3. Cách ti p cn và ph ng pháp nghiên cu
2.2.2. Th tu tiên các ph ng án dùng vt li u
a. Dùng xi m ng c ng đ 40÷50 Mpa đ ch t o bê tông mác 30 ÷ 35 Mpa.
- Cát, đá, s i - s d ng t i đa ti m n ng v t li u khai thác t i ch , k c các lo i c t li u 1÷2 ch tiêu không hoàn toàn th a mãn yêu c n c a TCVN 7570- 2006, TCVN 7572-2006. Cát m n Mdl = 1 ÷ 1,5 ch nên dùng cho bê tông mác t i 20 Mpa. Cát Mdl = 1,5 ÷ 2 có th dùng cho bê tông mác t i 35 Mpa.
- Nên dùng các lo i ph gia d o hóa, d o hóa cao đ ti t ki m xi m ng. - Khi h n h p bê tông yêu c u ph i có đ s t l n (Sn = 12 ÷ 18 cm) nh t thi t ph i s d ng ph da hóa d o cao ho c siêu d o nh m h t ch n t, bê tông k t c u do co ngót. Vi c này đ c bi t c n thi t khi thi công các k t c u dày c t thép, các b n liên t c kích th c l n, các k t c u m nh b kh i đ l n ho c n n c ng ngàm ch t không cho bê tông đ c co ngót t do.
- i v i các kh i đ kích th c l n, n u s d ng xi m ng Pooc – l ng thông th ng ho c xi m ng Pooc l ng h n h p c n dùng ph gia d o hóa cao ho c siêu d o ch m đóng r n nh m gi m l ng dùng xi m ng và t c đ t a nhi t.
C n k t h p v i vi c s p x p ti n đ và phân chia kh i l ng đ h p lý theo ch d n thi t k thi công.
b. Khi ph i dùng dùng xi m ng c ng đ 30 ÷ 35 Mpa đ ch t o bê tông mác 30 ÷ 35 Mpa, đ s t h n h p bê tông yêu c u th p (DS < 10cm).
- C n ch n c t li u có ch t l ng trung bình tr lên (th a mãn TCVN 7570-2006 và TCVN 7572-2006) k t h p v i ít nh t m t lo i ph gia d o hóa ho c d o hóa cao. V i cát, đá có ch t l ng th p, c n s d ng k t h p t i thi u v i m t lo i ph da siêu d o.
c. Khi ph i dùng dùng xi m ng c ng đ 30 ÷ 35 Mpa đ ch t o bê tông mác 30 ÷ 35 Mpa, đ s th n h p bê tông yêu c u cao (Sn 12 ÷ 18 cm).
- Nên ch n c t li u có ch t l ng trung bình tr lên k t h p v i m t lo i ph gia siêu d o có kh n ng gi m n c cao.
d. M t s chú ý.
Ngoài yêu c u đã nêu, cát, đá c n ph i đ c kh ng ch kh n ng gây ph n ng ki m - Silic, hàm l ng Cl- theo TCVN 238:1999, yêu c u k thu t hàm l ng clorua hòa tan c a c t li u.
+ Hàm l ng clorua hòa tan c a c t li u c n đ c kh ng ch sao cho t ng l ng Cl-
trong 1m3 bê tông không v t quá 0,6 kg theo JSCE – SP1 (Nh t B n) ho c không v t quá 0,4% xi m ng theo BS 8110:1985 (Anh).
+ Trung bình Cl- trong cát đ c kh ng ch không v t quá 0,05% kh i l ng đ i v i bê tông c t thép thông th ng và không v t quá 0,005% kh i l ng đ i v i bê tông c t thép ng su t tr c. N u c cát, đá và n c tr n đ u nhi m m n thì phân tích Cl- hòa tan trong t ng v t li u tính t ng Cl-, kh ng ch theo l ng Cl-
cho phép cho 1m3 bê tông hay không v t quá 0,1% xi m ng.
2.3. Tính toán thành ph n c p ph i bê tông. 2.3.1. Khái quát chung.
Xác đ nh c p ph i bê tông là tìm ra t l h p lý các lo i nguyên v t li u n c, xi m ng, cát, đá ho c s i cho 1m3 bê tông đ đ t đ c các ch tiêu k thu t và kinh t phù h p v i đi u ki n th c t t i công tr ng.
V i bê tông b n m t, ngoài yêu c u v c ng đ bê tông thì yêu c u v kh n ng ch ng th m n c c a bê tông vô cùng quan trong, nh h ng l n đ n s n đ nh c a công trình. Do đó, đ nâng cao kh n ng ch ng th m n c c a bê tông c n tính toán c p ph i h p lý (t l N/X nh nh t, t l C
C+D thích h p), dùng ph gia hóa h c, ho c ch n ph ng pháp thi công t t nh t. Vi c tính toán thành ph n bê tông là xác đ nh t l ph i h p gi a các thành ph n v t li u đ đ c h n h p đ t yêu c u v k thu t đ ti t kiêm giá thành, b c này r t quan tr ng đ tìm ra thành ph n bê tông h p lý.
Hi n nay r t nhi u lo i bê tông đ c khuy n cao nên s d ng ph gia bao g m c ph gia khoáng và ph gia hóa nh m c i thi n các tính ch t đ đáp ng yêu c u đ c thù c a các lo i công trình khác nhau. Thông th ng m i lo i bê tông có nh ng ph ng pháp tính c p ph i riêng, nh ng v c b n v n trên c s c a nguyên t c th tích tuy t đ i. i m khác chính gi a các ph ng pháp là quy đ nh v gi i h n hàm l ng các thành ph n v t li u trong bê tông nh xi m ng, n c, cát hay đá, và ph gia n u có nh m đ m b o th a mãn các đ c tính c a h n h p c a bê tông và bê tông sao cho phù h p v i đi u ki n thi công c ng nh đi u ki n làm vi c sau này c a s n ph m đóng r n.
xác đ nh c p ph i bê tông có th th c hi n b ng 2 ph ng pháp:
- Xác đ nh c p ph i bê tông b ng ph ng pháp tính toán k t h p v i th c nghi m.
- Xác đ nh c p ph i bê tông b ng ph ng pháp tra b ng k t h p v i th c nghi m.
Trong khuôn kh lu n v n này tác gi xin trình bày cách xác đ nh c p ph i bê tông b ng ph ng pháp tính toán k t h p v i th c nghi m.
Quy trình thi t k thành ph n c p ph i bê tông đ c ti n hành theo 3 giai đo n:
- Giai đo n 1: xác đ nh yêu c u v các ch tiêu k thu t mà h n h p bê tông c n đ t đ c, xác đ nh các yêu c u v đi u ki n thi công và các đ c tính c a v t li u dùng đ ch t o bê tông….
- Giai đo n 2: Tính toán thi t k c p ph i bê tông, ti n hành thí nghi m trong phòng r i đi u ch nh c p ph i h p lý đ đ t đ c các yêu c u k thu t đ ra nh b c 1.
- Giai đo n 3: thí nghi m đi u ch nh c p ph i bê tông theo đi u ki n th c t t i hi n tr ng.
2.3.2. Xác đ nh yêu c u v các ch tiêu k thu tc a bê tông.
ch n thành ph n bê tông c n bi t các thông s t i thi u sau:
* V bê tông.
- Mac (theo c ng đ nén), tu i c n đ t, m u chu n (tr ho c l p ph ng). - Các tính n ng khác: c ng đ u n, đ ch ng th m, ch ng mài mòn, ch ng co…
* V đi u ki n thi công
- Tên (ho c d ng) k t c u, kích th c, m t đ c t thép
- Th i gian thi công (v n chuy n, đ d m) 1 m tr n, nhi t đ môi tr ng. - Các yêu c u công ngh khác: v n chuy n b ng b m, d ván khuôn s m…
* V t li u ch t o.
- Xi m ng: lo i xi m ng, c ng đ th c t , ph ng pháp thí nghi m c ng đ . - á (s i): Lo i đá, kh i l ng riêng, kh i l ng th tích x p (đ đ ng), đ ng kính h t l n nh t, đ h ng gi a các h t.
- Cát: Lo i cát, kh i l ng riêng, mô đun đ l n, l ng h t trên 5mm. - Ph gia: Lo i ph gia, n ng l c gi m n c, kh n ng làm ch m ninh k t.
2.3.3. Tính toán thi t k c p ph i bê tông.
Quy trình thi t k thành ph n c p ph i bê tông đ c ti n hành theo các b c sau:
a. B c 1:ch n đ s t c a h n h p bê tông
s t c a bê tông đ c d a vào d ng k t c u và đi u ki n thi công (ph ng pháp đ m). s t thích h p cho các d ng k t c u c b n, d m bê tông b ng máy, ghi b ng 2.1. Giá tr t i đa, nên dùng cho k t c u khó đ m, ví d : m ng ho c dày c t thép). Giá tr t i thi u, nên dùng cho k t c u
d đ m, ví d : kích th c l n ho c th a c t thép. Các giá tr trung gian dùng cho k t c u có kích th c và m t đ c t thép trung bình. B ng 2.1 áp d ng đ ch n đ s t h n h p bê tông ngay khi tr n (đã có d phòng t n th t đ s t kho ng 2cm) cho th i gian thi công d i 45 phút th i ti t nóng (to ≥ 30oC), d i 60 phút cho th i ti t mát (to < 30oC).
B ng 2.1: s t h n h p bê tông dùng cho các d ng k t c u D ng k t c u D ng k t c u s t, cm T i đa T i thi u Móng và t ng móng bê tông c t thép 9 ÷ 10 3 ÷ 4 Móng bê tông, gi ng chìm, t ng ph n ng m 9 ÷ 10 3 ÷ 4 D m, t ng bê tông c t thép 11 ÷ 12 3 ÷ 4 C t 11 ÷ 12 3 ÷ 4 ng, n n, sàn 9 ÷ 10 3 ÷ 4 Kh i l n 7 ÷ 8 3 ÷ 4
V i các d ng k t c u không có tên g i nh trong b ng 2.1 ch n đ s t t ng đ ng v đi u ki n thi công nh v i các k t c u c b n ghi trong b ng 2.1. V i bê tông b n m t có đi u ki n thi công nh móng và t ng móng bê tông c t thép nên ch n đ s t t i đa là (9 ÷ 10) cm và đ s t t i thi u là (3 ÷ 4) cm.
b. B c 2: Xác đ nh l ng n c tr n:
- L ng n c tr n đ c ch n d a vào đ s t yêu c u xác đ nh trên, cùng v i các ch tiêu c a v t li u s d ng cho h n h p bê tông.
- L ng n c tr n ban đ u c n cho 1m3 bê tông ghi b ng 2.2. L ng n c đ c l p trong b ng này phù h p v i c t li u l n là đá d m, xi m ng Poóc l ng thông th ng và đ c xác đnh theo đ s t, Dmax c a c t li u l n, Mdl c a cát và có giá tr không đ i khi l ng xi m ng s d ng cho 1m3 n m
trong kho ng 200 ÷ 400kg/m3.
- Khi l ng xi m ng s d ng trên 400kg/m3 l ng n c tra b ng s đ c đi u ch nh t h e o nguyên t c c ng thêm 1 lít cho 10kg xi m ng. Ph gia s d ng d ng b t c ng đ c tính nh xi m ng đ đi u ch nh l ng n c.
- Khi s d ng c t li u l n là s i, l ng n c tra b ng đ c gi m đi 10 lít. - Khi s d ng xi m ng Poóc l ng h n h p, Poóc l ng x l ng n c tra b ng đ c c ng thêm 10 lít. Khi s d ng xi m ng Poóc l ng puz lan, l ng n c tra b ng đ c c ng thêm 5 lít.
- Khi s d ng cát có Mđl = 1 ÷ 1.4 l ng n c t ng 5 lít. Khi dùng cát có Mđl > 3 l ng n c gi m đi 5 lít.
- Nên s d ng ph gia d o hóa, d o hóa cao ho c siêu d o đ gi m b t n c tr n. M c gi m b t n c xác đnh theo đ c tính lo i ph gia d ki n s d ng. S b có th l y 5 ÷ 9% đ i v i ph gia d o hóa; 10 ÷ 15% đ i v i ph gia d o hóa cao và 16 ÷ 20% đ i v i ph gia siêu d o. L ng n c ch a trong ph gia d ng l ng đ c tính vào thành ph n n c tr n.
B ng 2.2: L ng n c tr n ban đ u c n cho 1m3 bê tông, lít bê tông, lít S嘘 TT s t (cm) Kích th c h t l n nh t c a c t li u l n Dmax, mm 10 20 40 70 Môđun đ l n c a cát, Mđl 1.5÷1.9 2.0÷2.4 2.5÷3 1.5÷1.9 2.0÷2.4 2.5÷3 1.5÷1.9 2.0÷2.4 2.5÷3 1.5÷1.9 2.0÷2.4 2.5÷3 1 1 ÷ 2 195 190 185 185 180 175 175 170 165 165 160 155 2 3 ÷ 4 205 200 195 195 190 185 185 180 175 175 170 165 3 5 ÷ 6 210 205 200 200 195 190 190 185 180 180 175 170 4 7 ÷ 8 215 210 205 205 200 195 195 190 185 185 180 175 5 9 ÷ 10 220 215 210 210 205 200 200 195 190 190 185 180 6 11÷ 12 225 220 215 215 210 205 205 200 195 195 190 185
c. B c 3: Xác đ nh các thông s c a h n h p ch t k t dính:
- Ch t k t dính đây đ c xem là h n h p c a xi m ng v i thành ph n ph gia khoáng.
+ Ph gia khoáng đ c s d ng đ thay th m t ph n xi m ng trong h n h p ch t k t dính.
+ Tro bay có th dùng 15 ÷ 35% thay th l ng dùng xi m ng, mu i silic và tro tr u có th dùng t 5 ÷15% thay th l ng xi m ng. + Tr n theo t l ch n và thí nghi m xác đ nh c ng đ th c t c a ch t k t dính nh ph ng pháp thí nghi m xác đ nh c ng đ c a xi m ng theo TCVN6016- 1995. - Tính kh i l ng riêng c a ch t k t dính (ρCKD) 100 % % CKD X PGK X PGK ρ ρ ρ = + (2.1) Trong đó:
+ X%, PGK%: là t l l ng dùng xi m ng và ph gia khoáng trong ch t k t dính.
+ ρX, ρPGK, ρCKD: là kh i l ng riêng c a xi m ng, ph gia khoáng và h n h p ch t k t dính, g/cm3
.
d. B c 4: Xác đ nh t l ch t k t dính/n c (CKD/N)
V i các lo i bê tông, l y yêu c u mác bê tông theo c ng đ nén đ tính (tr c tiên áp d ng công th c 2.2, n u th y CKD/N tính đ c l n h n 2,5 thì chuy n áp d ng sang công th c 2.3.
V i CKD/N ≤ 2,5: 0, 5 b x R CKD N = AR + (2.2) V i CKD/N ≥ 2,5:
1 0, 5 b x R CKD N = A R − (2.3) Trong đó: - RCKD: c ng đ th c t c a ch t k t dính, Mpa.
- Rb: c ng đ bê tông, Mpa, l y b ng mác bê tông yêu c u theo c ng đ nén nhân v i h s an toàn: 1.1 đ i v i các tr m tr n t đ ng; 1,15 đ i v i các tr n cân đong th công.
- A, A1: h s ch t l ng v t li u. Các h s này c n c vào ph ng pháp th nghi m đ xi m ng và ch t l ng v t li u d ki n s d ng, xác đ nh theo b ng 2.3
Công th c (2.1) và (2.2) áp d ng đ tính t l CKD/N nh m đ t c ng đ nén c a bê tông xác l p tu i 28 ngày trên m u chu n kích th c 150 x 150 x 150 mm theo TCVN 3118:1993.
Khi thi t k ch đnh mác bêtông tu i không ph i 28 ngày thì đ xác đnh t l CKD/N, c ng đ bêtông các tu i này (Rt) đ c quy đ i v c ng đ bêtông tu i 28 ngày b ng công th c (2.3) nh sau:
Rn (28ngày) = Rt/kt (2.4)
Trong đó: kt - h s quy đ i, xác đnh s b theo b ng 2.4. L u ý khi kt
tu i 3,7 ngày l y t ng ng v i 0,45 và 0,65 khi nhi t đ không khí t = 15÷20o
C; l y t ng ng 0,40 và 0,60 khi nhi t đ không khí t = 10÷15o
B ng 2.3: h s ch t l ng v t li u A và A1Ch t Ch t l ng v t li u Ch tiêu đánh giá H s A và A1 ng v i xim ng th TCVN Gi i h n A A1 A A1 A A1 T t
- Xim ng ho t tính cao, không tr n ph gia th y. - á s ch, đ c ch c, c ng đ cao, c p ph i h t t t. - Cát s ch, Mđl = 2,4 ÷ 2,7 0,54 0,34 0,60 0,38 0,47 0,30 Trung bình - Xim ng ho t tính trung bình, Poócl ng h n h p, ch a 10÷15% ph gia th y.