I. Tổng quan về bê tông cường độ cao
Bê tông cường độ cao (BTCĐC) là loại bê tông có cường độ nén từ 41 MPa trở lên, được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng, giao thông và thủy lợi. Mác 65MPa là một trong những mức cường độ cao được nghiên cứu và ứng dụng tại Việt Nam. Xi măng PCB 40 là vật liệu chính được sử dụng trong nghiên cứu này, kết hợp với các phụ gia khoáng hoạt tính như silica fume và phụ gia siêu dẻo để tăng cường độ và độ bền của bê tông.
1.1. Định nghĩa và phân loại BTCĐC
Theo tiêu chuẩn Mỹ ACI 116R - 00, BTCĐC được định nghĩa là bê tông có cường độ nén từ 41 MPa trở lên. Phân loại BTCĐC dựa trên cường độ nén, từ 50 MPa đến 150 MPa. Mác 65MPa thuộc nhóm bê tông cường độ cao, được sử dụng cho các công trình yêu cầu độ bền và khả năng chống thấm cao.
1.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng
Trên thế giới, BTCĐC đã được nghiên cứu và ứng dụng từ những năm 1970. Tại Việt Nam, BTCĐC bắt đầu được sử dụng trong các công trình cầu và nhà cao tầng từ những năm 1990. Công trình thủy lợi tại Việt Nam hiện vẫn chủ yếu sử dụng bê tông mác thường, nhưng xu hướng sử dụng BTCĐC đang ngày càng phổ biến để nâng cao tuổi thọ công trình.
II. Cơ sở lý thuyết và vật liệu sử dụng
Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng xi măng PCB 40 kết hợp với phụ gia khoáng hoạt tính và phụ gia siêu dẻo để chế tạo BTCĐC mác 65MPa. Xi măng PCB 40 có chứa sẵn phụ gia khoáng, giúp tăng độ đặc chắc và cường độ của bê tông. Phụ gia siêu dẻo giúp giảm lượng nước trộn, tăng độ lưu động của hỗn hợp bê tông.
2.1. Vai trò của phụ gia khoáng hoạt tính
Phụ gia khoáng hoạt tính như silica fume và tro bay có tác dụng tăng độ đặc chắc của bê tông, cải thiện vùng tiếp giáp giữa chất kết dính và cốt liệu. Silica fume với kích thước hạt siêu mịn giúp lấp đầy các lỗ rỗng, tăng cường độ và khả năng chống thấm của bê tông.
2.2. Vai trò của phụ gia siêu dẻo
Phụ gia siêu dẻo giúp giảm tỷ lệ nước/xi măng (N/X), tăng độ đặc chắc và cường độ của bê tông. Ngoài ra, nó còn giúp cải thiện độ lưu động của hỗn hợp bê tông, giúp dễ dàng thi công trong các công trình thủy lợi.
III. Phương pháp nghiên cứu và thí nghiệm
Nghiên cứu này sử dụng phương pháp thiết kế thành phần bê tông dựa trên phương pháp thể tích tuyệt đối và công thức Bolomey - Skramtaev. Các thí nghiệm được thực hiện để xác định cường độ nén, cường độ kéo và khả năng chống thấm của BTCĐC mác 65MPa. Xi măng PCB 40 và các phụ gia được sử dụng để tối ưu hóa thành phần bê tông.
3.1. Thiết kế thành phần bê tông
Thiết kế thành phần bê tông dựa trên phương pháp thể tích tuyệt đối, kết hợp với công thức Bolomey - Skramtaev. Phương pháp này giúp xác định tỷ lệ tối ưu giữa xi măng, cốt liệu và phụ gia để đạt được mác 65MPa.
3.2. Thí nghiệm cường độ và chống thấm
Các thí nghiệm được thực hiện để xác định cường độ nén, cường độ kéo và khả năng chống thấm của BTCĐC. Kết quả cho thấy BTCĐC mác 65MPa có khả năng chống thấm cao, phù hợp với các công trình thủy lợi tại Việt Nam.
IV. Ứng dụng và kết luận
Nghiên cứu này đã chứng minh hiệu quả của việc sử dụng xi măng PCB 40 kết hợp với phụ gia khoáng hoạt tính và phụ gia siêu dẻo trong việc chế tạo BTCĐC mác 65MPa. BTCĐC này có khả năng chống thấm, chống ăn mòn và độ bền cao, phù hợp với các công trình thủy lợi tại Việt Nam.
4.1. Ứng dụng trong công trình thủy lợi
BTCĐC mác 65MPa được đề xuất sử dụng trong các công trình thủy lợi tại Việt Nam, đặc biệt là những công trình tiếp xúc với môi trường ăn mòn như nước biển, nước chua phèn. Điều này giúp kéo dài tuổi thọ công trình và giảm chi phí bảo trì.
4.2. Kết luận và kiến nghị
Nghiên cứu đã thành công trong việc chế tạo BTCĐC mác 65MPa sử dụng xi măng PCB 40 và các phụ gia. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa thành phần và công nghệ chế tạo, nhằm ứng dụng rộng rãi hơn trong các công trình xây dựng tại Việt Nam.
