Ảnh hưởng của phụ gia khoáng hoạt tính SF đến tính chất bê tông siêu tính năng - UHPC

I. TỔNG QUAN VỀ UHPC

Bê tông siêu tính năng (UHPC) hiện đang được ứng dụng rộng khắp trên mọi miền tổ quốc, đặc biệt là trong lĩnh vực xây dựng kết cấu hạ tầng giao thông - cầu dân sinh nông thôn. Ưu điểm nổi bật của UHPC là thể hiện sự vượt trội về các đặc tính như cường độ và độ dẻo dai, độ bền lâu với cường độ chịu nén lên tới 200 MPa, kéo 17 MPa, modul đàn hồi 55 Gpa.
Vật liệu thành phần có thể sử dụng để sản xuất UHPC tại Việt Nam bao gồm: xi măng PC, cát thạch anh, cát nghiền từ đá granite, các loại phụ gia khoáng hoạt tính, phụ gia hóa học, sợi thép cường độ cao, sợi tổng hợp và một tỷ lệ nước trên chất kết dính rất thấp.

Nhờ sử dụng phụ gia hoạt tính - Silica Fume thay thế một phần xi măng mà hỗn hợp thành phần UHPC có được sự tối ưu hoá về độ đặc chắc và thành phần khoáng đóng rắn. Ngoài ra, Silica Fume còn giúp UHPC có sự tăng cường rất lớn về mặt cường độ thông qua các phản ứng pozzolanic.
II. TIÊU CHUẨN - VẬT LIỆU

1. Tiêu chuẩn, phương pháp nghiên cứu

- TCVN 2682:2009, Xi măng Poóc lăng - Yêu cầu kỹ thuật;

- TCVN 8827:2020, Phụ gia khoáng hoạt tính cao dùng cho bê tông và vữa - Silica fume và Tro trấu nghiền mịn;

- TCVN 9036:2011, Nguyên liệu để sản xuất thuỷ tinh - Cát - Yêu cầu kỹ thuật;

- TCVN 11586:2016, Xỉ hạt lò cao nghiền mịn dùng cho bê tông và vữa;

- TCVN 12392-1:2018, Sợi cho bê tông - Phần 1: Sợi thép;

- TCCS 02:2017/IBST, Bê tông tính năng siêu cao UHPC - hướng dẫn thiết kế kết cấu;

- NF P18-470, Concrete - Ultra-High Performance FibreReinforced Concrete (UHPC) - Specifications, performance, production and conformity;

- ASTM C469/C469M-14e1, Standard Test Method for Static Modulus of Elasticity and Poisson's Ratio of Concrete in Compression;

2. Vật liệu thành phần
3. Cấp phối đánh giá
Các mẫu thí nghiệm tính chất cơ lý có kích thước như sau:

- Cường độ chịu nén, Modul đàn hồi: mẫu trụ d10xh20 cm;

- Cường độ chịu kéo: mẫu 5x10x50 cm;

- Cường độ chịu uốn: mẫu lập phương 10x10x40 cm;
III. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

1. Các tính chất của hỗn hợp UHPC
2. Các tính chất của UHPC

a) Cường độ chịu nén b) Cường độ chịu kéo, cường độ chịu uốn
Như vậy:

- Trung bình cường độ chịu kéo của mẫu UHPC 10%-SF tại vết nứt đầu tiên bằng 71,7% so với giá trị phá huỷ;

- Trung bình cường độ chịu kéo của mẫu UHPC 15%-SF tại vết nứt đầu tiên bằng 72,6% so với giá trị phá huỷ;

- Trung bình cường độ chịu kéo của mẫu UHPC 20%-SF tại vết nứt đầu tiên bằng 77,8% so với giá trị phá huỷ.
IV. KẾT LUẬN

- Các cấp phối UHPC đảm bảo được yêu cầu về tính công tác trong thi công.

- Sử dụng 10%-SF cấp phối UHPC đạt cấp cường độ 145/9 MPa. Sử dụng 15%-SF UHPC đạt cấp cường độ 155/10 MPa. Sử dụng 20%- SF UHPC đạt cấp cường độ 165/11 MPa.

- Mẫu 20%-SF có kết quả kiểm tra cao nhất, cường độ chịu nén trung bình là 171,7 MPa, cường độ chịu kéo trung bình là 12,23 MPa, cường độ chịu uốn trung bình 32,26 MPa và Modul đàn hồi trung bình 51,16 GPa.

- Cường độ chịu nén của UHPC-SF tỉ lệ thuận với hàm lượng Silica fume sử dụng, mức tăng của các mẫu 15% và 20% so với 10% lần lượt là 7,3% và 12,3%.

- Cường độ chịu kéo của UHPC-SF tỉ lệ thuận với hàm lượng Silica fume sử dụng, mức tăng của các mẫu 15% và 20% so với 10 % lần lượt là 6,6% và 13,2%.

- Cường độ chịu uốn của UHPC-SF tỉ lệ thuận với hàm lượng Silica fume sử dụng, mức tăng của các mẫu 15% và 20% so với 10 % lần lượt là 28,4% và 42,3%.

- Quan hệ giữa cường độ chịu kéo và cường độ chịu uốn của UHPC-SF là 1,00:2,47.

- Cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo tại tuổi 28 ngày (sau hấp 72h) so với tuổi 5 ngày (sau hấp 72h) cao hơn lần lượt là 2,8% và 4,2%.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

- FHWA TechNote HRT-11-038, Ultra-High Performance Concrete;

- FHWA-HRT-18-036, Properties and Behavior of UHPC-Class Material;

- FHWA-HRT-06-103, Material Property Characterization of Ultra-High Performance Concrete;

- ASTM C1609/C1609M-19a, Standard Test Method for Flexural Performance of FiberReinforced Concrete (Using Beam With Third – Point Loading);

- ASTM C1579-21, Standard Test Method for Evaluating Plastic Shrinkage Cracking of Restrained Fiber Reinforced Concrete (Using a Steel Form Insert);