Giáo trình lý thuyết bê tông (ngành công nghệ kỹ thuật vật liệu xây dựng)

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG XÂY DỰNG TP.HỒ CHÍ MINH GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: LÝ THUYẾT BÊ TƠNG NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT VẬT LIỆU XÂY DỰNG TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐXD ngày… tháng .năm 2022 Trường Cao đẳng Xây Dựng Thành phố Hồ Chí Minh) Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2022 (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm Trang - LỜI GIỚI THIỆU Trong kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng, cơng nghiệp, giao thơng…hiện việc sử dụng vật liệu bê tông để nâng cao khả chịu lực chất lượng phổ biến, việc trang bị kiến thức, kỹ lý thuyết, công nghệ, thiết bị, máy sản xuất, thi công bê tông yêu cầu cần thiết thiết thực cho học viên ngành cơng nghệ VLXD Vì giáo trình biên soạn nhằm mục đích giúp ích cho sinh viên cán kỹ thuật có thêm tài liệu học tập tham khảo kiến thức liên quan để lựa chọn nguyên vật liệu, tính tốn phối trộn, thi cơng bê tơng cho cơng trình xây dựng Cảm ơn ý kiến đóng góp chân thành góp phần giúp giáo trình hồn thiện cán kỹ thuật, chuyên gia công nghệ sản xuất bê tông từ doanh nghiệp cộng tác với nhà trường; đồng nghiệp Bộ môn Vật Liệu Xây Dựng – Trường Cao Đẳng Xây Dựng Thành Phố Hồ Chí Minh góp sức suốt thời gian chỉnh sửa thảo hoàn thành giáo trình Nhà giáo biên soạn ThS Bùi Tấn Phát Trang - Nội dung giáo trình gồm chương Chương KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI BÊ TÔNG Chương HỖN HP BÊ TÔNG Chương THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TƠNG Chương CÁC TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG Chương BÊ TƠNG ĐẶC BIỆT Trang - MỤC LỤC Trang LỜI GIỚI THIỆU…………………………………………………… 2 MỤC LỤC GIÁO TRÌNH MƠN HỌC CHƯƠNG KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI BÊ TÔNG 1.1 Khái niệm ……………… …………………………………… 16 1.2 Phân loại bê tông…………… ……………………………….… 18 1.3 Các loại bê tông đặc biệt……………………………… …………19 CHƯƠNG HỖN HỢP BÊ TÔNG 2.1 Vật liệu chế tạo bê tông ………………………… .………… 22 2.1.1 Xi măng ……………………………………………… … 22 2.1.2 Cốt liệu …………….………………………………… …….27 2.1.3 Phụ gia…………… ………………………………………….32 2.1.4 Nước …………………………………….…… .35 2.2 Tính cơng tác hỗn hợp bê tông………… …………… ………37 2.2.1 Khái niệm………………………… ……………………….37 2.2.2 Phân loại hỗn hợp bê tông……………………………………37 2.2.3Phương pháp xác định tính cơng tác hỗn hợp bê tơng……38 2.2.3 Cơ sở lựa chọn tính cơng tác hỗn hợp bê tơng………… 45 2.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng tính công tác hỗn hợp bê tông……45 2.2.5 Mất độ sụt hỗn hợp bê tông CHƯƠNG THIẾT KẾ THÀNH PHẦN HỖN HỢP BÊ TƠNG 3.1 Tóm tắt……………………………………………….… ………49 3.2 Các yêu cầu cương độ ………………………………… …….50 Trang - 3.3 Lựa chọn nguyên vật liệu thành phần………………………….…51 3.4 Quá trình lựa chọn phân chia tỷ lệ thành phần theo bước… 53 3.5 Các đồ thị dùng để phân chia tỷ lệ thành phần theo bước… 54 3.6 Phương pháp thiết kế theo ACI……………………………………55 3.7 Phương pháp thiết kế theo PCA……………………………………59 3.8 Các ví dụ tính tốn…………………………………………………61 CHƯƠNG TÍNH CHẤT CỦA BÊ TƠNG 4.1 Cường độ chịu lực ………… …………………….……………67 4.2 Yếu tố ảnh hưởng đến cường độ ……….……………………….71 4.3 Tính biến dạng bê tơng……………………………………….78 4.4 Tính chống thấm ……………………………………………….78 4.5 Tính co nở ……………………………………………………….79 4.6 Tính dính kết bê tơng cốt thép……………………………79 CHƯƠNG CÁC LOẠI BÊ TÔNG ĐĂC BIỆT 5.1 Bê tông rỗng thân thiện môi trường……………………………… 83 5.2 Bê tông cốt sợi phân tán…………………………………………….85 5.3 Bê tông đầm lăn…………………………………………………….89 5.4 Bê tông tự đầm…………………………… ………………………92 5.5 Bê tông nhẹ…………………………………………………………96 Trang - GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: LÝ THUYẾT BÊ TƠNG Mã mơn học: 239002 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: 3.1 Vị trí : Mơn LÝ THUYẾT BÊ TƠNG mơn chun ngành, bố trí song hành với mơn học/ mơ đun kỹ thuật chun ngành Cơng Nghệ Kỹ Thuật VLXD 3.2 Tính chất : Tính chất mơn học LÝ THUYẾT BÊ TƠNG mơn học có vị trí quan trọng môn chuyên ngành, môn học bắt buộc học sinh học nghề dài hạn chuyên ngành công nghệ kỹ thuật vật liệu xây dựng Môn học vừa có tính lý luận vừa có tính thực tiễn cao 3.3 Ý nghĩa vai trị mơn học : Tính chất mơn LÝ THUYẾT BÊ TƠNG mơn học có vị trí quan trọng môn chuyên ngành, môn học bắt buộc học sinh học nghề dài hạn chuyên ngành công nghệ kỹ thuật vật liệu xây dựng Môn học vừa có tính lý luận vừa có tính thực tiễn cao Mục tiêu mơn học: 4.1 Kiến thức: Môn học trang bị cho Sinh Viên kiến thức tính chất đặt trưng lưu biến hỗn hợp bêtông trình rắn hình thành cấu trúc đá ximăng bêtông Nắm vững tính chất bêtông mặt cấu trúc tính ổn định bêtông môi trường Mặt khác, môn học giúp cho sinh viên hiểu dạng khác bêtông ximăng 4.2 Kỹ năng: Biết tính tốn cấp phối bê tông, xác định tiêu kiểm tra chất lượng hỗn hợp bê tông bê tông 4.3 Về lực tự chủ trách nhiệm: + Học viên rèn tính cẩn thận, tỉ mỉ xác + Khả phân tích định hướng cho vấn đề +u thích mơn học + Nhận thức giá trị xã hội Nội dung mơn học 4.2 Chương trình khung Trang - CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO (Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐXD ngày tháng năm 2021 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Xây dựng thành phố Hồ Chí Minh) Thời gian học tập (giờ) Trong Mã MH/ STT MĐ Tên môn học/mô đun A CÁC HỌC PHẦN CHUNG/ĐẠI CƯƠNG 23200101 Giáo dục trị 23800029 Pháp luật 23102102 Giáo dục thể chất 23102101 Giáo dục Quốc phòng-An ninh 23103104 Tin học Tiếng Anh 6.1 23300101 Anh văn 6.2 23300102 Anh văn 6.3 23300106 Anh văn B CÁC HỌC PHẦN CHUYÊN MÔN NGHỀ I Học phần sở 21 435 173 239 23 2 75 30 60 75 41 18 36 29 10 51 35 4 75 15 58 2 2 45 45 30 15 15 28 28 28 2 53 1275 358 851 66 12 255 103 134 18 60 30 30 27 25 45 60 15 30 28 26 60 28 28 Học phần bắt buộc 1.1 23900118 Vật liệu xây dựng 1.2 23900114 Thí nghiệm vật liệu xây dựng 1.3 23100101 Kỹ mềm 1.4 23700101 Cấp nước cơng trình Học phần tự chọn (chọn học phần) 2.1 23506119 Trắc địa Trang - Số tín Thực hành/ thực Tổng Thi/ Lý tập/thí số Kiểm thuyết nghiệm/b tra ài tập/thảo luận 2.2 23506112 Kỹ thuật thi công II Học phần chuyên môn 23900109 Lý thuyết bê tông 23900103 Công nghệ bê tông Kỹ thuật sản xuất chất kết 23900108 dính 23900104 Công nghệ gốm xây dựng 41 3 60 1020 75 75 36 255 15 15 20 717 58 58 48 2 75 15 55 60 60 30 27 30 28 60 30 28 60 30 28 Máy thiết bị sản xuất vậtt liệu xây dựng Kiểm định vật liệu cơng 23900106 trình xây dựng 23900101 Chống xâm thực bê tông 23900116 Vật liệu cách nhiệt 60 30 27 23900201 Phụ gia xây dựng 60 30 27 45 15 28 90 85 75 15 58 90 85 14 23900115 Thực tập tốt nghiệp 135 125 10 C CÁC HỌC PHẦN TỐT NGHIỆP 225 225 225 225 105 45 55 45 15 28 60 30 27 79 193 531 1315 89 23900110 10 23900107 Kỹ thuật bê tơng đặc biệt Thí nghiệm vật liệu xây dựng chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật vật liệu 12 23900102 không nung 13 23900112 Tham quan thực tế 11 23900113 23900105 Khóa luận tốt nghiệp Học phần thay (nếu khơng làm khóa luận tốt nghiệp) Kỹ thuật lấy mẫu xử lý 2.1 23900202 số liệu Ngun lý lị cơng nghiệp 2.2 23900111 sản xuất vật liệu xây dựng Tổng cộng 5.2 Chương trình chi tiết mơn học Trang - Ngun vật liệu thành phần FRC Sợi gia cường  Sợi thép  Chất kết dính  Cốt liệu  Sợi tổng hợp  Sợi hữu  Phụ gia hóa học  Sợi gia cường dạng phân tán ngẫu nhiên liên tục, phân bố theo hai phương Phân loại FRC theo hàm lượng sợi gia cường  FRC có hàm lượng sợi thấp (2%) FRC sử dụng hàm lượng sợi thấp  Sợi sử dụng chủ yếu để giảm nứt co ngót  Dùng cho kết cấu có bề mặt rộng mỏng, ví dụ sàn  Sử dụng loại sợi phân tán ngẫu nhiên FRC sử dụng hàm lượng sợi cao  Sử dụng sợi với hàm lượng cao có tác dụng làm thay đổi hình thức ứng xử phá hoại BT  Tạo loại FRC chất lượng cao dùng gia cố cơng trình để chống động đất cháy nổ  SIFCON ECC Trang - 81 FRC sử dụng hàm lượng sợi trung bình  Với hàm lượng sợi trung bình có tác dụng làm tăng độ dẻo dai, tăng khả chống va đập cho bê tông  Làm tăng khả hấp thụ lượng tăng khả chịu mỏi  Chủ yếu sử dụng cho bê tơng phun o Lực dính bề mặt tiếp xúc sợi vữa BT xi măng có ảnh hưởng lớn đến hiệu gia cường sợi o Nếu lực bám dính sợi yếu sợi bị kéo tuột khỏi o Nếu lực bám dính q tốt sợi bị kéo đứt o Cải thiện lực bám dính cách tăng cường độ nền, cải tiến bề mặt hình dáng sợi  Các thơng số kỹ thuật sợi cần lưu ý  Cơ chế làm việc sợi FRC o Hình dáng, chiều dài l đường kính d sợi  o Tỉ số đặc trưng bề mặt sợi (l/d) Giai đoạn đàn hồi o Chiều dài hàm lượng sợi tối ưu o Tỷ trọng, cường độ chịu kéo modun đàn hồi sợi lc   Giai đoạn đàn hồi chuyển sang giai đoạn hình thành nứt ứng suất kéo đạt đến giá trị cường độ chịu kéo bê tông, t 2 fu A p II Giai đoạn hình thành vết nứt Vcr  I  mu  mu  ( fu   /fu ) Nguyên lý bắc cầu FRC II h M M bh w ah w   (1  x   ( w) ft   w  1   c1    wc  x ) ah I ah   w w  exp   c2   (1  c13 ) exp( c2 ) wc  wc   c1 c2 số ft cường độ chịu kéo wc bề rộng vết nứt tới hạn  Ứng suất BT chịu xuất vết nứt BT Thiết kế cấp phối FRC o Cấp phối BT thiết kế theo ACI 211  Khi BT nứt, tồn ứng suất truyền qua sợi thơng qua lực bám dính sợi BT Qúa trình truyền ứng suất từ BT qua sợi góp phần làm giảm bề rộng vết nứt đơn, hình thành đa nứt với chiều rộng nứt nhỏ nhiều, trình gọi trình “bắc cầu” o Sử dụng nhiều hàm lượng chất kết dính cốt liệu nhỏ o Sử dụng phụ gia siêu hóa dẻo o Sử dụng cốt liệu có kích thước hạt nhỏ o Sợi trộn khơ đồng với chất kết dính cốt liệu, sau cho nước vào trộn  Qúa trình “bắc cầu” diễn sợi bị kéo đứt bị kéo tuột khỏi bê tơng  Các tính chất hỗn hợp FRC Mẫu Loại sợi X (kg) C (kg) Đ (kg) N/X Hàm Lượng sợi (kg) Độ sụt (mm) Bọt khí (%) Tỷ trọng (kg/m3) Đối chứng - 307 813 1068 0,5 178 5,5 2331 NL1 Nylon6 307 813 1068 0,5 0,45 140 2371 NL2 Nylon6 307 813 1068 0,5 0,6 133 2290 NL3 Nylon6 307 813 1068 0,5 0,9 102 2358 PP1 Polypropylene 307 813 1068 0,5 0,6 133 5,25 2371 PP2 Polypropylene 307 813 1068 0,5 0,9 165 2317 PE Polyetylene 307 813 1068 0,5 0,6 133 5,75 2371 Trang - 82 o Độ dẻo độ cứng hỗn hợp FRC: Sợi đưa vào hỗn hợp BT làm giảm độ linh động hỗn hợp BT o Khối lượng thể tích hỗn hợp FRC: Khối lượng thể tích FRC tăng giảm so với khối lượng thể tích hỗn hợp BT (tùy thuộc vào loại sợi hàm lượng sợi sử dụng) o Độ co ngót giảm o Hàm lượng bọt khí tăng  Các tính chất FRC Vùng nứt co ngót (%) 100 0,6kg sợi/m3 BT o Cường độ: kéo, uốn nén 75 o Khả chống va đập 50 o Độ dẻo dai hấp thụ lượng o Khả chống mài mịn 25 o Độ bền mơi trường xâm thực Control N6 PP PY Loại sợi Cường độ Độ dẻo dai ASTM C1018 Mẫu bêtông Dạng phá hoaïi I5  I10  I 20  Độ võng dầm, mm Diện tích bên đường cong lực - độ võng độ võng đạt δ Diện tích bên đường cong lực - độ võng độ võng đạt 5,5δ Diện tích bên đường cong lực - độ võng độ võng đạt δ Diện tích bên đường cong lực - độ võng độ võng đạt 10,5δ Diện tích bên đường cong lực - độ võng độ võng đạt δ Độ va đập ACI 544 FRC 15 25 0,6kg sợi/m3 BT Số lần bi rơi đến xuất nứt Lực, N Số lần bi rơi đến xuất nứt 20 (dùng 2% sợi ) Lực, psi Diện tích bên đường cong lực - độ võng độ võng đạt 3δ 10 N6 PP Loại sợi Trang - 83 0,9kg sợi/m3 BT 15 10 ÑC Độ võng dầm, in 20 PY ÑC N6 PP Loại sợi PE Độ bền FRC o Sự suy giảm cường độ FRC làm việc môi trường xâm thực o Sợi gia cường bị phá hủy FRC làm việc môi trường xâm thực o Độ thấm FRC o Hệ số khuyếch tán ion o Đặc biệt FRC sử dụng sợi thực vật, cần quan tâm đến độ bền sợi dung dịch kiềm BT o Xử lý sợi thực vật trước dùng cho FRC III Bê tông đầm lăn Bêtông đầm lăn (Roller Compacted Concrete RCC) Bê tông đầm lăn loại bê tông mới, độ sụt hỗn hợp bê tông SN=0, đầm nén xe lu Ưu điểm bêtông đầm lăn  Gía thành xây dựng giảm so với bê tơng thơng thường  Tốc độ xây dựng nhanh  Tiêu tốn xi măng  Không cần sử dụng hệ thống làm mát cho kết cấu bê tông khối lớn Lưu vực sông Số lượng nhà máy Loại BT sử dụng RCC RCC RCC RCC Nguyên liệu sử dụng cho bêtông đầm lăn  Xi măng  Phụ gia khoáng  Cốt liệu  Xi măng Xi măng PCB sử dụng nhiều cho RCC tỏa nhiệt q trình xi măng hydrat hóa  Nước  Phụ gia hóa học Trang - 84 Loại XM a (g/cm3) Tỷ diện tích bề mặt (cm2/g) Mất nung (%) 10.1 3.17 3500 0.72 10.8 3.21 3090 0.66 4.9 8.5 3.15 4660 0.81 3.3 7.8 3.24 3330 0.54 Thành phần khoáng (%) C3S C2S C3A C4AF Loại I (OPC) 58.3 22.6 6.4 Loại II (MC) 52.8 28.5 5.1 Loại III (RHC) 69.4 16.1 Loại IV (LHC) 33.3 53.0 Nhiệt hydrat hóa, cal/g  Phụ gia khống o Phụ gia khống sử dụng RCC bao gồm: puzzolan, tro bay xỉ o Phụ gia khoáng sử dụng với vai trị chất kết dính có độ hoạt tính thấp, làm giảm giá thành RCC thay phần khối lượng xi măng, giảm nhiệt hydrat hóa xi măng, kéo dài thời gian ninh kết Thời gian (ngày)  Cốt liệu o Một số trường hợp, phụ gia khoáng sử dụng với hàm lượng lớn thay đến 80% xi măng Phối trộn tối ưu thành phần hạt cốt liệu sử dụng cho RCC o Có thể sử dụng nguyên lý lựa chọn cốt liệu cho đường bê tông asphan áp dụng cho RCC o RCC sử dụng hàm lượng cát nhiều so với bê tông thường o Hàm lượng thành phần hạt lọt qua sàng No.200 chiếm 28% % lọt qua sàng o Lựa chọn cốt liệu quan trọng, ảnh hưởng đến tính chất hỗn hợp RCC Cỡ sàng, in  Nước % sót lại o Các yêu cầu tính chất nước sử dụng cho RCC tương tự bê tông thường o Lượng nước sử dụng RCC cho hỗn hợp RCC đạt độ đầm chặt với tỷ trọng tối ưu Tỷ trọng (T/m3) 2.29 Cỡ sàng, in 2.28 2.27 2.25 2.24 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% Độ ẩm  Phụ gia hóa học Thiết kế cấp phối RCC o RCC sử dụng phụ gia hóa dẻo phụ gia kéo dài thời gian ninh kết o Xác định tiêu kỹ thuật RCC o Liều lượng phụ gia hóa dẻo kéo dài thời gian ninh kết sử dụng cho RCC cao so với bê tông thường o Xác định lượng nước sử dụng tương ứng với Dmax o Xác định tính chất lý vật liệu sử dụng cho RCC o Xác định hàm lượng CKD sử dụng để đạt cường độ o Tính tốn tỷ lệ cốt liệu sử dụng RCC o Hiệu chỉnh cấp phối hạt cốt liệu o So sánh thể tích hồ thể tích vữa o Thử độ lưu động, khối lượng thể tích hỗn hợp RCC Đúc mẫu thử cường độ RCC Trang - 85 Cấp phối RCC Các tính chất kỹ thuật RCC Nguyên liệu Đơn vị CP1 CP2 CP3 CP4 Đá Kg/m3 1013 1255 1548 1317 o Cường độ chịu nén Cát Kg/m3 1013 821 791 797 o Cường độ chịu uốn Dmax mm 75 75 75 50 % hạt mịn No.200 % 3-7 2 o Cường độ chịu kéo Xi măng Kg/m3 268 300 72 280 Tro bay Kg/m3 60 34 65 Nước Lit/m3 153 125 107 102 o Độ thấm Phụ gia Lit - - 0.72 1,6 o Nhiệt hydrat hóa xi măng, nhiệt độ khối bê tông 0.47 0.42 0.34 - o Độ mài mòn N/X Rn, ngày MPa 12.5 37.6 - Rn, 28 ngày MPa 41.7 54.5 16 - Ru, 28 ngày MPa 5.3 6.2 - 11.3 Các tính chất kỹ thuật RCC o Tỷ trọng RCC ẩm khơ Trình tự thi cơng RCC o Cường độ chịu nén o Chuẩn bị hạ o Cường độ chịu uốn o Nhào trộn hỗn hợp RCC o Cường độ chịu kéo o Vận chuyển hỗn hợp RCC o Độ mài mòn o Rải đổ hỗn hợp RCC o Tỷ trọng RCC ẩm khô o Lu o Độ thấm o Cắt khe nhiệt o Nhiệt hydrat hóa xi măng, nhiệt độ khối bê tông o Bảo dưỡng o Chiều dày lớp RCC rải đổ tối thiểu 100mm o Chiều dày lớp RCC rải đổ tối đa 250mm lớn (tùy thuộc vào khả máy gạt) Trang - 86 IV Bê tông tự đầm Khái niệm bê tông tự đầm định nghĩa dựa đặc tính học khác biệt loại bê tông Cụ thể, bê tông tự đầm loại bê tơng có độ linh động tuyệt đối cao, có khả tự chảy tác động trọng lượng thân để lấp đầy hoàn tồn ván khn có mật độ cốt thép bố trí dày đặc mà khơng cần đầm rung Ngồi ra, bê tơng tự đầm cịn hiểu loại bê tơng giữ ngun tính đồng nhật thành phần bê tơng suốt q trình vận chuyển thi công Ưu điểm - Thi công nhanh, giảm chi phí hồn thiện bề mặt, giảm chi phí nhân cơng, thiết bị - Dễ dàng lấp đầy ván khuôn hẹp, cho phép chế tạo cấu kiện mỏng giảm lượng bê tông - Cải thiện chất lượng bê tông nâng cao độ bền lâu - Bề mặt đồng phẳng - Không cần đầm rung giảm khả bị thấm nước, tăng sức kháng thâm nhập Clo, giảm mức độ cacbonát hóa ảnh hưởng khắc nghiệt khác - Tăng tuổi thọ cơng trình - Cải thiện điều kiện thi cơng - Giảm tiếng ồn, gây ảnh hưởng sức khoẻ an tồn - Giảm ảnh hưởng tới mơi trường xung quanh Bê tơng tự đầm có nhược điểm chi phí vật liệu nhiều, giá trị gia tăng cao bù đắp phần chi phí Bảng sau trình bày kết so sánh chi phí giá thành bê tơng thường bê tơng tự đầm Chỉ số chi phí giá thành tổng cộng loại bê tông tương đương (chỉ số bê tông tự đầm cao khoảng 1%) Trang - 87  Nguyên vật liệu sử dụng cho bêtông tự đầm  Thi công bê tông cho công trình, thường phải đầm nén, rung để tăng tính đồng độ đặc sít cấu trúc bê tông Đối với cấu kiện phức tạp, có mật độ cốt thép dầy đặc điều kiện thi công đưa thiết bị để đầm rung được, cần loại bê tông có tính chảy dẻo cao không bị phân tầng tự lèn chặt trọng lượng thân mà không cần đến lượng đầm rung  Bê tông tự đầm loại bê tông có khả đáp ứng yêu cầu • Xi măng Poóclăng • Bột khoáng • Phụ gia siêu dẻo • Phụ gia tạo nhớt • Cát • Đá dăm  Khả tự đầm hỗn hợp bêtông Tính chảy dẻo cao Giới hạn lượng cốt liệu Khả tự lèn bêtông Tác động phụ gia siêu dẻo Tỉ lệ nước/xi măng Khả chống phân tầng cao Trang - 88  Thiết kế cấp phối bêtông tự đầm Yêu cầu thiết kế bêtông: -Tính dẻo hổn hợp bêtông -Tính chất lý bêtông Cấu trúc cấu kiện Phương pháp thi công Điều kiện môi trường Thiết kế thành phần (2)Kích thước lớn cốt liệuvà tỉ lệ thể tích cốt liệu lớn hổn hợp bêtông (1)Nguyên vật liệu (3)Tỉ lệ Nước /Xi măng+ Phụ gia khoáng (4)Lượng Nước, lượng xi măng + phụ gia khoáng (5) Tác nhân tạo nhớt dẻo hổn hợp bêtông (7) lượng cốt lệu mịn cát (6) Phụ gia dẻo giảm nước Trộn hổn hợp bêtông Không đạt Không đạt Tính chất lý bêtông Tốt Hổn hợp bêtông tươi Thành phần hổn hợp bêtông Tốt Lượng cốt liệu lớn cho 1m3 bêtông Thể tích đặc tuyệt đối cốt liệu lớn: 0,30 – 0,32 m3 Đường kính lớn cỡ hạt là: 20 – 25 mm Lượng nước cho 1m3 bêtông : Xác định tùy theo thay đổi thành phần phụ gia tạo nhớt (155-175lit/m3) Tỉ số nước / bột (0,28-0,37) : Xác định tùy theo thay đổi thành phần phụ gia tạo nhớt (155-175lit/m3) Lượng vật liệu bột : Xác định tùy theo thay đổi thành phần phụ gia tạo nhớt (0,16 – 0,19m3) Hàm lượng phụ gia hóa học Lượng cốt liệu nhỏ cho m3 bê tông tự lèn chặt Bảng : Cấp phối nguyên vật liệu hỗn hợp bêtông tự đầm Trang - 89 STT Ký Hiệu Nước (lit) Ximăng (kg) Cát (kg) Đá (kg) Bột (kg) Phụ gia S.dẻo (lit) Độ chảy U(cm) N/X SCC2 165 360 858,8 856,17 65 2,25 26 0,4583 SCC3 165 360 858,8 856,17 65 2,5 30 0,4583 SCC6 165 360 858,8 856,17 65 3,5 26 0,4583 SCC7 167,5 360 858,8 856,17 65 2,0 25 0,4653 SCC8 167,5 360 858,8 856,17 65 2,25 28 0,4653 11 SCC11 167,5 360 858,8 856,17 65 32 0,4653 12 SCC12 167,5 360 858,8 856,17 65 3,5 27 0,4653 13 SCC13 170 360 858,8 856,17 65 27 0,4722 Chieàu cao chảy đầy Uh (cm) 35 277 Cửa kéo Dụng cụ thử chữ U 280 Uh 200 45 35 280 45 30 25 20 15 4lít PG/100kg XM 10 3.26lít PG/100kg XM 2.88lít PG/100kg XM 0.42 0.47 0,425 0,432 0,445 0,457 N/X 0,477 0,483 Hình 1: nh hưởng tỉ số N/X lượng phụ gia đến chiều cao lấp đầy hỗn hợp bê tông tự đầm Dụng cụ nón cụt d= d1+d2 Ngày Cường độ chịu nén (kG/cm2) Để hỗn hợp bê tông đạt khả tự lèn chặt, tỉ số N/X nằm khoảng 0,445-0,477 lượng phụ gia tạo nhớt nên giới hạn tối đa 4lít/100kg xi măng d1 d2 Ngày 28 Ngày 450 Hình : nh hưởng tỉ lệ N/X cường độ bêtông tự đầm 400 350 300 250 200 150 100 50 0.445 Cường độ chịu nén (kG/cm2) Ngày 0.451 0.464 Ngaøy 0.477 28 Ngaøy 450 400 350 300 250 200 150 100 N /X Hình : nh hưởng hàm lượng phụ gia cường độ bêtông tự đầm 50 2.88 3.26 4.00 PG (l/100 Kg XM)  Kết luận  Bê tông có sử dụng phụ gia tạo nhớt phụ gia siêu dẻo có độ chảy cao, không bị phân tầng tự lèn chặt trọng lượng thân  Tính dẻo hỗn hợp bê tông tự lèn chặt nhạy cảm với thay đổi nhỏ thành phần nguyên vật liệu  Tỉ số Nước / Xi măng để bê tông đạt khả tự lèn là: 0,445 - 0,477  Khối lượng cốt liệu nhỏ cốt liệu lớn gần ngang  Cường độ chịu nén bê tông tự lèn chặt tương đương với cường độ chịu nén bê tông thông thường đạt mác 400 Trang - 90 0,464 V.Bê tông nhẹ V.1 Bêtông kêramzit: loại bêtông chế tạo cách dùng sỏi hay đá dăm hạt kêramzit có cấu tạo rỗng nhỏ, đồng trọng lượng thể tích dạng cục từ 800 - 1800 kg/m' cát thạch anh hạt lớn Còn chât kêt dính dùng ximãng poolăng mác cao Kêramzit hạt sỏi gốm dạng tròn bầu dục, sản xuât cách nung nờ phồng đât sét dễ chảy Có đặc điểm câu tạo lỗ rỗng nhỏ kín Bêtơng kêramzit có cường cao đặc trưng tiêu cường độ chiụ nén từ 200 400 kG/cm2.Bêtơng kêramzit chí đạt cường độ cao, lựa chọn loại vật liệu có chát lượng thành phần bêtông phải tốt Việc áp dụng bêtông nhẹ cường độ cao có hiệu kết cấu bêtông cốt thép nhịp lớn Sự giảm trọng lượng thân trường hợp trên, cho phép hạ thấp mác bêtông, lượng dùng ximăng cốt thép Như vậy, việc áp dụng bêtơng kêramzit có cường độ cao vào dầm bêtông côt thép ứng suât trước cầu đường ôtô, nhịp đến 20m, cho giảm lượng dùng cốt thép đến 20 - 25% so với cơng trình tương tự dùng bêtông nặng cốt liệu đặc V.2 Bê tông nhẹ cấu tạo rỗng Là loại bêtông chế tạo người ta khơng dùng dùng cát, dùng - đá với độ lớn đến 20mm, có dạng tròn cạnh bề mặt tương đối phẳng Những loại bêtông nhẹ câu tạo rỗng đặc trưng trọng lượng thể tích nhỏ khoảng 600 - 900 kg/m3 cường độ chịu nén đến 50 kG/cm2 Loại bêtông dùng có hiệu để chế tạo block, tường câu kiện xây dựng chịu tải nhỏ Cường độ bêtông nhẹ câu tạo rỗng phụ thuộc vào cường độ cốt liệu, lượng dùng ximăng, cường độ đá ximăng độ đặc đổ khuôn hỗn hợp bêtông V.3 Bê tông nhẹ vữa xiniăng xốp Bêtông nhẹ với đá ximăng tạo xốp chế tạo cách: + Trộn chất bọt chế tạo riêng biệt với cốt liệu rỗng: chát bọt bao gồm chất kết dính, nước, bột khoáng chât tạo bọt + Cho thêm vào q trình trộn hỗn hợp bêtơng nhẹ thiếu cát loại bọt kỹ thuật chế tạo riêng biệt Phương pháp thứ hai chế tạo nhanh phương pháp thứ có tiêu cường độ, trọng lượng thể tích ổn định Song trường hợp cường độ bêlơng tháp khoảng 15 - 20%, lượng dùng chát tạo bọt tăng lên, cần thiết để làm nở phồng tồn hỗn hợp bêtơng Trang - 91 Bêtông nhẹ dùng côi liệu rỗng lớn nhỏ với hỗn hợp vừa tạo rỗng người ta cho chát tạo bọt vào dạng chát phụ gia có khả lơi khơng khí vào Tỉ lệ nhiều hay phụ thuộc vào dạng cơ't liệu nhỏ ý định lơi khơng khí vào hỗn hợp Tỉ lệ vào khoảng 0,5 - 1,5% theo trọng lượng ximăng Các loại bêtơng nhóm chia làm hai dạng: Bêtơng nhẹ khơng có cốt liệu nhỏ với đá ximăng xốp, bêtông đá ximăng nhét đầy lỗ rỗng hạt cốt liệu lớn Bêtơng nhẹ có cốt liệu nhẹ lớn nhỏ, tạo rỗng cách đưa khơng khí vào vữa (bêtơng nhẹ dẻo hóa) Sự phối hợp cốt liệu rỗng đá hay vữa ximăng xốp cho phép chê tạo loại bêtông nhẹ chịu lực cách nhiệt có cường độ vào khoảng 50 - 100 kG/cm2 trọng thể tích từ 800 - 1200kg/m3 Nhờ có hốc nhỏ kín chứa đầy khơng khí nên hỗn hợp bêtơng có tính dẻo dễ đổ khn, lượng dùng nước tương dối V.4 Bê tơng xốp Bêtông xốp dạng đặc biệt bệtông nhẹ đặc biệt nhẹ Bêtông đặc trưng lỗ rỗng kín có kích thước khoảng 0,2 - 0,5mm chứa đầy khơng khí với số lượng lớn (đến 85% thể tích bêtơng) Các lỗ khơng khí phân bố bêtông phân chia vách ngăn mỏng bền ximăng cứng rắn Các vách ngăn tạo nên khung khơng gian chịu lực vật liệu Căn đặc điểm mà phân loại bêtông xốp: - Theo phương pháp tạo rỗng chia ra: + Bêtông bọt, chế tạo cách trộn chất kết dính, nước, cát bọt + Bêtơng khí, chê tạo cách trộn hỗn hợp với chất tạo khí - Theo dạng chất kết dính chia ra: + Bêtơng xốp dùng chất kết dính vơi - ximăng pooclăng + Silicat xốp dùng chất kết dính xỉ lị cao nghiền nhổ với phụ gia hoạt hố Theo công dụng chia ra: Bêtông xốp cách nhiệt trọng lượng thể tích trạng thái khơ nhỏ hay 500kg/m3 Trang - 92 Bêtông xốp chịu lực - cách nhiệt trọng lượng thể tích 800-900 kg/m.3 Bêtơng xốp chịu lực trọng lượng thể tích 900 - 1200kg/m3 Để nâng cao cường độ tính ổn định bêtông xốp, cách nâng cao cấu trúc nó, nghĩa lỗ rỗng tạo thành cần phải nhỏ phân tán đều, dùng ximăng mác cao, phần khoáng phải nghiền mịn nhỏ hơn, nâng cao chê độ gia công nhiệt ẩm Để hạ tháp khả hút nước bêtông xốp, cần đưa vào thành phần bêtông chát phụ gia kỵ nước hay phủ lên bề mặt chát nghét nước Câu trúc rỗng bêtơng xốp ngun nhân gây ăn mịn cốt thép bêtơng Vì cần phải áp dụng biện pháp cần thiết để bảo vệ cốt thép Bê tông bọt: Bêtông bọt đưực chế tạo cách trộn hồ hay vừa ximăng với loại bọt có câu trúc bền vững Để chế tạo bọt người ta dùng chất tạo bọt: nhựa saponhin, keo động vật, keo nhựa thông, chât tạo bọt sở allumin thủy phân Bọt kỹ thuật chế tạo cách khy trộn hỗn hợp xà phịng nhựa thơng keo động vật hay dung dịch saponhin Những bọt chế tạo có câu trúc bền vừng lâu dài trộn lẫn tốt với hồ hay vữa ximăng hồ hay vừa ximăng phân bố thành màng mỏng quanh hốc khơng khí cứng rắn tình trạng Người ta chê tạo, hồ hay vữa ximãng hỗn hợp máy trộn bêtông bọt Máy gồm thùng, bôn thùng có trục quay gắn lưỡi xẻng Tât trục chuyển động nhờ động điện Để lăng cường độ bêtông bọt chịu lực có cốt thép, người ta dưỡng hộ otoclavo Trong thời gian vơi tác dụng với cát tạo thành chát có tính chát bền vững ổn định nước Trong trường hợp người ta thay phần ximăng cát nghiền nhỏ Bêtông bọt cách nhiệt áp dụng làm vật liệu cho mái lợp bêtông cốt thép hay lợp Bêlông bọt chịu lực - cách nhiệt có cường độ 25 - 75 kg/cm2 hệ sô dẩn nhiệt 0,2 - 0,98 kcal/m độ.h, người ta dùng loại bêtông nhẹ vào cơng trình xây dựng dân dụng Bêtơng bọt chịu lực có cường độ 75 - 150 kg/cm2 hệ số dẫn nhiệt 0,4 - 0,46 kcal/mđộ.h Những tâm có đặt cốt thép cứng rắn otoclavo có cường độ cao hệ số dẫn nhiệt khơng lớn người ta thường làm mái nhà Bê tơng khí: Bêtơng khí chê tạo từ ximăng hay vôi với cát thạch anh nghiền nhỏ hay cốt liệu dạng thạch anh khác, loại tro đốt cháy than đá, hay than mùn dạng bụi Trang - 93 Vơi chế tạo silicat khí phải sản xuất có tốc độ tơi nhanh, tỉ lệ oxyt magie ưong vôi không lớn 1.5% Tỉ lệ oxytcanxi oxytmagie hoạt tính khơng nhỏ 70% (tốt nhát 80 - 85%) Để tăng khả liên kết hydroxyt canxi hỗn hợp, người ta thường cho thêm vào chất phụ gia hoạt tính vơ để ổn định câu trúc lỗ rỗng bêtông trước đông đặc, người ta dùng phụ gia hoạt động bề mặt Cát dùng để chế tạo bêtơng khí, cần phải tốt Tỉ lệ cát thành phần sét bụi không lớn 1,5% theo trọng lượng, hợp chất làm giảm cường độ, làm giảm q trình khí nở phồng hỗn hợp Độ nhỏ cát cần phải đạt yêu cầu Lượng sóttrên sàn 0,08mm khơng đượt nhỏ 20% Những loại khí dùng để chê tạo bêtơng khí Hydro, oxy co2 Đối với bê tơng khí dùng chất kết dính xi măng bột nhơm nghiền nhó phụ gia phổ biến nhât Nó trộn lẫn với bột vơi tơi hay vơi sống Q trình tạo khí xảy phản ứng hố học giừa hydroxyt canxi với nhơm theo: 2A1 + 3Ca(OH)2 + 6H2O = 3CaOAl2O36H2O + 6H2? H2 tách gây nên nở phồng hồ ximăng bảo tồn cấu trúc rỗng lúc sau ximăng thủy hố Tính chât đặc biệt bột nhơm tạo khí chậm (nó bắt đầu tạo khí sau đổ khn khoảng 10 - 15 phút) thời gian tạo khí dài 20 phút Sau q trình đó, lượng khí làm cho câu trúc bêtơng có nhiều lỗ rỗng Nhờ người ta nhận loại bêtơng xốp có trọng lượng thể tích khơng lớn 700kg/m3 cường độ chịu nén khoảng 60 - 70 kG/cm2 Tí lệ thành phần theo trọng lượng loại bêtơng dùng sau ximăng khoảng 90%, vôi bột 9,75%, bột nhôm 0,25%, cát nghiền mịn khoảng 2/3 theo trọng lượng ximãng, tỉ lệ N/X = 0,55 - 0,65 Câu kiện dùng bêtơng khí chế tạo sau: cho hỗn hợp cát nghiền nhỏ nước vào máy trộn trước sau cho ximăng, bột nhơm nước vào Trộn xong hỗn hợp rót vào khuôn cứng rắn khoảng 4-5 Sau người ta tách thành tâm mỏng cho vào chưng hâp với nhiệt độ 175°c áp lực (at) bêtông kết thúc cứng rắn Sự cứng rắn bêtơng khí otoclavo tạo cường độ cao đồng thời cho phép hạ thấp lượng dùng ximăng cách thay đổi toàn lượng ximăng vơi Trong lĩnh vực sản xt bêtơng khí người ta thường dùng dung dịch H2O2 làm chấì tạo bọt Loại bêtông không ổn định dễ bị phân tích mơi trường kiềm Trang - 94 V.5 Bêtơng hạt polystyrene Bêtơng hạt polystyrene có thành phần ximăng, cát hạt polystyrene Bêtông hạt polystyrene xem loại bêtông đặc biệt nhẹ cách nhiệt, cách ẩm hạt Polystyrene có hình mạng kín Bêtơng hạt polystyrene chủ yếu dùng cho bêtông đúc sẩn không chịu lực, chế tạo tâm panel gạch block có lỗ hay đặc Hạt polystyrene giản nở thường có tỉ trọng 12-15 kg/m3 đường kính hạt từ - 6mm trung bình 3mm Bêtơng hạt polystyrene thiết kê có cường độ chịu nén 15 - 20MPa với tỉ trọng 1600 kg/m3, thường sử dụng nhiều vật liệu nhẹ (với tỉ trọng 600 - 1000 kg/m3) mang tính cách nhiệt - Tí trọng (Kg/m3) Hạt polystyrene (m3) Nước (Lít) Cường độ chịu nén (MPa) Cường độ chịu uốn (MPa) XM (Kg) Cát (Kg) 600 1,085 380 90 140 3,2 0,5 800 1,040 390 260 165 4,9 0,9 1000 820 400 355 180 6,9 1,5 1300 0,660 390 680 155 9,8 2,5 1600 0,510 375 990 175 18,7 2,9  Câu hỏi tập chương 1.Trình bày phương pháp sản xuất bê tơng đầm lăn? 2.Trình bày yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tông đầm lăn? 3.Các tiêu kỹ thuật bê tông tự đầm?  Tài liệu giảng dạy học tập Chương 5: Tài liệu bắt buộc:  Giáo trình LÝ THUYẾT BÊ TÔNG – LƯU HÀNH NỘI BỘ Tài liệu tham khảo:  Nguyễn Tấn Quý, Nguyễn Thiệân Ruệ Công nghệ Bê tông xi măng, tập NXB Giáo dục, 2003  Phùng Văn Lự Vật liệu Xây dựng NXB Giáo dục, 2005 Trang - 95