Bài giảng Vật liệu xây dựng - Chương 9: Nguyên liệu thành phần và thiết kế bê-tông thương phẩm trình bày các nội dung: Cốt liệu, nước, phụ gia; thiết kế cấp phối bê-tông. Mời các bạn cùng tham khảo.
Thiết kế cấp phối bê-tông thường Vật Liệu Xây Dựng (Construction Materials) Bộ môn Vật liệu Silicat Khoa Công Nghệ Vật Liệu Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tơng Các tiêu chí chung bê-tơng chế tạo Thành phần sử dụng Tính cơng tác Xi-măng và/hoặc PGKHT thay xi-măng Cường độ chịu lực Cốt liệu lớn, nhỏ Độ bền sử dụng Nước Bề mặt khơng rỗ, phân tầng Phụ gia hóa học điều chỉnh Giá thành sản phẩm hợp lý VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-2 Thành phần phụ khác, sợi, cốt thép… 9-3 VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-4 Các thông số kỹ thuật bê-tông Phương pháp thiết kế cấp phối Cường độ chịu lực Theo tiêu chuẩn Việt Nam Tỉ lệ Nước/XM hay N/X Thiết kế với khối bê-tông đặc 1m3 Kích thước cốt liệu thành phần Theo hướng dẫn ACI-American Concrete Institute Hàm lượng bọt khí hỗn hợp Độ sụt tính cơng tác Thiết kế với khối bê-tơng gồm thành phần đặc+khí=1m3 Lượng nước sử dụng Loại lượng xi-măng sử dụng Phụ gia sử dụng VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông Theo TCVN: Các thông số cần biết Các yêu cầu kỹ thuật bê-tông Các u cầu điều kiện thi cơng: hình dạng kết cấu, thi công… Yêu cầu sử dụng vật liệu - Xi măng - Cát - Đá - Phụ gia - Nước VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-5 9-6 Sử dụng vật liệu Bê-tông Mác Mác < 400 (40MPa) - Cát: sử dụng cát có Modul độ lớn M=1,5-2,5 M 400kg/m3 cần hiệu chỉnh lại Xác định tỉ lệ N/X - Khi sử dụng cát có M3,0 lượng nước giảm 5l/1m3 - Khi N/X ≤ 2.5 - Khi sử dụng sỏi lượng nước giảm 10l/1m3 - Khi N/X > 2.5 Rn X = + ,5 N AR x Rn X = − ,5 N A1 R x - Khi sử dụng phụ gia hóa dẻo siêu dẻo trừ lượng nước giảm phụ gia Trong đó: - Khi BT có yêu cầu độ sụt cao, dùng phụ gia kết hợp thì: Rx: cường độ thực tế xi măng 28 ngày + Độ sụt 13-16cm, kết hợp PG hóa dẻo tra bảng dòng ĐS=7-8, kết hợp PG hóa dẻo cao tra dòng ĐS=5-6, kết hợp PG siêu dẻo tra dòng ĐS=3–4 + Độ sụt 17-20cm, kết hợp PG hóa dẻo tra bảng dòng ĐS=9-10, kết hợp PG hóa dẻo cao tra dòng ĐS=7-8, kết hợp PG siêu dẻo tra dòng ĐS=5–6 VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tơng 70 1,51,9 9-17 Trình tự thiết kế bê-tông 40 Môđun độ lớn cát, M 9-19 (1) (2) Rn: cường độ BT = giá trị Mác x hệ số an toàn 1,1 (trên mẫu chuẩn có kích thước 150x150x150mm) A, A1: hệ số chất lượng cốt liệu, tra bảng VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-20 Bảng hệ số chất lượng cốt liệu: Chất lïng vật liệu Tốt Hệ số A A1 ứng với xi-măng thử cường độ theo Chỉ tiêu đánh giá TCVN 6016:1995 TCVN 4032:1985 Pp nhanh (pp dẻo) A A - Ximăng hoạt tính cao, không trộn phụ gia khoáng - Đá sạch, đặc chắc, cường độ cao, cấp 0,54 phối hạt tốt - Cát sạch, M = 2,4 - 2,7 A1 A1 A A1 - Khi thiết kế bê-tông tuổi t ngày, cường độ nén Rt quy theo R28 tuổi 28 ngày: Rt R 28 = 0,34 0,60 0,38 0,47 Trung bình 0,32 Kém - Ximăng hoạt tính thấp, pooclăng hỗn hợp chứa 15% phụ gia khoáng - Đá có tiêu phù hợp với TCVN 1772 0,45 : 1987 - Cát mòn có M < 2,0 0,29 k1 0,55 0,35 0,43 0,27 28 60 90 180 0,5 0,7 1,1 1,15 1,2 - Đối với BT chống thấm tỉ lệ N/X tối thiểu theo bảng sau Độ chống thấm yêu cầu 0,5 0,32 0,40 VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tơng k1 0,30 Tuổi bêtơng, ngày - Ximăng hoạt tính trung bình, pooclăng hỗn hợp, chứa 10 - 15% phụ gia khoáng - Đá chất lượng phù hợp với TCVN 1771 0,50 :1987 - Cát chất lượng phù hợp với TCVN 1771 :1986, M = 2,0 - 3,4 0,25 B2 B4 (CT2) (CT4) X/N tối thiểu 1,65 N/X tối đa (0,6) 1,8 (0,55) B6 (CT6) B8 (CT8) B10 (CT10) B12 (CT12) 2,0 (0,50) 2,2 (0,45) 2,4 (0,42) 2,5 (0,40) VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tơng 9-21 Trình tự thiết kế bê-tơng 9-22 Trình tự thiết kế bê-tơng Xác định hàm lượng xi măng X(kg), phụ gia - Lượng xi măng xác định: Trình tự thiết kế bê-tơng Xác định hàm lượng cốt liệu lớn Đ(kg) X X = xN N - Thể tích vữa hồ: X ρx + N với ρX: Khối lượng riêng xi măng 3,1g/cm3 với N lượng nước xác định ban đầu - Khi X > 400kg/m3, xác định lại lượng nước hiệu chỉnh Nhc : 10 N − 400 N hc = 10 − X / N X Xác định lại lượng xi măng: X hc = xN hc - Xác định hệ số vữa dư KKứng bảng (Bê-tông có d theo M cát với giá trị V 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 ĐS=2-12cm) d N - Lượng phụ gia xác định: PG = Xhc x (%PG), với %PG tỉ lệ so với xi-măng VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông Vh = 9-23 h 3,00 1,33 1,38 1,43 1,48 1,52 1,56 1,59 1,62 1,64 1,66 2,75 1,30 1,35 1,40 1,45 1,49 1,53 1,56 1,59 1,61 1,63 2,50 1,26 1,31 1,36 1,41 1,45 1,49 1,52 1,55 1,57 1,59 2,25 1,24 1,29 1,34 1,39 1,43 1,47 1,50 1,53 1,55 1,57 2,00 1.22 1.27 1.32 1.37 1.41 1.45 1.48 1.51 1.53 1.55 1,75 1,14 1,29 1,24 1,29 1,33 1.37 1,40 1,43 1,45 1,47 1,50 1,07 1,12 1,17 1,22 kế1,26 VLXD-Thiết cấp phối1,30 bê-tông1,33 1,36 1,38 1,40 9-24 Trình tự thiết kế bê-tơng Trình tự thiết kế bê-tông + Cốt liệu lớn sỏi Kd = giá trị bảng + 0,06 Xác định hàm lượng cốt liệu bé C(kg) + Bê-tơng có ĐS=14-18: - Hàm lượng cốt liệu bé (C) xác định: Cát M < : Kd = giá trị bảng + 0,1 X Đ N C = 1000 − + + ρx ρd ρn Cát M = 2-2,5 : Kd = giá trị bảng + 0,15 Cát M > 2,5 : Kd = giá trị bảng + 0,2 × ρ c - Hàm lượng cốt liệu lớn Đ(kg) xác định: Đ = ρ vd rd ( K d ρc: Khối lượng thể tích cát, 2,62-2,65 g/cm3 ρn: Khối lượng riêng nước, g/cm3 ρx: Khối lượng riêng xi măng, 3,1 g/cm3 ρđ: Khối lượng riêng đá, 2,66-2,68 g/cm3 − 1) + ρvđ : khối lượng thể tích xốp cốt liệu lớn, kg/m3 rđ: độ rỗng cốt liệu lớn, xác định từ khối lượng riêng đá 2,66-2,68 g/cm3 VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-25 VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tơng Trình tự thiết kế bê-tơng Trình tự thiết kế bê-tơng Xây dựng thành phần cấp phối theo tính toán X, N, C, Đ, PG thành phần khảo sát thử X±10% Kiểm tra hiệu chỉnh độ sụt TCVN 3106:1993 9-26 Hiệu chỉnh cốt liệu theo độ ẩm hạt > 5mm Chc=C x (1+x/100) với x hàm lượng hạt > 5mm Đhc=Đ - (Chc-C) 10 Xác định cường độ nén TCVN 3105:1993 Ctt= C x (1+Wc/100) Đtt= Đ x (1+Wđ/100) Ntt = N – [(Đtt - Đhc) + (Ctt - Chc)] VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tơng 11 Chọn thành phần câp phối bê-tơng thức 9-27 VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tơng 9-28 Ví dụ cấp phối (về nhà) Theo ACI: Các lưu ý u cầu Bê-tơng Mác 300, nén mẫu kích thước chuẩn 150x150x150 mm Cường độ Bê-tơng tính tốn theo ACI thiết kế Điều kiện thi công cân trộn tự động, cấu kiện cột, dầm tường đổ bơm mẫu chuẩn mẫu trụ (d=15cm, h=30cm) Trong tính tốn thành phần Bê-tơng theo ACI, u Vật liệu chế tạo: • • • • Xi măng PCB 40 có Rx=48MPa cầu Cát có M≥2,4 Cốt liệu lớn đá dăm 1x2 cm, Dmax=20 mm, KLR ρđ0=2,65g/cm3; KLTT ρđV=1420 kg/m3; Độ hút nước 0,3%, Độ ẩm Wđ=0,29% Nếu trường hợp modul độ lớn cát nhỏ phải phối ρc Cốt liệu nhỏ cát vàng, KLR 0=2,62g/cm3; M=2,2, KLTT ρcV=1620kg/m3; Hàm lượng hạt >5mm=3%, Độ ẩm WC=4% trộn nhiều loại cốt liệu mịn, để đạt yêu cầu Phụ gia hóa dẻo, lượng giảm nước – 12%, liều dùng 0,4% ximăng VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tơng 9-29 Trình tự tính tốn thành phần Y/c Bê-tơng 9-30 Cường độ, N/X Tra bả bảng Trình tự tính toán - Chọn cường độ → tra tỷ lệ N/X tương ứng - Xác định thể tích khối cốt liệu thô chiếm chỗ Điều kiện sử dụng - Xác định thể tích pha khí 1m3 bê-tơng Điều kiện bình thường - Tra lượng nước cho 1m3 bê-tơng theo độ sụt Dmax N/X tối đa Cường độ nén tối thiểu MPa Phụ thuộc vào cường độ, tính công tác… Phụ thuộc vào yêu cầu cấu kiện cốt liệu BT yêu cầu chống thấm, tiếp xúc với nước 0,50 28 - Tính lượng xi-măng sử dụng BT yêu cầu tiếp thời tiết lạnh, đóng băng, ẩm 0,45 31 - Tính lượng cốt liệu nhỏ BT yêu cầu chịu ăn mòn điều kiện tiếp xúc với Cl- 0,40 35 VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-31 VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-32 Y/c bê-tông môi trường sulfate Liên hệ Rnén N/X Tra bả bảng Hàm lượng sulfate Sulfate (SO42-) Sulfate (SO42) N/X tối đất, % KL nước, ppm đa, KL Không đáng kể ≤ 0,10 ≤ 150 Cường độ nén tối thiểu, MPa — Cường Tỉ lệ N/X theo khối lượng độ nén tuổi 28 Hàm lượng Hàm lượng ngày bọt khí > 3% bọt khí