Giáo trình kỹ thuật bê tông đặc biệt (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: KỸ THUẬT BÊ TƠNG ĐẶC BIỆT NGÀNH: CÔNG 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 nguyên 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 LỜI GIỚI THIỆU Trong công nghệ xây dựng đại, bê tông thường bộc lộ nhiều nhược điểm như: cường độ chịu kéo thấp, khối lượng cơng trình bê tông cốt thép lớn, cường độ chịu nén tối đa 50MPa Việc phát triển bê tông phương pháp cơng nghệ để tìm bê tơng chất lượng cao với tính đặc biệt cho phép sáng tạo kết cấu xây dựng cơng nghệ xây dựng Giáo trình biên soạn với mục đích giúp ích cho sinh viên kỹ sư trẻ có tài liệu học tập, tham khảo làm quen với kiến thức bê tơng đặc biệt Tài liệu có 78 trang gồm V chương Cảm ơn ý kiến đóng góp quý báu góp phần giúp giáo trình hồn thiện cán kỹ thuật, chuyên gia từ doanh nghiệp cộng tác với nhà trường; Anh Chị Em 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 hồn thành giáo trình Tp.Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng năm 2021 Nhà giáo biên soạn GV ThS LƯƠNG LÊ TRUNG Nội dung giáo trình bao gồm chương sau: Chương :Bêtông cường độ cao, chất lượng cao Chương 2: Bê tông tự lèn Chương 3: Bê tông cốt sợi phân tán Chương 4: Bê tông polymer Chương 5: Các loại bêtông đặc biệt khác MỤC LỤC CHƯƠNG 1: BÊTÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO, CHẤT LƯỢNG CAO 14 I Tổng Quan 16 II Nguyên Vật liệu 16 1.Xi măng 16 chất giảm nước cao, PGSD 16 Chất làm chậm đông cứng 16 4.Bột khoáng siêu mịn 17 Cốt liệu nhỏ (Cát) : 18 Cốt liệu thô (Đá) : 18 Nước : 18 III Thiết kế thành phần hỗn hợp 18 IV Các tính chất HPC 23 V Khả áp dụng HPC 24 CHƯƠNG 2: BÊ TÔNG TỰ LÈN 27 I Tổng Quan 29 Định nghĩa phân loại BT tự đầm 29 II Vật liệu chế tạo BT tự đầm 36 Xi măng: 36 Bột mịn: 36 Phụ gia hóa học: 36 Cốt liệu thô: 37 Cốt liệu mịn: 37 Nước: 37 Cốt sợi: 37 Chất tạo màu: 37 III Lựa chọn thành phần SCC 37 Phương pháp chung: 37 Lựa chọn kiểu SCC: 38 Xác định thành phần SCC kiểu bột: 38 IV Sản xuất 41 V Thi cơng kiểm sốt thi công 41 CHƯƠNG 3: BÊ TÔNG CỐT SỢI PHÂN TÁN 44 I Tổng Quan 46 II Nguyên vật liệu thành phần 46 III Thiết kế cấp phối FRC 54 CHƯƠNG 4: BÊ TÔNG POLYME 57 I Khái niệm: 59 II Phân loại BT polyme: 59 III Các tính chất BT polyme 61 CHƯƠNG 5: CÁC LOẠI BÊ TÔNG ĐẶC BIỆT KHÁC 63 I Bê tông nhẹ 65 Khái niệm: 65 Phân loại: 65 II Bê tông nặng 70 III Bê tông đầm lăn: 71 IV Vữa phun BT phun 75 V Phương pháp thi công BT đặc biệt: 77 Thi công BT điều kiện khí hậu nóng: 77 Bơm hút nước BT: 78 Tài liệu tham khảo: 80 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học : KỸ THUẬT BÊ TƠNG ĐẶC BIỆT Mã mơn học: 23900107 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: 3.1 Vị trí : Mơn cơng nghệ kỹ thuật bê tơng đặc biệt môn chuyên ngành, thuộc học phần bắt buộc; sau học xong khối kiến thức sở 3.2 Tính chất : Mơn học kỹ thuật bê tông đặc biệt môn học có vị trí quan trọng mơn chun ngành, môn học bắt buộc học sinh học nghề dài hạn chuyên ngành công nghệ kỹ thuật vật liệu xây dựng Mơn học vừa có tính lý luận vừa có tính thực tiễn cao 3.3 ý nghĩa vai trị mơn học: Giúp cho sinh viên nắm bắt kiến thức tảng, tự vận dụng kiến thức vào thực tế công việc sau này; Cũng trình học tập sinh viên tiếp tục học hỏi đào sâu kiến thức chun mơn góp phần với môn học khác trang bị cho sinh viên toàn kiến thức cần thiết chuyên ngành đào tạo Mục tiêu môn học: - Về kiến thức: học viên kiến thức chuyên sâu loại bê tơng Trên sở nghiên cứu chế tạo phát triển vật liệu bê tông đa dạng – loại vật liệu quan trọng cần thiết cho phát triển ngành xây dựng, có kiến thức để tiếp tục học bậc đại học - Về Kỹ năng: Có khả tính tốn thành phần cấp phối loại bê tông mới, biết ứng dụng loại bê tơng cơng trình đặc biệt, Có khả tạo thành sản phẩm ứng dụng bê tông đặc biệt - Về lực tự chủ trách nhiệm: sinh viên có khả làm việc độc lập theo nhóm q trình thực công việc, hướng dẫn, giám sát người khác thực cơng việc thi cơng cơng trình ứng dụng bê tông đặc biệt, đánh giá chất lượng cơng việc sau hồn thành kết thực nhóm Nội dung mơn học: 5.1.Chương trình khung 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) STT Mã MH/ MĐ Tên môn học/mô đun A CÁC HỌC PHẦN CHUNG/ĐẠI CƯƠNG 23200102 Giáo dục trị 23100102 Pháp luật 23102102 Giáo dục thể chất Giáo dục Quốc phòng-An 23102103 ninh 23103105 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 1.1 1.2 1.3 1.4 Học phần sở 23900118 23900119 23100101 23506112 2.1 2.2 II 23506125 23700101 23900108 23900104 23900109 23900103 Số tín Tổng số Trong Thực hành/ Thi/ Lý thực tập/thí Kiểm thuyết nghiệm/bài tra tập/thảo luận 21 435 173 239 23 2 75 30 60 41 18 29 10 51 4 75 36 35 75 15 58 2 2 45 45 30 15 15 28 28 28 2 53 1275 364 845 66 12 109 128 18 30 15 36 27 25 28 20 28 30 255 15 15 28 26 717 58 58 4 48 2 15 55 30 27 255 Học phần bắt buộc Vật liệu xây dựng 60 Thí nghiệm vật liệu xây dựng 30 Kỹ mềm 45 Kỹ thuật thi công 60 Học phần tự chọn (chọn học phần) Trắc địa 60 Cấp nước cơng trình 60 Học phần chuyên môn 41 1020 Lý thuyết bê tông 75 Công nghệ bê tông 75 Kỹ thuật sản xuất chất kết 75 dính Cơng nghệ gốm sứ xây dựng 60 Sản xuất cốt liệu rỗng - Nung đá phiến sét, đất sét nhiệt độ > 980oC BT cốt liệu rỗng 66 Cấu trúc vi mô BT cốt liệu rỗng  Bê tông bọt: Cấu trúc vĩ mô BT bọt 67 Ứng dụng BT bọt  Bê tông không cốt liệu mịn  Thành phần không bao gồm cốt liệu mịn;  Cốt liệu lớn thường ≥ 10 mm; BT không cốt liệu mịn 68 BT không cốt liệu mịn Mặt đường BT không cốt liệu mịn 69 II Bê tông nặng  Là loại BT có khối lượng thể tích từ 3360 – 3840 kg/m3;  Cốt liệu dùng là: Cốt liệu tự nhiên đặc biệt nặng; Xỉ lò cao; Kim loại (ρo = 5280 kg/m3)  Thường sử dụng lượng XM lớn;  Thường sử dụng kết cấu chống phóng xạ Tấm BT nặng chống thấm cao BT nặng cốt liệu kim loại chống phóng xạ 70 Cấu trúc BT nặng cốt liệu kim loại III Bê tông đầm lăn: Nguyên tắc: Hỗn hợp BT khô đầm nén lu; Thành phần: Thay phần XM (tới 80%) tro bay chất kết dính hoạt tính khác Phương pháp thi cơng: a Chiều đầy lớp thi công phù hợp với phương tiện đầm; b Dùng lớp vữa mỏng để tăng liên kết lớp đầm Ứng dụng: a Kết cấu khối lớn đập thủy lợi, thủy điện; b Diện thi công rộng mặt đường Nguyên vật liệu  Xi măng: nên dùng loại XM tỏa nhiệt (XM belit) rắn chậm tuổi sớm  Chất kết dính pozzolan: tro bay, xỉ lị cao nghiền mịn chất kết dính pozzolan khác sử dụng phổ biến (thường đến 50%) để giảm nhiệt thủy hóa, tăng độ đặc giảm giá thành  Cốt liệu lớn: thường dùng cỡ hạt tối đa đến 19 mm 71  Cốt liệu nhỏ: thường chiếm hàm lượng lớn BT truyền thống Các phương pháp tính tốn tỷ lệ thành phần:  Phương pháp đầm nén đất;  Phương pháp kiểm tra tính ổn định BT;  Phương pháp thể tích hồ tối ưu; 6.1 Phương pháp đầm nén đất  Lựa chọn vật liệu CKD: Tổng CKD từ 12-17% theo khối lượng khô; tro bay từ 15-25%, silica fume từ 5-10% theo khối lượng XM;  Xác định độ ẩm: giả định lượng CKD trung bình (14.5%), vẽ đường cong quan hệ độ ẩm-tỷ trọng,  Xác định lại lượng CKD: Dựa vào độ ẩm tối ưu, thí nghiệm với hàm lượng CKD 11, 13, 15, 17%, chọn hàm lượng ứng với cường độ yêu cầu; Thành phần VL điển hình cho RCC 72 Hỗn hợp RCC sau trộn Dây chuyền thi công RCC Bề mặt sau máy rải 73 Dây chuyền thi công RCC Hỗn hợp phải đủ khô để đầm nén lu thơng thường Phun hợp chất bảo dưỡng 74 Diện thi công phải lớn để phát huy hiệu lu IV Vữa phun BT phun  Nguyên tắc: Hỗn hợp vữa hay BT thi công phương pháp phun (Shotcrete);  Phương pháp thi công: o Phương pháp khô; o Phương pháp ướt  Ứng dụng: o Vỏ hầm; o Tường nhà; o Ổn định mái dốc BT phun – vách tường vỏ hầm 75 BT khô phun BT ướt phun 76 V Phương pháp thi công BT đặc biệt: Thi cơng BT điều kiện khí hậu nóng: t ≥ 35oC; Các vấn đề: a Tốc độ thủy hóa nhanh, chất lượng gel cấu trúc gel thấp; b Mất nước nhào trộn nhanh, độ dẻo giảm nhanh; c Co ngót dẻo lớn; d Thời gian thi cơng ngắn; e Chất lượng vùng tiếp xúc cốt liệu – đá XM thấp; f Chi phí bảo dưỡng cao Ảnh hưởng nhiệt độ đến cường độ nén Các giải pháp:  Điều chỉnh nhiệt độ VL thành phần:  Nhiệt độ cốt liệu; 77      Nhiệt độ nước (nước lạnh, đá cục…) Vận chuyển thiết bị điều chỉnh nhiệt độ; Thi công lớp mỏng để đẩy nhanh tốc độ; Làm mát phận thi công trước đổ BT; Dưỡng hộ đặc biệt (nước lạnh, nitơ lỏng…) Bơm hút nước BT: g Nguyên tắc: Rút bớt lượng nước tự BT sau kết thúc đầm nén; h Tác dụng: Tăng độ đặc, tăng tốc độ rắn chắc, tăng cường độ cho loại BT có độ dẻo thi cơng cao; i Phương pháp: dùng máy bơm, ván khn đặc biệt Tóm tắt chương : Trong chương này, số nội dung giới thiệu: I II III IV V Bê tông nhẹ Bê tông nặng Bê tông đầm lăn Vữa phun BT phun Phương pháp thi công BT đặc biệt  Câu hỏi thảo luận chương 5: Đặc điểm, công nghệ chế tạo phạm vi ứng dụng loại BT có tỷ trọng đặc biệt? Các giải pháp công nghệ đặc biệt thi công BT BT đầm llăn: đặc điểm phạm vi áp dụng? Thử đề xuất loại BT đặc biệt khác?  Tài liệu giảng dạy học tập Chương 5:  Tài liệu bắt buộc: - Công nghệ Bê tông Bê tông đặc biệt, PGS.TS Phạm Duy Hữu, Nhà Xuất Bản Xây Dựng , 2011 78  Tài liệu tham khảo: - Bê tông cường độ cao, PGS.TS Phạm Duy Hữu (chủ biên), ThS Nguyễn Long, Nhà Xuất Bản Xây Dựng , 2011 - Bê tông Đầm Lăn, TS Phạm Hữu Hanh, Nhà Xuất Xây Dựng, 2008 - Cơng nghệ bê tơng tự lèn, PGS.TS Hồng Phó Uyên – TS Vũ Quốc Vương, Nhà Xuất Bản Xây dựng, 2012 - Bê tông cốt sợi thép, PGS.TS Nguyễn Viết Trung – TS Nguyễn Ngọc Long, ThS Phạm Duy Anh, Nhà Xuất Bản Xây Dựng, 2005 79 Tài liệu tham khảo: [1] Bê tông cường độ cao, PGS.TS Phạm Duy Hữu (chủ biên), ThS Nguyễn Long, Nhà Xuất Bản Xây Dựng , 2011 [2] Bê tông Đầm Lăn, TS Phạm Hữu Hanh, Nhà Xuất Xây Dựng, 2008 [3] Cơng nghệ bê tơng tự lèn, PGS.TS Hồng Phó Uyên – TS Vũ Quốc Vương, Nhà Xuất Bản Xây dựng, 2012 [4] Bê tông cốt sợi thép, PGS.TS Nguyễn Viết Trung – TS Nguyễn Ngọc Long, ThS Phạm Duy Anh, Nhà Xuất Bản Xây Dựng, 2005 80