1. TỔNG QUAN

Trong khoảng 30 năm gần đây, tại các nước có nền công nghiệp phát triển cũng như ở Việt Nam ta, đã có nhiều nghiên cứu về bê tông cường độ cao và siêu cao. Đặc biệt là UHPC - một loại bê tông mà cường độ chịu nén có thể lên đến 200 Mpa. Bê tông này được bổ sung cốt sợi thép, sợi tổng hợp hay sợi lai Hybrid vào hỗn hợp thành phần để tạo ra UHPC không chỉ có cường độ chịu nén siêu cao mà còn có các tính năng vượt trội khác như: cường độ chịu kéo, Modul đàn hồi, độ dẻo dai và khả năng chống ăn mòn.
  Theo nghiên cứu của Kim Jee-sang và cộng sự (TLTK [2]) thì cấu trúc của UHPC là vô cùng đặc chắc. Các kết quả nghiên cứu còn chỉ ra rằng, nếu một loại bê tông có cường độ chịu nén ở tuổi 28 ngày đạt trên 120 MPa thì sự ăn mòn cốt sợi thép sẽ được giới hạn ở bề mặt bên ngoài của bê tông. Kể cả khi những sợi thép gần bề mặt kết cấu bị ăn mòn cũng không có sự lan truyền ăn mòn vào trong sâu tới 5mm phía dưới bề mặt. Các thí nghiệm về mức độ thấm Clo đã được thực hiện trong các loại bê tông thường (NC), bê tông chất lượng cao (HPC) và bê tông siêu tính năng (UHPC) bởi các nhà nghiên cứu trên thế giới (TLTK [3] và TLTK [4]), kết quả cho thấy UHPC có mức độ thấm Ion Clo rất nhỏ so với 2 loại bê tông còn lại (hệ số thấm Clo nhỏ hơn 45 lần so với bê tông thường). Hay nói cách khác, khả năng bảo vệ cốt thép trong UHPC cao hơn rất nhiều so với các loại bê tông khác. Điều đó có nghĩa là, nếu so về tuổi thọ với bê tông thường thì UHPC tăng lên nhiều lần và khi với cường độ trên 150 MPa thì tuổi thọ của kết cấu có chiều dày lớp bảo vệ >20 mm cho tuổi thọ trên 150 năm. Đặc điểm này còn được thể hiện rõ nét hơn khi sử dụng kết cấu tại môi trường biển.

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là vùng bị ảnh hưởng nhiều của thuỷ triều và cũng là vùng có nguy cơ môi trường nước bị nhiễm mặn và phèn. Cùng với đó là nhu cầu xây dựng hạ tầng giao thông nông thôn là rất lớn. Vì vậy, Ngân hàng Thế giới - viện trợ ODA 3 bên qua WB của chính phủ Nhật Bản, thông qua chương trình tài trợ dự án LRAMP, đã chọn cầu Từ Ô tại tỉnh Trà Vinh để hỗ trợ xây mới theo công nghệ sử dụng UHPC. Thông qua đó, có thể đưa ra các đánh giá về khả năng thiết kế, chế tạo, xây dựng, sử dụng và bảo trì các kết cầu cầu UHPC.
   
2. TÀI LIỆU, TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG

- TCVN 1651:2018, thép cốt bê tông.

- TCVN 2682:2009, xi măng Poóc lăng - yêu cầu kỹ thuật.

- TCVN 4506:2012, nước cho bê tông và vữa - yêu cầu kỹ thuật.

- TCVN 8826:2011, phụ gia hoá học cho bê tông.

- 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 11823-3:2017, thiết kế cầu đường bộ.

- TCVN 12392:2018, sợi cho bê tông.

- TCCS 02:2017/IBST, bê tông tính năng siêu cao UHPC - hướn dẫn thiết kế kết cấu.

- NF P18-470:2017, concrete - ultra-high performance fibrereinforced concrete - specifications, performance, production and conformity.

- NF P18-710:2016, national addition to Eurocode 2 - design of concrete structures: specific rules for ultra-high performance fibrereinforced concrete.

- NF P18-451:2018, concrete - execution of concrete structures - specific rules for ultra-high performance fibre-reinforced concrete.

- ASTM C230/C230M-21, standard specification for flow table for use in tests of hydraulic cement.

- ASTM A416/A416M-16, standard specification for lowrelaxation, seven-Wire steel strand for prestressed concrete.

- ASTM C469/C469M-14e1, standard test method for static Modulus of elasticity and Poisson's ratio of concrete in compression.

- ACF 04:2020, materials UHPC - technicals specification.

- K-UHPC:2014, design guidelines for UHPC.

3. VẬT LIỆU CHẾ TẠO UHPC

- Xi măng PC40 phù hợp với TCVN 2682:2009.

- Silica Fume phù hợp với TCVN 8827:2020.

- Xỉ GGBS phù hợp với TCVN 11586:2016.

- Cát thạch anh phù hợp với TCVN 9036:2011 và ACF 04 :2020.

- Sợi thép mạ đồng cường độ cao phù hợp với TCVN 12392:2018.

- Phụ gia siêu dẻo gốc PCE phù hợp với TCVN 8826:2011 và ACF 04:2020.

- Nước trộn phù hợp với TCVN 4506:2012.
  3. CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ UHPC

3.1 Ảnh hưởng của hàm lượng sợi thép đến tính công tác của hỗn hợp UHPC
     
3.2 Ảnh hưởng của hàm lượng sợi thép đến sự phát triển cường độ chịu nén của UHPC
   
3.3 Ảnh hưởng của hàm lượng sợi thép đến sự phát triển cường độ chịu uốn của UHPC
   
3.4 Ảnh hưởng của hàm lượng sợi thép đến sự phát triển cường độ chịu kéo của UHPC

Sử dụng mẫu thử có kích thước kéo 5x10x50 cm, kết quả được thể hiện qua bảng và biểu đồ sau.
   
3.5 Ảnh hưởng của hàm lượng sợi thép đến Modul đàn hồi của UHPC

UHPC có mô dul đàn hồi thể hiện khả năng biến dạng dưới tải trọng khác biệt rất lớn so với bê tông thường.
   
3.6 Ảnh hưởng của hàm lượng sợi thép đến khả năng chống mài mòn của UHPC
 
Các kết quả thử nghiên cứu độ mài mòn của UHPC với các hàm lượng sợi thép khác nhau được trình bày trong Bảng 6 dưới dây.
   
UHPC khi có hàm lượng cốt sợi thép từ 2 - 3%, khả năng chống mài mòn tăng lên. Còn nếu so với bê tông thường độ mài mòn khoảng 0.4 g/cm², thì khả năng chống mài mòn tăng khoảng 300 - 350%.

3.7 Khả năng chống thấm của UHPC
   
Kết quả trong Bảng 7 thể hiện UHPC có thể chịu được áp lực thấm trên 20 MPa. Cấp chống thấm đạt được >20 MPa, cho thấy bê tông UHPC có thể chống xâm nhập Clo rất tốt, có nghĩa là khả năng chống ăn mòn Clo rất cao.
(Còn nữa)