Đang tải... (xem toàn văn)
[r]
(1)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-tông 9-2
Thiết kế cấp phối bê-tơng thường
Các tiêu chí chung bê-tơng chế tạo
Tính cơng tác Cường độ chịu lực Độ bền sử dụng
Bề mặt không rỗ, phân tầng Giá thành sản phẩm hợp lý
Thành phần sử dụng
Xi-măng và/hoặc PGKHT thay thế xi-măng Cốt liệu lớn, nhỏ
Nước
Phụ gia hóa học điều chỉnh
(2)VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-5
Các thông số kỹ thuật bê-tông
Cường độ chịu lực. Tỉ lệ Nước/XM hay N/X.
Kích thước cốt liệu và thành phần. Hàm lượng bọt khí trong hỗn hợp. Độ sụt và tính cơng tác.
Lượng nước sử dụng.
Loại và lượng xi-măng sử dụng. Phụ gia sử dụng.
VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-6
Phương pháp thiết kế cấp phối
Theo tiêu chuẩn Việt Nam
Thiết kế với khối bê-tông đặc 1m3
Theo hướng dẫn của ACI-American Concrete
Institute
Thiết kế với khối bê-tơng gồm thành phần đặc+khí=1m3
VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-7
Theo TCVN: Các thông số cần biết
Các yêu cầukỹ thuật về bê-tông
Các yêu cầu về điều kiện thi cơng: hình dạng kết
cấu, thi công…
Yêu cầu vềsử dụng vật liệu
- Xi măng
- Cát - Đá
- Phụgia.
- Nước
VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-8
Sử dụng vật liệu
Bê-tôngMáMácc< < 400 (40MPa)400 (40MPa)
-Cát: có thểsửdụng cát có Modulđộlớn M=1,5-2,5
M<2,0 chỉdùng cho bê tông Mác<350
-Xi măng: sửdụng xi măng mác cao cho bê tơng
mác thấp Ví dụ sửdụng xi măng PCB 40 30
Lượng xi măng tối thiểu (kg) sửdụng cho 1m3 bê tông:
180 210
220 240
ĐS=10-16mm
160 180
200 220
ĐS =1-10mm
70 40
20 10
(3)VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-9
Y/c sử dụng vật liệu
Bê tông MáMácc400 400 --600600
-Xi măng: Sửdụng xi măng PCB 40, PCB 50 kết hợp với
phụgia hóa dẻo siêu dẻo
-Cát: Sửdụng cát có cấp phối nằm giới hạn biểuđồ
chuẩn theo TCVN 1770: 1986
Modul độ lớn cát sửdụng M=2,3-3,0
-Đá:
Chỉnên dùngđá dăm vàđá có nhiều cỡhạt
Mác củađá dăm phải lớn 1,5 lần
Hàm lượng hạt thoi dẹt≤15%
VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-10
Y/c sử dụng vật liệu
Bê-tơngcó u cầuđặc biệt
- Bê tơng cóđồng thời cườngđộuốn nén Mối tương quan
giữa cườngđộuốn nén:
Cát đá chọn theo phương án bê tông Mác 400–600 Độ
sụt Bê tơng phải nhỏ 8cm
- Bê tơng có độchống thấm, cấp áp lực nước lớn mà 4–6
viên mẫu thử chưa cho nước thấm qua (TCVN 3116: 1993) 50/6,0 35/5,5
35/5,0 30/4,5
25/4,0 20/3,5
15/3,0
50/5,5 40/5,0
35/4,5 30/4,0
25/3,5 20/3,0
15/2,5
Rnén/Ruốn (MPa)
Cấp
Y/c sử dụng vật liệu
- Tương quan cườngđộnén vàđộchống thấm:
- Cường độ xi măng sửdụng không lần cường độBT
- Cát: nên sửdụng cát có M=1,5 -2,4 cho Mác < 350
- Sửdụng kết hợp với phụgia hóa dẻo siêu dẻo
- Hàm lượng hạt mịn kích thước ≤0,3mm dùng cho BT
chống thấm cấp
700-800 600-650
10
600-700 500-550
20
500-600 450-500
40
Cốt liệu đá dăm Cốt liệu sỏi
Hàm lượng hạt mịn (kg) 1m3bê-tông Dmax cốt
liệu
Y/c sử dụng vật liệu
Bê tơng cóu cầu về độmài mịn
- Các cấu kiện yêu cầu độmài mòn như: bó vỉa, lát đường, sàn nhà cơng nghiệp
- Mác BT cho kết cấu chống mài mịn thơng thường từ
300-500
-Độmài mịn BT chủyếu phụthuộc vào khảnăng mài
mòn cốt liệu
- Nên sửdụng xi măng có cườngđộcao BTđộsụt thấp
- Mối tương quan cườngđộ, vật liệu cấpđộmài
(4)VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-13
Y/c sử dụng vật liệu
> 80 20 – 40
Rnén, MPa
Đá dăm granite
-Đá dăm, cát M=2,0 -2,3
-Đá dăm granite Cốt liệu thông thường
Nguyên vật liệu
0,1 – 0,3 Ít
3
0,3 – 0,6 Trung bình
2
0,6 – 0,9 Nhiều
1
Gíá trị Mm, g/cm3
Độ mài mịn Cấp
VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tơng 9-14
Y/c sử dụng vật liệu
Bê tông cóu cầu khơng co ngót
- Bê tơng khơng co ngót bê tơngđồng thời khử đượcđộ
co cứng vàđộco mềm thỏa điều kiện sau:
Sau 14 ngày dưỡngẩm liên tục, độdãn dài từ0,1-0,4mm/m
14 ngày không dưỡngẩmđộdãn dài không thấp
hơn 0,02mm/m
- Sửdụng phụgia chống co tỉlệphụgia sửdụng từ
5-15% so với xi-măng
- Sửdụng cát có modul M=2,4-3,3
VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-15
Y/c sử dụng vật liệu
Bê-tông thi cơng bằng bơm
-Độsụt cao từ12-18cm
- Kích thước hạt cốt liệu lớn không vượt 1/3 đường kínhống bơm hàm lượng hạt thoi dẹt≤15%
- Lượng xi măng hợp lý từ350-420 kg/m3, lượng xi măng
tối thiểu khơng 280 kg/m3
- Nên sửdụng phụgia hóa dẻo siêu dẻo
VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tơng 9-16
Trình tự thiết kế bê-tông
1 Chọnđộsụt của hỗn hợp BT
- Bảngđộsụt sốkết cấu BT (đầm máy, thời gian
thi công 45 phút)
3 - -10
Đường, nền, sàn
3 - 11 -12 Cột
3 - 11 -12 Dầm, tường bêtông cốt thép
3 - -10
Móng bêtơng, giếng chìm, tường phần ngầm
3 - -10
Móng tường móng bêtơng cốt thép
Tối thiểu
Tối đa
(5)VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-17
Trình tự thiết kế bê-tơng
- Khiđầm tay, chọnđộsụt cao – cm
- Thời gian thi công kéo dài thêm 30 – 45 phút, chọnđộ
sụt cao từ2 -3 cm
VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tơng 9-18
Trình tự thiết kế bê-tông
2 Lượng nước trộn N(kg) theo độ sụt chọn
185 190 195 195 200 205 205 210 215 215 220 225 11-12 180 185 190 190 195 200 200 205 210 210 215 220 9-10 175 180 185 185 190 195 195 200 205 205 210 215 -8 170 175 180 180 185 190 190 195 200 200 205 210 5-6 165 170 175 175 180 185 185 190 190 195 200 205 3-4 155 160 165 165 170 175 175 180 185 185 190 195 1-2 2.5-3,0 2,0-2,4 1,5-1,9 2,5-3,0 2,0-2,4 1,5-1,9 2,5-3,0 2,0-2,4 1,5-1,9 2,5-3,0 2,0-2,4 1,5-1,9
Môđun độlớn cát, M
70 40
20 10
Kích thước hạt lớn cốt liệu Dmax, mm Độ
sụt, cm
Trình tự thiết kế bê-tông
- Lượng nước trộnởbảng cho lượng xi măng từ200–
400kg/m3, lượng xi măng > 400kg/m3 cần hiệu chỉnh lại
- Khi sửdụng cát có M<1,5 lượng nước tăng thêm 5l/1m3, M>3,0 lượng nước giảmđi 5l/1m3
- Khi sửdụng sỏi lượng nước giảmđi 10l/1m3
- Khi sửdụng phụgia hóa dẻo siêu dẻo trừlượng nước giảm
do phụgia
- Khi BT có yêu cầu độsụt cao, dùng phụ gia kết hợp thì:
+ Độ sụt 13-16cm, kết hợp PG hóa dẻo tra bảngởdịngĐS=7-8, kết hợp PG hóa dẻo cao tra ởdịngĐS=5-6, kết hợp PG siêu dẻo tra dòng ĐS=3–4
+ Độ sụt 17-20cm, kết hợp PG hóa dẻo tra bảngởdịngĐS=9-10, kết hợp PG hóa dẻo cao tra dịngĐS=7-8, kết hợp PG siêu dẻo tra dịng ĐS=5–6
Trình tự thiết kế bê-tông
3 Xácđịnh tỉlệN/X
- Khi N/X ≤2.5 (1)
- Khi N/X > 2.5 (2)
5 , + = x n AR R N X , − = x n R A R N X
Trongđó:
Rx: cườngđộthực tếcủa xi măng 28 ngày
Rn: cườngđộ BT = giá trịMác x hệsốan tồn1,1(trên mẫu
chuẩn có kích thước 150x150x150mm)
(6)VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tơng 9-21 0,25 0,40 0,32 0,5 0,29 0,45 - Ximăng hoạt tính thấp, pooclăng hỗn hợp chứa 15% phụ giakhoáng
- Đá có tiêu phù hợp với TCVN 1772 : 1987
- Cát mịn có M < 2,0 Kém 0,27 0,43 0,35 0,55 0,32 0,50 - Ximăng hoạt tính trung bình, pooclăng hỗn hợp, chứa 10 - 15% phụ giakhoáng - Đá chất lượng phù hợp với TCVN 1771 :1987
- Cát chất lượng phù hợp với TCVN 1771 :1986, M = 2,0 - 3,4
Trung bình 0,30 0,47 0,38 0,60 0,34 0,54 - Ximăng hoạt tính cao, khơng trộn phụ gia
khoáng
- Đá sạch, đặc chắc, cường độ cao, cấp phối hạt tốt
- Cát sạch, M = 2,4 - 2,7 Toát A1 A A1 A A1 A Pp nhanh TCVN 4032:1985 (pp deûo) TCVN 6016:1995
Hệ số A A1ứng với xi-măng thử cường độ theo Chỉ tiêu đánh giá
Chất luợng vật liệu
Bảng hệsốchất lượng cốt liệu:
VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tơng 9-22
Trình tự thiết kế bê-tông
- Khi thiết kếbê-tôngởtuổi t ngày, cườngđộnén Rtđược
quy theo R28ởtuổi 28 ngày:
- Đối với BT chống thấm tỉlệN/X tối thiểu theo bảng sau
1,2 1,15 1,1 0,7 0,5 k1 180 90 60 28
Tuổi bêtông, ngày
1 28 k R R t ngay = 2,5 (0,40) 2,4 (0,42) 2,2 (0,45) 2,0 (0,50) 1,8 (0,55) 1,65 (0,6)
X/N tối thiểu hoặc N/X tối đa
B12 (CT12) B10 (CT10) B8 (CT8) B6 (CT6) B4 (CT4) B2 (CT2)
Độchống thấm yêu cầu
VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tơng 9-23
Trình tự thiết kế bê-tông
4 Xác định hàm lượng xi măng X(kg), phụgia
- Lượng xi măngđược xácđịnh:
với N lượng nước xác định ban đầu
- Khi X > 400kg/m3, xác định lại lượng nước hiệu chỉnh
Nhcbằng :
Xác định lại lượng xi măng:
- Lượng phụ gia xác định:
PG = Xhcx (%PG), với %PG tỉ lệ so với xi-măng xN N X X = N X N Nhc / 10 400 10 − − = hc hc xN N X X =
VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-24
Trình tự thiết kế bê-tơng
5 Xác định hàm lượng cốt liệu lớn Đ(kg)
- Thểtích vữa hồ:
với ρX: Khối lượng riêng của xi măng 3,1g/cm3.
- Xác định hệsốvữa dư Kdtheo bảng (Bê-tơng có ĐS=2-12cm)
N X V
x h = +
ρ 1,40 1,38 1,36 1,33 1,30 1,26 1,22 1,17 1,12 1,07 1,50 1,47 1,45 1,43 1,40 1.37 1,33 1,29 1,24 1,29 1,14 1,75 1.55 1.53 1.51 1.48 1.45 1.41 1.37 1.32 1.27 1.22 2,00 1,57 1,55 1,53 1,50 1,47 1,43 1,39 1,34 1,29 1,24 2,25 1,59 1,57 1,55 1,52 1,49 1,45 1,41 1,36 1,31 1,26 2,50 1,63 1,61 1,59 1,56 1,53 1,49 1,45 1,40 1,35 1,30 2,75 1,66 1,64 1,62 1,59 1,56 1,52 1,48 1,43 1,38 1,33 3,00 450 425 400 375 350 325 300 275 250 225
Kdứng với giá trịVh
(7)VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tơng 9-25
Trình tự thiết kế bê-tông
+ Cốt liệu lớn sỏi Kd= giá trịbảng + 0,06
+ Bê-tơng cóĐS=14-18:
Cát M < : Kd= giá trịbảng + 0,1
Cát M = 2-2,5 : Kd= giá trịbảng + 0,15 Cát M > 2,5 : Kd= giá trịbảng + 0,2
- Hàm lượng cốt liệu lớn Đ(kg)được xácđịnh:
ρvđ: khối lượng thểtích xốp cốt liệu lớn, kg/m3
rđ: độrỗng cốt liệu lớn, xác định từ khối lượng riêng đá 2,66-2,68
g/cm3
1 ) 1
( − +
=
d d
vd K r
Đ ρ
VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tơng 9-26
Trình tự thiết kế bê-tông
6 Xácđịnh hàm lượng cốt liệu bé C(kg)
- Hàm lượng cốt liệu bé (C) được xácđịnh:
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
c n d x
N
Đ
X
C ρ
ρ ρ
ρ ×
+ + − = 1000
Trình tự thiết kế bê-tông
7 Xây dựng thành phần cấp phối theo tính toán X,
N, C, Đ, PG và thành phần khảo sát thử X±10%.
8 Hiệu chỉnh cốt liệu theo độ ẩm và hạt > 5mm
Chc=C x (1+x/100) với x hàm lượng hạt > 5mm
Đhc=Đ - (Chc-C)
Ctt= C x (1+Wc/100)
Đtt= Đ x (1+Wđ/100)
Ntt = N – [(Đtt - Đhc) + (Ctt - Chc)]
Trình tự thiết kế bê-tông
9 Kiểm tra và hiệu chỉnh độ sụt TCVN 3106:1993
10 Xác định cường độ nén TCVN 3105:1993