1'- hỗn hợp bêtông dẻo ngay sau khi chế tạo; 2'- hỗn hợp bêtông dẻo đ−ợc giữ yên sau 1 giờ.
thiện sự tiếp xúc giữa chúng và đẩy một phần n−ớc thừa ra ngoài giảm bề dày màng n−ớc. Quá trình trầm lắng có thể điều chỉnh đ−ợc hạn chế sự tách n−ớc bằng cách giảm l−ợng dùng n−ớc ban đầu trong hỗn hợp mà không ảnh h−ởng xấu đến tính công tác và khả năng tạo hình của bê tông nhờ lựa chọn thành phần vật liệụ
b) ảnh h−ởng của loại xi măng, l−ợng xi măng dùng và tính chất của nó.
Nếu trong hỗn hợp bê tông có một l−ợng vữa xi măng đủ để bao bọc các hạt cốt liệu và lấp đầy lỗ rỗng của cốt liệu làm cho cốt liệu ít tiếp xúc với nhau, lực ma sát khô sẽ giảm và tính l−u động của hỗn hợp sẽ tăng; nếu l−ợng vữa xi măng ít, lực ma sát khô tăng, hỗn hợp sẽ kém l−u động. Tuy nhiên không thể tăng l−ợng dùng xi măng nhiều quá, vì giá thành bê tông sẽ caọ
Mặt khác với cùng một l−ợng n−ớc nhào trộn khi l−ợng xi măng dùng trong phạm vi 250 ữ 400kg/m3 bê tông thì tính công tác của bê tông vẫn đảm bảo nh−ng khi tăng quá 400kg/m3, độ nhớt của hồ xi măng sẽ tăng, độ dẻo của hỗn hợp bê tông giảm và khi đó muốn giữ độ dẻo không đổi thì phải tăng l−ợng n−ớc dùng.
Độ dẻo của hỗn hợp bê tông thay đổi theo loại xi măng và các loại phụ gia vô cơ nghiền mịn trong xi măng. Ví dụ độ dẻo của vữa xi măng pooclăng puzơlan và xi măng pooclăng xỉ quặng kém hơn độ dẻo của vữa xi măng pooclăng, nên để hỗn hợp bê tông có độ dẻo giống nhau phải dùng nhiều n−ớc hơn.
L−ợng n−ớc tiêu chuẩn của xi măng thể hiện mức độ ảnh h−ởng của xi măng đối với độ dẻo của hỗn hợp bê tông. Khi xi măng có l−ợng n−ớc tiêu chuẩn lớn thì với một l−ợng n−ớc nhào trộn nhất định, độ dẻo của vữa xi măng cũng nh− của bê tông sẽ kém.
L−ợng n−ớc tiêu chuẩn thay đổi phụ thuộc vào thành phần khoáng vật (thể hiện qua khối l−ợng riêng của xi măng) và độ
mịn của xi măng (hình 5.17).
Khi độ mịn của xi măng tăng, l−ợng n−ớc tiêu chuẩn cũng tăng và với một l−ợng n−ớc nhất định ban đầu, độ dẻo của vữa xi măng cũng nh− của hỗn hợp bê tông sẽ kém. Nh−ng khi độ mịn của xi măng tăng đến một mức nào đó (ví dụ lọt qua sàng 10.000 lỗ/cm2) thì quá trình thủy hóa của xi măng xảy ra nhanh và triệt để hơn, quá trình hóa keo cũng xảy ra nhanh (l−ợng hạt keo
lớn) làm tăng tính l−u động. Tuy nhiên Hình 5.17. Quan hệ giữa l−ợng n−ớc tiêu chuẩn
để đạt tới độ mịn này, năng l−ợng nghiền phải lớn, và chi phí cho sản xuất xi măng sẽ tăng lên.
c) ảnh h−ởng của hàm l−ợng và tính chất cốt liệu
Cốt liệu (lớn và nhỏ) chiếm một thể tích lớn trong hỗn hợp bê tông. Độ lớn, cấp phối hạt, tính chất bề mặt hạt và những đặc tr−ng khác của chúng đều có ảnh h−ởng lớn đến tính chất hỗn hợp bê tông.
Nếu thay đổi cỡ hạt và cấp phối cốt liệu, tỉ diện của cốt liệu sẽ biến đổi trong phạm vi đáng kể và nếu l−ợng n−ớc ban đầu không đổi, độ dẻo của hỗn hợp bê tông thay đổi rõ rệt. Hình dạng hạt, tính chất bề mặt hạt, tính hút n−ớc của cốt liệu đều ảnh h−ởng đến độ dẻo của hỗn hợp bê tông. Nếu dùng sỏi có hạt tròn, mặt trơn nhẵn với cùng một l−ợng n−ớc nhào trộn thì độ dẻo của hỗn hợp bê tông sỏi lớn hơn hỗn hợp bê tông đá dăm có nhiều hạt dẹt và bề mặt nhám. Muốn đạt độ dẻo giống nhau trong bê tông đá sỏi có thể giảm 5 ữ 15% l−ợng n−ớc nhào trộn so với bê tông đá dăm.
Mức ngậm cát trong hỗn hợp cốt liệu ảnh h−ởng nhiều đến tính chất của hỗn hợp bê tông. ứng với mỗi hỗn hợp bê tông có một hàm l−ợng cát thích hợp đảm bảo hỗn hợp bê tông đạt đ−ợc yêu cầu về độ công tác, độ đặc chắc và c−ờng độ với l−ợng dùng xi măng và n−ớc bé nhất; hoặc với l−ợng n−ớc nhào trộn nhất định hỗn hợp bê tông sẽ đạt đ−ợc tính l−u động tốt nhất. Nếu mức ngậm cát lớn hay nhỏ hơn mức ngậm cát thích hợp thì độ dẻo của bê tông đều giảm (hình 5.18). Khi mức ngậm cát lớn hơn mức ngậm cát thích hợp, l−ợng vữa xi măng không đủ để bao bọc hạt cốt liệu và nhét đầy các khe kẽ giữa chúng, do đó nội ma sát của hỗn hợp tăng làm cho độ dẻo của hỗn hợp giảm. Ng−ợc lại, nếu mức ngậm cát nhỏ hơn mức ngậm cát thích hợp, l−ợng vữa xi măng cát không đủ lấp đầy các khe kẽ giữa các hạt cốt liệu lớn làm cho nội ma sát của hỗn hợp cũng tăng lên, độ dẻo giảm đi và có thể xảy ra hiện t−ợng phân tầng.
Mức ngậm cát thích hợp th−ờng đ−ợc xác định qua thực nghiệm và có thể tính toán sơ bộ trên cơ sở giả định rằng trong hỗn hợp bê tông phần rỗng của cốt liệu lớn và xung quanh hạt cốt liệu lớn đ−ợc lấp đầy và bao bọc bởi vữa xi măng cát và vữa xi măng lại bao quanh hạt cát và lấp đầy các khe kẽ của cát.
ở trục tung bên trái ghi các số tuần tự từ d−ới lên trên là 0, 5, 10, 15,
20, 25. Hình 5.18.ảnh h−ởng của mức ngậm cát
ở đây tỷ lệ N
X= 0,65, l−ợng dùng xi măng bằng 241kg/m 3
. Vùng gạch chéo ở bên trái là vùng hỗn hợp bị phân tầng; Vùng gạch chéo ở giữa là vùng mức ngậm cát thích hợp.
d) ảnh h−ởng của các chất phụ gia hoạt tính bề mặt.
Gần đây, nhiều n−ớc đã sử dụng rộng rãi phụ gia hoạt tính bề mặt để tăng độ dẻo cho bê tông và vữạ L−ợng phụ gia pha vào bê tông bằng 0,05 ữ 0,3% khối l−ợng xi măng.
Phụ gia hoạt tính bề mặt làm giảm sức căng mặt ngoài ở mặt phân cách (ví dụ mặt tiếp giáp của n−ớc và không khí, n−ớc và thể rắn). Các chất này hút bám ở mặt phân cách.
Các chất phụ gia quan trọng nhất là sinh bọt khí, chất −a n−ớc, chất kị n−ớc.
Phụ gia sinh bọt khí chủ yếu gồm xà phòng natri của các axit của nhựa nh− axit natri, chế tạo đ−ợc bằng cách xà phòng hóa colofan (nhựa thông) bằng sút. Colofan chủ yếu là axit abiêtin C20H30O2; khi xà phòng hóa sẽ thu đ−ợc muối natri của axit abiêtin.
Khi trộn bê tông, chất phụ gia này sẽ hút không khí vào hỗn hợp bê tông.
Các bọt khí sinh ra sẽ làm giảm sức căng mặt ngoài của chất lỏng ở nơi phân cách chất khí và chất lỏng. Các phân tử chất phụ gia hoạt tính bề mặt, hút bám lên mặt phân cách đó, làm cho các bọt khí ổn định trong chất lỏng.
Khi cho natriabiêtat và các phụ gia t−ơng tự vào hỗn hợp bê tông, ở trên mặt chất lỏng hình thành các bọt khí. Khi tiếp tục trộn, bọt khí sẽ nằm ở bên trong chất lỏng, có nghĩa là đ−ợc bao quanh bởi dung dịch đặc của môi tr−ờng. Hệ thống cấu trúc đó là nhũ t−ơng không khí trong n−ớc. Nh− vậy các phụ gia nh− natri abiêtat đã hút không khí vào hỗn hợp bê tông tạo nên các bọt khí nhỏ phân tán đềụ Các bọt khí đó làm tăng thể tích vữa của chất kết dính. Thể tích vữa của chất kết dính tăng t−ơng ứng với thể tích cốt liệu thì độ dẻo của hỗn hợp bê tông cũng tăng. Khi đó có thể giảm l−ợng n−ớc trộn, đặc biệt trong hỗn hợp ít xi măng.
Vừa qua, Viện nghiên cứu khoa học Thủy lợi đã chế tạo đ−ợc xà phòng nhựa thông là một loại phụ gia sinh bọt khí. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phụ gia −a n−ớc có nhiều loại nh− bã r−ợu sunfit. Chất này đ−ợc chế từ các dung dịch kiềm sunfit, khi nấu xenlulô bằng sunfit. Trong quá trình nấu, axit sunfuric tác dụng với licnhin của gỗ. Từ các dung dịch kiềm sunfit ta chế đ−ợc r−ợu công nghiệp, men có abumin làm thức ăn gia súc và chất bã lắng đọng.
Bã r−ợu sunfit chủ yếu là muối canxi của axit licnosulfonic đó là canxi licnosulfonat. Licnhin là một hợp chất phức tạp, trong phân tử của nó chứa 50 nguyên tử. Nếu ký hiệu nhóm licnhin bằng chữ R, công thức của canxi licnosulfonat sẽ là (RSO3)2Cạ Chất này ở trong bã r−ợu sunfit d−ới dạng các phân tử lớn. Các phân tử lớn này đ−ợc bao quanh bởi nhiều gốc hyđrocabon có mức độ phân cực khác nhaụ
Khi cho bã r−ợu sunfit (CCБ) vào vữa xi măng, các phân tử lớn đ−ợc hút bám bởi các gốc phân cực ít hơn trên các hạt xi măng, các h−ớng gốc phân cực lớn hơn về các phân tử và ion n−ớc.
Khi canxi licno sunfonat hấp phụ lên hạt xi măng, sự định h−ớng của các phân tử n−ớc trên hạt xi măng phần nào bị phá hoạị Một phần của n−ớc đó đ−ợc giải phóng. Ngoài ra nhờ gốc có cực tính, canxi licnosulfonat làm cho những hạt xi măng −a n−ớc. Khi đó các hạt xi măng đ−ợc làm −ớt tốt hơn. Nh− vậy vữa xi măng sẽ yêu cầu n−ớc ít hơn khi không dùng phụ gia bã r−ợu sunfit, lực dính kết giữa các hạt với nhau cũng giảm.
Vì vậy khi trộn và đổ bê tông các hạt chất dính kết dễ trơn tr−ợt lên nhau và độ dẻo của bê tông tăng lên.
Do bã r−ợu sunfit làm dẻo bản thân vữa xi măng nên nó có tác dụng nhiều nhất trong hỗn hợp bê tông béo chứa ít cốt liệụ
Vừa qua nhiều cơ quan nghiên cứu ở n−ớc ta đã chế tạo đ−ợc phụ gia làm dẻo từ phế dịch n−ớc thải bã giấỵ Kết quả nghiên cứu đã đ−ợc ứng dụng vào sản xuất. Phụ gia này có tác tính chất t−ơng tự nh− CCБ của Liên Xô.
Phụ gia kỵ n−ớc có ý nghĩa đặc biệt là axit naptenic, naptenat hòa tan đ−ợc trong n−ớc các axit béo tổng hợp cao nhất và các muối tan trong n−ớc của chúng. Công thức chung của axit naptenic là CnH2n-1COOH, trong đó n th−ờng bằng 8 ữ 13. Axit naptenic chủ yếu đ−ợc chế từ phế liệu kiềm lấy đ−ợc khi rửa các bể lọc dầu bằng sút. Phế liệu đó gọi là keo xà phòng (m−lonaft). Keo xà phòng chính là xà phòng natri của axit naptenic. Axit naptenic chế tạo từ keo xà phòng công nghiệp gọi là axiđon. Axit béo tổng hợp đ−ợc chế tạo bằng cách axit hóa parafin. Để làm chất phụ gia tăng dẻo có thể dùng các axit tổng hợp có 10 ữ 20 nguyên tử cácbon trong phân tử axit, và cặn bã ch−ng cất lấy đ−ợc trong sản xuất các axit đó và các chất r−ợu béo cao nhất.
Các phân tử cùng loại đ−ợc định h−ớng theo quy luật bằng các nhóm cực tính của mình trên hạt xi măng và trên hạt cốt liệu, hút bám những ion canxị Khi đó các gốc hyđrôcacbon h−ớng ra phía ngoàị Các mặt hyđrocacbon đó có tính kị n−ớc, không bị thấm −ớt bởi n−ớc, và giữa chúng hình thành liên kết bởi các cực metyl. Các mặt, tạo ra bởi các nhóm metyl, là các mặt tr−ợt, nếu có ngoại lực tác dụng theo h−ớng tiếp tuyến với các mặt đó. Lực đó phát sinh khi trộn, đầm, cán và các tác động khác của các nhân tố cơ học lên hỗn hợp bê tông. Các lớp mỏng các phân tử định h−ớng có khả năng tr−ợt lên nhau dễ dàng làm cho độ dẻo của bê tông tăng lên.
Nhờ tác dụng tăng độ dẻo của bê tông, việc pha phụ gia hoạt tính bề mặt đ−a lại các hiệu quả sau đây:
- Giảm 8 ữ 10% l−ợng xi măng dùng trong một số loại bê tông do giảm đ−ợc l−ợng n−ớc (giảm l−ợng vữa xi măng trong bê tông) nh−ng vẫn giữ nguyên đ−ợc độ dẻo của bê tông.
Việc pha phụ gia hoạt tính bề mặt còn cải thiện đ−ợc một số tính chất của bê tông đã cứng rắn nh− sau:
- Giảm mức hút n−ớc mao quản, độ hút n−ớc và tính chống thấm; - Nâng cao một mức độ nào đó tính chống xâm thực;
- Nâng cao tính bền của bê tông trong kết cấụ
e) ảnh h−ởng của gia công, chấn động.
Gia công chấn động là biện pháp có hiệu để nâng cao độ dẻo của hỗn hợp bê tông. Nó làm cho hỗn hợp bê tông cứng khô và ít dẻo trở thành dẻo và chảy hơn, làm cho việc đổ khuôn và đầm chặt dễ dàng.
Khi bị chấn động các phần tử của hỗn hợp bê tông dao động c−ỡng bức liên tục và sắp xếp lại vị trí khi tần số dao động đạt đến một trị số nào đó thì lực nội ma sát của hỗn hợp sẽ giảm đến một giá trị nhỏ nhất, cấu trúc ban đầu bị phá hoại, hỗn hợp chuyển sang trạng thái dẻo và chảy, độ cứng của hỗn hợp giảm xuống (hình 5.19).
Cấu trúc ban đầu của hỗn hợp bị phá hoại khi chấn động là do các phân tử của hỗn hợp có độ lớn, hình dạng, khối l−ợng và bề mặt khác nhau sẽ tách rời nhaụ
Còn lại nội ma sát của hỗn hợp giảm là do trong khi chấn động trong hỗn hợp xuất hiện một áp lực có xu h−ớng chống lại tác dụng của trọng lực. Khi chấn động tăng lên, trị số áp lực có thể v−ợt quá sự tác dụng của trọng lực, làm cho lực ma sát giữa các hạt vật liệu biến mất hoàn toàn, hỗn hợp có tính chảy lỏng.
Nếu tiếp tục chấn động các phần tử trong hỗn hợp sẽ chuyển động ng−ợc chiều nhau, sắp xếp lại chặt chẽ và hỗn hợp đ−ợc lèn chặt.
Độ dẻo (độ sụt SN) và độ cứng (ĐC) của hỗn hợp bê tông phải chọn thích hợp với từng loại kết cấu công trình.
Khi chọn độ dẻo hoặc độ cứng (ĐC) của hỗn hợp bê tông phải căn cứ vào loại và kích th−ớc kết cấu, mật độ cốt thép và ph−ơng pháp chế tạọ
Độ dẻo và độ cứng của hỗn hợp bê tông có thể chọn theo bảng 5.11.
Hình 5.19. ảnh h−ởng của l−ợng n−ớc và gia công chấn động đối với độ cứng
Bảng 5.11
Loại kết cấu, cấu kiện và ph−ơng pháp chế tạo SN (cm) ĐC (s)
Công trình toàn khối:
- Lớp đệm d−ới móng 0 50 ữ 60