Bê tông thuỷ công (BTTC) là loại bê tông dùng ựể xây dựng những công trình thuỷ công hoặc bộ phận công trình nằm thường xuyên trong nước. để ựảm bảo tuổi thọ cho công trình , bê tông thuỷ công phải có cường ựộ, tắnh ổn ựịnh nước, tắnh chống thấm nước tốt.
Cường ựộ chịu nén ựược xác ựịnh trên mẫu lập phương kắch thước 15 x 15 x 15cm ở tuổi 90 ngàỵ Theo cường ựộ chịu nén người ta phân ra 7 mác của BTTC: M - 100, M - 150, M - 200, M - 250, M - 300, M - 350, M - 400. Cường ựộ chịu kéo khi uốn ựược xác ựịnh trên mẫu hình dầm kắch thước 15 x 15 x 60cm ở tuổi 90 ngàỵ Theo ựộ bền khi kéo khi uốn, phân bê tông ra 7 mác: Mk - 15, Mk - 18, Mk - 20, Mk - 23, Mk - 27, Mk - 30, Mk - 35.
Khi thời hạn chịu tải thiết kế của công trình nhỏ hơn 90 ngày thì có thể xác ựịnh cường ựộ ở 60 và 28 ngàỵ
để ựảm bảo ựộ bền lâu, chống tác dụng ăn mòn của môi trường nước cần phải chọn loại xi măng và sử dụng các biện pháp chống ăn mòn thắch hợp cho bê tông. Loại xi măng sử dụng cho bê tông thuỷ công có thể là : xi măng pooclăng, xi măng pooclăng puzolan, xi măng pooclăng xỉ, xi măng pooclăng ắt toả nhiệt, xi măng pooclăng bền sunfat.
Thành phần của BTTC chọn giống như bê tông nặng bình thường nhằm ựảm bảo các tắnh chất yêu cầu của bê tông với lượng dùng xi măng ắt nhất. Nhưng chất lượng nguyên vật liệu dùng trong BTTC ựòi hỏi cao hơn, công tác thi công bê tông phải tuân thủ theo những quy ựịnh nghiêm ngặt hơn.
7.2. Bê tông làm ựường
Bê tông ựường (BTđ) (bê tông dùng làm ựường) là loại bê tông ựược sử dụng rộng rãi cho các lớp áo ựường ôtô, ựường trong các xắ nghiệp công nghiệp, ựường thành phố và ựường sân bay, chủ yếu sử dụng xi măng pooclăng. Bê tông trong các lớp áo ựường làm việc trong những ựiều kiện khó khăn. Nó không những chịu tác ựộng của các phương tiện giao thông mà còn chịu tác dụng của thời tiết mưa nắng và khô - ẩm liên tiếp. Do ựó ựòi hỏi phải có cường ựộ cao, ựặc biệt là cường ựộ chịu uốn và ựộ chống mài mòn lớn - Bảng 5.27.
Bảng 5.27. Chỉ tiêu kỹ thuật bê tông làm ựường
Mác của bê tông theo cường ựộ Công dụng của bê tông
chịu kéo khi uốn nén Cho áo ựường 1 lớp và lớp trên
của áo ựường 2 lớp.
Cho lớp dưới của áo ựường 2 lớp
Cho nền ựường cấp cao
40, 50 và 55 30, 35 và 45 25, 30 và 35 300, 400 và 500 250, 300 và 350 150, 200 và 250
độ chống cọ mòn của bê tông ựường phụ thuộc vào cấu trúc và thành phần lớp trên của áo ựường. Hỗn hợp bê tông dẻo có N/X lớn, bê tông rắn chắc trong ựiều kiện nhiệt ựộ thấp, thiếu hơi nước thì khả năng chống cọ mòn kém.
độ lưu ựộng của hỗn hợp bê tông cũng ựược quy ựịnh chặt chẽ tuỳ theo công nghệ rải bê tông. Thông thường yêu cầu ựộ sụt khoảng 1 - 3cm.
để giảm N/X và tăng nhanh quá trình rắn chắc của bê tông người ta còn sử dụng phụ gia hoạt ựộng bề mặt và phụ gia rắn nhanh.
Thành phần của BTđ cũng ựược tắnh toán như bê tông thường, nhưng yêu cầu về nguyên vật liệu ựòi hỏi nghiêm ngặt hơn.
Xi măng nên dùng là xi măng pooclăng thường và xi măng pooclăng ựường có mác không thấp hơn 500 (cho lớp móng không nhỏ hơn 300). Các chỉ tiêu tắnh chất của xi măng lượng sót trên sàng No - 008 không lớn hơn 15%, thành phần khoáng :
C3S : 50 - 55%; C2S : 20 - 25%; C4AF : 20 - 25%; C3A : không lớn hơn 10%.
Cát nên dùng cát thiên nhiên (hạt lớn , hạt trung bình và hạt nhỏ). Cát hạt nhỏ và rất nhỏ chỉ dùng khi cho thêm khoảng 35% mạt ựá. Thông thường dùng ựá 5 - 20mm và 20 - 40mm hoặc 5 - 10 và 10 - 20mm.
Cốt liệu lớn thông thường dùng ựá 5 - 20mm và 20 - 40mm hoặc 5 - 10 và 10 - 20mm có thành phần hạt hợp lý. đường kắnh lớn nhất của cốt liệu 40m dùng cho áo ựường 1 lớp và lớp dưới của áo ựường 2 lớp, 20mm - cho lớp trên của áo ựường 2 lớp. đối với BTđ tốt nhất nên dùng ựá dăm mới chế tạo, sỏi chỉ dùng cho các lớp dướị Cơ tắnh của ựá dăm từ ựá phún suất có Rn không nhỏ hơn 1200 daN/cm2 và từ ựá trầm tắch không nhỏ hơn 800 daN/cm2.
Cấp phối cốt liệu vẫn tuân theo quy ựịnh của tiêu chuẩn bê tông.
7.3. Bê tông chất lượng cao (HPC):
Bê tông chất lượng cao là bê tông có cường ựộ chịu nén ở tuổi 28 ngày lớn hơn 60 MPa (mẫu hình trụ) và có ựộ bền cao dưới tác dụng của môi trường khai thác. Các ựặc tắnh cơ học và vật lý của HPC ựược cải thiện so với bê tông thường. Khi sử dụng HPC tuổi thọ khai thác của kết cấu ựược tăng cường ựáng kể.
Thành phần của bê tông chất lượng cao có thể sử dụng hoặc không sử dụng muội silic siêu mịn và các chất khoáng siêu mịn (tro bay, xỉ lò cao, mêtakaolanh, tro trấu). Ngoài ra trong thành phần của bê tông có các chất siêu dẻo và làm chậm rắn chắc ựể ựiều chỉnh tắnh công tác hoặc tắnh tự ựầm.
Bê tông chất lượng cao ựược dùng chủ yếu cho các công trình ựặc biệt như nhà cao tầng (40 - 80 tầng), các công trình ngoài biển (Bắc Âu, Thụy điển) và các công trình cầu bê tông lớn và hầm (Pháp , Nga). Các công trình lớn có những ựòi hỏi nghiêm khắc và ựủ tầm cỡ ựể dùng các loại bê tông ựặc biệt tốt. Mặt khác bê tông chất lượng cao cho phép người thiết kế có thể tạo ra những kết cấu mới khác với các kết cấu truyền thống và cho phép kết cấu BTCT có khẩu ựộ lớn hơn, tiết diện nhỏ hơn so với kết cấu cũ.
Bê tông chất lượng cao có cường ựộ tuổi 28 ngày từ 60 - 120 MPa và có ựộ chống thấm tương ựương với B20 - B25. Môựun ựàn hồi là 50.000 cho ựến 60.000 (bê tông thường khoảng 30.000 ) MPa, ựộ thấm ion clo nhỏ hơn 1000 culông.
Thành phần bê tông HPC ựã ựược cải tiến nhiềụ để giảm bớt các lỗ rỗng trong cấu trúc của ựá xi măng và tạo phản ứng Puzolan hoá, trong thành phần bê tông có thêm hạt silic cực nhỏ (muội silắc). Lượng dùng xi măng biến ựổi trong phạm vi 400 - 500kg/m3, lượng muội silắc so với lượng xi măng khoảng 5 - 15%.
Cấu trúc bê tông chất lượng cao ựã chuyển sang cấu trúc ựồng nhất hơn, không tồn tại vùng yếụ Các vết nứt của bê tông sẽ ựi qua vùng cốt liệụ
đặc tắnh của HPC: cường ựộ nén phát triển rất nhanh ở ngày thứ 1 - 3, khi ựó có thể ựạt 0,80 - 0,85 R28 (khoảng 400 - 600 daN/cm2).
Cường ựộ kéo tăng rõ rệt với tốc ựộ chậm hơn so với bê tông thường. Tỷ lệ Rk/Rn=1/12 Ờ 1/15.
Bê tông chất lượng cao do cách ẩm tốt nên từ biến do ẩm phát triển rất kém.
Khả năng dắnh bám với cốt thép tăng so với bê tông thường.
Thành phần bê tông chất lượng cao có sử dụng muội silic như sau: đ=1100-1200 kg; C=650-750 kg
N=130-150 lắt; Tỷ lệ N/X=0,25- 0,3 thậm chắ N/X=0,21
Chất siêu dẻo : 1-2 lắt/100 kg XM; chất làm chậm : 0,3 lắt/100 kg XM Vật liệu ựể chế tạo bê tông mác 60-80 MPa, có thể sử dụng các cốt liệu truyền thống, xi măng PC-40 trở lên theo tiêu chuẩn TCVN 2682-91 hoặc ASTM C150. Phụ gia siêu dẻo do Việt Nam hoặc nước ngoài sản xuất tại Việt Nam.
Thiết kế thành phần bê tông chất lượng cao cần xét ựến cường ựộ yêu cầu và tắnh toán theo tiêu chuẩn ngành GTVT, hoặc theo ACI 363-R.
Bê tông chất lượng cao có thể thắ nghiệm tại các phòng thắ nghiệm hợp chuẩn của bê tông truyền thống. Công nghệ thi công tuân theo các qui ựịnh của
tiêu chuẩn thi công bê tông thường, chỉ cần lưu ý thời gian trộn kéo dài khoảng 2-3 lần so với thời gian trộn bê tông thường và có chế ựộ bảo dưỡng bằng nước.
7.4. Bê tông tự ựầm (Self Compacting Concrete)
Từ năm 1983 Nhật bản ựã nghiên cứu và ựưa vào ứng dụng bê tông tự ựầm chắc (gọi tắt là bê tông tự ựầm)
Bê tông tự ựầm có tắnh dẻo cao (ựộ chảy lan lớn hơn 65cm), không bị phân tầng, khi thi công bê tông có khả năng tự ựặc, không cần ựầm chắc. Cường ựộ và ựộ bền của bê tông tự ựầm tương ựương với bê tông ựầm chắc cùng cấp.
Thành phần của hỗn hợp bê tông tự ựầm gồm: xi măng bêlắt (có thành phần C2S≥35%, cốt liệu lớn (D=9,5-19mm), phụ gia siêu dẻo loại Policarboxylate (1,5-2 lắt/100kgXM), bột ựá vôi ựể ựảm bảo tắnh tự ựầm. Thành phần theo thể tắch của bê tông tự ựầm như sau: Thể tắch tuyệt ựối của cốt liệu lớn khoảng 0.28- 0.35m3, lượng nước từ 155-175lắt/m3, thể tắch của bột (xi măng + bột ựá vôi) 0.16-0.79m3. Thể tắch không khắ 4.5%, hàm lượng chất siêu dẻo từ 1-1.5lắt/100kgXM.
Bê tông tự ựầm thường có mác từ 30-50 Mpạ Bê tông tự ựầm cường ựộ cao có mác từ 60-80 Mpạ độ công tác ựược xác ựịnh thông qua thông qua chỉ tiêu ựộ chảy lan của hỗn hợp bê tông D≥65mm.
Bê tông tự ựầm ựược sử dụng trong các công trình khối lượng lớn: mố cầu, ựập thuỷ lợi, nhà cao tầng, nhất là các công trình có hình dạng phức tạp, sử dụng nhiều cốt thép. Mật ựộ cốt thép dầy ựến mức nếu sử dụng các loại bê tông ựầm chắc bằng chấn ựộng cũng không thể ựưa bê tông ựến sát thành ván khuôn. Bê tông tự ựầm là loại bê tông mới, sử dụng phụ gia siêu dẻo ựặc biệt nên giá thành còn caọ Cần tiếp tục nghiên cứu ựể ứng dụng loại bê tông nàỵ Bê tông tự ựầm không gây ồn khi thi công và rút ngắn ựược khoảng 20-50% thời gian thi công.