BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

HOÀNG GIA DƯƠNG
KHÓA: 2015 - 2017

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM MỘT SỐ TÍNH NĂNG CỦA
BÊ TÔNG CỐT SỢI POLY-PROPYLENE PHÂN TÁN

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD và CN
Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. TS. VŨ HOÀNG HIỆP
2. TS. ĐẶNG VĂN THANH

Hà Nội - 2017


DANH MỤC BẢNG
Số liệu

Tên bảng

bảng

Quy định với nước trộn hỗn hợp bê tông (mg/l)

Bảng 2.9.

Đặc tính kỹ thuật của sợi Polypropylene

Bảng 2.10. Độ sụt hỗn hợp bê tông nên dùng cho dạng kết cấu
Bảng 2.11. Lượng nước dùng trộn bê tông, kg/m3
Bảng 2.12. Hệ số chất lượng vật liệu
Bảng 2.13. Lượng xi măng tối thiểu theo TCVN
Bảng 2.14. Hệ số dư vữa trong bê tông
Bảng 2.15. Kết quả tính toán lý thuyết các thành phần vật liệu
Bảng 2.16. Kết quả kiểm tra độ sụt lần trộn thứ nhất
Bảng 2.17. Kết quả hiệu chỉnh các thành phần vật liệu theo độ sụt
Bảng 2.18. Kết quả kiểm tra độ sụt đạt yêu cầu
Bảng 2.19. Kết quả kiểm tra cường độ mẫu bê tông
Bảng 2.20. Kết quả thí nghiệm kéo khi uốn Rfbt, Rfb
Bảng 2.21. Tổng hợp kết quả thiết kế
Bảng 3.1.

Thành phần vật liệu chế tạo các nhóm mẫu

Bảng 3.2.

Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của hàm lượng sợi đến độ sụt


Bảng 3.3.

Bảng 3.4.

hạn cho bê tông cốt sợi PP có thép thanh
Tổng hợp tính năng cơ bản của bê tông sợi và bê tông thường


DANH MỤC HÌNH
Số hiệu hình

Tên hình

Hình 2.1.

Sợi PP có dạng cấu trúc sợi lớn

Hình 2.2.

Sợi PP có dạng cấu trúc mạng lưới mảnh

Hình 2.3.

Sợi PP có dạng cấu trúc bối xoắn nhỏ

Hình 2.4.

Sợi PP dạng cấu trúc bối xoắn lớn

Hình 2.5.

Sợi PP dạng tấm dệt

Hình 2.6


Hình 2.13.

Hình ảnh chế tạo mẫu thí nghiệm kéo khi uốn

Hình 2.14a.

Thí nghiệm kéo khi uốn cho bê tông thường

Hình 2.14b.

Thí nghiệm kéo khi uốn cho bê tông có sử dụng sợi PP

Hình 3.1.

Quan hệ hàm lượng sợi và độ sụt

Hình 3.2.

Quan hệ hàm lượng sợi và cường độ chịu nén

Hình 3.3.

Quan hệ hàm lượng sợi và cường độ chịu kéo

Hình 3.4.

Sơ đồ ứng suất của tiết diện chữ nhật với bê tông thường có
đặt cốt thép



CLN

Cốt liệu nhỏ

Đ

Đá

KNCL

Khả năng chịu lực

M

Mẫu không có sợi

Ms

Mẫu có sợi

N

Nước

PP

Sợi Poly-Propylene

Rbt


S

Độ sụt

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

X

Xi Măng


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoạn Luận văn thạc sỹ này là công trình nghiên cứu khoa
học độc lập của tôi. Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là
trung thực và có nguồn gốc rõ ràng.
Hà Nội, ngày 15 tháng 3 năm 2017
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Hoàng Gia Dương


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên cho phép tác giả bày tỏ tình cảm biết ơn đến các thầy cô
giáo trong Khoa Sau đại học, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội đã dạy dỗ,
giúp đỡ và chỉ dẫn tác giả hoàn thành chương trình cao học.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Tiểu ban đánh

1.2. Bê tông sử dụng sợi gia cường................................................................... 6
1.3. Vấn đề còn tồn tại và định hướng nghiên cứu ........................................... 9
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VẬT LIỆU VÀ THIẾT
KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG CỐT SỢI POLYPROPYLENE………..11
2.1. Lựa chọn vật liệu chế tạo ....................................................................... 11
2.1.1. Xi măng ................................................................................................ 11
2.1.2. Cốt liệu ................................................................................................. 12
2.1.3. Nước nhào trộn..................................................................................... 16
2.1.4. Sợi gia cường ....................................................................................... 18
2.2. Các phương pháp và lựa chọn phương pháp thiết kế thành phần.... 23
2.2.1. Các phương pháp thiết kế thành phần bê tông ...................................... 23
2.2.2. Lựa chọn phương pháp thiết kế............................................................. 25
2.3. Nội dung và kết quả tính toán thiết kế ................................................. 25
2.3.1. Xác định lượng nước nhào trộn ............................................................ 25
2.3.2. Xác định tỉ lệ xi măng/nước .................................................................. 27
2.3.3. Xác định lượng xi măng và sợi gia cường ............................................ 28
2.3.4. Xác định lượng cốt liệu lớn và cốt liệu nhỏ .......................................... 29


2.3.5. Tổng hợp kết quả tính toán lý thuyết .................................................... 31
2.3.6. Kiểm tra bằng thực nghiệm và hiệu chỉnh ............................................ 31
2.4. Kiểm tra cường độ chịu kéo của bê tông sử dụng sợi ......................... 36
2.4.1. Các phương pháp và lựa chọn phương pháp thí nghiệm ...................... 36
2.4.2. Nội dung và kết quả thí nghiệm ............................................................ 39
2.5. Tổng hợp kết quả thiết kế...................................................................... 42
2.6. Nhận xét chung ....................................................................................... 43
CHƯƠNG 3. PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG SỢI VÀ TÍ NH TOÁN MỘT
SỐ CẤU KIỆN SỬ DỤNG SỢI PP………………… ……………………..44
3.1. Ảnh hưởng của hàm lượng sợi đến tính công tác ............................... 44
3.1.1. Phương án thí nghiệm ........................................................................... 44

cho bê tông bị hư hỏng chỉ 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 cường là một giải pháp hữu hiệu được lựa chọn. Nó có thể giúp
cho bê tông giảm bị thấm, co ngót và chống rạn nứt, rút 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 nhiết độ, sức chịu mỏi 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 và giải một số bài toán về
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 của hai loại bê
tông.


2

Từ những phân tích trên: đề tài "Nghiên cứu thực nghiệm một số tính
năng của bê tông cốt sợi Poly-Propylene phân tán" có tính cấp thiết và
thực tiễn cao.
* Mục đích nghiên cứu
Xác định được một số tính chất cơ bản (như: tính công tác, cường độ) và
hàm lượng sợi hợp lý của bê tông sử dụng loại sợi gia cường Polypropylene;
từ đó đưa ra một số bài toán để phân tích đánh giá tính ưu việt và khả năng
ứng dụng loại bê tông này trong xây dựng công trình.

– Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội.
Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội
Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội.
Email: [email protected]

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN


75

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
Dựa trên kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm, có tham khảo và
kế thừa các nghiên cứu đã công bố, đề tài rút ra kết luận:
- Bê tông sử dụng sợi gia cường nói chung là xu hướng phát triển vật
liệu, nhằm cải thiện tính chất của bê tông truyền thống để ứng dụng trong xây
dựng công trình. Kết cấu bê tông cốt sợi PolyPropylene (PP) phân tán có khả
năng chống nứt do co mềm, hạn chế độ mở rộng vết nứt khi chịu lực, bền với
môi trường ăn mòn, có tính kinh tế nên có khả năng ứng dụng trong kết cấu
công trình.
- Sử dụng phương pháp lý thuyết kết hợp thực nghiệm đã thiết kế thành
phần bê tông sử dụng sợi gia cường loại PolyPropylene tơ mảnh với cường độ
yêu cầu là 20MPa. Đã khảo sát quy luật giảm độ sụt hỗn hợp khi hàm lượng
sợi gia cường tăng.
- Hàm lượng sợi gia cường ảnh hưởng không nhiều đến cường độ chịu
nén của bê tông: ở một giới hạn nhất định, cường độ chịu nén tăng khi hàm
lượng sợi gia cường tăng; nhưng khi hàm lượng sợi gia cường vượt quá
khoảng 1,6 kg/m3 cường độ bê tông lại có xu hướng giảm do hiện tượng vón
cục, phân tầng.
- Hàm lượng sợi gia cường ảnh hưởng tương đối lớn đến cường độ chịu

cường độ yêu cầu khoảng 20MPa, nên sử dụng hàm lượng sợi nằm trong
khoảng 1,5 ÷ 2,0 kg/m3; đồng thời để đảm bảo tính công tác của hỗn hợp bê
tông trong thi công nên sử dụng thêm phụ gia tăng dẻo;
Cũng như bê tông thường, bê tông sử dụng sợi gia cường cũng có thể
sử dụng rộng rãi cho các kết cấu công trình, tuy nhiên cần lưu ý với các công
trình thường xuyên hoặc có nguy cơ phải chịu nhiệt độ cao bất thường;


77

Tiếp tục nghiên cứu với các loại bê tông cấp cao hơn với nhiểu chỉ tiêu
tính chất hơn để đưa ra kết luận và đề xuất chính xác và toàn diện hơn khi
thiết kế, thi công và sử dụng có hiệu quả bê tông sử dụng sợi gia cường, đáp
ứng nhu cầu ngày càng cao trong xây dựng hiện đại.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:
1. Nguyễn Văn Chánh và Trần Văn Miền, Nghiên cứu chế tạo bê tông cốt sợi
trên nền vật liệu xây dựng địa phương, 75-82.
2. Phạm Duy Hữu cùng các tác giả, Vật liệu xây dựng 2011, Nhà xuất bản
Giao thông vân tải, Hà Nội, 2011.
3. Tăng Văn Lâm, Nghiên cứu chế tạo bê tông hạt mịn chất lượng cao có sử
dụng cốt sợi polypropylen dùng cho các kết cấu mặt đường sân bay
4. Phan Quang Minh, Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống, Kết cấu bê tông
cốt thép - Phần cấu kiện cơ bản, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2012 .
5. Nghiên cứu khoa học sinh viên "Nghiên cứu sử dụng cốt sợi trong bê tông
nhằm hạn chế bề rộng vết nứt cho dầm BTCT" - ĐH Kiến Trúc năm học
2011-2012.
6. Đặng Văn Thanh, Cheng Pei Feng, Phân tích vi quan sự phân bố và tác

20. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-9: 2006 - Cốt liệu cho bê tông và vữa Phương pháp thử - Phần 9: Xác định tạp chất hữu cơ, Hà Nội, 2006.
21. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-10: 2006 - Cốt liệu cho bê tông và vữa
- Phương pháp thử - Phần 10: Xác định cường độ và hệ số hoá mềm của đá
gốc, Hà Nội, 2006.


22. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-11: 2006 - Cốt liệu cho bê tông và vữa
- Phương pháp thử - Phần 11: Xác định độ nén dập và hệ số hoá mềm của
cốt liệu lớn, Hà Nội, 2006.
23. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-12: 2006 - Cốt liệu cho bê tông và vữa
- Phương pháp thử - Phần 12: Xác định độ hao mòn khi va đập của cốt liệu
lớn trong máy Los Angeles, Hà Nội, 2006.
24. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572-13: 2006 - Cốt liệu cho bê tông và vữa
- Phương pháp thử - Phần 13: Xác định hàm lượng hạt thoi dẹt trong cốt
liệu lớn, Hà Nội, 2006.
25. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2682: 2009 – Xi măng Poóc lăng – Yêu cầu
kỹ thuật, Hà Nội, 2009.
26. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 8826: 2011 – Phụ gia hóa học cho bê tông,
Hà Nội, 2011.
27. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574 : 2012– Kết cấu bê tông và bê tông cốt
thép - Tiêu chuẩn thiết kế, 2012.
Tiếng Anh
28. Mahendra Prasad, Chandak Rajeev and Grover Rakesh, ‘A Comparative
Study of Polypropylene Fibre Reinforced Silica Fume Concrete with Plain
Cement Concrete’, International Journal of Engineering esearch and
Science & Technology, Vol2 , No 4, Nov, 2013, pp 127- 136.
29. Peng Zhang and Qingfu Li (2013) ‘Fracture Properties of Polypropylene
Fiber Reinforced Concrete Containing Fly Ash and Silica Fume’, esearch
Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology 5(2): 665-670,
2013.