Bài giảng Vật liệu xây dựng - Thiết kế cấp phối bê tông thường

Nội dung text: Bài giảng Vật liệu xây dựng - Thiết kế cấp phối bê tông thường

1. Thi t k cp ph i bê-tơng th ng Vt Liu Xây Dng (Construction Materials ) B mơn V t li u Silicat Khoa Cơng Ngh Vt Li u i h c B ch Khoa Tp. H Minh -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-2 c tiêu c chung bê-tơng ch o nh ph n s ng
   nh cơng t c
   Xi-mng /hoc PGKHT thay th xi-mng
   C ng u l c
   Ct li u l n,
   bn s ng
   N c
   B mt khơng r , phân t ng
   gia h a h c iu c nh
   nh s n ph m h p l
   nh ph n p c, si, ct t p -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-3 -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-4 1
2. c thơng s thu t bê-tơng Ph ơ ng p thi t k cp ph i
   C ng u l c.
   Theo tiêu chu n Vi t Nam
   l N c/XM hay N/X. Thi t k vi kh i bê-tơng c 1m3
   ch th c c t li u v nh ph n.
   Theo h ng d n c a ACI-American Concrete
   m l ng b t k trong h n h p. Institute
   t v nh cơng t c. Thi t k vi kh i bê-tơng g m c c t nh ph n c+kh =1m3
   L ng n c s ng.
   i v l ng xi-mng s ng.
   gia s ng. -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-5 -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-6 Theo TCVN: C c thơng s cn bi t S ng v t li u
   Các yêu cu thu t v bê-tơng
   Bê-tơng c < 400 (40MPa)
   Các yêu cu v iu ki n thi cơng: nh d ng kt - Cát: cĩ th s dng cát cĩ Modul ln M=1,5-2,5 cu, thi cơng M<2,0 ch dùng cho bê tơng Mác<350
   Yêu cu v s ng v t li u - Xi mng : s dng xi mng mác cao hơn cho bê tơng - Xi mng mác th p hơn. V s dng xi mng PCB 40 ho c 30 - Cát Lượng xi măng tối thi ểu (kg) sử dụng cho 1m3 bê tơng: - á Dmax , mm 10 20 40 70 - Ph gia. S =1-10mm 220 200 180 160 -Nc S=10-16mm 240 220 210 180 -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-7 -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-8 2
3. Y/c s ng v t li u Y/c s ng v t li u
   Bê-tơng cĩ yêu cu c bi t
   Bê tơng c 400 - 600 - Bê tơng cĩ ng th i cng un và nén. M i tơ ng quan - Xi mng : S dng xi mng PCB 40, PCB 50 kt hp vi gi a cng un và nén: ph gia hĩa do ho c siêu do Cp n/Ru n (MPa) - Cát: S dng cát cĩ cp ph i nm trong gi i h n bi u chu n theo TCVN 1770: 1986. 1 15/2,5 20/3,0 25/3,5 30/4,0 35/4,5 40/5,0 50/5,5 Modul ln c t s dng M=2,3-3,0 2 15/3,0 20/3,5 25/4,0 30/4,5 35/5,0 35/5,5 50/6,0 - á: Cát và á ch n theo ph ơ ng án c a bê tơng Mác 400–600. Ch nên dùng á dm và á cĩ nhi u c ht st c a Bê tơng ph i nh ơ 8cm Mác ca á dm ph i ln hơn ít nh t 1,5 ln - Bê tơng cĩ ch ng th m, là cp áp l c n c l n nh t mà 4–6 Hàm lng ht thoi dt 15% viên m u th c th m qua (TCVN 3116: 1993) -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-9 -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-10 Y/c s ng v t li u Y/c s ng v t li u -Tơ ng quan gi a cng nén và ch ng th m:
   Bê tơng cĩ yêu cu v mài mịn -ng dng khơng quá 2 l n c ng BT - Các cu ki n yêu cu v mài mịn nh : bĩ va, tm lát - Cát: nên s dng cát cĩ M=1,5 -2,4 cho Mác < 350 ng, sàn nhàp -S dng k t h p v i ph gia hĩa d o ho c siêu d o - Mác BT cho các kt cu ch ng mài mịn thơng th ng t 300-500 - Hàm l ng h t m n kích th c 0,3mm dùng cho BT - mài mịn ca BT ch yu ph thu c vào kh nng mài 3 ch ng th m c p 2 D ct m l ng h t m n (kg) trong 1m bê-tơng max mịn ca ct li u li u Ct li u s i Ct li u dm 40 450-500 500-600 - Nên s dng xi mng cĩ cng cao và BT st th p 20 500-550 600-700 -Mi tơ ng quan gi a cng , vt li u và cp mài 10 600-650 700-800 mịn -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-11 -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-12 3
4. Y/c s ng v t li u Y/c s ng v t li u Cp n, Nguyên vt li u i m n Gí M , m
   MPa g/cm 3 Bê tơng cĩ yêu c u khơng co ngĩt - Bê tơng khơng co ngĩt là bê tơng ng th i kh c 1 20 – 40 Ct li u thơng th ng Nhi u 0,6 – 0,9 co cng và co mm th a iu ki n sau: 2 > 80 -á dm, cát M=2,0 -2,3 Trung bình 0,3 – 0,6 Sau 14 ngày dng m liên tc, dãn dài t 0,1-0,4mm/m -á dm granite 14 ngày ti p theo khơng dng m dãn dài khơng th p 3 á dm granite Ít 0,1 – 0,3 hơn 0,02mm/m -S dng ph gia ch ng co và t l ph gia s dng t 5- 15% so vi xi-mng. -S dng cát cĩ modul M=2,4-3,3. -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-13 -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-14 Y/c s ng v t li u nh t thi t k bê-tơng 1. Ch n st ca hn hp BT
   Bê-tơng thi cơng b ng bơm -Bng st ca mt s kt cu BT ( m bng máy, th i gian - st cao t 12-18cm thi cơng 45 phút) - Kích th c ht ct li u ln nh t khơng vt quá 1/3 Dng k t c u st, cm ng kính ng bơm và hàm lng ht thoi dt 15% Ti a Ti thi u -Lng xi mng hp lý t 350-420 kg/m3, lng xi mng Mĩng vàng mĩng bêtơng c t thép 9 -10 3 - 4 ti thi u khơng ít hơn 280 kg/m3 Mĩng bêtơng, gi ng chìm, tng ph n ng m 9 -10 3 - 4 - Nên s dng ph gia hĩa do ho c siêu do Dm, tng bêtơng c t thép 11 -12 3 - 4 Ct 11 -12 3 - 4 ng, n n, sàn 9 -10 3 - 4 -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-15 -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-16 4
5. nh t thi t k bê-tơng nh t thi t k bê-tơng - Khi m bng tay, ch n st cao h ơn 2 – 3 cm 2. Lng nc tr n N(kg) theo t c n - Th i gian thi cơng kéo dài thêm 30 – 45 phút, ch n Kích th c h t l n nh t c a c t li u Dmax, mm st cao hơn t 2 -3 cm st, 10 20 40 70 cm Mơ un ln c a cát, M 1,5- 2,0- 2,5- 1,5- 2,0- 2,5- 1,5- 2,0- 2,5- 1,5- 2,0- 2.5- 1,9 2,4 3,0 1,9 2,4 3,0 1,9 2,4 3,0 1,9 2,4 3,0 1-2 195 190 185 185 180 175 175 170 165 165 160 155 3-4 205 200 195 190 190 185 185 180 175 175 170 165 5-6 210 205 200 200 195 190 190 185 180 180 175 170 7 -8 215 210 205 205 200 195 195 190 185 185 180 175 9-10 220 215 210 210 205 200 200 195 190 190 185 180 11-12 225 220 215 215 210 205 205 200 195 195 190 185 -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-17 -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-18 nh t thi t k bê-tơng nh t thi t k bê-tơng -Lng nc tr n bng ch úng cho lng xi mng t 200– 400kg/m3, khi lng xi mng > 400kg/m3 thì cn hi u ch nh li. 3. Xác nh t l N/X X R n - Khi s dng cát cĩ M 3,0 lng - Khi N/X 2.5 = + 5,0 (1) N AR x nc gi m i 5l/1m3. X R - Khi s dng si lng nc gi m i 10l/1m3. - Khi N/X > 2.5 = n − 5,0 (2) N A .R - Khi s dng ph gia hĩa do ho c siêu do thì tr lng nc gi m 1 x do ph gia. Trong ĩ: - Khi BT cĩ yêu cu v st cao, d ng ph gia k t h p t : Rx: cng th c t ca xi mng 28 ng y + t 13-16cm , kt hp PG hĩa do tra bng dịng S=7-8, kt h p PG hĩa Rn: cng ca BT = giá tr Mác x h s an tồn 1,1 (trên mu do cao tra dịng S=5-6, kt h p PG siêu d o tra =3–4. chu n cĩ kích th c 150x150x150mm) + t 17-20cm , kt hp PG hĩa do tra bng dịng S=9-10, kt h p PG A, A : h s ch t lng ca ct li u, tra b ng hĩa d o cao dịng S=7-8, kt h p PG siêu d o ng S=5–6. 1 -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-19 -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-20 5
6. Bng h s ch t l ng c t li u: Chất Hệ số A và A ứng với xi-măng thử cường độ theo nh t thi t k bê-tơng luợng 1 vật Chỉ tiêu đánh giá TCVN TCVN 4032:1985 Pp nhanh liệu 6016:1995 (pp dẻo) - Khi thi t k bê-tơng tu i t ngày, cng nén Rt c A A1 A A1 A A1 quy theo R28 tu i 28 ngày: R t - Ximăng hoạt tính cao, không trộn phụ gia R 28 ngay = khoá ng. k1 Tốt - Đá sạch, đặc chắc, cường độ cao, cấp 0,54 0,34 0,60 0,38 0,47 0,30 phối hạt tốt. Tu i bêtơng, ngày 3 7 28 60 90 180 - Cát sạch, M = 2,4 - 2,7 - Ximăng hoạt tính trung bình, pooclăng k1 0,5 0,7 1 1,1 1,15 1,2 hỗn hợp, chứa 10 - 15% phụ gia khoáng. Trung - Đá chất lượng phù hợp với TCVN 1771 0,50 0,32 0,55 0,35 0,43 0,27 bình :1987 -i v i BT ch ng th m thì t l N/X t i thi u theo b ng sau - Cát chất lượng phù hợp với TCVN 1771 :1986, M = 2,0 - 3,4 ch ng th m B2 B4 B6 B8 B10 B12 - Ximăng hoạt tính thấp, pooclăng hỗn hợp yêu c u (CT2) (CT4) (CT6) (CT8) (CT10) (CT12) khoá chứa trên 15% phụ gia ng. X/N t i thi u 1,65 1,8 2,0 2,2 2,4 2,5 Kém - Đá có 1 chỉ tiêu phù hợp với TCVN 1772 0,45 0,29 0,5 0,32 0,40 0,25 : 1987. ho c N/X t i a (0,6) (0,55) (0,50) (0,45) (0,42) (0,40) - Cát mịn có M 400kg/m3, xác nh l i l ng n c hi u ch nh - Xác nh h s va d K d theo b ng (Bê-tơng cĩ M cát Kd ng v i giá tr Vh N bng : 10 N − 400 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 hc N = S=2-12cm) hc 10 − X / N 3,00 1,33 1,38 1,43 1,48 1,52 1,56 1,59 1,62 1,64 1,66 X 2,75 1,30 1,35 1,40 1,45 1,49 1,53 1,56 1,59 1,61 1,63  Xác nh l i l ng xi m ng: X = xN hc N hc 2,50 1,26 1,31 1,36 1,41 1,45 1,49 1,52 1,55 1,57 1,59 2,25 1,24 1,29 1,34 1,39 1,43 1,47 1,50 1,53 1,55 1,57 -ng ph c xác nh: 2,00 1.22 1.27 1.32 1.37 1.41 1.45 1.48 1.51 1.53 1.55 1,75 1,14 1,29 1,24 1,29 1,33 1.37 1,40 1,43 1,45 1,47 PG = X hc x (%PG), vi %PG t l so v i xi-mng -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-23 1,50 1,07 1,12 1,17 -Thi1,22t k 1,26cp ph 1,30i bê-tơng 1,33 1,36 1,38 1,40 9-24 6
7. nh t thi t k bê-tơng nh t thi t k bê-tơng + Ct li u ln là si K = giá tr bng + 0,06 d 6. Xác nh hàm lng ct li u bé C(kg) + Bê-tơng cĩ S=14-18: - Hàm lng ct li u bé (C) c xác nh: Cát M 2,5 : Kd = giá tr bng + 0,2 - Hàm lng ct li u ln (kg) c xác nh: ρ vd Đ = 3 c: Kh i l ng th ch c a cát, 2,62-2,65 g/cm rd ( K d − )1 + 1 3 3 n: Kh i l ng riêng c a n c, 1 g/cm v : kh i l ng th tích x p c a c t li u l n, kg/m 3 x: Kh i l ng riêng c a xi m ng, 3,1 g/cm r: rng c t li u l n, c nh t kh i l ng riêng 2,66-2,68 3 g/cm3. : Kh i l ng riêng c a , 2,66-2,68 g/cm -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-25 -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-26 nh t thi t k bê-tơng nh t thi t k bê-tơng 7. Xây d ng th nh ph n c p ph i theo t nh to n X, 9. Ki m tra v hi u c nh t TCVN 3106:1993 N, C, , PG v nh ph n k o s t th X±10%. 8. Hi u c nh c t li u theo m v t > 5mm Chc =C x (1+x/100) vi x l m l ng h t > mm = - (C -C) hc hc 10. Xác nh c ng nén TCVN 3105:1993. Ctt = C x (1+W c/100) tt = x (1+W /100) 11. Ch n thành ph n câp ph i bê-tơng chính th c Ntt = N –tt - hc ) + (C tt -Chc )] -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-27 -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-28 7
8. cp ph i (v ) Theo ACI: C c l u
   Yêu c u Bê-tơng Mác 300, n n trên m u kích th c chu n 150x150x150 mm
   Cng ca Bê-tơng tính tốn theo ACI c thi t k
   iu ki n thi cơng cân tr n t ng, c u ki n c t, dm t ng trên m u chu n là mu tr (d=15cm, h=30cm) bng b ơm.
   Vt li u ch to:
   Trong tính tốn thành ph n c a Bê-tơng theo ACI, yêu • Xi m ng PCB 40 c Rx=48MPa cu Cát c M2,4. • Ct li u l n á 1x2 cm, Dmax=20 mm, KLR ρ 0=2,65g/cm3; KLTT ρ V=1420 kg/m3; hút n c 0,3%, m W =0,29%
   Nu tr ng h p modul ln c a cát nh thì ph i ph i c • Ct li u nh cát vàng, KLR ρ 0=2,62g/cm3; M=2,2, KLTT c tr n nhi u lo i c t li u m n, t yêu c u. ρ V=1620kg/m3; Hàm l ng h t >5mm=3%, m W C=4% • Ph gia hĩa d o, lng gi m n c 8 – 12%, li u dùng 0,4% xi- mng. -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-29 -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-30 nh t nh to n t nh ph n Y/c Bê-tơng  ng , N/X Tra b ng
   Trình t tính tốn - Ch n cng tra t l N/X tơ ng ng. Cng nén - Xác nh th tích kh i ca ct li u thơ chi m ch . iu ki n s dng N/X ti a ti thi u MPa Ph thu c vào cng Ph thu c vào - Xác nh th tích pha khí trong 1m 3 bê-tơng. iu ki n bình th ng , tính cơng tác yêu cu cu ki n - Tra lng nc cho 1m3 bê-tơng theo st và Dmax ca BT yêu c u ch ng th m, ti p 0,50 28 ct li u. xúc vi nc BT yêu c u ti p th i ti t lnh, 0,45 31 - Tính lng xi-mng s dng. ĩng bng, m BT yêu c u c u n mịn trong - Tính lng ct li u nh . 0,40 35 iu ki n ti p xúc vi Cl - -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-31 -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-32 8
9. Y/c bê-tơng trong mơi tr ng sulfate Liên h gi a n N/X Tra b ng Cng l N/X theo kh i lng nén tu i 28 Hàm lng Hàm lng 2- 2 Hàm lng Sulfate (SO 4 ) Sulfate (SO 4 ) N/X ti Cng nén ngày bt khí > 3% bt khí <3% sulfate trong t, % KL n c, ppm a, KL t i thi u, MPa 45 0,38 0,30 Khơng áng ≤ 0,10 ≤ 150 — — 40 0,42 0,34 k Trung bình 0,10 – 0,20 150 -1500 0,50 28 35 0,47 0,39 Ln 0,20 – 2,00 1500 -10.000 0,45 31 30 0,54 0,45 Rt ln ≥ 2,00 ≥10.000 0,40 35 25 0,61 0,52 20 0,69 0,60 15 0,79 0,70 -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-33 -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-34 Th ch chi m ch ct li u Th tích kh i c a ct li u c xác nh, p thu c -Dmax ca ct li u thơ - Modul ln ca cát Modul ln ca cát DMax ca ct li u thơ, mm 2,40 2,60 2,80 3,00 L ng 9,5 0,50 0,48 0,46 0,44 ct 12,5 0,59 0,57 0,55 0,53 li u 19 0,66 0,64 0,62 0,60 25 0,71 0,69 0,67 0,65 (kg) 37,5 0,75 0,73 0,71 0,69 50 0,78 0,76 0,74 0,72 75 0,82 0,80 0,78 0,76 150 0,87 0,85 0,83 0,81 -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-35 -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-36 9
10. Th ch th c c t li u /1m3 BT m l ng b t k Dmax c t li u
    Vi 0,46 m3 th ch kh i c t li u trong bê-tơng 1 m 3
    KLTT ρv=1567 kg/m3
    KLR ρ =2,65 g/cm3 0 m l ng  0,46m3 x 1567kg/m3= 715,5kg t k / 1m3 0,46 m3 Th ch th c / 1m3 BT=715,5/(2,65x1000)=0,27m3 -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-37 -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-38 xu t v n t L ng n c N Bê-tơng th ng, khơng cu n k t, mm i bê-tơng Lng nc kg/1m 3 BT theo D ca ct li u ln Max Min max 9,5 12,5 19 25 37,5 50 75 150 Bê-tơng m ng, t ng bao h m, 75 25 st, mm mm mm mm mm mm mm mm mm chân c t 25 - 50 207 199 190 179 166 154 130 113 Kt c u p , t ng khơng ch u l c 75 25 75 -100 228 216 205 193 181 169 145 124 150 -175 243 228 216 202 190 178 160 — Cu ki n d m, t ng ch u l c 100 25 m l ng t Ct 100 25 khí trong BT, % 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0,3 0,2 th tích nh lang, n 75 25 Bê-tơng n ng 75 25 -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-39 -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-40 10
11. L ng n c N L ng n c N Bê-tơng cu n k 3 Lng nc kg/1m BT theo Dmax ca ct li u ln 9,5 12,5 19 25 37,5 50 75 150 st, mm mm mm mm mm mm mm mm mm 25 - 50 181 175 168 160 150 142 122 107 75 - 100 202 193 184 175 165 157 133 119 150 - 175 216 205 197 184 174 166 154 - Hàm lng t khí trung bình, % th tích, Ơn h a, t n n 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 Trung b nh, c n n 6,0 5,5 5,0 4,5 4,5 4,0 3,5 3,0 Kh c nghi t, n 7,5 7,0 6,0 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 cao -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-41 -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-42 L ng xi-mng X L ng c t li u m n c t C
    Th tích c t li u m n chi m ch : Ct li u Xi-mng X t i Dmax (mm) thi u (kg/m 3) Vc = 1 – Vx –Vn –V –Vk 37,5 280
    Hàm l ng c t li u m n c t:
    nh t l N/X 25 310 C = V c.c
    Bi t l ng n c N s ng 3 19 320 c: kh i l ng riêng c a cát 2650 Kg/m 12,5 350 9,5 360 -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-43 -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-44 11
12. cp ph i (v )
    Cng bê-tơng thi t k : R28=24 MPa
    st yêu c u 75 – mm
    Ct li u thơ á: Dmax=37,5 mm; KLTT x p ρv =1600 kg/m3, KLR ρ0 = 2,68 g/cm3, t n c H =0,5%, m W 2 % c
    Ct li u m n C t: M=2,8; KLR ρ0 =2,64 g/cm3; t n c H c=0,7%, m W c= 6% X
    Xi m ng OPC Type I, KLR ρ0 =3,15 g/cm3 -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-45 12