CẤU TRÚC BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO

CÁC KHÁI QT VỀ BÊ TƠNG CƯỜNG ĐỘ CAO  Về bê tơng cường độ cao bê tơng chất lượng cao:  Bê tơng loại vật liệu chủ yếu kỷ 20 chế tạo từ hỗn hợp vật liệu lựa chọn hợp lý gồm thành phần:  Cốt liệu lớn (đá dăm sỏi), cốt liệu nhỏ (cát), chất kết dính (ximăng…), nước phụ gia  Cát đá dăm thành phần vật liệu khống vật, đóng vai trò khung chịu lực  Hỗn hợp xi măng nước (hồ ximăng) thành phần hoạt tính bê tơng bao bọc xung quanh cốt liệu, lấp đầy lỗ rỗng cốt liệu hồ xi măng rắn chắc, dính kết cốt liệu thành khối đá gọi bê tơng  Tỷ lệ sử dụng bê tơng xây dựng nhà chiếm khoảng 40%, xây dựng cầu đường khoảng 15% tổng khối lượng bê tơng định nghĩa bê tơng cường độ cao: 2.1 định nghĩa bê tơng cường độ cao: .Bê tơng chất lượng cao hệ bê tơng có thêm phẩm chất cải thiện thể tiến cơng nghệ vật liệu – kết cấu xây dựng Xét cường độ chịu nén bê tơng cường độ cao.( High Strength concrete)  Bê tơng cường độ cao (High Performace concretes) loại bê tơng có cường độ chịu nén tuổi 28 ngày, nhỏ hơn 60 MPa, với mẫu thử hình trụ có D = 15 cm , H = 30cm  Cường độ sau 24 Rb ³ >=35 MPa , sau 28 ngày cường độ nén R28³>= 60 MPa Mẫu thử chế tạo, dưỡng hộ, thử, theo tiêu chuẩn hành  Thành phần bê tơng cường độ cao dùng khơng dùng muội silic dùng kết hợp với xỉ lò cao  Khi sử dụng muội silic chất lượng bê tơng nâng cao  Tiêu chuẩn Bắc Mỹ qui định bê tơng cường độ cao loại bê tơng có R28³ >=42MPa  Theo CEB FIP qui định bê tơng cường độ cao có cường độ nén sau 28 ngày tối thiểu fc28 ³ 60 MPa Tất loại bê tơng cường độ cao dùng tỷ lệ N/X thấp (0,25 – 0,35)  Ngày trình độ kiến thức loại bê tơng cho phép ứng dụng bê tơng chất lượng cao cơng trình lớn, chủ yếu ba lĩnh vực:  Các ngơi nhà nhiều tầng  cơng trình biển cơng trình giao thơng (cầu, đường, hầm) 2.2 Các nghiên cứu bê tơng cường độ cao:  Trong khoảng 15 năm gần sản phẩm bê tơng có cường độ ngày cao hơn, đạt cường độ từ 60 đến 140MPa  bê tơng cường độ siêu cao (Ultra High Strength Concrete) với cường độ lên đến 300MPa (40’000 psi) chế tạo phòng thí nghiệm  Các nghiên cứu bê tơng cường độ cao khẳng định việc sử dụng bê tơng cường độ cao cho phép tạo sản phẩm có tính kinh tế  sử dụng bê tơng cường độ cao có ưu điểm sau: - Giảm kích thước cấu kiện, kết tăng khơng gian sử dụng giảm khối lượng bê tơng sử dụng, kèm theo rút ngắn thời gian thi cơng -Giảm khối lượng thân tĩnh tải phụ thêm làm giảm kích thước móng -Tăng chiều dài nhịp giảm số lượng dầm với u cầu chịu tải -Giảm số lượng trụ đỡ móng tăng chiều dài nhịp -Giảm chiều dày bản, giảm chiều cao dầm Phân loại bê tơng cường độ cao: 3.1 Phân loại theo cưòng độ nén  Căn vào cường độ nén ngày 28 mẫu hình trụ D=15 cm, H=30 cm chịa bê tơng thành loại sau: Cường dộ nén MPa 15 – 25 30 – 50 60 – 80 100 – 150 Loại bêtông Bê tơng truyền thống Bê tơng thường Bê tơng cường độ cao Bê tơng cường độ cao 3.2.Phân loại theo thành phần chế tạo:  Bêtơng cường độ cao khơng sử dụng muội silic: loại bê tơng cường độ cao sử dụng bột silic siêu mịn, sử dụng tro bay  Bê tơng cường độ cao sử dụng muội silic: thành phần có lượng muội silic từ – 15% so với lượng xi măng  Bê tơng cường độ cao cốt sợi kim loại bê tơng cường độ cao có khơng có muội silic có thành phần sợi kim loại  Bê tơng cường độ cao khơng dùng muội silic cho cường độ cao, độ dẻo lớn cường độ chịu nén đạt đến 60 MPa  Bê tơng cường độ cao dùng muội silic khó thi cơng cho cưòng độ đến 100 MPa, co ngót bê tơng từ biến giảm  Bê tơng cường độ cao sợi kim loại: có cường độ hai loại có độ kéo chống nứt bê tơng cờng độ cao dẻo học cao đảm bảo khơng bị phá hoại đột ngột cải tiến khả chịu  Loại bê tơng cường độ cao cốt sợi thường dùng cơng trình biển bến cảng, sân bay, cơng trình thể thao CẤU TRÚC BÊ TƠNG CƯỜNG ĐỘ CAO Mở đầu: Bê tơng cường độ cao (CĐC) bê tơng chất lượng cao, hệ sau vật liệu cho kết cấu  Theo qui ước bê tơng CĐC bê tơng có cường độ nén 28 ngày >60 MPa Bê tơng CĐC có thành phần hỗn hợp cốt liệu thơng thường vữa chất kết dính cải thiện cách dùng vài sản phẩm có phẩm chất đặc biệt chất siêu dẻo muội silic  Chương trình bày cách tổng quan vật liệu  2.3.2 - Muội silic(MS) : Muội silic hỗn hợp chứa muội oxit silic sử dụng bê tơng mác cao dùng xi măng PC40 trở lên  Muội ơxit silic sản phẩm phụ lấy từ q trình tái sản xuất thạch anh với than đá lò hồ quang điện ngành cơng nghiệp sản xuất silicon hợp kim sắt – silicon  Muội có hàm lượng dioxit silicon vơ định hình cao chứa tinh thể hình cầu mịn  Muội silic bao gồm hạt thuỷ tinh mịn với diện tích bề mặt lên tới20.000 m2/kg đo kỹ thuật hấp phụ ni tơ 2.3.3- đánh giá lựa chọn phụ gia khống phụ gia hố học  Các bột khống siêu mịn dự kiến sử dụng hỗn hợp bê tơng cường độ cao đánh giá thơng qua mẻ trộn thử phòng thí nghiệm để có chất lượng mong muốn cách tối ưu 2.4 - Cốt liệu 2.4.1- Tổng qt cốt liệu  Cốt liệu thơ (đá) nhỏ (cát) hình thành cấu trúc khung xương bê tôõng cường độ cao  Các tiêu chuẩn cốt liệu cho bê tơng cường độ cao sử dụng tiêu chuẩn bê tơng truyền thống 2.4.2 - Phân loại: 2.4.2.1 - Cốt liệu nhỏ (Cát) :  Cát với mơ đun độ lớn nhỏ 2,5 khơng sử dụng cho bê tơng cường độ cao  Cát với mơ đun độ lớn khoảng 3,0 cho độ sụt cường độ nén tốt  loại to có mơđun độ lớn nằm khoảng 2,5 -3,2 có cấp phối tốt, khơng có phản ứng kiềm với xi măng  Các tính chất cát phải đạt u cầu tiêu chuẩn TCVN 1770 - 86 2.4.2.2 - Cốt liệu thơ (đá) : Cốt liệu thơ định cường độ độ dẻo bêtơng cường độ cao • Bê tơng có cường độ nén lớn 75MPa mẫu lập phương tiêu chuẩn (62,5 MPa mẫu hình trụ tiêu chuẩn ) với hàm lượng xi măng cao tỉ lệ nước - xi măng thấp kích thước tối đa cốt liệu thơ nên giữ mức tối thiểu từ 9,5 mm đến 12,7 mm  Các kích thước tối đa từ 19,0mm đến 25,4mm sử dụng cường độ bê tơng nén từ 60 MPa - 75 MPa mẫu lập phương (hoặc 50MPa - 62,5 MPa mẫu hình trụ)  Cốt liệu lý tưởng cho bê tơng cường độ cao cốt liệu sạch, dạng khối, có lượng hạt thoi dẹt nhỏ so với qui định tiêu chuẩn hành có góc cạnh, 100% nghiền •Cốt liệu thơ dùng cho bê tơng cường độ cao đá dăm sản xuất từ đá gốc đá phún xuất biến chất có cường độ trạng thái bão hồ nước lớn lần cường độ bê tơng 2.5 - Nước :  Nước trộn bê tơng phải phù hợp với TCVN 4506 87 AASHTO - 26 BIẾN DẠNG TỰ DO VÀ TỪ BIẾN CỦA BÊ TƠNG CƯỜNG ĐỘ CAO Mở đầu .giới thiệu ngun lý co ngót nở, từ biến bê tơng cường độcao kết thí nghiệm số loại bê tơng cường độ cao cao với hai chế độ bảo dưỡng .Co ngót nhiệt co ngót nội tăng co nước giảm, từ biến dẻo tăng từ biến khơ giảm Co ngót nở bê tơng cường độ cao (biến dạng tự do) •các biến dạng tự bê tơng (co ngót nở) tính chất quan trọng  biến dạng tự khơng đồng khối thường dẫn đến vết nứt, rãnh đặc biệt thấm nhập tác nhân gây hại  Do đó, việc thiết kế cơng trình có độ bền cao cần làm chủ biến dạng tự ảnh hưởng học chúng  cần nhắc lại cấu co ngót bê tơng sau rút xu hướng chung co ngót bê tơng cường độ cao từ thành phần chúng 2.1 Cơ chế lý – hố co ngót bê tơng thường  Hai tiêu nội kiểm sốt biến dạng tự bê tơng: nhiệt độ hàm lượng nước tự  Sự biến đổi nhiệt độ dẫn đến biến dạng tự tỉ lệ với chúng theo hệ số (hệ số giãn nỡ nhiệt, giảm dần tăng phản ứng thủy hóa)  hàm lượng nước tự thay đổi bên thủy hố phần nước, hay bên ngồi biến đổi độ ẩm  lượng nước tự giảm, kích thước lỗ rỗng, liên quan tới sức căng mao quản, giảm, kết vĩ mơ tượng tăng Do thiếu hụt thể tích phản ứng thủy hóa, vữa xi măng trở thành cấu trúc ba pha (rắn – lỏng – khí) suốt q trình thủy hóa 2.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến co ngót bê tơng Tỷ lệ N/X:  co ngót vữa xi măng thuỷ hố tỷ lệ với tỷ số N/X tỷ số nằm khoảng 0.2 đến 0.6  Khi tỷ lệ N/X tăng phần nước khơ khơng gây co ngót Cốt liệu  Nhân tố ảnh hưởng lớn cốt liệu  Tỷ lệ co ngót bê tơng(Sc)/co ngót hồ xi măng(Sp) phụ thuộc vào hàm lượng cốt liệu bê tơng(a) bằng: Sc = Sp(1- a)n  Giá trị kinh nghiệm n 1.2 – 1.7, thay đổi chút ứng suất hồ xi măng bị giảm từ biến  Nếu thay đổi kích thước hạt lớn từ 6.3 thành 152mm (1/4 in thành 6in) hàm lượng cốt liệu chiếm từ 60 đến 80% thể tích bê tơng, co ngót giảm xuống lần co ngót tăng hàm lượng xi măng tăng thể tích vữa xi măng thuỷ hố lớn mà lại ngun nhân gây co ngót  nói chung, hàm lượng nước hỗn hợp điều chỉnh co ngót theo mong muốn, hàm lượng nước khơng phải nhân tố chủ yếu  Do vậy, hỗn hợp có hàm lượng nước thành phần khác thay đổi lớn dẫn đến giá trị co ngót khác  Ngoài co ngot bi ảnh hưởng do:  Tính đàn hồi cốt liệu  Nguồn gốc cốt liệu  Tính chất xi măng 2.3 Trường hợp bê tơng cường độ cao 2.3.1 Trước ninh kết: co ngót dẻo  Sau thi cơng, bê tơng tươi phần nước bay  Khi khơng có muội silic, dịch chuyển nước bê tơng tươi khó hơn, co ngót “nội tại” tăng tương ứng với co ngót cục ngồi nứt bê tơng cân với mơi trường, phân bố tốt lỗ rỗng  Khi đó, vật liệu chịu co ngót dẻo; nứt lớn hình thành sau đổ, cần phòng ngừa bảo dưỡng cẩn thận 2.3.2 Trong ninh kết rắn chắc:  Tổng lượng nhiệt toả ninh kết tăng theo hàm lượng xi măng Tuy nhiên, cần tương hợp với phụ gia, người ta thường lựa chọn xi măng có hàm lượng aluminát thấp, nhìn chung toả nhiệt  Như vậy, bê tơng cường độ cao khơng có muội silic, phương diện toả nhiệt, thuộc loại bê tơng cơng trình Trong đó, muội silic đóng vai trò thúc đẩy thủy hóa xi măng  Xét phương diện nước, ta biết tất phản ứng thủy hóa xi  măng dẫn tới giảm thể tích (co Le Chatelier) dù vật liệu chuyển từ trạng thái hai pha sang trạng thái ba pha khơng gian rỗng hyđrát khơng bão hồ • Với bê tơng cường độ cao, độ ẩm bên giảm tức thời xuống 100%, phản ứng thủy hóa dừng lại hồn tồn trước 28 ngày, trừ cấp thêm nước từ bên ngồi  Với tỉ lệ N/X, muội silic làm tăng độ co nội tai, cách làm cấu trúc vi mơ “tinh tế hơn” 2.3.3 Ở tuổi muộn: co ngót nước  Bắt đầu từ ván khn, độ ẩm mơi trường nhỏ lỗ rỗng bê tơng, nước di chuyển từ phía ngồi cấu kiện, dẫn đến co ngót tổng thể trung bình co ngót cục với phần khơng nứt •Khi đo nước tiêu thụ q trình tự nước khơng bao gồm lượng nước trao đổi với bên ngồi, co nước nhỏ co nội tai lớn [...]... sợi để tăng độ bền và cường độ chống mài mòn 4 Cấu trúc của bê tơng cường độ cao (CĐC) 4.1 Cấu trúc của cốt liệu bê tơng cường độ cao  Ba đặc tính của vật liệu ảnh hưởng đến cấu trúc của bê tơng cường độ cao: o thành phần và cấu trúc vi mơ của hồ xi măng o bản chất của liên kết giữa hồ xi măng o cốt liệu và chất lượng của cốt liệu trong điều kiện cơng nghệ và mơi trường ít biến đổi 4.2 Cấu trúc của... 101 114,1 53,6 56,8 Cường độ chịu nén của bê tơng cường độ cao hiện nay theo qui định của ACI (Mỹ) từ 42MPa (6000 psi) đến 138 MPa (20'000 ps ) Ở Việt Nam và châu Âu thường qui định có cường độ khoảng 60 - 80 MPa 2.2 Tốc độ tăng cường độ chịu nén theo thời gian  Bê tơng cường độ cao có tốc độ tăng cường độ ở các giai đoạn đầu cao hơn so với bê tơng thường  tỉ số điển hình của cường độ sau 7 ngày đến... như: độ cứng, khả năng dính bám với cốt thép, độ bền Cường độ chịu kéo còn liên quan đến ứng xử của bê tơng dưới tác dụng của lực cắt  Bê tơng có cường độ cao thì cường độ chịu kéo cũng cao hơn  Tuy nhiên cường độ chịu kéo của bê tơng cường độ cao tăng chậm hơn so với tốc độ tăng cường độ chịu nén (ftj/fcj =1/15-:-1/20 ) trị số chịu kéo khi biến dạng đến 6 MPa là có ý nghĩa sử dụng có lợi cho kết cấu. .. giải quyết tính cơng tác cho bê tơng 4 .Cấu trúc của bê tơng cường độ rất cao (CĐRC)  Bê tơng cường độ rất cao, cường độ nén từ 100 ÷ 150 MPa tạo thành từ: - 400 - 500 kg xi măng pc lăng mác 55 + (15 ÷ 20)% muội silic - 1 ÷ 4 % phụ gia siêu dẻo , 0,3 - 0,4 % chất làm chậm •đặc tính cấu trúc rất quan trọng là vữa xi măng có cấu trúc vơ định hình và đồng nhất  độ rỗng của bê tơng dùng muội silic được... từ biến, sự dính bám với cốt thép cũng được xét trong quan hệ cường độ nén 2 Cường độ chịu nén bê tơng cường độ cao: 2.1 Cường độ chịu nén  Cường độ nén của bê tơng phụ thuộc rất lớn vào tỷ lệ nước/ximăng trong bê tơng  ngo ra cường độ nén của bê tơng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:  Chất lượng và hàm lượng của các vật liệu chế tạo bê tơng: cốt liệu, xi măng và các phụ gia  Qui trình, thiết kế... 0,8 - 0,9 đối với bê tơng có cường độ cao  từ 0,7 - 0,75 đối với bê tơng thường Quan hệ giữa bê tơng chịu nén ở ngày thứ j (fcj) và cường độ bê tơng ngày 28 (fc28) có thể sử dụng cơng thức BAEL và BPEL (Pháp) như sau:  fcj = 0,685 log (j’+1)fc28 Hình 3.1 Quan hệ giữa cường độ và thời gian 2.3 Các dạng phá hoại khi nén  độ dai của bê tơng cường độ cao biểu thị khả năng làm việc của bê tơng sau khi... dẻo làm chậm ninh kết CÁC TÍNH CHẤT CỦA BÊ TƠNG CƯỜNG ĐỘ CAO  Bê tơng cường độ cao tồn tại ở ba trạng thái: ướt, mềm và cứng rắn (rắn chắc)  tỷ lệ N/X thấp nhưng độ sụt của bê tơng cường độ cao vẫn đạt từ 10-20 cm giữ được ít nhất là 45 phút  Ở trạng thái mềm tính co ngót thấp và ổn định thể tích cao so với bê tơng thường  Ngồi ra các tính chất khác như cường độ chịu  kéo, co ngót, từ biến, sự dính... loại bê tơng •Trên hình 3.2 là quan hệ giữa ứng suất theo chiều trục và biến dạng đối với bê tơng có cường độ nén lên tới 105 MPa  Các dạng phá hoại:  Các bề mặt vỡ của bê tơng bê tơng cường độ cao là đặc trưng tiêu biểu vật liệu  Các vết nứt đi qua khơng phân biệt hồ và cốtliệu 3 Cường độ chịu kéo 3.1 Tổng qt  Cường độ chịu kéo của bê tơng khống chế vết nứt và ảnh hưởng đến các chất khác của bê. .. thác bê tơng  Những yếu tố này ảnh hướng đến cấu trúc vĩ mơ và vi mơ của bê tơng, bao gồm: độ rỗng, kích thước và hình dạng lỗ rỗng Cường độ nén là tính chất sử dụng quan trọng nhất của vật liệu người ta đã có thể thực hiện ở phòng, thí nghiệm sử dụng thành phần tối ưu bê tơng có thể đạt cường độ bê tơng vượt q 200 MPa  Tuy nhiên trong thực tế khơng u cầu v cường độ q cao và giá thành của bê tơng... bê tơng cường độ cao  Cơng thức thành phần tổng qt của bê tơng CĐC là cho 1m3 b tông là: •Đ=1000-1200 kg; C=600-700 kg; X=400-520 kg; MS=5-15%; tỷ lệ N/X =0,25- 0,35 ; chất siêu dẻo từ 1 - 1,5 lít/100 kg XM và một phần chất làm chậm (ĐĐá; X- xi măng ; C- cát; N- nước; MS- muội silic)  Ngồi ra do sự giảm tỷ lệ N/X mà có thể chuyển bê tơng xi măng cường độ cao (cường độ nén từ 50 đến 80 MPa) sang bê ... cường độ chống mài mòn 4 Cấu trúc bê tơng cường độ cao (CĐC) 4.1 Cấu trúc cốt liệu bê tơng cường độ cao  Ba đặc tính vật liệu ảnh hưởng đến cấu trúc bê tơng cường độ cao: o thành phần cấu trúc. .. Loại b tông Bê tơng truyền thống Bê tơng thường Bê tơng cường độ cao Bê tơng cường độ cao 3.2.Phân loại theo thành phần chế tạo:  Bêtơng cường độ cao khơng sử dụng muội silic: loại bê tơng cường. .. loại bê tơng cường độ cao có khơng có muội silic có thành phần sợi kim loại  Bê tơng cường độ cao khơng dùng muội silic cho cường độ cao, độ dẻo lớn cường độ chịu nén đạt đến 60 MPa  Bê tơng cường