Thiết Kế Và Thử Nghiệm Tính Năng Của Bê Tông Sử Dụng Sợi Gia Cường Polypropylene Có Cấp Độ Bền B 20

LỜI CẢM ƠN

Thực hiện khóa luận tốt nghiệp là nội dung hết sức cẩn thiết đối với mỗi

sinh viên. Đó là khoảng thời gian sinh viên được tiếp cận với thực tế, nhằm củng

cố và tận dụng những kiến thức đã được học trong nhà trường vào thực tế.

Để hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp ngoài sự phấn đấu nỗ lực của bản

thân, em đã nhận được những sự giúp đỡ tận tình của tập thể cá nhân trong và

ngoài trường.

Nhân dịp này, em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban giám

hiệu, trường Đại học Lâm nghiệp cùng các thầy cô trong Bộ môn khoa Cơ Điện

& Công Trình, những người đã dạy dỗ, truyền đạt kiến thức cho em trong những

năm tháng học tập tại trường. Đặc biệt hơn em xin chân thành cảm ơn các thầy

giáo: TS. Đặng Văn Thanh và ThS. Nguyễn Văn Quân - giảng viên trường Đại

học Lâm Nghiệp Việt Nam, những người đã trực tiếp tận tình hướng dẫn em

hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp với đề tài: “ Thiết kế và thử nghiệm tính

năng của bê tông sử dụng sợi gia cường polypropylene có cấp độ bền B20”.

Do thời gian làm khóa luận có hạn, kiến thức và kinh nhiêm của bản thân

em còn hạn chế không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được

sự góp ý của các thầy cô giáo và tất cả các bạn sinh viên để khóa luận này được

hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 11 tháng 11 năm 2018

Sinh viên

Đào Tuấn Bảo

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN..................................................................................................................1

DANH MỤC BẢNG BIỂU.............................................................................................4

DANH MỤC HÌNH VẼ ..................................................................................................5

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU – VIẾT TẮT...................................................................6

ĐẶT VẤN ĐỀ.................................................................................................................1

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..2

1.1. Tổng quan về bê tông.........................................................................................2

1.1.1. Một số vấn đề chung về bê tông ....................................................................2

1.1.2. Tính chất cơ bản của bê tông........................................................................4

1.2. Tổng quan về bê tông sợi polypropylen ...........................................................9

1.2.1 Tổng quan về bê tông sợi................................................................................9

1.2.2 Tổng quan về bê tông sợi polypropylen .......................................................11

1.3. Xác định nội dung và phƣơng án nghiên cứu................................................14

1.4. Xác định mục tiêu, đối tƣợng, phạm vi, nội dung và phƣơng pháp............15

1.4.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..............................................................15

1.4.2. Nội dung nghiên cứu...................................................................................15

1.4.3. Phương pháp nghiên cứu............................................................................15

CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ............................17

2.1. Yêu cầu vật liệu chế tạo bê tông......................................................................17

2.1.1. Yêu cầu đối với xi măng ..............................................................................17

2.1.2. Yêu cầu đối với cốt liệu nhỏ ........................................................................18

2.1.3. Yêu cầu đối với cốt liệu lớn .........................................................................21

2.1.4. Yêu cầu đối với nước ...................................................................................24

2.1.5. Yêu cầu đối với phụ gia ...............................................................................25

2.1.6. Sợi gia cường ...............................................................................................26

2.2. Các phƣơng pháp thí nghiệm..........................................................................28

2.2.1. Thí nghiệm tính chất nguyên vật liệu.........................................................28

2.2.2. Thí nghiệm xác định độ sụt của hỗn hợp bê tông......................................37

2.2.3. Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của bê tông ...............................39

2.2.4. Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông ..................43

CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN LÝ THUYẾT THÀNH PHẦN BÊ TÔNG SỢI

POLYPROPYLENE ...................................................................................................48

3.1. Các phƣơng pháp thiết kế thành phần bê tông.............................................48

3.2. Xác định phƣơng pháp thiết kế thành phần bê tông sợi polypropylene.....49

3.3. Trình tự và kết quả tính toán lý thuyết..........................................................49

3.3.1. Xác định lượng nước nhào trộn..................................................................50

3.3.2. Xác định tỉ lệ xi măng/nước ........................................................................52

3.3.3. Xác định lượng xi măng và sợi gia cường..................................................52

3.3.4. Xác định lượng cốt liệu lớn và cốt liệu nhỏ ...............................................54

3.3.5. Tổng hợp kết quả tính toán lý thuyết..........................................................55

CHƢƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ HIỆU CHỈNH THÀNH PHẦN BÊ TÔNG

SỢI POLYPROPYLENE ...........................................................................................56

4.1. Tổng hợp kết quả tính toán lý thuyết và thí nghiệm kiểm tra.....................56

4.2. Kiểm tra và hiệu chỉnh theo độ sụt.................................................................56

4.3. Kiểm tra và hiệu chỉnh theo cƣờng độ chịu nén............................................58

4.4. Kiểm tra và lựa chọn hàm lƣợng sợi theo cƣờng độ chịu kéo uốn..............60

4.4.1. Phương án thí nghiệm.................................................................................60

4.4.2. Kết quả và phân tích kết quả thí nghiệm....................................................61

4.5. Phân tích tổng hợp và lựa chọn thành phần hợp lý......................................64

KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ.......................................................................65

TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................67

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2- 1. Lựa chọn mác xi măng theo cấp bê tông .....................................................17

Bảng 2- 2. Một số chỉ tiêu kỹ thuật của xi măng PCB-40.............................................18

Bảng 2- 3. Thành phần hạt của cát ................................................................................18

Bảng 2- 4. Quy định về hàm lượng tạp chất trong cát ..................................................19

Bảng 2- 5. Hàm lượng các tạp chất trong cát ................................................................20

Bảng 2- 6. Hàm lượng ion Cl￾trong cát ........................................................................20

Bảng 2- 7. Thành phần hạt của cốt liệu lớn...................................................................22

Bảng 2- 8. Hàm lượng bùn, bụi, sét trong cốt liệu lớn..................................................22

Bảng 2- 9. Mác của đá dăm từ đá thiên nhiên theo độ nén dập ....................................23

Bảng 2- 10. Quy định với nước trộn hỗn hợp bê tông (mg/l) .......................................24

Bảng 2- 11. Đặc tính kỹ thuật của sợi Polypropylene...................................................27

Bảng 2- 12. Kích thước bên trong của côn sụt Abrams ................................................38

Bảng 2- 13. Hệ số điều chỉnh khi kích thước mẫu không tiêu chuẩn............................42

Bảng 2- 14. Hệ sos tính đổi cường độ kéo khi uốn .......................................................46

Bảng 3- 1. Độ sụt hỗn hợp bê tông nên dùng cho dạng kết cấu....................................50

Bảng 3- 2. Lượng nước dùng trộn bê tông (kg/m3

).......................................................51

Bảng 3- 3. Hệ số chất lượng vật liệu .............................................................................52

Bảng 3- 4. Lượng xi măng tối thiểu theo TCVN...........................................................53

Bảng 3- 5. Hệ số dư vữa trong bê tông..........................................................................54

Bảng 3- 6. Kết quả tính toán lý thuyết các thành phần vật liệu.....................................55

Bảng 4- 2. Kết quả kiểm tra độ sụt lần trộn thứ nhất ....................................................58

Bảng 4- 3. Kết quả kiểm tra cường độ chịu nén............................................................60

Bảng 4- 4. Thành phần vật liệu chế tạo các nhóm mẫu.................................................61

Bảng 4- 5. Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng tới cường độ chịu kéo uốn .........................61

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 2- 1: Sợi gia cường Polypropylene.......................................................................27

Hình 2- 2. Dụng cụ và thí nghiệm đo độ sụt của hỗn hợp bê tông................................39

Hình 2- 3. Máy nén thủy lực xác định cường độ chịu nén ............................................43

Hình 2- 4. Sơ đồ thí nghiệm kéo khi uốn, đặt một tải ...................................................44

Hình 2- 5. Sơ đồ thí nghiệm kéo khi uốn, đặt hai tải ....................................................44

Hình 2- 6. Thiết bị và bố trí thí nghiệm xác định cường độ uốn...................................47

Hình 4- 1. Hình ảnh làm thí nghiệm đo độ sụt..............................................................58

Hình 4- 2. Hình ảnh làm thí nghiệm xác định cường độ chịu nén ................................60

Hình 4- 3. Quan hệ hàm lượng sợi và cường độ chịu kéo uốn......................................62

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU – VIẾT TẮT

Ký hiệu - viết tắt Tên đầy đủ

BT Bê tông

C Cát

CLL Cốt liệu lớn

CLN Cốt liệu nhỏ

Đ Đá

N Nước

PP Sợi Polypropylene

S Độ sụt

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

X,XM Xi măng

1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Bê tông được biết đến rộng rãi là một loại nguyên vật liệu xây dựng linh

hoạt và ít tốn kém, tuy nhiên nó cũng có những mặt hạn chế. Bê tông có khả

năng chịu nén khá tốt, nhưng khả năng chịu kéo lại kém, nên nghiên cứu cải

thiện khả năng chịu kéo của bê tông là vấn đề luôn được quan tâm. Đặc biệt khi

còn mới là những khe nứt nhỏ không thể thấy bằng mắt thường thì bê tông đã có

chiều hướng gãy nứt, thường xảy ra do sức căng từ bên trong làm nó lún và co

ngót sau 24 giờ. Còn nứt sau một thời gian sử dụng bắt nguồn từ sự co ngót do

thoát hơi nước qua thời gian dài dẫn đến khô và gãy. Trong cả hai trường hợp

trên thì những vết nứt này có thể ảnh hưởng xấu đến tổng thể nguyên vẹn của bê

tông và không cho phép nó duy trì trạng thái ban đầu cũng như không đạt được

hiệu quả cao nhất.

Để khắc phục những nhược điểm đó của bê tông thì việc sử dụng bê tông

sợi gia cưởng là một giải pháp hữu hiệu được lựa chọn. Nó có thể giúp cho bê

tông giảm rò rỉ, co ngót và giảm lún sụt chống rạn nứt, rut ngắn chu trình sửa

chữa tạo độ bền lớn ngay khi hoàn thành, nâng cao khả năng chống chịu, chống

nứt gãy hoặc co ngót do độ ẩm hoặc nhiệt độ, sức chịu nén tốt, chống chịu tốt

sau khi có vết nứt đầu tiên,...

Các công trình nghiên cứu về chủ đề này cũng khá phổ biến, tuy nhiên

nhằm đưa ra được kết quả đúng và chính xác, khách quan cần phải tiến hành thí

nghiệm trực tiếp trên các mẫu.

Với mục đích kiểm chứng bằng thực nghiệm một số tính chất của bê tông

thường và bê tông sử dụng sợi gia cường; qua đó làm rõ, so sánh và rút ra kết

luận cho những ưu nhược điểm ở trên cả hai loại bê tông. Từ những phân tích

trên: đề tài : “ Thiết kế và thử nghiệm tính năng của bê tông sử dụng sợi gia

cường polypropylene có cấp độ bền B20” có tính cấp thiết và thực tiễn cao.