dụng, mức tăng của các mẫu 15% và 20% so với 10 % lần lượt là 6,6% và 13,2%.
  • Cường độ chịu uốn của UHPC-SF tỉ lệ thuận với hàm lượng Silica fume sử dụng, mức tăng của các mẫu 15% và 20% so với 10 % lần lượt là 28,4% và 42,3%.
  • Quan hệ giữa cường độ chịu kéo và cường độ chịu uốn của UHPC-SF là 1,00:2,47.
  • Cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo tại tuổi 28 ngày (sau hấp 72h) so với tuổi 5 ngày (sau hấp 72h) lần lượt cao hơn là 2,8% và 4,2%.

 

TÀI LIỆU THAM KHẢO

  • FHWA TechNote HRT-11-038, Ultra-High Performance Concrete;
  • Properties of Field-Cast UHPC-Class Materials;
  • FHWA-HRT-18-036, Properties and Behavior of UHPC-Class Material;
  • ACI 239C-2018, Emerging Technology Report (ETR) The Structural Design of Ultra-High Performance Concrete;
  • FHWA-HRT-06-103, Material Property Characterization of Ultra-High Performance Concrete;
  • ASTM C1609/C1609M-19a, Standard Test Method for Flexural Performance of Fiber-Reinforced Concrete (Using Beam With Third – Point Loading);
  • ASTM C1579-21, Standard Test Method for Evaluating Plastic Shrinkage Cracking of Restrained Fiber Reinforced Concrete (Using a Steel Form Insert);

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *