Bài giảng Vật liệu xây dựng - Bê tông và công nghệ bê tông

Nội dung text: Bài giảng Vật liệu xây dựng - Bê tông và công nghệ bê tông

1. Bê-tông v công ngh bê-tông Vt Liu Xây Dng (Construction Materials ) B môn V t li u Silicat Khoa Công Ngh Vt Li u i h c B ch Khoa Tp. H Minh VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-2 p Itapul - Brasil Vt li u bê-tông CT LI U > 8mm BEÂ TOÂNG CH T K T DÍNH NC + PH GIA
   : Bê tông là compozit gi a pha nn là ch t kt dính và pha phân tán là các lo i Sân vn ng San Fransico ct li u (cát, á, si ) VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-3 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-4
2. N c gia L rng, VD Bê-tông t k Ch t k t dính Xi m ng  Là nh ng thành ph n có kh nng to kt dính vi các thành ph n khác Tp n n k t d nh Mt s ch t kt dính th ng s dng: CKD th y lc, CKD silicat, CKD Polymer t Tp phân t n m khung u l c , s i . VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-5 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-6 Ct li u PHÂN LO I
   Phân i bê tông theo kh i l ng thê tích:  Là nh ng thành ph n không có kh o k t dính và có 3 kh àm t ng m t s tính ch t c a bê tông (kinh t , nt ) - Bê tông r t n ng: trên 2500kg/m - Bê tông n ng:1800 – 2500 kg/m 3 - Bê tông nh : 500 – 1800 kg/m 3 - Bê tông r t n : kh i l ng th ch nh hơn 500 kg/m 3.
   Phân i theo ch t kt dính : - Bê tông xi mng Ch t kt dính s dng là các i xi mng porland và các i xi mng trên cơ sơ xi mng porland Cơ chê óng rn là óng rn y lc  Ct li u s dng trong bê tông có th phân theo hình dng gm - Bê tông silicat -Ct li u dng ht Trên cơ sơ ch t kt dính là vôi -Ct li u dng si - Bê tông polyme VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-7 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-8
3. PHÂN LO I
   Phân i bê tông theo công ngh sn xu t : BT tơ i, cu ki n úc sn và mt s lo i c bi t. BÊ TÔNG TH NG TRÊN NN
   Phân lo i theo công dng CH T K T DÍNH XI M NG bê tông làm ng, dân dng .
   Phân lo i theo kh nng làm vi c Bê tông th ng, bê tông t ch y, bê tông t lèn, bê tông kh i ln, VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-9 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-10 HN H P H , V A VÀ BÊ TÔNG
   : Là hn hp bao gm h xi mng và ct li u -H xi mng: là hn hp ca nc, ch t kt dính, ph gia và pha khí Xim ng Nớc Ph ụ gia -Ct li u: không gây ph n ng ph vi xi mng. Hồ xi mng ố ệ ị Va Ct li u l n Bê tông VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-11 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-12
4. Va XM k t d nh; ~ 40 -30% t h ch. N c; 70 -50% t h ch t xi m ng n c Sp th y h a Ct li u khung c u l c; ~60 -70% t h ch Xi m ng ; ~3 0-50% t h ch VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-13 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-14 i ni m theo c u t c THÀNH PH N  hn h p compozit c a 3 nh ph n: • Khung ch u l c • Pha k t d nh • nh ph n chuy n ti p gi a c ng  Ch t l ng c ng nh nh ch t bê-tông ph thu c ng th i v o 3 nh ph n c u t o nêu trên. -H xi mng: chi m t 30- 40% th tích ca bê tông Ct li u :chi m t 60- 70 % th tích ca bê tông. VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-15 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-16
5. nh ph n v chi ph nh ch t theo th i gian N N N N 0h -3/5h 3/5h – y Kt c u ng cu t c u l c O TR O O TR O NG R NG NG R NG i v a khung ch u l c i v a khung ch u l c nh b n t tri n c ng ch m x2 khi c n c x2 1 n y 3 n y 28 ng y o khuôn, p-pha u l c c VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-17 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-18 CÁC TÍNH CH T C A H N H P BÊTÔNG CÁC TÍNH CH T C A H N H P BÊTÔNG
   Hn hp BT: là hn hp gi a h xi mng và ct li u.
   st: là giá tr xác nh tính công tác ca hn hp BT thông qua côn
   Là kh nng lp y khuôn nh ng vn m o cho hn hp bê tông mt ô hình nón chu n. ng nh t nh t nh Theo th i gian: tính công tác ca bê tông gi m dn: - Là s chênh lch chi u cao ca kh i hn hp BT và côn hình nón. - ô phân tán ca pha rn tng
   Tn th t st: là kh nng gi m st theo th i gian ca hn hp BT - nh t tng do s to thành các khoáng có kh nng kt dính - Theo th i gian, tn th t st ca hn hp BT càng ln. - Do quá trình mt nc - Kh nng tn th t st ca hn hp BT càng bé thì tính công tác Gi m nh t ca hn hp BT, làm tính công tác ca BT GI M ca hn hp BT càng cao
   Thông s k thu t th hi n tính công tác ca bê tông
   xòe: là giá tr xác nh tính công tác ca hn hp va bng bàn dn - st. xòe c xác nh thông qua ng kính trung bình ca b mt - Kh nng tn th t st và xòe (cho va) kh i va. VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-19 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-20
6. DNG C XÁC NH CÁCH TH ST ch th c côn h nh n n c t ,mm N0 - 1 N0 - 2 ng k nh y n 100 150 ng k nh y l n 200 300 Chi u cao 300 450 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-21 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-22 Tay cm Thân Quai VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-23 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-24
7. CÁC Y U T NH HNG 1.1 T l N/X (W/C) -Lng nc nhào tr n = Lng nc cho ph n ng th y hóa + lng nc to linh ng. -Lng nc to linh ng quy t nh tính công tác 140 Tng t l N/X, tính công tác ca hn C (m m ) 130 hp BT tng. Tuy nhiên, mt s hn ch khi tng N/X: 120 - Làm gi m cng 110 -Tng kh nng tách nc ca hn 100 0.42 0.44 0.46 0.48 0.5 0.52 hp. N/X -Tng kh nng nt ca bê tông VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-25 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-26 CÁC Y U T NH HNG CÁC Y U T NH HNG 1.2 Lo i xim ng Type of Potential compound composition,% Blaine portland fineness cement C3S C2S C3A C4AF m2/kg I (mean) 54 18 10 8 369 II (mean) 55 19 6 11 377 Nonevaporable III (mean) 55 17 9 8 548 Hydrated (combined) water content IV (mean) 42 32 4 15 340 cement (g water/g cement V (mean) 54 22 4 13 373 compound compound) White (mean) 63 18 10 1 482 C3S hydrate 0.24 nh hng ca tp khoáng n tính công tác C S hydrate 0.21 nh hng ca lo i XM n tính công tác do: 2 C3A hydrate 0.40 - Khác nhau v thành ph n khoáng C4AF hydrate 0.37 - Khác nhau v mn Free lime 0.33 - Hàm lng ph gia y (CaO) VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-27 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-28
8. CÁC Y U T NH HNG CÁC TÍNH CH T C A H N H P BÊTÔNG 1.3 Ph gia ̃ - Ph gia hóa do, siêu do: Tác dng làm gi m lng nc, tng tính công tác. - Là kha nng gi nc và m o ông nh t ca hn hp trong su t thi công và gia công ch n ng - Ph gia khoáng ho t tính và ph gia y: nh hng n mn và thành ph n khoáng - gi nc c xác nh bng kh nng tách nc phân tng ca 1.4 Ct li u hn hp BT - Tính công tác ca hn hp BT ph thu c vào: - Cách xác nh kh nng tách nc + Kích th c ca ct li u. H − H % tachnuoc = 1 0 + B mt và hình dáng ca ct li u H C + Hàm lng tp ch t. - Hc: Chi u cao ca 400ml h xi mng + c tính ca ct li u - H0: Chi u cao ca lp nc b mt lúc ban u - H : Chi u cao ca lp nc sau khi tách nc 1.5 nh hng ca nhi t và m 1 Nhi t càng cao, tính công tác c a h n h p BT càng gi m 1.6 nh h ng c a gia công ch n ng VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-29 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-30 CÁC TÍNH CH T C A H N H P BÊTÔNG 2. ̃ S ch n c
   Nguyên nhân ca hi n tng tách nc - Do lc liên kt gi a các ph n t (xi mng, ct li u ) Lp n c n i không ln gi lp nc liên kt b mt. Dn n lên tren m t hi n tng nc tách lên b mt.
   . -T l N/X Lng nc nhào tr n ln nh t không gây tách nc là 1,65N (N: lng nc tiêu chu n ca xi mng). -B mt ct li u ln. VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-31 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-32
9. S ch n c S ch n c Lp n c n i lên tren m t ng ro c t n qu h n ao c m ng r l VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-33 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-34 CÁC TÍNH CH T C A H N H P BÊTÔNG 3. Hàm lng bt khí và kh i lng th tích S phân t ng - Hàm lng bt khí: là % th tích bt khí ch a trong 1m 3 hn hp bê tông. -Vi hn hp BT nng. Hàm lng bt khí ch a trong 1m 3 không vt quá 8%.  Các yu t nh hng -Vt li u ch to. - Ph ơ ng pháp m ch t. - Ph gia.  Hàm lng bt khí và kh i lng th tích ca hn hp bê tông t l ngh ch vi nhau. VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-35 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-36
10. CU TRÚC BÊ TÔNG ÓNG R N
    Trong bê tông óng rn: - Xi mng ã óng rn có vaitrò là nn óng vai trò liên kt các t ct li u vi nhau -Ct li u óng vai trò là khung xơ ng ch u lc - Vùng chuy n ti p: Là lp xim ng óng rn mng (50µm bao xung quanh các ht ct li u thô) VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-37 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-38 Portland Cement Compound Hydration Reactions (Oxide Notation ) Monosunfat Ca(OH) 2 2 (3CaO•SiO 2) + 11 H 2O = 3CaO•2SiO 2•8H 2O + 3 (CaO•H2O) Tricalcium silicate Water Calcium silicate Calcium hydroxide hydrate (C-S-H) 2 (2CaO•SiO 2) + 9 H 2O = 3CaO•2SiO 2•8H 2O + CaO•H2O Dicalcium silicate Water Calcium silicate Calcium hydroxide hydrate (C-S-H) 3CaO•Al 2O3 + 3 (CaO•SO 3•2H 2O) + 26 H 2O = 6CaO•Al 2O3•3SO 3•32H 2O CSH Tricalcium aluminate Gypsum Water Ettringite Ettringite 2 (3CaO•Al 2O3) + + 4 H 2O = 3 (4CaO•Al 2O3•SO 3•12H 2O) Tricalcium aluminate 6CaO•Al 2O3•3SO 3•32H Water Calcium monosulfoaluminate 2O Ettringite Ettringite 3CaO•Al O + CaO•H O + 12 H O = 4CaO•Al O •13H O 2 3 2 2 2 3 2 Ca(OH) Tricalcium aluminate Calcium hydroxide Water Tetracalcium aluminate hydrate 2 Monosunfat tm 4CaO• Al 2O3•Fe 2O3 + 10 H 2O + 2 (CaO•H2O) = 6CaO•Al 2O3•Fe 2O3•12H 2O CSH Tetracalcium Water Calcium hydroxide Calcium aluminoferrite hydrate aluminoferrite VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-39 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-40
11. CU TRÚC PHA KHÍ TÔNG ÓNG RN VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-41 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-42 CU TRÚC C A BÊ TÔNG ÓNG R N CÁC TÍNH CH T BÊ TÔNG ÓNG R N 1.1 Cng nén
    Pha khí -Cng ch u nén th ng c hi u là Mác bê tông
    Pha th y tinh : CSH dng gel Mác BT : là cng ch u nén trung bình ( gi i hn th p nh t) ca mt
    Pha tinh th t mu chu n, trong iu ki n thí nghi m chu n - Tinh th CSH - Tinh th Ca(OH) Mg(OH) : 20 -25% th tích pha rn ca h xi F 2, 2 R = a mng óng rn n S - Tinh th ettringite, monosunfat : 15 -20% th tích pha rn ca h xi Hình ng v ch th c m u (mm) H s qui i ααα mng óng rn -Ct li u và các ht xi mang ch a hydrate hóa Mu l p ph ơ ng 100 x100x100 0,91 150x150x150 1,00
    Cng ca bê tông óng rn c quy t nh: 200 x200x200 1,05 - Mt và kích th c ca pha khí 300x300x300 1,10 Mu t 100 x200 1,16 -Cu trúc pha tinh th 150 x300 1,20 200 x 400 1,24 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-43 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-44
12. CÁC TÍNH CH T BÊ TÔNG ÓNG R N CÁC TÍNH CH T BÊ TÔNG ÓNG R N 1. 1 
    eo
    Ct li u - Theo th i gian, cng ch u nén ca á bê tông s tng dn - Ph m ch t ca ct li u: cng ca ct li u, hút nc, phân b kích -Cng ca bê tông phát tri n theo quy lu t logarit th c ht, hàm lng tp ch t
    Đi u ki n bo dng và to mu. RBn = R B28 x lgn / lg28  Các yu t nh hng
    T l N/X -Mi quan h gi a N/X và ) cng ch u nén (Rb RB = AR X (X/N + 0,5) A: H s ph thu c vào ct li u. RX : Cng nén xi mng VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-45 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-46 CÁC TÍNH CH T BÊ TÔNG ÓNG R N CÁC TÍNH CH T BÊ TÔNG ÓNG R N 1.2 Cng ch u un và ch u kéo ca BT Bê tông có cng ch u un và kéo kém. Thông th ng -Cng ch u kéo ca BT ch bng 0,06 – 0,11 cng ch u nén BT -Cng ch u un ca BT ch bng 0,1 – 0,2 cng ch u nén BT Cng ch u kéo và ch u un ph thu c ch yu vào
    Nguyên nhân : - Do s thành và phát tri n cu trúc á xi mng ph m ch t ca ct li u to nên BT - Do các ph n ng hóa hc: Ki m – ct li u, cacbonat hóa, sulfat hóa VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-47 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-48
13. CÁC TÍNH CH T BÊ TÔNG ÓNG R N CÁC TÍNH CH T BÊ TÔNG ÓNG R N
    Hi n tng - Khi óng rn, bêtông b co li. -Xy ra nhanh trong th i gian u (vài ngày tu i ). Trong vài ngày u co kho ng 60-70% co ca mt tháng tu i.
    Các yu t nh hng - Hàm lng và lo i xi mng. + Hàm lng XM càng cao, kh nng thay i th tích cao. + Khác nhau v cu trúc khoáng th tích khác nhau khi hydarte hóa + Do nhi t hydrate hóa ca XM -Ct li u s dng : nh hng n các ph n ng ki m - ct li u, cacbonat hóa - iu ki n bo dng. -T l W/C (N/X) VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-49 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-50 CÁC TÍNH CH T BÊ TÔNG ÓNG R N 3. Tính th m nc ca bê tông Là kh nng cho nc i qua các l rng di áp lc nc th y tnh Tính th m nc ph thu c -Cp ph i bê tông (T l N/X, ct li u, ph gia ) - iu ki n dng h - Qúa trình nhào tr n Mi quan h gi a tính ch ng th m và cng BT nh sau: Rn(MPa) 15 20 25 30 35 40 45 ộ ch ống th ấm Cấp 1 2 4 6 8 10 12 >12 B hay CT Cấp 2 4 6 8 10 12 >12 >12 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-51 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-52
14. CÁC TÍNH CH T BÊ TÔNG ÓNG R N Là kh nng ch u nhi t cao và kh nng ch ng cháy ca á bê tông. Khi tng nhi t cao, bê tông b phá hy do -S khác nhau v h s giãn n nhi t ca va xi mng và ct li u. - Có ph n ng phân hy Ca(OH) 2 - Có hi n tng thay i th tích do quá trình bi n i thù hình ca SiO 2 - Do s phân hy ca các khoáng CSH - Do quá trình bay hơi nc. VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-53 VLXD-Bê-tông v công ngh bê-tông 6-54