MỞ ĐẦU 1. TÍNH CÁP THIẾT CỦA ĐÈ TÀI Trong công trình xây dựng nói chung, bê tông là loại vật liệu được sử dụng với khối lượng rất lớn, chiếm trên 60% khối lượng các kết cấu công trình. Hiện nay, ở Việt Nam các công trình xây dựng thủy lợi thường sử dụng bê tông với cường độ nén là 20 - 40 MPa, nên kích thước kết cấu lớn. Đặc biệt sự phát triển của các công trình như các kết câu chịu ăn mòi, mài mòn như giàn khoan, cánh cống vùng triều và nội đồng, các kết cầu vỏ mỏng., đòi hỏi sự phát triển loại vật liệu mới như bê tông cốt sợi.
Những kết cấu vỏ mỏng như cánh cống thì khó bồ trí cốt thép truyền thống. Đồng thời trong môi trường ăn mòn sử dụng cốt thép thông thường không tốt. Trong điều kiện công nghệ và môi trường ở Việt Nam hiện nay, nhiều công trình hoặc các bộ phận kết cau của công trình bằng bê tông hay bê tông cốt thép đã phát sinh vết nứt ngay trong giai đoạn thi công hoặc chỉ sau một thời gian sử dụng rất ngăn. Như vậy có một nhu cầu rất quan trọng là phòng tránh và xử lý các dạng vết nứt phát sinh trong quá trình thi công và khai thác các công trình bê tông cốt thép.
Có rất nhiều nguyên nhân gây ra vết nứt đối với các cấu kiện bê tông như do 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 rất phức tạp làm cho vật liệu bê tông thông thường không đủ khả năng chịu lực. Dé giải quyết van dé này người ta đã sử dụng rất nhiều biện pháp như căng kéo cốt thép dự ứng lực, dùng các chất phụ gia chống co ngót, hay bồ trí các loại cốt thép đặc biệt tại các vị trí cần thiết., tuy nhiên các giải pháp này không phải trường hợp nào cũng có thê phát huy được tác dụng của nó. Bên cạnh đó các nhà khoa học còn tìm các giải pháp dé tăng cường khả năng chịu lực của bê tông thông qua việc thay đổi một số tính chất của vật liệu này như cho thêm vào bê tông một số cốt liệu muội silic, các loại SỢI. Sợi được dùng dé gia cường bê tông có rất nhiều loại như sợi thép, sợi cacbon, soi thủy tinh, sợi tổng hợp polyme, sợi bazan, sợi thực vật.
Trong các giải pháp trên, một giải pháp được nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới quan tâm đó là tăng cường tính chất của bê tông bằng các loại vật liệu dạng sợi. Vì vậy, nghiên cứu chê tạo bê tông cot sợi là cân thiệt. MỤC DICH CUA DE TÀI — Nghiên cứu chê tạo bê tông sử dụng côt sợi polyme có cường độ uôn cao trong điêu kiện Việt Nam. — Thiét kê cơ sở cánh công vùng triêu sử dụng bê tông côt sợi.
PHẠM VI NGHIÊN CỨU — Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm các chỉ tiêu chế tạo bê tông và bê tông cốt sợi — Thiết kế cánh cống có kích thước bxh = (3x3)m (chịu được áp lực nước. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Từ mục tiêu nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu đặt ra, luận văn thực hiện các nội dung nghiên cứu chủ yếu như sau: — Tống quan về tình hình nghiên cứu và ứng dụng của bê tông cốt sợi trên thế giới và ở Việt Nam. — Khảo sát nghiên cứu nguyên vật liệu ở Việt Nam dé chế tạo bê tông cốt sợi đựa trên các tiêu chuẩn hiện hành. — Nghiên cứu thiết kế thành phần bê tông cốt sợi.
Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng sợi phân tán đến các tính chất của bê tông như tính công tác, biến dạng co ngót, cường độ uốn, cường độ nén, mô đun đàn hồi của bê tông. — Nghiên cứu sự làm việc của cánh cống sử dụng bê tông cốt sợi. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU — Nghiên cứu lý thuyết: Thu thập tài liệu, phân tích nghiên cứu đã có và kết hợp thí nghiệm. — Nghiên cứu thực nghiệm: Kế thừa nghiên cứu có trước ở thé giới và Việt Nam.
TONG QUAN VE BE TONG COT SỢI VÀ CÁNH CONG LAY NƯỚC 1.1 Tổng quan về bê tông cốt sợi Bê tông cốt sợi (BTCS) là loại vật liệu composite trong đó phan vật liệu nền là bê tông xi măng, phần cốt là các loại sợi nhỏ. Sự có mặt của cốt sợi làm cho BTCS có khả năng chống lại sự co ngót và nứt trong quá trình rắn chắc và làm việc, đồng thời làm tăng cường độ kéo, uôn và nâng cao độ dẻo dai. Do có các đặc tính ưu việt hơn so với bê tông thường, bê tông cốt sợi sẽ trở thành loại vật liệu tiến tiễn trong xây dựng và được ứng dụng cho những công trình chất lượng cao như: kết cấu đường băng sân bay, cầu cảng, nhà vòm, nhà cao tầng, nhà công nghiệp, gia có đường ham xuyên núi, kết cấu chống nổ, bề bơi, xi lô chứa vật liệu. Sử dụng Bê tông cốt sợi trong xây dựng sẽ tiết kiệm không gian, tiết kiệm cốt thép, giảm nhẹ kết cau móng và tạo ra nhiều giải pháp kết cấu mới mà ở bê tông thường sẽ không thực hiện được.
Các sợi ngắn, gián đoạn thường được dùng trong bê tông cốt sợi, vì vậy liên kết sợi với các thành phần của bê tông là không liên tục. Các đặc điểm hình học khác như là tỉ lệ chiều dài/đường kính, thé tích sợi, hướng và các kỹ thuật chế tạo, có ảnh hưởng lớn tối các tính chất của bê tông. Vai trồ của sợi chủ yếu li tăng tính dai cho bê tông bing cách ngăn chặn các vết nứt gy ngay từ ban đầu, tức là nó làm chậm lại sự lan tuyển đứt gãy qua các phần tử đá xi măng gidn, tạo ra từng cắp truyền nứt gãy chậm riêng. biệt Vi vay, cường độ chịu kéo cũng như biển dạng cuối cùng của bê tông được tăng lên nhiều lần so với bé tông thường.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dung BTCS trên thể giới 1.1 Tình hình nghiên cứu BTCS trên Thếgiới Tir thời ky Ai Cập và Babylonian, sợi, lông ngựa đã được dùng để tăng cường cho gach thô, tường trất bùn, thạch cao.
Hiện nay,bê tông it sợi (BTCS) đã được nghi cửu rong khắp trên th giới trong nhiễu thập ky qua, đã có nhiều nhà khoa học nghiên cứu vé khả năng ứng xử của bê tông cốt sợi từ trạng thái hỗn hợp đến rắn chắc và cả độ bền của bê tông cốt sợi trong những điều kiện làm việc khác nhau V khả năng ứng xử của bê tông cốt sợi ở trạng thái hỗn hợp, tại Mỹ [1] đã nghiền cứu ảnh hưởng của si đến hỗn hợp bê tông. Bê tông không gia cường sợi có mắc thiết kế là 20 MPa, him lượng sợ sử dung trong be tông thay đôi từ 0,075% ~ 05% tính theo thể tích của bê tông. Những loại sợi tổng hợp được nghiên cứu bao gồm: sợi Nylon 6, sci Polypropylene (PP), si Polym, Những loại sợi này có chi đãi 19 mm, 25 mm 38 mm, Soi PP có dạng bé si, sợi Nylon 6 và sợi Polyme ở dạng đơn mảnh, Qua kết quả nghiên cứu ác giá đưa ra kết luận là: độ đèo của hỗn hợp bê tổng giảm xuống khi soi được đưa vào trong hỗn hợp bê tông, sự giảm xuống về độ déo cảng tăng khỉ him lượng sợi tăng lên. Sự suy giảm về độ dẻo của hỗn hợp bê tông sử dụng các loại sợi khác nhau sẽ khác nhau.
Độ déo của hỗn hợp bê tông cốt sợi giảm xuống khi chiều đãi sợi tăng lên Khio sét sự thay đổi về cường độ chịu nén của bê tông khi hàm lượng sợi thay dBi thấy ring, cường độ nén bé tông ở 1 ngày bị giảm di khi him lượng cốt sợi ting lên. Khi nghiên cứu ảnh hưởng của sợi tổng hợp đối với sự déo dai và khả năng chống va đập của bể tông thông qua thì nghiệm tốn tằm tiêu chun (150 x 150 x 600) mm và thí nghiệm búa rơi tự do. sợi sử đụng bao gm sợi Nylon 6; sợi PP: sợi Polyme cổ chiều dài 19 mm ở dang đơn mảnh, hàm lượng sợi thay đổi từ 0,075% + 0,5% thấy ring: độ {go dại và khả năng chống và dip của bê tông tăng lên hi sử dung 0.5% cốt sợi phần tín Bang 1. Ảnh hướng của hàm lượng si đối với các tinh chit của bê tông Hàm lượng sợ, Mẫu nghiên ciru | Loạisgi là.
_ chứng - 0 17 2331 NLI Nylon6 045 140 2371 NL Nylon6 06 133 2290 NL Nylon6 09 102 2358 PPL Polypropylene 06 133 2n PP2 Polypropylene 09 165 2317 PE Potyety 06 133 2n Nhận xét Khi hàm lượng sợi ting thì độ sụt giảm đối với mẫu đối chứng không có cốt 1.2 Tình hình ứng dụng BTCS trên Thể giới “Trong nhiễu năm qua ở trên thể giới người ta đã ứng dung bê tông cốt sợi phân tin vào trong nhiễu lĩnh vực xây dựng. Vào năm 1970 nhà xe sân bay Lockbourne bang, Ohio ở Mỹ [1] được xây đựng từ những tắm bê tông cốt sợi đúc tạ chỗ, những tắm be tổng cốt sợi có kích thước là (10. Loại si được sử dụng trong công trình này là sợi thép, hàm lượng sợi sử dụng là 106 kg/m’, Sau khi đã đổ xong tắm bê tông cốt si, người ta phủ lên mặt của những tắm bê tông cốt sợi này bằng nhưng lớp lưới sợi PP có bể day 0,2 mm để làm lớp đệm chống mai mòn trong quá trình sử dụng công trình. Năm 1970 ở Michigan của Mỹ, đường Niles dẫn vào khu công nghiệp được xây dưng bằng bê ông cốt sợi thép phân tin với chiều dây của đường là 100 mm.
Soi thép thẳng được sử dụng với him lượng là 120 kg/m’, Sau khi đưa công trình vào sử dụng, người ta tiến hành so sinh đường làm bằng bé tông cốt sợi và đường lâm bằng bê tông bình thường thì thấy rằng: mặc dù đường làm bằng bê tông cốt sợi có chiều dày 100 m nhỏ. lông thông thường 180 mm nhưng khả năng chịu tải St hon so với đường bê tông thông thường không có sir Năm 1983 tại Frakfurt ở Đức, người ta tiến hành xây dụng sin bay Fankfurt. Sản bay này có lớp phủ mặt đường băng làm bằng bê tông cốt sợi thép phân tán, him lượng sợi dit dụng là 6Okg/m* để góp phần lam tăng khả năng chống mii môn và chống cơ ngốt cho đường bang, Cũng thời điểm năm 1983, ing ở Mỹ có ến 22 dự án xây dựng đường bing sân bay được hoàn thành. Trong khi đó ở châu Âu chỉ riêng năm 1990 đã có 1.9 triệu m? sản công nghiệp được thi công bằng BTCST.
Năm 1984, tại Denver (Mỹ) đã sử dụng 42.