03/04/17, 09:52 AM #91
Originally Posted by Phungtl2Xin phép cùng trao đổi với thầy hpn về thiết kế cấp phối bê tông ximăng Em có đọc bài giảng của thầy trên diễn đàn về thiết kế cấp phối bê tông hiện nay theo thầy có 3 phương pháp trong đó có phương pháp tra bảng là đơn giản nhất. Nhưng cấp phối bê tông theo bảng tra có phù hợp với điều kiện vật liệu thực tế tại công trường không [ví dụ: môđul độ lớn của cát, loại đá dăm, sỏi]? Như vậy thì nếu mình sử dụng phương pháp tra bảng thì không không thể chính xác được . Còn phương pháp tính toán kết hợp với thực nghiệm theo như hướng dẫn trong cuốn " Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông các loại" thì cũng rất khó áp dụng ở ngoài công trường, nó chỉ phù hợp trong phòng thí nghiệm. Theo em khi thiết kế thành phần bê tông ta chọn phương pháp tra bảng để xác định sơ bộ thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông , trên cơ sở đó ta lựa chọn thành phần 3 thành phần định hướng theo như hướng dẫn trong " chỉ dẫn kỹ thuật..." và tiến hành kiểm tra bằng thực nghiệm các thành phần định hướng nếu thành phần nào đạt yêu cầu thì ta chọn làm cấp phối cho bê tông được thiết kế. Làm như vậy thì đơn giản không cần phải tính toán nhiều và cũng đảm bảo kỹ thuật, kinh tế và phù hợp với điều kiện vật liệu thực tế tại công trường.
Không biết phương pháp tra bảng kết hợp với thực nghiệm như trên có đảm bảo tính pháp lý không. Xin thầy chỉ giáo giúp. Xin cảm ơn thầy nhiều.
tính pháp lý thì chỉ có "chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông các loại" ban hành kèm quyết định 778/1998/QĐ-BXD. xin lưu ý với bạn là chỉ đọc lấy phương pháp thôi nhé, còn 100% ví dụ ở đó là sách tính sai hết đấy
28/04/17, 03:44 PM #92
Originally Posted by hpn
Mình đọc bài của bạn từ lúc sáng nhưng giờ mới reply được. Vấn đề bạn nêu ra rất thú vị và hay gặp trong thực tế, với hiểu biết của mình xin trao đổi với bạn như sau: Cát dùng chế tạo bê tông nặng có nhiều yêu cầu kỹ thuật, theo như ý bạn nêu thì có lẽ bạn muốn đề cập đến chỉ tiêu thành phần hạt và độ lớn? Thực chất, TPH và độ lớn của cát sẽ ảnh hưởng đến độ rỗng giữa các hạt cát [TPH lọt ra ngoài phạm vi cho phép thì độ rỗng giữa các hạt sẽ lớn]. Nếu độ rỗng này càng lớn thì càng cần nhiều xi măng để lấp đầy, nếu không bê tông sẽ bị rỗng. Điều này được thể hiện trong phần thiết kế cấp phối bê tông nặng: việc lựa chọn lượng nước [N] có phụ thuộc vào Mđl của cát [Mđl càng lớn thì N càng giảm], mà N giảm thì lượng dùng xi măng [X] sẽ giảm [vì X = X/N*N, mà tỷ lệ X/N được tính toán theo công thức Bolomay Skaramtaep chỉ phụ thuộc vào Rbt, Rx và chất lượng cốt liệu]. Như vậy, cát càng nhỏ [Mđl nhỏ] càng cần nhiều xi măng. Nếu đã có thiết kế CPBT [tức lượng X, C, Đ, N là cố định], nhà thầu thay đổi cát không đạt yêu cầu về TPH và độ lớn, thì cường độ bê tông cũng sẽ giảm do độ rỗng tăng lên. Nếu dùng cát quá lớn, các hạt cát sẽ không chen vào giữa các hạt đá được và như vậy cũng làm tăng độ rỗng giữa các hạt cốt liệu và làm cho Rbt giảm. Ngoài thực tế, để đánh giá ảnh hưởng của cát đến chất lượng bê tông thì lấy kết quả nén mẫu thử làm cơ sở, vì cái cuối cùng chúng ta cần chính là Rbt đạt yêu cầu. Hiện nay, theo mình thấy chỉ có ở những công trình lớn quy trình đánh giá chất lượng [nói chung] mới chặt chẽ và được giám sát kỹ [từ khâu kiểm tra vật liệu đầu vào đến thiết kế CP, nén mẫu kiểm tra cường độ...], còn lại thì cũng hay gặp những trường hợp như bạn nêu. Về số liệu thực tế ảnh hưởng của cát đến chất lượng bê tông thì mình không có nhưng mình có làm nghiên cứu về ảnh hưởng của đá dăm, kết quả sơ bộ như sau: - Đối với bê tông mác thấp [dưới 25]: chất lượng đá hầu như không ảnh hưởng đến chất lượng bê tông, cùng 1 CPBT nếu thay đổi loại đá thì Rbt vẫn gần bằng nhau. - Đối với bê tông mác cao [50]: chất lượng đá ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng bê tông, đá càng tốt thì Rbt càng cao. Thực tế đi làm thí nghiệm cũng có nhiều vấn đề: nếu như làm TN hết tất cả các chỉ tiêu và làm thật thì mất rất nhiều thời gian và giá thành cao, trong khi rất nhiều đơn vị sẵn sàng đóng dấu LAS với giá cực thấp [vì họ chỉ làm công việc trên máy tính và in phiếu thôi] nên thường thì nhà thầu sẽ chọn nơi nào có giá thấp, mình cạnh tranh không nổi. Chỉ những công trình lớn, người ta thực sự quan tâm đến chất lượng thì quy trình kiểm định mới tương đối chặt chẽ [vì bây giờ giá thành kiểm định chiếm tỷ lệ rất nhỏ so với giá trị công trình] và mình mới có cơ hội tham gia. Nếu bạn ở vị trí nhà thầu, có thể bạn sẽ nghĩ khác như trên vì bài toán "chi phí - chất lượng" luôn luôn rất "đau đầu", lúc bấy giờ chỉ dựa vào cái tâm của người thi công thôi vì nói thực công tác quản lý bây giờ còn rất nhiều bất cập [mình cũng đã gặp những nhà thầu thực sự có tâm, nhưng rất hiếm].
Chúc bạn công tác tốt!
Lâu rồi mới vào lại diễn đàn. Đọc được bài phân tích rất hay của Thầy. Thực tế thì việc Nhà thầu chọn cát để đổ BT hoặc trộn vữa rất tuỳ tiện miễn sao giá thành xây lắp rẻ là được. Họ chỉ chọn cát tốt đốt với những kết cấu quan trọng như dầm cầu. Còn các kiểu bê tông tường chắn, bê tông rãnh thì cát xô bồ lắm
Trai công trường sáng uống trà chiều uống rượu
BÊ TÔNG VÀ CÁC LOẠI SẢN PHẨM BÊ TÔNG
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây [335.85 KB, 24 trang ]
Chương 5. Bê tông và các sản phẩm của bê tông
Chương 5
BÊ TÔNG VÀ CÁC LOẠI SẢN PHẨM BÊ TÔNG.
5.1 Khái niệm chung về bê tông.
5.1.1 Khái niệm chung về bê tông.
Bê tông là một loại vật liệu đá nhân tạo, nhận được bằng cách đổ khuôn và làm rắn chắc một hỗn
hợp hợp lý của chất kết dính [CKD], nước, cốt liệu [cát, sỏi hay đá dăm] và phụ gia. Hỗn hợp nguyên liệu
mới nhào trộn xong gọi là hỗn hợp bê tông hay bê tông tươi.
Vai trò của cốt liệu: Trong bê tông, cốt liệu đóng vai trò là bộ khung chịu lực chiếm từ 80-85% khối
lượng của bê tông.
Vai trò của chất kết dính: Hồ CKD bao bọc xung quanh hạt cốt liệu đóng vai trò là chất bôi trơn,
đồng thời lấp đầy khoảng trống giữa các hạt cốt liệu. Sau khi cứng hoá hồ CKD gắn kết các hạt cốt liệu
thành một khối dạng đá và được gọi là bê tông. Hồ CKD chiếm 15-20%.
Bê tông và bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi trong xây dựng hiện đại vì:
Ưu điểm:
- Cường độ tương đối cao.
- Có thể chế tạo được những loại bê tông có cường độ, hình dạng và tính chất khác nhau.
- Giá thành hợp lý.
- Bền vững và ổn định đối với mưa nắng, nhiệt độ, độ ẩm.
Nhược điểm:
- Kết cấu bê tông rất nặng nề 0 = 2200 2400kg/m3.
- Cách âm, nhiệt kém, trong một số trường hợp thì chống ăn mòn kém.
5.1.2 Phân loại:
Theo dạng chất kết dính:
Bê tông xi măng.
Bê tông silicat [CKD là vôi].
Bê tông thạch cao.
Bê tông CKD hỗn hợp.
Bê tông polime.
Bê tông dùng CKD đặc biệt.
Theo dạng cốt liệu:
Bê tông cốt liệu đặc.
Bê tông cốt liệu rỗng.
Bê tông cốt liệu đắc biệt [chống phóng xạ, chịu nhiệt, chịu axit].
Theo khối lượng thể tích:
- Bê tông đắc biệt nặng: [0 >2500kg/m3] được chế tạo từ cốt liệu đặc biệt nặng, dùng cho kết cấu
đặc biệt.
- Bê tông nặng: [0 = 2200 2500kg/m3] chế tạo từ cát, sỏi, đá bình thường, dùng cho kết cấu chịu
lực.
53
Chương 5. Bê tông và các sản phẩm của bê tông
- Bê tông tông tương đối nặng: [0 = 1800 2200kg/m3] dùng chủ yếu cho kết cấu chịu lực.
- Bê tông nhẹ: [0 = 500 1800kg/m3]
+ Bê tông nhẹ cốt liệu rỗng: dùng cốt liệu rỗng.
+ Bê tông tổ ong: [bê tông khí, bê tông bọt] chế tạo từ hỗn hợp CKD, nước, cấu tử silic nghiền mịn
và chất tạo rỗng.
+ Bê tông hốc lớn.
- Bê tông đặc biệt nhẹ: cũng là loại bê tôg tổ ong và bê tôg cốt liệu rỗng nhưng có 0 < 500 kg/m3.
Theo công dụng:
- Bê tông thường: dùng trong các kết cấu bê tông cốt thép [móng, cột, dầm, sàn...]
- Bê tông thuỷ công: dung để xây đập, âu thuyền, phủ lớp mái kênh, các công trình dẫn nước,...
- Bê tông dùng cho mặt đường, sân bay, vỉa hè.
Bê tông dùng cho kết cấu bao che.
- Bê tông có công dụng đắc biệt như bê tông chịu nhiệt, chịu axit, bê tông chống phóng xạ.
5.2 Cấu trúc của bê tông xi măng.
5.2.1 Sự hình thành cấu trúc của bê tông.
Sau khi đầm nén các cấu tử của hỗn hợp bê tông được sắp xép lại chặt chẽ hơn, cùng với sự thuỷ
hoá của xi măng cấu trúc của bê tông dược hình thành [giai đoạn này gọi là giai đoạn hình thành cấu
trúc].
Quá trình hình thành: các sản phẩm mới hình thành do xi măng thuỷ hoá dần dần tăng lên, đến một
lúc nào đó chúng tách khỏi dung dịch quá bão hoà. Số lượng sản phẩm mới tách ra tăng lên đến một mức
nào đó thì cấu trúc keo tụ chuyển sang cấu trúc tinh thể, làm cho cường độ của bê tông tăng lên.
Sự hình thành cấu trúc tinh thể sẽ sinh ra 2 hiện tượng nhược nhau: tăng cường độ và hình thành nội
ứng suất trong mạng lưới tinh thể [đó là nguyên nhân sinh ra vết nứt và giảm cường độ của bê tông].
Khoảng thời gian hình thành cấu trúc cũng như cường độ dẻo của bê tông phụ thuộc vào yếu tố sau:
- Thành phần của bê tông.
- Dạng chất kết dính và phụ gia hoá học.
Hỗn hợp bê tông cứng và kém dẻo với tỷ lệ N/XM không lớn có giai đoạn hình thành cấu trúc ngắn.
Việc dùng xi măng và phụ gia rắn nhanh sẽ rút ngắn giai đoạn hình thành cấu trúc.
Trong trường hợp cần duy trì tính công tác của hỗn hợp bê tông trong lúc vận chuyển cung như thời
tiết nóng có thể dùng phụ gia chậm cứng hoá.
5.2.2 Cấu trúc vĩ mô và cấu trúc vi mô:
5.2.2.1 Cấu trúc vĩ mô:
Bê tông và các loại vật liệu đá nhân tạo khác có cấu trúc vĩ mô rất phúc tạp. Xét một đơn vị thể tích
hỗn hợp bê tông đã lèn chặt bao gồm: thể tích của cốt liệu Vcl, thể tích hồ xi măngVh và thể tích lỗ rỗng
Vk.
Vcl + Vh + Vk = 1
[5-1]
Khi dầm nén tốt thể tích lỗ rỗng khí có tể coi như không đáng kể [Vk = 2-3%] và lúc đó
Vcl + Vh = 1 hay:
Vcl + X/aX + N =1
54
Chương 5. Bê tông và các sản phẩm của bê tông
Vcl = 1 - X/aX - N
Vcl = 1 - [1/aX + N/X] X
[5-2]
Trong đó
aX là khối lượng riêng của xi măng [T/m3];
N, X: lượng dùng ximăng và dùng nước cho một đơn vị thể tích bê tông đã lèn chặt.
5.2.2.2 Cấu trúc vi mô:
Được đặc trưng bằng cấu trúc của vật rắn, độ rỗng và đặc trưng lỗ rỗng của từng cấu tử tạo nên bê
tông [đá, CKD, cốt liệu] cũng như cấu tạo của lớp tiếp xúc giữa chúng.
Cốt liệu có ảnh hưởng đến hồ xi măng ở trong bê tông và sự hình thành cấu trúc của nó. Nước nhào
trộn trong bê tông một phần dùng để bôi trơn hạt cốt liệu, một phần tạo thành cấu trúc của đá xi măng.
Còn một phần lớn bị cốt liệu rỗng hút vào. Vì vậy hỗn hợp bê tông dẻo sau khi đổ khuôn có thể xẩy ra sự
tách nước ở bên trong, nước sẽ đọng lại trên bề mặt hạt cốt liệu lớn và làm yếu mối liên kết giữa chúng
với phần vữa.
Vết nứt co ngót ở bên trong sẽ phát triển men theo vùng liên kết yếu. Sự tách lớp ở bên trong sẽ phá
huỷ sự toàn khối và sự đồng thất của bê tông, dẫn đến sự không đồng nhất về tính chất.
Vùng tiếp xúc giữa cốt liệu và đá xi măng có ảnh hưởng đến sự làm việc đồng hời của các bộ phận,
đến tính toán khối và độ ổn định của bê tông.
Về thành phần và tính chất, vùng tiếp xúc khác với vùng đá xi măng khác. Do sự thuỷ hoá của C3S
mà trên bề mặt cốt liệu có những tinh thể Ca[OH] 2 và CaCO3 và cũng có thể có sự tương tác hoá học giữa
cốt liệu với các sản phẩm thuỷ hoá của xi măng ngay ỏ điều kiện bình thường và tương tác càng tăng
cường trong điều kiện gia công nhiệt.
Độ bền của mối liên kết giữa cốt liệu và dá xi măng phụ thuộc vào các yếu tố:
- Bản chất của cốt liệu;
- Độ rỗng;
- Độ nháp rám bề mặt;
- Độ sạch của của mặt cốt liệu;
- Phụ thuộc vào loại xi măng, độ hoạt tính của nó;
- Tỷ lệ N/X và điều kiện rắn chắc của bê tông.
Độ rỗng trong cốt liệu. Trong bê tông bao gồm những lỗ rỗng nhỏ li ti và lỗ rỗng mao quản. Độ
rỗng của nó có thể lên tới 10-15% và bao gồm:
- Lỗ rỗng trong đá xi măng [lỗ rỗng ren, lỗ rỗnh mao quản, lỗ rỗng do khí cuốn vào].
- Lỗ rỗng trong cốt liệu.
- Lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu [khoảng không gian giữa các hạt cốt liệu không được chèn đầy hồ xi
măng.
Với bê tông cốt liệu đặc, đầm nén tốt thì độ rỗng được hình thành chủ yếu trong đá xi măng và
lượng khí cuốn vào trong khi thi công. Theo giáo sư Gortrakov G.I, thể tích của bê tông sẽ được tính
bằng công thức:
Vrb = [N/X – 0,5] + 0,29X + [0,02 0,06]
[5-3]
[N/X – 0,5].X: Thể tích rỗng mao quản, phụ thuộc vào lượng nước nhào trộn, lượng xi măng và
mức độ thuỷ hoá[].
55
Chương 5. Bê tông và các sản phẩm của bê tông
0,29X: Thể tích lỗ rỗng gen.
[0,02 0,06]: Thể tích rỗng do khí cuốn vào.
5.3 Tính chất của hỗn hợp bê tông xi măng.
5.3.1 Tính lưu biến.
Hỗn hợp bê tông là một vật thể vật lý đồng nhất của xi măng, nước, cốt liệu và phụ gia. Chúng
tương tác với nhau bằng lực liên kết vật lý và hoá học. Hồ xi măng [xi măng và nước] là thành phần tạo
thành cấu trúc chủ yếu. Khi tăng quá trình thuỷ hoá của xi măng, độ phân tán của pha rắn tăng lên, làm
cho độ nhớt và khả năng dính kết của hồ xi măng tăng lên; trong hỗn hợp bê tông bắt đầu xuất hiện biến
dạng đàn hồi và cường độ cấu trúc. Mặt khác, nó cũng có thể chảy nhão ra giống như chất lỏng quánh. Vì
vậy hỗn hợp bê tông có thể được coi là vật thể đàn hồi- dẻo quánh. Nó vừa mang tính chất của chất rắn
vừa có tính chất của chất lỏng lý tưởng. Bản chất lưu biến của hỗn hợp bê tông được biểu diễn bằng
phương trình sau:
= /E + [ - 0]/.t
[5-4]
Trong đó
- ứng suất trong hỗn hợp bê tông.
E- môđun đàn hồi.
0- ứng suất trượt trong hỗn hợp bê tông.
- độ nhớt động của hỗn hợp bê tông.
t- thời gian.
Dưới sự tác dụng của chấn động, lực tương tác giữa các cấu tử vật chất bị phá huỷ, làm mất cường
độ cấu trúc của hỗn hợp be tông, có nghĩa là 0 tiến tới không và khi đó hỗn hợp bê tông sẽ tồn tại như là
một chất lỏng nặng và quánh, dễ dàng lấp đầy khuôn.
5.3.2 Tính công tác của hỗn hợp bê tông.
Tính công tác hay còn gọi là tính dễ tạo hình là tính chất kỹ thuật của hỗn hợp bê tông biểu thị khả
năng lấp đầy khuôn nhưng vẫn đảm bảo được độ đồng nhất trong một điều kiện đầm nén nhất định.
Để đánh giá tính công tác người ta sử dụng 3 chỉ tiêu:
5.3.2.1 Độ lưu động.
Là chỉ tiêu tính chất quan trọng nhất của hỗn hợp bê tông, nó dánh giá khả năng dễ chảy của bê
tông dưới tác dụng của trọng lượng bản thân hoặc rung động.
Độ lưu động được xác định bằng độ sụt SN [cm]của hình nón cụt hộn hợp bê tông.
Hình 1.1. Cách xác định độ dẻo [Sụt] SN của hỗn hợp bê tông
5.3.2.2 Độ cứng
56
Chương 5. Bê tông và các sản phẩm của bê tông
Được xác định bằng thời gian rung động cần thiết để san bằng là lèn chặt hỗn hợp bê tông trong
nhớt kế kỹ thuật.
Dựa vào chỉ tiêu về độ lưu động và dộ cứng người ta phân biệt hỗn hợp bê tông thành loại bê
tông cứng, cứng cao, cứng vừa,...
Các chỉ tiêu về độ lưu động và độ cứng được lựa chọn theo các loại kết cấu theo kích thước, theo
mật độ cốt thép và phương tiện thi công.Việc lựa chọn được thực hiện theo bảng sau đây:
Bảng 1.1. Các chỉ tiêu về độ lưu động và độ cứng
Kết cấu và phương pháp chế tạo
Cấu kiện bê tông cốt thép tháo khuôn sớm
Tấm phủ đường ôtô, đường bằng
Bê tông toàn khối ít cốt thép
Cột, dầm, xà tấm bằng bê tông cốt thép
Bê tông nhiều cốt thép
Các chi tiết lắp ghép nhà
Bê tông rất dày cốt thép
ĐC [gy]
20-10
10-6
6-4
4
2
-
SN[cm]
0
1-2
2-4
4-8
8-10
12-18
18-24
5.3.2.3 Độ giữ nước
Được đặc trưng bằng khả năng giữ nước để đảm bảo độ đồng nhất của hỗn hợp trong quá trình vận
chuyển, đổ khuôn và đầm nén. Khi đầm nén hỗn hợp bê tông dẻo, các hạt cốt liệu có khuynh hướng chìm
xuống và xích lại gàn nhau, nước bị ép tách ra khỏi cốt liệu và cốt thép, nổi lên phía trên hoặc cùng với xi
măng chiu qua kẽ hở của côtfa ra ngoài, toạ thành những lỗ rỗng, làm khả năng chống thấm nước của
bêtông giảm. Một phần nước thừa đọng lại bên trong hỗn hợp tạo thành những hốc rỗng, ảnh hưởng xấu
đến cấu trúc và tính chất của bê tông.
Việc giảm lượng nước nhào trộn và nâng cao khả năng giữ nước của hỗn hợp bê tông có thể thực
hiện bằng sử dụng phụ gia hoạt động bề mặt và lựa chọn thành phần hạt của cốt liệu một cách hợp lý.
5.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính công tác của hỗn hợp bê tông.
5.3.3.1 Lượng nước nhào trộn.
Là yếu tố quan trọng quyết định tính công tác của hỗn hợp bê tông. Lượng nước nhào trộn bao gồm
lượng nước tạo hồ xi măng và lượng nước dùng cho cốt liệu [độ cần nước]. Lượng nước trong hồ xi măng
xác định độ lưu biến của hồ và do đó xác định tính chất của hỗn hợp bê tông- độ lưu động và độ cứng.
Khả năng hấp thụ nước của cốt liệu là một đặc tính công nghệ quan trọng của nó. Khi diện tích bề
mặt của các hạt cốt liệu thay đổi, hay nói cách khác, tỷ lệ các cấp hạt của cốt liệu, độ lớn của nó và đặc
trưng bề mặt của cốt liệu thay đổi thì độ cần nước cũng thay đổi. Vì vậy, khi xác định thành phần bê tông
thì việc xác định tỷ lệ cốt liệu nhỏ- cốt liệu lớn tối ưu để đảm bảo cho hồ xi măng nhỏ nhất rất quan trọng.
Để đảm bảo cho bê tông có cường độ yêu cầu thì tỷ lệ N/X phải giữ ở giá trị không đổi và do đó khi
độ cần nước của cốt liệu tăng thì dẫn đến chi phí quá nhiều xi măng.
Việc xác định lượng nước nhào trộn phải thông qua các chỉ tiêu tính công tác có tính đến loại và độ
lớn cốt liệu. [H8-5]. Mà tính công tác lại phụ thuộc vào độ nhớt và thể tích của hồ xi măng. Khi lượng
nước còn quá ít, dưới tác dụng của lực hút phân tử, nước chỉ đủ để hấp thụ trên vật rắn mà chưa tạo ra độ
lưu động của hỗn hợp. Lượng nước tăng lên dến một giới hạn nào đó sẽ xuất hiện nước tự do, màng nước
trên bề mặt vật rắn dày thêm, nội ma sát giữa chúng giảm xuống, độ lưu động tăng lên. Lượng nước ứng
với lúc hỗn hợp bê tông có độ lưu động tốt nhất mà không bị phân tầng gọi là khả năng giữ nước của hỗn
hợp.
Đối với hỗn hợp bê tông dùng xi măng pooclăng lượng nước đó khoảng 1,65Ntc [Ntc- lượng nuớc
tiêu chuẩn của xi măng].
57
Chương 5. Bê tông và các sản phẩm của bê tông
5.3.3.2 Loại và lượng xi măng.
Nếu hỗn hợp bê tông có đủ xi măng để cùng với nước lấp đầy lỗ rỗng của cốt liệu, bọc và bôi trơn
bề mặt của chúng thì độ lưu động sẽ tăng. Tuy nhiên, vì lý do giá thành nên lượng xi măng không thể quá
nhiều.
Độ lưu động còn phụ thuộc loại xi măng và phụ gia vô cơ nghiền mịn, vì bản thân mỗi loại xi măng
sẽ có đặc tính riêng về các chỉ tiêu tính chất, như Htc, độ mịn, thời gian ninh kết và rắn chắc.
5.3.3.3 Lượng vữa xi măng.
Nếu vữa xi măng [hồ xi măng + cốt liệu nhỏ] chỉ đủ để lấp đầy lỗ rỗng của cốt liệu lớn thì hỗn hợp
bê tông rất cứng. Để tạo cho hỗn hợp bê tông có độ lưu động thì phải đẩy xa các hạt cốt liệu lớn và bọc
xung quanh chúng một lớp vữa xi măng [H8-6]. Do đó thể tích phần vữa sẽ bằng thể tích rỗng trong cốt
liệu lớn nhân với hệ số trượt [1,05-1,15 đối với hỗn hợp bê tông cứng, 1,2-1,5 đối với hộ hợp bê tông
dẻo].
5.3.3.4 Phụ gia hoạt động bề mặt.
Chỉ cần dùng với một lượng nhỏ [0,05-0,3% khối lượng xi măng] nhưng độ lưu động của hỗn hợp
cũng tăng lên đáng kể. Có chế tăng dẻo của phụ gia được giải thích bằng tác dụng làm giảm sức căng mặt
ngoài ở mặt phân cách [giữa pha nước và rắn, giữa khí và nước].
Các loại phụ gia hoạt động bề mặt thường dùng là phụ gia ưa nước, phụ gia kị nước và phụ gia tạo
bọt.
- Phụ gia ưa nước: có nhiều loại, loại phổ biến là muối canxi lignosulfonat. Khi muối hấp phụ bề
mặt xi măng làm các phân tử nước trên bề mặt bị phá hoại một phần và được giải phóng, hơn
nữa làm cho hạt xi măng ưa nước, dễ thấm ứt hơn. Như vậy khi có phụ gia hồ xi măng hồ xi
măng cần lượng nước ít hơn, lực dính kết giữa các hạt xi măng giảm, dễ trơn trượt lên nhau, làm
độ lưu động của hỗn hợp bê tông tăng.
- Phụ gia kị nước: là loại xà phòng natri, axidon, petrolatum đã oxy hoá. Khi hấp phụ trên bề mặt
hạt xi măng, do hút bám ion canxi, gốc cacbuahyđrô của chúng hướng ra phía ngoài, vì gốc này
có tính kị nước nên không bị thấm ướt. Nhưng lớp mỏng các phân tử định hướng đó có khả
năng trượt lên nhau một cách dễ dàng làm cho độ lưu động của hỗn hợp bê tông tăng lên.
- Phụ gia bọt khí: chủ yếu là xà phòng natri của các axit hữu cơ. Khi nhào trộn bê tông, phụ gia sẽ
cuốn theo vào một lượng không khí. Các bọt khí sẽ làm giảm sức căng mặt ngoài của chất lỏng
ở mặt phân cách khí- lỏng. Lượng bọt khí nhờ có các phân tử phụ gia mà được ổn định trong
chất lỏng, đồng thời làm tăng thể tích hồ xi măng. Do đó độ lưu động của hỗn hợp bê tông tăng
lên.
Chú ý: Phụ gia hoạt động bề mặt phần nào phần nào làm kéo dài quá trình thuỷ hoá của xi măng và
làm chậm tốc độ phát triển cường độ của bê tông.
5.3.3.5 Gia công chấn động.
Là biện pháp có hiệu quả để làm cho hỗn hợp bê tông cứng và kém dẻo trở thành dẻo và chảy, dễ đổ
khuôn và đầm chặt.
Khi chấn động các phân tử của hỗn hợp bê tông bị dao động cưỡng bức liên tục và sắp xếp lại một
cách chặt chẽ hơn. Khi tần số dao động đạt đến giá trị nào đo thì nội ma sát của hỗn hợp giảm đến mức
nhỏ nhất do sự xuất hiện một áp lực chống lại tác dụng của trọng lực. Hỗn hợp bị phân tách theo độ lớn,
hình dạng và khối lượng của hạt. Cấu trúc ban đầu bị phá hoại. Độ cứng của hỗn hợp giảm xuống, các
phần tử sắp xếp lại chặt chẽ hơn. Kết quả hỗn hợp được lèn chặt.
5.4 Cường độ của bê tông.
58
Chương 5. Bê tông và các sản phẩm của bê tông
Trong kết cấu xây dựng bê tông có thể làm việc ở những trạng thái khác nhau: nén, kéo, uốn,
trượt ... Trong đó bê tông làm việc ở trạng thái chịu nén là tốt nhất. Vì vậy cường độ chịu nén là chỉ tiêu
tính chất quan trọng nhất của bê tông.
Dựa vào cường độ chịu nén giới hạn trung bình của các mẫu bê tông hình lập phương có cạnh 15cm
dưoững hộ trong 28 ngày ở điều kiện tiêu chuẩn [nhiệt độ 202C, độ ẩm không khí 90-100%], định ra
mác của bê tông như sau: 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500 và 600. Khi dùng mẫu có kích thước không
tiêu chuẩn, kết quả thí nghiệm phải nhân với hệ số điều chỉnh K
Bảng 1.1. Bảng tra hệ số K theo kích thước mẫu và mác bê tông
Kích thước mẫu, cm
20 x 20 x 20
15 x 15 x 15
10 x 10 x 10
150
1,06
1,00
0,96
Hệ số K khi mác của bê tông
200
300
1,05
1,05
1,00
1,00
0,94
0,92
400
1,04
1,00
0,90
Trong quá trình cứng rắn, cường độ bê tông không ngừng tăng lên. Từ 7 đến 14 ngày cường độ phát
triển nhanh, sau 28 ngày chậm dần và có thể tăng mãi cho đến hàng chục năm sau và gần như tuân theo
quy luật logarit:
Rn/R28 = lgn/lg28
với n>3
[5-4]
Trong đó:
Rn, R28 - cường độ bê tông ở tuổi n và 28 ngày;
n- tuổi của bê tông.
Ngoài thời gian, cường độ bê tông còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác.
Đá xi măng [mác xi măng, N/X] có ảnh hưởng lớn đến cường độ bê tông. Điều này đã được giáo sư
N.B. Belaev thể hiện ở công thức:
Rb28 = Rx/k[N/X]n , kg/cm2.
[5-5]
Trong đó:
Rb28- cường độ nén giới hạn của bê tông ở tuổi 28 ngày;
Rx- mác xi măng;
n, k- hệ số phụ thuộc vào chất lượng nguyên vật liệu, đối với bê tông nặng n = 1,5; khi dùng đá
dăm k = 3,5; sỏi k = 4.
Sự phụ thuộc của cường độ bê tông vào N/X thực chất là phụ thuộc vào thể tích rỗng tạo ra do
lượng nước dư thừa.
Hình 1.2. Sự phụ thuộc của cường độ bê tông vào lượng nước nhào trộn
59
Chương 5. Bê tông và các sản phẩm của bê tông
a- vùng hỗn hợp bê tông cứng không đầm chặt được; b - vùng hỗn hợp bê tông có cường độ và
độ đặc cao nhất; c-vùng hỗn hợp bê tông dẻo; d - vùng hỗn hợp bêtông chảy.
Độ rỗng r tạo ra do lượng nước thừa có thể dược xác định bằng công thức:
r = [N - X]/1000 [.100%]
[5-6]
Trong đó:
N,X- lượng nước và lượng xi măng trong 1m3 bê tông;
- Lượng nước liên kết hoá học tính bằng % khối lượng xi măng;
Ở tuổi 28 ngày lượng nước liên kết hoá học khoảng 15- 20%. Thực chất quan hệ giữa cường độ Rb
và N/X được biểu diễn bằng những đường cong phức tạp. Trong thực tế, để đơn giản hai nhà bác học B.I
Bolomey và Skramtaev đã chuyển thành đường thẳng theo các công thực sau:
+ Đối với bê tông có:
X/N = 1,4-2,5
thì Rb = ARx [X/N 0,5]
+ Đối với bê tông có:
[5-7]
X/N > 2,5
thì: Rb = A1Rx[X/N + 0,5]
[5-8]
[Hai công thức trên chỉ dùng cho bê tông đăc chắc dùng xi măng pooclăng, nước và cótt liệu đạt
yêu cầu quy phạm]
Trong đó: A và A1 là hệ số được xác định theo chất lượng của cốt liệu và phương pháp xác định mác
xi măng.
Bảng 2.1. Hệ số A và A1 theo phương pháp xác định mác ximăng
Chất lượng cốt liệu
Chất lượng cao [đá phún
xuất đặc, cát ít tạp chất]
Chất lượng trung bình.
Chất lượng thấp [sỏi, cát hạt
nhỏ]
A, khi mác xi măng xác
định theo phương pháp
cứng
mềm
A1, khi mác xi măng xác định
theo phương pháp.
cứng
mềm
0,5
0,65
0,33
0,43
0,45
0,4
0,6
0,55
0,30
0,27
0,40
0,37
Cốt liệu: Sự phân bố giữa các hạt cốt liệu và tính chất của nó [độ nhám, số lượng lỗ rỗng hở, tỉ diện
tích] có ảnh hưởng đến cường độ của bê tông. Bình thường hồ xi măng lấp đầy lỗ rỗng giữa các hạt cốt
liệu và đẩy chúng ra xa nhau một chút. Trong trường hợp này do phát huy được vai trò của cốt liệu nên
cường độ của bê tông khá cao và yêu cầu cốt liệu có cường độ cao hơn cường độ bê tông 1,5- 2 lần. Khi
bê tông chứa lượng hồ xi măng lớn hơn, các hạt cốt liệu bị đẩy ra xa nhau hơn đến mức chúng hầu như
không có tác dụng tương hỗ với nhau. Khi đó, cường độ của đá xi măng và cường độ vùng tiếp xúc đóng
vai trò quyết định đến cường độ bê tông, nên yêu cầu về cường độ của cốt liệu ở mức thấp hơn.
Cấu tạo của bê tông [biểu thị bằng độ đặc của nó] có ảnh hưởng đến cường độ của bê tông. Khi
thiết kế thành phần bê tông ngoài việc đảm bảo cho bê tông có độ đặc cao thì việc lựa chọn độ lưu độngvà
phương pháp thi công thích hợp có ý nghĩa quan trọng.
Đối với mỗi hỗn hợp bê tông, ứng với một điều kiện đầm nén nhất định sẽ có một tỉ lệ nước thích
hợp. Nếu tăng mức độ đầm nén thì tỉ lệ nước thích hợ sẽ giảm xuống và cường độ bê tông tăng lên.
Cường độ bê tông phụ thuộc vào mức độ đầm chặt thông qua hệ số lèn K1:
K1 = ’v/v
[5-9]
Trong đó:
60
Chương 5. Bê tông và các sản phẩm của bê tông
’v- khối lượng thể tích thực tế của hỗn hợp bê tông sau khi lèn chặt, kg/cm3;
v- khối lượng thể tích tính toán của hỗn hợp bê tông, kg/m3;
Hộn hợp bê tông cứng có K1 = 0,95-0,98.
Phụ gia rắn nhanh: có tác dụng đẩy nhanh quá trình thuỷ hoá của xi măng nên làm tăng nhanh sự
phát triển cường độ bê tông dưỡng hộ trong điều kiện tự nhiên cũng như ngay sau khi dưỡng hộ nhiệt.
Ngoài ra, phụ gia rắn nhanh còn có tác dụng tăng tính chống thấm nước của bê tông. Phụ gia rắn nhanh
phỏ biến nhất CaCl2. Nó chỉ được dùng với một hàm lượng và điều kiện cho phép.
5.5 Tính biến dạng của bê tông.
Bê tông là loại vật liệu đàn hồi dẻo. Biến dạng của nó gồm có 2 phần: biến dạng đàn hồi và biến
dạng dẻo.
5.5.1 Biến dạng đàn hồi:
Tuân theo định luật Húc:
= E, kg/cm2
[5-10]
Trong đó:
- ứng suất trong bê tông;
- biến dạng tương đối cm/cm;
E- môđun đàn hồi của bê tông, kG/cm2.
Biến dạng đàn hồi của bê tông xảy ra khi tải trọng tác dụng rất nhanh và tạo ra ứng suất không lớn
lắm [nhỏ hơn 0,2 cường độ giới hạn]. Tính đàn hồi của bê tông ở giai đoạn này [đh] được đặc trưng bằng
môđun đàn hồi ban đầu và có thể được tính theo công thức:
Eđh = 106/1,7 + [360/Rb28 , kg/cm2
[5-11]
Trong đó:
Rb28- cường độ chịu nén của bê tông ở tuổi 28 ngày, kg/cm2;
Môđun đàn hồi của bê tông tăng lên khi hàm lượng cốt liệu lớn, cường độ và môđun đàn hồi của cốt
liệu tăng lên và hàm lượng xi măng, tỉ lệ N/X giảm.
5.5.2 Biến dạng dẻo và biến dạng dư.
Nếu ứng suất vượt quá 0,2 cường đọ giới hạn của bê tông, thì ngoài biến dạng đàn hồi còn đo được
cả biến dạng dư. Như vậy biến dạng của bê tông là tổng của biến dạng đàn hồi [đh] và biến dạng dư [d]
b = đh + d.
[5-12]
Đặc trưng biến dạng của bê tông sẽ là:
Ebd = /b = / [đh + d] , kg/ cm2.
[5-13]
Cũng như các loại vật liệu gốm khác, biến dạng của bê tông trước khi bị phá hoại thường không lớn
lám [0,5-1,5 mm/m].
5.5.3 Tính co nở của bê tông.
Trong quá trình rắn chắc, bê tông thường phát sinh biến dạng thể tích: nở ra trong nước và co lại
trong không khí. Về giá trị tuyệt đối độ co lớn hơn nở 10 lần.
5.6 Vật liệu để chế tạo bê tông nặng.
5.6.1 Xi măng.
61
Chương 5. Bê tông và các sản phẩm của bê tông
Loại xi măng: phổ biến nhất là xi măng pooclăng, ngoài ra còn sử dụng các loại xi măng khác tuỳ
theo điều kiện môi trường và điều kiện kết cấu: xi măng xỉ, xi măng puzolan, xi măng pooclăng bền
sunfat.
Mác xi măng: Phải đảm bảo đạt mác bê tông thiết kế vừa đảm bảo và yêu cầu kinh tế [đảm bảo bê
tông với giá thành thấp nhất vì trong bê tông thì xi măng là tốt nhất].
Để thoả mãn đồng thời 2 yêu cầu trên ta nên: Tránh dùng XM mác thấp để chế tạo bê tông mác cao
và ngược lại [vì theo tính toán sẽ cần lượng xi măng quá ít nên không đủ để bao quanh các hạt cốt liệu, do
đó không đảm bảo yêu cầu].
Bảng 1.1. Chọn mác ximăng theo mác bê tông
Mác bê tông
Mác XM [nên chọn]
Mác XM [cho phép]
100
200
-
150
300
-
200
300
400
250
400
-
300
400
500
350
400
500
400
500
600
500
600
-
600 và lớn hơn
600
-
Để thoả mãn yêu cầu thứ 2 phải tuân theo quy định về lượng xi măng tối thiểu.
Bảng 1.2. Lượng ximăng tối thiểu
Điều kiện làm việc của kết cấu công trình
Trực tiếp tiếp xúc với nước
Bị ảnh hưởng của mưa gió không có phương tiện bảo vệ
Không bị ảnh hưởng của mưa gió
Phương pháp đầm chặt
Bằng tay
265
Bằng máy
240
250
220
220
200
5.6.2 Cốt liệu nhỏ – cát.
Cát dùng để chế tạo bê tông có thể là cát thiên nhiên hay cát nhân tạo có cỡ hạt từ 0,14 đến 5mm.
Chất lượng cát phụ thuộc vào thành phần khoáng, thành phần hạt và hàm lượng tạp chất.
5.6.2.1 Thành phần hạt và độ lớn của cát:
Được xác định bằng cách sàng 1000g cát trên bộ sàng tiêu chuẩn: 0,14; 0,315; 0,63; 1,25; 2,5mm
Lượng sót riêng biệt trên mỗi sàng là a i[%], đó là tỉ số % lượng sót trên mỗi sàng mi so với toàn bộ
lượng cát đem thí nghiệm m:
ai = [mi/m].100%
[5-13]
Xác định lượng sót tích luỹ A i[%] trên mỗi sàng, tức là tổng lượng sót riêng biệt kể từ sàng lớn nhất
a2,5 đến sàng cần xác định ai:
Ai = a2,5 + a1,25 + ... + ai
Thành phần hạt cần nằm trong phạm vi cho phép của biểu đồ chuẩn.
Độ lớn của cát có ảnh hưởng đến lượng dùng xi măng và có thể được biểu thị bằng 3 thông số:
- Môđun độ lớn.
- Tỉ diện tích .
- Độ cần nước.
* Môđun độ lớn Mđl được xác định bằng công thức:
Mđl = A2,5 + A1,25 + A0,63 + A0,315 + A0,14 / 100
[5-14]
Môđun độ lớn đơn giản biểu thị bằng một con số, không có ý nghĩa vật lý.
62
Chương 5. Bê tông và các sản phẩm của bê tông
*Tỉ diện tích
Là tổng diện tích bề mặt các hạt cát trong một đơn vị khối lượng [cm2/g].
*Độ cần nước Nyc
Nyc được xác định theo lượng nước nhào trộn vào hỗn hợp xi măng- cát [X:C = 1:2] sao cho khối
vữa hình nón cụt sau khi chấn động trên bàn dằn [30 cái trong 30 giây] có đường kính đáy 170 mm.
Nyc = [N/X – Ntc]/2
[5-15]
Trong đó:
N/X- Tỉ lệ nước- xi măng tương ứng với bánh vữa có đường kính đáy 170mm,%
Ntc- lượng nước tiêu chuẩn của xi măng, %.
5.6.2.2 Hàm lượng tạp chất.
Các hạt nhỏ lẫn trong cát: d < 0,14mm làm Nyc của cát và tăng lượng dùng xi măng trong bê tông,
nên lượng hạt nhỏ không được vượt quá 10%, riêng lượng hạt bụi bùn sét