2.
3.3 Nguyên liệu và đánh giá
3.3.1 Xi măng
Sử dụng Xi măng Nghi Sơn PCB40 Dân Dụng. Sản phẩm mới sở hữu ba tính năng ưu việt, bao gồm:
Thứ nhất, cường độ xi măng cao. Tính chất này tạo ra sản phẩm bê tơng, vữa cĩ cường độ cao, rút ngắn thời gian thi cơng hoặc giảm lượng xi măng cần dùng.
Thứ hai, tính cơng tác tốt giúp cho vữa, bê tơng dẻo hơn, làm cho cơng nhân thi cơng dễ dàng. Đặc điểm này đĩng vai trị quan trọng trong cơng tác hồn thiện khi xây nhà: trát, láng, ốp, lát.
Thứ ba, chất lượng ổn định. Đây là đặc tính quan trọng trong việc tiến hành thí nghiệm với số lượng mẫu nhiều trong thời gian lâu.
Hình 3.4: Xi măng Nghi Sơn PCB dân dụng Bảng 3.1: Tính chất cơ lý của xi măng Nghi Sơn PCB dân dụng Chỉ tiêu Đơn vị TCVN 6260 :2009 (PCB 40) Xi măng NS Dân Dụng (trung bình) Cường độ nén: 3 ngày ± 45 phút 28 ngày ± 8 giờ MPa ≥ 18 ≥ 40 26 ± 1,5 46 ± 2,0 Thời gian đơng kết: Bắt đầu Kết thúc phút ≥ 45 ≤ 420 130 ± 10 150 ± 10 Độ mịn: Sĩt sàng 0.09mm Bề mặt riêng Blaine % cm2/g ≤10 ≥ 2800 2 ± 1 4100 ± 100 Độổn định thể tích mm ≤10 1,0 ± 0,5
Nhận xét: Xi măng Nghi Sơn PCB 40 dân dụng rất phù hợp cho việc sử dụng trong các thí nghiệm của cơng ty.
3.3.2 Đá 1x2 (Cốt liệu thơ)
Sử dụng đá dăm được khai thác tại mỏđá Soklu (Huyện Thống Nhất, Tỉnh Đồng Nai) Thơng số kỹ thuật: Khối lượng riêng: 2.7 tấn/m3 Khối lượng thể tích xốp: 1.6 tấn/m3 Độ hút nước: 1.21 % Độ bền nén: 140 MPa Độ chống cắt: 10MPa Độ nén dập trong xi lanh: 10.1 % Hình 3.5: Mỏđá Soklu – Đá 1x2 Bảng 3.2: Phân tích thành phần hạt của đá 1x2 lần 1: Đá 1X2 Cỡ sàng
(mm) Khối lượng trên sàng (g) Khối lượng lọt sàng (g)
Tỉ lệ lọt sàng (%)
25 0 4039.6 100.0 19 1441.3 2598.3 64.3 16 983.5 1614.8 40.0 12.5 899.8 715.0 17.7 8 455.0 260.0 6.4 4 66.8 6.3 0.2 2 2.0 4.3 0.1 1 1.0 3.3 0.1 0.5 0.9 2.4 0.1
Nhận xét: Do thành cốt liệu thơ vẫn chưa đạt tiêu chuẩn ATSM C33 nên ta thực hiện phân tích lần 2 Bảng 3.3: Phân tích thành phần hạt của đá 1x2 lần 2 Đá 1x2 Cỡ sàng (mm)
Khối lượng trên sàng (g) Khối lượng lọt sàng (g) Tỉ lệ lọt sàng (%) 25 0 1554.9 100.0 19 337.3 1217.6 78.3 16 332.0 885.7 57.0 12.5 295.6 590.1 38.0 8 330.1 260.0 16.7 4 82.4 0.0 0.0 2 0.0 0.0 0.0 1 0.0 0.0 0.0 0.5 0.0 0.0 0.0
Biểu đồ 3.2: Phân bố thành phần hạt của đá 1x2 lần 2
Nhận xét: Thành cốt liệu thơ đạt tiêu chuẩn ATSM C33 nên ta lấy số liệu trên để thiết kế cấp phối cho bê tơng
3.3.3 Cát sơng (cốt liệu mịn)
Thơng số kỹ thuật của cát sơng Khối lượng riêng: 2640 kg/m3
Khối lượng thể tích xốp: 1450 kg/m3 Độ hút nước: 0.47 %
Hình 3.6: Bãi cát tại cơng ty
Bảng 3.4: Phân tích thành phần hạt của cát
Cát Cỡ sàng
(mm)
Khối lượng trên sàng (g) Khối lượng lọt sàng (g) Tỷ lệ lọt sàng (%) 4 9.15 835.25 100.00 2 42.03 793.22 94.97 1 167.62 625.60 74.90 0.5 273.68 351.92 42.13 0.3 171.38 180.54 21.62 0.15 132.47 48.07 5.76 đáy 48.07 0 0
Biểu đồ 3.3: Biểu đồ phân bố thành phần hạt của cát
Nhận xét: Thành cốt liệu mịn đạt tiêu chuẩn ATSM C33 nên ta lấy số liệu trên để thiết kế cấp phối cho bê tơng
3.3.4 Đá mi bụi (Cốt liệu mịn thay thế cát)
Bảng 3.5: Phân tích thành phần hạt của đá mi bụi
Đá mi bụi Cỡ sàng
(mm)
Khối lượng trên sàng (g) Khối lượng lọt sàng (g) Tỷ lệ lọt sàng (%) 4 92.63 520.37 100 2 178.03 342.34 65.79 1 116.77 225.57 43.35 0.5 74.5 151.07 29.03
0.3 39.54 111.53 21.43 0.15 38.34 73.19 14.06
đáy 73.19 0 0
Tiêu chuẩn ASTM C33
Biểu đồ 3.4: Biểu đồ phân bố thành phần hạt của đá mi bụi
Nhận xét: Thành phần hạt của đá mi bụi khơng theo tiêu chuẩn nên ta tự thiết kế cấp phối cho phù hợp với thực tế.
Hình 3.7 : Thành phần hạt của đá mi bụi
3.3.5 Phụ gia
Phụ gia sử dụng trong tồn bộ thí nghiệm là phụ gia giảm nước cao cấp cho bê tơng
Sikament NN
Mơ tả
Sikament NN là một dung dịch cĩ hai tính năng vừa là chất siêu hĩa dẻo được dùng để sản xuất bê tơng chảy lỏng và là tác nhân giảm nước đáng kể đểđạt cường độ ban đầu và cường độ cuối cùng cao.
Sikament NN phù hợp tiêu chuẩn ASTM C494 Loại F.
Các ứng dụng
Sikament NN được dùng như một chất siêu hĩa dẻo để sản xuất bê tơng chảy cho: - Tấm sàn và nền mĩng
- Tường, cột và trụ cầu
- Cấu kiện mỏng cĩ mật độ cốt thép dày.
Sikament NN cũng được dùng như một tác nhân giảm nước giúp bê tơng đạt cường độ cao sớm như:
Ưu điểm
Sikament NN đem lại các đặc tính sau: Là một chất siêu hĩa dẻo:
- Tính thi cơng được cải thiện đáng kể.
- Tăng tính thi cơng khi đổ bê tơng cho cấu kiện mỏng cĩ cốt thép dày đặc. - Giảm khối lượng cơng việc đầm.
- Giảm đáng kể rủi ro bị phân tầng.
- Giảm đến 30% lượng nước trộn bê tơng tuỳ liều lượng sử dụng - Cho phép giảm đáng kể hàm lượng xi măng so với bê tơng thường.
Thơng tin về sản phẩm
Dạng/Màu: Chất lỏng/Nâu đậm Đĩng gĩi: Thùng 5/25/200 lít Thơng số kỹ thuật
Gốc Naphtalen Formalđehyt Sulfonat Khối lượng thể tích 1.19 – 1.22kg/lít Hàm lượng clorua Khơng cĩ
Thi cơng
Liều lượng: 0.60 – 2.00 lít/100 kg xi măng
Liều lượng điển hình: 0.80 – 1.20 lít/100kg xi măng.
Khả năng tương hợp: Cĩ thể kết hợp với tất cả các phụ gia sikament, sikaAer,sika pump,sikacrete PP1 nhưng phải cho vào mẻ trộn một cách riêng rẽ và khơng được trộn trước các loại phụ gia với nhau trước khi cho vào mẻ trộn.
Loại xi măng: Tất cả các loại xi măng Portland kể cả xi măng bền sulfat.
- Định lượng: Cĩ thể cho sikament NN vào nước đã được định lượng trước khi cho vào hỗn hợp bê tơng khơ hoặc cho riêng vào hỗn hợp bê tơng đã được trộn ướt và phải trộn thêm ít nhất 1 phút cho mỗi khối bê tơng.
- Khi cho trực tiếp vào bê tơng vừa mới trộn, hiệu quả về tính hĩa dẻo rõ rệt hơn.
- Khi cho vào tại cơng trình, cho sikament NN vào ngay trước khi đổ bê tơng và sau khi đã trộn thêm 3 phút.
- Quá liều lượng Khi dùng quá liều một cách đáng kể sẽ gia tăng độ chảy lỏng của hồ xi măng. Để tránh bị tách nước hoặc phân tầng, nên đợi cho đến khi độ sụt giảm xuống đến mức chỉđịnh mới đổ bê tơng.
Lưu ý về thi cơng/ Giới hạn:
- Cần tiến hành thử nghiệm cấp phối để chọn liều lượng chính xác cho từng yêu cầu cụ thể. - Cần sử dụng máy trộn thích hợp và khơng được trộn bằng tay.
- Nên sử dụng các hợp chất bảo dưỡng bê tơng của sika.
Sinh thái học: Khơng đổ bỏ vào nguồn nước.
Vận chuyển: Khơng nguy hiểm
Bảng 3.6: Cấp phối điển hình của bê tơng cĩ phụ gia Sikamen NN
Cấp phối điển hình / khối Bê tơng thừơng Bê tơng cĩ phụ gia Sikament NN
Xi măng PCB 40 490 kg 400 kg (Giảm 18% XM)
Tỉ lệ nước/ xi măng 0.43 0.39( Giảm 25% nước)
Sikament NN Khơng cĩ 1 lít/ 100 kg ximăng
Tỉ lệ cát / đá 36 – 40% 38 – 42% Độ sụt 0’ 30’ 14 – 16cm 8 – 10 cm 18 – 20 cm 8 – 10 cm Cường độ bê tơng 1ngày
3 ngày 28 ngày > = 18 MPa > = 34 MPa > = 45 MPa >= 28 MPa > = 43 MPa > = 55 MPa
CHƯƠNG 4: CẤP PHỐI BÊ TƠNG VÀ KẾT QUẢ 4.1 Thiết kế cấp phối
Thiết kế cấp phối là cơng đoạn quan trọng nhất trong quá trình sản xuất bê tơng. Cơng đoạn này được tính tốn chính xác để cho ra những sản phẩm bê tơng đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật như: độ sụt và cường độ chịu nén của bê tơng. Đối với những sản phẩm bê tơng sử dụng đá nghiền thay thế cát thì cơng đoạn thiết kế càng quan trọng hơn vì độ sụt của bê tơng đá nghiền thấp hơn so với bê tơng thường và mơ đun của đá nghiền lớn hơn nhiều so với mơ đun cát.
Trình tự thiết kế cấp phối:
- Sau khi phân tích thành phần hạt để tìm ra mơ đun độ lớn chúng tơi áp dụng 11 bước thiết kế cấp phối đã nêu ở phần trên đối với bê tơng thường.
- Đối với bê tơng đá nghiền, do trong thành phần hạt cĩ hàm lượng hạt lớn hơn 5mm nên cần hiệu chỉnh thành phần và hàm lượng nước đểđảm bảo độ sụt và tính cơng tác của bê tơng. Ngồi ra, đá nghiền hút nước nhiều hơn cát nên tổn hao độ sụt lớn vì vậy cần cĩ những biện pháp hiệu chỉnh hợp lý.
- Thiết kế cấp phối cĩ và khơng cĩ phụ gia để khảo sát ảnh hưởng của phụ gia đến độ sụt của bê tơng thường và bê tơng cát như thế nào để tìm ra phương pháp khắc phục nhược điểm lớn nhất của bê tơng đá nghiền là độ sụt thấp và tính cơng tác kém.
4.1.1 Thiết kế cấp phối bê tơng Mác 300 – Khơng phụ gia
Bước 1: Chọn độ sụt 12
Bước 2: Xác định lượng nước trộn ban đầu Dmax= 25 mm
Mơ đun cát: 3.6 > 3 (giảm 5 lít nước) Lượng nước trộn ban đầu 200 lít Bước 3: Tỉ lệ xi măng – nước: X/N X/N = (30*1.5)/ (0.5*45) = 2
Bước 4: Hàm lượng xi măng X = 400 kg Bước 5: Xác định cốt liệu lớn Thể tích hồ xi măng: Vh = 329 Hệ số dư vữa hợp lý: kd = 1.52 Độ rỗng của đá r = 0.4 Lượng cốt liệu lớn: D = 1332 kg Bước 6: Hàm lượng cốt liệu nhỏ (cát) C = 470 kg Bước 7: Xây dựng 3 thành phần cấp phối cơ bản Xi măng: 400 kg Đá: 1332 kg Cát: 470 kg
Bước 8: Hiệu chỉnh cốt liệu theo lượng hạt > 5mm và độẩm Theo hàm lượng hạt: Chc = 553 kg Dhc = 1249 kg Bước 9: Kiểm tra và hiệu chỉnh độ sụt (TCVN 3106 : 1993) ĐSyc – ĐStt > 5 : Thiết kế lại cấp phối Bước 10: Xác định cường độ nén (TCVN 3105 : 1993, TCVN 3118 : 1993) Bước 11: Lựa chọn cấp phối thực tế
Bảng 4.1: Cấp phối bê tơng mác 300 khơng phụ gia Mẫu Mác: 300 Khơng phụ gia
Xi măng (kg) Đá 1x2 (kg) Cát (kg) Nước(l) Phụ gia(ml) N/X
400 1167 734 200 0 0.5
Bảng 4.2: Cấp phối thí nghiệm bê tơng mác 300 khơng phụ gia Mẫu Mác: 300 Khơng phụ gia
Ký hiệu: CK, DK
Xi măng(kg) Đá 1x2 (kg) Cát (kg) Nước(l) Phụ gia(ml) N/X
12 35 22 6 0 0.5
4.1.2 Thiết kế cấp phối bê tơng Mác 300 – Cĩ phụ gia (1lit/100kg xi măng)
Với cấp phối khơng sử dụng phụ gia, quá trình tạo mẫu thực nghiệm cho thấy độ sụt của bê tơng rất thấp 2-4cm, đặc biệt là bê tơng đá nghiền chỉ cĩ độ sụt 1-2 cm. Nguyên nhân nhận thấy là do sự hút nước của đá nghiền lớn và hồn tồn khác so với cát. Ngồi ra trong thành phần hạt cĩ hàm lượng lớn hạt min bụi ảnh hưởng đến độ sụt của bê tơng. Vì vậy chúng tơi tiến hành điều chỉnh thiết kế cấp phối sử dụng phụ gia để khắc phục các nhược điểm này.
Bước 1: Chọn độ sụt ĐS = 14
Bước 2: Xác định lượng nước trộn ban đầu Dmax= 25 mm
Lượng nước trộn ban đầu 180 lít
Bước 3: Tỉ lệ xi măng – nước: X/N X/N = (30*1.5)/ (0.5*45) = 2
Bước 4: Hàm lượng xi măng và phụ gia Lượng xi măng: X = 360 kg Lượng phụ gia: PG = 3.6 lít Bước 5: Xác định cốt liệu lớn Thể tích hồ xi măng: Vh = 296 Hệ số dư vữa hợp lý: kd = 1.50 Độ rỗng của đá r = 0.4 Lượng cốt liệu lớn: D = 1341 kg Bước 6: Hàm lượng cốt liệu nhỏ (cát) C = 540 kg Bước 7: Xây dựng 3 thành phần cấp phối cơ bản Xi măng: 360 kg Đá: 1341 kg Cát: 540 kg
Bước 8: Hiệu chỉnh cốt liệu theo lượng hạt > 5mm và độẩm - Theo hàm lượng hạt:
Chc = 632 kg Dhc = 1249 kg
Bước 11: Lựa chọn cấp phối thực tế
Như vậy do cấp phối lý thuyết khơng phù hợp với yêu cầu thực tế nên dựa vào các số liệu tại nhà máy. Lựa chọn cấp phối Mac 300 cho 1 m3 bê tơng.
Do tác dụng của phụ gia nên
Khả năng giảm nước: 35 % Khả măng giảm xi măng: 20%
Bảng 4.3: Cấp phối bê tơng mác 300 cĩ phụ gia Mẫu Mác: 300 Cĩ phụ gia
Xi măng(kg) Đá 1x2 (kg) Cát (kg) Nước(l) Phụ gia(ml)
320 1167 734 150 320
Bảng 4.4: Cấp phối thí nghiệm bê tơng mác 300 khơng phụ gia Mẫu Mác: 300 Cĩ phụ gia
Ký hiệu: CP, DP
Xi măng(kg) Đá 1x2 (kg) Cát (kg) Nước(l) Phụ gia(ml) N/X
11 41 26 4.5 110 0.41
4.1.3 Thiết kế cấp phối liên tục Mác 300
Do đặc điểm sản xuất của cơng ty nằm gần nguồn nguyên liệu đá khai thác tại mỏ gia cơng và sử dụng tại chỗ giúp tiết kiệm giá thành, hiệu quả nguyên liệu và cơng doạn vận chuyển nên vấn đềđặt ra tại cơng ty hiện nay là làm thế nào để tận dụng triệt để nguồn nguyên liệu đá dồi dào và tiết kiệm nguồn nguyên liệu khơng cĩ sẵn như cát và bê tơng.
Với sự hiện diện của cốt liệu mịn là đá mi bụi, kích thước hạt cốt liệu mịn (độ lớn hay mơ đun độ lớn) khơng cịn là vấn đềđáng quan tâm vì đặc điểm chủđộng của quá trình nghiền. Việc thiết lập dải cấp phối cốt liệu liên tục từ mịn đến thơ là mục tiêu của bước tiếp theo. Trong đĩ bê tơng sử dụng thành phần cốt liệu với cấp phối hạt liên tục cĩ thể cĩ những hiệu chỉnh nhất định trong thành phần thiết kế chế tạo.
Thế nào là cấp phối đá liên tục?
- Cấp phối đá liên tục được hiểu là tương ứng với các mắt sàng theo quy định sẽ cĩ các thành phần hạt đá với hàm lượng phù hợp. Thay vì sử dụng đá dăm cĩ cấp phối gián đoạn (0.5x1), (1x2), (2x4)…như đã thiết kế cấp phối trước đây bằng đá dăm cấp phối (0.5-2)…
- Với việc phát triển hiện nay về cơng nghệ thiết kế thành phần cấp phối bê tơng kết hợp với sự tiên tiến của các chủng loại máy xây dựng. Giải pháp sử dụng bê tơng cĩ cấp phối cốt liệu dạng liên tục cần được đặt ra và cĩ nhiều ưu việt, đặc biệt là bê tơng kết cấu mỏng như bê tơng mái dốc, mái kênh mương, cống quay ly tâm…
Giải pháp bê tơng cĩ sử dụng cấp phối đá liên tục sẽ mang đến các ưu điểm sau:
- Làm tăng tính đặc chắc cho cấu trúc bê tơng dẫn đến tăng cường độ,độ chống thấm. Từ vấn đề này cho thấy với yêu cầu kỹ thuật của bê tơng theo thiết kế, khi sử dụng bê tơng cĩ thành phần cốt liệu liên tục sẽ giảm được hàm lượng chất kết dính so với việc sử dung cấp phối gián đoạn.
- Do ảnh hưởng của cấp phối liên tục nên nội ma sát giữa các hạt cốt liệu lớn dẫn đến việc hạn chếđược sự phân tầng trong hỗn hợp bê tơng trong quá trình vận chuyển và thi cơng.
- Cốt liệu đá khi sản xuất sẽ sử dụng được hầu hết các thành phần cốt liệu nghiền gĩp phần giảm giá thành bê tơng. Với cấp phối gián đoạn sẽ phải loại bỏ một hàm lượng tương đối lớn.
- Ưu điểm của bê tơng sử dụng cốt liệu cấp phối liên tục đã được kiểm chứng trong quá trình thiết kế cấp phối và thi cơng bê tơng bản mặt đập chính Cửa Đạt.
Hình 4.1: Vùng phân bố liên tục kích thước cốt liệu Thiết kế cấp phối bê tơng sử dụng cấp phối đá liên tục Mác 300