Kỹ thuật bêtông đặc biệt “Bêtông cốt sợi”

www.fibraflex.com)  Cơng trình giao thơng • Sàn cầu (Yokohama Bay Bridge, Japan; Donegal Bridge, Pennsylvania, USA, Bridges in Alberta, Canada) • Airport landing strips (Brussel National Airport, Belgium; McCarren International Airport, Las Vegas, Nevada; Taoyuan Air Base, Taiwan) • Hầm đường bộ, đường sắt (Các dự án thuộc Cơng ty EuroTunnel) • Đường giao thơng H. 11: Đường vành đai, Houston, Texas, USA (Yazdani et al, 2002) Nguyên vật liệu thành phần của FRC  Chất kết dính.  Cốt liệu.  Phụ gia hĩa học.  Sợi gia cường dạng phân tán ngẫu nhiên hoặc liên tục, phân bố theo một hoặc hai phương. Sợi gia cường  Sợi thép.  Sợi tổng hợp.  Sợi hữu cơ. Phân loại FRC theo hàm lượng sợi gia cường  FRC cĩ hàm lượng sợi thấp (<1%).  FRC cĩ hàm lượng sợi trung bình (1-2%).  FRC cĩ hàm lượng sợi cao (>2%).  Sợi được sử dụng chủ yếu để giảm nứt do co ngĩt.  Dùng cho những kết cấu cĩ bề mặt rộng và mỏng, ví dụ như tấm sàn.  Sử dụng loại sợi phân tán ngẫu nhiên FRC sử dụng hàm lượng sợi thấp FRC sử dụng hàm lượng sợi trung bình  Với hàm lượng sợi trung bình cĩ tác dụng làm tăng độ dẻo dai, tăng khả năng chống va đập cho bê tơng.  Làm tăng khả năng hấp thụ năng lượng và tăng khả năng chịu mỏi.  Chủ yếu sử dụng cho bê tơng phun. FRC sử dụng hàm lượng sợi cao  Sử dụng sợi với hàm lượng cao cĩ tác dụng làm thay đổi hình thức ứng xử và phá hoại của BT.  Tạo ra loại FRC chất lượng cao dùng gia cố cơng trình để chống động đất và cháy nổ.  SIFCON và ECC. o Lực dính tại bề mặt tiếp xúc giữa sợi và nền vữa hoặc BT xi măng cĩ ảnh hưởng lớn đến hiệu quả gia cường của sợi. o Nếu lực bám dính giữa sợi và nền yếu thì sợi sẽ bị kéo tuột ra khỏi nền. o Nếu lực bám dính quá tốt thì sợi sẽ bị kéo đứt. o Cải thiện lực bám dính bằng cách tăng cường độ của nền, và cải tiến bề mặt hoặc hình dáng sợi. o Hình dáng, chiều dài l và đường kính d của sợi. o Tỉ số đặc trưng bề mặt của sợi (l/d). o Chiều dài và hàm lượng sợi tối ưu. o Tỷ trọng, cường độ chịu kéo và modun đàn hồi của sợi.  Các thơng số kỹ thuật của sợi cần lưu ý   p A l fuc 2  )( /fufumu mu crV     Giai đoạn đàn hồi   Giai đoạn đàn hồi chuyển sang giai đoạn hình thành nứt khi ứng suất kéo đạt đến giá trị cường độ chịu kéo của bê tơng, t. Giai đoạn hình thành vết nứt I II  Cơ chế làm việc của sợi trong FRC )1( ah x w   w x ah ah I II bh hMM )exp()1(exp1 )( 2 3 12 3 1 cc w w w w c w w c f w ccct                        c1 và c2 là hằng số ft là cường độ chịu kéo wc là bề rộng vết nứt tới hạn Nguyên lý bắc cầu trong FRC  Ứng suất do nền BT chịu cho đến khi xuất hiện vết nứt trong BT.  Khi BT nứt, tồn bộ ứng suất truyền qua sợi thơng qua lực bám dính giữa sợi và BT. Qúa trình truyền ứng suất từ BT qua sợi gĩp phần làm giảm bề rộng của vết nứt đơn, và hình thành đa nứt với chiều rộng nứt nhỏ hơn nhiều, quá trình này gọi là quá trình “bắc cầu”  Qúa trình “bắc cầu” diễn ra cho đến khi sợi bị kéo đứt hoặc bị kéo tuột ra khỏi nền bê tơng. Thiết kế cấp phối FRC o Cấp phối BT thiết kế theo ACI 211. o Sử dụng nhiều hàm lượng chất kết dính và cốt liệu nhỏ. o Sử dụng phụ gia siêu hĩa dẻo. o Sử dụng cốt liệu cĩ kích thước hạt nhỏ. o Sợi được trộn khơ đồng đều với chất kết dính và cốt liệu, sau đĩ mới cho nước vào trộn. Mẫu Loại sợi X (kg) C (kg) Đ (kg) N/X Hàm Lượng sợi (kg) Độ sụt (mm) Bọt khí (%) Tỷ trọng (kg/m3) Đối chứng - 307 813 1068 0,5 0 178 5,5 2331 NL1 Nylon6 307 813 1068 0,5 0,45 140 6 2371 NL2 Nylon6 307 813 1068 0,5 0,6 133 6 2290 NL3 Nylon6 307 813 1068 0,5 0,9 102 5 2358 PP1 Polypropylene 307 813 1068 0,5 0,6 133 5,25 2371 PP2 Polypropylene 307 813 1068 0,5 0,9 165 6 2317 PE Polyetylene 307 813 1068 0,5 0,6 133 5,75 2371  Các tính chất của hỗn hợp FRC o Độ dẻo hoặc độ cứng của hỗn hợp FRC: Sợi đưa vào trong hỗn hợp BT sẽ làm giảm độ linh động của hỗn hợp BT. o Khối lượng thể tích của hỗn hợp FRC: Khối lượng thể tích của FRC cĩ thể tăng hoặc giảm so với khối lượng thể tích của hỗn hợp BT (tùy thuộc vào loại sợi và hàm lượng sợi sử dụng). o Độ co ngĩt giảm. o Hàm lượng bọt khí tăng. 025 50 75 100 Control N6 PP PY Loại sợi V ù n g n ứ t d o c o n g ĩ t (% ) 0,6kg sợi/m3 BT o Cường độ: kéo, uốn và nén. o Khả năng chống va đập. o Độ dẻo dai và hấp thụ năng lượng. o Khả năng chống mài mịn. o Độ bền trong các mơi trường xâm thực.  Các tính chất của FRC Cường độ Dạng phá hoại Mẫu bêtông δđạt võng độ khiđến cho võng độ - lực cong đường dưới bêntích Diện 3δđạt võng độ khiđến cho võng độ - lực cong đường dưới bêntích Diện I5  δđạt võng độ khiđến cho võng độ - lực cong đường dưới bêntích Diện 5,5δđạt võng độ khiđến cho võng độ - lực cong đường dưới bêntích Diện I10  δđạt võng độ khiđến cho võng độ - lực cong đường dưới bêntích Diện 10,5δđạt võng độ khiđến cho võng độ - lực cong đường dưới bêntích Diện I20  Độ dẻo dai ASTM C1018 02 4 6 8 10 12 14 16 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 SC1a SC1b SC2a SC2b SC1c SC1d SC2c SC2d C3a C3b C3c C3d δ (mm) P ( k N ) BT thường SFRC (Vf = 1.2%) SFRC (Vf = 0.8%) 1 2 3 4 Độ võng giữa dầm, mm Độ võng giữa dầm, in FRC (dùng 2% sợi ) L ự c, p si L ự c, N Độ va đập ACI 544 0 5 10 15 20 25 ĐC N6 PP PE 0 5 10 15 20 ĐC N6 PP PY S ố l ầ n b i rơ i đ ế n k h i x u ấ t h iệ n n ứ t Loại sợi 0,6kg sợi/m3 BT 0,9kg sợi/m3 BT S ố l ầ n b i rơ i đ ế n k h i x u ấ t h iệ n n ứ t Loại sợi Độ bền của FRC o Sự suy giảm cường độ của FRC khi làm việc trong mơi trường xâm thực. o Sợi gia cường bị phá hủy khi FRC làm việc trong mơi trường xâm thực. o Độ thấm của FRC. o Hệ số khuyếch tán ion. o Đặc biệt là đối với FRC sử dụng sợi thực vật, cần quan tâm đến độ bền của sợi trong dung dịch kiềm của BT. Máy thử ăn mịn gia tốc phun hơi muối và dung dịch o Xử lý sợi thực vật trước khi dùng cho FRC. o Lưới sợi sử dụng gia cố, sửa chữa và chống ăn mịn cho các cơng trình BTCT trong mơi trường xâm thực. Thank you for your attention