ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BỘ MÔN VẬT LIỆU XÂY DỰNG

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
HỌ VÀ TÊN: NGUYỄN TRUNG TÍN
NGÀNH :
1.

NGUYỄN VĂN CHIẾN
CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT VẬT LIỆU
XÂY DỰNG

MSSV:

1513498

MSSV:
LỚP:

1510299
XD15VL

Đầu đề luận văn:
“NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG CỐT

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH

(ký và ghi rõ họ tên)

TS. Bùi Phương Trinh
PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN:
Người duyệt (chấm sơ bộ):
......................................
Đơn vị: ....................................................................
Ngày bảo vệ: ............................................................
Điểm tổng kết:..........................................................

(ký và ghi rõ họ tên)

PGS. TS. Trần Văn Miền


Nơi lưu trữ luận văn: ................................................

LỜI CẢM ƠN
Sau khoảng thời gian học tập 4 năm tại trường Đại học Bách Khoa
TpHCM, trước hết em xin chân thành cảm ơn sự hỗ trợ tận tình của các thầy
cô trong bộ môn Vật Liệu Xây Dựng đã truyền đạt cho chúng em những kiến
thức nền tảng và chuyên sâu rất quý giá của ngành.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Trần Văn Miền, người đã
hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất về cả vật chất lẫn chuyên môn để
chúng em có thể thực hiện và hoàn thành tốt Luận Văn Tốt Nghiệp này.
Bài Luận Văn Tốt Nghiệp này được hoàn thành dưới sự nỗ lực tối đa

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................

Giảng viên hướng dẫn


PGS.TS TRẦN VĂN MIỀN

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................


JSCE

Hiệp hội kỹ sư dân dụng Nhật Bản.

BTCT

Bê tông cốt thép.

NXCN

Nhà xưởng công nghiệp.

KHCN

Khoa học công nghệ

GTVT

Giao thông vận tải

Chương I.



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS. TRẦN VĂN MIỀN

Chương II. TỔNG QUAN


GVHD: PGS.TS. TRẦN VĂN MIỀN

và chất lượng tuổi thọ công trình bị giảm xuống. Điều này rõ ràng là đều không
mong muốn đối với bất kỳ kết cấu công trình xây dựng nào.
Để giải quyết vấn đề này, người ta đã sử dụng rất nhiều biện pháp như: sử
dụng cốt thép dự ứng lực để gia cường cho bê tông, dùng các chất phụ gia chống
co ngót, hay bố trí các loại cốt thép đặc biệt tại các vị trí cần thiết…. Tuy nhiên
các giải pháp trên không phải trường hợp nào cũng có thể phát huy được tác
dụng của nó. Bên cạnh đó các nhà khoa học còn tìm các giải pháp tăng cường
khả năng chịu lực của bê tông thông qua việc thay đổi một số tính chất của vật
liệu này như thêm vào bê tông một số cốt liệu muội silic, các loại sợi…
Trong các giải pháp trên giải pháp tăng cường bê tông bằng các vật liệu
dạng sợi là một ý tưởng được các nhà nghiên cứu trên thế giới đặc biệt quan tâm.
Riêng đối với ngành xây dựng ở Việt Nam thì đây là một vấn đề khác mới mẻ.
Trong rất nhiều các loại sợi sử dụng cho mục đích gia cường bê tông thì sợi
thép là lựa chọn khá hợp lý vì giá thành rẻ hơn so với sợi cacbon, sợi thủy tinh
và khả năng chịu lực lớn hơn so với sợi chất dẻo, sợi thực vật.
Bên cạnh đó, bê tông và thép là hai loại vật liệu đã được ứng dụng rộng rãi,
khả năng làm việc chung với nhau của chúng rất hợp lý đã được nghiên cứu đầy
đủ. Sợi thép có thể thay thế phần nào các thanh cốt thép trong kết cấu bê tông cốt
thép và đem lại một số tính chất ưu việt.
Bê tông cốt sợi thép (BTCST) ở đây được định nghĩa như là một hỗn hợp
gồm hai thành phần chính bê tông thông thường và vật liệu cốt sợi thép. Trong
đó các tính chất cơ bản của vật liệu bê tông vẫn được đảm bảo và cốt sợi được
xem như vật liệu gia cường trong hỗn hợp bê tông. Nhiều nghiên cứu đã chứng
tỏ hiệu quả dùng cốt sợi trong việc tăng cường độ, tăng tính dẻo của bê tông.
Giúp cho cấu kiện làm việc hiệu quả hơn và kéo dài tuổi thọ của công trình.

SVTH: NGUYỄN TRUNG TÍN – 1513498


Trang 13


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS. TRẦN VĂN MIỀN

Hình I-3. Mô hình làm việc khi chịu uốn của mẫu dầm bê tông cốt sợi thép [3]
II.2. Ứng dụng của bê tông cốt sợi thép.
Dù có nhiều ưu điểm nhưng trong một số trường hợp, bê tông cốt sợi thép
không thể thay thế hoàn toàn bê tông cốt thép thông thường, như trong trường
hợp chịu ứng suất kéo lớn. Bê tông cốt sợi thép cũng không thể thay thế được bê
tông cốt thép dự ứng lực nhưng lại có thể kết hợp tạo thành bê tông cốt thép dự
ứng lực pha sợi thép với những tính năng chịu lực đặc biệt.
Sử dụng bê tông cốt sợi thép sẽ cải tiến các đặc tính chịu lực của bê tông.
Trong những trường hợp có yêu cầu riêng về độ ổn định, về hạn chế cốt thép
hoặc trong những công trình cần phải gia cường (bê tông phun làm vỏ hầm, vỏ
tàu thủy), bê tông cốt sợi thép là giải pháp hợp lý.
Những ưu điểm khác của bê tông cốt sợi thép:
• Giảm biến dạng do từ biến và biến dạng do co ngót.
• Tiết kiệm chi phí nhân công và trang thiết bị.
• Giảm nguy cơ nứt, hạn chế phát triển các vết nứt nhỏ hay vết nứt tế vi.
• Tăng các giá trị độ bền kéo, uốn, nén, xoắn, cắt.
• Tăng khả năng chống chịu va chạm, va đập.
• Tăng khả năng chịu mỏi, tăng độ bền mỏi.
• Tăng cường độ dẻo dai và hấp thụ năng lượng. Nhờ đó tăng khả năng
chống chịu chấn động và tải trọng động.

SVTH: NGUYỄN TRUNG TÍN – 1513498


•

Có tải trọng gây uốn diện tích không lớn

•

Những chỗ không thể phân bố co ngót hoặc bố trí cốt thép
Sử dụng bê tông cốt sợi thép cho các cấu kiện dẫn đế việc giảm cốt thép,
đồng thời đáp ứng đủ yêu cầu về gia cường cấu kiện khi chịu các ứng suất lớn
nhất.
Những ưu điềm của bê tông cốt sợi thép đặc biệt phù hợp với sản xuất tấm
tường mỏng, cấu kiện nhỏ và vừa.
Ứng dụng bê tông cốt sợi thép làm giảm kích thước cấu kiện, giảm khối
lượng các cấu kiện.
Bê tông cốt sợi thép có cường độ sớm lớn phù hợp với quá trình sản xuất
hàng loạt.
Bê tông cốt sợi thép có khả năng chống cắt lớn nên có thể giảm hoặc thậm chí
loại bỏ cốt xiên trong cấu kiện không chịu lực lớn.

SVTH: NGUYỄN TRUNG TÍN – 1513498
NGUYỄN VĂN CHIẾN – 1510299

Trang 15


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS. TRẦN VĂN MIỀN


Gia cường sợi thép có thể giảm các vết nứt sinh ra do ảnh hưởng của nhiệt
độ và co ngót.
Các ưu điểm được khai thác:
• Cải thiện khả năng chịu uốn.
• Không cần sử dụng cốt thép.
• Hạn chế sai sót trong quá trình chế tạo.
• Tạo cường độ cao sớm.
• Giảm lỗi chế tạo.
Khả năng chống phá hoại bề mặt và độ bền kéo của bê tông cốt sợi thép đã
được dùng để sửa chữa và bảo dưỡng kết cấu.

SVTH: NGUYỄN TRUNG TÍN – 1513498
NGUYỄN VĂN CHIẾN – 1510299

Trang 17


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS. TRẦN VĂN MIỀN

Hình I-6. Đường ống bằng bê tông cốt sợi thép [6]
 Ổn định mái dốc
Khi sử dụng tường chắn xây dựng bằng đá trong trong thới gian lâu dài,
dưới tác động của môi trường và điều kiện tự nhiên sẽ dẫn đến hiện tượng phong
hóa
Tường chắn phải luôn ổn định và bền vững trong các trường hợp chịu tác
động của môi trường. Vì vậy phải sử dụng loại vật liệu có khả năng chịu lực hợp
lý và độ bền cao.
Bê tông cốt sợi thép được sử dụng để cho ổn định mái dốc vì :


Hình I-8. Hầm thi công bằng công nghệ phun vảy [8]
SVTH: NGUYỄN TRUNG TÍN – 1513498
NGUYỄN VĂN CHIẾN – 1510299

Trang 19


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS. TRẦN VĂN MIỀN

II.2.2 Một số công trình ở Việt Nam đã ứng dụng bê tông cốt sợi thép.

• Dự án Inax Vietnam 2009- Bình Dương. Nhà thầu chính Shimizu –
Nhật Bản
• Dự án Nissho Precision Factory tại Singapore Industrial Park
• Dự án Kyoshin Vietnam-Nội Bài. Nhà thầu chính Maeda – Nhật Bản
• Hầm đường bộ Hải Vân là công trình nổi bật ứng dụng công nghệ bê
tông cốt sợi.

Hình I-9. Hầm Hải Vân [9]
• Dự án Fukoku - Khu công nghiệp Nội Bài. Nhà thầu chính Maeda.

Hình I-10. Khu công nghiệp Nội Bài [9]

SVTH: NGUYỄN TRUNG TÍN – 1513498
NGUYỄN VĂN CHIẾN – 1510299

Trang 20


Trang 21


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS. TRẦN VĂN MIỀN

Hình I-12. Ảnh hưởng của lượng sợi thép đến cường độ chịu nén của SFRC [10]

Hình I-13. Ảnh hưởng của lượng sợi thép đến cường độ chịu uốn của SFRC [10]
Tác giả PGS. TS. Nguyễn Viết Trung, TS. Nguyễn Ngọc Long và ThS.
Phạm Duy Anh [11] đã nghiên cứu các tính chất vật lý và ứng dụng của bê tông
cốt sợi thép với nhiều hàm lượng sợi khác nhau với loại sợi sử dụng là sợi 3D, bê
tông mác 40, từ đó đưa ra nhận xét và ứng dụng bê tông cốt sợi thép vào các
công trình xây dựng và cấu kiện bê tông đúc sẵn, đồng thời tác giả đã đưa ra các
cợ sở tính toán cho bê tông cốt sợi thép. Từ những nghiên cứu đó, tác giả đã đưa
ra các biểu đồ.

SVTH: NGUYỄN TRUNG TÍN – 1513498
NGUYỄN VĂN CHIẾN – 1510299

Trang 22


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS. TRẦN VĂN MIỀN

Hình I-14. Biểu đồ quan hệ giữa cường độ chịu nén và ngày tuổi với các hàm

tháng 10/2007.
Phạm Duy Anh Đại học Giao Thông Vận Tải [13] nghiên cứu thành phần,
tính chất cơ học vật liệu và ứng xử uốn của dầm bê tông cường độ cao dùng cốt
sợi thép loại Dramix có đường kính 0.2mm, chiều dài 13mm, giới hạn chảy 2000
MPa với hàm lượng sợi thép dùng là 2% theo thể tích bê tông để ứng dụng dùng
trong kết cầu. Nội dung nghiên cứu thiết kế thành phần bê tông cường độ cao cốt
sợi thép, nghiên cứu cường độ nén, cường độ kéo khi uốn, mô đun đàn hồi. Từ
các kết quả thí nghiệm được tổng hợp và phân tích tìm ra công thức thử nghiệm,
mô hình cơ học và điều chỉnh phù hợp trong việc để nghiên cứu thiết kế bê tông
cường độ cao cốt sợi thép dùng cho kết cấu cầu.

SVTH: NGUYỄN TRUNG TÍN – 1513498
NGUYỄN VĂN CHIẾN – 1510299

Trang 24


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: PGS.TS. TRẦN VĂN MIỀN

Hình I-16. Thí nghiệm uốn dầm và biểu đồ mối quan hệ giữa lực uốn và chuyển
vị của dầm [14]
Giai đoạn đầu tiên, bê tông sẽ làm việc trong miền đàn hồi thông thường
(đường 1), lúc này sợi thép chưa phát huy tác dụng. Khi ứng suất đạt tới giới hạn
– cường độ chịu uốn của bê tông, vết nứt bắt đầu hình thành lớn. Đối với bê tông
thông thường, cấu kiện sẽ bị phá hoại giòn, biểu đồ sẽ đi xuống nhanh theo
đường 5. Còn đối với BTCST, khi vết nứt xuất hiện, các sợi thép bắt đầu tham
gia làm việc và ngăn cản sự phát triển vết nứt như nói ở trên. Tuy nhiên lúc đầu,
số lượng sợi thép tham gia làm việc chưa đủ, nên ứng suất tiếp tục giảm theo