DTCT2021-VVH_22.04.16.pptx

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VỮA CỐT SỢI POLYMER
TÍNH NĂNG CAO CHO SỬA CHỮA TẤM BTXM
MẶT ĐƯỜNG Ô TÔ
TPHCM, ngày 19/04/2022
Nhóm NC : Nguyễn Tuấn Cường, Nguyễn Hữu Duy, Vũ Việt Hưng
Cty phối hợp: Công ty Cổ phần Bê tông tương lai
Email : hungvv_ph@utc.edu.vn
Đề tài NCKH cấp Trường năm 2021
T2021-PHII-002

1/
1. TỔNG QUAN & ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. Hư hỏng & công nghệ sửa chữa tấm BTXM mặt đường ô tô
 Trong QT sử dụng,
các hư hỏng mặt
đường BTXM xuất
hiện do nhiều nguyên
nhân  suy giảm chất
lượng khai thác, độ
bền công trình  sửa
chữa nhằm kéo dài
tuổi thọ kết cấu đường;
 Hiện nay sửa chữa tấm BTXM chỉ
mang tính “tạm thời”. Ước tính rằng
gần 1/2 số ca sửa chữa BT không
thành công trên thực địa (Li, 2019;
Mather và Warner, 2003).
 Độ bền của vật liệu sửa chữa
này vẫn cần tiếp tục theo dõi &
đánh giá trong thời gian dài?
Mặt đường bị mài mòn Bong tróc bề mặt Nứt vỡ tấm
Hư hỏng phổ biến mặt đường ô tô BTXM
Trám vá tấm BTXM Đục bỏ & thi công lại tấm BTXM
Sửa chữa mặt đường BTXM

2/
1.2. Vật liệu sửa chữa
Bê tông đàn hồi DelpatchTM của hãng D.S.Brown
(VL sử dụng urethane, sợi thủy tinh, primer)
Bê tông polymer đông cứng nhanh DOM1-17 của Cty CP
TV, ĐT & CGCN Giao thông
BT hạt nhỏ vữa SACA G của Viện VLXD
(vữa tự chảy gốc XM, không co ngót)
Sika Monotop (vữa xi măng, polyme cải tiến,
gia cường sợi), Sikagrout (vữa gốc xi măng)
 Chủ yếu cường độ cao sớm, dính bám, hạn chế co ngót, giá thành khá cao;
 Chưa / ít chú ý đến tính “dẻo dai” (ductility), khả năng biến dạng, phát triển vết nứt, thân thiện MT
VẬT LIỆU SỬA CHỮA GỐC POLYMER VẬT LIỆU SỬA CHỮA GỐC XI MĂNG

3/
1.2. Vữa cốt sợi polymer tính năng cao
Thí nghiệm uốn 4 điểm bê tông thường (trái) và ECC (phải)
Engineered Cementitious Composite ECC–
vật liệu composite kỹ thuật gốc xi măng
Uốn Kéo trực tiếp
Sự tăng bền cơ học khi kéo trực tiếp
Khả năng biến dạng lớn, ngăn chặn gãy giòn
Sửa chữa mặt cầu bằng ECC và VLSC thương mại ở Mỹ:
năm 2000 (trái) & năm 2007 (phải)
ECC vs UHPFRC & bê tông thường
Thành phần cơ bản của ECC vs BT thường
Với đặc tính “dẻo dai” (ductility) và bề rộng vết nứt nhỏ, ECC có tiềm năng đáp ứng hầu hết các yêu cầu
sửa chữa hiệu quả cao, góp phần giải quyết các thách thức về độ bền lâu dài của bê tông.
Nối bản mặt cầu (A: 2005 & B:2015)
[Victor C. Li, 2019]

4/
1.3. Những tồn tại & triển vọng ứng dụng
 Việc tối ưu hóa quá trình TK cấp phối & KC sử dụng vữa cốt sợi polymer tính năng cao:
quá trình cơ lý phức tạp (phụ thuộc nguyên lý TK, đk đặc thù địa phương & VL)  hướng NC quan
trọng trong lĩnh vực XD tại nhiều quốc gia.
 Tiếp cận với thành tựu ECC trên thế giới & trong nước, bước đầu phát triển vữa VSPC – thay
thế VL sửa chữa truyền thống / hiện có trên thị trường  khắc phục hiệu quả hơn hư hỏng
tấm BTXM mặt đường ô tô phù hợp với điều kiện ở Việt Nam:
- Lựa chọn hàm lượng sợi phù hợp  giảm giá thành;
- Sử dụng phế phẩm CN (tro bay từ các nhà máy NĐ trong nước,...)
 giảm giá thành, cải thiện MT & phát triển một số tính năng cao;
- Công nghệ chế tạo vữa khô  kiểm soát chất lượng, tiến độ & dễ thi
công tại hiện trường;
- Cải thiện các tính năng: tính “dẻo dai”, khả năng biến dạng, dính bám,
thân thiện môi trường và hạn chế phát triển vết nứt.
GIẢM
GIÁ
THÀNH
THÂN
THIỆN
MÔI
TRƯỜNG
TÍNH
NĂNG
CAO

5/
2. MỤC TIÊU
Thiết kế được thành phần cấp phối & chế tạo được vữa cốt sợi polymer
tính năng cao (VSPC) sử dụng cát mịn, tro bay nhiệt điện, xi măng
Pooc lăng hỗn hợp, cốt sợi polymer.
 Các yêu cầu kỹ thuật dự kiến:
+ Độ chảy ≥ 200mm, cho phép thi công ~ 20-30’, độ tách nước 0%
+ Cường độ nén ≥ 20 MPa (1 ngày), ≥ 42 MPa (28 ngày)
+ Biến dạng phá hoại khi nén > 0,2% và khi kéo trực tiếp ≥ 2%.
 PVNC:
+ Thực nghiệm trong PTN, dự kiến sử dụng: cát, đá khu vực Hóa An, tro bay thải từ các
nhà máy nhiệt điện phía Nam, cốt sợi Polypropylene (PP),…
+ Sửa chữa tạo lớp phủ mặt cho các hư hỏng mặt đường: mài mòn, bong tróc, nứt
vỡ góc/tấm BTXM,…

6/
3. THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG
3.1. Sơ đồ thí nghiệm
Xi măng
PCB40
Tro bay
nhiệt điện
Silica fume Sợi PP Cát mịn
NC hàm lượng sợi hợp lý:
Thí nghiệm trên mẫu vữa với
VPP=1,0 – 1,5 – 2,0%
Tính chất của hỗn hợp vữa:
- Độ chảy: sau khi trộn và sau
30’
Thí nghiệm trên vữa VSPC
với VPP=1,0 – 1,5%:
Xác định các tính chất VSPC
Tính chất của hỗn hợp vữa:
- Độ lưu động
- Độ tách nước
- Khối lượng thể tích
Tính chất của vữa VSPC:
- Cường độ uốn, nén, kéo
- Biến dạng khi nén, kéo
- Phát triển nứt khi uốn
- Sức kháng va chạm
- Độ mài mòn
Đánh giá hiệu quả KT-KT &
khuyến nghị CN sửa chữa
Kết luận & kiến nghị
Thí nghiệm trên mẫu vữa
VSPC1.5%PP – BT thường
Tính chất của VSPC-BT thường:
-Khả năng bám dính
-Cường độ uốn, nén

7/
3.2a. Vật liệu & thiết kế cấp phối & chế tạo mẫu VSPC
Vật liệu thành phần chế tạo VSPC
SikaFiber
12PPM VN
Tro bay
Duyên Hải
Vicem
Hà Tiên
PCB40
Muội Silic
Sikacrete PP1
Cát mịn
0,3mm
Nước
Sika ViscoCrete-
3000-20M
Meflux 2641F
BASF (bột)
VSPC (bột)
- Cấu trúc: sợi đơn.
- Đường kính: 35 +5µm.
- Dài: ~ 12mm.
- Khối lượng riêng: 0,91 kg/l.
- Cường độ kéo: 620 ÷ 758 MPa.
- Giảm vết rạn nứt do co ngót
- Tăng khả năng chống va đập
- Khuyến nghị: 0,6 kg/m3 bê tông
Sợi SikaFiber 12PPM VN
VẬT LIỆU

8/
Cấp phối
Nước
(lít)
XM (kg)
Tro bay
(kg)
Silica fume
(kg)
Cát mịn
(kg)
Sợi PP
(kg)
PGSD
(lít)
PGTT
(kg)
VSPC_1%PP 285 771 250 116 675 9,1 15,42 7,71
VSPC_1.5%PP 285 771 250 116 662 13,65 15,42 7,71
VSPC_2%PP 285 771 250 116 649 15,42 15,42 7,71
Thành phần cấp phối VSPC
(N/CKD=0,25; PGSD=2%XM; PGTT=1%XM; SF=15%XM; TB=32%XM)
Thành phần cơ bản của ECC vs BT thường
(N/CKD=0,27; PGSD=1%XM; TB=1,2XM; PVA=2%)

9/
 MÁY TRỘN VỮA
 Các loại máy trộn cưỡng bức trong PTN
cho vữa BT thông thường
 Ttrộn = (15÷20)’
 cốt sợi phân tán đồng đều, giảm lượng bọt
khí cuốn vào, tăng cường độ của vữa.
CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO
Trộn vữa (dung tích lớn): UTC2 (trái) & Z-beton (phải)
Máy trộn vữa cưỡng bức
(dung tích ≤1,5 L)

10/
CHẾ TẠO MẪU VSPC
1. Đổ vữa vào khuôn các mẫu
2. Đầm bàn rung
3. Bảo dưỡng mẫu

8/
3.2b. Vật liệu & chế tạo mẫu VSPC-BT thường (mẫu sửa chữa)
Tính chất Ngày
tuổi
Mẫu thí nghiệm
(mm)
Tiêu chuẩn thí nghiệm
/TLTK
Cường độ nén 1, 7, 28,
91
½ mẫu gẫy sau khi uốn TCVN3121-11:2003
TCVN 3118:1993
Cường độ chịu kéo khi uốn 40x40x160 TCVN3121-11:2003
TCVN 3119:1993
Cường độ chịu kéo trực tiếp 28 60x330x13
(mẫu “dog-bone”)
AASHTO T132, Hassan 2012
Khả năng bám dính 28, 91 ½ mẫu gẫy sau khi uốn
mẫu 150x150x600
TCVN 9491:2012
ASTM C1583/C1583M - 04
Biến dạng giới hạn khi nén 7, 91 D150xH300 TCVN 3118:1993
Biến dạng giới hạn khi kéo trực tiếp 28 60x330x13
(mẫu “dog-bone”)
AASHTO T132, Hassan 2012
Sức kháng va chạm 7 D260xH(32,5±0,5) ACI 544.2R
Phát triển nứt khi uốn 7 150x600x(26±1) TCVN 3119:1993

13
3.3. Các tính chất cơ bản của HH ở TT chưa đóng rắn

14

15

16
3.4. Các tính chất cơ bản cơ học điển hình

17

18

19

20

21
 Khả năng bám dính giữa vữa cốt sợi polymer tính năng cao và BTXM thông thường

22
 Tính chất biến dạng

23
 Tính chất biến dạng

24
 Sức kháng va chạm

25
 Sự phát triển vết nứt của vữa cốt sợi polymer tính
năng cao dưới tác dụng của ứng suất kéo khi uốn

26
 Độ mài mòn

27

28

29
4. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KT-KT & QUY TRÌNH
 HIỆU QUẢ KINH TẾ:
Sơ bộ giá thành VSPC_1.5%PP rẻ hơn khoảng 2 lần so với SIKA MONOTOP R

30
4. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KT-KT & QUY TRÌNH
 HIỆU QUẢ KỸ THUẬT:
 Các yêu cầu kỹ thuật dự kiến:
+ Độ chảy ≥200mm, thời gian cho phép thi công ~
20-30 phút (27oC / độ ẩm môi trường 65%), độ
tách nước 0%;
+ Cường độ nén ≥ 20 MPa ở tuổi 1 ngày, ≥ 42
MPa ở tuổi 28 ngày
+ Biến dạng phá hoại khi nén > 0,2% (tối thiểu
lớn hơn 10-30% so với BTXM thông thường) và
khi chịu kéo trực tiếp ≥ 2%.
 VSPC là một dạng của vật liệu composite kỹ thuật
gốc xi măng, kết quả bước đầu có khả năng chịu tải
và đảm bảo độ bền của lớp vật liệu sửa chữa.

31
5. KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ
1. Với quy mô trong PTN & sử dụng một số nguồn VL khu vực phía Nam: cát khu vực Hóa An, tro
bay thải từ các nhà máy nhiệt điện phía Nam, cốt sợi PP, XM PCB... đề tài đã bước đầu thiết kế
được thành phần cấp phối & chế tạo được vữa VSPC với các yêu cầu kỹ thuật dự kiến đặt ra.
2. Mặc dù, một số tính chất điển hình của ECC tiêu chuẩn chưa đạt được trong nghiên cứu này (sự
phát triển nhiều vi vết nứt), với việc sử dụng sợi PP và thành phần cấp phối với tỷ lệ hợp lý, vật liệu
VSPC sơ bộ thể hiện một số tính chất nổi bật như tính “dẻo dai”: biến dạng khi phá hoại tăng khi
nén, kéo, hạn chế phát triển vết nứt & khả năng chịu va chạm được cải thiện đáng kể so với BTXM
thông thường.
3. Đề xuất sơ bộ công nghệ sửa chữa tấm BTXM mặt đường ô tô sử dụng vữa VSPC với diện hư
hỏng nhỏ, đáp ứng yêu cầu về khả năng chịu lực, độ bền, có giá thành hợp lý và dễ thi công. Đồng
thời, đánh giá hiệu quả KT - KT cũng được tiến hành (giảm gần 2 lần so với vữa sửa chữa chuyên
dụng hiện nay). Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện hơn.

32
5. KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ
1. Nghiên cứu phát triển, thống nhất các tiêu chuẩn, bổ sung thí nghiệm các chỉ tiêu khác, đảm
bảo độ tin cậy nhằm tạo ra sản phẩm có tính ứng dụng cao vào nhiều công trình xây dựng.
Hướng nghiên cứu tiếp theo là các chỉ tiêu đặc trưng cho các tính năng khác: co ngót, và thêm
các chỉ tiêu về độ bền ngắn hạn và lâu dài,…
2. Thử nghiệm hiện trường thi công / sửa chữa hư hỏng bề mặt đường và các công trình giao
thông BTXM.
3. Sử dụng các vật liệu địa phương (cát địa phương) sau khi tuyển rửa để có thể thay thế một
phần cát mịn silica, nhằm giảm giá thành; nghiên cứu ứng dụng các loại sợi tổng hợp khác
nhau về loại, chiều dài sợi,.....
 KIẾN NGHỊ:

33
CÁC SẢN PHẨM CỦA ĐỀ TÀI
TT
Sản phẩm & số lượng
Đơn vị Ghi chú
Đăng ký Thực hiện
1
01 Bài báo đăng trên các
Tạp chí tiếng Anh của
Trường ĐHGTVT
Vu Viet, H., Nguyen Tuan, C., Nguyen Huu, D., Ngo
Nguyen Ngoc, T., & Huynh Trong, P. (1631638800).
Experimental evaluation on engineering properties and
microstructure of the high-performance fiber-reinforced
mortar with low polypropylene fiber content. Tạp Chí
Khoa Học Giao Thông Vận Tải, 72(7) (9/2021) 824-840.
https://doi.org/10.47869/tcsj.72.7.5
Bài báo
Hoàn
thành
2 01 Hướng dẫn SV NCKH
GVHD: ThS.Nguyễn Tuấn Cường
“Nghiên cứu sử dụng phụ gia hóa học và cốt sợi
Polypropylene (PP) của Sika để chế tạo vật liệu
composite kỹ thuật gốc xi măng”, năm học 2020-2021
Đề tài
3
01 Bản kiến nghị về công
nghệ chế tạo, sửa chữa tấm
BTXM sử dụng vữa cốt sợi
polymer tính năng cao
MC_03 Bản
4
01 mẫu Vữa cốt sợi polymer
tính năng cao (~5 kg)
Thuyet minh tong ket Mẫu

36

37
KHE CO GIÃN CHÈN ASPHALT
- YÊU CẦU KỸ THUẬT VÀ THI CÔNG
• TCCS 25:2019/TCĐBVN do Tổng cục Đường bộ Việt Nam biên soạn và công bố theo quyết định số
597/QĐ-TCĐBVN ngày 15 tháng 03 năm 2019
• khe co giãn cũ của cầu đường bộ có lớp phủ mặt cầu là bê tông nhựa, có chuyển vị tại khe co giãn theo
phương dọc cầu ≤ ± 25 mm và chuyển vị đứng ≤ ± 1,5 mm
• Không sử dụng khe co giãn chèn Asphalt tại các vị trí có đèn tín hiệu giao thông và các cầu có độ dốc dọc > 4 %.
CHÚ THÍCH: a Chỉ sử dụng khi lớp phủ mặt
cầu là Bê tông nhựa rỗng
Hình 1 - Cấu tạo khe co giãn chèn Asphalt

38
KHE CO GIÃN CHÈN ASPHALT
- YÊU CẦU KỸ THUẬT VÀ THI CÔNG
Bảng A1 - Kích thước khe co giãn chèn Asphalt theo chuyển vị phương dọc cầu
Chuyển vị tại khe co giãn theo phương dọc cầu (mm) Kích thước khe co giãn (mm)
± 10 50 x 400
± 15 70 x 400
± 20 70 x 450
± 25 75 x 500
• Khe co giãn chèn Asphalt thường được thiết kế với chiều rộng danh định là 500 mm nhưng không
nhỏ hơn 400 mm và không lớn hơn 800 mm.
• Tiến hành thông xe sau từ 2 đến 4 giờ tùy thuộc nhiệt độ môi trường xung quanh.
(10/400=2.5%)
(15/400=3.75%)
(4.4%)
(5%)
Bước đầu có thể sử dụng với chuyển vị ±10 mm theo phương dọc cầu

39
MỘT SỐ ỨNG DỤNG ECC THÀNH CÔNG
Chống thấm
Nối bản mặt cầu
Mối nối khóa chống cắt của dầm
Sửa chữa bề mặt

41
3.2. Công nghệ chế tạo

DTCT2021-VVH_22.04.16.pptx

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to DTCT2021-VVH_22.04.16.pptx

Similar to DTCT2021-VVH_22.04.16.pptx (20)

More from PhamHuuHaGiang1

More from PhamHuuHaGiang1 (6)

DTCT2021-VVH_22.04.16.pptx

Editor's Notes