LUẬN BÀN VỀ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG CỦA PHÁP

Nước Pháp có thế mạnh về xây dựng cầu đường. Trường Đại học cầu đường Paris là một trường đại học nổi tiếng không những ở Pháp, mà còn có tiếng vang trên thế giới. Nước Pháp là nước đi đâu nghiên cứu sử dụng bê tông và bê tông cốt thép trên thế giới. Hiện nay Pháp và Việt Nam có quan hệ đối tác chiến lược và một số công ty của Pháp đã vào Việt Nam xây dựng một số công trình, chủ yếu trong lĩnh vực hạ tầng, như các hệ thống cấp thoát nước và nhiều công trình hạ tầng khác. Hy vọng rằng trong tương lai quan hệ về kinh tế và khoa học kỹ thuật sẽ ngày càng phát triển. Vì vậy việc nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật, công nghệ xây dựng của Pháp, trong đó có thiết kế thành phần bê tông là vấn đề cần thiết.

LUẬN BÀN VỀ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG CỦA PHÁP GS-TSKH Nguyễn Thúc Tuyên Kỹ sư: Trần Quang Thanh Nước Pháp mạnh xây dựng cầu đường Trường Đại học cầu đường Paris trường đại học tiếng Pháp, mà có tiếng vang giới Nước Pháp nước đâu nghiên cứu sử dụng bê tông bê tông cốt thép giới Hiện Pháp Việt Nam có quan hệ đối tác chiến lược số công ty Pháp vào Việt Nam xây dựng số công trình, chủ yếu lĩnh vực hạ tầng, hệ thống cấp thoát nước nhiều công trình hạ tầng khác Hy vọng tương lai quan hệ kinh tế khoa học kỹ thuật ngày phát triển Vì việc nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật, công nghệ xây dựng Pháp, có thiết kế thành phần bê tông vấn đề cần thiết Phương pháp thiết kế thành phần bê tông mang tên Dreux-Gorisse dùng phổ biến Pháp [1,2] Nội dung cụ thể phương pháp gồm: Bước Xác định đường kính lớn cốt liệu Dmax theo Bảng Bảng 1: Đường kính lớn cốt liệu Đặc tính kết cấu bê tông e - Khoảng cách nằm ngang cốt thép h - Khoảng cách đứng cốt thép r - Bán kính trung bình cốt thép Dmax Hạt tròn Hạt nghiền ≤ 0,8e ≤ 0,7e ≤ h ≤ 0,9h ≤ 1,4r ≤ 1,3r hm ' R X Bước 2: Xác định lượng xi măng (X), theo công thức = 28 + 0,5 N GRx hm - Chiều dày tối thiểu kết cấu ≤ Trong đó: R28' : Cường độ chịu nén bê tông tuổi 28 ngày, kg/cm 2; Rx: Cường độ chịu nén xi măng tuổi 28 ngày, kg/cm 2; X: Lượng xi măng, kg/m3; N: Lượng nước, l/m3; G: Hệ số chất lượng cốt liệu, giá trị gần tra theo Bảng Bảng 2: Hệ số chất lượng cốt liệu Chất lượng cốt liệu Rất tốt Tốt Trung bình Dmax ≤ 16mm 0,55 0,45 0,35 Độ lớn hạt ÷ 25mm Dmax ≤ 40mm 0,60 0,50 0,40 Dmax ≥ 63mm 0,65 0,55 0,45 Bước 3: Xác định hàm lượng xi măng (X) theo tỉ số N độ sụt Sn dùng X biểu đồ Hình Xi măng tìm phải lớn lương xi măng tối X/N 2.6 2.4 L­îng xi m¨ng Kg/m 2.2 400+ Phô gia hãa láng (Fluidifiant) 2.0 400 1.8 250 1.6 300 1.4 1.2 10 12 Trong đó: B: Mác bê tông, kg/cm2; D: Đường kính lớn cốt liệu, mm; Bước 4: Xác định lượng X biết: N Lượng nước tính ứng 200 250 + B D nước theo X 250 1.0 thiểu: X = với cốt liệu khô có Sn (cm) X Hình 1: Sự phụ thuộc lượng X vào N Dmax=25mm; Dmax ≠ 25mm, lượng nước cần phải điều chỉnh tăng Sn giảm phụ thuộc vào Dmax % tra Hình +15 Nếu cốt liệu bị ẩm, lượng nước tìm phải giảm lượng tùy thuộc vào trạng thái ẩm cốt liệu tra Bảng +10 +5 -5 -10 -15 10 16 25 40 63 100 Dmax (mm) Hình 2: Biểu đồ điều chỉnh lượng nước Bảng 3: Trạng thái ẩm cốt liệu Trạng thái ẩm cốt Lượng nước cần giảm cỡ hạt, l/m3 Cát 0/5, mm Sỏi 5/12,5, mm Khô - 20 Không đáng kể Ẩm 40 - 60 20 - 40 Sỏi 5/20, mm Sỏi 20/40, mm Không đáng kể 10 - 30 Không đáng kể 10 - 20 Rất ẩm 80 - 100 40 - 60 30 - 50 20 - 40 Bão hòa 120 - 140 60 - 80 50 - 70 40 - 60 Bước 5: Xác định đường cong cấp phối cốt liệu: Để xác định đường cấp phối hạt cốt liệu ta sử dụng sàng tiêu chuẩn: 0,080; 0,100; 0,125; 0,160; 0,200; 0,250; 0,315; 0,40; 0,50; 0,63; 0,80; 1,00; 1,25; 1,60; 2,00; 2,50; 3,15; 4,00; 5,00; 6,30; 8,00; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80mm Đường cấp phối chuẩn hình xây dựng sở hạt cốt liệu thực tế có Dmax giả thiết 20mm; xác định điểm OAB Điểm O có tọa độ O (0,08;0) Điểm B có toạn độ B (D max; 100) Điểm A có tọa độ xác định sau: Hình 3: Đường cấp phối hạt hỗn hợp cốt liệu có Dmax = 20 mm - Hoành độ: Nếu Dmax20mm, điểm vùng sỏi giới hạn với mô đun 38 (tương ứng với cỡ sàng 5mm) mô đun tương ứng với Dmax sỏi - Tung độ xác định sau: Y = 50 − Dmax + K Trong đó: K: Hệ số phụ thuộc vào lượng xi măng, độ lèn chặt hình dạng hạt cát tra theo bảng K = ứng với bê tông có lượng xi măng 350kg/m3, hạt cốt liệu tròn, mô đun độ lớn cát 2,5, độ lèn chặt trung bình Bảng 4:Bảng tra hệ số K Độ lèn chặt Hình dạng hạt cát Yếu Trung bình Mạnh Cát hạt Cát Cát hạt Cát Cát hạt Cát tròn nghiền tròn nghiền tròn nghiền Lượng xi măng 400+Phụ gia -2 -4 -2 -6 -4 400 +2 -2 -4 -2 350 +2 +4 +2 -2 300 +4 +6 +2 +4 +2 250 +6 +8 +4 +6 +2 +4 200 +8 +10 +6 +8 +4 +6 Ghi chú: - Nếu mô đun độ lớn (Mdl) cát ≠ 2,5, phải cộng thêm hệ số điều chỉnh Ks = Mdl - 15 - Nếu bê tông dùng để bơm cần có độ dẻo cao, K phải tăng thêm giá trị Kp = ÷ 10 (tùy thuộc vào độ dẻo cần thiết) Bước 6: Xác định hệ số lèn chặt (Lc) Hệ số lèn chặt Lc tỉ số thể tích tuyệt đối vật rắn (xi măng cốt liệu) 1m3 bê tông tươi Giá trị Lc lựa chọn theo Bảng Bảng 5: Xác định hệ số lèn chặt bê tông Loại HH Lc ứng với giá trị Dmax (mm) khác 10 12,5 20 31,5 50 80 0,81 Chọc 0,760 0,790 0,805 0,820 0,825 0,830 Dẻo 0,82 Chấn động yếu 0,765 0,795 0,810 0,825 0,830 0,835 Chấn động bình 0,82 0,770 0,800 0,815 0,830 0,835 0,840 thường Chán động 0,83 0,775 ,0805 0,820 0,835 ,0840 0,845 mạnh Giá trị Lc thay đổi từ 0,750 (đối với bê tông chảy, hạt nhỏ) đến 0,855 (đối với bê tông cứng, chấn động mạnh, hạt thô) Giá trị trung bình L c 0,82 tương ứng với loại bê tông thường (D max từ 16mm đến 40mm) Giá trị Lc cho bảng ứng với cốt liệu hạt tròn, trường hợp khác phải trừ lượng từ 0,01 đến 0,03 (Đối với đá dăm trừ 0,01) Bước 7: Xác định hàm lượng cốt liệu: Từ đường cấp phối chuẩn OAB ta nối điểm 95% lọt sàng đường cong cát với điểm 5% lọt sàng đường cong sỏi Tung độ giao điểm đường nối với đường cấp phối chuẩn cho tỷ lệ % thể tích tuyệt đối loại cốt liệu g1, g2, hỗn hợp cốt liệu Độ lèn ép X Thể tích tuyệt đối cốt liệu: Vcl = 1000 Lc − ρ x Thế tích tuyệt đối loại cốt liệu: Vcl1 = g1Vcl Vcl = g 2Vcl Trong đó: g1, g2: Phần trăm thể tích loại cốt liệu, %; V cl1, Vcl2: Thể tích tuyệt đối loại cốt liệu, dm3 Khối lượng loại cốt liệu: P1 = Vcl1.ρa1 P2 = Vcl ρa Trong đó: ρa1 , ρa :Khối lượng riêng loại cốt liệu, Kg/dm3 Sau tính toán thành phần tính toán bê tông Thành phần phải kiểm tra điều chỉnh thông qua thực nghiệm So sánh phương pháp Pháp với phương pháp thể tích tuyệt đối dùng công thức Bolomey-Skramtaev dùng phương pháp thống Việt Nam đưa vào tiêu chuẩn [3,4], thấy có khác sau: 1) Hai phương pháp kết hợp tính toán (lý thuyết) với thực nghiệm, có nghĩa xác định thành phần tính toán, sau kiểm tra điều chỉnh thành phần tính toán thông qua thực nghiệm 2) Hai phương pháp tính tỉ lệ N theo công thức tương tự nhau, X hệ số A G công thức xác định khác nhau: Hệ số A phụ thuộc vào chất lượng cốt liệu, hệ số G phụ thuộc vào chất lượng cốt liệu D max cốt liệu lớn Trong trường hợp cụ thể A G có giá trị khác Đáng ý công thức Bolomey-Skramtaev cường độ bê tông (R b) xác định mẫu hình lập phương 15x15x15cm, công thức Dreux-Gorisse xác định mẫu hình trụ 15x30cm, nhỏ R b mẫu lập phương 1,12 lần 3) Phương pháp Việt Nam xác định lượng nước theo bảng biểu đồ lượng xi măng xác định từ tỷ lệ X N xác định Còn phương pháp N Pháp lại xác định lượng X trước theo biểu đồ, tính N từ tỷ lệ X X N xác định Lượng xi măng biểu đồ tối đa 400 Kg/m Đối với mác bê tông lớn mà lượng xi măng không đủ, giải cách pha phụ gia hóa lỏng để giảm lượng nước trộn 3) Phương pháp Việt Nam xác định lượng đá (D) theo công thức Sau xác định lượng X, N, D, xác định lượng cát sau:   X D C = 1.000 − − − N ÷.ρ c ρ x ρd   Phương pháp Pháp xác định tỉ lệ cát, đá (theo thể tích tuyệt đối) theo X biểu đồ Thể tích tuyệt đối cốt liệu: Vcl = 1000 Lc − ρ (Lc tra bảng) sau x tính riêng thể tích tuyệt đổi khối lượng cát đá Chúng áp dụng phương pháp Việt Nam phương pháp Pháp viết tài liệu [5] để tính toán thành phần bê tông, nhìn chung phương pháp Pháp tỉ mỷ phức tạp Để so sánh dùng phương pháp để tính toán thành phần bê tông mác 30 (mẫu lập phương) R b=27Mpa (theo mẫu hình trụ), độ sụt 56cm, dùng đá dăm cát vàng Kết đạt bảng Bảng 6: Thành phần bê tông theo phương pháp thiết kế Phương pháp thiết kế Thành phần bê tông thành phần bê tông X, Kg N, lít C, Kg D, Kg Phương pháp Pháp 400 179 576 1305 0,45 Phương pháp Việt Nam 328 170 640 1325 0,52 NHẬN XÉT 40,5 35,3 Từ số liệu bảng nhận xét sau: - Phương pháp thiết kế thành phần bê tông Pháp cho hàm lượng xi măng, nước cát cao hơn, lượng đá sấp xỉ so với phương pháp Việt Nam - Cả hai phương pháp cho cường độ cao cường độ yêu cầu, cần điều chỉnh thành phần thông qua thực nghiệm để đạt cường độ đề - Khi có yêu cầu sử dụng phương pháp Pháp để tính thành phần bê tông, áp dụng phương pháp thực đầy đủ bước nêu TÀI LIỆU THAM KHẢO G Dreux, (1979), Nouveau Guide du Béton Paris” Éditions Eyrolles” M Laquerbe, LE BETON, Institut National des Sciences appliqués TCVN 2253-87, Kết cấu bê tông bê tông cốt thép - Quy phạm thi công nghiệm thu Bộ xây dựng, (2000), Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông loại, NXB Xây dựng Phùng Văn Lự, Phạm Duy Hữu, Phan Khắc Trí, (2012), Giáo trình vật liệu xây dựng, NXB Xây dựng