Chương 5 bê tông xi măng

Khái niệm và phân loại1.1 Khái niệm: Bê tông xi măng BTXM là loại vật liệu đá nhân tạo nhận được sau khi tạo hình và làm rắn chắc hỗn hợp bê tông.. Hỗn hợp bê tông bê tông tươi – fresh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THễNG VẬN TẢI

VIệN KHOA HọC Và CÔNG NGHệ XÂY DựNG GIAO THÔNG

bộ môn vật liệu xây dựng

Chương 5

Bê tông xi măng

cement concrete

1 Khái niệm và phân loại

1.1 Khái niệm: Bê tông xi măng (BTXM) là loại vật liệu đá

nhân tạo nhận được sau khi tạo hình và làm rắn chắc hỗn hợp

bê tông

Hỗn hợp bê tông (bê tông tươi – fresh concrete) có thành

phần được lựa chọn hợp lý gồm: xi măng, nước, cốt liệu lớn (đá dăm hoặc sỏi), cốt liệu nhỏ (cát) và phụ gia

Khi rắn chắc hồ xi măng dính kết hỗn hợp cốt liệu thành một khối đá và được gọi là bê tông

Trong bê tông cốt liệu đóng vai trò là bộ khung chịu lực, hỗn hợp xi măng và nước bao bọc xung quanh các hạt cốt liệu

đóng vai trò là chất kết dính và lấp đầy khoảng trống giữa các hạt cốt liệu lớn và cốt liệu nhỏ

Thành phần chế tạo bê tông xi măng

Cốt liệu lớn

Cốt liệu nhỏ

măng

Phụ gia Phụ gia

Ứng dụng của bê tông xi măng

Ứng dụng của bê tông xi măng

Ứng dụng của bê tông xi măng

Ứng dụng của bê tông xi măng

- Ưu điểm:

 Cường độ chịu nén cao;

 Dễ tạo hình cho cấu kiện;

- Yêu cầu kỹ thuật cơ bản đối với hỗn hợp bê tông và bê tông:

 Hỗn hợp bê tông phải đạt độ dẻo để dễ thi công;

 Sau khi rắn chắc bê tông phải đạt được các yêu cầu kỹ thuật: cường độ chịu nén ở ngày tuổi nhất định; khả năng chống thấm; bền với môi trường…

1.2 Phân loại bê tông xi măng

- Theo cường độ chịu nén: được xác với mẫu hình trụ có d =

15 cm, h = 30 cm ở 28 ngày tuổi

 Bê tông thường: Rb = 15  60 MPa;

 Bê tông cường độ cao: Rb = 60  100 MPa;

 Bê tông cường độ rất cao: Rb = 100  200 MPa

- Theo khối lượng thể tích:

 Bê tông rất nhẹ: ob < 0,5 T/m3;

 Bê tông nhẹ: ob = 0,5  1,8 T/m3;

 Bê tông nặng: ob = 1,8  2,5 T/m3;

 Bê tông rất nặng: ob > 2,5 T/m3

- Theo phạm vi sử dụng:

 Bê tông kết cấu;

 Bê tông thuỷ công;

 Bê tông làm đường;

 Bê tông đặc biệt

2 Cấu trúc của bê tông xi măng

2.1 Sự hình thành cấu trúc của bê tông

- Cấu trúc của bê tông được hình thành do sự sắp xếp các hạt cốt liệu trong bê tông cùng với sự thuỷ hoá của xi măng

- Các sản phẩm do xi măng thuỷ hoá dần tăng lên đến một lúc nào đó cấu trúc keo tụ chuyển sang cấu trúc tinh thể

- Khoảng thời gian hình thành cấu trúc cũng như cường độ ban đầu của bê tông phụ thuộc vào thành phần bê tông, loại xi măng

và loại phụ gia

2.2 Cấu trúc vĩ mô

- Bê tông là một loại vật liệu có cấu trúc vĩ mô phức tạp

- Xét trong một đơn vị thể tích hỗn hợp bê tông đã lèn chặt bao gồm: thể tích cốt liệu Vcl, thể tích hồ xi măng Vhx, thể tích các lỗ rỗng khí Vk;

Vcl+Vhx+Vk = 1, khi đầm nén hợp lý có thể coi Vk = 0

1

N ρ

X V

1 V

V

x

cl hx

Cốt liệu

Đá XM

2.3 Cấu trúc vi mô

Cốt liệu

Đá XM

Vùng chuyển tiếp

2.3 Cấu trúc vi mô

2.3.1 Cấu trúc khung cốt liệu (Vùng 1)

Được hình thành do sự chèn lấp các hạt cốt liệu nhỏ vào lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu lớn Khi BT có cấu trúc khung cốt liệu tối ưu:

 Bê tông có độ đặc cao;

 Lượng xi măng và nước sẽ ít nhất

Mô hình cấu trúc của BTXM: a) Cấu trúc có khung;

b) Cấu trúc không khung

2.3.2 Cấu trúc vùng chuyển tiếp giữa cốt liệu và đá xi măng

- Vùng này có ảnh hưởng đến tính toàn khối và độ ổn định của

- Đối với bê tông cường độ cao: vùng này sẽ được cải thiện bằng các chất phụ gia khoáng siêu mịn, phụ gia giảm nước khả năng chịu lực sẽ tương đương với cốt liệu, khi bê tông bị phá hoại, các vết nứt sẽ đi xuyên qua cốt liệu

Cấu trúc vùng chuyển tiếp giữa cốt liệu và đá xi măng

Sự lan truyển vết nứt trong cấu trúc bê tông thường

2.3.3 Cấu trúc của đá xi măng (Vùng 3)

Vùng này chứa chủ yếu:

3 Vật liệu chế tạo bê tông xi măng

3.1 Xi măng

- Vai trò: XM+Nước  hỗn hợp hồ dẻo:

 Bôi trơn các hạt cốt liệu;

 Dính kết các hạt cốt liệu;

 Lấp đầy khoảng trỗng giữa các hạt cốt liệu

- Các loại xi măng có thể sử dụng: XM pooclăng thường, XM pooclăng hỗn hợp, XM bền sulfat…

- Mác xi măng:

 Tránh dùng XM mác thấp để chế tạo bê tông mác cao;

 Tránh dùng XM mác cao để chế tạo bê tông mác thấp

- Lượng xi măng: Xmin < X < Xmax

Xmin - đảm bảo độ đồng nhất trong bê tông

Xmax - đảm bảo cho xi măng không toả quá nhiều nhiệt và CL không bị bơi trong hồ xi măng

Theo 22TCN 272 - 05: đối với loại bê tông thường quy định

Xmin = 300 kg; Xmax = 475 kg

- Các yêu cầu kỹ thuật:

 Yêu cầu về thành phần hạt:

 Lượng sót riêng biệt trên mỗi sàng (ai, %): là tỷ lệ % giữa khối lượng cát còn sót lại trên sàng i (mi) so với khối lượng cát đem sàng (m)

15

100 90 70

KL: Loại cát 1 đảm bảo yêu cầu thành phần hạt

Biểu đồ thành phần hạt của cát

90 65

35

15

100 90 70

45

20

0

95 75 55

30

7

0 0

KL: Loại cát 2 không đảm bảo yêu cầu tiêu chuẩn về thành

phần hạt

90 65

35

15

100 90 70

46

30

0 0

Biểu đồ thành phần hạt của cát

Kích thước sàng, mm 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15

Lượng sót tích lũy, % 0-5 0-20 15-50 40-75 70-95 90-100

Thành phần hạt của cát theo ASTM C33-86

Biểu đồ cấp phối tiêu chuẩn theo ASTM C33-86

90 70 40

 Mô đun độ lớn của cát được tính theo công thức:

100

14 , 0 315

, 0 63

, 0 25

, 1 5

2.0-3.30.5-2.0

BT cấp từ B35 trở lên phải dùng cát có Mk ≥ 2.6

 Hàm lượng tạp chất: có hại đến chất lượng của bê tông

 Bụi, bùn, sét ≤ 3%;

 Mica ≤ 1.5%;

 SO3 ≤ 1%

3.3 Cốt liệu lớn (đá dăm hoặc sỏi)

Đá dăm

Sỏi

3.3 Cốt liệu lớn (đá dăm hoặc sỏi)

- Vai trò: tạo lên bộ khung cấu trúc cho bê tông;

- Nguồn gốc: tự nhiên, nhân tạo

 Được xác định thông qua thí nghiệm nén mẫu đá gốc;

 Thí nghiệm nén giập trong xi lanh.

 Rcl = (1,2  1,5)Rb

Câp bê tông, B độ nén dập bão hoà nước, % khối lượng không lớn hơn

10 14 18

Độ nộn dập của sỏi và đỏ dăm

Đá phún suất phun trào

38 - 54

đến 12 12- 16

16 - 20

20 - 25

25 - 34 - - -

đến 9 9-11

11 - 13

13 - 15 - - - -

Cỏc loại mỏc của đỏ dăm nộn dập ở trạng thỏi bóo hũa nước

- Các yêu cầu kỹ thuật:

 Độ hao mòn Los Angeles: < 50 % theo khối lượng;

 Hàm lượng hạt thoi dẹt: < 35 % đối với bê tông cấp kỹ thuật

< B30; < 15 % đối với bê tông cấp kỹ thuật > B30

 Tính toán ai và Ai.

 Vẽ biểu đồ quan hệ (Ai, di)

Kích thước

lỗ sàng, mm

Lượng sót tích luỹ trên sàng, % khối lượng ứng với kích

thước hạt cốt liệu nhỏ nhất và lớn nhất,mm

Biểu đồ cấp phối tiêu chuẩn của đá dăm theo TCVN 7570-06

3.4 Nước

- Nước dùng để rửa cốt liệu, nhào trộn và bảo dưỡng bê tông;

- Phải là nước sạch (nước sinh hoạt);

- Không dùng nước ao hồ, đầm lầy, nước chứa dầu mỡ, nước

có độ pH < 4, nước có chứa hàm lượng SO32- > 0,27%

 Phụ gia hoá học:

Phụ gia hoá học

 Nhóm A: PG giảm nước, hóa dẻo;

 Nhóm B: PG kéo dài thời gian ninh kết;

 Nhóm C: PG tăng nhanh ninh kết;

 Nhóm D: PG giảm nước + làm chậm ninh kết;

 Nhóm E: PG giảm nước + tăng nhanh ninh kết;

 Nhóm F: PG giảm nước cao (PG siêu dẻo);

 Nhóm G: PG giảm nước cao + làm chậm ninh kết

 Phụ gia hoá học: 7 nhóm

 Phụ gia khoáng hoạt tính: