Công nghệ bê tông và bê tông đặc biệt phần 1 docx

0 1 Viện khoa học và công nghệ xây dựng giao thông Trường ñại học GTVT Huuphamduy@gmail.com LỜI GIỚI THIỆU Bê tông là vật liệu chủ yếu dùng trong xây dựng nhà, xây dựng cầu, ñường. Tỷ lệ sử dụng bê tông trong xây dựng nhà chiếm khoảng 40%, xây dựng cầu ñường khoảng 15% tổng khối lượng bê tông. Trong công nghệ xây dựng hiện ñại, bê tông thường bộc lộ nhiều nhược ñiểm cơ bản như: cường ñộ chịu kéo thấp, khối lượng công trình bê tông cốt thép lớn, cường ñộ chịu nén chỉ ñạt tối ña 50MPa Việc phát triển bê tông và các phương pháp công nghệ mới ñể tìm ra các bê tông chất lượng cao với các tính năng ñặc biệt sẽ cho phép sáng tạo ra các kết cấu xây dựng và công nghệ xây dựng mới. Ngày nay bê tông chất lượng cao ñược ứng dụng chủ yếu cho các công trình có quy mô lớn như các ngôi nhà nhiều tầng, các công trình biển và các công trình giao thông (cầu, ñường, hầm). Cuốn sách Công nghệ bê tông và bê tông ñặc biệt do PGS.TS. Phạm Duy Hữu biên soạn với mục ñích giúp cho sinh viên, kỹ sư trẻ có tài liệu học tập, tham khảo và làm quen với các kiến thức về bê tông ñặc biệt. Sách ñược viết lần ñầu nên chắc chắn khó tránh khỏi thiếu sót. Rất mong nhận ñược những góp ý, phê bình của người ñọc cho nội dung cuốn sách ñược hoàn thiện hơn trong lần tái bản. Nhà xuất bản xây dựng 2 Môc lôc Lời nói ñầu Mục lục Chương 1: Những yêu cầu về chất lượng và công nghệ bê tông 1. Khái niệm về vật liệu, kết cấu và công nghệ 2. Yêu cầu cơ bản về chất lượng bê tông ở 3 trạng thái 2.1. Bê tông tươi 2.2. Trạng thái bê tông mềm 2.3. Trạng thái tuổi ban ñầu 2.4. Trạng thái rắn chắc 3. Yêu cầu vật liệu 3.1. Xi măng 3.2. Cốt liệu 3.3. Phụ gia 3.4. Nước trộn xi măng 3.5. Thành phần bê tông 4. Yêu cầu về công nghệ bê tông 4.1. Cân ñong và nhào trộn 4.2. Vận chuyển 4.3. ðổ bê tông 4.4. ðầm bê tông 4.5. Hoàn thiện bề mặt 4.6. Bảo dưỡng bê tông 5. Kiểm tra chất lượng và ñảm bảo chất lượng 5.1. Kiểm tra chất lượng bê tông 5.2. Tại trạm cân ñong và nhào trộn 5.3. Tại công trường 5.4. Thẩm tra bê tông ñóng rắn 6. Yêu cầu về bê tông ứng lực trước 6.1. Những yêu cầu cơ bản 6.2. Kiểm tra và ñánh giá giám ñịnh chất lượng Chương 2: Công thức thành phần bê tông 1. Các phương pháp thực nghiệm thành phần bê tông 1.1. Lịch sử thành phần bê tông 1.2. Nghiên cứu của Feret 1.3. Phương pháp mô ñun ñộ nhỏ của ABRAMS 1.4. Thành phần hạt của VALETTE 1.5. Phương pháp thực tế ñược ñơn giản hoá 1 2 7 7 7 7 8 8 9 11 11 11 12 13 13 13 13 14 14 14 14 14 15 15 15 15 15 15 16 18 19 19 19 20 21 23 24 26 26 26 27 28 35 36 3 2. Phương pháp lý thuyết về thành phần bê tông 2.1. Phương pháp Fuller và Thompson 2.2. ðường thành phần hạt hình Parabol 2.3. Công thức thành phần hạt của Bolomey 2.4. Phương pháp của FAURY 3. Các phương pháp tính toán thành phần bê tông hiện hành 3.1. Phương pháp Bolomey-Skramtaev 3.2. Phương pháp ACI (Viện bê tông Mỹ) ACI 211-1-91 3.3. Phương pháp của DREUX- GORISSE 4. Tổng quát về phương pháp thiết kế thành phần bê tông 4.1. Mở ñầu 4.2. Vấn ñề tiêu chuẩn 4.3. Tối ưu hoá khung cốt liệu 4.4. Phương pháp lựa chọn thành phần thiết kế Chương 3: Bê tông tươi 1. Lực giữa các phân tử trong bê tông 1.1. Lực Culông 1.2. Lực Van Dec Van 1.3. Lực ñẩy 1.4. Sự hút và sự ñẩy kết hợp 2. Sự hấp thụ (sự hút) 3. Cơ chế của các hệ thống keo 3.1. Chuyển ñộng Brown 3.2. Tính xúc biến của bê tông 3.3. ðộ nhớt và ñộ chảy – Mô hình Bingham 3.4. Hoạt ñộng lưu biến của vật thể 4. Tính chất lưu biến của bê tông tươi 5. Tính dễ ñổ của bê tông 5.1. ðịnh nghĩa tính dễ ñổ 5.2. Các nhân tố ảnh hưởng ñến tính công tác 6. ðộ dẻo của hỗn hợp 6.1. Các chương trình ñầu tiên về ñộ sụt 6.2. Phương trình có hàm số mũ – của ñộ sụt 7. ðo các ñại lượng lưu biến 37 39 44 44 44 45 45 49 49 49 50 50 51 51 52 52 52 53 55 55 57 57 58 60 60 61 62 63 63 66 67 67 67 68 69 69 69 70 80 90 95 95 95 95 96 4 8. Sự phân tầng 8.1. Sự không ñồng nhất trong khối bê tông 8.2. Xác ñịnh trạng thái phân tầng 9. Khả năng phân tầng 9.1. ðịnh nghĩa 9.2. ðo ñộ phân tầng 10. Tính ñồngnhất của bê tông Chương 4: Công nghệ chế tạo bê tông 1. Tổng quát 1.1. Cân ñong 1.2. Nhào trộn 1.3. Vận chuyển bê tông 1.4. ðầm nén bê tông 2. Các phương pháp cơ học khác cải thiện tính dễ ñổ 2.1. Công nghệ ñầm nén bê tông 2.2. Công nghệ cán 2.3. Ép ra nước Chương 5: Phụ gia bê tông 1. Lịch sử 2. ðịnh nghĩa, phân loại 2.1. ðịnh nghĩa 2.2. Phân loại 2.3. Phụ gia cải biến tính lưu biến và hàm lượng khí 3. Các phụ gia cải biến ñông kết và cứng hoá 4. Các chất tăng sự ñông cứng 5. Các chất làm chậm ñông cứng 6. Phụ gia cải biến ñộh bền ñối với các tác dụng vật lý hoá học 6.1.Chất kỵ nước trong khối bê tông 6.2. Sản phẩm bảo dưỡng 7. Phụ gia siêu dẻo 8. Phụ gia khoáng 8.1. Tro nhẹ 8.2. Xỉ lò cao 8.3. Muội silic 8.4. Tro trấu 8.5. Phụ gia khoáng hoạt tính Meta Caolanh Chương 6: Cường ñộ bê tông 1. Cường ñộ chịu nén của bê tông 2. Các yếu tố ảnh hưởng ñến cường ñộ của bê tông xi măng 2.1. Tỷ lệ N/X 96 96 96 96 97 100 100 101 102 102 102 103 106 106 106 106 108 108 109 109 110 110 113 114 116 119 120 120 121 123 123 123 126 127 128 128 130 133 134 135 136 137 139 141 142 5 2.2. Tỷ lệ gel/khoang trống 2.3. ảnh hưởng của ñộ rỗng 2.4. ảnh hưởng của cốt liệu 2.5. Quan hệ giữa cường ñộ và thời gian 3. Cường ñộ chịu kéo 3.1. Cường ñộ chịu kéo dọc trục 3.2. Cường ñộ chịu kéo gián tiếp Chương 7: Biến dạng ñàn hồi, co ngót và từ biến của bê tông 1. Mở ñầu 2. Mối quan hệ ứng suất biến dạng 3. Mô ñun ñàn hồi 4. Quan hệ biến dạng và ứng suất khi kích lực hai hướng 5. Từ biến của bê tông 5.1. Khái niệm về từ biến 5.2. Các nhân tố vật liệu ảnh hưởng ñến từ biến 5.3. ảnh hưởng của các tính chất cơ lý của xi măng 5.4. ảnh hưởng của ứng suất và cường ñộ ñến từ biến 5.5. ảnh hưởng của ñộ ẩm tương ñối của môi trường xung quanh 5.6. Những nhân tố ảnh hưởng khác 5.7. Mối quan hệ giữa từ biến và thời gian 5.8. Bản chất của từ biến 5.9. Các ảnh hưởng của từ biến ñến kết cấu bê tông 5.10. Kết luận về từ biến 6. Co ngót của bê tông xi măng 6.1. Khái quát 6.2. Co ngót khô tại tuổi xác ñịnh 6.3. Co ngót của mẫu thử vữa rắn chắc vừa mất nước do bay hơi 6.4. Co ngót nội sinh Chương 8: Bê tông ñặc biệt và phương pháp sản xuất 1. Bê tông nhẹ 1.1. Khái niệm 1.2. Bê tông cốt liệu nhẹ 1.3. Bê tông bọt khí 1.4. bê tông không hạt mịn 2. Bê tông rất nặng 2.1. Khái niệm 2.2. Các loại bức xạ và mối nguy hiểm 143 143 144 150 154 156 156 156 156 156 157 157 157 157 158 159 159 159 160 161 161 161 162 162 163 163 164 165 168 168 168 171 173 176 178 178 178 178 181 183 183 184 184 184 185 6 2.3. Khả năng che chắn của bê tông 2.4. Bê tông chống phóng xạ 3. Bê tông cốt sợi 3.1. Khái quát 3.2. Cốt sợi ñược sử dụng 3.3. Các nhân tố ảnh hưởng ñến tính chất của bê tông cốt sợi 4. Bê tông Polyme 4.1. Khái niệm 4.2. Phân loại bê tông Polyme 4.3. Bê tông thấm Polyme 4.4. Bê tông xi măng Polyme 4.5. Bê tông Polyme 4.6. Bê tông Polyme thấm một phần và phủ mặt ngoài 4.7. Tính chất của bê tông Polyme 4.8. ứng dụng của bê tông PIC 5. Phương pháp thi công bê tông ñặc biệt 5.1. Thi công bê tông trong ñiều kiện khí hậu nóng 5.2. Bơm hút bê tông 5.3. Vữa phun và bê tông phun 5.4. ðầm lăn bê tông Chương 9: Công nghệ bê tông chất lượng cao 1. ðặc tính, công thức và khả năng ứng dụng bê tông chất lượng cao 1.1. Tổng quát về bê tông chất lượng cao 1.2. Công thức bê tông chất lượng cao 1.3. Các ñặc tính bê tông chất lượng cao 1.4. Phương pháp thiết kế thành phần 1.5. Khả năng ứng dụng 2. Lựa chọn thành phần bê tông chất lượng cao 2.1. Cường ñộ yêu cầu 2.2. Tuổi của bê tông 2.3. Xác ñịnh tỷ lệ N/X hoặc N/chất kết dính 2.4. Tính toán hàm lượng chất kết dính 2.5. Xác ñịnh thành phần cốt liệu 2.6. Xác ñịnh tỷ lệ các phụ gia hoá học 2.7. Các mẻ trộn thử 3. Công nghệ chế tạo bê tông chất lượng cao 3.1. Giới thiệu chung 3.2. Chuẩn bị 186 186 187 188 188 188 189 189 190 191 192 193 193 195 195 195 196 197 203 203 204 204 204 204 205 205 207 207 210 211 213 214 219 7 3.3. Trộn 3.4. Vận chuyển 3.5. Các thao tác ñể ñổ bê tông 3.6. Bảo dưỡng bê tông Chương 10: Bê tông tự ñầm 1. ðịnh nghĩa 2. ðịnh nghĩa và phân loại bê tông tự ñầm 2.1. ðịnh nghĩa 2.2. Phân loại bê tông tự ñầm 3. Tính năng của bê tông tự ñầm 3.1. Khả năng tự ñầm của bê tông tự ñầm 3.2. Cường ñộ chịu nén 3.3. Thí nghiệm uốn 4. Vật liệu chế tạo bê tông tự ñầm 4.1. Xi măng 4.2. Bột ñá vôi 4.3. Phụ gia tăng dẻo 5. Lựa chọn thành phần bê tông tự ñầm 5.1. Phương pháp chung 5.2. Lựa chọn kiểu bê tông tự ñầm 5.3. Xác ñịnh tỷ lệ thành phần bê tông tự ñầm kiểu bột 5.4. Xác ñịnh tỷ lệ thành phần bê tông tự ñầm dẻo 5.5. Xác ñịnh tỷ lệ thành phần bê tông tự ñầm kiểu kết hợp 6. Sản xuất và ñổ bê tông tự ñầm 7. Thi công và kiểm soát quá trình thi công Tài liệu tham khảo CÁC TỪ KHÓA 8 Phạm Duy Hữu; Công nghệ bê tông; Bê tông cường ñộ cao; Bê tông chất lượng cao; Bê tông ñặc biệt, ðộ bền của bê tông xi măng; Chất lượng bê tông; Lưu biến của bê tông; Phụ gia bê tông; Bê tông tự ñầm. 9 Chương 1 NHỮNG YÊU CẦU VỀ CHẤT LƯỢNG VÀ CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG 1. Khái niệm về vật liệu, kết cấu và công nghệ: Công trình xây dựng phải ñược thi công ñảm bảo duy trì ñược chức năng làm việc trong suốt thời gian tuổi thọ thiết kế. Kết cấu phải có khả năng chống lại tất cả các tác ñộng phát sinh trong thi công và trong quá trình làm việc sau này và phải có ñủ ñộ bền lâu với chi phí bảo trì thấp nhất. Phải xem xét theo một hệ thống sau: vật liệu- kết cấu- công nghệ- kiểm tra chất lượng. Vật liệu phải tuân thủ những yêu cầu của các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế tương ứng, nhằm ñảm bảo công năng yêu cầu của kết cấu sẽ ñược duy trì trong suốt thời gian tuổi thọ thiết kế. Có thể ñược phép sử dụng những vật liệu khác so với những vật liệu qui ñịnh của các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế ñang sử dụng, khi chứng tỏ ñược những vật liệu này có thể ñáp ứng các yêu cầu công năng của kết cấu. ðội ngũ cán bộ thi công, phải ñược tổ chức ñể ñảm bảo hoàn thành vai trò và trách nhiệm của họ ñã ñược xác ñịnh ngay từ khi bắt ñầu Dự án. Công nghệ thi công tại hiện trường phải ñạt yêu cầu công năng của kết cấu sẽ phải ñược ñảm bảo trong suốt thời gian tuổi thọ thiết kế (sử dụng). Trong quá trình thi công, cần phải thực hiện các biện pháp kiểm tra chất lượng thoả ñáng ñể ñảm bảo rằng công năng của vật liệu kết cấu và tiêu chuẩn của lực lượng thi công luôn ñạt ñược yêu cầu ñề ra. Bốn yếu tố trên khi ñược kết hợp sẽ tạo ra một hệ thống công nghệ xây xây dựng tối ưu. Công nghệ bê tông cũng ñi theo con ñường xem xét tổng hợp ñó. Bê tông thông thường là bê tông ñược dùng cho xây dựng thông thường, không bao gồm các bee tông có phụ gia ñặc biệt. Những bê tông ñặc biệt là: Bê tông chất lượng cao, bê tông nhẹ, bê tông khối lớn, bê tông cốt sợi, bê tông ñầm lăn, bê tông tự ñầm, bê tông thi công dưới nước, bê tông phun, bê tông lò phản ứng hạt nhân. 2. Yêu cầu cơ bản về chất lượng bê tông ở 3 trạng thái: Bê tông ñược sản xuất tại trạm trộn hoặc ở hiện trường phải ñáp ứng các yêu cầu chất lượng trong các trạng thái sau ñây: Bê tông tươi, bê tông mềm và bê tông rắn chắc. Xem xét về chất lượng bê tông cần xem xét cả ba trạng thái trên. 2.1. Bê tông tươi Trạng thái bê tông tươi là giai ñoạn tính từ khi trộn xong tới lúc hoàn thành việc ñổ bê tông. Tính dễ ñổ của bê tông cần ñược quy ñịnh cho mỗi khoảng thời gian thi công cụ thể, trong ñó có tính ñến công nghệ thi công (bao gồm cả phương pháp ñầm) dạng kết cấu hoặc cấu kiện, loại bê tông, tiết diện của chi tiết kết cấu. Phương pháp thí nghiệm [...]... i kh i bê tông khi th ñ s t ð i v i h n h p bê tông có ñ s t cao ho c bê tông ch y thì ph i không th y xu t hi n vành r ng xi măng ho c vành nư c ch y xung quanh kh i bê tông th ñ s t ð i v i bê tông t ñ m c n ph i làm thí nghi m v kh năng bê tông l t qua không gian c t thép 2.2 Tr ng thái bê tông m m Tr ng thái bê tông m m là giai ño n t sau khi ñ bê tông t i lúc k t thúc ninh k t Cho dù bê tông có... ch t th i công nghi p và lư ng l n ñ t sét và các ch t khác Các ch t này có th tác ñ ng x u ñ n ch t lư ng bê tông và c t thép Nư c ven bi n và nư c bi n thư ng có ch a sulfat, ion clorit và các ion khác có th gây n bê tông và ăn mòn c t thép, gi m cư ng ñ bê tông Ch nên s d ng nư c bi n trong các lo i bê tông cư ng ñ r t th p và không s d ng c t thép 3.5 Thành ph n bê tông Thành ph n bê tông ph i... n bê tông, tr n bê tông, ñ và b o dư ng bê tông m t cách c n th n Trong công tác bê tông ng l c trư c, thép kéo căng, ng gen, c t thép thư ng và các neo thư ng ñư c ñ t gò bó trong nh ng không gian bê tông ch t h p Thêm vào ñó bê tông quanh vùng neo ph i ch u ng su t c c b khá cao Vì v y, bê tông c n ph i ñ d o và kích thư c l n nh t c a c t li u l n ph i tính toán c n th n ñ ñ m b o s ñ m ñ ch t bê. .. lo i bê tông Cư ng ñ u n cũng là m t thu c tính quan tr ng khi bê tông ñư c dùng trong vi c xây d ng bê tông l p m t Cư ng ñ bê tông t l ngh ch v i t l N/X Khi thi t k thành ph n bê tông, c n ph i xem xét ñ n m t th c t là: Ch t lư ng c a các v t li u thành ph n luôn thay ñ i và có s khác nhau gi a ch t lư ng bê tông trong phòng thí nghi m v i hi n trư ng (10 -15 %) 4 Yêu c u v công ngh bê tông 4 .1 Cân... ñ nh 19 dư i tác ñ ng c a tr ng lư ng h n h p bê tông và l c ch n rung m nh c a ñ m bê tông B t kỳ s sai l ch v trí nào c a các bó thép căng trong quá trình ñ bê tông và b t kỳ hư h ng v t lý nào d i v i ng gen ph i ñư c s a ch a trư c khi ti p t c công vi c B o dư ng bê tông B o dư ng bê tông ph i ñư c ti n hành ñ tránh các d ng n t do co và ñ m b o cư ng ñ và các tính ch t yêu c u khác c a bê tông. .. thu c vào s lư ng c a m i v t li u thành ph n 15 Hàm lư ng nư c là m t y u t r t quan tr ng Nó nh hư ng ñ n ch t lư ng bê tông tr ng thái bê tông tươi và tr ng thái bê tông ñã ñóng r n và ñ n công năng lâu dài c a bê tông Hàm lư ng nư c cho m i m c d ñ thích h p ph i càng ít càng t t Vì hàm lư ng nư c th p s gi m b t nguy cơ sinh n t và co khô nhưng l i tăng cư ng ñ , ñ ch ng th m và ñ b n c a bê tông. .. c x lò cao…) 2.4.6 ð hao mòn Bê tông không b hao mòn m c nghiêm tr ng trong su t tu i th thi t k Yêu c u v ch ng hao mòn c a bê tông ph thu c vào d ng k t c u ho c chi ti t và vào ñi u ki n môi trư ng m t ngoài bê tông, ch t lư ng xi măng và c t li u làm bê tông 12 2.4.6 n ñ nh Sulfat Bê tông ph i ñ ñ b n sulfat Tuỳ theo yêu c u c th c a m i qu c gia, ñ n c a m t m u bê tông tiêu chu n cho m t thí... a bê tông và s sai khác ch t lư ng t i công trư ng thi công V v y c n tính toán thi t k b ng cư ng ñ yêu c u trong phòng thí nghi m (fyc) ho c cư ng ñ yêu c u t i công trư ng (fcc) có th l y g n ñúng fyc =1, 25 fc; fcc=0.9 fyc Thành ph n bê tông ph i ñư c tính toán ñ ñ t ñư c các tính ch t c a bê tông Ch t lư ng bê tông không ch ph thu c vào ch t lư ng c a các v t li u thành ph n và quá trình thi công. .. lư ng và tính ñ ng nh t c u h n h p bê tông s n xu t ra Vi c ki m tra ch t lư ng t i tr m ñư c ti n hành cho; Các v t li u thành ph n trư c khi cân ñong và nhào tr n; Bê tông trong và sau khi tr n Nh ng gi i h n sai s v tính d ñ và cư ng ñ bê tông ph i ñư c quy ñ nh Trong m t s trư ng h p hàm lư ng khí và Clorit trong h n h p bê tông ph i ñư c ki m tra 5.3 T i công trư ng Ki m tra ch t lư ng bê tông. .. ván khuôn và giàn giáo ph i ñư c ki m tra Câu h i: 1 Phân tích quan h gi a ba y u t v t li u – k t c u – công ngh khi s d ng v t li u bê tông xi măng 2 Các tr ng thái c a bê tông và yêu c u ch y u v ch t lư ng m i tr ng thái 3 Các yêu c u cơ b n v v t li u ch t o bê tông xi măng 4 Các lưu ý v công ngh và ki m tra ch t lư ng khi ch t o bê tông xi măng 5 Các yêu c u cơ b n v v t li u, công ngh và ki m . 10 6 10 6 10 6 10 6 10 8 10 8 10 9 10 9 11 0 11 0 11 3 11 4 11 6 11 9 12 0 12 0 12 1 12 3 12 3 12 3 12 6 12 7 12 8 12 8 13 0 13 3 13 4 13 5 13 6 13 7 13 9 14 1 14 2 . xạ và mối nguy hiểm 14 3 14 3 14 4 15 0 15 4 15 6 15 6 15 6 15 6 15 6 15 7 15 7 15 7 15 7 15 8 15 9 15 9 15 9 16 0 16 1 16 1 16 1 16 2 16 2 16 3 16 3 16 4 16 5 16 8 . 16 8 16 8 16 8 17 1 17 3 17 6 17 8 17 8 17 8 17 8 18 1 18 3 18 3 18 4 18 4 18 4 18 5 6 2.3. Khả năng che chắn của bê tông 2.4. Bê tông chống phóng xạ 3. Bê tông cốt sợi 3 .1.