Giáo trình Bê tông cường độ cao và chất lượng cao: Phần 1

Giáo trình Bê tông cường độ cao và chất lượng cao: Phần 1 trình bày các nội dung chính sau: Các khái quát về bê tông cường độ cao và chất lượng cao, cấu trúc bê tông cường độ cao và chất lượng cao, các tính chất của bê tông cường độ cao và chất lượng cao, thiết kế thành phần bê tông cường độ cao và chất lượng cao,... Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.

GS.TS.Phạm Duy Hữu (Chủ biên) PGS.TS Nguyễn Ngọc Long TS Đào Văn Đông THS Phạm Duy Anh Bê tông cờng độ cao chất lợng cao Hà Nội, 2008 Mục lục Trang Mục lục Lời nói đầu Chơng Các khái quát bê tông cờng độ cao chất lợng cao ………………… VỊ bª tông cờng độ cao bê tông chất lợng cao Định nghĩa bê tông cờng độ cao Phân loại bê tông cờng độ cao. Chơng Cấu trúc bê tông cờng độ cao chất lợng cao .. Mở đầu Nguyên tắc phối hợp công thức thành phần Cấu trúc vữa xi măng 10 Cấu trúc bê tông cờng độ cao. 16 Các kết thực nghiệm cải tiến cấu trúc bê tông 16 Chơng Các tính chất bê tông cờng độ cao chất lợng cao .……………… 18 Më đầu 18 Cờng độ chịu nén bê tông cờng độ cao 18 Mô đun đàn hồi tĩnh . 26 Mô đun đàn håi ®éng……… …………… ……………………… 29 HƯ sè Poisson………………………………………………………… 29 Cờng độ mỏi 30 Khối lợng đơn vị. 29 Các đặc tính nhiệt. 30 Co ngãt …………………………………………………………… 30 10 Tõ biÕn …………………………………………………………… 34 11 Sù dính kết với thép thụ động 41 12 Các tính chất khác 42 13 Mô hình hoá để áp dụng cho ng−êi thiÕt kÕ c¸c kÕt cÊu…………… 42 14 TÝnh công tác 45 15 Bê tông giai đoạn mềm 47 16 Sự tỏa nhiệt đông kết 48 Ch−¬ng Thiết kế thành phần bê tông cờng độ cao chất lợng cao 49 Mở đầu 49 Các yêu cầu thiết kế bê tông chất lợng cao liệu Lựa chän vËt liÖu Thiết kế hỗn hợp bê tông HPC ……………………………… KÕt qu¶ thiÕt kÕ KiÓm tra chất lợng bê tông Thiết kế thành phần bê tông CĐC với thí nghiệm vữa lỏng Chơng Độ bền bê tông CĐC CLC Mở đầu. Tính thấm tÝnh läc ……………… ……… Ph¶n øng cacbonat hãa…… ………… ……………… §é thÊm Clo Thử nghiệm độ thấm Clo bê tông chÊt l−ỵng cao 60, 80MPa tõ vËt liƯu ViƯt nam (Đại học GTVT) Chơng Nghiên cứu ứng dụng bê tông cờng độ cao chất lợng cao . Một số đặc tính đợc cải tiến bê tông CĐC chất lợng cao Tổng quát ứng dụng bê tông cờng độ cao chất lợng cao Lợi ích bê tông HPC- tăng khả chiu lực tuổi thọ khai thác kết cấu xây dựng . Các thiết kế hiệu mặt chi phí . Các đặc tính vật liệu Các ứng dụng bê tông chất lợng cao Nghiên cứu lựa chọn mặt cắt ngang hợp lý cầu sử dụng bê tông HPC ViÖt Nam Chơng Bê tông cốt sợi c−êng ®é cao Lịch sử phát triển Đặc điểm chung cốt sỵi Tỷ lệ hỗn hợp công thức composit Công nghệ chế tạo Các đặc tính học cốt sợi Đánh giá đặc tính bê tông đợc tăng cứng thép sợi Bê tông nhiều sợi composits Tài liệu tham khảo. Phô lôc… ……… .……………………………………………… 50 53 62 76 76 77 82 82 82 88 89 92 96 96 97 100 100 101 103 114 124 124 124 128 130 130 136 137 140 142 Viện khoa học công nghệ xây dựng giao thông Trờng đại học GTVT Huuphamduy@gmail.com Lời nói đầu Trong năm gần bê tông cờng độ cao chất lợng cao đ đợc sử dụng công trình xây dựng cầu, đờng, nhà công trình thuỷ có quy mô lớn yêu cầu độ bền khai thác đến 100 năm Cuốn sách giới thiệu kết nghiên cứu Việt Nam giới bê tông cờng độ cao chất lợng cao Cuốn giáo trình trình bày định nghĩa, cấu trúc, cờng độ, biến dạng, độ bền, phơng pháp thiết kế, khả ứng dụng bê tông cờng độ cao, bê tông chất lợng cao bê tông cốt sợi xây dựng Sách đợc dùng làm tài liệu giảng dạy cho sinh viên, học viên cao học, nghiên cứu sinh làm tài liệu tham khảo cho kỹ s xây dựng cán nghiên cứu Giáo trình gồm chơng nhóm tác giả trờng đại học GTVT biên soạn GS.TS Phạm Duy Hữu - Chủ biên viết chơng 1, 2, 4,5 PGS.TS Ngun Ngäc Long viÕt ch−¬ng TS Đào Văn Đông viết chơng ThS Phạm Duy Anh viết chơng Các tác giả xin cảm ơn đóng góp ý kiến quý báu chuyên gia xây dựng giao thông trình biên soạn sách Xin đặc biệt cảm ơn Trờng cầu đờng Paris Trờng đại học Tokyo đ cung cấp nhiều cho nhiều tài liệu quý báu bê tông tiên tiến Cuốn sách đợc viết lần đầu mong nhận đợc ý kiến đóng góp ngời đọc Các tác giả Chơng Các khái quát bê tông cờng độ cao chất lợng cao Các từ khóa: Bê tông cờng độ cao, chất lợng cao, cấu trúc, cờng độ, độ bền, ứng xử học, ứng dụng, phát triển Về bê tông cờng độ cao chất lợng cao Bê tông mét lo¹i vËt liƯu chđ u cđa thÕ kû 20 đợc chế tạo từ hỗn hợp vật liệu đợc lựa chọn hợp lý gồm thành phần: Cốt liệu lớn (đá dăm sỏi), cốt liệu nhỏ (cát), chất kết dính (ximăng), nớc phụ gia Cát đá dăm thành phần vật liệu khoáng, đóng vai trò khung chịu lực Hỗn hợp xi măng nớc (hồ ximăng) thành phần hoạt tính bê tông, bao bọc xung quanh cốt liệu, lấp đầy lỗ rỗng cốt liệu hồ xi măng rắn chắc, dính kết cốt liệu thành khối đá đợc gọi bê tông Các chất phụ gia phong phú chúng làm tính chất bê tông trở nên đa dạng đáp ứng đợc yêu cầu ngày phát triển bê tông kết cấu bê tông Ngày bê tông loại vật liệu đợc sử dụng rộng r i xây dựng, xây dựng cầu, đờng Tỷ lệ sử dụng bê tông xây dựng nhà chiếm khoảng 40%, xây dựng cầu đờng khoảng 15% tổng khối lợng bê tông Bê tông có cờng độ chịu nén cao, mô đun đàn hồi phù hợp với kết cấu bê tông cốt thép bê tông cốt thép dự ứng lực Bê tông bền nớc ổn định với tác động môi trờng Công nghệ bê tông ổn định ngày phát triển Giá thành bê tông hợp lý tận dụng đợc nguyên vật liệu địa phơng, kết cấu bê tông chiếm 60% kết cấu xây dựng Nhợc điểm bê tông có cờng độ chịu kéo cha cao khối lợng công trình bê tông cốt thép lớn Cờng độ chịu nén bê tông thờng đạt tối đa 50 MPa độ sụt tối đa cm Con đờng phát triển bê tông cải tiến hệ thống cấu trúc, thành phần, công nghệ cách sử dụng phụ gia, chất hỗ trợ công nghệ (bảo dỡng, trợ bơm ) phơng pháp công nghệ để tìm bê tông chất lợng cao Các bê tông chất lợng cao phải đáp ứng yêu cầu cờng ®é, ®é bỊn, tÝnh dƠ ®ỉ vµ tÝnh kinh tÕ Những tính chất đợc cải tiến làm chất lợng hẳn bê tông truyền thống (cờng độ, biến dạng, dễ đổ ) Những tính chất đặc biệt tạo khả sáng tạo kết cấu xây dựng công nghệ xây dựng Tổng quát hệ thèng ph¸t triĨn HPC sÏ bao gåm ba bé phËn vật liệu có tính mới, công nghệ tạo kết cấu Bê tông chất lợng cao bao gồm loại bê tông nh sau: - Bê tông cờng độ cao siêu dẻo: loại bê tông có thành phần cốt liệu xi măng truyền thống phụ gia siêu dẻo Loại bê tông có tỷ lệ N/X khoảng 0,350,40, độ sụt đạt đến 15 - 20 cm, giữ đợc 60 phút Cờng độ đạt đến 70 MPa có cờng độ sớm (R7 = 0,85R28) Đây loại bê tông đợc sử dụng chủ yếu kết cấu cầu đờng Việt Nam - Bê tông chất lợng cao (HPC): có sử dụng N/X gần đến 0,25, phụ gia siêu mịn tro nhẹ muội silic siêu mịn Đây loại bê tông có cờng độ chịu nén đến 80 100 MPa có đặc tính vật lý học đợc cải tiến dẫn đến độ bền cao tuổi thọ khai thác đến 100 năm - Bê tông siêu nhẹ: có cờng độ tơng tự nh bê tông thờng, khối lợng đơn vị thấp đến 0,8 g/cm3 - Bê tông tự đầm: thành phần cốt liệu lớn ít, tăng thêm chất bột sử dụng phụ gia siêu dẻo đặc biệt Bê tông có khả tự đầm, trình thi công không cần sử dụng thiết bị đầm Loại bê tông cho phép thi công công trình có khối lợng lớn (20.000 m3 trở lên ) không cần bố trí mối nối, không cần đầm Sử dụng bê tông tự đầm tiết kiệm đợc nhân công, thời gian không gây ồn - Bê tông cốt sợi: thành phần có thêm sợi (kim loại, polyme, sợi khác) Bê tông cốt sợi cải thiện độ dẻo bê tông, tăng cờng khả chống nứt cho bê tông trạng thái mềm trạng thái chịu lực Bê tông HPC đợc phát triển giới từ năm 70 Từ năm 2000 HPC đ đợc nghiên cứu trờng đại học Viện nghiên cứu Việt Nam Định nghĩa bê tông cờng độ cao chất lợng cao 2.1 Định nghĩa bê tông chất lợng cao Bê tông chất lợng cao hệ bê tông có thêm phẩm chất đợc cải thiện thể tiến công nghệ vật liệu kết cấu xây dựng Xét cờng độ chịu nén bê tông cờng độ cao.(High Strength concrete), xét tổng thể tính gọi bê tông chất lợng cao Bê tông chất lợng cao đợc gọi tắt theo ngời Anh HPC (High Performace concretes), theo ngời Pháp BHP (BET0NS A HAUTE PERORMANCES ) Bê tông cờng độ cao (High Strength concrete) loại bê tông có cờng độ chịu nén tuổi 28 ngày, lớn 60 MPa, víi mÉu thư h×nh trơ cã D = 15 cm , H = 30cm Cờng độ chịu nén sau 24 35 MPa , cờng độ chịu nén tuổi 28 ngày 60 MPa Mẫu thử đợc chế tạo, dỡng hộ, thử, theo tiêu chuẩn hành Thành phần bê tông cờng độ cao dùng không dùng muội silic dùng kết hợp víi tro bay Khi sư dơng mi silic chÊt l−ỵng bê tông đợc nâng cao Tiêu chuẩn Bắc Mỹ qui định bê tông cờng độ cao loại bê tông có cờng độ chịu nén tuổi 28 ngày 42 MPa Theo CEB.FIP qui định bê tông chất lợng cao có cờng độ nén sau 28 ngày tối thiểu 60 MPa có tính vật lý học cao Ngày trình độ kiến thức loại bê tông đ cho phép ứng dụng bê tông chất lợng cao công trình lớn, chủ yếu ba lĩnh vực: nhà nhiều tầng, công trình biển công trình giao thông (cầu, đờng, hầm) Các đặc tính học bê tông cờng độ cao cho phép ngời thiết kế sáng tạo loại kết cấu có chất lợng cao 2.2 Các nghiên cứu bê tông cờng độ cao chất lợng cao Trong khoảng 15 năm gần sản phẩm bê tông có cờng độ ngày cao hơn, đạt cờng độ từ 60 đến 140 MPa Đặc biệt bê tông cờng độ siêu cao (Ultra High Strength Concrete) với cờng độ lên đến 300MPa (40.000 psi) đ đợc chế tạo phòng thí nghiệm Bê tông cờng độ cao bắt đầu đợc sử dụng vào thập kỷ 70, loại bê tông có cờng độ chịu nén cao hẳn loại bê tông trớc đợc dùng làm cột số nhà cao tầng Mỹ Các công trình biển từ bê tông chất lợng cao đ đợc xây dựng Na Uy Các công trình cầu đờng Pháp, Nga, Nhật Bản từ bê tông chất lợng cao đ đạt đợc thành công bật Gần bê tông chất lợng cao đợc sử dụng rộng r i xây dựng cầu với nhiều ®Ỉc tÝnh quan träng nh−: c−êng ®é cao, ®é bỊn cao , giúp tạo kết cấu nhịp lớn Hiện nay, bê tông với cờng độ 98 đến 112 MPa đ đợc sản xuất công nghiệp đợc sử dụng ngành công nghiệp xây dựng Mỹ, Nga, Na Uy, Pháp Các nớc nh Anh, Đức, Thuỵ Điển, Italia, Nhật Bản, Trung Quốc Việt Nam đ bắt đầu áp dụng bê tông chất lợng cao xây dựng nhà, cầu, đờng, thuỷ lợi Trong năm gần đây, đ có nhiều chơng trình tầm cỡ quốc gia nghiên cứu tính chất học bê tông HPC nhiều nớc giới Trong chơng trình nghiên cứu đáng ý gồm có: nghiên cứu Trung tâm khoa học kỹ thuật vật liệu xi măng chất lợng cao (ACBM Mỹ), Chơng trình nghiên cứu đờng ôtô (SHRP); Mạng lới trung tâm chuyên gia CANADA với Chơng trình bêtông tính cao; Hội đồng Hoàng gia Nauy với chơng trình nghiên cứu khoa học công nghiệp bê tông; Chơng trình quốc gia Thuỵ Điển HPC; Chơng trình quốc gia Pháp tên Những đờng cho bê tông; Chơng trình bêtông Nhật Bản Các nghiên cứu bê tông chất lợng cao đ khẳng định việc sử dụng bê tông chất lợng cao cho phép tạo sản phẩm có tính kinh tế hơn, cung cấp khả giải đợc nhiều vấn đề kỹ thuật vừa đảm bảo hai yếu tố sử dụng bê tông chất lợng cao có u điểm sau: - Giảm kích thớc cấu kiện, kết tăng không gian sử dụng giảm khối lợng bê tông sử dụng, kèm theo rút ngắn thời gian thi công; - Giảm khối lợng thân tĩnh tải phụ thêm làm giảm đợc kích thớc móng; - Tăng chiều dài nhịp giảm số lợng dầm với yêu cầu chịu tải; - Giảm số lợng trụ đỡ móng tăng chiều dài nhịp; - Giảm chiều dày bản, giảm chiều cao dầm; Cần tiếp tục nghiên cứu cờng độ chịu kéo, cắt biến dạng bê tông chất lợng cao điều kiện khí hậu Việt Nam Phân loại bê tông cờng độ cao chất lợng cao Có thể phân loại bê tông chất lợng cao theo cờng độ, thành phần vật liệu chế tạo theo tính dễ đổ 3.1 Phân loại theo cờng độ nén Căn vào cờng độ nén ngày 28 mẫu hình trụ D =15 cm, H=30 cm chịa bê tông thành loại sau: Bảng 1: Phân loại bê tông theo cờng độ chịu nén Cờng độ nén, MPa Loại bê tông Bê tông truyền thống Bê tông thờng Bê tông cờng độ cao Bê tông cờng độ cao 15 ữ 25 30 ữ 50 60 ữ 80 100 ữ 150 Bê tông truyền thống bêtông thờng đợc áp dụng chủ yếu xây dựng cầu đờng Việt Nam Bêtông cờng độ cao đ đợc nghiên cứu có đủ điều kiện để phát triển Việt Nam 3.2 Phân loại theo thành phần vật liệu chế tạo - Bêtông cờng độ cao không sử dụng muội silic: loại bêtông không sử dụng silic siêu mịn, cần giảm tỷ lệ N/X sử dụng chất siêu dẻo tăng tính công tác - Bêtông chất lợng cao sử dụng muội silic: thành phần có lợng muội silic từ (5 ữ 15) % so với lợng xi măng chất siêu dẻo - Bê tông chất lợng cao sử dụng tro bay: loại bê tông sử dụng tro bay với liều lợng từ (15 ữ 30) % so với lợng xi măng để tăng độ bền nớc, giảm nhiệt độ bê tông tơi giảm giá thành bê tông - Bê tông chất lợng cao hỗn hợp: để đảm bảo chất lợng bê tông giảm giá thành sử dụng kết hợp tro bay muội silic với liều lợng tối u - Bê tông cờng độ cao cốt sợi: bê tông cờng độ cao có muội silic nhng có thành phần cốt sợi Cốt sợi kim loại, sợi thủy tinh, sợi carbon loại sợi khác tùy theo yêu cầu tính giá thành Các loại bê tông đợc sử dụng kết cấu khác cho tính khác Tuy nhiên, tính toán thiết kế kết cấu thiết kế thi công có lu ý khác Trong thực tế quy luật bê tông chất lợng cao thờng đợc thành lập sở quy luật bê tông cờng độ thấp Vì cần lu ý sử dụng công thức này, cần thiết phải tiến hành thử nghiệm thích hợp với vật liệu phạm vi sử dụng Câu hỏi: Phân biệt bê tông thờng bê tông cờng độ cao? Các khác biệt bê tông cờng độ cao bê tông chất lợng cao? Phạm vi sử dụng loại bê tông trên? Chơng Thành phần cấu trúc Bê tông CHấT LƯợNG CAO Mở đầu Bêtông chất lợng cao (HPC) loại bê tông Theo qui ớc bê tông HPC bê tông có cờng độ nén 28 ngày > 60 MPa Bê tông HPC có thành phần hỗn hợp cốt liệu vữa chất kết dính đợc cải thiện cách dùng vài sản phẩm có phẩm chất đặc biệt nh chất siêu dẻo muội silic khoáng siêu mịn khác Chơng trình bày cách tổng quan nguyên tắc phối hợp, logic công thức, cấu trúc bê tông HPC Nguyên tắc phối hợp công thức thành phần Trong thực tế bê tông cần có độ đặc cao, đặc điểm cấu tạo bê tông.ý kiến vật liệu bê tông cố gắng tái tạo lại khối đá từ loại cốt liệu Độ đặc hỗn hợp nh đợc tạo nên đợc điều hoà dải cấp phối nó, nghĩa phụ thuộc độ lớn cực đại vµ cùc tiĨu cđa cèt liƯu KÝch th−íc lín nhÊt cốt liệu lớn khoảng 20 - 25 mm Các hạt nhỏ đặc tính vật lý bề mặt gây nên vón tụ tự nhiên hạt xi măng Sự vón tụ hạt xi măng chất lợng bê tông cao Từ ý tởng nghiên cứu sử dụng vài sản phẩm hữu để khôi phục xi măng lơ lửng nớc thành phần hạt ban đầu bê tông (bao gồm từ 1- 80 àm) Sau làm cho tinh thể hỗn hợp dài cách thêm vào sản phẩm cực mịn, có phản ứng hoá học, tiến tới lấp đầy khe hỗn hợp hạt mà xi măng không lọt đợc Việc áp dụng nguyên tắc đơn giản nêu cho phép đa công thức bê tông HPC Công thức thành phần tổng quát bê tông HPC là: Đ = 1000 - 1200 kg; C = 600 - 700 kg; X = 400 -520 kg; MS = - 15%; tû lÖ N/X = 0,22 - 0,35; chất siêu dẻo từ 0,8 - 2,0 lít/100 kg xi măng phần chất làm chậm (Đ - đá; X - xi măng; C - cát; N - nớc; MS - muội silic) Các thành phần truyền thống (cốt liệu, xi măng nớc) phải có phẩm chất tốt, có lựa chọn chặt chẽ cần thiết muốn vợt qua cờng độ trung bình 28 ngày 100 MPa Ngoài giảm tỷ lệ N/X mà chuyển bê tông xi măng cờng ®é cao (c−êng ®é nÐn tõ 50 ®Õn 100 MPa) sang bê tông cờng độ cao đến 300 MPa Từ hàm lợng chất kết dính xác định lợng xi măng tối u dùng cho bê tông Khối lợng xi măng hợp lý đợc dùng hỗn hợp cờng độ cao đợc xác định thông qua mẻ trộn thử nghiệm Cần đánh giá tính xi măng, muội silíc, hỗn hợp hoá chất cốt liệu tỷ lệ khác để hàm lợng tối u xi măng kết hợp tối u vật liệu Có trờng hỵp sư dơng chÊt kÕt dÝnh a) ChÊt kÕt dÝnh có xi măng X=N/tỷ lệ nớc chất kết dính Lợng xi măng để đảm bảo cờng độ lớn nhng không đợc 550kg b) Chất kết dính bao gồm xi măng muội silic Xác định lợng muội silic: Thành phần muội silíc bê tông chiếm từ -15 % theo khối lợng xi măng Tổng khèi l−ỵng chÊt kÕt dÝnh: CDK = X + MS Chọn tỷ lệ muội silíc ban đầu theo hớng dẫn nhà sản xuất theo kết nghiên cứu công trình tơng tự Các hỗn hợp thử phòng thí nghiệm với hai tỷ lệ muội silíc cách khoảng 1% - 2% để xác định hàm lợng muội silíc thích hợp ( % MS) MS = % MS x CDK kg/m3 bê tông Vậy X = CDK MS kg/m3 bê tông Vì muội silíc có khối lợng riêng khác xi măng nên tính thể tích đặc cát cần tính riêng thể tích xi măng thể tích muội silíc (X=3,1; MS=2,2) c) Chất kết dính bao gồm xi măng tro bay Xác định tỉ lệ tro bay : Việc sử dụng tro sản xuất bê tông mác tối đa M60 giảm nhu cầu nớc bê tông, giảm nhiệt độ bê tông giảm đợc chi phí Tuy nhiên, thay đổi đặc tính hoá học tro, nên tính chất cờng độ cao đạt đợc bê tông bị ảnh hởng Do đó, cần sử dụng hai hàm lợng tro khác cho hỗn hợp trộn thử nghiệm đồng dạng Lợng tro bay phụ thuộc vào loại tro đợc sử dụng Lợng tro bay khuyên dùng đợc cho bảng 4.9 áp dụng hai loại tro Khi đ chọn đợc phần trăm tro dùng cho hỗn hợp thử nghiệm đồng dạng tính lợng tro cách nhân tổng trọng lợng vật liệu kết dính với phần trăm thay đợc lựa chọn trớc 67 Bảng 4.9 - Các giá trị khuyên dùng cho phần thay tro xi măng Poóc lăng Loại tro Giá trị thay (% khối lợng) Tro cấp F 15 đến25 Tro cấp C 20 đến 35 Khi thiết kế bê tông ë ti 28 ngµy sư dơng tro bay, tro bay tác dụng với nớc chậm nên có số tác giả khuyên sử dụng hệ số hiệu tro 0.4, lợng xi măng sử dụng là: X=CDK-0.4FA Thiết kế bê tông tuổi 56 ngày lợng xi măng sử dụng là: X=CDK-FA Trong đó: FA- tỷ lệ phần trăm tro bay so với lợng xi măng (xem bảng 10.) d) Chất kết dính xi măng +MS+FA Để giảm giá thành bê tông tăng độ bền môi trờng nớc biển sử dụng 5-7% muội silic 10-15%FA bê tông Trong trờng hợp lợng xi măng: X=CDK-MS-FA Hàm lợng muội silic tro bay đợc tính nh trờng hợp Bớc Xác định thành phần cốt liệu thô ( đá) Việc tối u tỉ lệ nớc/vật liệu kết dính hàm cờng độ yêu cầu, thời điểm thí nghiệm định sử dụng hợp chất hoá học nh HRWR để giảm lợng nớc cờng độ độ bền Điều đợc thể bảng ACI 211 x¸c nhËn r»ng viƯc lùa chän tØ lƯ n−íc/vËt liƯu kết dính dựa sở kích thớc cốt liệu cờng yêu cầu thời điểm thí nghiệm định Tối u hoá cốt liệu thô có nghĩa tăng khối lợng cốt liệu thô cốt liệu mịn hỗn hợp bê tông, trái ngợc với tỉ lệ cốt liệu điểm hình bê tông thông thờng Đó cốt liệu thô đóng vai trò hình thành mô đun đàn hồi (MOE) kiểm soát từ biến, độ co HPC Nh mô tả ACI 211 việc sản xuất HPC tập trung vào kích thớc tối đa cốt liệu thô Nh vậy, khả làm việc có mô đun đàn hồi phụ thuộc vào cờng độ nén bê tông, phụ thuộc vào kiểu lợng cốt liệu thô hỗn hợp Ví dụ, hai loại cốt liệu thô khác đợc sử dụng để sản xuất bê tông, loại đá cứng hơn, hình thành mô đun đàn hồi định giai đoạn đầu loại cốt liệu nhẹ hơn, đặc Một trùng hợp ngẫu nhiên, hình thành đồng thời cờng độ mô đun đàn hồi đợc tán thởng 68 Lu ý có giá trị mặt quan điểm khác nghiên cứu đ đựơc xác nhận mô đun đàn hồi độc lập với điều kiện xử lý bê tông Thành phần ban đầu hỗn hợp ảnh hởng gia trị mô đun đàn hồi cốt liệu thô Trong trình định thành phần bê tông cờng độ cao, cốt liệu đợc xem quan träng v× nã chiÕm thĨ tÝch lín nhÊt so víi thành phần khác bê tông (65-75%) Số lợng kích thớc tối u cốt liệu thô đợc sử dụng với loại cát phụ thuộc lớn vào tính chất cát Đặc biệt phụ thuộc vào độ lớn cát Kích thớc tối đa cốt liệu thô đợc chọn theo số liệu cho bảng 4.10 Bảng 4.10 Đờng kính lớn cốt liệu thô (đá) Cờng độ bê tông yêu cầu Kích thớc tối đa cốt liệu thô, (đá ), tuổi 28 ngày, cờng ®é trơ, MPa mm Nhá h¬n 62 Tõ 19 ®Õn 25 Không nhỏ 62 Từ 9,5 đến 12,5 Hàm lợng tối u cốt liệu thô phụ thuộc vào đặc tính cờng độ phụ thuộc vào kích thớc tối đa cốt liệu thô Hàm lợng cốt liệu thô tối u khuyên dùng đợc cho bảng 4.11 đợc chọn tuỳ thuộc vào kích thớc tối đa cốt liệu thô (đá) Lợng đá (kg/m3) cho 1m3 bê tông đợc tính nh sau: § = V® ρ®c (kg/m3) ®ã : V® - Xác định theo bảng 4.11 đc- Khối lợng thể tích đá trạng thái đầm chặt đợc xác định thí nghiệm ASTM 39 đc=1.602-1.634g/cm2 Bảng 4.11 - Thể tích đá đợc đầm chặt đơn vị thể tích bê tông , m3/m3 bê tông (Vđ) Thể tích đá tối u đờng kính lớn (với cát có môđun độ lớn từ 2,5 đến 3,2) Đờng kính lớn đá, mm 9,5 12,5 19 Thể tích đá dăm 1m bê 0,65 0,68 0,72 tông, m3 (Vđ) Theo ACI 211-4R-93 Vđ- Thể tích đầm chặt đá đợc thí nghiệm theo ASTM C39 69 25 0,75 Bớc Cốt liệu mịn- Hàm lợng cát Hàm lợng cốt liệu nhỏ thấp so với hàm lợng cốt liệu thô làm giảm yêu cầu hồ xi măng thờng kinh tế Tuy nhiên, tỉ lệ cát thấp gặp khó khăn tính công tác bê tông việc hoàn thiện bê tông cờng độ cao Tỷ lệ Đ/C nên từ 1.5-1.9 Hàm lợng cát bê tông cờng độ cao đợc tính toán theo nguyên lý thể tích tuyệt đối, nghĩa Vac = 1000 - Va® - V an - Vkk - Vax - Vak Trong ®ã : Va® , V an , Vkk , Vax , Vak thể tích đặc đá, nớc, không khí, xi măng vật liệu khoáng Lợng cát (kg/m3 bê tông ) đợc tính nh sau: C = Vac ρc, Trong ®ã: ρc - Khèi lợng riêng cát Bớc 8: Định tỷ lệ phụ gia hoá học: - Các chất giảm nớc mạnh (PGSD): Cần sử dụng chất giảm nớc mạnh (PGSD) hỗn hợp bê tông cờng độ cao Khi dùng PGSD lợng nớc giảm từ 12 - 20% Tơng ứng, cần phải tăng hàm lợng cát để bù lại tổn thất thể tích giảm nớc hỗn hợp Có thể sử dụng PGSD vào hỗn hợp có mà không cần điều chỉnh tỉ lệ pha trộn để cải thiện khả làm việc bê tông Trong bê tông HPC thờng sử dụng PGSD để hạ thấp tỉ lệ nớc/chất kết dính Các hỗn hợp có tác dụng để hạ thấp tỉ lệ nớc/chất kết dính nh làm tăng độ sụt bê tông Vì khối lợng tơng đối lớn chất lỏng đợc cho thêm vào hỗn hợp bê tông dới dạng hợp chất làm dẻo, nên trọng lợng hợp chất đợc gộp vào tính toán tỉ lệ nớc/chất kết dính Liều lợng phụ gia đợc xác định thông qua khuyến cáo nhà sản xuất thí nghiệm Lợng chất phụ gia siêu dẻo thông thờng từ 0.53lit/100kgXM tùy theo yêu cầu độ sụt đặc tính kết cấu Khi sử dụng chất khử nớc thông thờng chất làm chậm lợng nớc giảm từ 5-10% Khối lợng chất thờng từ 0.52lit/100kgXM tùy theo yêu cầu tính công tác đặc tính kết cấu Hầu hết nhng tất bê tông HPC chứa hợp chất hóa học hợp chất khoáng Cần có kết hợp hợp lý loại chất nói để thỏa m n tính công tác đặc tính bê tông Bớc Các hỗn hợp thử nghiệm Các hỗn hợp thử nghiệm theo tỷ lệ đ định trớc bớc cần tạo tập hợp thử nghiệm để xác định khả làm việc tính chất hỗn hợp bê tông Số lợng mẫu thử phải đủ lớn để xác định đợc giá trị đặc trng theo lý thuyế thống kê xác suất Các trọng lợng vật liệu nớc 70 phải điều chỉnh cho phù hợp với độ Èm cđa cèt liƯu sư dơng NÕu kÕt qu¶ thÝ nghiệm không đạt yêu cầu cần điều chỉnh lại theo hớng dẫn sau để tạo tính mong muốn - Nếu độ sụt ban đầu hỗn hợp không nằm phạm vi mong muốn cần điều chỉnh lại lợng nớc trộn hàm lợng chất kết dính để trì tỷ lệ N/CDK (bê tông không dùng HRWR) - Nếu chất HRWR đợc sử dụng nên thử lại liều lợng khác để xác định ảnh hởng đến cờng độ khả làm việc bê tông - Điều chỉnh hàm lợng cốt liệu thô giảm hàm lợng cốt liệu thô xuống để có đợc tính công tác tốt nhng phải lu ý cờng độ mô đun đàn hồi bê tông không đợc nhỏ trị số quy định - Điều chỉnh hàm lợng không khí hàm lợng không khí đo đợc khác với trị số mong muốn điều chỉnh lại thành phần - Nếu cờng độ nén bê tông không đạt cần giảm tỷ lệ N/CDK Nếu không làm tăng cờng độ nén cần xem xét lại mức độ thích hợp vật liệu sư dơng B−íc 10 Lùa chän c¸c tû lƯ trén tối u Khi tỷ lệ trộn đẫ đợc điều chỉnh để tạo khả làm việc mong muốn đặc tính cờng độ mẫu thử cờng độ nên đợc lấy từ mẻ trộn thử nghiệm tiến hành gần giống với điều kiện thực tế theo bớc quy định Thực tế sản xuất thao tác kiểm tra chất lợng đợc đánh giá tốt mẻ trộn thử nghiệm với quy mô sản xuất đợc tiến hành cách sử dụng thiết bị nhân công mà đ đợc sử dụng thực tế Các kết việc đo cờng độ nên đợc trình bày theo cách phép lựa chọn tỷ lệ chấp nhận công việc đợc dựa sở yêu cầu cờng độ chi phí Bớc 11 Công thức bê tông HPC Công thức bê tông HPC đợc lập sở tỷ lệ mặt khối lợng vật liệu tạo nên bê tông với lợng xi măng làm đơn vị sau đ hoàn tất điều chỉnh mẻ trộn thử 4.4 Thí dụ tính toán thành phần bê tông HPC Tính toán thành phần bê tông fc=70 Cờng độ thiết kế fcr= (fc+9.7)/0.9=88.5MPa fcrc=70+9.7=79.7MPa fcrc=79.7; D=12.5; Độ sụt gốc từ 2.5-5cm; Lợng nớc 174 lít Do sử dụng chất siêu dẻo nên lợng nớc sử dụng giảm 14% 150 lít Lựa chọn tỷ lệ N/CDK f’crc=79.7 chän tû lƯ N/CDK=0.29 71 Tỉng l−ỵng chÊt kết dính: CDK=150/0.29=517kg, Muội silic 7% XM =36kg Xi măng :517-36= 481kg, Thể tích lèn chặt đá ứng với D=12.5mm 0.68 D=0.68*1.61= 1100kg, C= 715kg Khối lợng bê tông tơi 2482kg/m3 Tỷ lệ C/Đ=1.54 Khối lợng chất siêu dẻo: SD=481*1.5=7.21 lít/m3 bê tông 4.5 Thí nghiệm xác định thành phần bê tông HPC 4.5.1 Lựa chọn tiêu chuẩn vật liệu Các mẻ trộn thử phòng thí nghiệm đợc chuẩn bị theo "Phơng pháp tiêu chuẩn để tiến hành xử lý mẫu kiểm tra bê tông phòng thí nghiệm" ASTM C 192 TCVN 3105 - 93 (Lấy mẫu chế tạo bảo dỡng mẫu thử bê tông nặng) Lựa chọn nguồn vật liệu đ qua sơ chế cách tiến hành kiểm tra so sánh với tất thông số, ngoại trừ vật liệu đ đợc sử dụng liên tục Bằng cách kiểm tra tìm đợc khối lợng tối u vật liệu tối u, xác định đợc kết hợp tốt tỉ lệ tốt vật liệu đợc sử dụng 4.5.2 Thí nghiệm Khi hỗn hợp có triển vọng đ đợc thiết lập, mẻ trộn thử nghiệm phòng thí nghiệm cần phải xác định đợc tính chất hỗn hợp Phải xác định đợc cờng độ chịu nén, cờng độ chịu kéo uốn, cờng độ chịu kéo ép chẻ, mô đun đàn hồi, độ co ngót từ biến bê tông tuổi 3, 7, 28 ngày Cần đánh giá nhu cầu nớc, tốc độ độ sụt, lợng nớc chảy ngoài, phân ly, khối lợng đơn vị Về tính công tác cần xác định độ sụt, thời gian giữ độ sụt, độ chảy lan nhiệt độ bê tông tơi, dự báo kết theo phơng pháp chuyên gia Khi kết không đạt, cần điều chỉnh lại thiết kế thử lại đạt yêu cầu Số lợng mẫu thí nghiệm cho tiêu phải đủ để đánh giá đợc độ phân tán kết giá trị đặc trng tiêu theo xác suất mà tiêu chuẩn dự án qui định Cần tiến hành mẻ trộn với quy mô sản xuất công trờng Các mẻ trộn thử phòng thí nghiệm thờng thể mức cờng độ tơng đối cao đạt đợc sản xt thùc tÕ Nhu cÇu vỊ n−íc thùc tÕ, sản lợng bê tông khác với thiết kế phòng thí nghiệm Nhiệt độ môi trờng điều kiện thời tiết có ảnh hởng đến tính bê tông Thực tế sản xuất thao tác kiểm tra chất lợng đợc đánh giá tốt mẻ trộn 72 thử nghiệm với quy mô sản xuất đợc chuẩn bị cách sử dụng máy móc thiết bị ngời mà đ đợc sử dụng công việc thực tế Kết thí nghiệm đợc ghi theo tiêu thứ tự bảng 4.12 Bảng 4.12 Mẫu ghi kÕt qu¶ thÝ nghiƯm TT 10 11 12 13 14 15 Thành phần Độ chảy lan, cm Độ sụt Độ sụt, 60phót R, ngµy Tû lƯ R3/R28 R, ngµy Tỷ lệ R7/R28 R, 28 ngày Kiểu phá hoại Rku, 28 ngày Kiểu phá hoại Mô đun đàn hồi, 28 ngày, MPa Độ thấm ion Clo, Culông Hệ số co ngãt BiÕn d¹ng tõ biÕn n Ghi chó: - 1, 2, n ký hiệu kết lần thí nghiệm cho loại bê tông 1, 2, n nghiên cứu Trị số n tối thiểu 15 mẫu, trung bình 30 mẫu để có đủ số liệu đánh giá độ phân tán kết thí nghiệm Nếu độ phân tán tiêu nhỏ 0.12 kết thí nghiệm đợc chấp nhận - Các dạng phá hoại tiêu chuẩn xem hình dói Nếu dạng phá hoại khác kiểu dới phải xem lại kế hoạch thí nghiệm Hình 4.5 Các dạng phá hoại mẫu thử chuẩn 73 4.5.3 Kiểm tra tính kỹ thuật cờng độ độ bền Các tính kỹ thuật theo yêu cầu chủ đầu t tới nhà thầu nhà sản xuất bê tông Chúng quan trọng HPC yêu cầu cần thiết cho đặc tính bê tông tơi bê tông đóng rắn Các đặc tính kỹ thuật bao gồm nhận biết đặc tính bê tông tơi bê tông đóng rắn, hàm lợng không khí, tỉ lệ nớc/vật liệu kết dính, tuổi bê tông lµm thÝ nghiƯm vµ kÝch th−íc cđa cèt liƯu Nhiệt độ bê tông đổ nên thấp 850F (29.40C) Các thí nghiệm phụ nên đợc cân nhắc tính HPC khả làm việc, chảy, phân ly, khả đổ, khả hoàn thiện, khả chịu rung động, thời gian lắng bê tông Mặc dù thí nghiệm mang lại cho chủ đầu t biểu thị tốt đặc tính bê tông nhng chúng thờng không bao hàm tiêu chuẩn kỹ thuật kèm với tài liệu hợp đồng Bê tông đóng rắn cần sử dụng phơng pháp thí nghiệm khác để đảm bảo loại vật liệu có độ bền phù hợp Các thí nghiệm bao gồm nhng không giới hạn cờng độ nén, cờng độ chịu kéo uốn, mô đun đàn hồi, tăng trởng cờng độ, co rút khả bền với trình đóng băng - tan băng, khả chịu đựng công sulphat, khả chịu clo Một thông số khác đợc nêu tuổi làm thí nghiệm để xác định cờng độ nén thí nghiệm độ bền khác Nên chấp nhận thí nghiệm tuổi 3, 7, 28 ngày Đây yêu cầu kỹ thuật cho phép chọn thời gian tối thiểu để chuyển bớc thi công (thí dụ thời gian kéo thép DƯL) Các thí nghiệm tin cậy HPC, đặc biệt bê tông đợc sử dụng ứng dụng dự ứng lực, mô đun đàn hồi (MOE) mô đun g y (MOR) Ngoài ra, cờng độ cần cho việc kéo cho phép neo làm việc Các câu hỏi đợc giải đáp thông qua mẻ trộn thử nghiệm sau làm thí nghiệm với bê tông Ngời thiết kế cần phải sử dụng kinh nghiệm sở số liệu tài liệu xuất để phát triển thiết kế hoàn chỉnh, định mẻ trộn, thí nghiệm bê tông hai đặc tính dẻo đóng rắn Yêu cầu cờng độ: - Chuẩn bị mẫu: Cờng độ chịu nén giới hạn bê tông đợc xác định dựa mẫu thử quy định thí nghiệm theo tiêu chuẩn AASHTO T141 (ASTM C172) AASHTO T23 (ASTM C31) Các mẫu thử hình trụ phòng thí nghiệm tuân theo tiêu chuẩn AASHTO T126 (ASTM C39) Thí nghiệm ép mẫu hình trụ đợc thực theo yêu cầu kỹ thuật AASHTO T22 (ASTM C39) - Cờng độ chịu nén chịu uốn 74 Giá trị cờng độ trờng trung bình kết liên tiếp lấy từ thí nghiệm cờng độ bê tông tuổi 28 ngày, kết thấp cờng độ tối thiểu quy định Trong trờng hợp không phù hợp với yêu cầu tất lợt trộn đợc đại diện mẫu đợc xem nh không đạt cờng độ yêu cầu - Cờng độ đặc trng Cờng độ đặc trng loại bê tông đợc xác định sau có 30 kết thí nghiệm đẫu tiên loại bê tông Cờng độ đặc trng đợc tính theo công thức sau: Xo = X - k.S Trong đó: Xo Cờng độ đặc trng X - Giá trị trung bình mức trung bình hàng loạt kết k Hệ số, phụ thuộc vào tỷ lệ % kết đạt đợc dới cờng độ đặc trng S Hệ số độ lệch tiêu chuẩn tính theo phơng trình sau: ( ∑ X − X i S=  N −1  )  2  Xi – KÕt cá biệt N Số kết Bảng 4.13 Các giá trị hệ số k Tỷ lệ % kết đạt dới Giá trị giá trị tèi thiĨu hƯ sè k 0.1 3.09 0.6 2.50 1.0 2.33 2.5 1.96 5.0 1.64 Nếu cờng độ đặc trng đ đợc xác định thấp cờng độ chịu lực tối thiểu công trờng Theo TCVN giá trị cờng độ tơng đơng đợc quy định cấp bê tông với xác suất 5% đợc ký hiệu B Trong trờng hợp kết cờng độ chịu nén không đạt yêu cầu trờng hợp có kết nghi ngờ, Kỹ s phải tiến hành kiểm tra cờng độ chịu nén mẫu thí nghiệm nén mẫu đ tiến hành mẫu thí nghiệm đợc lấy cách khoan lõi điểm phù hợp Kỹ s định kết cấu đ thi công - Bảo quản mẫu thí nghiƯm 75 Chi phÝ lÊy mÉu thÝ nghiƯm vµ thùc thí nghiệm gồm chi phí đóng kiện, chi phí vận chuyển từ công trờng đến phòng thí nghiệm phần giá dự thầu Nhà thầu phải chịu trách nhiệm phòng tránh h hỏng mẫu thí nghiệm trình bốc xếp vận chuyển - Ghi chép Các ghi chép kết thí nghiệm phải đợc Kỹ s lu giữ nhng Nhà thầu yêu cầu cho biết kết vào thời điểm Nhà thầu chịu trách nhiệm thực điều chỉnh cần thiết để tạo bê tông đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật kết thí nghiệm phải chứng minh bê tông đáp ứng không đáp ứng yêu cầu kỹ thuật Kết thiết kế Việc thiết kế HPC đáp ứng loại vật liệu đợc tối u hoá để tạo loại bê tông có độ bền mạnh Nớc, vật liệu kết dính, cốt liệu hợp chất hoá học cần đợc định tỉ lệ cách có hiệu để có đợc hỗn hợp với đặc tính mong muốn cho trình đổ, hoàn thiện, xử lý, điều kiện đóng rắn Việc thiết kế sách dạy nấu ăn hầu hết trờng hợp cần có mẻ trộn thử để so sánh đặc tính bê tông tơi bê tông đ đóng rắn Nh ® nãi ®Õn ë phÇn ®Çu, ng−êi thiÕt kÕ cÇn có sáng tạo với loại vật liệu mà có với việc định tỉ lệ loại vật liệu Một khi, hỗn hợp đ đợc thiết kế chuẩn bị, đảm bảo có đủ vật liệu sẵn có để làm thêm thí nghiệm phụ cho độ bền Chỉ làm thí nghiệm mà ngời thiết kế tin tởng bêtông đáp ứng chức mong muốn Kiểm tra chất lợng bê tông Công tác kiểm tra chất lợng bê tông đợc tiến hành thời gian xây dựng kết thúc trình xây dựng 6.1 Kiểm tra trình xây dựng - Đo độ sụt bê tông độ chảy lan bê tông trớc đổ bê tông Yêu cầu độ sụt 18cm độ chảy lan 50cm - Lấy mẫu bê tông theo quy định - Kiểm tra độ đồng bê tông - Tuỳ theo công nghệ xác định thời gian giữ độ sụt từ 1-10 - Đo nhiệt độ bê tông trớc đổ Yêu cầu nhiệt độ bê tông không lớn 200C - Đo nhiệt độ lòng khối bê tông - Kiểm tra cờng độ bê tông tuổi theo yêu cầu dự án để định điều chỉnh công thức bê tông định bớc thi công 76 - Kiểm tra cờng độ đặc trng bê tông tuổi 3, 7, 14 28 ngày sau có lớn 30 kết thí nghiệm để đánh giá độ phân tán xác định cờng độ đặc trng Nếu cờng độ đặc trng nhỏ giá trị cờng độ nén tối thiểu mà dự án quy định phải điều chỉnh lại thành phần bê tông công nghệ bê tông Cờng độ bê tông đạt yêu cầu cờng độ đặc trng đ đợc xác định cao cờng độ chịu nén tối thiểu mà tiêu chuẩn kỹ thuật dự án qui định Trong trờng hợp không đạt cần điều chỉnh lại thiết kế thành phần bê tông HPC 6.2 Kiểm tra kết thúc trình xây dựng Thống kê toàn kết thử nghiệm thời điểm thi công thời điểm kết thúc trình xây dựng đặc tính vật lý học Phân tích kết đánh giá theo quy định hành Thiết kế thành phần bê tông CĐC với thí nghiệm vữa lỏng : Do bê tông HPC có thêm thành phần phụ gia siêu dẻo, phụ gia khoáng siêu mịn chất khác nên việc thiết kế phức tạp nhìn từ số lợng lớn tham số thực nghiệm Có tới thành phần phụ có khả tham gia vào vật liệu (phụ gia siêu dẻo, tác nhân làm chậm, muội silic hạt mịn khác nh tro bay) Sự tối u hoá trực tiếp dẫn đến hàng trăm hỗn hợp bê tông Ngoài ra, vữa có thành phần đặc biệt bê tông HPC, từ xuất ý tởng tiến hành thí nghiệm vữa lỏng, thí nghiệm bê tông hoàn toàn bình thờng để kiểm tra vấn đề Còn khung cốt liệu không thay đổi chất nh tỉ lệ, so với cốt liệu bê tông thờng Do đó, phơng pháp ngời ta chọn cách giữ nguyên lấy thành phần cốt liệu đ đợc sử dụng có độ tin cậy cao trớc - Khi lợng MS tăng từ 12 % hàm lợng xi măng giảm để hàm lợng X + MS = const Tuy nhiên hàm lợng phụ gia siêu dẻo phải tăng lên để độ dẻo vữa không đổi Sau dùng loại vữa dẻo để trộn với cốt liệu để có bê tông có độ công tác không đổi Trong trờng hợp cần điều chỉnh độ công tác tăng lợng nớc chút tăng lợng X để đảm bảo tỷ lệ N/X Ngời ta làm việc thang vữa có độ chảy; vữa chảy đợc đa vào khung cốt liệu, tạo cho bê tông tính công tác tốt Từ xác định thành phần tính chất loại vữa cố định phù hợp Vùng thay đổi thể tích vữa nhỏ, ta muốn tránh độ phân tầng thiếu thừa vữa Độ dẻo vữa lỏng đợc đo thí nghiệm côn Marsch sửa đổi, theo bớc đợc mô tả phụ lục Sự cần thiết phải thay đổi vài bớc thí nghiệm - đ đợc áp dụng vữa lỏng bơm ứng suất trớc - vữa bê tông 77 HPC thờng nhớt Trọng lợng thờng cha đủ để chảy hoàn toàn khỏi côn, bị tắc, chứa vữa lỏng Sau chi tiết khác phơng pháp 7.1 Chuẩn bị Từ mẫu bê tông địa phơng kết cấu, thiết kế bê tông HPC với độ dẻo cờng độ nén yêu cầu (cờng độ nén trung bình ngày 28 từ 60 đến 100 MPa) Máy móc sử dụng phòng thí nghiệm bê tông (cân, máy nhào vữa bê tông, côn Abrams, nhớt kế LCL, máy nén cho thí nghiệm học bê tông) Côn Marsch có sửa đổi khác Bình từ 100 đến 200 cm3 7.2 Thành phần vật liệu Dùng cốt liệu địa phơng, hai ba loại xi măng HPC P55, số phụ gia siêu dẻo số đó, cã thĨ, cã naftalen sunfat, nhùa melamin vµ chÊt lµm chậm nhà sản xuất phụ gia khuyên dùng Quan trọng lựa chọn cặp xi măng/ phụ gia siêu dẻo, thực thực nghiệm 7.3 Thiết kế bê tông HPC để làm chuẩn Từ thành phần cốt liệu đ lựa chọn: 425 kg xi măng (cho ®−êng kÝnh lín nhÊt, D b»ng 20 ®Õn 25 mm), 1,5% phụ gia dẻo dạng khô tìm lợng nớc để nhận đợc bê tông chảy (độ sụt c«n ≈ 20 cm, thêi gian cđa nhít kÕ LCL 10s) Trong giai đoạn này, việc chọn cặp xi măng/phụ gia siêu dẻo tơng đối quan trọng 7.4 Vữa chảy chuẩn Nhào trộn thành phần tơng ứng vữa bê tông HPC 0, với lợng nớc nhỏ khoảng 10 lít/ m3 dành cho cốt liệu thông thờng Đo thời gian chảy côn Marsch 7.5 Thành phần khoáng vữa lỏng HPC Lựa chọn thành phần khoáng n vữa lỏng, cuối ta chọn vữa bê tông HPC yêu cầu với vật liệu thay đổi nh sau: - Loại xi măng có thành phần khoáng vật khác (cờng độ nh− nhau, tØ lÖ C3A nhá nhÊt th−êng tèt nhÊt) TØ lƯ mi silic (th−êng tõ ®Õn 10% khèi lợng xi măng, tối đa 20%) 78 - Dự báo phần hạt mịn (bụi vôi tro bay tốt hơn) trờng hợp ngời ta muốn giảm thiểu nhiệt lợng toả bê tông HPC 7.6 Hàm lợng phụ gia siêu dẻo vữa lỏng Với vữa lỏng HPC, tìm hàm lợng nớc, với 0,3%*** phụ gia siêu dẻo theo khối lợng xi măng (khối lợng khô), độ công tác đạt chảy, nhng chậm (ví dụ 20s côn Marsch) Sau đó, đo tăng thời gian chảy theo độ tăng hàm lợng phụ gia (với tổng lợng nớc không đổi chế tạo sẵn với lần đo vữa lỏng mới, lợng phụ gia lớn lần trớc) Đờng cong nhận đợc qua tối thiểu tăng nhẹ với hàm lợng lớn phụ gia Lợng b o hoà nhỏ để thời gian chảy nhỏ đợc chọn cho thí nghiệm a Hàm lợng nớc vữa lỏng HPC Với vữa lỏng HPC có mặt chất phụ gia, xác định lợng nớc thêm vào để nhận đợc thời gian chảy tiêu chuẩn m vữa lỏng đợc so sánh xem chúng có cho phép thực m bê tông HPC với thể tích vữa độ công tác b Hàm lợng chất làm chậm Đo biến đổi thời gian chảy vữa lỏng thời gian sử dụng dự báo bê tông HPC (ví dụ, 2h) Nếu thời gian tăng cách đáng lu ý, làm lại thao tác với có mặt chất làm chậm, dùng lợng cần thiết để ổn định thòi gian chảy khoảng thời gian lựa chọn mức độ nghiên cứu này, ta làm tơng tự đổ bê tông nhiệt độ cao, làm nóng thành phần bảo quản vữa lỏng thiết bị cách nhiệt Ngời ta thấy xu đông cứng đáng ý (nhất víi nhùa melamin) Ta cịng cã thĨ thiÕt lËp mét quan hệ thực nghiệm tỉ lệ chất làm chậm/nhiệt độ bê tông, phục vụ cho việc áp dụng thiết kế bê tông HPC điều kiện áp suất không khí Cũng với cách nh vậy, việc đổ bê tông nhiệt độ thấp làm tơng tự, vài phụ gia rõ ràng hiệu 10 chí 200C c Lựa chọn thành phần vữa lỏng HPC Tính thành phần lý thuyết m bê tông HPC, có thể tích với vữa lỏng với bê tông 0, vữa đợc mặt tạo thành từ nớc làm ớt cốt liệu mặt khác từ vữa lỏng HPC tơng ứng Nhóm xi măng/phụ gia tốt nhóm mà nhờ tỉ lệ N/X nhỏ Định luật Feret thờng cho phép đánh giá cờng độ nén lựa chọn thành phần vữa lỏng nhận đợc 79 d Xác định tính chất bê tông HPC nhận đợc Các thí nghiệm lu biến bê tông tơi thí nghiệm học cho phép nói ngời ta đạt đợc cờng độ tìm kiếm Trong trờng hợp ngợc lại, quay lại giai đoạn Các loại bê tông đợc thiết kế với loại cốt liệu loại xi măng Ngời ta thấy tỉ lệ tối u hoàn toàn tơng tự, điều chứng tỏ giá trị việc chọn cách giữ nguyên khung cốt liệu vợt qua việc thiết kế thành phần bê tông địa phơng thông thờng với thành phần BT HPC Cách tạo thành BT HPC (giai đoạn phơng pháp) dẫn đến loại bê tông cuối tích vữa tơng đối nhỏ, nhng lợng lớn không bình thờng phụ gia siêu dẻo Cuối cùng, liên quan đến mát nhanh tính công tác, ngời ta nhận đợc, thi công theo phơng pháp vữa lỏng, loại bê tông có xu hớng đông cứng đáng ý Trong trờng hợp đó, hấp thụ nớc cốt liệu đợc viện dẫn để giải thích tợng này, đ biết đến bê tông cốt liệu nhẹ Do thêm vào chất làm chậm, phụ gia chảy ảnh hởng Tốt có thể, làm ớt cốt liệu tr−íc dïng e VÝ dơ øng dơng ThiÕt kÕ bê tông HPC cờng độ nén 28 ngày 90 MPa BT HPC nhận đợc từ thành phần địa phơng bê tông thờng, chứa cốt liệu đá vôi nghiền, cát chảy xi măng CPA 55, từ thành phần thêm phụ gia siêu dẻo họ naftalen sunfat Thời gian chảy côn Marsch vữa lỏng tiêu chuẩn 5s vữa lỏng HPC đợc thiết kế chứa tơng ứng 5, 10 15 % muội silic theo tỉ lệ khối lợng xi măng Tiếp xác định hàm lợng phụ gia b o hoà - thấy tăng lên cách lô gic với lợng muội silic độ cần nớc đợc đo để nhận đợc thời gian chảy 5s ảnh hởng việc lấp đầy muội silic đợc minh họa độ tăng độ cần nớc vào lợng hạt mịn (tối u dao động quanh 20 đến 25%) Khôi phục lại tất thành phần vữa lỏng ë mét thĨ tÝch tỉng lµ 257,6l hay thĨ tÝch vữa BT HPC nhỏ 10l nớc nhào làm ớt Khi thêm vào khung cốt liệu loại BT HPC này, ta có thành phần lý thuyết loại bê tông chủ yếu, mà ta đánh giá cờng độ từ định luật Feret mở rộng Cờng độ đặc trng yêu cầu cờng độ trung bình khoảng 100 MPa, ta chọn giai đoạn vữa lỏng HPC số 2, hàm lợng muội silic 10% Khi chế tạo loại bê tông này, độ dẻo đợc ®iỊu chØnh mét chót b»ng “chÊt keo” Do ®ã, dÉn đến thêm vào 80 chút nớc thành phần cuối Các thí nghiệm ngày 28 đa cờng độ dự kiến Trong thí nghiệm này, ngời ta đ đạt đến tổng cộng khoảng mẻ bê tông 25l/1 mẻ, với khoảng 20 vữa lỏng Chúng đơng nhiên đợc nhân lên ta thay đổi chất xi măng phụ gia chảy Sự tối u thành phần BT HPC yêu cầu tiến hành nghiêm chỉnh, với lợng lớn tham số Mô hình lý thuyết thành phần nửa thực nghiệm đợc giới thiệu, dựa giả thiết sau: - Cờng độ bê tông bị ảnh hởng chủ yếu chất vữa kết dính - Độ công tác nó, mà cấp phối cố định, xuất nh mét s¶n phÈm cđa hai u tè: mét phơ thc vào nồng độ vữa, hai điều kiện chảy nội loại vữa Từ ý tởng này, phơng pháp thiết kế thành phần đợc đề xuất Nó cho phép xác định thành phần bê tông có cờng độ tính công tác cho trớc, sau số lợng nhỏ thí nghiệm, tất khai th¸c c¸c tham sè quan träng nhÊt C¸c kiĨm tra dùng phơng pháp đơn giản cổ điển; đợc thực tất phòng thí nghiệm vật liệu Ngoài ra, phơng pháp chủ yếu thực nghiệm: nghiệm, hay bảng cố định nh hàm lợng phụ gia nhận đợc nhờ tính chất cho trớc Câu hỏi: Lựa chọn vật liệu chế tạo bê tông HSC HPC? Khái niệm cờng độ yêu cầu? Phơng pháp chung để thiết kế thành phần theo ACI? Phơng pháp đánh giá chất lợng bê tông HPC? 81 ... cờng độ độ bền bê tông? 17 Chơng tính chất bê tông cờng độ cao chất lợng cao Mở đầu B? ?tông cờng độ cao b? ?tông chất lợng cao có cờng độ chịu nén từ 6 010 0MPa lớn Tính chất bê tông cờng độ cao chất. .. bê tông thờng bê tông cờng độ cao? Các khác biệt bê tông cờng độ cao bê tông chất lợng cao? Phạm vi sử dụng loại bê tông trên? Chơng Thành phần cấu trúc Bê tông CHấT LƯợNG CAO Mở đầu B? ?tông chất. .. quát bê tông cờng độ cao chất lợng cao ………………… VỊ bª tông cờng độ cao bê tông chất lợng cao Định nghĩa bê tông cờng độ cao Phân loại bê tông cờng độ cao. Chơng Cấu trúc bê tông cờng độ