14 TCN 114-2001-Xi mang va Phu gia trong thuy loi-HD su dung

Bộ nông nghiệp phát triển nông thôn -Số : 84 /2002/QĐ-BNN Cộng hoà xà hội chđ nghÜa viƯt nam §éc lËp - Tù - H¹nh Hµ Nội , ngày 22 tháng năm 2001 Quyết định Bộ trƯởng Bộ Nông Nghiệp Phát Triển Nông Thôn Về việc ban hành tiêu chuẩn ngành: Xi măng phụ gia xây dựng thuỷ lợi - Hớng dẫn sử dụng Bộ trởng Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn - Căn Nghị định số 73/CP ngày 01 tháng 11 năm 1995 Chính phủ chức nhiệm vụ, quyền hạn tổ chức náy Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn; - Căn vào Pháp lệnh chất lợng hàng hoá ngày 24 tháng 12 năm 1999; - Căn vào Quy chế lập, xét duyệt ban hành tiêu chuẩn ngành ban hành kèm theo định số 135/1999/QĐ/BNN-KHCN ngày 01 tháng 10 năm 1999; - Theo đề nghị Vụ trởng Vụ Khoa học công nghệ Chất lợng sản phẩm Quyết Định Điều 1: Nay ban hành kèm theo định tiêu chuẩn ngành: 14 TCN 114-2001 - Xi măng phụ gia xây dựng thuỷ lợi - Hớng dẫn sử dụng Điều 2: Tiêu chuẩn nµy cã hiƯu lùc sau 15 ngµy, kĨ tõ ngµy ký ban hành Điều 3: Các ông Chánh văn phòng Bộ, Vụ trởng Vụ khoa học công nghệ CLSP, Thủ trởng đơn vị liên quan chịu trách nhiệm thi hành định KT Bộ Trởng Bộ Nông Nghiệp Và Phát Triển Nông Thôn ( Đà ký) Thứ trởng Phạm Hồng Giang nông nghiệp phát triển nông thôn cộng hoà xà hội chủ nghĩa việt nam Độc lập - Tự - Hạnh phúc tiêu chuẩn ngành 14tcn 114 - 2001 xi măng phụ gia xây dựng thủy lợi hớng dẫn sư dơng (Cement and Admixture for Hydraulic Construction - Guide for Using) (Ban hành theo định số: 84/2001/QĐ-BNN-KHCN ngày 22 tháng năm 2001 Bộ trởng Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn) Qui định chung 1.1 Tµi liƯu híng dÉn sư dơng nµy híng dẫn lựa chọn sử dụng hợp lý xi măng phụ gia cho bê tông vữa công trình xây dựng thủy lợi điều kiện môi trờng khác 1.2 Các công trình xây dựng thủy lợi tổ chức xây dựng trong, nớc thiết kế thi công lÃnh thổ Việt Nam áp dụng hớng dẫn sử dụng Thuật ngữ định nghĩa (Xem phụ lục A) Các tiêu chuẩn trích dẫn có liên quan (Xem phơ lơc B) Híng dÉn sư dụng xi măng xây dựng thủy lợi 4.1 Phân loại xi măng 4.1.1 Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5439 - 1991, Xi măng đợc phân loại dựa theo đặc tính sau : (1) Loại Clanhke thành phần xi măng ; (2) Mác; (3) Tốc độ đóng rắn; (4) Thời gian đông kết; (5) Các tính chất đặc biệt Trong tài liệu giới thiệu cách phân loại (1) (2) : 4.1.1.1 Loại Clanhke thành phần xi măng Xi măng sở clanhke xi măng poóclăng : - Xi măng poóclăng (không có phụ gia khoáng); - Xi măng poóclăng hỗn hợp (với tỷ lệ phụ gia khoáng hoạt tính không lớn 20%); - Xi măng poóclăng xỉ (với tỷ lệ phụ gia xỉ hạt lớn 20%); - Xi măng poóclăng puzơlan (với tỷ lệ pha phụ gia puzơlan lớn 20%) Xi măng sở clanhke xi măng alumin: - Xi măng alumin có hàm lợng Al2O3 lớn 30% nhỏ 60%; - Xi măng giàu alumin có hàm lợng Al2O3 từ 60% trở lên 4.1.1.2 Phân loại theo mác Xi măng poóclăng đợc phân theo mác, ví dụ nh PC40, PC50 loại xi măng poóclăng có giới hạn bền nén tuổi 28 ngày lần lợt không nhỏ 40, 50MPa (N/mm2) 4.1.2 Theo tiªu chn cđa Mü ASTM C150 - 94, Xi măng poóclăng đợc phân thành loại nh sau: Loại I: Xi măng thờng yêu cầu đặc biệt; Loại IA: Nh loại I, nhng có khả khí; Loại II: Xi măng dùng trờng hợp chung, nhng có khả bền sunfat vừa nhiệt thủy hoá vừa; Loại IIA: Nh loại II, nhng có thêm yêu cầu khí; Loại III: Dùng trờng hợp yêu cầu cờng độ ban đầu cao; Loại IIIA: Nh loại III, nhng có thêm yêu cầu khí; Loại IV: Dùng trờng hợp yêu cầu nhiệt thủy hoá thấp; Loại V: Dùng trờng hợp yêu cầu độ bền sunfat cao Ngoài Mỹ có loại xi măng đặc biệt khác nh xi măng hỗn hợp (theo ASTM C595 - 92a) Xi măng hỗn hợp bao gồm xi măng Poóclăng xỉ lò cao xi măng Poóclăng Puzơlan, chí xi măng hỗn hợp có xỉ puzơlan Sự phân chia tiêu chuẩn Mỹ giống tiêu chuẩnViệt Nam Tuy nhiên trình độ khoa học công nghệ Mỹ cao hơn, nên họ có nhiều loại xi măng 4.2 ảnh hởng điều kiện môi trờng đến hoạt động xi măng Môi trờng (nhiệt độ, không khí, nớc, độ ẩm ) có ảnh hởng nhiều đến hoạt động xi măng trớc sau cứng rắn Hoạt động xi măng bê tông bị ảnh hởng điều kiện môi trờng tiếp xúc với bê tông tuổi ban đầu thời gian bảo dỡng, ảnh hởng nhiệt độ độ ẩm tơng đối môi trờng hoạt động xi măng tuỳ thuộc vào tính chất hoá học vật lý xi măng Xi măng cần nớc để thủy hoá Thông thờng lợng nớc trộn lớn lợng nớc cần thiÕt cho thđy ho¸ Sù mÊt níc qu¸ nhiỊu giai đoạn thủy hoá ban đầu sớm chấm dứt trình thủy hoá gây nên co khô bất lợi Tốc độ thủy hoá biến đổi theo nhiệt độ môi trờng, tăng lên theo nhiệt độ nhiệt độ dới 4oC tiến triển chậm; Nhiệt độ môi trờng đổ bê tông 350C gây bất lợi cho thuỷ hoá, nhiệt độ thấp cờng độ ban đầu phát triển chậm Độ mịn thành phần hoá học xi măng đặc tính chủ yếu xi măng có ảnh hởng đến phát triển cờng độ môi trờng định Thông thờng xi măng mịn, tốc độ phản ứng cờng độ ban đầu cao nhiệt độ môi trờng định xi măng poóclăng hỗn hợp thờng phát triển cờng độ chậm xi măng poóclăng có độ mịn thời gian đầu, đòi hỏi bảo dỡng lâu Khi bê tông đà đông cứng sau thời kỳ bảo dỡng, phần đá xi măng bê tông có độ rỗng cao (đến 30% thể tích) thành phần hoạt động hoá học nhiều vật liệu, ảnh hởng môi trờng đến đá xi măng bê tông đặc trng trình ăn mòn bê tông Ngời ta đà phân loại trình ăn mòn dới tác dụng môi trờng xâm thực lỏng lên bê tông thành dạng : Dạng 1: Gồm trình hoà tan bê tông mà trớc hết Ca(OH)2 C3S thủy hoá tạo tan vào nớc thấm qua bê tông; Dạng 2: Do phản ứng trao đổi thành phần môi trờng đá xi măng tạo sản phẩm tan nớc, chúng bị mang khỏi cầu trúc, sản phẩm tơi xốp tính chất kết dính; Dạng 3: Do trình mà nhân tố tích tụ muối lỗ hổng, vết nứt mao quản Trong điều kiện định chúng trơng nở thể tích gây ứng suất phá huỷ bê tông Điển hình cho kiểu ăn mòn ăn mòn sunfat Các công trình ven biĨn thêng tiÕp xóc víi níc biĨn chøa ion sunfat SO42-, sunfat tác dụng với đá xi măng tạo hydro sunfo aluminat theo ph¶n øng : 3CaO.Al2O3 + 3CaSO4 + 31 H2O = 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31.H2O Chất trơng nở thể tích tới 2,6 lần phá huỷ cấu trúc làm nứt nẻ bê tông 4.3 ảnh hởng xi măng đến tính chất bê tông 4.3.1 Sự nứt nẻ nhiệt Phản ứng thủy hoá phản ứng phát nhiệt Lợng nhiệt phát hàm số thành phần khoáng độ mịn xi măng Tốc độ phản ứng nhanh, nhiệt phát cao Trong phần lớn kết cấu bê tông nhiệt phát phân tán nhanh chí có lợi thi công bê tông thời tiết lạnh; nhng bê tông khối lớn phòng ngừa, xảy nứt nẻ dÃn nở nhiệt Nguyên nhân phần bên khối bê tông nguội co lại trớc phần bên trong, toàn kết cấu nguội co lại nhng bị kìm hÃm Nhiệt thuỷ hoá hoàn toàn thành phần khoáng xi măng khác đợc nêu bảng 4.1 Bảng 4.1: Nhiệt thủy hoá thành phần khoáng xi măng Thành phần Thành phần hoá Nhiệt thủy hoá khoáng cal/g ( KJ / kg) C3 S (3.CaOSiO2) 120 ( 502 ) C2 S (2.CaOSiO2) 62 ( 259 ) C3A (3.CaOAl2O3) 207 ( 865 ) C4AF (4.CaO.Al2O3.Fe2O3) 100 ( 418 ) CaO (v«i tự do) 279 (1166 ) Độ mịn xi măng ảnh hởng đến tốc độ phát nhiệt, đặc biệt thời gian đầu Tốc độ phát nhiệt liên quan với tốc độ phát triển cờng độ xi măng Thờng xi măng poóclăng hỗn hợp có nhiệt thủy hoá thấp xi măng poóclăng, nhng có xấp xỉ, tuỳ thuộc vào thành phần xi măng hỗn hợp Đối với công trình bê tông khối lớn, nên dùng loại xi măng có nhiệt thủy hoá thấp (nhiệt thủy hoá sau ngày 60 Cal/g), không dùng xi măng có nhiệt thủy hoá vừa (nhiệt thủy hoá sau ngày 70 Cal/g), phải pha thêm phụ gia khoáng vào xi măng poóclăng để hạ thấp nhiệt thủy hoá 4.3.2 Tính dễ đổ Xi măng thành phần nhỏ bê tông, nên lợng xi măng hỗn hợp bê tông có tác dụng lớn độ dẻo tính dễ đổ hỗn hợp bê tông Hỗn hợp bê tông xi măng (bê tông gầy) dẻo, khó đổ khó hoàn thiện Hỗn hợp bê tông nhiều xi măng (bê tông béo) có tính dính, dẻo dễ đổ Tuy nhiên hỗn hợp bê tông béo dính nhiều, lại khó thi công Độ mịn xi măng ảnh hởng đến tính dễ đổ bê tông, nhng ảnh hởng hàm lợng xi măng Hàm lợng xi măng làm cho tính dính kết kém, tiết nớc nhiều phân tầng Độ mịn xi măng tăng lên, làm cho hỗn hợp dính kết tốt hơn, giảm lợng nớc yêu cầu để đạt đợc độ sụt đà cho, dẫn đến giảm phân tầng tiết nớc Tính chất đông kết (ninh kết) xi măng đợc chuyển trực tiếp sang hỗn hợp bê tông Sự đông kết định thời gian có hiệu lực việc đổ, đầm hoàn thiện Hỗn hợp bê tông béo thờng đông kết sớm hỗn hợp bê tông gầy Cần phân biệt đông kết thật đông kết giả Khi đông kết giả, sau đến 10 phút hỗn hợp bê tông hoàn toàn độ sụt, nhng sau trộn lại độ sụt hồi phục lại nh ban đầu bê tông có tính dễ đổ tốt Còn đông kết thật, sụt không hồi phục trộn lại 4.3.3 Cờng độ Thành phần khoáng xi măng có ảnh hởng đến cờng độ xi măng bê tông Thành phần C3S tăng cờng độ sau 10 đến 20 đến 28 ngày Thành phần C 2S có ảnh hởng nhiều cờng độ sau môi trờng có độ ẩm thích hợp Thành phần C 3A đóng góp chủ yếu vào việc tăng cờng độ 24 sớm hơn, thân C3A thủy hoá nhanh Thành phần C4AF ảnh hởng đến cờng độ Lợng nung sinh có lợng nớc clanhke để trời, có cac bon có hai yếu tố xi măng Cờng độ giảm tăng lợng nung Độ mịn cao làm tăng cờng độ xi măng tuổi ban đầu đến khoảng 28 ngày, mạnh 10 đến 20 đầu, sau tăng tuổi đến tháng điều kiện ẩm ớt, độ mịn cao cho cờng độ gần nh cờng độ xi măng có độ mịn thông thờng (độ mịn Blaine khoảng 3500 cm2/g) Thông thờng cờng độ xi măng poóclăng cao cờng độ xi măng hỗn hợp tuổi ngày sớm ngang thÊp h¬n ë ti vỊ sau cã cïng tû lệ N/X độ mịn 4.3.4 ổn định thể tích Bê tông trộn thay đổi thể tích tiết nớc, nhiệt độ biến đổi, phản ứng thủy hoá xi măng khô Độ tiết nớc giảm xi măng có độ mịn, có nhiều hạt cỡ nhỏ nhất, hàm lợng kiềm tăng hàm lợng C3A tăng Xi măng có hàm lợng CaO tự MgO mức bình thờng có khả trơng nở sau, gây bất lợi thành phần thuỷ hoá Xi măng bị nở nhiều nh xi măng không đạt yêu cầu Sự bốc nớc từ mặt bê tông sau trình hoàn thiện, nhng trớc kết thúc đông kết nguyên nhân quan trọng nứt nẻ co mềm Tốc độ co khô bê tông trình khô phụ thuộc vào nhiều yếu tố, có thành phần xi măng Xi măng có ảnh hởng nhiều độ co khô ; tác dụng nhỏ nhất, xi măng có hàm lợng S03 tối u 4.3.5 Tính thấm nớc Xi măng hạt thô tạo độ rỗng cao xi măng hạt mịn Độ thấm nớc bê tông phụ thuộc vào độ thấm thành phần đá xi măng vµ cèt liƯu, cịng nh tû lƯ cđa chóng bê tông Có hai loại lỗ rỗng đá xi măng: Lỗ rỗng gen nằm phần tử gen, nhỏ, đờng kính khoảng 0,5 đến 3,0 àm; lỗ rỗng mao quản lớn đợc phân bố không khắp đá xi măng, dấu tích lại khoảng trống chứa đầy nớc đà bay Độ rỗng mao quản tùy thuộc vào tỉ lệ N/X lúc đầu mức độ thủy hoá xi măng Khi mức độ thủy hoá tăng lên, độ rỗng nhỏ độ thấm giảm 4.3.6 Chống xâm thực hoá học Yêu cầu bê tông bền xâm thực hoá học dùng xi măng thích hợp, xi măng pha puzơlan, xi măng pha xỉ, xi măng pha muội silic Xi măng poóclăng với hàm lợng C3A cao dễ bị ăn mòn sunfat có đất, nớc biển, nớc ngầm Vì thờng yêu cầu dùng xi măng có hàm lợng C3A thấp ( 10%) cho bê tông môi trờng sunfat, dùng xi măng đặc biệt chống sunfat 4.3.7 Phản ứng Xi măng - Cốt liệu 4.3.7.1 Phản ứng Kiềm - Silíc Khi xi măng có hàm lợng kiềm nhiều mức qui định cốt liệu có hàm lợng SiO2 vô định hình sinh ph¶n øng kiỊm - silic S¶n phÈm cđa ph¶n øng kiỊm - silic cã thĨ lµ gen canxi - kiỊm - silic trơng nở đến mức độ giới hạn hc gen kiỊm - silic ngËm níc cã thĨ hót nớc nở nhiều hơn, gây nứt nẻ bê tông Nếu cốt liệu có silic vô định hình, phải thí nghiệm kiểm tra khả sử dụng nên u tiên dùng biện pháp sau để phòng ngừa tác hại phản ứng kiềm - silic: - Dùng xi măng có tổng hàm lợng kiềm đợc biểu thị % (Na20 + 0,658K20) không vợt 0,6%; - Nếu xi măng có tổng hàm lợng kiềm cao 0,6% pha thêm puzơlan với số lợng đủ để ngăn ngừa nở nhiều bê tông 4.3.7.2 Phản ứng kiềm - đá cacbonat Phản ứng kiềm - đá cacbonat gây nở thể tích nứt nẻ, dẫn tới phá hoại bê tông đợc chế tạo dăm đá cacbonat, canxi cacbonat tinh khiết dolomit tinh khiết Các đá bao gồm tinh thể khoáng dolomit thành phần mịn đất sét canxít Chúng phản ứng cách phân huỷ dolomit để tạo thành manhê hydroxit phản ứng gây nở phồng thành phần đất sét Để tránh tợng này, nên dùng xi măng có hàm lợng kiềm thấp (có thể nhỏ 0,4%) 4.4 Lựa chọn sử dụng xi măng Không nên chọn xi măng theo thói quen dùng mà phải lựa chọn dựa yêu cầu kỹ thuật công trình, tiêu kỹ thuật xi măng, giá thành điều kiện vận chuyển Căn vào điều kiện bê tông công trình, nguời thiết kế phải lựa chọn loại mác xi măng phù hợp Không nên lựa chọn loại xi măng có mác cao (40, 50) để thay cho loại xi măng có mác thấp xây dựng công trình thủy lợi, đặc biệt công trình bê tông khối lớn Loại mác xi măng cần đợc ghi vào thiết kế qui trình kỹ thuật dự án Khi lựa chọn xử dụng xi măng, dựa vào bảng 4.2 4.3 dới phạm vi sử dụng loại xi măng 10 Bảng 4.2: Chỉ dẫn loại mác xi măng dùng vào loại kết cấu công trình ST Loại, mác T xi măng Công dụng Có thể sử dụng Không nên sử dụng ... c¸ch pha phơ gia kho¸ng hoạt tính để phản ứng với kiềm lại giai đoạn đóng rắn ban đầu, pha phụ gia khí, phụ gia kỵ nuớc (xem hớng dẫn sử dụng phụ gia bê tông) Việc lựa chọn phụ gia biện pháp... 16 phụ gia khoáng vào bê tông, cần phải xem xi măng đà có phụ gia khoáng cha; có tỉ lệ phụ gia đà pha vào Từ định tỉ lệ phụ gia khoáng pha thêm, để tổng lợng phụ gia không vợt tỉ lệ phụ gia cho... lợng phụ gia 24 Ngoài phụ gia khoáng hoạt tính, dùng bột đá nghiền mịn làm phụ gia cho xi măng bê tông Nói chung phụ gia bột đá thờng có hoạt tính nên gọi phụ gia trơ Việc pha phụ gia bột đá