Bê tông là một hỗn hợp được tạo thành từ cát, đá, xi măng, nước và các chất phụ gia. Trong đó cát và đá chiếm 80% – 85%, xi măng chiếm 8% – 15%, còn lại là khối lượng của nước và các chất phụ gia. Hỗn hợp vật liệu được nhào trộn tạo nên hỗn hợp bê tông. Hỗn hợp bê tông phải có độ dẻo nhất định, phù hợp với mục đích sử dụng. Có nhiều loại bê tông tùy thuộc vào thành phần của hỗn hợp. Tỉ lệ mỗi thành phần cát, đá, xi măng,… khác nhau sẽ tạo ra những loại bê tông khác nhau. Để phân biệt các loại bê tông, người ta sử dụng khái niệm “mác bê tông”.
CHƯƠNG : CÔNG NGHỆ TRỘN BÊ TỔNG 1.1 Khái niệm Bê tông hỗn hợp tạo thành từ cát, đá, xi măng, nước chất phụ gia Trong cát đá chiếm 80% – 85%, xi măng chiếm 8% – 15%, lại khối lượng nước chất phụ gia Hỗn hợp vật liệu nhào trộn tạo nên hỗn hợp bê tơng Hỗn hợp bê tơng phải có độ dẻo định, phù hợp với mục đích sử dụng Có nhiều loại bê tông tùy thuộc vào thành phần hỗn hợp Tỉ lệ thành phần cát, đá, xi măng,… khác tạo loại bê tông khác Để phân biệt loại bê tông, người ta sử dụng khái niệm “mác bê tông” 1.2 Khái niệm mác bê tơng Khi nói đến mác bê tơng nói đến khả chịu nén mẫu bê tông Theo tiêu chuẩn xây dựng cũ Việt Nam (TCVN 3105:1993, TCVN 4453:1995), mẫu dùng để đo cường độ mẫu bê tơng hình lập phương có kích thước 150 mm × 150 mm × 150 mm, dưỡng hộ điều kiện tiêu chuẩn quy định TCVN 3105:1993, thời gian 28 ngày sau bê tơng ninh kết Sau đưa vào máy nén để đo ứng suất nén phá hủy mẫu (qua xác định cường độ chịu nén bê tông), đơn vị tính MPa (N/mm²) daN/cm² (kG/cm²) Trong kết cấu xây dựng, bê tông chịu nhiều tác động khác nhau: chịu nén, uốn, kéo, trượt, chịu nén ưu lớn bê tông Do đó, người ta thường lấy cường độ chịu nén tiêu đặc trưng để đánh giá chất lượng bê tông, gọi “Mác bê tông” Mác bê tông phân loại từ 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500 600 Khi nói “mác bê tơng 200” nói tới ứng suất nén phá hủy mẫu bê tơng kích thước tiêu chuẩn, dưỡng hộ điều kiện tiêu chuẩn, nén tuổi 28 ngày, đạt 200 kG/cm² Cịn cường độ chịu nén tính tốn bê tông mác 200 90 kG/cm² (được lấy để tính tốn thiết kế kết cấu bê tơng theo trạng thái giới hạn thứ nhất) 1.3 Phân loại bê tông 1.3.1 Theo cường độ - Bê tông thường: cường độ từ 150 – 1400 daN/cm2 - Bê tông chất lượng cao: cường độ từ 500 – 1400 daN/cm2 Trong xây dựng cầu đường thường sử dụng bê tơng có cường độ khoảng 250 – 400 daN/cm2 lớn 1.3.2 Theo loại chất kết dính Bê tơng xi măng, bê tơng silicat (chất kết dính vơi), bê tông thạch cao, bê tông polime, bê tông đặc biệt (dùng chất kết dính đặc biệt) 1.3.3 Theo cốt liệu Bê tông cốt liệu đặc, bê tông cốt liệu rỗng, bê tơng cốt liệu đặc biệt (chất phóng xạ, chịu nhiệt, chịu axit), bê tông keramdit, bê tông cốt thép 1.3.4 Theo khối lượng thể tích Bảng 1 Phân loại bê tơng theo khối lượng thể tích Loại bê tông γb (g/cmb (g/cm3) Bê tông đặc biệt nặng Bê tông nặng Ghi Chế tạo từ cốt liệu đặc biệt nặng dùng cho kết cấu > 2.5 1.8 – 2.5 đặc biệt Chế tạo từ cát sỏi bình thường, dùng cho kết cấu chịu lực Trong gồm có bê tơng nhẹ cốt liệu rỗng (nhân tạo hay tự nhiên), bê tơng tổ ong (bê tơng khí bê Bê tông 0.5 – 1.8 nhẹ tông bọt), chế tạo từ hỗn hợp chất kết dính, nước, cấu tử silic nghiền mịn chất tạp rồng, bê tông hốc lớn (khơng có cốt liệu nhỏ) Bê tơng đặc biệt nhẹ < 0.5 Cũng loại bê tông tổ ong bê tông cốt liệu rỗng 1.3.5 Theo phạm vi sử dụng Bê tông thường dùng kết cấu cầu bê tơng cốt thép (móng, cột, dầm, sàn…), bê tông thủy công, dùng để xây đập, âu thuyền, phủ lớp mái kênh cơng trình dẫn nước, bê tông đường, sân bay, bê tông kết cấu bao che (thường bê tông nhẹ), bê tông đặc biệt, bê tơng chịu nhiệt, chịu axit, bê tơng chống phóng xạ bê tông đặc biệt, bê tông chịu nhiệt, chịu axit, bê tơng chống phóng xạ 1.4 Các thành phần cốt liệu 1.4.1 Xi măng Việc lựa chọn xi măng đặc biệt quan trọng việc sản xuất bê tơng, có nhiều loại xi măng khác nhau, xi măng mác cao khả kết dính tốt làm chất lượng thiết kế bê tông tăng lên, nhiên giá thành xi măng mác cao lớn Vì vậy, thiết kế bê tơng vừa phải đảm bảo chất lượng yêu cầu kỹ thuật vừa phải giải toán kinh tế 1.4.2 Cát Cát dùng sản xuất bê tơng cát thiên nhiên hay cát nhân tạo, kích thước hạt cát từ 0,4 – 0,5 mm Chất lượng cát phụ thuộc vào thành phần khoáng, thành phần tạp chất, thành phần hạt… Trong thành phần bê tông, cát chiếm khoảng 29% 1.4.3 Đá dăm Đá dăm có nhiều loại tùy thuộc vào kích thước đá, tùy thuộc vào kích cỡ bê tơng mà ta chọn kích thước đá phù hợp Trong thành phần bê tông, đá dăm chiếm khoảng 52% 1.4.4 Nước Nước dùng sản xuất bê tông phải đáp ứng đủ tiêu chuẩn để không ảnh hưởng đến khả đơng kết bê tơng chống ăn mịn kim loại 1.4.5 Các chất phụ gia Phụ gia sử dụng có dạng bột, thường có loại phụ gia: Loại phụ gia hoạt động bề mặt: loại phụ gia sử dụng lượng nhỏ có khả cải thiện đáng kể tính chất hỗn hợp bê tơng tăng cường nhiều tính chất khác bê tông Loại phụ gia rắn nhanh: loại phụ gia có khả rút ngắn q trình rắn bê tông điều kiện tự nhiên nâng cao cường độ bê tông Hiện công nghệ sản xuất bê tơng người ta cịn sử dụng phụ gia đa chức 1.5 Tính chất đặc thù bê tông 1.5.1 Cường độ bê tông Cường độ bê tông độ cứng rắn bê tơng chống lại lực tác động từ bên ngồi mà không bị phá hoại Cường độ bê tông phản ánh khả chịu lực Cường độ bê tơng phụ thuộc vào tính chất xi măng, tỉ lệ nước, xi măng, phương pháp đổ bê tông điều kiện đông cứng Đặc trưng cường độ bê tơng “Mác” hay cịn gọi số liệu Mác bê tơng kí hiệu “M” cường độ chịu nén tính theo (N/cm 2) mẫu bê tơng tiêu chuẩn hình khối lập phương, kích thước cạnh 15 cm, tuổi 28 ngày dưỡng hộ thí nghiệm theo điều kiện tiêu chuẩn (nhiệt độ 200C ± 20C), độ ẩm khơng khí 90% đến 100% Mác “M” tiêu loại bê tông kết cấu Tiêu chuẩn nhà nước quy định bê tơng có mác thiết kế sau: - Bê tông nặng: M100, M150, M200, M250, M300, M350, M400, M500, M600 Bê tông nặng có khối lượng riêng khoảng 1800 kg/m3 đến 2500 kg/ m3 cốt liệu sỏi đá đặc - Bê tông nhẹ: M50, M75, M100, M150, M200, M250, M300 Bê tông nhẹ có khối lượng riêng khoảng 800 kg/m3 đến 1800 kg/m3, cốt liệu loại đá có lỗ rỗng, keramzit, xỉ quặng… Trong kết cấu bê tông cốt thép chịu lực phải dùng mác không thấp 150 Cường độ bê tông tăng theo thời gian, tính chất đáng q bê tơng, đảm bảo cho cơng trình làm bê tơng bền lâu cơng trình làm gạch, đá, gỗ, thép… Lúc đầu cường độ bê tông tăng lên nhanh, sau tốc độ giảm dần Trong mơi trường (nhiệt độ, độ ẩm) thuận lợi, tăng cường độ kéo dài nhiều năm, điều kiện khơ hanh nhiệt độ thấp cường độ bê tông tăng không đáng kể Bảng Thành phần tỉ lệ cốt liệu theo mác bê tông Mác (M) Xi măng (Kg) Đá (m3) 0.856 Nước (lít) 244 Cát (m3) 0.498 150 200 293 0.479 0.846 195 250 341 0.461 0.835 195 300 390 0.438 0.829 195 350 450 0.406 0.846 200 400 465 0.419 0.819 186 195 1.6 Giới thiệu trạm trộn bê tông Hiện thị trường có hai loại trạm trộn chính: trạm trộn bê tơng nhựa nóng trạm trộn bê tơng xi măng Trạm trộn bê tơng nhựa nóng: dùng để sản xuất bê tông từ hỗn hợp nhựa đường (hắc ín), đá, chất phụ gia…, ứng dụng phổ biến xây dựng đường xá, cơng trình giao thơng, cầu, cảng… rải lên bề mặt Hình 1.1: Trạm trộn bê tơng nhựa nóng Trạm trộn bê tông xi măng: Ứng dụng rộng rãi đời sống lĩnh vực xây dựng, bê tông sản xuất từ hỗn hợp cát, đá, xi măng, nước phụ gia Hình 1.2 :Trạm trộn bê tông xi măng 1.7 Trạm trộn bê tông xi măng 1.7.1 Giới thiệu Trạm trộn bê tông xi măng tổng thành nhiều cụm thiết bị, cụm thiết bị phải phối hợp nhịp nhàng với để hòa trộn thành phần: cát, đá, nước, phụ gia xi măng tạo thành hỗn hợp bê tơng xi măng Một trạm trộn bê tơng có yêu cầu chung sau đây: - Đảm bảo trộn cung cấp nhiều mác bê tông với thời gian điều chỉnh nhỏ - Cho phép sản xuất hai loại hỗn hợp bê tông khô ướt - Hỗn hợp bê tông không bị tách nước hay bị phân tầng vận chuyển - Trạm làm việc ổn định, không ồn, không gây ô nhiễm môi trường - Lắp đặt sửa chữa đơn giản - Có thể làm việc hai chế độ tự động tay 1.7.2 Phân loại Có loại trạm trộn bê tơng xi măng sau: - Trạm trộn bê tông xi măng cấp liệu băng tải - Trạm trộn bê tông xi măng cấp liệu gầu Mặc dù có hai loại trạm trộn bê tơng xi măng, nhiên nhìn chung bao gồm cụm thiết bị sau: - Cụm cấp nguyên liệu - Thiết bị định lượng (cát, đá, xi măng, nước phụ gia) - Hệ thống điều khiển - Thiết bị trộn, máy trộn - Kết cấu phụ 1.7.3 Cấu tạo chung trạm trộn bê tông xi măng 1.7.3.1 Cụm cấp nguyên liệu 1.1.1.1 Cấp cát, đá Việc cấp cát, đá cho trạm trộn có nhiều phương án khác nhiên tham khảo thực tế ta có phương án sau: Bảng 1.3: Cấp cát đá theo hai kiểu cấp liệu Cấp liệu kiểu gầu Cấp liệu kiểu băng tải Vật liệu (đá, cát) tập kết Vật liệu (cát, đá) tập kết bãi chứa liệu ngăn ngồi bãi sau máy xúc gầu riêng biệt, gầu cào lật đổ vào bunke, thiết bị định Nguyên lý đổ vào thiết bị định lượng, sau lượng Sau định lượng định lượng vật liệu yêu cầu băng tải vận xả vào skip, từ skip vật liệu chuyển đổ vào thùng đổ vào thùng trộn Cấp liệu trực tiếp từ bãi chứa Cấp liệu cho máy trộn liên mà không qua thiết bị vận chuyển tục Ưu điểm trung gian Vật liệu bãi chứa không cần Diện tích mặt cho tồn phải vun cao khơng cần phải có trạm khơng lớn cách vật liệu Vật liệu bãi chứa phải vun cao cho đủ lượng dự trữ Việc cấp liệu cho máy trộn khơng liên tục Bãi chứa phải có vách ngăn Nhược điểm phân chia vật liệu Việc cấp liệu cho băng tải phải có thiết bị chuyên dùng Khoảng cách băng tải thùng trộn tương đối lớn dẫn đến khả tiếp xúc vật liệu với môi trường nhiều, gây ô nhiễm môi trường không che Với phương án áp dụng chắn kĩ cho trạm trộn có suất thấp Phương án áp dụng cho trạm trộn có suất lớn 1.1.1.2 Cấp xi măng: Bảng 1.4 : Cấp xi măng theo hai kiểu cấp liệu Dùng gầu tải Xi măng từ bao bì nhỏ đổ Nguyên lý Dùng xi lô Xi măng rời vận chuyển vào phễu băng gầu vận khí nén vào xi lơ sau vít tải vận chuyển đổ vào xi lô nhỏ vào thiết bị định lượng, sau chuyển đổ vào thiết bị định lượng trước xả vào thùng trộn vào thùng trộn Có thể cấp xi măng cho trạm với khối lượng nhỏ Ưu điểm Kết cấu đơn giản, giá thành Tiết kiệm chi phí vận chuyển nạp xi măng với khối lượng lớn hạ Do cấp xi măng từ bao bì nên gây nhiễm Năng suất vận chuyển thấp Nhược điểm Không gây ô nhiễm môi trường không thích hợp với trạm trộn có suất cao Khi cần nạp liệu với khối lượng nhỏ không thuận lợi Kết cấu phức tạp, giá thành đắt Phương pháp dùng phổ biến trạm trộn bê tông 1.1.1.3 Cấp nước phụ gia: Việc cấp nước phụ gia dựa phương pháp cấp trực tiếp từ bồn chứa Nước phụ gia từ bồn chứa theo đường ống xả xuống thiết bị định lượng vào thùng trộn 1.7.3.2 Thiết bị định lượng Bảng 1.5: Các phương pháp định lượng Định lượng theo thể tích Vật liệu xả vào Định lượng theo khối lượng Vật liệu xả vào bàn cân, thùng chưa tích phù hợp bàn cân có gắn thiết bị cảm biến, tín với thể tích vật liệu cho hiệu nhận từ cảm biến xử lý Nguyên mẻ trộn lý máy tính sau kết hiển thị thị Ở cát, đá, nước, phụ gia xi măng định lượng độc lập Ưu điểm Kết cấu đơn giản, giá thành Định lượng vật liệu có độ xác cao rẻ Nhược Định lượng thành phần cốt điểm liệu thiếu xác dẫn đến Kết cấu phức tạp, giá thành cao chất lượng bê tông không đảm bảo Hiện người ta thường dùng phương pháp định lượng kiểu khối Định lượng theo thể tích lượng chủ yếu thường dùng để định lượng nước phụ gia dùng để định lượng vật liệu trạm trộn bê tông nhỏ lẻ, sử dụng 1.7.3.3 Thiết bị trộn Dùng để trộn hỗn hợp nguyên liệu xả xe bồn Thường sử dụng động để quay trộn bê tông 1.7.3.4 Hệ thống điều khiển Hệ thống điều khiển điện Cấp nguồn cho trạm trộn Điều khiển động cấp liệu, động trộn Cảnh báo cố, báo lỗi Dừng có lỗi… Hệ thống điều khiển khí nén thủy lực Điều khiển van khí nén xy lanh để đóng mở cửa cấp liệu, cửa xả 1.7.3.5 Kết cấu phụ Kết cấu thép dùng để làm giá đỡ cho cụm chắn, đảm bảo an toàn vận hành sản xuất