Bài giảng Vật liệu xây dựng - Chương IV: Bê tông xi măng Po - Nguyễn Quang Phú

Nội dung text: Bài giảng Vật liệu xây dựng - Chương IV: Bê tông xi măng Po - Nguyễn Quang Phú

1. Nội dung chương IV: Bê tông xi măng Po • Vật liệu dùng cho bê tông (Xi măng, nước, cát, đá, phụ gia); • Thành phần bê tông: Khái niệm và tính toán thành phần bê tông; • Sản xuất bê tông; • Thí nghiệm bê tông; • Công tác ván khuôn; • Đổ và thi công bê tông; • Bảo dưỡng bê tông; • Cấu kiện bê tông đúc sẵn;
2. Nước sản xuất bê tông • Trong sản xuất bê tông, nước đóng vai trò quan trọng. Nước được dùng để rửa cốt liệu, để trộn hỗn hợp bê tông và bảo dưỡng. • Sử dụng nước không sạch để rửa cốt liệu có thể làm cho các hạt cốt liệu được phủ lên một lớp phù sa, muối, hoặc một lớp vật liệu hữu cơ. Cốt liệu bị nhiễm bẩn như vậy sẽ sinh ra bê tông kém chất lượng do các phản ứng hoá học của chúng với vữa xi măng hoặc tạo thành bộ xương cốt liệu yếu. • Trong hầu hết các trường hợp, nên thực hiện các phép thử với những loại cốt liệu để có thể so sánh.
3. Nước sản xuất bê tông Bảng phân tích thành phần của nước cấp cho đô thị và nước biển (phân tử/106) TP hóa học 1 2 3 4 5 6 Nước biển Ôxit silic SiO2 2,4 0,0 6,5 9,4 22,0 3,0 - Sắt(Fe) 0,1 0,0 0,0 0,2 0,1 0,0 - Canxi (Ca) 5,8 15,3 29,5 96,0 3,0 1,3 50 – 480 Manhê (Mg) 1,4 5,5 7,6 27,0 2,4 0,3 260 – 1410 Natri (Na) 1,7 16,1 2,3 183,0 215,0 1,4 2190 – 2200 Kali (K) 0,7 0,0 1,6 18,0 9,8 0,2 70 – 550 Bicacbonat 14,0 35,8 122,0 334,0 549,0 4,1 - (HCO3) Sunphát (SO4) 9,7 59,9 5,3 121,0 11,0 2,6 580 – 2810 Clo (Cl) 2,0 3,0 1,4 280,0 22,0 1,0 3960 – 20000 Nitrat (NO3) 0,5 0,0 1,6 0,2 0,5 0,0 - Tổng chất rắn tan 31,0 250,0 125,0 983,0 564,0 19,0 35.000
4. Tạp chất có trong nước sản xuất bê tông • Cacbonat và bicacbonat của Na và K ảnh hưởng đến thời gian đông kết của bê tông. Cacbonat Natri có thể khiến bê tông đông kết nhanh, Bicacbonat có thể đẩy nhanh đông kết hoặc làm chậm quá trình đông kết. Khi có nồng độc cao, những muối này có thể làm giảm mạnh cường độ bê tông. • Natri Clorua (NaCl) hoặc Natri Sunphat (Na2SO4) có thể được dùng với hàm lượng lớn, nước có nồng độ NaCl vượt quá 20000 ppm (parts per million) và có nồng độ Na2SO4 vượt quá 10000 ppm đã được thử nghiệm và thành công. Canxi Carbonate (CaCO3) và Manhê Carbonate (MgCO3) rất ít tan và thường nồng độ không đủ cao để ảnh hưởng đến các tính chất của bê tông. Canxi Bicacbonat (CaHCO3) và Manhê (Mg(HCO3)2) có mặt trong một số nước sinh hoạt, và nồng độ tới 400 ppm được coi là không có hại.
5. Tạp chất có trong nước sản xuất bê tông • Manhê Sunphat (MgSO4) và Manhê Clorua (MgCl2) tới 40000 ppm đã từng được sử dụng mà không gây ảnh hưởng đến cường độ bê tông. Canxi Clorua (CaCl2) được sử dụng như phụ gia đông cứng nhanh với lượng trộn tới 2% theo khối lượng xi măng. • Nồng độ muối sắt tới 40000 ppm đã được sử dụng thành công, tuy nhiên, nước ngầm tự nhiên thường có nồng độ không lớn hơn từ 20 đến 30 ppm. • Muối mangan, thiếc, kẽm, chì, đồng có thể làm giảm cường độ và thay đổi thời gian đông kết của bê tông. Các loại muối đóng vai trò như là chất làm chậm, bao gồm: Natri Iodate, Natri Photphat, Natri Arsenat, và Natri Borate, khi có lượng nhỏ khoảng 0.1% khối lượng xi măng, chúng có thể kéo dài thời gian đông kết và sự phát triển cường độ của xi măng. Nồng độ Natri Sunphit thấp khoảng 100 ppm được chứng nhận kiểm nghiệm.
6. Tạp chất có trong nước sản xuất bê tông • Nước biển nói chung chứa 35000 ppm muối có thể được sử dụng cho bê tông không cốt thép; cho thấy sự tăng cường độ sớm và giảm nhẹ cường độ ở tuổi 28 ngày so với thiết kế. Nước biển đã được sử dụng cho bê tông cốt thép, tuy nhiên nếu cốt thép không có lớp bảo vệ đủ dày hoặc nếu bê tông không có tính chống thấm, nguy cơ ăn mòn sẽ ngày càng tăng. Nước biển không nên sử dụng cho bê tông ứng suất trước. • Các loại cốt liệu lấy từ biển có thể sử dụng được với nước trộn bê tông sạch, do lượng muối bao bọc trên bề mặt cốt liệu chiếm khoảng 1% so với khối lượng nước trộn. • Nói chung, nước trộn có chứa nồng độ các axit vô cơ khoảng 10000 ppm không có ảnh hưởng bất lợi tới cường độ bê tông. Mức độ chấp nhận được của nước trộn có chứa axít nên dựa vào nồng độ tính bằng ppm, hơn là giá trị pH vì độ pH không thật sự tin cậy.
7. Tạp chất có trong nước sản xuất bê tông • Nồng độ Natri hydroxide (NaOH) tới 0.5% so với khối lượng xi măng không ảnh hưởng nhiều đến cường độ bê tông, không gây đông kết nhanh. Kali hydroxide (KOH) có nồng độ tới 1,2% so với khối lượng xi măng có thể làm giảm cường độ đối với một số loại xi măng nhất định và không ảnh hưởng đến cường độ của các loại xi măng khác. • Nước thải công nghiệp và nước cống rãnh vệ sinh có thể sử dụng được cho bê tông. Sau khi nước thải chảy qua hệ thống nước thải tốt, hàm lượng chất thải rắn thông thường quá thấp để gây ảnh hưởng đáng kể đến bê tông. Nước thải từ các xưởng thuộc da, nhà máy sơn, luyện than cốc, nhà máy hoá chất, nhà máy ma kẽm có thể chứa đựng tạp chất có hại. Với tất cả các nguồn nước có nghi ngờ, phải làm thí nghiệm so sánh cường độ trước khi sử dụng nước cho sản xuất bê tông. 12/19/2008 7
8. Tạp chất có trong nước sản xuất bê tông • Nồng độ đường nhỏ từ 0,03-0,15% so với khối lượng xi măng thường làm chậm thời gian đông kết của xi măng. Cường độ có thể giảm ở tuổi 7 ngày và tăng ở tuổi 28 ngày. Khi lượng đường tăng lên tới 0,2% so với khối lượng xi măng, thời gian đông kết sẽ nhanh hơn. Khi lượng đường vượt quá 0,25%, thời gian ninh kết sẽ rất nhanh và suy giảm cường độ ở 28 ngày tuổi. Nước chứa hàm lượng quá 500 ppm đường thì cần phải kiểm nghiệm trước khi sử dụng. • Đất sét hoặc là những tạp chất mịn có thể chấp nhận được với nồng độ tới 2000 ppm. Dù đất sét có thể ảnh hưởng đến các tính chất khác của xi măng, nhưng thường cường độ sẽ không bị ảnh hưởng khi nước có hàm lượng cao hơn. • Nước có nhiều phù sa cần được làm lắng trước khi sử dụng để loại bớt lượng bùn (phù sa) và đất sét lơ lửng. 12/19/2008 8
9. Tạp chất có trong nước sản xuất bê tông • Khoáng vật dầu mỏ ảnh hưởng đến sự phát triển cường độ ít hơn dầu thực vật hay dầu động vật; tuy nhiên, khi nồng độ lớn hơn 2% so với lượng xi măng, cường độ giảm khoảng 20% hoặc hơn. • Các chất bẩn vô cơ như tảo lẫn trong nước gây ra suy giảm cường độ mạnh do ảnh hưởng của sự gắn kết và lượng khí lọt vào quá lớn. • Cũng như với các vật liệu được sử dụng trong sản xuất bê tông, nếu nước không có sẵn thì nên tiến hành thí nghiệm để so sánh các tính chất. Đôi khi hỗn hợp bê tông cũng có thể được hiệu chỉnh để bù lại một lượng nước sao cho không làm giảm cường độ hoặc có các đặc tính bất lợi khác. • Nên cẩn trọng khi sử dụng nước có chứa axit hoặc các hỗn hợp vô cơ, do có thể xuất hiện các phản ứng bề mặt hoặc làm chậm quá trình đông kết. Những mối quan tâm khác đối với nước bảo dưỡng liên quan đến màu nhuộm hoặc bạc màu do độ bẩn của nước.
10. Cốt liệu sản xuất bê tông • Thành phần cốt liệu của hỗn hợp bê tông chiếm từ 60-80 % thể tích của bê tông và những đặc tính của cốt liệu ảnh hưởng trực tiếp đến các tính chất của bê tông. • Việc lựa chọn cốt liệu sẽ quyết định tới tỷ lệ hỗn hợp bê tông và tính kinh tế của bê tông thiết kế. Vì vậy cần hiểu được tầm quan trọng của việc lựa chọn, thí nghiệm và sử dụng cốt liệu như đã thảo luận trong chương 2. • Cốt liệu được chọn sử dụng phải sạch, cứng chắc, có độ bền hạt, không có hoạt tính, không phủ bởi đất sét, hoặc là các loại vật liệu khác làm ảnh hưởng đến bộ xương của vữa xi măng. Tránh các hạt mềm yếu và các phần tử hữu cơ xốp chứa trong cốt liệu, vì chúng sẽ làm giảm khả năng chống lại tác động của thời tiết. Cốt liệu thô thường được kiểm tra bằng trực quan để phát hiện hạt mềm yếu. 12/19/2008 10
11. Cốt liệu sản xuất bê tông • Thành phần hạt và kích thước lớn nhất được xác định bằng bộ sàng tiêu chuẩn. • Thành phần hạt và kích thước lớn nhất của cốt liệu ảnh hưởng đến liều lượng cốt liệu cũng như là lượng xi măng và nước trộn, tính công tác, tính kinh tế, độ rỗng và tính co thể tích của bê tông. • Thành phần hạt không đồng nhất có thể ảnh hưởng lớn đến tính đồng nhất của bê tông với các mẻ trộn khác nhau. • Cát quá thô thường sản xuất ra hỗn hợp bê tông có tính công tác kém, còn cát quá mịn thường sản xuất ra bê tông không kinh tế. • Nói chung, cốt liệu có đường cong thành phần hạt trơn, nghĩa là không vượt quá hoặc thiếu hụt các cỡ hạt, cho hỗn hợp bê tông tốt nhất. Để đảm bảo tính công tác cho quá trình trộn bê tông nghèo, thành phần hạt phải đạt được tỷ lệ % lớn nhất lọt qua các sàng như mong muốn. 12/19/2008 Chương IV. Xi măng Pooclăng (Po) và bê tông dùng xi măng Po 11
12. Cốt liệu sản xuất bê tông • Các yếu tố liên quan đến cốt liệu có ảnh hưởng đến tính chất của hỗn hợp bê tông, bê tông và thành phần bê tông khi thiết kế: 1. Cường độ cốt liệu 2. Độ rỗng và cấu trúc lỗ rỗng của cốt liệu 3. Khối lượng riêng và khối lượng thể tích 4. Hình dạng hạt và bề mặt hạt 5. Thành phần hạt và kích thước hạt 6. Tạp chất trong cốt liệu
13. Phụ gia trong sản xuất bê tông • Phụ gia được định nghĩa là một loại vật liệu khác với xi măng, cốt liệu và nước được trộn thêm vào bê tông hoặc hỗn hợp vữa truớc khi hoặc trong khi trộn. Phụ gia nói chung được sử dụng cho một hoặc nhiều lý do (chương 3). • Đa số các loại phụ gia có nhiều hơn một tính năng, ví dụ, khi dùng phụ gia cuốn khí, có thể tăng tính ổn định của bê tông dưới tác dụng của băng giá, giảm tính tiết nước, tăng tính công tác hỗn hợp của bê tông tươi. • Đôi khi phụ gia tạo ra các phản ứng ngược lại với một mong muốn. Ví dụ, một số loại bột mịn làm tăng tính công tác của bê tông có xu hướng làm tăng độ co khô của bê tông. • Do hiệu quả sử dụng phụ gia rất khác nhau với những loại và lượng dùng xi măng khác nhau, hình dạng cốt liệu, thành phần hạt, tỷ lệ thành phần bê tông, thời gian trộn, lượng nước dùng, bê tông, và nhiệt độ không khí, khuyến cáo nên thí nghiệm trước khi sử dụng một loại phụ gia nào đó.
14. Phụ gia trong sản xuất bê tông • Loại phụ gia được sử dụng nhiều nhất ngày nay là phụ gia cuốn khí, phụ gia điều chỉnh thời gian đông kết và phụ gia giảm nước. • Phụ gia cuốn khí được sử dụng để tăng cường độ bền của bê tông dưới tác dụng của băng giá. • Khi bê tông chịu ảnh hưởng của tình trạng bão hòa với nhiệt độ băng tan, việc thay đổi thể tích do nước chuyển thành băng thường phá hoại kết cấu bê tông. Bằng việc tạo ra các bọt khí trong bê tông để hình thành hệ thống bọt khí nhỏ li ty, đóng vai trò như hệ thống van khi xảy ra dãn nở thể tích. Hệ thống các bọt khí trong đá bê tông cho phép nước đóng băng và cung cấp khoảng không khi xuất hiện dãn nở thể tích khi nước chuyển thành băng. • Liều lượng phụ gia yêu cầu để tạo ra lượng bọt khí nhất định rất khác nhau. Nếu số lượng các hạt mịn có dư, cần dùng hàm lượng phụ gia cao hơn để tạo ra lượng bọt khí yêu cầu. • Để rút ngắn thời gian đông kết của bê tông, phụ gia thường dùng là chlorides hòa tan, Carbonat, và Silicat, và nhiều nhất là Canxi Chlorua (CaCl2). • Lượng dùng CaCl2 không nên vượt quá 2% so với khối lượng xi măng, và không nên sử dụng cho bê tông ứng suất trước vì có thể gây ăn mòn cốt thép. CaCl2 có thể được sử dụng trong mùa đông để đẩy nhanh thời gian đông kết, đẩy nhanh tiến độ.
15. Phụ gia trong sản xuất bê tông • Phụ gia siêu dẻo được sử dụng để giải quyết những vấn đề liên quan đến việc đổ bê tông như khi ván khuôn bị co hẹp, cốt thép dày và trong tình huống khi bê tông phải được bơm, vận chuyển bằng băng tải, hoặc máng đổ trong một khoảng cách dài. • Phụ gia siêu dẻo hoặc phụ gia siêu giảm nước là các chất hoá học phân tán sao cho, khi sử dụng cho bê tông có độ sụt từ 8-10 cm, khiến độ sụt của bê tông tăng lên tới 20-25 cm tùy thuộc vào tỷ lệ liều lượng trộn và các thành phần khác. Sự tăng đó là tạm thời và cũng với thời gian trôi qua, hỗn hợp sẽ trở lại với độ sụt ban đầu. • Nguyên lý hoạt động của phụ gia là gia tăng sự phân tán các hạt xi măng dẫn đến giảm nội ma sát giữa chúng. Gia tăng sự phân tán của các hạt xi măng cho phép sự thuỷ hoá hoàn toàn diễn ra và kết quả là cường độ nén và uốn của bê tông sẽ cao hơn. • Loại phụ gia siêu dẻo thường được sử dụng là Microsilica và Silicafume
16. Phụ gia trong sản xuất bê tông 1/ PHỤ GIA ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐÔNG KẾT A- Phụ gia kéo dài thời gian đông kết +2 a) Các muối nitrat: NaNO3, KNO3 (Làm thay đổi nồng độ ion Ca ) 2NaNO3 + Ca(OH)2 +4H2O > Ca(NO3)2.4H2O + 2NaOH +2 Ca(NO3)2.4H2O dễ tan hơn Ca(OH)2 làm cho nồng độ Ca trong dung dịch tăng → Tốc độ thuỷ phân của C3S chậm lại → Thời gian đông kết kéo dài ra +3 b) Thạch cao: Làm thay đổi nồng độ ion Al (3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O) c) Phụ gia khoáng vật hoạt tính: Làm quỏ trỡnh đụng rắn diễn ra qua hai giai đoạn d) Phụ gia hoá dẻo: Tạo màng phụ gia xung quanh cỏc hạt xi măng làm chậm quỏ trỡnh thủy húa của cỏc thành phần khoỏng vật với nước.
17. 1/ PHỤ GIA ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐÔNG KẾT B- Phụ gia rút ngắn thời gian đông kết a) Các muối cacbonat: Na2CO3, K2CO3 Na2CO3 + Ca(OH)2 > CaCO3 + 2NaOH +2 CaCO3 rất ít tan làm cho nồng độ ion Ca trong dung dịch giảm xuống → tốc độ thuỷ phân của C3S tăng lên → Vữa xi măng đông kết nhanh. Nhưng thực tế loại phụ gia này làm xi măng đông kết quá nhanh nhiều khi không kịp thi công nên ít dùng. b) Muối ăn (NaCl) NaCl dễ tan phân ly ra ion Na+ đóng vai trò ion keo tụ làm vữa xi măng đông kết nhanh. + Tuy nhiên Na có hoá trị thấp nên tác dụng keo tụ kém, ngoài ra CaCl2 tạo thành sẽ gây ăn mòn cốt thép. c) CaCl2 Khi dùng CaCl2 thì trong thời gian đầu, vữa xi măng có tăng nhanh đụng kết nhưng khụng tăng nhanh quá, vẫn đủ thời gian để thi cụng, chủ yếu có tác dụng tăng nhanh ở thời gian về sau. Chú ý: Khi dùng các loại phụ gia đông kết nhanh đều làm cho nhiệt thủy hoá của xi măng tăng lên vì vậy tránh dùng cho các công trình bê tông khối lớn vì dễ gây ra ứng suất nhiệt làm nứt nẻ công trình.
18. 2/ PHỤ GIA HOẠT TÍNH BỀ MẶT A- NGUYÊN LÝ HOÁ DẺO KHI TRỘN PGHD VÀO BÊ TÔNG, PHỤ GIA SẼ PHÂN TÁN TRONG NƯỚC DƯỚI DẠNG CÁC HẠT RẤT NHỎ (CÓ PHÂN CỰC) VÀ HẤP PHỤ XUNG QUANH HẠT XI MĂNG. NHỜ CÓ MÀNG PHỤ GIA NÀY MÀ NƯỚC TRỘN BÊ TÔNG KHÔNG THẤM NGAY VÀO HẠT XI MĂNG MÀ TẠO THÀNH LỚP NƯỚC DÀY BAO NGOÀI MÀNG PHỤ GIA. NHỜ LỚP NƯỚC NÀY MÀ CÁC HẠT XI MĂNG VÀ CỐT LIỆU CÓ THỂ TRƠN TRƯỢT LÊN NHAU ĐƯỢC DỄ DÀNG LÀM TĂNG ĐỘ LƯU ĐỘNG CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG. SAU MỘT THỜI GIAN, MÀNG PHỤ GIA BỊ PHÁ VỠ, NƯỚC MỚI THẤM VÀO HẠT XI MĂNG THỰC HIỆN CÁC PHẢN ỨNG THUỶ PHÂN, THUỶ HOÁ VỚI CÁC KHOÁNG VẬT TRONG XI MĂNG LÀM KÉO DÀI THỜI GIAN ĐÔNG KẾT CỦA XI MĂNG. B- TÁC DỤNG CỦA PGHD PGHD CÓ TÁC DỤNG TĂNG ĐỘ DẺO, HOẶC TĂNG CƯỜNG ĐỘ HOẶC GIẢM LƯỢNG XI MĂNG DÙNG.
19. PHỤ GIA HOẠT TÍNH BỀ MẶT Giải thích tác dụng của PGHD Nhận xét: Khi thi công bê tông bao giờ người ta cũng muốn đạt được 3 chỉ tiêu: Độ dẻo cao; Cường độ cao; Tiết kiệm xi măng. Song 3 chỉ tiêu này luôn mâu thuẫn với nhau. Trong trường hợp không pha phụ gia thì để đạt được một chỉ tiêu thì 2 chỉ tiêu còn lại sẽ bị ảnh hưởng theo hướng bất lợi. Sn (N) → Rb; Rb → X hoặc N (Sn); X → Rb; Sn. Khi pha phụ gia hóa dẻo, bê tông có thể đạt được 1 trong 3 chỉ tiêu còn 2 chỉ tiêu còn lại vẫn được giữ nguyên. Giải thích: Để giải thích cho 3 tác dụng của PGHD, ta dựa vào: + Nguyên lý hoạt động của PG + Công thức quan hệ giữa cường độ bê tông và tỷ lệ N/X TH1: Pha PGHD N=const, X=const → Sn; Rb= const TH2: Pha PGHD N; X= const → Sn= const; Rb TH3: Pha PGHD N; X sao cho X/N=const → Sn= const; Rb= const
20. Bê tông xi măng Po 1. Khái niệm; phân loại; cấu tạo và cấu trúc bê tông XM. Phân loại: + Theo khối lượng đơn vị: bt đặc biệt nặng, bt nặng, bt nhẹ, bt rỗng (rất nhẹ) + Theo độ lưu động: bt rất khô, bt khô, bt dẻo, bt chảy, bt rất chảy + Theo yêu cầu sử dụng: theo cường độ; chất kết dính; cốt liệu thô; bt thường; bt thuỷ công (mực nước td, khối lớn, bt chịu áp); bt đặc biệt (chịu nhiệt, chịu axít, chịu mài mòn, chống phóng xạ ) Ý nghÜa: - Lùa chän ®îc lo¹i bª t«ng phï hîp víi yªu cÇu, nhiÖm vô cña c«ng tr×nh. - Lùa chän ®îc lo¹i vËt liÖu phï hîp víi tõng lo¹i bª t«ng kh¸c nhau. - Lùa chän ®îc ph¬ng ph¸p thi c«ng phï hîp. - Cã ý nghÜa lín trong viÖc so s¸nh, lùa chän c¸c ph¬ng ¸n.
21. Bê tông xi măng Po 2. Các tính chất kỹ thuật của bê tông a/ Tính dễ đổ (tính công tác): (1)Tính giữ nước: biểu thị khả năng giữ nước bên trong của hhbt trong quá trình vận chuyển và thi công. (2)Tính dính: biểu thị khả năng bám dính của vữa XM với cốt liệu tạo nên một thể đồng nhất trong hhbt. (3)Tính dẻo (tính lưu động): biểu thị khả năng trơn trượt giữa các cốt liệu lên nhau khi chịu chấn động cơ học. * Các nhân tố ảnh hưởng đến độ dẻo của hỗn hợp bê tông (nước trộn, xi măng, phụ gia hoạt tính bề mặt, cốt liệu, biện pháp chế tạo).
22. Thí nghiệm xác định độ sụt của hhbt (TCVN 3106-1993) Nón cụt tiêu chuẩn xác định độ sụt của hỗn hợp bê tông tươi Que đầm  16mm, đầm 25 cái; t = 2’30”; tnhấc nón cụt = 5-10” 12/19/2008 Chương IV. Xi măng Pooclăng (Po) và bê tông dùng xi măng Po 22
23. Bê tông xi măng Po 2. Các tính chất kỹ thuật của bê tông b/ Tính biến dạng (co ngót, từ biến, biến dạng do nhiệt thủy hóa của XM) c/ Cường độ bê tông. d/ Tính thấm nước của bê tông (B-2, B-4, B- 8 )
24. Cường độ bê tông • Khái niệm mác bê tông: M10, M20, M25, M30 (M100, M200, M250, M300 ). tk28 tk60 • Tuổi thiết kế: 28, 60, 90, 180 ngày Rbt , Rbt (MPa/ KG/cm2) • Phương pháp xác định: Phá hoại và không phá hoại. • Các yếu tố ảnh hưởng: Rx, N/X, cốt liệu, các loại phụ gia, công tác thi công (Kđc)  o ' Kđc =  o • Công thức xác định: 28 Đối với bê tông dẻo: Rbt = A.Rx(X/N - 0.5) 28 Đối với bê tông cứng khô: Rbt = A1.Rx(X/N + 0.5) A, A1 = f(chất lượng cốt liệu, loại XM, PP xác định mác XM) tra bảng 5-18, T184
25. Thiết kế thành phần bê tông theo TCVN • Các yêu cầu cần biết khi thiết kế TP bê tông: – Yêu cầu về bê tông: Mác, tuổi cần đạt, các tính năng đặc biệt – Đặc điểm và điều kiện làm việc của kết cấu: • Dạng kết cấu (móng, sàn, cột, xà, ống), kích thước, mật độ cốt thép. • Môi trường xung quanh công trình (kiểm tra xâm thực) – Điều kiện thi công, phương án, tiến độ thi công: • Thời gian thi công (vận chuyển, đổ, san, đầm), To môi trường, Vo/mẻ • Các yêu cầu công nghệ khác: Vận chuyển bằng bơm, tháo dỡ ván khuôn sớm. • Phương pháp chế tạo bê tông. – Các chỉ tiêu và tính chất của các vật liệu chế tạo bê tông • Xi măng, nước, cát, đá, phụ gia.
26. Thiết kế TPBT theo TCVN – PP tính toán + TNo 1. Phương pháp theo TCVN • Bước 1: – Chọn Dmax, kiểm tra Dmax; nếu Dmax > [Dmax] thì phải loại bỏ các hạt lớn. – Chọn độ lưu động (Sn) hoặc độ cứng (ĐC) của hỗn hợp bê tông: Căn cứ vào đặc điểm kết cấu và điều kiện thi công, tra bảng 5-11, 5-12 trang 169 GT VLXD. – Xác định lượng nước (Nlt): Tra bảng 5-32 trang 210. Lượng yc nước dùng N=ƒ(Sn ; Dmax; Loại đá; Mđl; Loại xi măng). • Bước 2: – Tính tỷ lệ X/N (cth Bôlômây-Skramtaep): 28 Rb = A.Rx(X/N - 0.5) – Đối với bê tông dẻo 28 Rb = A1.Rx(X/N + 0.5) – Đối với bê tông cứng khô A và A1tra bảng 5-18 trang 184 GT VLXD.
27. Thiết kế TPBT theo TCVN – PP tính toán + TNo – Riêng với bê tông thủy công phải tra thêm bảng 5-21 (tỷ lệ N/X đảm bảo tính bền của bê tông) sau đó chọn trị số nhỏ hơn. • Bước 3: – Tính lượng XM: X = N*(X/N). So sánh lượng X tính được với lượng xi măng tối thiểu tra ở bảng 5-34 (dùng cho BT thường), 5- 35 (dùng cho bê tông có yêu cầu chống thấm cao), sau đó chọn trị số lớn hơn. • Bước 4: – Xác định lượng cát, đá theo nguyên tắc thể tích tuyệt đối: Coi hỗn hợp bê tông tươi không có lỗ rỗng chỉ có N, X, C, Đ btươi btươi X N C Đ Vo = Va = Va + Va + Va + Va Nếu tính cho 1m3 bê tông tươi ta có: X N C Đ Va + Va + Va + Va = 1000 (1)
28. Thiết kế TPBT theo TCVN – PP tính toán + TNo – Để bê tông tươi không có lỗ rỗng thì coi hỗn hợp X, N, C (Vữa XM-C) có hai tác dụng: + Lấp đầy lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu lớn + Bao quanh mặt ngoài các hạt cốt liệu lớn X N C Đ Đ Va + Va + Va = Vr = rĐ Đk/o (2) Trong đó: là hệ số tăng lượng vữa; tra bảng 5-36 hoặc biểu đồ hình 5-41. – Từ (1) và (2) ta có: Đ Đ => Đk = 1000/(1/a + rĐ/ok ) X Đ C => CK=[1000 - (X/a + N + Đk/a )] a lt Cấp phối bê tông: X:N :Ck:Đk
29. Hiệu chỉnh thành phần bê tông bằng thực nghiệm yc • Bước 1: Kiểm tra độ lưu động (Sn = Sn ) Nguyên tắc thí nghiệm: – Trộn 10 lít HHBT theo tỷ lệ tính toán ở trên (dùng vật liệu khô), nếu vật liệu ẩm thì phải xác định độ ẩm và điều chỉnh lượng vật liệu để đảm bảo tỷ lệ các thành phần VL đúng như tính toán. TN – Xác định độ sụt của hhbt (Sn ) theo phương pháp nón cụt. TN yc – Nếu Sn lớn hơn hay nhỏ hơn so với Sn thì bớt hoặc thêm X, nhưng tỷ lệ N/X = const (=> Rb = const). TN yc Sn Sn : Tăng thêm cát đá nhưng tỷ lệ C/Đ vẫn giữ nguyên. Thực tế thí nghiệm: Thường dùng 3 lượng XM và N tương ứng TN TN (N/X không đổi), xác định 3 giá trị Sn Vẽ quan hệ Sn và yc X. Từ Sn Xhợp lý; Nhợp lý = Xhợp lý x (N/X). * Cấp phối bê tông: X1:N1:C1:Đ1
30. Hiệu chỉnh thành phần bê tông bằng thực nghiệm tk • Bước 2: Kiểm tra cường độ (Rbt = Rbt ) Nguyên tắc thí nghiệm: – Với tỷ lệ X1:N1:C1:Đ1 đã điều chỉnh ở trên, trộn mẫu (số mẫu TN 3), đúc, nén mẫu xác định Rbt TN TK TK – Nếu 0 < (Rbt - Rbt )/Rbt ≤ 15%: không cần điều chỉnh. – Nếu không thoả mãn thì phải điều chỉnh lại TPBT bằng cách điều chỉnh X. Thực tế thí nghiệm: Thường trộn 3 mẻ bê tông có thể tích 10- 15 lít với lượng X khác nhau đúc mẫu, xác định cường độ TN. TK * Rbt Vẽ quan hệ Rbt với X. Từ Rbt xác định X hợp lý. • Cấp phối bê tông: * X2 = X hợp lý N2 = N1 C2 = C1 Đ2 = Đ1
31. Hiệu chỉnh thành phần bê tông bằng thực nghiệm hhbt • Bước 3: Xác định o ở trạng thái đầm chặt – Cân bê tông đã đầm chặt đựng trong ống lường sắt có thể tích đã hhbt biết. Từ đó tính được o = G/Vo. hhbt – Biết o thì có thể tính được thể tích thật của bê tông tươi sau khi đã điều chỉnh ở bước trước. • Bước 4: Tính lại lượng X, N, C, Đ cho 1m3 bê tông. Tính thể tích thực tế của hỗn hợp bê tông: ttế btươi Vbt = (X2+N2+C2+Đ2)/o Tính lại các thành phần vật liệu thực tế cho 1m3 bê tông: ttế ttế X3 = X2 * 1000/ Vbt ; N3 = N2 * 1000/ Vbt ; ttế ttế C3 = C2 * 1000/ Vbt ; Đ3 = Đ2 * 1000/ Vbt * Cấp phối bê tông: X3:N3:C3:Đ3 12/19/20 31 08
32. Hiệu chỉnh thành phần bê tông bằng thực nghiệm • Bước 5. Điều chỉnh lại thành phần bê tông theo độ ẩm thực của cát và đá C4 = Câ = Ck (1 + WC); Đ4 = Đâ = Đk (1 + WĐ); lt N4 = Ntrộn = N – (NC + NĐ); X4 = X3 • Bước 6. Tính lượng vật liệu cho một mẻ trộn - Tính hệ số sản lượng: 1000  = X Câ Đâ X + C + Đ o oâ oâ - Tính vật liệu cho 1 mẻ trộn của máy (Vo lít) .V .Vo o X = .X Co = .C4 o 1000 4 1000 .V .V N = o .N D = o .D o 1000 4 o 1000 4
33. Thiết kế TPBT theo ACI – PP tính toán + TNo • Bước 1: Ước tính lượng nước (N) và hàm lượng khí trong một 3 yc m bê tông (phụ thuộc vào độ sụt yêu cầu Sn , Dmax, loại cốt liệu lớn (đá dăm hay đá sỏi), loại bê tông (cuốn khí hay không cuốn khí). • Bước 2: Lựa chọn tỷ lệ N/X (Tra bảng phụ thuộc vào cường độ bê tông, loại bê tông cuốn khí hay không cuốn khí). • Bước 3: Tính lượng xi măng (Dựa vào lượng nước N và tỷ lệ N/X): X = N : (N/X) • Bước 4: Ước tính lượng cốt liệu lớn (phụ thuộc vào Dmax và Ml) – Xác định thể tích tự nhiên của đá trong 1m3 bê tông theo bảng; 3 Đ Đ – Khối lượng đá trong 1m bê tông: Đ = Vok (tra bảng ) ok • Bước 5: Ước tính lượng cốt liệu nhỏ
34. Thiết kế TPBT theo ACI – PP tính toán + TNo + Cách 1: Dựa trên cơ sở khối lượng -B1: Tra bảng khối lượng đơn vị của bê tông tươi 3 btươi -B2: Tính khối lượng của cát cho 1m bê tông = o - (N+X+Đ) + Cách 2: Dựa vào thể tích -B1: Tính thể tích tuyệt đối của các vật liệu (nước, xi măng, đá) X Đ cùng với thể tích bọt khí lẫn vào (Vn, Va , Va , Vbk) C X -B2: Tính thể tích tuyệt đối của cát Va = 1000 - (Vn + Va + Đ Va +Vbk) C C -B3: Tính khối lượng cát C = Va a • Như vậy, xác định được sơ bộ lượng X, N, C, Đ trong 1m3 hỗn hợp bê tông. Việc tính toán đó đều dựa vào các công thức và bảng biểu mà điều kiện thành lập không giống với điều kiện vật liệu của bê tông thực tế. Vì vậy phải kiểm tra lại bằng thực nghiệm để điều chỉnh lại thành phần bê tông sao cho bê tông đó đạt được các yêu cầu đã đề ra.
35. Phương pháp thực nghiệm hoàn toàn • Ứng dụng: Khi lượng bê tông (thể tích bê tông) lớn hơn 5000m3 và đối với các công trình, bộ phận và kết cấu công trình cấp đặc biệt, và khi có yêu cầu của chủ đầu tư. • Nhược điểm: Khối lượng công tác thực nghiệm lớn => tốn kém về nhân lực, tài chính, vật liệu, thời gian.
36. Sản xuất bê tông 1. Trộn bê tông: – Quá trình trộn bê tông hầu hết bằng các thiết bị trộn. Thiết bị trộn có thể là một trạm trộn, được gá lắp trên các bánh xe và các tháp, lắp trên ô tô tải để vừa vận chuyển vừa trộn, hoặc là lắp trên đường ray xích để đổ bê tông trên mặt bằng. – Trạm trộn bê tông có thể được lắp đặt ở công trường đòi hỏi lượng bê tông lớn và tiến độ ổn định. Ví dụ như trên công trường xây dựng các đập bê tông khối lớn; với khối lượng bê tông yêu cầu lớn và tiến độ đổ bê tông ổn định cho phép lắp đặt trạm trộn. – Thời gian trộn yêu cầu cho trạm trộn có thể rất khác nhau, nhưng nói chung thường là 1 phút cho yad3 (0.0771 m3) đầu tiên và 15 giây cho mỗi một yad3 tiếp theo. Thời gian trộn được đo từ lúc toàn bộ các loại vật liệu đã được đưa vào trong trống và phải đảm bảo rằng toàn bộ lượng nước trộn phải được thêm vào truớc ¼ thời gian trộn.
37. Sản xuất bê tông 2. Phương pháp trộn hỗn hợp bê tông: – Trạm trộn hay máy trộn trung tâm cũng được sử dụng bởi một số nhà sản xuất bê tông trộn sẵn. Bê tông được trộn tại trung tâm của sân bãi và được phân phối tới các công trường khác nhau bằng ô tô chuyên dùng. – Trạm trộn bê tông di dộng đôi khi cũng được sử dụng. Trên xe có các thùng chứa cốt liệu và xi măng, téc chứa nước và phụ gia. Bê tông được chế tạo theo yêu cầu ngay tại hiện trường. – Đối với những kết cấu yêu cầu lượng bê tông nhỏ, nhà thầu có thể đưa vào máy trộn lưu động hoặc là máy trộn nhỏ với dung tích của máy này thường từ 200 – 1000 lít. – Vấn đề lớn nhất khi chế tạo bê tông tại chỗ trên công trường là khống chế chất lượng. Đa số các nhà thầu đo liều lượng vật liệu theo thể tích.
38. Sản xuất bê tông 2. Phương pháp trộn hỗn hợp bê tông: – Trên công trường, bê tông được trộn và cung cấp theo các hình thức: Bê tộng trộn sẵn, bê tông trộn di động và bê tông trộn tại chỗ. – Trường hợp bê tông trộn sẵn, chúng được đưa đến công trường bằng các xe chuyên dụng chở bê tông, vừa đi vừa trộn. 12/19/2008 Chương IV. Xi măng Pooclăng (Po) và bê tông dùng xi măng Po 38
39. Sản xuất bê tông Xe chở bê tông, xả phía trước 12/19/2008 Chương IV. Xi măng Pooclăng (Po) và bê tông dùng xi măng Po 39
40. Sản xuất bê tông Trạm trộn bê tông di động, với các thùng chứa cốt liệu, xi măng, phụ gia và nước riêng biệt 12/19/2008 Chương IV. Xi măng Pooclăng (Po) và bê tông dùng xi măng Po 40
41. Thí nghiệm bê tông • Những mẫu bê tông được đem đi thí nghiệm là những mẫu điển hình, nếu chúng không phải là những mẫu điển hình thì kết quả thu được sẽ không thể đại diện cho bê tông đã đổ. • Yêu cầu chủ yếu của bê tông tươi là tính công tác: biểu thị khả năng bê tông có thể được trộn, vận chuyển, đổ và hoàn thiện mà không bị phân tầng. • Bê tông tươi cần có tính đồng nhất: biểu thị bằng độ chảy của bê tông, được xác định bởi thí nghiệm xác định độ sụt (Sn).
42. Các loại bê tông khác • Bê tông atphan • Bê tông nhẹ • Bê tông tính năng cao (High Performance concrete – HPC) • Bê tông đầm lăn (Roller Compacted Concrete – RCC) • Bê tông đúc sẵn (bt ứng suất trước – bt dự ứng lực – bt tiền chế)
43. Hiện nay bê tông ứng lực trước tiền chế được sản xuất theo 2 phương pháp • A/ Kéo căng trước trên bệ đúc cố định thực hiện tại nhà máy có thể dài tới 120m. Các dây chuyền dài tới 95m: Các sợi cáp được tạo lực căng trước khi đổ bê tông. Sau khi bê tông đông kết và được dưỡng hộ hơi nước nóng đạt tới cường độ 70% R28 thì tiến hành cắt các sợi cáp trên, lực kéo trong dây cáp sẽ chuyển thành lực nén trong cấu kiện bê tông. • B/ Kéo căng sau: Cấu kiện bê tông được chế tạo đặt sẵn các ống dẫn để luồn các sợi cáp hoặc các thanh thép cường độ cao, được gọi là thanh căng. Các thanh căng này sẽ được kéo căng sau khi bê tông đã đạt tới cường độ 70% của R 28 ngày. Ứng suất trước căng sau thường được sử dụng cho các kết cấu chế tạo tại công trường có khối lượng lớn như si lô, dàn kèo, dầm cầu hộp đúc hẫng v.v • Việc sử dụng công nghệ căng trước hoặc căng sau tuỳ thuộc vào điều kiện thi công tại công trường. Nhưng nói chung nếu điều kiện cho phép, nên sử dụng công nghệ kéo căng trước vì tiết kiệm vật liệu hơn.
44. Quy trình sản xuất bê tông dự ứng lực căng trước - Kéo căng thép cường độ cao bằng máy kéo thép PAUL - CHLB Đức. - Buộc cốt thép thường. - Lắp khuôn thép định hình. - Đổ bê tông sử dụng cầu trục và phễu. - Phủ bạt dưỡng hộ nhiệt bằng hơi nước. - Tháo dỡ khuôn. - Kiểm tra mẫu thí nghiệm, nếu cường độ mẫu nén đạt 70% của R28 ngày thì có thể cắt thép dự ứng lực. - Cắt thép và cẩu chuyển kê xếp, hoàn thiện sản phẩm. - Kiểm tra chất lượng, ghi nhãn mác sản phẩm, cấp chứng chỉ xuất xưởng. - Vận chuyển cấu kiện đến chân công trình.