Mở đầu Ở nước ta hiện nay các công trình xây dựng sau một thời gian đưa vào sử dụng một số công trình đã xuống cấp, hư hỏng và ảnh hưởng đến chất lượng công trình nên chúng ta cần phải đưa ra các biện pháp sửa chữa, cải tạo và nâng cấp công trình. Trước thực trạng xuống cấp, hư hỏng của các công trình xây dựng hiện nay như: Công trình dân dụng và công nghiệp, cầu đường, thủy lợi, điện lực,…ở Việt Nam hiện nay nói riêng cũng như trên thế giới nói chung Kết cấu bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu tái chế đang được nhiều nhà nghiên cứu trong và ngoài nước đặc biệt quan tâm, nhất là hiện nay nguồn cốt liệu tự nhiên đang dần cạn kiệt, diện tích đất để chôn lấp phế thải xây dựng cũng dần bị thu hẹp. Do vậy, việc sử dụng tái chế phế thải bê tông trong xây dựng làm giảm thải giúp bảo vệ môi trường, hạn chế việc khai thác và sử dụng nguồn nguyên vật liệu tự nhiên là rất cần thiết. Để sử dụng có hiệu quả và an toàn phế thải từ bê tông, một số tác giả đã nghiên cứu tái chế phế thải bê tông, thiết kế thành phần bê tông và các tính đặc tính cơ học của bê tông sử dụng cốt liệu tái chế [1].
Kết quả nghiên cứu cho thấy bê tông sử dụng cốt liệu tái chế có tính chất cơ học thấp hơn bê tông sử dụng cốt liệu tự nhiên, nên khả năng chịu tải trọng của kết cấu bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu tái chế thấp hơn kết cấu bê tông cốt thép dùng cốt liệu tự nhiên [2]. Với mục đích tăng cường độ và tính bền vững cho bê tông sử dụng cốt liệu tái chế bằng cách sử dụng phụ gia Nano-Silica, xỉ kiềm giúp cải thiện được những đặc tính của bê tông và đã làm tăng được cường độ là rất đáng kể [3,4,5]. Tuy nhiên các nghiên cứu đi sâu về kết cấu bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu bê tông tái chế sự dụng phụ gia Silica-Fume còn hạn chế. Để làm rõ hơn bài báo trình bày kết quả nghiên cứu thí nghiệm thu được từ 04 dầm BTCT có các kích thước 200 1 × 300 × 1800 mm, trong đó 01 dầm dùng cốt liệu tự nhiên và 03 dầm dùng cốt liệu tái chế có phụ gia Silica-Fume.2 Nguồn gốc bê tông Bê tông là một loại đá nhân tạo, được hình thành bởi việc trộn các thành phần: Cốt liệu thô, cốt liệu mịn, chất kết dính,.
theo một tỷ lệ nhất định (được gọi là cấp phối bê tông). Trong bê tông, chất kết dính (xi măng + nước, nhựa đường, phụ gia.) làm vai trò liên kết các cốt liệu thô (đá, sỏi,.đôi khi sử dụng vật liệu tổng hợp trong bê tông nhẹ) và cốt liệu mịn (thường là cát, đá mạt, đá xay,.) và khi đóng rắn, làm cho tất cả thành một khối cứng như đá. Kết cấu bê tông được sử dụng rộng rãi nhờ những ưu điểm: giá thành thấp (do được cấu thành từ các vật liệu tự nhiên sẵn có như cát, đá, sỏi…), khả năng chịu lực lớn, độ bền cao, dễ tạo hình, chống cháy tốt (dưới 400oC thì cường độ bê tông không suy giảm đáng kể), hấp thụ năng lượng (do có khối lượng lớn)…vì vậy bê tông đã được sử dụng phổ biến từ thời La Mã cổ đại, và đến ngày nay vẫn là loại vật liệu được sử dụng phổ biến khi kết hợp với các loại vật liệu khác, đặc biệt là thép để tăng thêm khả năng chịu lực cho cấu kiện trong công trình xây dựng dân dụng, công trình giao thông,. Bức tường được xây thời La Mã 2 1.
Những khó khăn trong ứng dụng vụn bê tông Việc sử dụng phế thải bê tông trong chế tạo bê tông tại công trình đòi hỏi mặt bằng thi công rộng để bố trí khu vực nghiền và phân loại phế thải bê tông. Bê tông sử dụng phế thải bê tông chưa được quy định trong tiêu chuẩn Việt Nam, nên việc áp dụng vào công trình nhà nước sẽ gặp nhiều khó khăn. Các công trình nghiên cứu ứng dụng thực tế sử dụng phế thải bê tông trong chế tạo bê tông tại Việt Nam còn rất hạn chế và chưa được công bố rộng rãi. Cần có nhiều thí nghiệm để đưa ra các chỉ tiêu phế thải bê tông trước khi ứng dụng vào từng công trình cụ thể.
Vấn đề quan trọng cần phải quan tâm đó là cường độ của bê tông phế thải thường nhỏ hơn đá tự nhiên nên khó sử dụng trong chế tạo bê tông mác cao. Vụn bê tông 1. Những thuận lợi trong sử dụng phế thải bê tông Bê tông được sử dụng rộng rãi tại Việt Nam, nên phế thải bê tông là một nguồn vật liệu rất dồi dào. Mặt khác việc sử dụng phế thải bê tông làm vật liệu xây dựng góp phần bảo vệ môi trường, đó là hướng đi góp phần làm giảm rác thải xây dựng điều mà Bộ Xây Dựng đang rất tập trung để giải quyết.
Trong xu hướng phát triển chung của ngành vật liệu xây dựng, việc sử dụng loại vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường được khuyến khích cũng như việc hạn chế khai thác các loại tài nguyên thiên nhiên đang dần cạn kiệt như đá, cát… sẽ giúp việc ứng dụng phế thải bê tông vào chế tạo bê tông được phát triển rộng rải. Trong một số trường hợp cụ thể như trên vùng núi, hải đảo, nơi có điều kiện vận chuyển vật tư khó khăn, việc 3 sử dụng phế thải bê tông vào chế tạo bê tông còn góp phần tiết kiệm kinh phí xây dựng. Sự cần thiết của đề tài và mục tiêu nghiên cứu 1. Tính cấp thiết của đề tài Một trong những phát minh lớn nhất trong kỹ thuật xây dựng ở thế kỷ 20 là bê tông cốt thép, một loại vật liệu khá thông dụng và phổ biến.
Sản phẩm của nó là sự kết hợp giữa bê tông và cốt thép tạo ra các cấu kiện chịu lực của các công trình xây dựng. Với sự phát triển như hiện nay trong nước cũng như trên thế giới, việc thay thế công trình xây dựng cũ bằng công trình xây dựng mới là điều không thể tránh khỏi do nhiều yếu tố nhất là tuổi thọ của công trình, nên rác thải phá dỡ từ các công trình xây dựng có một khối lượng bê tông phế thải được kết thúc tại các bãi thải. Việc sử dụng các thành phần cốt liệu cho bê tông truyền thống, phần nào đã làm ảnh hưởng đến môi trường sống, làm cạn kiệt các nguồn tài nguyên của quốc gia. Theo xu hướng chung của thế giới, hướng phát triển công nghệ vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường (gạch không nung, bê tông sử dụng các loại phế phẩm trong công nghiệp, nông nghiệp và các ngành sản xuất khác) ngày càng phổ biến.
Việc sử dụng bê tông có trộn các phế phẩm thay thế các loại cốt liệu tự nhiên làm giảm bớt chi phí xử lý, chôn lấp chất thải gây tốn kém và tránh lãnh phí tài nguyên và góp phần bảo vệ môi trường. Bê tông được sử dụng rộng rãi trong xây dựng cũng đồng nghĩa với việc khi xây dựng một công trình mới trên hiện trạng đã có xây dựng thì sẽ phát sinh thêm việc phá dỡ và xử lý khối lượng bê tông hiện hữu. Việc nghiên cứu cách chế tạo bê tông từ vụn bê tông sẽ góp phần giảm chi phí xử lý rác thải bê tông, giảm chi phí chế tạo bê tông mới do sử dụng lại một phần bê tông cũ và góp phần bảo vệ môi trường. 4 Do vậy đề tài: “Nghiên cứu ứng xử dầm bê tông cốt thép tái chết có phụ gia silica-fume bị ăn mòn” góp phần làm giảm chi phí chế tạo bê tông mới vì đã sử dụng lại một phần bê tông cũ và bảo vệ môi trường.
Mục đích nghiên cứu của đề tài Nghiên cứu sự ăn mòn của việc dầm bê tông sử dụng cốt liệu bê tông tái chế có sử dụng phụ gia silica-fume. Đánh giá sự ảnh hưởng của bê tông tái chế tới cường độ bê tông trong dầm khi vẫn sử dụng phụ gia silica-fume. So sánh mức độ ăn mòn của bê tông bình thường với bê tông tái chế có sử dụng phụ gia silica-fume. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là vật liệu vụn bê tông tái chế bao gồm các thành phần hạt, tính chất của vụn bê tông tái chế, độ bền nén của bê tông sử dụng vụn bê tông tái chế, ứng xử của cấu kiện dầm bê tông cốt thép sử dụng vụn bê tông tái chế thay thế.
Phạm vi nghiên cứu: Lựa chọn các chỉ tiêu kỹ thuật của vụn bê tông tái chế ứng dụng trong bê tông; Ảnh hưởng của cốt liệu vụn bê tông tái chế đến cường độ bê tông; Ứng xử và cường độ của dầm bê tông sử dụng vụn bê tông tái chế dưới tác dụng của tải trọng tác động (khả năng chịu uốn, hình dạng vết nứt, hình dạng phá hủy…); So sánh kết quả thí nghiệm với lý thuyết tính toán theo tiêu chuẩn áp dụng đối với cấu kiện tương tự áp dụng vật liệu thông thường; 1. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu thay thế hoàn toàn vụn bê tông cho cốt liệu thô tự nhiên dựa trên các phương pháp tiêu chuẩn Việt Nam: Xác định tính chất của cốt liệu theo TCVN 7570:2006 (TCVN 7570:2006) và 5 TCVN 7572: 2006. (TCVN 7572:2006); Lấy mẫu, chế tạo và bảo dưỡng mẫu thử bê tông hạt thô chất lượng cao theo TCVN 3105: 1993 (TCVN 3015:1993); Xác định độ sụt của bê tông theo TCVN 3106:1993 (TCVN 3106:1993); Xác định độ mài mòn của bê tông theo TCVN 3114:1993 (TCVN 3114 : 1993); Đề tài nghiên cứu theo các tiêu chuẩn hiện hành trong nước và trên thế giới. Kết hợp giữa các kết quả tính toán lý thuyết và so sánh với các kết quả thực nghiệm.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Hoàn thiện thêm lý thuyết về ứng dụng của loại vật liệu tái chế từ vụn bê tông. Khả năng ứng dụng vụn bê tông trong bê tông so với bê tông cốt liệu tự nhiên. Làm phong phú thêm các kết quả về đặc điểm, tính chất của hỗn hợp bê tông sử dụng vụn bê tông tái chế. Kết quả nghiên cứu có thể sử dụng trong công tác thiết kế và sản xuất các thành phần cốt liệu phục vụ trong các lĩnh vực khác nhau.
Các kết quả nghiên cứu cũng có thể làm tài liệu tham khảo cho các đơn vị xây dựng công trình, cho các nhà quản lý, làm tài liệu giảng dạy đại học và sau đại học. Kết luận chương 1 Tổng quan một số kết quả nghiên cứu đã đạt được về đề tài và những vấn đề tồn tại có liên quan đến đề tài.