Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu tổng quan và so sánh phân tích các phương pháp thiết kế thành phần bê tông khối lớn

LỜI CÁM ƠN

Luận văn Thạc sĩ khoa học “Nghién cứu tổng quan và so sánh phân tích các

phương pháp thiết kế thành phan bê tông khối lớn” được hoàn thành ngoài sự nỗ lực hết mình của bản thân học viên, còn có sự chỉ bảo, giúp đỡ tận tình của GS.TSKH Nguyễn Thúc Tuyên và các thầy, cô giáo ở bộ môn Vật liệu xây dựng, Trường Đại học Thủy lợi.

Các kết quả đạt được là một đóng góp nhỏ về mặt khoa học, trong quá trình nghiên cứu thiết kế thành phần bê tông cho công trình thủy lợi, trong điều kiện thời gian, trình độ có hạn cũng như các phương tiện thí nghiệm thiếu thốn, nên khó tránh khỏi thiếu sót Học viên mong nhận được những sự chỉ bảo, đóng góp của các thầy, cô giáo và đồng nghiệp.

Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn GS.TSKH

Nguyễn Thúc Tuyên, người thầy đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình các kiến

thức khoa học cho Học viên trong suốt thời gian qua.

Qua đây, Học viên cũng muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy, cô giáo trong bộ môn Vật liệu xây dựng, Khoa Công trình, Phòng Đào tạo Đại học & Sau đại học — Trường Đại học Thủy lợi đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ học viên trong học tập và hoàn thành luận văn Thạc sĩ này Nhân đây, học viên cũng tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè đã ở bên động viên, cé vũ tinh thần cho học

viên trong suôt thời gian làm luận văn.

Hà nội ngày tháng năm 2014 Học viên cao học

Lê Anh Đức

LỜI CAM DOAN

Tôi là Lê Anh Đức, Học viên cao học lớp 20C, ~ Trường Đại học Thủy lợi,

tác giá luận văn, xin cam đoan đây là công tinh nghiên cứu của riêng tôi Các nội

cdun và kết quả nghiên cứu trong luận vin à trung thực, chưa từng được công bổ

trong bắt kỳ công trình nào khác,

“Tác giả

Lê Anh Đức

PHAN MO ĐẦU 1LTÍNH CAP THIET CUA ĐÈ TAL 1ILMuc ĐÍCH CUA DE TÀI 1

ILCACH TIẾP CAN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CUU 1 IV.KET QUA DỰ KIÊN ĐẠT DUOC '

V.NOI DUNG LUẬN VAN 2

CHUONG 1: TONG QUAN VE BÊ TONG KHOI LON VA CÁC PHƯƠNG PHAP THIET KE THÀNH PHAN BE TONG KHÔI LỚN 3

1.1, Tổng quan về bé tông khi lớn 31.1.1.Định nghĩa bê tông khổi lớn 3

1.1.2 Đặc tính của bê ông khối lớn 4

1.1.3 Vật liệt đồng để chế tạo bê tông khối lớn 5

1.1.4 Những tinh chất của bẽ tông khái lớn "

1.2, Các phương pháp thiết kế thành phần bê tông khối lớn 21221.Phương pháp thiết kế thành phẫn bê tông khối lớn theo ACI 211.1 2

lùng công thức Bolomey ~ Skramtaev bị1223.Luận bàn về ai phương pháp của Mỹ và Nga 30

'CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LY THUYET CUA ĐÈ TÀI 33

2.1 Các pha trong cfu tne bê tông „

2.2 Cấu trúc của pha hỗ xi măng rong b lông 4

2.3, Cau trúc của pha cốt liệu trong bê 3624 Ti lệ cát đá tối tu 3

CHONG 3: LỰA CHỌN VAT LIEU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THÍ

NGHIEM 2

3.1 Vật liệu sử dụng trong nghiên cứu của để 4

3.1.LXi ming PCB30 Hoàng Thạch 4

3.12 Cát vàng sông Lô 4

3.1.3.8 dim 46

3.1.4.Tro bay Phá Lại 49

32 Xác định 4 16D tối ưu 503.3 Các phương pháp nghiền ei thí nghiệm s

CHUONG 4: THIẾT KE THÀNH PHAN BÊ TONG KHOI LỚN VÀ THÍ

4.1 Thi kế thành phn bê tổng với cường độ mục tiêu 17 Mpa theo phương pháp Mỹ

cacti.) 56

4.11 Thiết KE thành phầnông RIT, với CID tính toán 37.4.12.Thí nghiệm vớ bê lông mắc cơ sở 17 và C/Ð tối ưu 60

42 Thiết kế thành phần bê tông M20 dùng phương php thể ích tuyệt đổi theo giáo

trình VLXD [29] 6

4.3 This ké thành phn bê tông M20 dùng phương pháp thé tích tuyệt đổi theo chỉ din

kỹ thuật [3] 6444, So sinh thành phần bê tông hai theo 3 phương pháp 6

“TÀI LIỆU THAM KHAO, 69

DANH MỤC BANG BIEU

Bảng 1.1: Quy định về hàm lượng tạp chit rong cốt i Bảng I 2: Thành phần hạt của cát dùng cho bê tông khối lớn Bang 1 3: Thành phan hạt của cát dùng cho đập bê tông khối lớn.

Yêu cầu thành phần hạt đỗ với các cỡ đủ.

"Bảng 1.6: Tỉ lệ phần tram các cỡ hat trong cé liệu lớn

Bảng 1.7: Quan hệ giấu gradien áp lực nước và mác chẳng thắm của bê tông

Bảng 1 8 Nhiệt thủy hóa của các khoảng xi măng theo thôi gian

tảng 1.9: Nhiệt thủy hóa của các loại xi măng theo thei gian

"Bảng 1.10: Hệ số của công thức tinh nhiệt thủy hóa của xi măng pooclăng.

Bang 1 11: Nhiệt độ trong bê tông của một số công trình:

Bing 1 13 Tệ Mtb tin hd in

"Bảng 1.13: Quan hệ gan ding giãu cường độ b tông và lệ NICDK Bảng 1.14: Lượng nước trộn gần ding cho In” hỗn hợp bê tông

"Bảng 1 15: Haim lượng vita và hàm lượng khí gần đồng trong hỗn hợp bê tông

Bảng 1 16: Hàm lượng cốt liệu lớn.

Bảng 1, 17: So sánh hai phương pháp TKTPBT theo thé tích yee điBang 1 18: So sảnh hai phương pháp của Mỹ và Nga.

Bảng 2 1: Mức ngậm cát tối thiểu, %tảng 3 2: Mite ngâm cát thích hợp, %

"Bảng 3.1: Thành phan hóa và khoáng của Clanhke và của PCB30 Hoàng Thạch.

"Bảng 3.2: Các chỉ tiêu tính chất của PCB30 Hoàng Thạch

Bảng 3.3: Khối lượng riéng của cát.

jp khô của cát Bảng 3 4: Kết qua thí nghiệm khối

Bảng 3 5: Thành phản hạt của cát

lượng thể tích

Bảng 3 6: Khéi lương riêng của đá

"Bảng 3.7: Kết quả thí nghiện khi lượng th tích xếp của đá

Bang 3 9: Thành phẩn hóa học của tro bay Phả Lại 49

Bang 3 10: Chỉ số hoạt tính cường độ của tro tuyển Phả Lại 49

Bảng 3 11: Độ min cia tro bay Phả Lai 50

Bảng 3 12: Thành phan các mẻ trộn hỗn hợp cát di 50 "Bảng 3 13: Kế qua thí nghiệm mẻ trộn thie nhất, si Bằng 3 14: Kế quả thi nghiện mẻ trộn thứ hai si

tảng 3.15: Kử quả thi nghiện mẻ trộn thứ ba 32

"Bảng 3.16: Kết qui thnghiện mẻ trộn thứ we 52

Bảng 3.17: Kết qui thi nghiệm mẻ trộn thứ năm, 33

Bảng 3 18: Tổng hop kết qua thí nghiệm hỗn hop cát đá 33"Bảng 4 1: Các cấp phối bê tông với mắc cơ sở 17 và C/D tỉnh toàn 58Bang 4 2: Thành phần của các mẻ trộn bê tông định hướng với mắc cơ sở 17 và

COD tink toán 59

Biing 4 3: Cường độ của các cấp phối bê tông định hưởng với mắc cơ cở 17 và

CD tinh toán Cc)

Baing 4.4: Các cắp phi b tng định hướng với mắc cơ sở 17 và CÍ ti 6I

Bảng 4 5: Thành phần của các mẻ trộn bé tông định hướng với mác cơ sở 17 và

Bang 4 8: So sánh cường độ bê tông với cấp phối cơ sở 17 dùng C/Ð tính toán 62

Bảng 4 9: Thành phần BT tính toán dùng phương pháp TITD theo giáo trình

1: Đập b tông trong lực Tân Giang (Ninh Thuận)2: Đập bê tông trọng lực Lòng Sông (Bình Thuận)3: Ta nhiệt của xí măng theo thời gian

4: Quá trình thay đổi nhiệt trong BT khối lớn

S:Biéu do xác định lượng nước trộn.

6:Biểu đô để xác định hệ số trượt a.

1 Mặt cất của bể tông

2: Mô hình của hồ xi măng thấy ha

3: Tinh chất bé mặt của cốt liệu lon

4: Sự đọng nước ở hỗn hợp bê tông:

+ Quan hệ giữa tỷ lệ C/B và khỏi lương thé tích xắp của hỗn hop ct đá 54 42 Quan hệ giữa t lệ CíĐ và độ rằng của hỗn hợp cất đá (na) 4

‘Cuong độ nén ở tuổi 7 và 28 ngày của bê tôngAmerican Conerete Institute (viện bê tông Hoa Kỳ)'Đường kính lớn nhất của cốt liệu

PHAN MỞ DAU HM CAP THIẾT CUA DE TAL

Đề lông là vật liệu phổ biển nhất trong xây dựng nói chung và xây dựng thủy lợi nói tiêng Thành phần bẽ tông có ảnh hưởng rõ ột đến các tính chất của bể tông mới trộn, bê tông đã đông cứng và có ảnh hưởng đến chat lượng bê tông, nên cin hải xác đình thành phần bê tông tớ kh chế tạo và đưa nó vào sử dựng

Bê tông khối lớn là bê tổng thông thường nhưng cũng có một số tỉnh năng

đặc iệt như tính phát nhiệt và cường độ không cao, có khả năng chống ăn mòn Hiện nay có một số phương pháp tính thành phần bê tông khối lớn khác nhau đã được vận dụng Tuy nhiên đấy chỉ là các áp dụng đơn lẻ, chưa có sự so sánh phân tích sự khác nhau giữa các phương pháp về lý thuyết cũng như thông qua kết qu thí

nghiệm, đẻ từ đó vận dụng các phương pháp nảy đạt hiệu quả hơn.

II MỤC DICH CUA ĐÈ TÀI

“Tổng hợp các phương pháp thiết kế thành phin bê tông khối lớn của Mỹ và

phương pháp TKTPBT của Nga để vận dụng và có sự hiệu chính cin thiết nhằm đạt

được hiệu quả cao hon,

THỊ CÁCH TIẾP CAN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Nghiên cửu lý thuyết về cầu trúc bê tông, tỉ lệ C/B tối ưu các phương pháp

thiết kế thành phần bê tông và vận dụng có sự hiệu chỉnh thông qua thí nghiệm bê

tông và các vậtiệu dang cho bê tông.

IV KET QUA DỰ KIÊN ĐẠT ĐƯỢC

~ Tìm hiểu và so sánh một số phương pháp thiết kế thành phn bê tông khối lớn đã được ấp dụng tn toàn thé giới

— Chuyển đi việc dùng phụ gia khoáng trong bê tông từ tỷ lệ thé tích sang ty

lệ khối lượng

~ Đánh giá được hiệu quả của lệ cáUđá tối wu khi dùng phương pháp thiết

kế thành phần bê tông khối lớn của Mỹ.

V NỘI DỤNG LUẬN VAN

Luận văn có 4 chương

Chương 1 — Tổng quan về bé tông khối lớn và các phương pháp U

thành phần bé tông khối lớn

Chương 2 ~ Cơ sở lý thuyết của đ tài

Chương 3 ~ Lea chọn vật liệu và phương pháp nghiên cứu thí nghiệm.

Chương 4 — Thiết ké thành phần bê tông khối lớn và thí nghiệm bê tông:

Kết luận và kiến nghị

“Tài liệu tham khảo.

Phụ lục ~ gồm 3 phần như sau:

Phu lục I: Phuong phip xác định khối lượng thé tích xốp của cốt iệu được đầm ‘choc của Mỹ (Xác định khối lượng thể tích và độ rỗng của cốt liệu)

“Pin lục 2: Những hình ảnh thí nghiệm bê tông tụi phòng thí nghiệm vật liệu xây

dựng — Trường Đại học Thủy lợi

Phu lục 3: Bai báo: Xứ lý thành phần hạt cốt liệu bE tổng không đạt chuẩn —

“Thông tin khoa học công nghệ bê tông số 3 ~ 09/2013, Tạp chí khoa học và côngnghệ, Hội công nghiệp bê tông Việt Nam thuộc Tổng hội xây dựng Việt Nam

CHƯƠNG 1

TONG QUAN VE BÊ TONG KHÓI LỚN VA

CAC PHƯƠNG PHÁP THIET KE THÀNH PHAN BE TONG KHÓI LỚN 1.1 Téng quan về bê tông khối lớn

1.11 Định nghĩa bê tông khối lớn

Theo tiêu chuẩn Mỹ (ACT 116R) [30], bê tông khối lớn được định nghĩa là một thể tích bê tông có kích thước đủ lớn, để phải yêu cầu có biện pháp đối phó với sử phát nhiệt do xỉ mang thủy hóa và sự biến đổ th tích kèm theo để giảm thiểu sự

nứt nẻ

Theo tài liệu (ACT 211.1) [31], nhiều kết ấu lớn có th coi là khối lớn phải tính đến sự phát nhiệt, đặc biệt khi kích thước của tiết điện ngang nhỏ nhất của kết cấu bê tông bằng hoặc vượt quá 2 đến 3 fr ức là 0,61m đến 0,915m)

‘Theo tiêu chuẩn Nhà nước TCVN 4453 - 95 [14] và TCVN 8218: 2009 [28],

bê tông khối lớn có kích thước nhỏ nhét không nhỏ hơn Im.

C6 hai loại bê tông thường ding làm bê tông khối lớn, chủ yêu đùng cho đập:

- Bê tông thông thường (ký hiệu là CVC) được dim chặt bằng phương pháp chấn động

- Bê tông đầm lần (ký hiệu là RCC) là loại bé tông sử dụng các nguyên liệutương tự bê tông thông thường, nhưng rất khô và được đầm chat bằng thiết bị rung

lên từ mặt ngoài (lu rung) Việc dim bằng lu rung cho phép sử dụng hỗn hợp bêtông khô với him lượng chất dính kết nhỏ hơn trong bê tông thường rit nhiều.

“Trong chất đính kết chỉ có một phn là xi măng, côn một phần là phụ gia khoánghoại tính nghiền min (tro bay, hoặc puzơlan tự nhiên, xi hạt lò cao v.v

Trong khuôn khổ phần tổng quan này chỉ đ cập chủ yến bé tông khối lớn từ

bê tông thông thường (CVC) đã được ứng dụng nhiều ở Việt Nam từ trước để nay.

Trong xây dựng thủy lợi bê tông khối lớn được áp dụng cho đập, móng công

trình v.v Từ những năm 1930, trên thé giới phát triển mạnh bê tông khối lớn cho

đập dùng các vật liệu tiên tiễn, phương pháp thi công hiện dai, không chế hiệu quả ứng suất nhiệt trong bê tông va đã xây dựng nên những công tinh thé ky Ở Việt

Nam đã áp dụng bê tông khối lớn từ lâu cho các đập Thác Bà, Sông Đà, Trị An,

“Thạch Nham, Hàm Thuận, Da Mi và mới đây là đập Tân Giang, Lòng Sông (Hình

1.1 và hình 1.2)

Hink 1 1: Đập bê tong trọng lực Tân Giang (Ninh Thuận)

Hinh 1 2: Đập bê tông trong lực Lòng Sông (Bình Thuận)

1.12 Đặc tính của bể tông khối

Đặc tính của bể tông khối lớn là tính chất nhiệt, Phản ứng của xi măng với nước là phản ứng phát nhiệt Bê tông là vật liệu dẫn nhiệt kém Trong bê tông khối lớn nhiệt không phân tán được nhanh, nên nhiệt độ trong bê tông có thể rất cao,

nhưng nhiệt độ mặt ngoài (nhiệt độ môi trường) lạ thấp; do đó có th phát sinh ứng

suất kéo do sự biễn đổi thể tích kết hợp với sự tăng và giảm nhiệt độ trong khối bê tông Cần phải có các biện pháp giải quyết thích hợp để hạ thấp nhiệt độ trong bê tông khối lớn, giảm ứng suất nhiệt và trắnh nguy cơ nứt né công tình.

Đối với công trình bê tông khi lớn để đồng thời dạt được chất lượng và giá thành thấp, thường phân ra 2 phần: Phần bên ngoài của khối lồn chịu ác dung trực § i lớn không tiếp xúc với môi trường.

Ví dụ như đối với đập bê tông thủy lợi, phần bên ngoài chịu tác động của mỗi

trường nước, ys cường độ cao chống

tốt để đảm bảo độ bền Còn bê tông bên trong không chịu tác động của môi trưởng lông là phát nhiệt tối thiểu khi bê tông đông cứng, vì

sự phân bé nhiệt không đều trong khối bê tông gây ra nứt do nhiệt Mác bê tông ở

phần bên trong Không yêu cầu cao, chỉ cin 10 hoặc 15 Mpa và độ chống thẳm thấp

W; còn mắc bê tông bên ngoài thường bằng 20 hoặc 25 và mác chống thắm Wyhoặc cao hơn.

.3 Vật liệu dùng để chế tạo bê tông khối lớn.

Để đảm bảo tính ổn định của bê tông khối lớn cần chú ý chon dùng các

liệu thích hợp1.1.3.1 Xi ming.

Theo tài liệu [32], các loại xi ming dưới đây thích hop cho bê tông khối lớn;tính chất sử dụng của các loại xi măng này được nêu trong các tiêu chuẩn MỹASTM C 150 - 86 [35]

4 Xi ming Pooclang của Mỹ [35] gồm loại I (losi đồng chung) loại I (ogi đàng chung và đặc biệt có tính chit chống sunphát vữa và nhiệt hủy hóa vữa) ogi

THỊ (ogi đùng trong trường hợp mong muốn nhiệt thủy hóa thấp), loại IV (loai dang

trong trường hợp mong muốn có tinh chit chống sunpht cao)

4 Xi ming hỗn hợp của Mỹ [37]: Gồm loại P (Xi ming Poocling puơlan dng cho bê tông không yêu cầu cường độ ban đầu cao), loại IP (Xi măng pooclăng

puzolan ding cho kết cấu bê tông thông thưởng), loại T (PM) (Xi măng pooclăng

én), loại I (SM) (Xi ming pooclãng xi dùng cho kết cầu bê tông thông

'Ở nước ta cũng sản xuất các loại xi ming pooclăng (TCVN 2682: 2009) [8], xi

rang poocling puzolan (TCVN 4033: 1995) [11], xi ming pooelãng xi hạt lò cao

(TCVN 4316: 1986) [12], xi mang pooelang hỗn hợp (TCVN 6260: 2009) {19} và‘cd xi mang poocling it ta nhiệt (TCVN 6069: 2007) [18] và xi mang poocling hỗn

hợp it toa nhiệt [27] để dùng cho các công trình thủy lợi, thủy điện, giao thông, xây‘dung din dụng và công nghiệp.

Theo tài[2] xỉ mang ít tòa nhiệt có lượng nhiệt phát ra khi xỉ mang thủyhoa (xác định theo phương phấp Tecmo) sau 3 ngây không lớn hơn 45 - S0call,sau 7 ngày không lớn hơn 50 - 60calg Tiêu chuẩn về xỉ mang it a nhiệt [1727]qui định XM t6a nhiệt rung bình và tòa nhiệt thấp có nhiệt thủy hóa lin lượt là 60,

70 eal

Xi ming belit cao phát nhiệt ở tuổi tương ứng ít hơn 24

poocling thông thường, độ tăng nhiệt độ đoạn nhiệt của nó chỉ bằng một nữa xi măng pooclăng va pie nhiệt độ ( nhiệt độ cao nhất) cũng xuất hiện chậm hơn

% so với xi ming

‘rong bê tông khối lớn thường ding phụ gia khoáng hoạt tinh như puZølan, xi

hạt lò cao, tro bay , nhằm mục đích giảm thiểu lượng dùng xi mang, do đó giảm.

nhiệt thủy hóa trong bê tông Tuy nhiên có một số phụ gia có thể làm giảm độ lưu

thông trong hỗn hợp bê tông và tăng độ co ngót của bê tông Các phụ gia đó được

đưa trước vào xi mang hoặc bê tông khi trộn

Trong bê tông khối lớn thường ding phụ gia khoáng kèm thêm phụ gia hóa

học như phụ gia hóa déo kéo dài thời gian đông kết để lam chậm tốc độ tăng nhiệt

trong bê tông khối lớn

1.1.32 Cét liệu.

Theo ACI 207.1R - 87 [32] cốt liệu dùng cho bê tông khối lớn chứa các thành phần có hại và hạt min không được vượt quá ham lượng cho phép được nêu trong

bảng 1.1

3) Cốtliệu nhỏ (cit

Cỡ thể ding c tự nhiên (cất sông, cát su.) và cát nghiễn từ để, Trong

trường hợp cát nghiên, phn hạt lọt sàng N°200 chủ yếu là bột đá, không phải là đất

xết hoặc diệp thạch như trong cát tự nhìn Vì vậy đối với cát nghiễn, hàm lượngcho phép tới 5% đối với bê tổng chịu mài môn và 7% đối với các loại bê tông

khác Yêu cầu kỹ thuật của cát cũng được qui định trong tiêu chuẩn Việt Nam(TCVN 1570:2006) [20),

Căng theo tà iệu Mỹ, ốtiệu nhỏ (eit) dang cho bể tông khối lớn nó chung lot qua sàng 4,76m và thành phin hạt như rong bảng L2

Bảng 1.1: Quy định về hàm lượng tap chấ trong cối liệu

l Him lượng cho phí

Các tạp chất có hai trong cốt liệu lẻ cho phep

%1, Đất sét cục và các hat dễ vỡ 30

2 Hat lot qua sàng N'200 (75pm)

i vi bể tông chịu mài mòn 30- Đối với các loại bê tông Khác sọ

3 Than và than non

= Khi quan tâm đến hình thức mặt ngoài của bê 05

~ Cho tắt ed các loại bể tông khác 10 "Bảng 1 2: Thành phần hat của cát dùng cho bê tông Khối lớn

“Tuy nhiên theo ti

cất khác với bảng 1.2, nhưng cũng chứng tỏ đạt yêu edu,

chuẳn Mỹ nu thông qua thí nghiệm, thấy ring thành phần ‘in dùng được.

Trong tài liệu của Mỹ cũng qui định các tạp chất có hại trong cát dùng trong.

bê tông khối lớn dùng cho đập không vượt quá các giới hạn như sau:— Vật liệu lạt sàng N'200 không lớn hơn 30%;

— Vật liệu nhẹ không lớn hơn 2%;

~Dắt sét cục không lớn hơn 10%:

—Tổng lượng các chất có hại khác (như mica, hạt có ming bao bọc, các hạt dài

dạt mềm, đắt man ) không lớn hơn 2%.

Thành phần hạt của cát tong:

trong bảng 1.3 32]

tong khối lớn dùng cho đập được quy định Bang 1 3: Thành phẩn hat của cát ding cho đập bê tông khối lớn,

Losi sine % sotriéng % site iy Glotsing(heo khối lượng) | (theo khối lượng)

‘Yeu cầu kỹ thuật đối với cốt liệu lớn được qui định trong TCVN 7570:2006

[20] và theo tài liệu [32] Cốt liệu lớn có thé là s6i, cuội nghién, đá dam hoặc hỗn.

hợp của các loại đá đó Về danh nghĩa hạt cốt liệu lớn phải sốt trên sàng 4,75m và nhỏ hơn 150mm, Có thé dùng cốt liệu lớn có kích thước danh nghĩa lớn nhất (Đạ,,) Jing 38mm hoặc 75mm, thậm chí đến 150mm Kích thước đá càng lớn, càng có

khả năng giảm lượng dùng xi mang trong bê tông và từ đó giảm lượng nhiệt thủyhóa Tuy nhiên kích hước danh nghĩa lớn nhất của đá không được lớn hơn l⁄4 kích

thước nhỏ của kết cấu Điễu này thường không xảy ra đối với bê tông khối lớn Ngoài ra D„„ cũng không lớn hơn 2/3 khoảng cách giữa các thanh cốt thép.

‘Ham lượng tạp chất và hạt min (lọt sàng N°200) của cốt liệu được qui địnhnhư trong bảng 1.4 [32]

"Bảng 1.4: Him lương tạp chắt trong cốt lệ lớn

Các tạp chất trong cốt liệu lớn ' (heo khdi lượng) ‘Vat liệu lọt sàng N"200 không lớn hơn 05

‘Vat liệu nhẹ không lớn hơn 20

Dit sét cục không lớn hơn 05 Các tạp chit khác không lớn hơn 10

Nên dùng cốt liệu lớn có kích thước danh nghĩa tôi ưu dé đảm bảo cường độ.

thiết kế và các vẫn đề khác như phối ig, trận, chuyên chở, đổ và dim bê tông, Cỡ

hạt 150mm được coi là kích thước lớn nhất thực dụng Theo tài liệu [2], nên sử

dụng cốt iệu nhiều cỡ, cỡ lớn nhất có th ti 120mm thì càng tốt (ủy điều kiện máy

trên và kích thước khối đổ) Mặc dù cốt liệu lớn tự nhiên (sỏi) có yêu cầu nước

dùng cho bé tông ít hơn, nhưng thường hiểm và vận chuyển từ xa, nên không đạt hiệu quả kinh thé

cỡ : 150 - 80, 80 - 40,40 - 20, 20 - 5mm; thành phần hạt của các cỡ đó được

ig việc sử dụng cốt liệu nghién, Đá nghién được phân thành.gui định như trong bảng 1.5 [32]

Tinh dễ đỗ của hỗn hợp bê tông thường được cải thiện bằng cách giảm tỉ lệ các hat quá lớn Kinh nghiệm chứng tö rằng tỉ lệ % của các cờ hạt trong cốt liệu có

thể như trong bảng 1.6 [42].

Bảng 1 5: Yêu cầu thành phần hạt đãi với các cỡ đá.

sang mit 4 lọt sàng theo khối lượng

vuôngmm | Cðritliớn [ Cðlớn Cỡ vữa Cổ nhỏ

ip hơn, ding ít nước và xi

tục và có thể sản xuất với khối

măng hơn Cốt liệu nghién thường có cắp phối li

lượng lớn, nên được dùng nhiều trong bê tông nói chung và bê tông khối lớn nóiriêng

Phải dùng cốt liệu không có phản ứng kiểm cốt liệu, có nghĩa là không chứa oxit silic có phản ứng ở các dạng khoáng: opan, tridimit, eristobalit, quäczit để

phản ứng với oxit kiém có trong xi măng, gây nứt né bê tông và kết cầu công trình

1.1.3.3 Nước trộn bê tông

Nuc trộn bê tông khối lớn cũng giống như nước trộn bê tông thông thường, không được chứa các chắt có ảnh hưởng đến thủy hóa xi mang và cường độ bê tông, “heo t liệu [32] để xác định xem nước có tạp chit có ảnh hưởng nhiều đến sự

phát triển của cường độ xi măng không, có thể thí nghiệm cường độ của vữa dang

loại nước đồ với vữa trộn bằng nước cát có thành phần giống nhau Nếu cường độ

của vita ding nước thử bằng hoặc lớn hơn 90% cường độ của vữa dùng nước cất,thì loại nước thứ đó có thé dùng được cho bê tông.

1.1.34, Phụ gia.

Có thể dùng các loại phụ gia khoáng và phụ giá hóa thích hợp dé cải thiện tính.

chất của bé tông, đặc biệt là tính chất nhiệt 4 Những tính chất của bê tông khối lớn.

Các tính chất cần được xem xét liz Cường độ nén, cường độ kéo, médun đàn.hệ số Poisson, khả năng biển dạng kéo, từ biến, biến dạng khi khô, tăng nhiệt

tân nhiệt, độ thấm nước, độ bền.1.1.4.1 Cường độ.

Cũng như các loại bê tông khác, cường độ bê tông khối lớn chịu anh hưởng.

‘ca các yêu tố chủ yếu sau đây: thành phần, độ mịn và cường độ của xi măng, lượng

diing xi măng và loại phụ gia hóa học dùng trong bê tông, lượng và loại phụ giakhoảng (puzølan), cầu trúc bŠ mặt, hình dạng, thành phần khoáng, thành phần hạtvà cường độ của cốt liệu

Bê tong khối lớn thường không yêu cầu cường độ cao và không yêu cầu chịuứng suất lớn ban đầu, Mác bê tông khối lớn thường được xác định ở tuổi đài ngày(00 ngày, 1 năm, 2 năm), tùy theo kết cấu và công trình được xây dựng trong thời

gian lâu đãi như thể nào Mẫu kiểm tra cưởng độ nén phải có kích thước tiêu chuẳn

“Theo iêu chuẩn Mỹ, dùng mẫu chuẳn hình trụ có đường kính 150mm và chi

300mm với Dmax của cốt liệu không quá 37,Smm; néu cốt liệu lớn hơn, thi sing

tt qua sing 37,Smm dé lấy phần bê tông lọt sing đem đúc miu, Theo tiêu chuẩn

Việt Nam dùng mẫu hình lập phương và kích thước mẫu chuẩn là 150x150x150mm

hoặc mẫu có kích thước lớn hơn Điều quan trọng là phải làm các thí nghiệm liên

quan ở tuổi bê tông qui định để so sánh cường độ mẫu có kích thước tiêu chuẩn đúc

bằng bê tông đã sàng ướt với cường độ mẫu bê tông có kích thước thích hợp đúc.

bằng bê tông Không sàng ướt, và tìm hệ số tính đổi cường độ giữa 2 loại mẫu nay.Nồi chung khuôn phải có kích thước nhỏ nhất bằng hay lớn hơn 3 Kin đường kính

danh nghĩa lớn nhất của cốt liệu lớn (Dax).

Bê tông chịu nén tt, thi cũng chịu kéo tốt hơn: nhưng giữa 2 loại cường độ

này không có quan hệ tuyển tính Biểu thức biểu thị quan hệ giữa cường độ nén và

cường độ kéo có thể như sau: Ry = 33R,`", trong đó: Ry và R, được tính bằng Pa (Pa = 10 Mpa),

1.1.42 Độ thắm nước.

Khi hỗn hợp bê tông có thành phần hợp lý, được dim chin dộng tốc sự

nước không phải là vẫn để quan trọng Độ thắm nước của bê tông phụ thuộc vào

sradien áp lực nước tỷ số giữa áp lực nước và chiểu diy củn công tinh hoặc bộ phận công trình) như trong bảng 1.7 Độ thắm nước của bê tông tăng theo tỉ lệ N/X.

Vi vây việc ding N/X thấp và đầm chặt, bảo dưỡng tt bê tông là những yếu tổ‘quan trọng làm giảm tính thắm nước của bê tông Phụ gia cudn khí và nhiều phụ giahóa học khác cho phép giảm lượng nước trộn và do đó củ thiện tính chống thắm

của bê tông

Bang 1 7: Quan hệ giữa gradien áp lực nước và mác ching thắm của bê tông.

Gradicn áp lực nước “Tới Š 5-10 10-12 lâu:

(một muớc)

Mắc chống thẳm bê tông | Wa Ws We Wo

Puzolan cũng có tác dụng giám độ thắm nước, Theo tài iệu [32], he số thắm K

“của bê tông khối lớn vào khoảng 0,62.10 đến 11,9.10“FE AC gift cột nước.

1.144, Độ bên

Độ bền của bê tông thể hi

việc như thời tiết, tác động của các nhân tổ hóa học và tác nhân mài mòn.

kiện làm3) Hiện tượng khô âm liên tiếp (vùng bê tông tiếp xúc với mực nước lên xuống) làmcho bê tông co nở nl in, có thé gây nứt nẻ, làm suy yêu bê tông.

b) Sự ăn mòn hóa học (phá hoại) đối với bê tông nói chung có thé xảy ra do 4

nguyên nhân chính sau đây:

-‡ Phan ứng hóa học giữa các thành phin của bê tông

4 Bê tổng tiếp xúc với nước có at

4 Bê tông tiếp xúc với nước chứa sun phát.

-# Voi tếtra khỏi bể tông do tác dụng với nước mềm.

“Trong bê tông khối lớn chỉ có tác dụng đầu tiên được xem là nguyên nhân

‘quan trong Phản ứng kiềm - Silie là phản ứng hóa học giữa kiềm (Na;O & K›O)trong xi mảng và SiO có tinh phan ứng có trong cốt liệu, tạo ra hợp chất mới, nởthể tích gây nứt bê tông, do đó không nên ding cốt liệu chứa SiO, có tính phân ứng;Khi phải dàng một loại cốt liệu chứa các thành phần có tính phản img dĩ dùng ximăng có hàm lượng kiểm (Na;O & K,0) thấp, Puzolan có thé tác dụng han cl

phản ứng kiểm sic, nhưng tro bay được coi là kém hiệu quả hơn trong việc khổng

chế phản ứng này so với puzalan tự nhiên©) Sự xói mon:

"Nguyên nhân chính của sự xói mòn bê tông là do bê tông có lỗ rỗng và do ti

xúc với nước, nhất là nước chảy mạnh có tính chất xói mòn Theo tiêu chuẩn Mỹ ACI 210R, việc sử dụng bê tông có cường độ và khả năng chống xói mòn cao sẽ.

làm giảm nguy cơ xi môn, nhưng giải pháp tốt nhất là sy phòng ngừa, loại trừ hoặc

làm giảm nguyên nhân gây xói mòn bằng cách thiết kế, thi công và vận hành côngtrình một cách thích hợp.

1.1.44, Tính chất đàn hồi a) Mô dun din hồi

Bê tông không phải là vật liệu din hồi và biểu đồ quan hệ giữa ứng suất và

biến dạng khi liên te tăng tải trong thường có dang đường cong Tuy nhiên médun

đàn hồi thực tế được coi là không đổi trong phạm vi ứng suất mà bê tông khối lớn.

chịu tác dụng và nằm trong khoảng L,9.10' - 3,8.10' Mpa ở tuổi 28 ngày và từ

2.6.10° đến 4.7.10" Mpa ở tuổi I năm Thông thưởng bê tông có cường độ cao hơn,

có môđun din hdi lớn hơn, có nghĩa là cường độ tăng thì môđun dan hỗi

‘Tuy nhiên giữa hai chỉ tiêu này không có quan hệ tuyển tinh, vì môđun đàn hồi của

bê tông phụ thuộc nhiễu hon vào médun đàn hồi của cốt

1g lắng,

b) Hệ số Poisson:

Hệ số Poisson có xu hướng nằm trong khoảng 0,16 - 0,22 và tăng ít theo thời

sian bảo dưỡng Chỉ tiêu này giống môđun đàn hồi, bj ảnh hướng bởi cốt liệu, hỗ xi

măng và có lệ (huận tương đối với 2 yếu tổ đó.

1.1445 Tính biến danga) Từ biến

Tir biến của bê tông là biển dạng đẻo có khả năng hdi phục một phần Nó xảy ra khi bê tông chịu tải và cổ liên quan đến môđun din hồi của bể tông Bê tông có môdun dan hei lớn, thường có từ bién nhỏ Hồ xi mang có ảnh hưởng ban đầu đối ới từ biển với bê tông chứa cùng loại cbt liệu, giá tr của từ biến liền quan chặt chẽ

với hàm lượng xi mang và tỉ lệ N/X của bê tông.

Biến đải thể tí đổi nhiệt do phản ứng hóa

học sinh ra trong bê tông và do ứng suắt phát sinh khi bê tông chịu ti Khi biến đổi

thể ích quá nhiễu, sẽ phát sinh vết nứt, Vet nút sinh ra tong bê tông là đo co nhiều,

cường độ chịu kéo của bê tông không đầm bio hoặc do khả năng bién dạng khi chịukếo của bê tông kém, Vet nút có thé làm yêu bê tông, ảnh hưởng đến khả năng chịu

tải, độ bên, cũng như hình thi bé mặt của bê tông.

©) Độ co khô.

Độ co khô nằm trong khoảng từ 0.02% của độ đãi b tông nghèo độ sụt thắp đăng cốt liệ tốt, đến lớn hơn 0.10% đối với bê tông giàu xi ming hoặc bê tông

dang cốt liệu xấu, nhiều nước trộn [32] Các nhân tổ ảnh hưởng đến độ co khô là

ham lượng xi măng, thành phan khoáng của nó vả hàm lượng cốt liệu Việc pha phy

gia khoáng thường kim tăng độ co khô, ngoại trủ trường hợp giảm yêu cầu nước.

4) Sự biển dồi th tích tự thân là độ co do các phân ứng hóa học xảy ra trong hỗ xỉ

măng trong bê tông không liên quan với lượng nước trong bê tông Bê tông dùng

puzolan đôi khi có độ co tự thân lớn hơn bê tông ding xi măng pooclăng [32] Sự biển đổi th tích tự thân thuẫn túy có thé nằm trong khoảng từ 0.150.102 mmÌ/mm"

«) Sự biến đổi thể tích do nhiệt thủy hóa:

Nhiệt độ bê tông tăng lên do nhiệt độ thủy hóa sinh ra do xỉ măng tác dụng với

1.1.4.6 Các tính chất nhiệt, và ứng suất nhiệt trong bê tông khối lớn

"Nhân tổ ảnh hướng nhiễu đến tính chất nhiệt của bê tông là nhiệt thủy hóa của ‘xi măng và thành phần khoáng của cốt liệu Một vài loại đá như grant có thể có tinh chất nhiệt biển đổi trong phạm vi rộng, tùy thuộc vào nguồn gốc của chúng Cốt liệu thạch anh được ghi nhận là có tính dẫn nhiệt cao.

4) Nhiệt thay hóa của xi măng làm tăng nhiệt độ trong bê tông Nhiệt thủy hóa phát

sinh khi các thành phần khoáng trong xi măng thủy hóa với nước Nhiệt thủy hóa

phát triển theo thời gian và phụ thuộc vào thành phần khoáng của xi mang như

trong bảng 1.8.

Bang I 8: Nhiệt thủy hóa của các khoảng xi mãng theo thời giam

Cac khoáng Nhiệt thủy hóa trong thời gian, Calg.

Xi măng ngày | 7ngày | 28mgủy | 3tháng | 6tháng

Các loại xi mang khác nhau cho nhiệt thủy hóa khác nhau như trong bang 1.9.Being 1 9: Nhiệt thủy hóa của các loại xi măng theo thời gian

Luong phát nhiệt (KcaUkg)3 ngày 7 ngày | 28mgày“Xi măng có cường độ sm 102 108 4Xi ming thường 19 86 1“Xi ming ta nhiệt trung bình 6 ”“ 2

Xi măng tỏa nhiệt thấp 44 32 6 Nhiệt thủy hóa được xác định bằng phương pháp tecmt theo các TCVN

6070:1995 [18] hoặc được tính theo công thức [5] đổi với xi mang pooeling:Q,= a C38 + bụC2§ + (CsA +d CAF;

Trong đó: a, by, cụ, dy lần lượt là hệ số kinh nghiệm đặc trưng cho sự tỏa nhiệtcủa 1% các khoáng Cạ§, Cz§, CsA và C¿AF và được cho trong bảng 1.10.

€¡§, CS, CsA, C¿AE: him lượng các khoảng chính trong xi mang được tính

bằng % khối lượng xi mang,

Bảng 1.10: Hệ số của công thức tính nhiệt thủy hóu của xi măng poocTông"Thời gian thủy hóa, ngày | — a, b & a

C6 thể giảm tốc độ phát nhiệt bằng cách giảm thành phần C;§ và C;A là các

thành phần phát nhiệt nhanh nhất và nhiều nhất Tuy nhiên việc này có ảnh hưởngđến cường độ và tốc độ cứng ban đầu của xi măng, vì thành phan CS có tác dụng.

chủ yếu đối với cô cường độ 28 ngày của xi mang và CsA có ảnh hưởng nhiều đến sự đông cứng và cường độ ban đầu (từ | đến 3 ngày) của xi mang,

Nhiệt của bê tông trong kết cầu trong quá trình xây dựng được quyết định bởi nhiệt thủy hóa của xi ming, nên cũng phat trién theo thời gian và phụ thuộc vào loại

xi măng.

Hầu hết nhiệt tỏa ra từ 6 - 7 ngây đầu sau khi đỗ bê tông Sự tăng nhiệt hiu hư xảy ra ở 2 ngày đầu, Giá ting lớn nhất 8 - 12 giờ từ khi cho nước vào trộn “Trong quá trình tăng nhiệt nếu nhiệt độ cao, th tốc độ tăng nhiệt nhanh; ở nhiệt độ thấp thi tốc độ tăng nhiệt chậm.

“Quá trình thay đổi nhiệt độ chia làm 3 thời kỳ: Tăng nhiệt, giảm nhiệt, ôn định

nhiệt độ như hình 1.4 Từ hình này cho thấy rằng nhiệt độ cao nhất của bê tông

(Tx) bằng nhiệt độ trong bê tông lúc đỏ (Tp) cộng với nhiệt độ do sự phát nhiệt

lớn của xi mang (T,) Từ nhiệt độ (Tp) đến (T„„,) là thời kỳ tăng nhiệt Sau khi đạt cđến (Tux) thì nhiệt độ trong bê tông sẽ giảm din tới (T,): giai đoạn này là thời kỳ:

giảm nhiệt Cuối cùng nhiệt độ bê tông ôn định, đó là thời kỳ ôn định.

Bon vị nhiệt lượng pháp định là 1Keal = 4186,8 J.

"Nhiệt độ bê tông khi đỏ T, và nhiệt độ của bê tông sau khi trộn Ty có quan hệ

“Trong đó: At là biến đổi nhiệt độ thay đổi của bê tông từ lúc ra khỏi máy trộn

đến lúc đồ vào khoang đổ (°C), Nếu nhiệt độ lúc rộn gần như nhiệt độ không khí,

th lấy At= 0 Khi nhig độ không khí cao hơn nhiệt độ dn, At a dương và ngược

lại At là âm Trị số At qu ồ

Atliy bằng khoảng 15 40% tị số chênh ch giữa nhiệt độ trộn và nhiệt độ không

Khí khi Vận chuyển

lịnh ở tị số chênh lệch nhiệt độ trong cối trộn bê tông,

Tụ là nhiệt độ hn hợp bê tông khi trộn (°C) Nhiệt độ này là tổng hợp nhiệt độ‘cia các vật liệu thành phần, được tinh theo công thức sau:

Cy Tỉ nhiệt của loại vật liệu ¡ khi trộn bE tổng (KMke "C)] Tỉ nhiệt củ

nước và xi ming là 42 và 0,8 và của cốt liệu là 0.8 - 0,96; Cũng có thé qua thựcnghiệm để xác định các giá tị này:

G,: Khối lượng vật liệu i trong ImỶ bê tông (kg/m');

T Nhiệt độ của vật iậ lúc đồ vào cối trận °C),

Nhiệt độ của nước được lấy bằng nhiệt độ nước bình quân ong thắng ở vùng

đó, nhiệ độ xi máng th tủy uộc vio kho bảo quan và cổng cụ tận chuyén vàotrạm trộn nhiệt độ của cốt liệu thường gin với nhiệt độ không khí Khi dùng cốtliệu bị phơi nắng một tuần trước đó, thì nhiệt độ cốt liệu cao hơn nhiệt độ bình quân

trong tháng từ 3 - 5°C.

"Nhiệt độ của bê tông (T,) có thể được tinh toán theo công thức sau đây:Trong đó:

Ty, Te Ty là nhiệt độ của cốt liệu, xi măng và nước;

Wa, We, We là khối lượng của cốt liệu, xỉ mang và nước trong một đơn vị thể

tích bê tông

0.22 là tử số gần đúng giữa tỉ nhiệt của vật liệu khô và tỉ nhiệt của nước trongbê «ig Chú ý là vào ban đêm, về mùa hè nhiệt độ của cốt liệu và nước không,nguội nhanh bằng không khí, nên không thể coi nhiệt độ của chúng bằng nhiệt độ

không khí Nhiệt độ thực tế của bê tông sẽ cao hơn tị số tính toán một chit do công

cơ học sinh ra rong khí trộn và sau đó tăng cũng do nhiệt sinh ra từ thủy hóa xỉ

Theo tàiigu [40] độ tăng nhiệt độ đoạn nhiệt của tông có thể tính bằng

công thức sau đây: T=

Trong đó: T - Độ tăng nhiệt độ của bê tông, "F;

C - Ham lượng xi măng, Lb;

M- Nhiệt thủy hóa của xi mang, Btu/Lb;

Ghỉ chú: IBtu.053.10, ILb=0.4536kg; "P= 1,80'C + 32

ĐỂ xác định chính xác nhiệt độ của be tông trong từng trường hợp cụ th, có

thể đo trực iếp nhiệt độ của hỗn hợp bê tông mới trộn bằng nhiệt kế theo

Mỹ [34].bì Ứng

su chuẩnsuất nhiệt và nứt do nhiệt

Sự thay đội nhiệt độ của bê tông dẫn đến biển đổi hình dạng của nó Sự biển 4 hình dạng không được tự do sẽ sinh ra ứng suất do nhiệt độ thay đổi gọi là ứng

nhiệ Cường độ chịu nén của bê tông kh để gì nếu ứngnhiệt sinh hiệu ứng nế ứng kéo, thi gây nứt bê lông, Tùytheo điều kiện của khối bê tông tự do hay không, Thường phát sinh 2 loại vết nứtnhư sau

lớn thì không có vícòn nếu sinh ig

(1) Nứt bề mgt: Nhiệt độ thay đổi dẫn đến thay đôi thể tích còn việc có sinh ứng suất nhiệt hay không còn phụ thuộc vào vật thể có tự do hay không.

Trong quá trình 46 bê tông, mặt ngoài khối bê tông tỏa nhiệt nhanh, nhưng

bên trong tỏa nhiệt chậm, nên sinh ra chênh lệch nhiệt độ và thẻ tích biển đổi khác.

nhau, làm hạn chế nhau Nhất là khi mới đổ xong, nhiệt độ bên ngoài đột ngột hạthấp, làm b& mặt khối bê tông co lại: còn bên trong thì nở ra, làm cho sự biến hình

trong ngoài càng lớn, sự cản rở nhau càng mạnh Khi đó trong lòng b tông sinhứng suit nén, bÈ mặt sinh ứng suất kéo Khi ứng suất kéo xuất hiện (ở mặt ngoài)vượt quá ứng suất kéo cho phép, sẽ xây ra nứt mặt loại nứt này thường phát sinh

trên mặt đứng của khôi bê tông, phương hướng không cổ dinh, vết nứt tương đối

nhiều, bê tông Iai mới dd ứng suất kéo còn nhỏ, nên loại vớt nứt này thường ngắn vànông, có khả năng "khép lại" do nhiệt độ trong khối bê tông hạ dẫn Nhưng nếu sau

3 - ngày nhiệt độ bên ngoài đột ngột giảm, tt nhiên vất nứt sẽ có khả năng pháttriển

(2) Net xuyên và nứt sâu:

Có sự Kim edo nền móng (nh én đã hy bê ông cũ) đối với bê tông mới

đổ, Lục kim chế này phát sinh đối với gi đoạn bẻ tông phát nhiệt (nổ ra sinh ứngsuất nền) và giai đoạn hạ nhiệt (co lại sinh ứng suất kéo) Khi ứng suất kéo vượt quákhả năng chịu kéo cho phép của bê tông, sinh ra nút được gọi là nứt do kìm chế,

Loại nứt này bắt đầu từ mặt tiếp xúc với nền và phát triển lên trên, ở trường hợp nghiêm trọng có thể nứt suốt khối bê tông, phá vỡ sự chỉnh thể, nên thưởng gọi là nứt xuyên Vì vết nút có thể sâu tới 1 = 3em, nên gọi là nút sâu Vết nứt thường, trực giao với mặt nền, có thể xuyên suốt đập, và ảnh hưởng xắu đến sự chống thắm

của đập.

Nit xuyên sinh ra ở thời kỳ công trình đang được vận hành, nên rất nguyhiểm Nó làm mắt tính chỉnh thể của công tình Nếu không phát hiện và xử lý kịp

thời, thì công tình có th bị phá hoại

.©) Một số biện pháp giảm nhiệt độ và chống nứt

Nhiệt độ trong bê tông thưởng khá cao, tùy thuộc vào him lượng xi mangtrong bê tông như trong bảng 1.11

“Bảng 1 11: Nhiệt độ trong bê tông của một sổ công trình“Hệ xi ming tong

‘Ten công tình, tên nước | hỗn hợp bê tông, |Nhigt độ min, °C Nhiệ độ max, "C

theo khỗi lượng

"Nhiều biện pháp đã được áp dụng để chống nứt do nhiệt, nhằm đảm bảo sự

toàn vẹn của kết cấu và đảm bảo tuổi thọ công trình, trong đó có các biện pháp

thường dùng sau đây:

-# Sử dụng vật liệu thích hợp, đặc biệt là xi mang, Các loại xi mang được quan

tâm sử dụng là: xi mang poocling ít ta nhiệt, xi măng hn hợp ít tỏa nhiệt (có pha

phụ gia khoáng) xi ming poocling hỗn hợp, trong đồ có pha puzolan và xi măng

pooclăng xi hạt lò cao Nếu dùng xi mảng poocling (thưởng tỏa nhiệt nhiều), thì

phải pha phụ gia khoáng đểim nhiệt thay hóa của xi măng

4 Dùng các loại phụ gia khoáng và phụ gia hóa thích hợp trong bê tong,

+ Xúc định thành phin bê tông với him lượng xi măng ít nhất, vì xi măng là tác nhân phát sinh nhiệt thy hóa dẫn đến tăng nhit độ bên trong khối bê tông

-# Dùng các biện pháp thi công thích hợp để giảm nhiệt độ bê tông, nhất à khi

thi công vào mùa hè, thờiết nóng, nhiệt độ cao như làm nguội vật liệu trước khi

trộn, thi công vào buổi sớm hoặc ban đêm, giảm thời gian vận chuyển và sơn trắng

hoặc che phủ thùng xe chờlông

4 Giảm nhiệt wong khối bê tông bằng cách lắp đặt đường ống trong khối bê

tông và cho dòng nước lạnh chảy qua để hạ nhiệt v.v

1.2 Các phương pháp thiết kế thành phần bê tông khối lớn

1.2.1 Phương pháp thiết kế thành phần bê tông khối lớn theo AC ana

Đây cũng là phương pháp kết hợp tinh toán với thực nghiệm Trước tiên xác đình thành phần tính toán của bê tông dựa theo các bảng biểu, sau đó phải kiếm tra thành phần tính toán để điều chỉnh sao cho bê tông đạt được các yêu cẩu đã dé ra.

Theo tà ng được sử dụng trước hếtgu [32], thủ tục thiết kế thành phần

448 khống chế sự phát nhiệt và sự tang nhiệt đô, trong khi đó thỏa mãn các yêu cầu

về cường độ và độ bền Cường độ và tính bền trước hết được quyết định bởi ti lệ

NIX Ti lệ NIX được xác định theo bảng biểu lập sẵn Tuy nhiên tỉ lê đó cũng được

hiệu chỉnh thông qua các mé bê tông rộn thử Kết quả thử có thé chỉ ra rằng cường

độ và độ bên của bê tông chỉ phối thành phần hom là nhiệt độ phát sinh Khi đồ, phải

ân thiết để không chế nhiệt Lớp bê tông phin bên ngoài của

đập trọng lực phải thêm xi mang để đảm bảo độ bền.dùng các biện pháp,

Phương pháp tinh thành phần bê tông khối lớn được tink bày trong tài liệu

[31], gồm các bước sau day:

> Bước 1: Xác định trước tắt cả các yêu cầu đối với tính chất của bê tông khối lớn

—Nhiệt độ tối đa khi đổ bê tông;

~Cường độ bê tông yêu cầu ở tuổi quy định;

—Yêu cầu chất lượng đối với ốtiệu;

~Loại xi măng và puzolan

> Bước 2: Trên cơ sở các yêu cầu đó xác định các tính chất sau đây của vật liệuchế tạo bê tông

—Khối lượng tiêng của edt iệu nhỏ (cá) và cốt iệu lớn (đi; Độ hap thy nước của cốt liệu (cát, đá);

Môđun độ lớn của cốt liệu nhỏ;

~Khỗi lượng riêng của xi ming pooe lãng; puzolan và hỗn hợp của chúng và

nhiệt thủy hóa ở tuổi 7 ngày;

Lượng trộn khoáng (puzolan) trong xi ming được xác định sơ bộ bằng: 20

-35% khối lượng chất đính kết

> Bước 3: Xác định ti lệ „ Ÿ_ (N là lượng nước trộn và CDK là lượng chất dínhWIE CRE (N là lượng nước 7Kết ong tm! bể tổng, tong đố bao gồm xi mảng và puzolan) Nếu H lệ „Ÿ ,8 8d bao g g Và pươlan) =

không được quy định trong bản quy định kỹ thuật của dự án, thi có thể được xácđịnh theo vị trí của kết cầu công trình như bảng 1.12

+ adi với bộ tông Khi ir

Bảng 1 12: Tile Ee đối với be tông Khối lớn

tị x

Điều kiện và vị trí của kết cau OK

Phin mớm nước trong công trình thủy lợi hoặc đường mép.

nước, ở đồ bê tông khi bão hòa nước khi khô (vùng mye nước 055

lên xuống)

Phin bên trong của kết cầu bê tông khối lớn Không hạn

Phin ngoài (tiếp xúc với môi trường xung quanh) 055

Hoàn toàn ngập trong nước 058Bê tông đỗ trong nước 045

Tidp xúc với nước ngằm chữa nhiên sunphát hoặc các dung

dịch ăn mòn khác, nước biên 045 “Chịu tác đụng của đồng nước chảy mạnh (tbe độ tới [2m/9) 045

Ghi chú: CDK là chất dính kết, ở đây có thé chỉ là xi măng hoặc xi măng pha.Puzolan,

Tỉ lệ N/CDK cũng có quan hệ với cường độ bê tông như bảng 1.13Bảng 1 13: Quan hệ gân đúng giữa cường độ bê tông và tỉ lệ NICDK

“Cường độ nền của mẫu bê tông hình ire

Tilệ N/CDK (15 x 30mm) ở tuổi 28 ngày, MPa

Ghi chú: Đề chuyên đổi giá trị cường độ bê tông của mẫu hình trụ sang mẫu lập phương ti chuẩn (15x 15 15cm) phải nhân với hệ 96 L2

So sánh 2 giá tị N/CDK tra được ở 2 bảng trên, chon lệ NICDK nhỏ hơn, Tỉ

lệ N/CDK có thể giảm đã 009, dé lệ NICDK lớn nhất cho phép không bị vượt quá

Khi hiệu chính ở hiện trường Khi không pha Puzolan, th ti lệ N/CDK xẽ chuyểnthành lệ NIX

> Bước 4: Xác định lượng nước trộn theo bang 1.14, dựa vào đường kính danhigu lớn sẽ dùng và độ sụt yi in hợp bê lông:

nghĩa lớn nhất của

Bang 1 14: Lượng nước trộn gan đúng cho Im’ hẳn hợp bê tông.

Đường kính danh nghĩa lớn nhất của cốt liệu lớn

1) Đường kính danh nghĩa lớn nhất của cốt iệu kim lấy theo mắt sàng Mỹ có

kích thước hơi khác các sing ma chúng ta thường ding theo TCVN 7570:2006, Cóthể ding giá tỉ tương đương:

2) Lượng nước ding cho bê tông có đường kính danh nghĩa lớn nhất lớn hơn

38mm được ghi trong bảng 1.14 ứng với độ sụt của hỗn hợp bé tông đã được sàng

ớt để loại bộ các hạt lớn hơn 37,5 mm (có nghĩa là trong hỗn hợp bê tông không

còn những hạt lớn hơn 37.5 mm)

3) Số liệu về lượng nước trộn ghi trong bảng 1.14 ứng với đá dim cấp phối

bu là đá sỏi, thi lượng nước trộn thường giảm đi 10 lít

, nên cần 4) Nhiệt độ đổ bê tông cũng ảnh hưởng đến lượng nước trộn yêu cỉ

cổ sự điều chỉnh lượng nước trộn.

5) Nếu ding phụ gia giảm nước (hóa déo hay siêu dẻo), thì giảm lượng nước.trộn theo khả năng giảm nước của phụ gia Lượng nước có sẵn trong phụ gia lỏng

của lượng nước trộn bê tông.cđưa vào bê tông phải được coi là một pl

> Bước 5: Xác định him lượng khí (Nếu có yêu cầu và có pha phụ gia cudn khí) -Chon hảm lượng khí (không khí) trong hỗn hợp bê tông có đường kính danh nghĩalớn nhất của cốt liệu lớn khác nhau theo bang 1.15.

Bảng 1.15: Hàm lượng vita và hàm lượng khí gin đồng trong hồn hop bê tông

Baim 150 039 30-40Baa 150 nại 30-40Daim 75 oa 35-45Basti Tm 0m 35:45

Giữa tổng him lượng khí (A) và hàm lượng khí của phần bê tông đã loại bỏ

các hạt lớn hơn 37,5 mm (a) có quan hệ sau đây:

terh 100) Trong dé: A: ting lượng khí được biễ thị bằng Se:

a: Him lượng khí của phần bé tông đã sing bd các hạt lồn hơn 37,5 mm, %: +: Tỷ số giữa thể tích tuyệt đối của cốt liệu lớn hơn 37,5mm và thể tích tuyệt đối của tắt cả các vật liệu trong hỗn hợp trừ thể tích khí,

"Nếu 100% hạt cốt liệu lọt qua sàng 37,5 mm thì r= 0 và A =a

> Bước 6: Tinh hàm lượng xi măng trong ImÌ hn hợp bê tông theo ti lệ N/X hay(N/CDK) và lượng nước trộn được xác định được 6

> Bước 7: Xác định thể tích tuyệt đối của chất dính kết (xi mang + puzơlan) theo

Trong đó,

—V.a: Thể tích tuyệt di của chất đính kết, m,

Vee: Thể tích tuyệt đối của xi mang, m’;

—V,: Thể tích tuyệt đối của puzơlan, mÌ; ~CDK: Khối lượng của chất dính kết, kg/dm”; Peak: Khối lượng riêng của chat dính kết, kg/dm; px Khôi lượng riêng của xi ming, kgidm);

—py Khôi lượng riêng của puzotan, kg/dm`;

1 đối của chất dính kế ~p Tig puzotan tính the th ích ty

á% thể &

=x: Him lượng xi ming được tính bằng lượng chất dính

> Bước 8: Xác định % TTTĐ của cốt liệu lớn trong tổng TTTĐ của cốt liệu theo bảng 1.16 dựa trên môđun độ lớn của cát và đường kính danh nghĩa lớn nhất của cốt

liệu lớn

Bảng 1 16: Ham lượng cốt liệu lớn

(Phần trăm của tổng cốt liệu theo thể tích tuyệt đổi)

"Mô dun độ lớn của cátGhi chi: CTN là cát tự nỉ 1 CN là ft nghiền

> Bước 9: Xác định thể tích tuyệt đối của cốt liệu (cát + đã bing cách lấy một đơn

vi th tích bê tông tr đi thể tích tuyệt đối của các thành phan xi măng, nước và phụ

gia như đã được tính ở trên Dựa vào % lượng cốt liệu lớn đã được chọn ở bước 8,

xác định thé ích tuyệt đố riêng của cốt liệu lớn và cốt liệu nhỏ.

> Bước 10: Chuyển đổi tit cả thể tích tuyệt đối của các vật liệu thành phần trong

hỗn hợp bê tông sang khối lượng của chúng bằng cách nhân thể tích tuyệt đối với

khi lượng riêng của từng vật liệu

> Bước 11: Kiém tra him lượng vữa

Từ các thé tích tuyệt đối được tính ở trên, tinh ham lượng vữa rồi so sánh kếtquả đồ với giá trị ở bảng 1.3 và làm thí nghiệm trên bê tông để điều chỉnh thànhphần bê tông.

> Bước 12: Chế tạo mẻ trộn để kiểm tra độ sụt, cường độ và các tính chất yêu cầu khác, qua đó điều chỉnh thành phần bê tông nếu cần thiết để bê tông đạt được các.

yêu cầu đã dé

1.2.2 Phương pháp 1 ích tuyệt đối dùng công thức Bolomey ~ Skramtaev

Phương pháp này dựa trên gi định là sau khi được đầm chặt, hỗn hợp bê tông

.được đặc chắc hoàn toàn Khi đó tổng thể tích tuyệt đối của các vật iệu thành phần trong 1 mì” hỗn hợp bê tông bằng 1000 It Dắy là giả định để thuận tiện cho việc tính toán thành phần sơ bộ (ban đầu) của bê tông Trong thực tế thì trong hỗn hợp

bê tông sau khi dim vẫn có một hàm lượng không khí khoảng I-2⁄ thể tích bê

Bê tổng khối lớn cũng là một loại b tông mác thông thường, chỉ có thêm yêu cầu là phải quan tâm đến tinh chit nhiệt Ngoài ra thường có phụ gia khoảng để

giảm nhiệt trong bé tông, hoặc giảm mắc xi măng khi mác xi mang cao mi cườngđộ bê tông lại thấp Vì vậy có th tính thành pl ig theo phương pháp thể tích

tuyệt đối ding công thực Bolomey ~ Skramtaev ĐỂ giải quyết vẫn đề nhỉ

đăng xi ming pooclãng it 6a nhiệt hoặc xi ming pooclãng hỗn hợp ít tôn nhiệt và

áp dụng các biện pháp khống chế nhiệt trong sản xuất và thi công bê tông

bê tôi

Phương pháp này được viết trong giáo trình VLXD của Nga [41] và của Việt

Nam [4], cũng như đã được đưa vào TCVN 4453-87 [13]

Nội dung của phương pháp này bao gồm các bước sau đây:

> Bước 1: Xác định ty lệ X/N theo công thức của Bolomey-Skramtaev

‘Aj Aa hệ số phụ thuộc chất lượng cốt liệu; ,65 với cốt liệu chất lượng tốt;

,60 với cốt liệu chất lượng trung bình;

L55 với cốt liệu chất lượng kém,

> Bước 2: Xác định lượng dùng

nước N theo biểu đổ hình 1.5 phụ

thuộc vào Dyoy và độ lưu động (Độ.sụU của HBT. Lượng nước, kg Jm"

Hình 1 5:Biéu đồ xác định lượng nước trộn.

1 Dyux = 10mm; 2 Dạ„„ = 20mm,

3 Doug = 40mm; 4 Day = 70mm).Wske, sau đồ số

sánh lượng dùng xi mang vừa tinh được với lượng dùng xi mang tối thiểu cho phép.

(Lượng đùng xi măng tôi thiểu đối với kết cầu bê tông không thép là 200kg/m’, với

kết cầu bê tông cốt thép là 220kg/m* và với kết cầu làm việc trong môi trường nước.

là 250kg/m`, và chọn dùng tr số lớn hơn.

> Bước tác định lượng dùng cốtiệu lớn và nhỏ

Hn hợp bê tông sau khi nhào trộn và dim chit hoàn toàn theo gi định thỏa

mãn phương trình:

POPP. B|> v, =1000

Lượng hỗn hợp vita xi mang cát ip đầy các lỗ ring của cốt liệu thô, vừa bao bọc một lớp mỏng và kín tên b mặt của nó để dim bảo độ lưu động của hỗn hợp

bê tông

XN CD

PB PM

“Từ hai phương trình này tính được:

Lượng ding cốt liệu lớn: D

Trong đó:

/2.:PsØ,50,: Khối lượng tiêng của Vg về

xi ming, nước, cát, đá, kg/dm); no cai 2 eal

a: Khối lượng thể tích xốp của đó, ở E2

ø 12

4: Độ rồng (hồng) của đá; rụ

F tú

a Hệ số trượt (hệ số dư vữa) được tra Lư".

từ biểu độ hình 1.6 2 Ti nước- xỉ măng (NP)

Hinh 1 6:Biễu dé để xác định hệ sổ trượt a

in diy đã xác định được thành phần tính toán của bê tôn

số pha phụ gia khoáng thtvà PGK),

Nếu trong bê tng 4 tổ X được thay thé bằng CKD (hỗn hợp của xi măng > Bước S: Kiểm tra bằng thực nghiệm và hiệu chính li thành phần đã tinh toắn.

Khi thiết

liệu tổng hợp từ thực nghiệm trên một số vật liệu và có thể sai khác với vật

dùng cho thiết kế, nên sau khi tinh toán sơ bộ cần phải kiểm tra tinh công tác (độsut), cường độ của bê tông Trong quá tình kiểm tra có thé phải hiệu chỉnh lượng,

dùng các vật liệu thành phần dé bê tông đạt các yêu cảu đã đề ra Khâu cuỗi cùng là kế sơ bộ ta ding một số bảng tra hay biểu đồ lập sẵn, Day là các số

tính lại lượng chi phí ật liệu cho một mét khối bê tông hoặc lượng dùng cho một

mẻ trộn của máy trộn có tính đến hệ số sản lượng của máy trộn và độ âm của cốt

liệu ở hiện trường

*# Trong tài liệu [3] cũng nêu ra phương pháp thi: thành phan bê tông theothể tích tuyệt đội ding công thức Bolomey ~ Skrantaey, hưng có một số gm

khác, đã được Việt Nam hóa một phần So sinh hai phương php được nêu a

trong tà iệu [4] và tài iu [3] nhữ ong bảng dưới đây:

Bảng 1 17: So sánh hai phương pháp TKTPBT theo thé tích tuyệt đổiSTT] Theo gio tinh VLXD [4]“Theo chi din ky thuật]

1 | Tính X/N theo công thức Bolomey ~Skrantaev với A = 0.65; 0,60; 0,55:và XIN dat được nhỏ hon;

2 | Xtc định N theo hình về dựa vàovà XIN dat được lớn hon;

“Xác định N theo bảng dựa vào D„u„:Ma độ sục,

3 | Xúc định hệ số dư (K,) theo biểu đồ

phụ thuộc vào X và Sy:

Xác định hệ số dư (Ky) theo bảng Phụ thuộc vào My, thé teh hồ xỉ

X và N có thé khác nhau đo cách xác định khác nhau nên C có thể khác nhau;

6 Do hai phương pháp TKTPBT này có khác nhau it nhiều nên chúc chin

'TPBT tính toán được sẽ khác nhau.

1.23 Luận hàn về hai phương pháp của Mỹ và Nga1.2.3.1 So sánh hai phương pháp.

Phương pháp của Mỹ được quy định dễ tiết kế TPBTKL Đó là phương pháp

ding tiếng cho BTKL, côn phương pháp của Nga là phương pháp ding chung cho

bê tông thông thường Nếu quan tâm thêm vấn đề nhiệt, thì có thẻ áp dụng phương pháp này cho BTKL Ngoài ra phải có yếu tố phụ gia khoáng thường dùng trong.

BTKL, Nhu vậy trong bê tông không phải chỉ có xi ming (X), mà còn có cả PGK

nên được gọi chung là chất dính kết (CDK) Hai phương pháp này có một số điểm

siống nhau và nhiều diém khác nhau được trình bày trong bảng dưới đây:

Bang 1 18: So sánh hai phương pháp của Mỹ và Nga

Phương pháp của NgaST | Phương pháp của Mỹ (ACI211.1)

(Giáo tình VLXD)

1 | Phuong pháp tinh toán kết hợp với | Như cột bên

thực nghiệm, sau khi tính toán phải

thí nghiệm để kiểm tra và hiệu chỉnh

TPBT đã tinh toán

2 | Xác định ti lệ NIX theo bảng, phụ |Xác định XIN theo công thức

thuộc vào Mác bê tông (cường độ cy — Skramta

nến Ry) lượngngược lại được NIX

3 | Cường độ bê ông được xác định theo | Cường độ bê tông được xác định trênmẫu hình try 15 x 30 cm mẫu lập phương 15 x 15 x 15cm và

lớn hơn 12 lần cường độ mẫu hình

4 | Xác định N theo bang, phụ thuộc vào | Xác định N theo biểu đồ, phụ thuộcDan và §, Vào Du, và Sy

5 [> Xác đình TTTD của đã (inh bằng | -Xác định khối lượng đá (Ð) theo

%%TTTĐ của cát và di) theo bảng ‘ep 1000

công thức Ð :

Qua dé xác định được tỉ lệ của từng | ° n8 Long loại cốt liệu cát và đá theo TTTĐ; te Ps

~ Xác định TTTD của hỗn hợp cát đá | - Dùng công thức thể tích tuyệt đối

theo công thúc TIT (nhưng có | (không cố him lượng khi) để tính

hàm lượng khí được xác định bing | khối lượng cát

cách tra bảng);

2! c=|1000-4 +25) p;

- Từ đó tính được TTTĐ của riêng ra.

sắt, đá và cuỗi cùng tính được khôi

lượng của cất và đác

6 | Do cách tinh toán, xác định khác nhau, nên chắc chin TPBT tính toán được

sẽ khác nhau.

1.2.32, Cải tiến cách xác định hàm lượng xi măng và phụ gia khoáng (Puzơlan)Ở bước 6 đã xác định được hàm lượng CKD Ở bước 7 của phương pháp

‘TKTPBTKL của ắn gon hơn như sau:“6 thể làm cụ thé và n

6 Việt Nam tỉ lệ PGK được cho theo khối lượng, nhưng theo tài liệu Mỹ ti lệ

PGK trong bê tông có thé cho theo TTD hoặc KL, nên ở đây có thể phần ra haitrường hợp:

4 THỊ: Nếu him lượng PGK được cho theo 4 của khối lượng chit kết dính (Pu), thi tính ngay được him lượng X và PGK như sau:

CKDsP — CKPa(100~ P)PGK = ke): X= k

100 bai 100 ws)

+ TH2: Nếu ti lệ PGK trong CKD được cho theo %TTTĐ của CKD (P4),

thì chuyển đổi sang ti lệ PGK theo % khối lượng của CKD như sau:(Cong thức chung tính lệ PGK theo TTTD là:

‘Sau khi biết tí lệ khối lượng của PGK, thi lại tính hàm lượng PGK và XM theo khối lượng như trong THỊ

“Cách tinh như vậy sẽ cụ thé và đơn giản hơn bước 7 của phương pháp My.