Bê tông - Phần 3 ppsx

221 Vẽ biểu đồ quan hệ SN - X (hình 5.46). Nh vậy ta đã lập xong các quan hệ cần thiết giữa các thông số của bê tông. Muốn tính toán thành phần bê tông theo phơng pháp này, ta sử dụng các đồ thị đó nh sau: Đầu tiên từ độ lu động (độ sụt) yêu cầu theo đồ thị hình 5.46 tra đợc lợng xi măng cho 1m 3 bê tông. Tiếp đó từ mác bê tông yêu cầu tra đồ thị hình 5.45 đợc tỷ số X N . Căn cứ vào các trị số của X và X N tìm đợc, tính ra đợc lợng nớc trong 1m 3 bê tông (N). Cuối cùng từ N X tra đồ thị hình 5.43 tìm đợc mức ngậm cát tốt nhất. Từ mức ngậm cát đó tra biểu đồ 5.44 xác định đợc ob . Biết đợc các thông số X, N, m c và ob của bê tông, ta có thể xác định đợc thành phần bê tông. Đ5.3. Các loại bê tông khác I. Bê tông mác cao Mác bê tông mác cao có số hiệu từ 600 ữ 800kG/cm 2 . Giới hạn cờng độ bê tông mác cao phụ thuộc vào trình độ phát triển kỹ thuật sản xuất ximăng, bê tông và bê tông cốt thép. Trớc đây bê tông mác 400 đã đợc xếp vào loại cao. Hiện nay bê tông mác 400 đợc sử dụng rộng rãi trong thực tế sản xuất và trở thành bê tông thông thờng. Sử dụng bê tông mác cao sẽ làm giảm tiết diện kết cấu, giảm khối lợng công trình, nâng cao giá trị sử dụng và mở rộng phạm vi sử dụng bê tông cốt thép. Bê tông mác cao có cấu trúc rất đặc chắc, nên độ bền cao và ổn định trong các môi trờng xâm thực. Bê tông mác cao dùng xi măng có hoạt tính lớn và tỉ lệ N X nhỏ, nên thờng cứng nhanh. Môđun đàn hồi ban đầu tăng theo cờng độ chịu nén. Hàm lợng cốt liệu 0,85 ữ 0,95m 3 trong 1m 3 bê tông, có môđun đàn hồi bằng 400.10 3 500.10 3 kG/m 2 . Mặc dù dùng nhiều xi măng, nhng độ co ngót không lớn, vì trị số N X nhỏ và hàm lợng đá lớn. Cờng độ của bê tông mác cao có thể bằng hoặc thậm chí cao hơn mác xi măng dùng do sử dụng vật liệu có chất lợng cao. Cấu trúc bê tông hợp lý và phát huy đợc cao nhất 222 những tính năng của vật liệu. Trong bê tông mác cao hàm lợng cốt liệu lớn đặc chắc đạt đến mức bão hòa, tạo nên bộ khung cứng liên tục, nhờ đó cờng độ bê tông có thể tăng thêm 15 ữ 20%. Mặt khác với N X nhỏ (khoảng 0,3 ữ 0,4) đá xi măng sẽ đạt đợc độ đặc chắc lớn và cờng độ cao, vì vậy có thể hạn chế lợng xi măng trong khoảng 600 ữ 650kg trong 1m 3 bê tông và bê tông đặc chắc cả về cấu trúc vi mô lẫn vĩ mô. Có thể giảm lợng nớc yêu cầu bằng mấy biện pháp sau đây: - Sử dụng bê tông cứng khô và cứng khô vừa; - Sử dụng cốt liệu thô sạch và cấp phối tốt (gồm 2 ữ 3 cỡ hạt) độ rỗng nhỏ nhất (khoảng 37 ữ 38%). - Giảm đến mức tối đa hàm lợng vữa trong bê tông nhờ cốt liệu có cấp phối tốt và hệ số bọc nhỏ (tới 1,2), do đó có thể tăng mật độ của cốt liệu thô trong hỗn hợp bê tông (đến 0,85 ữ 0,90). - Giảm hàm lợng cát trong hỗn hợp cốt liệu, đồng thời sử dụng cát hạt lớn, sạch, cấp phối tốt; - Dùng xi măng mác cao nhất với độ đặc tiêu chuẩn không vợt quá 25 ữ 25,5%. - Nếu phải sử dụng các phụ gia hoạt tính bề mặt tăng dẻo nh CC thì liều lợng dùng bằng 0,2% khối lợng ximăng. Do bê tông mác cao có độ cứng lớn và thành phần vữa ít, nên cần sử dụng phơng pháp đầm chấn động tốt để đảm bảo hệ số đầm chặt cao (không nhỏ hơn 0,98 ữ 0,99). Để nâng cao chất lợng hỗn hợp bê tông, bảo đảm tính đồng nhất, nên dùng máy trộn cỡng bức (trục trộn quay, thùng đứng yên) và thời gian nhào trộn không đợc ít hơn 5 ữ 6 phút. Chế độ dỡng hộ nhiệt ẩm và điều kiện cứng hóa về sau phải bảo đảm cho xi măng đợc thủy hóa hoàn toàn. Cần chú ý là nếu tiếp tục tăng cờng độ chịu nén của bê tông (ví dụ tới 900 ữ 1000 kG/cm 2 ), thì cờng độ chịu kéo của nó sẽ giảm tỉ lệ với độ tăng cờng độ chịu nén và do đó cần có biện pháp nâng cao khả năng chống lại ứng suất kéo ví dụ nh nghiên cứu các loại xi măng mới, tăng cờng cốt thép trong bê tông, v.v II. Bê tông nhẹ cốt liệu rỗng 1. Khái niệm Bê tông nhẹ là loại bê tông có dung trọng 1800kg/m 3 . Bê tông nhẹ đợc sử dụng trong các loại công trình dân dụng để giảm bớt khối lợng, giảm khả năng truyền nhiệt của bê tông. Trong những năm gần đây bê tông nhẹ đã đợc sử dụng trong các công trình cần và công trình thủy lợi. 223 Dung trọng và cờng độ nén là những đặc trng kỹ thuật cơ bản của bê tông nhẹ. Chúng phụ thuộc vào độ đặc chắc và những đặc trng cấu tạo và có ảnh hởng đến các tính năng kỹ thuật về xây dựng khác của bê tông. Hiện nay có thể chế tạo đợc các loại bê tông có dung trọng từ 300 ữ 1800kg/m 3 và cờng độ tơng ứng từ 15 ữ 30 đến 400 ữ 500 kG/cm 2 . Loại bê tông nhẹ đợc dùng phổ biến có ob = 900 1400kg/m 3 và cờng độ trong khoảng 50 ữ 200kG/cm 2 . Bê tông nhẹ đợc phân loại theo cấu tạo và công dụng, theo cấu tạo có thể phân thành: - Bê tông nhẹ cấu tạo đặc: các lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu đợc nhét đầy bằng vữa ximăng, còn độ rỗng của bê tông chính là độ rỗng của cốt liệu; - Bê tông nhẹ cấu tạo xốp: các lỗ rỗng đợc nhét đầy bằng vữa xi măng xốp; - Bê tông nhẹ cấu tạo rỗng: vữa xi măng không nhét đầy lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu, mà chỉ bao bọc hạt cốt liệu bằng một lớp mỏng và gắn kết chúng lại thành một khối (bê tông không cát hay ít cát). Theo công dụng, phân loại nh sau: - Bê tông nhẹ chịu lực dùng trong các kết cấu chịu lực. Đối với loại này, chỉ tiêu quan trọng là cờng độ chịu nén và các tính chất cơ học khác. - Bê tông chịu lực - cách nhiệt dùng trong các kết cấu dân dụng chịu lực hay chỉ chịu trọng lợng bản thân nh tờng, mái. Các chỉ tiêu, tính chất quan trọng của nó là cờng độ chịu nén và khối lợng thể tích. Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của ba loại bê tông này cho trong bảng 5.37. Bảng 5.37. Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của một số loại bê tông nhẹ Loại bê tông Khối lợng thể tích ở trạng thái khô (kg/m 3 ) Mác bê tông Hệ số dẫn nhiệt Kcal/m.độ.giờ Chịu lực 1400 ữ 1800 150, 200, 250, 300 và 400 Không quy định Chịu lực - cách nhiệt 500 ữ 1400 35, 50, 75 và 100 0,5 Cách nhiệt 300 ữ 500 10, 25 và 35 0,25 2. Vật liệu dùng để chế tạo bê tông nhẹ 1. Chất kết dính Dựa vào các yếu tố nh cờng độ yêu cầu sự ổn định trong môi trờng sử dụng, chế độ cứng rắn của bê tông v.v để chọn chất kết dính. Căn cứ vào mác bê tông để chọn mác xi măng nh trong bảng 5.38. Bảng 5.38 Mác bê tông 35 50 ữ 75 100 ữ 150 200 Mác ximăng 200 ữ 300 250ữ 300 400 ữ 500 500 224 Đối với các loại bê tông nhẹ không chng hấp dùng các loại xi măng pooclăng và các dạng đặc biệt của nó. Còn các chất dính kết khác nh vôi, vôi xỉ, vôi puzơlan dùng để chế tạo các cấu kiện có chng hấp. 2. Cốt liệu rỗng Dùng cốt liệu rỗng thiên nhiên hoặc nhân tạo với khối lợng thể tích không vợt quá 1200kg/m 3 (đối với cát) và không quá 1000kg/m 3 (đối với dăm, sỏi). Cốt liệu rỗng thiên nhiên nh đá bọt, túp núi lửa, đá vôi rỗng, đá vôi vỏ sò, túp đá vôi. Cốt liệu rỗng nhân tạo nh xỉ lò cao, xỉ nhà máy nhiệt điện hoặc sỏi nung từ đất sét, đất núi lửa nh kêrămzit, aglôpôzit, peclit v.v Sử dụng cốt liệu thiên nhiên tuy kinh tế, nhng không phải nơi nào cũng có. Xỉ lò cao, xỉ nhiệt điện là phế liệu công nghiệp, nhng số lợng không nhiều. Vì vậy hiện nay ở nhiều nớc trên thế giới đang đẩy mạnh công nghiệp sản xuất cốt liệu nung để chế tạo bê tông nhẹ. Dới đây trình bày một số loại cốt liệu nhẹ thờng dùng: - Kêrămzit Đặc tính của sợi kêrămzit là hình tròn hoặc bầu dục, mặt ngoài nhẵn bên trong có nhiều lỗ rỗng nhỏ và kín. kêrămzit thờng có cờng độ cao khối lợng đơn vị nhỏ khoảng 50 ữ 200 kg/m 3 , độ hút nớc không lớn, nên lợng cần nớc của hỗn hợp bê tông kêrămzit tăng không đáng kể so với bê tông cốt liệu đặc chắc. Cát kêrămzit thờng đợc sản xuất bằng cách nghiền những hạt sỏi kêrămzit rồi sàng qua các sàng 0,14 ữ 1,25 và 1,25 ữ 5mm. Cát này có cờng độ thấp nên để nâng cao cờng độ bê tông kêrămzit phải dùng cát tự nhiên có dung trọng lớn gấp 1,7 ữ 2 lần so với cát kêrămzit. - Aglôporit Ưu điểm của loại này so với kêrămzit là nguyên liệu sản xuất tơng đối phong phú nh đất sét, á sét, á cát, xỉ nhiệt điện, tro và tốn ít nhiên liệu hơn. Aglôporit có lỗ rỗng hở và mạch rỗng thông nhau, bề mặt hạt lồi lõm, cờng độ kém, lợng vữa xi măng trong bê tông tăng lên và vì vậy khối lợng thể tích của bê tông cũng tăng. Đá dăm của aglôporit có khối lợng thể tích vào khoảng 700 ữ 1500kg/m 3 và cờng độ chịu nén 20 ữ 100 kG/cm 2 . Aplôporít có thể nghiền nhỏ thành cát để chế tạo cát aglôprít. - Xỉ lò cao nở phồng Xỉ mới ra khỏi lò bị lạnh nở phồng lên và kết lại thành những khối xốp. Đập vụn khối xốp đó ta đợc cốt liệu nhẹ. Loại này có cờng độ trong khoảng 25 ữ 150kG/cm 2 và dung trọng bằng 600 ữ 1500kg/m 3 . 225 Cũng nh aglôporit loại này có hình dạng phức tạp, mặt gồ ghề, nhiều góc cạnh, nên tỉ diện lớn, có nhiều lỗ rỗng hở và thông nhau, do đó để cho bê tông đợc đặc chắc thể tích vữa và lợng dùng xi măng phải cao hơn trong bê tông kêrămzit, do đó khối lợng thể tích của bê tông tăng lên. - Đá bọt. Đá bọt có cấu tạo nh bọt biển, lỗ rỗng xốp theo từng lớp mỏng, có loại độ rỗng tới 80%, o = 500kg/m 3 , cờng độ nén trong khoảng 10 ữ 30kG/cm 2 . Có những loại đá bọt khá đặc chắc, cấu tạo dạng thủy tinh, lỗ rỗng nhỏ với o = 1000 ữ 1800kg/m 3 và cờng độ chịu nén trong khoảng 50 ữ 300kG/cm 2 . 3. Nớc Nớc dùng cho bê tông nhẹ cũng yêu cầu giống nh nớc dùng cho bê tông nặng. 4. Phụ gia Trong bê tông nhẹ thờng dùng các chất phụ gia hỗn hợp hoạt tính, phụ gia làm tăng hoặc làm chậm quá trình cứng rắn của bê tông và các loại phụ gia hoạt tính bề mặt nh trong bê tông nặng. 3. Các tính chất cơ bản của bê tông nhẹ 1. Cờng độ Cờng độ bê tông nhẹ phụ thuộc nhiều yếu tố nh tỉ lệ với chất dính kết, cờng độ và đặc trng bề mặt cốt liệu. - ảnh hởng của lợng nớc trộn đối với cờng độ bê tông nhẹ. Khi bê tông có lợng nớc thích hợp, cờng độ đạt đợc cao nhất nh trong hình 5.48. Lợng nớc thích hợp ứng với khối lợng thể tích lớn nhất do đợc đầm chặt nhất. - ảnh hởng của cờng độ của cốt liệu đối với cờng độ bê tông nhẹ. Cờng độ cốt liệu có ảnh hởng rất lớn đến cờng độ bê tông. Cờng độ cốt liệu có thể bằng hoặc nhỏ hơn cờng độ vữa ximăng. Cốt liệu rỗng có khả năng dính kết tốt với vữa xi măng vì mặt nhám và có nhiều lỗ rỗng hở. Trong bê tông nhẹ thành phần bền vững là vữa xi măng và thành phần yếu là cốt liệu rỗng. Đó là điểm khác nhau giữa bê tông nhẹ và bê tông nặng. Sự liên kết chắc chắn giữa hai thành phần đó đảm bảo sự chịu lực đồng thời của chúng khi gia tải và điều chỉnh sự phân bố của ứng suất và nâng cao khả năng chịu lực của bê tông nhẹ. Hình 5.48. Quan hệ giữa cờng độ bê tông nhẹ với lợng nớc trộn 226 - ảnh hởng của xi măng đối với cờng độ bê tông nhẹ. Cờng độ của bê tông nhẹ không những phụ thuộc vào mác xi măng mà còn phụ thuộc vào lợng xi măng trong bê tông. Khi tăng lợng xi măng cờng độ của bê tông cũng tăng lên, vì lợng vữa xi măng tăng lên làm cho hỗn hợp bê tông đợc lèn chặt hơn và thành phần bền vững là đá xi măng càng nhiều lên. Quan hệ giữa cờng độ bê tông và các nhân tố ảnh hởng có thể biểu thị bằng biểu thức dới đây: b.n 1 x 1 X RAR b N = Trị số X N trong công thức này cũng có những phạm vi giới hạn nh đối với bê tông nặng. Khi dùng lợng nớc thích hợp, đã xác định theo loại xi măng và cốt liệu dùng, thì cờng độ bê tông nhẹ chỉ phụ thuộc vào mác và lợng dùng xi măng trong bê tông: R b.n = KR x (X - X o ). Trong đó K và X o là các thông số, xác định bằng cách thí nghiệm các mẫu bê tông chế tạo với lợng nớc tiêu chuẩn nhng với những lợng xi măng khác nhau và cứng hóa trong điều kiện giống nh cấu kiện. 2. Khối lợng thể tích Khối lợng thể tích đặc trng cho mức độ nhẹ và khả năng cách nhiệt của bê tông. Có thể giảm khối lợng thể tích của bê tông nhẹ bằng cách lựa chọn thành phần hạt để lợng cốt liệu rỗng nhiều đến mức tối đa trong một đơn vị thể tích bê tông, vì cốt liệu rỗng nhẹ hơn đá ximăng. Muốn hạ thấp khối lợng thể tích của bê tông mà không giảm cờng độ, ngời ta dùng chất dính kết mác cao. Khi không có xi măng mác cao, có thể dùng phơng pháp nghiền ớt để nâng cao hoạt tính của xi măng. Gần đây nhiều nớc sản xuất một loại bê tông nhẹ đặc biệt là bê tông kêrămzit cờng độ cao. Bê tông này có cờng độ chịu nén từ 200 ữ 400 kG/cm 2 , khi khối lợng thể tích ở trạng thái khô tơng ứng bằng 1500 ữ 1700kg/m 3 . Loại bê tông này cũng đặc trng bằng các chỉ tiêu cơ lý cao. Việc áp dụng bê tông nhẹ cờng độ cao rất có hiệu quả đối với các kết cấu bê tông cốt thép nhịp lớn. Do trọng lợng bản thân của kết cấu giảm nên mác của bê tông, lợng dùng xi măng và cốt thép có thể giảm đi. Việc áp dụng bê tông kêrămzít cờng độ cao vào các dầm bê tông cốt thép ứng suất trớc của các cầu trên đờng ôtô, nhịp dài tới 20m sẽ cho phép không những giảm trọng 227 lợng bản thân đến 25 ữ 30%, mà còn giảm đợc lợng dùng cốt thép đến 20 ữ 25% so với khi dùng bê tông nặng cốt liệu đặc chắc. Bê tông kêrămzít chỉ đạt đợc cờng độ cao khi lựa chọn đợc các loại vật liệu có chất lợng và bê tông có thành phần hợp lý. Để chế tạo loại bê tông này, ngời ta dùng sỏi kêrămzit có cấu tạo lỗ rỗng nhỏ, đồng nhất và khối lợng thể tích ở cục từ 800 ữ 900 đến 1400 ữ 1800 kg/m 3 và cát thạch anh hạt lớn. Còn chất kết dính thì dùng xi măng pooclăng mác cao (500 ữ 700). Thành phần bê tông phải bảo đảm cấu tạo đặc chắc, bằng cách nâng cao tỉ lệ xi măng hạ thấp tỉ lệ N X và đầm chặt bê tông cứng khô sau khi đã đổ khuôn. Đ5.4. cấu kiện bê tông v bê tông cốt thép đúc sẵn I. Mở đầu Việc xây dựng các công trình bằng các cấu kiện bê tông và bê tông cốt thép đúc sẵn đang đợc phát triển mạnh mẽ ở nhiều nớc. Vì cấu kiện đúc sẵn có nhiều u điểm hơn so với cách đổ bê tông tại chỗ là: - Tạo điều kiện công nghiệp hóa, cơ giới hóa, giảm đợc số lợng cán bộ và công nhân kỹ thuật trong sản xuất. - Chất lợng công trình đợc nâng cao do việc lựa chọn, xử lý các nguyên vật liệu đợc thực hiện một cách chặt chẽ, khống chế dây chuyền công nghệ để bảo đảm cấu kiện đạt yêu cầu kỹ thuật. Hạn chế đợc ảnh hởng của thời tiết, triển khai đợc công tác xây dựng trong cả năm. - Tiết kiệm nguyên vật liệu nh gỗ, thép làm ván khuôn và kể cả ximăng, cốt thép, vì đợc chuẩn bị và sử dụng trong những điều kiện thuận lợi và có sự bảo quản chặt chẽ. - Cải thiện điều kiện làm việc của công nhân, hạn chế đợc lao động nặng nhọc, giảm lao động ngoài trời. Tăng năng suất lao động, giảm bớt tình trạng lu động của công nhân xây dựng. - Giá thành cấu kiện công trình hạ. Tuy nhiên chi phí vận chuyển lớn và cần nhiều phơng tiện vận chuyển cấu kiện từ nhà máy sản xuất đến công trờng. Để khắc phục nhợc điểm này cần chọn địa điểm thích hợp cho nhà máy sản xuất cấu kiện, mặt khác tìm mọi cách giảm trọng lợng của cấu kiện bằng cách dùng bê tông ứng suất trớc, dùng bê tông nhẹ. Ngoài ra còn dùng biện pháp thiết kế những tiết diện kết cấu thích hợp, hoặc hoàn chỉnh tổ chức quá trình công nghệ, nâng cao mức độ cơ giới hóa và áp dụng rộng rãi sự điều khiển tự động để nâng cao chất lợng cấu kiện và hạ giá thành sản phẩm. . xi măng mới, tăng cờng cốt thép trong bê tông, v.v II. Bê tông nhẹ cốt liệu rỗng 1. Khái niệm Bê tông nhẹ là loại bê tông có dung trọng 1800kg/m 3 . Bê tông nhẹ đợc sử dụng trong các loại. của ba loại bê tông này cho trong bảng 5 .37 . Bảng 5 .37 . Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của một số loại bê tông nhẹ Loại bê tông Khối lợng thể tích ở trạng thái khô (kg/m 3 ) Mác bê tông Hệ số. rắn của bê tông v.v để chọn chất kết dính. Căn cứ vào mác bê tông để chọn mác xi măng nh trong bảng 5 .38 . Bảng 5 .38 Mác bê tông 35 50 ữ 75 100 ữ 150 200 Mác ximăng 200 ữ 30 0 250ữ 30 0 400