Tính toán thành phần cấp phối bê tông doc

TÍNH TOÁN THÀNH PHẦN CẤP PHỐI Bấ TễNG I/ Khái niệm - Là chọn tỷ lệ phối hợp giữa các thành phần vật liệu để đ−ợc hỗn hợp đạt yêu cầu về kỹ thuật nh−ng tiết kiệm về giá thành Thỏa mãn yêu

5-4 TÍNH TOÁN THÀNH PHẦN

(CẤP PHỐI) Bấ TễNG

I/ Khái niệm

- Là chọn tỷ lệ phối hợp giữa các thành phần vật liệu để đ−ợc hỗn hợp đạt yêu cầu

về kỹ thuật nh−ng tiết kiệm về giá thành (Thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật và kinh tế)

- Thành phần bê tông có thể đ−ợc biểu thị bằng 2 cách

+ L−ợng vật liệu cho 1 m 3 bê tông (X, N, C, Đ/1m 3 - Theo bảng tra trong GT; X, N, Vc, Vđ/1m 3 – Theo định mức)

+ Tỷ lệ (Khối l−ợng hoặc thể tích) của các loại vật liệu trên một đơn vị khối l−ợng hay thể tích xi măng của xi măng

1- Yêu cầu về bê tông

- Mác BT, tuổi cần đạt để xác định mác,…

- Các yêu cầu đặc biệt như chống thấm, chịu nhiệt, chịu a xít, chống phóng xạ,

2 - Đặc điểm và điều kiện làm việc của kết cấu

- Dạng kết cấu (Móng, sàn, cột, xà, ống,….), kích thước kết cấu, mật độ cốt thép

- Môi trường xung quanh công trình

3 - Điều kiện và thời gian thi công

- Phương pháp chế tạo bê tông (Trộn, vận chuyển, đổ, đầm), điều kiện thiết bị máy móc thi công.

- Thời gian thi công, điều kiện môi trường, thời tiết trong quá trình thi công

- Các yêu cầu công nghệ đặc biệt khác: Vận chuyển bằng bơm, tháo dỡ ván khuôn sớm,….

4 - Các chỉ tiêu của vật liệu chế tạo bê tông

γa , γo , w,độ bẩn, sét, mica, thành phần hạt, của vật liệu ché tạo bê tông (Xi măng, nước, cát, đá, phụ gia)

III/ Các phương pháp xác định thành phần bê tông

1) Phương pháp tra bảng

Căn cứ vào các chỉ tiêu đã biết, dựa vào bảng lập sẵn  Thành phần bê tông

Các bước tiến hành:

- B1: Tra bảng 5-20 (tr198) XĐ tỷ lệ N/X (N/X=f(R b , R x ))

Với các công trình làm việc dưới nước, tra bảng 5-21 (tr198) XĐ tỷ lệ N/X tối

đa cho phép

Chọn tỷ lệ N/X nhỏ hơn

- B2: Từ các trị số SN yc , M đl , D max , Loại đá, N/X, tra bảng 5-22 đến 5-31

 Cấp phối bê tông

Nhận xét: Phương pháp này đơn giản nhưng không chính xác vì số liệu trong

bảng không thể sát với các loại vật liệu thực tế ngoài công trường

ứng dụng: R b =50-100; khi R b =100-200, V b <100m 3 thì có thể dùng bảng nhưng sau đó phải đúc mẫu để kiểm tra.

III/ Các phương pháp xác định thành phần bê tông

2) Phương pháp tính toán kết hợp với thực nghiệm

* Tính toán

a - Phương pháp Bôlômây

* Chọn Dmax: Kiểm tra Dmax<1/3 kích thước nhỏ nhất của thiết diện; <3/4 khoảng cách giữa hai cốt thép  [Dmax] Nếu Dmax>[Dmax] thì phải loại bỏ các hạt lớn

* Chọn độ lưu động (SN) hoặc độ cứng (ĐC) của hỗn hợp bê tông: Căn cứ vào đặc

điểm kết cấu và điều kiện thi công, tra bảng 5-11, 5-12

Bước 1: Xác định lượng nước (N) – Tra bảng 5-32 hoặc biểu đồ 5-41

NLT= f(SNyc; Dmax; Loại đá; Mđl; Loại xi măng)

Bước 2: Tính tỷ lệ X/N – Dùng công thức Bôlômây-Skramtaep

Rb28 = A.Rx(X/N-0.5) – Bê tông dẻo

Rb28 = A1.Rx(X/N+0.5) – Bê tông khô

Riêng với bê tông thủy công phải tra thêm bảng 5-21 sau đó chọn trị số nhỏ hơn Bước 3: Tính lượng X = N *X/N So sánh lượng xi măng tính được với lượng xi măng tối thiểu tra ở bảng 5-34 (dùng cho BT thường), 5-35 (Dùng cho bê tông có yêu cầu chống thấm cao), sau đó chọn trị số lớn hơn

Bước 4: Xác định lượng cát, đá theo nguyên tắc thể tích tuyệt đối khi đã xác định

được nước và xi măng

* Nguyên tắc thể tích tuyệt đối: Xét cho 1m3(1000dm3) bê tông

- Coi bê tông tươi không có lỗ rỗng chỉ có N, X, C, Đ

 Vobtươi= Vabtươi= Vax+ VaN+ Vac+ Vađ= 1000 dm3 (1)

với Vax,VaN,Vac,Vađlà thể tích tuyệt đối tương ứng với lượng vật liệu X, Nlt, Ck, Đk chế tạo 1m3bê tông, tính bằng dm3

- Để bê tông tươi không có lỗ rỗng thì coi hỗn hợp X, N, C (Vữa XM-C)

+ Lấp đầy lỗ rỗng của đá

+ Bao quanh các viên đá

 Vax+VaN+Vac= Vrđx α= r x Vokx α= r x (Đ/γodk) x α (2)

α: Hệ số tăng sản lượng vữa - Tra bảng 5-36 hoặc biểu đồ hình 5-42

Thay (2) vào (1’) ta có: r x (Đ/γođk) x α + (Đ/γađ) = 1000

 Đk =1000/(1/γađ+α.rđ/γođk)

Ck= [1000-(X/γax+Nlt/γn+Đk/γađ)] * γac

III/ Các phương pháp xác định thành phần bê tông

) 1 )(

(

1000 dm3 ' D

C N X

ad

k

ac

k

n

lt

ax

= +

+ +

γ γ γ γ

b - Phương pháp ACI

Bước 1: ước tính lượng nước (N) và hàm lượng khí trong một m3 bê tông (Phụ thuộc vào độ sụt yêu cầu SNyc ; Dmax ; Loại cốt liệu lớn (Đá dăm hay đá sỏi); Loại bê tông (cuốn khí hay không cuốn khí)

Bước 2: Lựa chọn tỷ lệ N/X (Tra bảng phụ thuộc vào cường độ bê tông, loại bê tông cuốn khí hay không cuốn khí)

Bước 3: Tính lượng xi măng (Dựa vào lượng nước N và tỷ lệ N/X):

X = N (B1) : (N/X) (B2)

Bước 4: ước tính lượng cốt liệu lớn (Phụ thuộc vào Dmax và Mđl)

- Xác định thể tích tự nhiên của đá trong 1m3bê tông theo bảng

- Tính khối lượng đá trong 1m3bê tông:

Đ =Vođ(tra bảng ) * γođk

Bước 5: ước tính lượng cốt liệu nhỏ

III/ Các phương pháp xác định thành phần bê tông

* Cách 1: Dựa trên cơ sở khối lượng

B1: Tra bảng khối lượng đơn vị của bê tông tươi

B2: Tính khối lượng của cát cho 1m3bê tông = γobtươi - (N+X+Đ)

* Cách 2: Dựa vào thể tích

B1: Tính thể tích tuyệt đối của các vật liệu (nước, xi măng, đá) cùng với thể tích bọt khí lẫn vào (Vn, Vax, Vađ, Vbk)

B2: Tính thể tích tuyệt đối của cát Vac= 1000 - (Vn+ Vax+ Vađ+Vbk)

B3: Tính khối lượng cát C = Vac* γac

* Như vậy ta đã xác định được sơ bộ lượng X, N, C, Đ trong 1m3 hỗn hợp bê tông Việc tính toán đó đều dựa vào các công thức và bảng biểu mà điều kiện thành lập không giống với điều kiện vật liệu của bê tông thực tế vì vậy phải kiểm tra lại bằng thực nghiệm để điều chỉnh lại thành phần bê tông sao cho bê tông đó đạt được các yêu cầu đã đề ra.

III/ Các phương pháp xác định thành phần bê tông

* Thực ngiệm để Điều chỉnh thành phần bê tông thỏa mn các yêu cầu kt

a) Thí nghiệm kiểm tra độ lưu động và điều chỉnh thành phần vật liệu cho phù hợp

+ Trộn 10(l) hhbt theo tỷ lệ tính toán ở trên (dùng vật liệu khô, nếu vật liệu ẩm thì phải xác định độ ẩm và điều chỉnh lượng vật liệu để đảm bảo tỷ lệ các TPVL

đúng như tính toán)

+ Xác định độ sụt của hhbt (SN) theo phương pháp nón cụt

+ Nếu SNTNlớn hơn hay nhỏ hơn so với SNycthì bớt hoặc thêm X đồng thời bớt hoặc thêm N để tỷ lệ N/X=const thì Rb= const Trường hợp cho thêm xi măng thì đơn giản nhưng trường hợp phải giảm bớt lượng xi măng thì có thể dùng lại mẻ trộn bằng cách tăng thêm cát đá nhưng tỷ lệ C/Đ vẫn giữ nguyên

+ Thường dùng 3 lượng X và N tương ứng (N/X không đổi)  XĐ được 3 giá trị SN 

Vẽ quan hệ SN và X  X hợp lý  N hợp lý

III/ Các phương pháp xác định thành phần bê tông

b) Thí nghiệm kiểm tra cường độ và tìm lượng xi măng hợp lý

Với tỷ lệ X, N, C, Đ mới điều chỉnh ở trên, trộn mẫu (số mẫu ≥3), đúc mẫu rồi ép mẫu

 RbTN

+ Nếu 0 <(RbTN-RbTK)/RbTK≤15% thì được

+ Nếu không thoả mãn thì phải điều chỉnh lại TPBT bằng cách điều chỉnh X

Thường trộn 3 mẻ 10-15(l) với lượng X khác nhau, đúc mẫu rồi ép mẫu  RbTN  Quan hệ Rbvới X Từ RbTK X hợp lý

c) Thí nghiệm xác định khối lượng thể tích của hỗn hợp bê tông ở trạng thái

đầm chặt (bê tông tươi)

Cân bê tông đã đầm chặt đựng trong ống lường sắt có thể tích đã biết Từ đó tính

được γobtươi=G/Vo

Biết γobtươi có thể tính được thể tích thật của bê tông tươi sau khi đã điều chỉnh ở bước trước

d) Tính lại lượng X, N, C, Đ cho 1m3bê tông

- Khi tính toán thành phần bê tông theo phương pháp thể tích tuyệt đối ta đã coi

bê tông tươi hoàn toàn đặc, không có lỗ rỗng Thực ra trong quá trình trộn bao giờ cũng có một lượng không khí lẫn vào Mặt khác do thành phần bê tông đã

được điều chỉnh sau các bước thí nghiệm vì vậy lượng vật liệu tính được ở các bước trên thực tế không phải ra thể tích bê tông là 1m3 nữa Lượng vật liệu cho 1m3bê tông được tính lại như sau:

+ Tính thể tích thực tế của bê tông tươi (chính là thể tích bê tông) thu từ hỗn hợp vật liệu tính được ở bước trên: VTT=(X+N+C+Đ)/γobtươi

+ Tính lại lượng vật liệu cho 1m3bê tông: X1=X *1000/Vtt; N1, C1, Đ1tính tương tự

e) Điều chỉnh lại thành phần bê tông theo độ ẩm thực của cát đá

Lượng xi măng (X) không thay đổi;

C â =C k (1+W c )  ∆∆∆∆N c =C â -C k =C k W c

Đ â =Đ k (1+W đ ) ∆∆∆∆N đ =Đ â -Đ k =Đ k W đ

N TR =N LT -(∆∆∆∆N c +∆∆∆∆N đ )

III/ Các phương pháp xác định thành phần bê tông

g) Tính lượng vật liệu cho một mẻ trộn

* tính hệ số sản lượng:

- Giả sử ta có một lượng X, N, C, Đ nào đó để sản xuất bê tông, ta có:

Vobtươi: TT bê tông (tươi) < Vhhbt: TT hhbt (hh vật liệu)

Vhhbt= Vox+Vâ

oc+Vâ ođ(Nước vào lỗ rỗng giữa các thành phần vật liệu)

- Nếu tính cho 1m3bê tông (tươi) thì ta có:

1m3(1000dm3) bê tông tươi < Vhhbt= Vox+Vâ

oc+Vâ ođ

với Vox,Vâ

oc,Vâ ođlà thể tích tự nhiên tương ứng với lượng xi măng, cát, đá dùng cho 1m3bê tông

 Hệ số sản lượng:

a od

a

a oc

a

ox

od a oc a

V

γ γ γ

β

+ +

= +

+

* Tính lượng vật liệu cho một mẻ trộn

Xo=X*Vo*β/1000; No=N*Vo*β/1000; Co=C*Vo*β/1000; Do=D*Vo*β/1000;

* Từ hệ số sản lượng ta có thể tính được lượng vật liệu dự trù cho một mẻ trộn, lượng

bê tông chế tạo được từ một mẻ trộn, số mẻ trộn trong một ngày, số ngày cần thiết

để thi công hết lượng bê tông cho trước, hoặc thể tích thùng trộn cần thiết để sản xuất được Vdm3bê tông.

III/ Các phương pháp xác định thành phần bê tông

3 - Phương pháp thực nghiệm hoàn toàn

 Tiến hành thưc nghiệm với các vật liệu dự định sử dụng cho công trình, với nhiều

tỷ lệ khác nhau Từ đó tìm được cấp phối tối ưu

 ứng dụng: Vb>5000m3, các bộ phận kết cấu quan trọng

 Nhược điểm: Khối lượng công tác thực nghiệm lớn  Tốn nhân lực, vật liệu, thời gian