Đánh giá chất lượng của bê tông xi măng cốt sợi Polypropylen dùng trong kết cấu công trình chịu nhiệt ẩm

1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

--------∞0∞--------

NGUYỄN BÁ THI

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CỦA BÊ TÔNG

XI MĂNG CỐT SỢI POLYPROPYLEN DÙNG TRONG

KẾT CẤU CÔNG TRÌNH CHỊU NHIỆT ẨM

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT XÂY DỰNG

TP. HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022

2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

--------∞0∞--------

NGUYỄN BÁ THI

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CỦA BÊ TÔNG

XI MĂNG CỐT SỢI POLYPROPYLEN DÙNG TRONG

KẾT CẤU CÔNG TRÌNH CHỊU NHIỆT ẨM

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng

Mã số chuyên ngành: 8 58 02 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Giảng viên hướng dẫn: TS. LÂM NGỌC TRÀ MY

TP. HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

GIẤY XÁC NHẬN

Tôi tên là: Nguyễn Bá Thi

Ngày sinh: 25/10/1979 Nơi sinh: Bình Dương

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Mã học viên: 1885802080021

Tôi đồng ý cung cấp toàn văn thông tin luận văn tốt nghiệp hợp lệ về bản quyền cho

Thư viện trường đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh. Thư viện trường đại học Mở

Thành phố Hồ Chí Minh sẽ kết nối toàn văn thông tin luận văn tốt nghiệp vào hệ thống

thông tin khoa học của Sở Khoa học và Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh.

Ký tên

Nguyễn Bá Thi

1

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan rằng luận văn “Đánh giá chất lượng của bê tông xi măng cốt sợi

Polypropylen dùng trong kết cấu công trình chịu nhiệt ẩm” là bài nghiên cứu của

chính tôi.

Ngoại trừ những tài liệu tham khảo được trích dẫn trong luận văn này, tôi cam

đoan rằng toàn phần hay những phần nhỏ của luận văn này chưa từng được công bố

hoặc được sử dụng để nhận bằng cấp ở những nơi khác.

Không có sản phẩm/nghiên cứu nào của người khác được sử dụng trong luận

văn này mà không được trích dẫn theo đúng quy định.

Luận văn này chưa bao giờ được nộp để nhận bất kỳ bằng cấp nào tại các

trường đại học hoặc cơ sở đào tạo khác.

TP. HCM, ngày …… tháng …… năm 2022

Tác giả

Nguyễn Bá Thi

2

LỜI CÁM ƠN

Trong quá trình nghiên cứu đề tài: "Đánh giá chất lượng của bê tông xi măng

cốt sợi Polypropylen dùng trong kết cấu công trình chịu nhiệt ẩm", tôi đã gặp phải

rất nhiều khó khăn, xong nhờ có sự giúp đỡ của các thầy, cô giao, ban lãnh đạo, các

chuyên viên trong công ty khảo sát thí nghiệm. Tôi đã hoàn thành được đề tài theo

kế hoạch đặt ra.

Trước tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến giảng viên hướng

dẫn - TS. Lâm Ngọc Trà My đã tận tình hướng dẫn, chỉ dạy trong suốt quá trình

thực hiện đề tài. Đồng thời, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô bộ môn kỹ

thuật xây dựng và khoa Sau đại Học của trường Trường Đại Học Mở TP.Hồ Chí

Minh đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong quá trình viết luận văn thạc sĩ.

Xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo tại công ty TNHH TVXD TH Thái Bình

Dương (LAS-XD 505), công ty TNHH TVXD Lưu Gia (LAS-XD 1789), công ty

TNHH TV Kiểm Định Xây Dựng Bình Dương LAS-XD 1217) và các đồng nghiệp,

bạn bè đã tạo điều kiện cho tôi tìm hiểu và nghiên cứu, giúp đỡ, hướng dẫn và cung

cấp tài liệu, trao đổi và giải đáp những vướng mắc trong quá trình nghiên cứu đề tài.

Do thời gian nghiên cứu có hạn chế, do đề tài chỉ nghiên cứu trên mẫu thí

nghiệm nhưng kết cấu công trình thực tiễn lại vô cùng sinh động, luận văn không

tránh khỏi những thiếu sót, tác giả rất mong nhận được các ý kiến đóng góp chân

thành từ các thầy giao, cô giao, đồng nghiệp và bạn đọc để đề tài được hoàn thiện

hơn nữa và có ý nghĩa thiết thực áp dụng trong thực tiễn cuộc sống.

Xin chân thành cảm ơn!

TP. HCM, ngày …… tháng …… năm 2022

Tác giả

Nguyễn Bá Thi

3

Bê tông nặng thường có cường độ chịu nén tốt, tuy nhiên cường độ chịu kéo,

chịu uốn kém, cường độ chịu nén bê tông suy giảm nhanh khi làm việc trong môi

trường bất lợi. Bê tông gia cường cốt sợi PolyPropylene cải thiện được những nhược

điểm trên. Nghiên cứu các tính chất của hỗn hợp và các tính chất cơ học bền nén

của bê tông cốt sợi, đặc biệt loại bê tông này có tính dẻo dai cao sẽ mở rộng phạm

vi ứng dụng bê tông trong các công trình xây dựng thủy lợi, cầu đường và cầu cảng,

khi kết hợp sử dụng phụ gia hóa dẻo giảm nước cho bê tông và cốt sợi PP thế hệ

mới để thiết kế thành phần bê tông cốt sợi có cường độ chịu nén tốt hơn, bền trong

môi trường chịu nhiệt ẩm…

Trong điều kiện nóng ẩm khí hậu Việt Nam nói chung và miền Đông Nam

Nam Bộ nói riêng, dưới tác dụng của nhiệt ẩm chất lượng bê tông sẽ giảm nhanh

theo thời gian. Sợi Polypropylen có vai trò hạn chế vết nứt trong bê tông ngăn sự

xâm nhập trong môi trường nhiệt ẩm, do đó sẽ tăng cường độ ổn định và độ bền cho

kết cấu bê tông xi măng có sử dụng sợi Polypropylen. Vì vậy việc nghiên cứu đánh,

gia cường độ chịu nén của bê tông xi măng gia cường cốt sợi Polypropylen dùng để

xây dựng cho các công trình chịu tác dụng nhiệt ẩm là rất cần thiết. Đề tài này có

tính ứng dụng thực tiễn cao, kết quả nghiên cứu của đề tài khi áp dụng vào địa

phương sẽ mang lại hiệu quả tốt về mặt kinh tế - kỹ thuật.

TÓM TẮT

4

In hot and humid conditions, the climate of Vietnam in general and the

Southeast region in particular, under the effect of moisture and heat, the quality of

concrete will decrease rapidly over time. Polypropylene fibers have the role of

limiting cracks in concrete to prevent penetration in a humid heat environment;

Thus, they will enhance the stability and durability of cement concrete structures

using Polypropylene fibers. Therefore, it is necessary to study and evaluate the

compressive strength of polypropylene fiber reinforced cement concrete used for

constructions subjected to heat and moisture effects. This topic, whose results when

applied to the locality will bring good economic - technical efficiency, has a high

practical application.

Heavy concrete usually has good compressive strength, however, tensile

strength, flexural strength is poor. Concrete compressive strength declines rapidly

when working in adverse environment. PolyPropylene fiber reinforced concrete

improves the above disadvantages. Studying the properties of the mixture and the

compressive mechanical properties of fiber reinforced concrete, especially this type

of concrete with high toughness will expand the scope of concrete applications in

irrigation works, bridges and wharfs, when combined with the use of water￾reducing plasticizers for concrete and new generation PP fiber reinforcement to

design fiber reinforced concrete components with better compressive strength and

durability in humid heat environment.

ABSTRACT

5

MỤC LỤC

Trang

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU.................................................................................................... 15

CHAPTER 1: INTRODUCTION.............................................................................................. 15

1.1. Cơ sở hình thành và lý do lựa chọn đề tài ........................................................................ 15

The basis of formation and reasons for choosing the topic...................................................... 15

1.2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................... 16

Objectives of the study ................................................................................................... 16

1.3. Câu hỏi nghiên cứu ................................................................................................... 16

Research question ................................................................................................... 16

1.4. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu .................................................................. 16

Subject and scope of the study.................................................................................................. 16

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................................... 16

Research subjects ..................................................................................................................... 16

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu......................................................................................................... 17

Research scope ......................................................................................................................... 17

1.5. Phương pháp nghiên cứu................................................................................................... 17

Research methods ................................................................................................... 17

1.5.1 Mẫu thí nghệm: ............................................................................................................... 18

1.5.2 Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm ........................................................................................... 20

1.5.3 Nguyên vật liệu ............................................................................................................... 21

Materials ................................................................................................... 21

a) Xi măng:.......................................................................................................................... 21

Cement...................................................................................................................................... 21

b) Cát:.................................................................................................................................. 21

Sand ................................................................................................... 21

c) Đá dăm ............................................................................................................................ 22

Macadam ................................................................................................... 22

d) Nước................................................................................................................................ 23

water ................................................................................................... 23

e) Cốt sợi PolyPropylene..................................................................................................... 23

Fiber Reinforced Poly-Propylene............................................................................................. 23

f) Phụ gia hóa học ............................................................................................................... 24

Chemical Additives ................................................................................................... 24

6

1.5.4 Thiết kế cấp phối bê tông M250 ..................................................................................... 25

Design of con crete distribution ............................................................................................... 25

Bảng 1.13: Thành phần vật liệu thiết kế của cấp phối bê tông thí nghiệm 1m³ ...................... 26

1.6. Ý nghĩa nghiên cứu. ................................................................................................... 28

Research significance ................................................................................................... 28

1.7. Kế t cấu luậ n văn. ................................................................................................... 29

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU................................................... 30

CHAPTER 2: OVERVIEW BACKGROUND OF RESEARCH ........................................... 30

2.1. Các khái niệm, định nghĩa, đặc điểm ................................................................................ 30

Definitions, concepts, characteristics....................................................................................... 30

2.2. Lý thuyết liên quan ................................................................................................... 31

Related theory ................................................................................................... 31

2.3. Các nghiên cứu trước có liên quan.................................................................................... 31

Related previous studies ................................................................................................... 31

CHƯƠNG 3 : PHẦN THỰC NGHIỆM CỦA LUẬN VĂN................................................... 35

CHAPTER 3: EXPERIENCE SECTION OF THE THESIS ............................................... 35

3.1. Đúc mẫu bê tông cốt sợi ................................................................................................... 35

Casting fiber reinforced concrete samples............................................................................... 35

3.2. Thí nghiệm cường độ bê tông............................................................................................ 36

Concrete strength test ................................................................................................... 36

3.3. Thí nghiệm nhiệt ẩm ................................................................................................... 39

Heat-humidity test ................................................................................................... 39

CHƯƠNG 4 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ PHÂN TÍCH ................................................. 44

CHAPTER 4: RESEARCH RESULTS AND ANALYSIS..................................................... 44

4.1. Kết quả nghiên cứu mẫu nhóm 1 đánh giá hàm lượng sợi gia cường tối ưu..................... 44

Group 1: Research results of group 1 sample to evaluate the optimal reinforcement fiber

content ................................................................................................... 44

4.1.1 Phân tích biểu đồ tăng trưởng cường độ bê tông theo các cấp phối sợi PP khác nhau

đánh giá bằng phương pháp siêu âm kết hợp súng bật nẩy ...................................................... 44

4.1.2 Phân tích biểu đồ cường độ bê tông theo các cấp phối sợi PP khác nhau đánh giá bằng

phương pháp nén phá hủy......................................................................................................... 45

4.1.3 So sánh sự thay đổi cường độ của các cấp phối bê tông theo hàm lượng sợi

Polypropylen sử dụng, xác định hàm lượng cốt sợi tối ưu....................................................... 45

4.2. Nhóm 2 mẫu thí nghiệm cường độ bê tông qua 20 các chu kỳ nhiệt ẩm .......................... 47

Group 2: test samples of concrete strength through 20 cycles of heat-humidity ..................... 47

7

4.2.1 Phân tích biểu đồ tăng trưởng cường độ bê tông mẫu nhóm 2 qua 20 các chu kỳ nhiệt

ẩm, mẫu độ ẩm bão hòa............................................................................................................ 47

4.2.2 Phân tích biểu đồ tăng trưởng cường độ bê tông mẫu nhóm 2 qua 20 các chu kỳ nhiệt

ẩm, mẫu độ ẩm cân bằng. ......................................................................................................... 48

4.2.3 Phân tích biểu đồ cường độ bê tông các cấp phối sợi PP khác nhau mẫu nhóm 2 cuối

chu kỳ 20 bằng phương pháp nén phá hủy. .............................................................................. 48

4.3. Nhóm 3 mẫu thí nghiệm cường độ bê tông qua 40 các chu kỳ nhiệt ẩm .......................... 49

Group 3 test samples of concrete strength through 40 cycles of heat-humidity....................... 49

4.3.1 Phân tích biểu đồ tăng trưởng cường độ bê tông mẫu nhóm 3 qua 40 các chu kỳ nhiệt

ẩm, mẫu độ ẩm bão hòa............................................................................................................ 49

4.3.2 Phân tích biểu đồ tăng trưởng cường độ bê tông mẫu nhóm 3 qua 40 các chu kỳ nhiệt

ẩm, mẫu độ ẩm cân bằng. ......................................................................................................... 50

4.3.3 Phân tích biểu đồ cường độ bê tông các cấp phối sợi PP khác nhau mẫu nhóm 3 cuối

chu kỳ 40 bằng phương pháp nén phá hủy. .............................................................................. 50

4.4. Nhóm 4 mẫu thí nghiệm cường độ bê tông qua 60 các chu kỳ nhiệt ẩm .......................... 51

Group 4 test samples of concrete strength through 60 cycles of heat-humidity....................... 51

4.4.1 Phân tích biểu đồ tăng trưởng cường độ bê tông mẫu nhóm 4 qua 60 các chu kỳ nhiệt

ẩm, mẫu độ ẩm bão hòa............................................................................................................ 51

4.4.2 Phân tích biểu đồ tăng trưởng cường độ bê tông mẫu nhóm 4 qua 60 các chu kỳ nhiệt

ẩm, mẫu độ ẩm cân bằng. ......................................................................................................... 51

4.4.3 Phân tích biểu đồ cường độ bê tông các cấp phối sợi PP khác nhau mẫu nhóm 4 cuối

chu kỳ bằng phương pháp nén phá hủy. ................................................................................... 52

4.5. Tổng hợp số liệu mẫu, đánh giá qua các chu kỳ nhiệt ẩm................................................. 52

Synthesization of evaluation sample through the heat-humidity cycles data ........................... 52

4.6. Cơ sở đánh giá cường độ chịu nén của bê tông theo thời gian.......................................... 55

Basis for assessing compressive strength of concrete over time .............................................. 55

4.7. Đánh giá cường độ chịu nén của bê tông mẫu đối chứng theo thời gian chịu tác dụng

nhiệt ẩm ................................................................................................... 56

Evaluation of the strength development of PP fiber reinforced concrete over time under the

effects of heat and humidity ................................................................................................... 56

4.8. Đánh giá sự phát triển cường độ bê tông gia cường sợi PP theo thời gian chịu tác dụng

nhiệt ẩm ................................................................................................... 58

Evaluation of the strength development of PP fiber reinforced concrete over time under the

effects of heat and humidity ................................................................................................... 58

4.9. Sự suy giảm cường độ bê tông gia cường cốt sợi PP so với bê tông thông thường khi chịu

tác dụng nhiệt ẩm. ................................................................................................... 60

The decrease in strength of P P fiber reinforced conc rete compared to nor mal concrete

under the effect of heat-humidity.............................................................................................. 60

8

4.10. Kết luận và kiến nghị................................................................................................... 62

Conclusions and recommendations.......................................................................................... 62

Danh mục Hình và đồ thị ..................................................................................................... 9

Danh mục bảng ................................................................................................... 11

Danh mục từ viết tắt ................................................................................................... 13

9

DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ

Trang

Hình 4.1: Biểu đồ tăng trưởng bê tông với các cấp phối sợi khác nhau sau 28 ngày

tuổi bằng phương pháp siêu âm kết hợp súng bật nẩy mẫu nhóm 1 (nhóm

đánh giá hàm lượng tối ưu)................................................................... 44

Hình 4.2: Biểu đồ so sánh cường độ chịu nén bê tông với các cấp phối sợi khác

nhau sau 28 ngày tuổi bằng phương pháp nén phá hủy, mẫu nhóm 1

(nhóm đánh giá hàm lượng tối ưu) ....................................................... 45

Hình 4.3: Biểu đồ so sánh cường sự tăng trưởng độ bê tông với các cấp phối sợi

khác nhau qua 20 chu kỳ nhiệt ẩm mẫu nhóm 2 bằng phương pháp siêu

âm kết hợp súng bật nẩy, mẫu độ ẩm bão hòa (nhóm đánh giá hàm lượng

tối ưu)47

Hình 4.4: Biểu đồ so sánh cường sự tăng trưởng độ bê tông với các cấp phối sợi

khác nhau qua 20 chu kỳ nhiệt ẩm mẫu nhóm 2 bằng phương pháp siêu

âm kết hợp súng bật nẩy, mẫu độ ẩm cân bằng .................................... 48

Hình 4.5: Biểu đồ so sánh cường độ bê tông với các cấp phối sợi khác nhau mẫu

nhóm 2 cuối chu kỳ 20 bằng phương pháp nén phá hủy, mẫu độ ẩm cân

bằng ...................................................................................................... 47

Hình 4.6: Biểu đồ so sánh cường sự tăng trưởng độ bê tông với các cấp phối sợi

khác nhau qua 40 chu kỳ nhiệt ẩm mẫu nhóm 3 bằng phương pháp siêu

âm kết hợp súng bật nẩy, mẫu độ ẩm bão hòa ...................................... 49

Hình 4.7: Biểu đồ so sánh cường sự tăng trưởng độ bê tông với các cấp phối sợi

khác nhau qua 40 chu kỳ nhiệt ẩm mẫu nhóm 3 bằng phương pháp siêu

âm kết hợp súng bật nẩy, mẫu độ ẩm cân bằng. ................................... 50

Hình 4.8: Biểu đồ so sánh cường độ bê tông với các cấp phối sợi khác nhau mẫu

nhóm 3 cuối chu kỳ 40 bằng phương pháp nén phá hủy, mẫu độ ẩm cân

bằng ...................................................................................................... 50

Hình 4.9: Biểu đồ so sánh cường sự tăng trưởng độ bê tông với các cấp phối sợi

khác nhau qua 60 chu kỳ nhiệt ẩm mẫu nhóm 4 bằng phương pháp siêu

âm kết hợp súng bật nẩy, mẫu độ ẩm bão hòa. ..................................... 51

10

Hình 4.10: Biểu đồ so sánh cường sự tăng trưởng độ bê tông với các cấp phối sợi

khác nhau qua 60 chu kỳ nhiệt ẩm mẫu nhóm 4 bằng phương pháp siêu

âm kết hợp súng bật nẩy, mẫu độ ẩm cân bằng. ................................... 51

Hình 4.11: Biểu đồ so sánh cường độ bê tông với các cấp phối sợi khác nhau mẫu

nhóm 4 cuối chu kỳ 60 bằng phương pháp nén phá hủy, mẫu độ ẩm cân

bằng....................................................................................................... 52

Hình 4.12: Biểu đồ phát triển cường độ chịu nén của bê tông qua 60 chu kỳ nhiệt

ẩm mẫu đối chứng................................................................................. 56

Hình 4.13: Biểu đồ so sánh sự phát triển cường độ chịu nén của bê tông qua 60 chu

kỳ nhiệt ẩm mẫu đối chứng và mẫu có gia cường sợi PP với cấp phối tối

ưu........................................................................................................... 58

Hình 4.14: Biểu đồ biểu diễn sự suy giảm cường độ chịu nén của bê tông đối chứng

và so với bê tông có gia cường sợi PP với cấp phối tối ưu................... 60

11

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1.1: Bảng tổng hợp khối lượng mẫu nhóm 1, mẫu đánh giá hàm lượng sợi

gia cường tối ưu ................................................................................... 19

Bảng 1.2: Bảng tổng hợp khối lượng mẫu nhóm 2, mẫu đánh giá chất lượng chu

kỳ nhiệt ẩm tầng suất 20 CK................................................................. 19

Bảng 1.3: Bảng tổng hợp khối lượng mẫu nhóm 3, mẫu đánh giá chất lượng chu

kỳ nhiệt ẩm tầng suất 40 CK................................................................. 20

Bảng 1.4: Bảng tổng hợp khối lượng mẫu nhóm 4, mẫu đánh giá chất lượng chu

kỳ nhiệt ẩm tầng suất 60 CK................................................................. 20

Bảng 1.5: Bảng tổng hợp thiết bị, dụng cụ thí nghiệm.......................................... 20

Bảng 1.6: Tính chất cơ lý của xi măng ................................................................. 21

Bảng 1.7: Thành phần hạt của cát xây dựng ........................................................ 22

Bảng 1.8: Tính chất cơ lý của cát xây dựng ......................................................... 22

Bảng 1.9: Thành phần hạt của đá dăm ................................................................. 22

Bảng 1.10: Tính chất cơ lý của đá dăm ................................................................ 23

Bảng 1.11: Thông số kỹ thuật sợi PP .................................................................... 24

Bảng 1.12: Đặc tính sợi PP.................................................................................... 24

Bảng 1.13: Thành phần vật liệu thiết kế của cấp phối bê tông thí nghiệm 1m³.... 26

Bảng 1.14: Thành phần vật liệu thiết kế của các cấp phối bê tông (01 tổ mẫu) ... 26

Bảng 1.15: Kết quả thí nghiệm nén mẫu thiết kế cấp phối bê tông 7 ngày tuổi ... 27

Bảng 1.16: Thành phần vật liệu thiết kế của các cấp phối bê tông tính cho 1m³.. 27

Bảng 1.17: Thành phần vật liệu thiết kế của các cấp phối bê tông tính 01 tổ mẫu28

Bảng 3.1: Thành phần các loại vật liệu trong cấp phối bê tông trộn (01 tổ mẫu) –

Mẫu Nhóm 1 (đánh giá hàm lượng sợi gia cường tối ưu) .................... 35

Bảng 3.2: Thành phần các loại vật liệu trong cấp phối bê tông trộn (01 tổ mẫu) Mẫu

nhóm 2 (đánh giá phát triển cường độ qua 20 chu kỳ nhiệt ẩm) .......... 35

Bảng 3.3: Thành phần các loại vật liệu trong cấp phối bê tông trộn (01 tổ mẫu) Mẫu

nhóm 3 (đánh giá phát triển cường độ qua 40 chu kỳ nhiệt ẩm) .......... 36