Bài giảng VLXD GVC.ThS Cù Khắc Trúc - ThS Lê văn Hải Châu VỮA XÂY DỰNG Khái niệm chung Vữa xây dựng loại vật liệu đá nhân tạo thành phần bao gồm chất kết dính, nước, cốt liệu nhỏ phụ gia Các thành phần nhào trộn theo tỷ lệ thích hợp, nhào trộn hỗn hợp có tính dẻo gọi hỗn hợp vữa, sau cứng rắn có khả chịu lực gọi vữa Phụ gia có tác dụng cải thiện tính chất hỗn hợp vữa vữa Đặc điểm vữa có cốt liệu nhỏ, xây trát phải trải thành lớp mỏng, diện tích tiếp xúc với xây, với mặt trát với không khí lớn, nước dễ bị đi, lượng nước nhào trộn vữa cần lớn so với bê tơng Do khơng có cốt liệu lớn nên cường độ chịu lực vữa thấp so với bê tông sử dụng lượng loại chất kết dính Vữa xây dựng thường phân loại theo loại chất kết dính, theo khối lượng thể tích theo cơng dụng vữa Theo chất kết dính: chia vữa xi măng, vữa vôi, vữa thạch cao vữa hỗn hợp (xi măng - vôi; xi măng - đất sét) Theo khối lượng thể tích: chia vữa nặngρv > 1500 kg/m3, vữa nhẹ ρv ≤ 1500 kg/m3 Theo công dụng: chia vữa xây, vữa trát, vữa láng, lát, ốp, vữa trang trí v.v để hồn thiện cơng trình, vữa đặc biệt vữa giếng khoan, vữa chèn mối nối, vữa chống thấm v.v Vật liệu chế tạo vữa 2.1 Chất kết dính Để chế tạo vữa thường dùng chất kết dính vơ xi măng pooclăng, xi măng pooclăng hỗn hợp, xi măng pooclăng xỉ hạt lò cao, xi măng pooclăng puzolan, vơi khơng khí, vơi thủy, thạch cao xây dựng v.v Việc lựa chọn sử dụng loại chất kết dính phải đảm bảo cho vữa có cường độ độ ổn định điều kiện cụ thể Trong môi trường khô nên dùng vữa vôi mác Để đảm bảo cường độ độ dẻo khơng có u cầu đặc biệt nên dùng vữa hỗn hợp mác 10 - 75 Trong môi trường Nm ướt nên dùng vữa xi măng mác 100 - 150 Vôi rắn khơng khí thường dùng dạng vơi nhuyễn bột vôi sống Nếu dùng vôi nhuyễn phải lọc hạt sạn Thạch cao thường sử dụng để chế tạo vữa trang trí, có độ mịn bóng cao Bài giảng VLXD GVC.ThS Cù Khắc Trúc - ThS Lê văn Hải Châu 2.2 Cốt liệu Cốt liệu cát xương chịu lực cho vữa đồng thời cát cịn có tác dụng chống co ngót cho vữa làm tăng sản lượng vữa Để chế tạo vữa sử dụng cát thiên nhiên cát nhân tạo nghiền từ loại đá đặc đá rỗng Chất lượng cát có ảnh hưởng nhiều đến cường độ vữa Cát phải đảm bảo yêu cầu chủ yếu theo bảng - Bảng - Tên tiêu 1- Môđun độ lớn không nhỏ 2- Sét, tạp chất dạng cục 3- Lượng hạt lớn mm 4- Khối lượng thể tích, kg/m3, khơng nhỏ 5- Hàm lượng bùn, bụi sét bNn,%, không lớn 6- Hàm lượng muối sunfat, sunfit tính SO3 theo% khối lượng cát, khơng lớn 7- Lượng hạt nhỏ 0,14mm, %, không lớn Mức theo mác vữa < 75 ≥ 75 0,7 1,5 khơng có Khơng có khơng có khơng có 1150 1250 10 35 20 2.3 Phụ gia Khi chế tạo vữa dùng tất loại phụ gia bê tông Bao gồm phụ gia vô cơ: đất sét dẻo, cát nghiền nhỏ, bột đá puzolan phụ gia hoạt tính tăng dẻo Việc sử dụng phụ gia loại nào, hàm lượng phải kiểm tra thực nghiệm 2.4 Nước Nước dùng để chế tạo vữa nước sạch, không chứa váng dầu mỡ, lượng hợp chất hữu khơng vượt q 15mg/lít, độ pH khơng nhỏ khơng lớn 12,5 Tuỳ theo mục đích sử dụng hàm lượng tạp chất khác phải thoả mãn TCVN 4506 :1987 Bài giảng VLXD GVC.ThS Cù Khắc Trúc - ThS Lê văn Hải Châu Các tính chất chủ yếu hỗn hợp vữa 3.1 Độ lưu động hỗn hợp vữa Độ lưu động hỗn hợp vữa tính chất quan trọng đảm bảo suất thi công chất lượng khối xây Độ lưu động đánh giá độ cắm sâu vào hỗn hợp vữa côn tiêu chuNn nặng 300 ± 2g (hình - 1), độ lưu động tính cm xác định sau: Hình - 1: Hỗn hợp vữa trộn xong đổ vào phễu, Dụng cụ thử độ lưu động vữa dùng thép φ10 φ12 đầm vào vữa 1.Giá đỡ; 2.Kẹp di động ; 3.Vạch chia; phễu 25 sau lấy bớt vữa cho 4.Ốc vặn ; 5.Thanh kim loại; mặt vữa thấp miệng phễu cm Dằn nhẹ 6.Côn kim loại; 7- Cần quay phễu - lần mặt bàn hay cứng Đặt 8-Bảng chia ;9- Phễu phễu cône hạ côn xuống cho mũi cône chạm vào mặt vữa thả vít cho rơi tự xuống hỗn hợp vữa phễu Đọc mức bảng đo để xác định độ cắm sâu cône (S, cm) Độ lưu động hỗn hợp vữa lấy theo kết trung bình cộng hai lần thử lấy mẫu vữa Độ lưu động hỗn hợp vữa bê tông phụ thuộc vào nhiều yếu tố lượng nước nhào trộn, loại chất kết dính, lượng chất kết dính 3.2 Độ phân tầng hỗn hợp vữa Phân tầng thay đổi thành phần vữa theo chiều cao khối hỗn hợp vữa vận chuyển để lâu chưa dùng tới Độ phân tầng lớn chất lượng vữa Độ phân tầng hỗn hợp vữa xác định khn thép trụ trịn xoay gồm ba ống kim loại rời (hình - 2) Sau chuNn bị xong hỗn hợp vữa, đổ hỗn hợp vữa vào đầy khn, gạt ngang miệng Hình - : Dụng cụ thử độ phân tầng 1, 2, Ống kim loại; 4, Bản thép khuôn đặt lên đầm rung 30 giây, sau kéo trượt ống thép Lấy phần vữa ống đổ vào chảo thứ nhất, kéo trượt ống thép 5, bỏ phần vữa Bài giảng VLXD GVC.ThS Cù Khắc Trúc - ThS Lê văn Hải Châu Đổ phần vữa ống vào chảo thứ hai Trộn lại vữa chảo 30 giây, sau đem thử độ lưu động Độ lưu động vữa ống S1, độ lưu động vữa ống S3 Độ phân tầng tính theo cơng thức: Pt = 0,07 (S13 - S33) Trong : S1 - Độ lưu động hỗn hợp vữa ống (1), cm S3 - Độ lưu động hỗn hợp vữa ống (3), cm3 Pt - Độ phân tầng hỗn hợp vữa, cm 3.3 Khả giữ nước hỗn hợp vữa Hỗn hợp vữa phải có khả giữ nước tốt để đảm bảo đủ nước cho chất kết dính thủy hóa, rắn chắc, bị nước bay hơi, tách nước trình vận chuyển Khả giữ nước hỗn hợp vữa biểu thị qua phần trăm tỷ lệ độ lưu động hỗn vữa sau chịu hút áp lực chân không độ lưu động hỗn hợp vữa ban đầu Khả giữ nước hỗn hợp vữa xác định dụng Hình 3– 3: Dụng cụ cụ tạo chân khơng (hình - 3) Sau thử độ lưu động thử khả giữ nước hỗn hợp vữa (S1) ghi lại kết Đặt mặt phễu lớp giấy lọc thấm nước, rải hỗn hợp vữa lên giấy lọc lớp dày cm Hút khơng khí bình giảm đến áp suất 50 mmHg phút, phần nước hỗn hợp vữa bị tách Đổ hỗn hợp vữa phễu chảo rải lớp vữa khác mẻ trộn vào phễu dày cm, lại hút chân không lần trước Tiếp tục làm ba lần Cho hỗn hợp vữa sau ba lần thử vào chung chảo, trộn lại cNn thận 30 giây đem xác định độ lưu động (S2) Độ giữ nước hỗn hợp vữa tính xác đến 0,1% theo cơng thức: Trong : Gn = (S2/S1).100(%) S1-Độ lưu động ban đầu hỗn hợp vữa, cm S2-Độ lưu động sau hút chân không hỗn hợp vữa, cm Để tăng khả giữ nước hỗn hợp vữa ta phải sử dụng cát nhỏ, tăng hàm lượng chất kết dính nhào trộn thật kỹ Hỗn hợp vữa xây hỗn hợp vữa hoàn thiện phải thỏa mãn yêu cầu quy định bảng - Bài giảng VLXD GVC.ThS Cù Khắc Trúc - ThS Lê văn Hải Châu Bảng – Tên tiêu 1-Đường kính hạt cốt liệu lớn nhất, mm, không lớn 2- Độ lưu động (độ lún côn), cm, 3- Độ phân tầng, cm3, không lớn 4- Độ (khả năng) giữ nước, %, không nhỏ hơn, đối với: - Hỗn hợp vữa xi măng - Hỗn hợp vữa vôi vữa hỗn hợp khác Loại hỗn hợp vữa Để xây Để hồn thiện Thơ Mịn 2,5 1,25 ÷ 10 ÷ 10 ÷ 12 30 63 75 - - Các tính chất vữa 4.1 Tính bám dính Tính bám dính vữa biểu thị khả liên kết với vật liệu xây, trát v.v Nếu vữa bám dính ảnh hưởng đến độ bền sản phNm suất thi cơng Tính bám dính vữa phụ thuộc vào số lượng, chất lượng chất kết dính tỷ lệ pha trộn, trộn vữa phải cân đong đủ liều lượng vật liệu thành phần, phNm chất vật liệu phải đảm bảo tốt đồng thời vữa phải trộn đồng đều, kỹ Ngồi tính bám dính vữa phụ thuộc vào độ nhám, độ sạch, độ Nm vật liệu xây, mặt trát, láng, lát, ốp Thiết bị Proceq-Dyna Z6 đo cường độ bám dính vữa với theo TCXD 236:1999, ASTM D 4541-02 4.2 Tính chống thấm Bài giảng VLXD GVC.ThS Cù Khắc Trúc - ThS Lê văn Hải Châu Vữa trát mặt ngồi khối xây cơng trình chịu áp lực nước cần phải có tính chống thấm tương ứng Tính chống thấm xác định cách cho mẫu vữa dày cm chịu áp lực nước lúc đầu 0,5 atm, sau tăng lên atm, sau tăng 1,5 atm, sau tăng atm để 24 mà nước khơng thấm qua coi vữa có tính chống thấm 4.3 Cường độ chịu lực Vữa có khả chịu nhiều loại lực khác khả chịu nén lớn Do cường độ chịu nén tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng loại vữa thông thường Cường độ chịu nén vữa xác định thí nghiệm mẫu vữa hình khối có cạnh 7,07cm Dựa cường độ chịu nén mà định mác vữa Mác vữa trị số giới hạn cường độ chịu nén trung bình mẫu vữa hình khối lập phương có cạnh 7,07 cm, chế tạo bảo dưỡng 28 ngày điều kiện tiêu chuNn (t = 27± 2oC, cịn độ Nm tùy thuộc vào loại chất kết dính sử dụng vữa) Theo tiêu chuNn TCVN 4314 - 1986, có loại mác vữa thông dụng sau : ; 10 ; 25 ; 50 ; 75 ; 100 ; 150 ; 200 ; 300 Cường độ chịu lực vữa phụ thuộc vào loại chất kết dính, lượng chất kết dính, tỷ lệ nước/chất kết dính, chất lượng cát, điều kiện bảo dưỡng thời gian cứng rắn Vữa xây vữa hoàn thiện phải thảo mãn yêu cầu khả chịu lực quy định bảng - Bảng 4- Mác vữa 10 25 50 75 100 150 200 300 Giới hạn bền nén trung bình nhỏ nhất, Giới hạn bền nén trung bình lớn nhất, kG/cm2 kG/cm2 10 24 25 49 50 74 75 99 100 149 150 199 200 299 300 - Bài giảng VLXD GVC.ThS Cù Khắc Trúc - ThS Lê văn Hải Châu Giới hạn bền chịu nén vữa thử cách nén vỡ mẫu vữa hình lập phương kích thước 7,07 x 7,07 x 7,07 cm nửa mẫu dầm sau chịu uốn Xác định mẫu lập phương có kích thước 7,07 x 7,07 x 7,07 cm Khi hỗn hợp vữa có độ lưu động nhỏ cm, mẫu đúc khn thép có đáy, cịn hỗn hợp vữa có độ lưu động lớn cm mẫu đúc khn thép khơng có đáy Sau tạo hình mẫu bảo dưỡng sau: Với vữa dùng chất kết dính xi măng mẫu để khuôn môi trường Nm có độ Nm mặt mẫu 90% nhiệt độ 27± 20C thời gian từ 24 đến 48 tháo khuôn Sau tháo khuôn mẫu bảo quản thêm ngày môi trường Nm có độ Nm mặt mẫu 90%, nhiệt độ 27± 2oC Thời gian lại lúc thử mẫu vữa bảo dưỡng khơng khí nhiệt độ 27± 2oC độ Nm tự nhiên vữa để xây mơi trường khơ, cịn vữa xây mơi trường Nm vữa ngâm nước Với vữa có dùng chất kết dính rắn khơng khí mẫu để khn mơi trường phịng thí nghiệm có nhiệt độ 27 ± 2oC thời gian 72 tháo khuôn Sau tháo khuôn mẫu bảo dưỡng môi trường khơng khí nhiệt độ 27 ± 2oC độ Nm tự nhiên Sau bảo dưỡng đủ số ngày quy định mẫu vữa đem nén Kết phép thử tính trung bình cộng giá trị viên mẫu thử Sai số kết viên mẫu với giá trị trung bình khơng vượt q ± 15% với mẫu tạo hình dưỡng hộ phịng thí nghiệm không vượt ± 20% với mẫu chế tạo công trường Nếu trong viên mẫu thử khơng đạt u cầu phải tiến hành thực lại Xác định nửa mẫu dầm sau chịu uốn: Để xác định cường độ chịu nén vữa người ta sử dụng nửa mẫu dầm sau chịu uốn, mẫu dầm có kích thước 160 x 40 x 40 Để chuyển giới hạn bền chịu nén vữa xác định cách thử nửa mẫu dầm sang giới hạn bền chịu nén xác định mẫu lập phương điều kiện chế tạo bảo dưỡng nhân với hệ số 0,8 cho mẫu vữa mác 100 Với vữa mác từ 100 trở lên giới hạn bền nén mẫu nửa dầm giới hạn bền nén mẫu lập phương Tính tốn cấp phối vữa 5.1 Tính tốn sơ Bài giảng VLXD GVC.ThS Cù Khắc Trúc - ThS Lê văn Hải Châu Để có cấp phối vữa xác phải tiến hành tính tốn sơ bộ, sau kiểm tra thực nghiệm điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện thực tế Vữa xi măng Tính khối lượng xi măng cho 1m3 cát theo cơng thức: 1000 , kg (1) Trong : - RV: Mác vữa cần thiết kế , kG/cm2 - RX: Cường độ xi măng, kG/cm2 - K Hệ số chất lượng vật liệu lấy theo bảng - Bảng – Mô đun độ lớn cát 0,7 - 1,1 – 1,3 1,31 – 1,50 1,51 Hệ số K Xi măng pooclăng thường Xi măng pooclăng hỗn hợp 0,71 0,80 0,73 0,82 0,79 0,89 0,88 1,1 - 1,3 0,73 0,82 1,31 - 1,5 0,79 0,89 1,51 0,88 Vữa tam hợp : - Tính khối lượng xi măng cho 1m3 cát theo công thức (1) - Thể tích vơi hồ cho 1m3 cát: VV = 0,17 ( - 0,002 X ), m3 Trong đó: VV: Thể tích vơi hồ (nhuyễn), m3 Vơi hồ có khối lượng thể tích 1400kg/m3 5.2 Kiểm tra thực nghiệm Chu n bị liều lượng vật liệu: Lấy số liệu tính tốn làm chuNn, tính thêm hai thành phần vữa với lượng xi măng chênh lệch ± 15% Dùng thành phần để thí nghiệm Lượng xi măng thành phần thí nghiệm tính cho lít cát Trộn vữa thí nghiệm điều chỉnh độ dẻo: Đổ lít cát vào chảo trộn, đổ tiếp xi măng dùng bay trộn xi măng cát khơ phút Sau đổ nước vào (nếu vữa xi măng - cát) cho nước vào vơi hồ hịa thành sữa Bài giảng VLXD GVC.ThS Cù Khắc Trúc - ThS Lê văn Hải Châu vôi đổ vào (nếu vữa tam hợp) Trộn thêm - phút thấy hỗn hợp vữa đồng đem thử độ dẻo Khi thử độ dẻo hỗn hợp vữa, trị số thu lớn yêu cầu cho thêm - 10% khối lượng xi măng cát tính, trộn thêm - phút thử lại Nếu trị số nhỏ yêu cầu cho thêm - 10% nước vào Cứ đạt độ lưu động yêu cầu tiến hành đúc mẫu Đúc mẫu xác định cường độ: Sau tạo vữa có độ dẻo yêu cầu, từ mẻ trộn cần đúc ba mẫu có kích thước 7,07 x 7,07 x 7,07 cm (hoặc x x 16 cm) Các mẫu sau bảo dưỡng đủ 28 ngày theo quy định đem nén để xác định cường độ chịu nén vữa Từ ba thành phần thí nghiệm, thành phần đạt mác yêu cầu chọn để biểu thị thành phần cấp phối vữa 5.3 Biểu thị thành phần vữa (cấp phối) Thành phần vữa viết dạng tỷ lệ thể tích xi măng cát (nếu vữa xi măng cát) xi măng, vôi nhuyễn cát (nếu vữa tam hợp) lấy đơn vị thể tích xi măng làm chuNn Thành phần vữa xi măng cát biểu thị sau: V0X : V0C = 1: V0X Thành phần vữa xi măng vôi cát biểu thị sau: V0X : VV : V0C = 1: (VV / V0X ) : 1/V0X Trong : VV - Thể tích tự nhiên vơi nhuyễn, m3 V0C - Thể tích tự nhiên cát,1m3 V0X - Thể tích tự nhiên xi măng cần thiết cho 1m3 cát Ngồi phương pháp tính cấp phối thực tế cịn sử dụng bảng tra có sẵn để lựa chọn cấp phối cho vữa thi công Khi dùng bảng tra để xác định liều lượng pha trộn cần lưu ý kiểm tra thực nghiệm, từ điều chỉnh lại cho phù hợp với nguyên vật liệu thực tế công trường Vữa khô chế tạo sẵn Hiện người ta chế tạo loại vữa khô trộn sẵn từ xi măng, cát để phục vụ cho công tác sửa chữa kết cấu bị hư hỏng xây dựng thi công với khối lượng vữa không lớn mà yêu cầu phải dùng loại vữa có chất lượng cao Để chế tạo vữa loại phải sử dụng cát có thành phần hạt hợp qui phạm, rửa sấy khơ Khi chế tạo vữa loại naỳ pha thêm phụ gia để cải thiện tính dẻo tốc độ rắn cường độ chịu lực vữa việc pha trộn phụ gia phải thí nghiệm kiểm tra để xác định ảnh hưởng hàm lượng thích hợp phụ gia vữa Bài giảng VLXD GVC.ThS Cù Khắc Trúc - ThS Lê văn Hải Châu Yêu cầu kỹ thuật vữa phải thỏa mãn TCVN 4314:1988 Vữa khô chế tạo có thành phần thích hợp với mác vữa thơng dụng M50, M75, M100, M150 Loại vữa xây tơ chế tạo sẵn thường đóng bao xi măng với khối lượng ;10 ; 20 ; 50 kg Vữa khô bảo quản xi măng để chống Nm, đảm bảo chất lượng vữa 10