Mác đá dăm
Độ nén dập trong xi lanh ở trạng thái bão hịa nƣớc, %
Đá trầm tích Đá macma xâm nhập và đá biến chất Đá macma phun trào 140 - ≤ 12 ≤ 9 120 ≤ 11 13 ÷ 16 10 ÷ 11 100 11 ÷ 13 17 ÷ 20 12 ÷ 13 80 14 ÷ 15 21 ÷ 25 14 ÷ 15 60 16 ÷ 20 26 ÷ 34 - 40 21 ÷ 28 - - 30 29 ÷ 38 - - 20 39 ÷ 54 - -
Độ hao mòn khi va đập của cốt liệu lớn dùng chế tạo bê tơng đƣợc thí nghiệm trong máy Los Angeles, không lớn hơn 50 % khối lƣợng [10]
. Hàm lƣợng hạt thoi dẹt trong cốt liệu lớn đƣợc quy định không đƣợc vƣợt quá 15% đối với bê tông cấp cao hơn B30 và không vƣợt quá 35% đối với cấp nhỏ hơn hoặc bằng B30[10]
.
Đề tài sử dụng cốt liệu lớn là loại đá dăm đƣợc khai thác và chế biến từ mỏ đá Hòa Thạch – Quốc Oai - Hà Nội. Các thông số kỹ thuật của loại đá dăm này đều thỏa mãn quy định đối với đá dăm dùng làm cốt liệu lớn cho bê tông theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7570: 2006[10].
2.1.4. Yêu cầu đối với nước
Nƣớc dùng để trộn hỗn hợp bê tơng phải khơng có hàm lƣợng tạp chất vƣợt quá giới hạn cho phép làm ảnh hƣởng tới q trình đơng kết của bê tơng cũng nhƣ là giảm độ bền lâu của kết cấu bê tông trong quá trình sử dụng.
Nƣớc dùng trộn hỗn hợp bê tơng xi măng cần có chất lƣợng thỏa mãn các yêu cầu theo quy định của tiêu chuẩn Việt Nam [11].
Nƣớc không đƣợc chứa váng dầu hoặc váng mỡ; lƣợng tạp chất hữu cơ không lớn hơn 15mg/l.
Độ pH không nhỏ hơn 4 và không lớn hơn 12,5; Khơng có màu dùng cho bê tơng và vữa trang trí;
Theo mục đích sử dụng, tiêu chuẩn Việt Nam[11] quy định hàm lƣợn muối hòa tan , lƣợng ion sunfat , lƣợng ion clo và cặn không tan không đƣợc lớn hơn các giá trị thể hiện ở bảng 2-8
Bảng 2. 8. Quy định với nước trộn hỗn hợp bê tơng
Mục đích sử dụng Mức cho phép (mg/l) Muối hoà tan Ion Sunfat (SO4-2) Ion Clo (Clo-) Cặn không tan
1. Nƣớc trộn bê tông và nƣớc trộn vữa bơm bảo vệ cốt thép cho các kết cấu bê tông cốt thép ứng lực trƣớc
2000 600 350 200
2. Nƣớc trộn bê tông và nƣớc trộn vữa chèn mối nối cho các kết cấu bê tông cốt thép
5000 2000 1000 200
3. Nƣớc trộn bê tông cho các kết cấu không cốt thép. Nƣớc trộn vữa xây và trát
10000 2700 3500 300
2.1.5. Yêu cầu đối với phụ gia
Phụ gia là những chất khi đƣa vào mẻ trộn trƣớc hoặc trong quá trình trộn với một hàm lƣợng nhất định (thƣờng không lớn hơn 5% khối lƣợng xi măng), nhằm mục đích thay đổi (cải thiện) một số tính chất của hỗn hợp bê tông và bê tông theo yêu cầu. Theo Tiêu chuẩn Việt Nam[12], phụ gia đƣợc phân thành các loại cơ bản nhƣ sau:
Đây là loại phụ gia làm tăng độ sụt của hỗn hợp bê tông khi giữ nguyên tỉ lệ Nƣớc/Xi măng, hoặc làm giảm lƣợng nƣớc nhào trộn mà vẫn giữ nguyên độ sụt của hỗn hợp bê tơng, bê tơng có cƣờng độ cơ học cao hơn.
(2) Phụ gia chậm đông kết (Retarding admixtures)
Đây là loại phụ gia làm giảm tốc độ phản ứng giữa xi măng và nƣớc, do đó kéo dài thời gian đơng kết của bê tơng..
(3) Phụ gia đóng rắn nhanh (Accelerating admixtures)
Đây là loại phụ gia làm giảm tốc độ phản ứng giữa xi măng và nƣớc, do đó kéo dài thời gian đơng kết của bê tông và làm tăng cƣờng độ của bê tông.
(4) Phụ gia hóa dẻo – chậm đơng kết (Water-reducing and retarding admixtures)
Đây là loại phụ gia kết hợp đƣợc các chức năng của phụ gia hóa dẻo và phụ gia chậm đơng kết.
(5) Phụ gia hóa dẻo – đóng rắn nhanh (Water-reducing and accelerating admixtures)
Đây là loại phụ gia kết hợp đƣợc các chức năng của phụ gia hóa dẻo và phụ gia đóng rắn nhanh.
(6) Phụ gia siêu dẻo (giảm nƣớc mức cao) (Water-reducing, high range admixtures)
Đây là loại phụ gia cho phép giảm một lƣợng lớn nƣớc nhào trộn (không nhỏ hơn 12%) mà vẫn giữ nguyên đƣợc độ sụt của hỗn hợp vữa bê tơng, thu đƣợc bê tơng có cƣờng độ cao hơn.
(7) Phụ gia siêu dẻo – chậm đông kết (Water-reducing, high range, and retarding admixtures)
Đây là loại phụ gia kết hợp đƣợc chức năng của phụ gia siêu dẻo và phụ gia chậm đông kết.
Lƣu ý khi sử dụng phụ gia:
- Loại phụ gia phải phù hợp với mục đích sử dụng.
- Chỉ sử dụng phụ gia khi có hƣớng dẫn của nhà sản xuất - Các loại phụ gia phải đƣợc thí nhiệm trƣớc khi sử dụng.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là xác định, đánh giá một số tính chất cơ bản nhƣ: tính cơng tác, cƣờng độ …; khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng các vật liệu thành phần; chƣa xét đến ảnh hƣởng của các loại phụ gia.
2.1.6. Rơm
Sử dụng loại rơm mới (rơm sau khi thu hoạch lúa); rơm đƣợc phơi khơ, sau đó băm cắt thành đoạn nhỏ có chiều dài khoảng 3 - 5cm. Ngay trƣớc khi đƣa vào nhào trộn, rơm đƣợc ngâm 20 – 30 phút trong nƣớc sạch, rồi vớt ra để ráo. Hình ảnh về quy cách và quá trình xử lý chất độn rơm đƣợc thể hiện ở hình 2-1.
2.2. Các phƣơng pháp thí nghiệm
2.2.1. Thí nghiệm xác định tính chất cơ bản của xi măng
Một số thơng số tính chất cơ bản của xi măng và phƣơng pháp xác định nhƣ sau:
Giới hạn bền nén của xi măng: đƣợc xác định theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6016: 1995 [22];
Thời gian đông kết và lƣợng nƣớc tiêu chuẩn của xi măng: đƣợc xác định theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6017: 1995 [23].
2.2.2. Thí nghiệm xác định tính chất cơ bản của cát
Một số thơng số tính chất cơ bản của cát và phƣơng pháp thí nghiệm xác định nhƣ sau:
1) Thành phần hạt của cát:
TCVN 7572-2: 2006 Cốt liệu cho bê tông và vữa - Phƣơng pháp thử - Phần 2: Xác định thành phần hạt [24]: Thiết bị thử: - Cân kỹ thuật có độ chính xác 1 %; - Bộ sàng tiêu chuẩn, kích thƣớc mắt sàng 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14 và ngăn đáy. - Máy lắc sàng;
- Tủ sấy có bộ phận điều chỉnh nhiệt độ đạt nhiệt độ sấy ổn định từ 105 oC đến 110 o
C.
Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu thử:
Lấy mẫu cốt liệu theo TCVN 7572-1 : 2006. Trƣớc khi đem thử, mẫu đƣợc sấy đến khối lƣợng không đổi và để nguội đến nhiệt độ phịng thí nghiệm.
Tiến hành thử:
- Cân lấy khoảng 2 000g (mo) cốt liệu từ mẫu thử đã đƣợc chuẩn bị và sàng qua sàng có kích thƣớc mắt sàng là 5 mm.
- Xếp chồng từ trên xuống dƣới bộ sàng tiêu chuẩn theo thứ tự kích thƣớc mắt sàng từ lớn đến nhỏ nhƣ sau: 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14 và ngăn đáy.
- Cân 1 000 g (m) cốt liệu đã sàng qua sàng có kích thƣớc mắt sàng 10 mm và 5 mm sau đó đổ cốt liệu đã cân vào sàng trên cùng (sàng có kích thƣớc mắt sàng 2,5 mm) và tiến hành sàng. Có thể dùng máy sàng hoặc lắc bằng tay. Khi dùng máy sàng thì thời gian sàng theo qui định của từng loại máy. Khi sàng bằng tay thì thời điểm dừng sàng là khi sàng trong vòng 1 phút mà lƣợng lọt qua mỗi sàng không lớn hơn 0,1 % khối lƣợng mẫu thử.
- Cân lƣợng sót trên từng sàng, chính xác đến 1 g.
Tính kết quả:
Lƣợng sót trên sàng có kích thƣớc mắt sàng 5 mm (S5), tính bằng phần trăm khối lƣợng, chính xác đến 0,1 %, theo cơng thức:
(%) (2-4)
Trong đó:
+ m5 là khối lƣợng phần còn lại trên sàng có kích thƣớc mắt sàng 5 mm, tính bằng gam (g);
+ mo là khối lƣợng mẫu, tính bằng gam (g).
Lƣợng sót riêng trên từng sàng kích thƣớc mắt sàng i (ai), tính bằng phần trăm khối lƣợng, chính xác đến 0,1 %, theo công thức:
(%) (2-5)
Trong đó:
+ mi là khối lƣợng phần cịn lại trên sàng có kích thƣớc mắt sàng i, tính
bằng gam (g);
+ m là tổng khối lƣợng mẫu, tính bằng gam (g).
Lƣợng sót tích lũy trên sàng kích thƣớc mắt sàng i là tổng lƣợng riêng trên sàng có kích thƣớc lớn hơn nó và lƣợng sót riêng bản thân nó. Lƣợng sót tích lũy (Ai) tính bằng phần trăm khối lƣợng, chính xác đến 0,1%, theo công thức:
Ai = a2,5 + … + ai (2-6) Trong đó:
+ ai là lƣợng sót riêng trên sàng có kích thƣớc mắt sàng i, tính bằng phần trăm khối lƣợng (%);
+ a2,5 là lƣợng sót riêng trên sàng có kích thƣớc mắt sàng 2,5, tính bằng phần trăm khối lƣợng (%);
Modun độ lớn của cốt liệu nhỏ (Mđl), khơng thứ ngun, chính xác tới 0,1, theo công thức: Trong đó: + A2,5, A1,25, A0,63, A0,315, A0,14 là lƣợng sót tích lũy trên các sàng kích thƣớc mắt sàng tƣơng ứng 2,5mm; 1,25mm; 0,63mm; 0,315mm và 0,14mm.
2) Khối lƣợng riêng của cát ( ):
Tiêu chuẩn áp dụng: TCVN 7572-4: 2006 Cốt liệu cho bê tông và vữa - Phƣơng pháp thử - Phần 4: Xác định khối lƣợng riêng, khối lƣợng thể tích và độ hút nƣớc [25].
Dụng cụ thí nghiệm:
- Cân kỹ thuật, độ chính xác 0,1g - Bình thủy tinh dung tích 250ml - Tủ sấy, bình hút ẩm
- Phễu, pipet, đũa thủy tinh, giá xúc, giấy thấm
Tiến hành thí nghiệm:
- Cát đƣợc sàng qua sàng 5mm để loại bỏ hạt lớn hơn 5mm, sấy khô đến khối lƣợng khơng đổi ở nhiệt độ phịng;
- Bình khối lƣợng riêng đƣợc rửa sạch sấy khô, cân đƣợc mb - Tiếp tục cho cát vào bình,đem cân đƣợc m1
- Cho nƣớc vào bình đến 2/3 bình lắc đều xoay nhẹ cho bọt khí thốt hết ra ngồi;
- Cho thêm nƣớc vào bình đến khi bằng vạch định mức, đem đi cân đƣợc m2
- Cho nƣớc và cát trong bình ra và rửa sạch bình, sau đó rót nƣớc đến vạch định mức rồi đem cân đƣợc m3
Tính tốn kết quả: ( )
Kết quả thí nghiệm xác định khối lƣợng riêng của cát là trị số trung bình cộng của 3 lần thí nghiệm, mà kết quả 3 lần thí nghiệm này không sai quá nhau 0,02 .
3) Khối lƣợng thể tích của cát ( ):
Tiêu chuẩn: TCVN 7572-4: 2006 Cốt liệu cho bê tông và vữa - Phƣơng pháp thử - Phần 4: Xác định khối lƣợng riêng, khối lƣợng thể tích và độ hút nƣớc [25].
Dụng cụ thí nghiệm:
- Cân kỹ thuật, độ chính xác 0,1g - Bình thủy tinh dung tích 1000ml - Tủ sấy, bình hút ẩm
Tiến hành thí nghiệm:
- Cát đƣợc sấy khô đến khối lƣợng không đổi ở nhiệt độ phịng - Xác định khối lƣợng bình thủy tinh bằng cân kỹ thuật mb
- Cát đƣợc đổ vào bình thơng qua phễu, lắc nhẹ bình, đổ cát đến vạch định mức thì dừng
Tính tốn kết quả:
4) Độ ẩm của cốt liệu nhỏ ( ): Thiết bị thử:
- Cân kỹ thuật có độ chính xác tới 1 %;
- Tủ sấy có bộ phận điều chỉnh nhiệt độ đạt nhiệt độ sấy ổn định từ 105oC đến 110o
C;
- Dụng cụ đảo mẫu (thìa hoặc dao).
Chuẩn bị mẫu:
Lấy mẫu cốt liệu theo TCVN 7572-1 : 2006
Tiến hành thử:
Cân mẫu theo khối lƣợng qui định ở Bảng 1, chính xác đến 0,1 g, sau đó đổ ngay vào khay và sấy đến khối lƣợng khơng đổi. Chú ý tránh để thất thốt các hạt cốt liệu trong suốt thời gian sấy. Sau đó, để nguội cốt liệu đến nhiệt độ phịng, rồi cân chính xác đến 0,1 g.
Tính kết quả thử:
Độ ẩm (W) của cốt liệu, tính bằng phần trăm khối lƣợng chính xác tới 0,1 %, theo cơng thức:
Trong đó:
+ m1 là khối lƣợng mẫu thử trƣớc khi sấy khơ, tính bằng gam (g); + m2 là khối lƣợng mẫu thử sau khi sấy khơ, tính bằng gam (g).
5) Hàm lƣợng bùn sét trong cát:
TCVN 7572-8: 2006 Cốt liệu cho bê tông và vữa - Phƣơng pháp thử - Phần 8: Xác định hàm lƣợng bùn, bụi, sét trong cốt liệu và hàm lƣợng sét cục trong cốt liệu nhỏ [27].
2.2.3. Thí nghiệm xác định tính chất cơ bản của đá dăm
Một số thơng số tính chất cơ bản của đá dăm và phƣơng pháp thí nghiệm xác định nhƣ sau:
1) Thành phần hạt của đá dăm:
Tiêu chuẩn: TCVN 7572-2: 2006 Cốt liệu cho bê tông và vữa - Phƣơng pháp thử - Phần 2: Xác định thành phần hạt [24].
Thiết bị thử:
- Cân kỹ thuật có độ chính xác 1 %;
- Bộ sàng tiêu chuẩn, kích thƣớc mắt sàng: 5mm; 10; 20mm; 40mm; 70mm và ngắn đáy;
- Tủ sấy có bộ phận điều chỉnh nhiệt độ đạt nhiệt độ sấy ổn định từ 105oC đến 110o
C.
Chuẩn bị mẫu thử:
Lấy mẫu cốt liệu theo TCVN 7572-1 : 2006. Trƣớc khi đem thử, mẫu đƣợc sấy đến khối lƣợng không đổi và để nguội đến nhiệt độ phịng thí nghiệm.
Tiến hành thí nghiệm:
- Cân một lƣợng mẫu thử đã chuẩn bị với khối lƣợng phù hợp kích thƣớc lớn nhất của hạt cốt liệu .
- Xếp chồng từ trên xuống dƣới bộ sàng tiêu chuẩn theo thứ tự kích thƣớc mắt sàng từ lớn đến nhỏ và đáy sàng.
- Đổ dần cốt liệu đã cân vào sàng trên cùng và tiến hành sàng. Chú ý chiều dày lớp vật liệu đổ vào mỗi sàng khơng đƣợc vƣợt q kích thƣớc của hạt lớn nhất trong sàng. Có thể dùng máy sàng hoặc lắc bằng tay. Khi dùng máy sàng thì thời gian sàng theo qui định của từng loại máy. Khi sàng bằng tay thì thời điểm dừng sàng là khi sàng trong vòng 1 phút mà lƣợng lọt qua mỗi sàng không lớn hơn 0,1 % khối lƣợng mẫu thử.
- Cân lƣợng sót trên từng sàng, chính xác đến 1 g.
Lƣợng sót riêng (ai) trên từng sàng kích thƣớc mắt sàng là i, tính bằng phần trăm khối lƣợng, chính xác đến 0,1% theo cơng thức sau:
(%) (2-16)
Trong đó:
+ mi là khối lƣợng phần cịn lại trên sàng có kích thƣớc mắt sàng i, tính
bằng gam (g);
+ m là tổng khối lƣợng mẫu, tính bằng gam (g) đƣợc lấy tƣơng ứng theo
bảng khối lƣợng mẫu thử tuỳ thuộc vào kích thƣớc lớn nhất của hạt cốt liệu.
Lƣợng sót tích lũy trên sàng kích thƣớc mắt sàng i là tổng lƣợng riêng trên sàng có kích thƣớc lớn hơn nó và lƣợng sót riêng bản thân nó. Lƣợng sót tích lũy (Ai) tính bằng phần trăm khối lƣợng, chính xác đến 0,1%, theo cơng thức:
Ai = amax + … + ai (2-17) Trong đó:
+ ai là lƣợng sót riêng trên sàng có kích thƣớc mắt sàng i, tính bằng phần trăm khối lƣợng (%);
+ amax là lƣợng sót riêng trên sàng có kích thƣớc mắt sàng lớn nhất, tính bằng phần trăm khối lƣợng (%);
2) Thí nghiệm xác định khối lƣợng riêng của cốt liệu lớn ( ):
Tiêu chuẩn:
- Khối lƣợng riêng, khối lƣợng thể tích và độ hút nƣớc của đá dăm: TCVN 7572-5: 2006 Cốt liệu cho bê tông và vữa - Phƣơng pháp thử - Phần 5: Xác định khối lƣợng riêng, khối lƣợng thể tích và độ hút nƣớc của đá gốc và hạt cốt liệu lớn [26].
Dụng cụ thí nghiệm:
- Cân kỹ thuật, độ chính xác 1g; - Bình thủy tinh dung tích 200 ml; - Máy nghiền.
Tiến hành thí nghiệm:
- Cho đá vào máy nghiền, xoay trong 10 phút, sàng bột đá qua mặt sàng 0,2mm để loại bỏ đá có kích thƣớc lớn hơn 0,2mm.
- Bình khối lƣợng riêng đƣợc rửa sạch sấy khơ, cân đƣợc mb -Tiếp tục cho đá vào bình,đem cân đƣợc m1
- Cho nƣớc vào bình đến 2/3 bình lắc đều xoay nhẹ cho bọt khí thốt hết ra ngồi;
- Cho thêm nƣớc vào bình đến khi bằng vạch định mức, rồi đem đi cân