Thám)
Thiết kế thành phần bê tông: X = 500 kg
đ = 1200 kg C = 650 kg N = 150 lắt
Phụ gia siêu dẻo 5 lắt (Rheo Build 1000)
Rheo build 1000 Ờ Muội Silắc 5% theo khối lượng xi măng. Xi măng Chinh Phong Hải Phòng PC40.
Mẫu, 1.5 x15 x15cm. Ngày ựúc: 19/3/1999. Ngày nén:
22/03/1999 (tuổi 3 ngày) cường ựộ :511,502,156. Cường ựộ trung bình : Rtb=500 daN/m2
16/04/1999 : Cường ựộ 28 ngày :644,648,644. Cường độ trung bình : Rtb=645,9 daN/m2
Cường độ trung bình 28 ngày: 645 daN/M2.
4.10 Các nghiên cứu về bê tơng cường độ cao có cường độ nén ựến 100Mpạ
Trong năm 2003 -2004 tại Trường đại học Giao thơng vận tải đã tiến hành các thử nghiệm bê tơng có cường ựộ nén ựến 100 MPa từ các vật liệu trong nước, phụ gia siêu dẻo thế hệ 3 muội Silắc, tỷ lệ N/X=0.24-0.32. Thành phần của bê tông như sau: đ=1050- 1130kg; C=640ọ740 kg; X=420ọ500 kg; MS=21ọ50 kg. Phụ gia Polycacboncilate từ 0,7ọ 1 lắt/100 kg XM (Nghi sơn PC40).
Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng ựộ sụt từ 21-23 cm, lượng khơng khắ trong bê tông từ 0,9- 1,3 %. Kết quả thắ nghiệm về cường độ nén và mơđun đàn hồi ghi ở bảng 4.3..
Cường ựộ bê tông thực tế trên các dầm BTCT dự ứng lực (cầu Hoàng Hoa Thám)
Bảng 4.2
TT Ngày ựo R3 R28 Ghi chú
1 20/03/99 510 647 2 17/04/99 567 672 3 29/04/99 525 652 4 29/04/99 512 647 5 11/05/99 542 658 6 11/05/99 526 646 7 22/05/99 537 647 8 22/05/99 545 656 9 04/06/99 546 660 10 04/06/99 546 670 11 12/06/99 520 650 12 12/06/99 53 670 đánh giá SR = 25.33 Cv = 0.048 Cv = 0.052 Rtb = 527 Rtb = 656
Các tắnh chất của bê tông M100 theo thời gian Bảng 4.3
đơn vị 1 ngày 3 ngày 7 ngày 14 ngày 28 ngày
Cường ựộ uốn MPa 10.1
Mơ đun đàn hồi MPa 53000
độ thấm Clo Coulombs 78
Có thể kết luận các bê tơng cường ựộ cao chế tạo tại Việt Nam ựạt ựược cường ựộ chịu nén từ 70 Ờ 100MPa ở tuổi 28 ngàỵ Kết quả thắ nghiệm về độ bền nước và mức ựộ thấm Clo ựạt yêu cầu (dưới 1000 coulombs).
CÂU HỎI ÔN TẬP
1. Tổng quan về bê tơng cường độ cao;
2. đặc tắnh của bê tơng cường độ cao sử dụng muội silic; 3. Muội silic và phụ gia siêu dẻo;
4. Thiết kế thành phần bê tông theo phương pháp ACI;
5. Nhận xét các kết quả thực nghiệm về bê tơng cường độ caọ
THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG XI MĂNG
Phương pháp chung ựể thiết kế thành phần bê tông gồm hai bước: - Tắnh tốn lựa chọn thành phần.
- Thử nghiệm kiểm tra
5.1 Các phương pháp thiết kế thành phần bê tơng
5.1.1 Mở đầu
Những năm gần ựây, nhiều phương pháp thiết kế thành phần bê tông ựã ựược công bố. để giúp cho người sử dụng thấy rõ ưu, nhược ựiểm của các phương pháp để lựa chọn phương pháp thắch hợp để sử dụng thì cần phải tiến hành nghiên cứu các phương pháp đó với nhau và ựưa ra nhận xét, kiến nghị sử dụng.
Các phương pháp thiết kế thành phần bê tông ựược sử dụng rộng rãi trên trên thế giới và ựược ựưa ra nghiên cứu xem xét ở ựây:
1. Ban môi trường của Anh (The British Department of the Envionment viết tắt là DOE).
2. Viện bê tông Mỹ (The American Concrete Unstiute viết tắt là ACI-211). 3. Hội bê tơng Pc lăng Niuzilân (The New Zealand Porland Concerte Assocition viết tắt là NZ Ờ PCA).
4. Mơđc (L.J.Murdock)
5. Công thức Bôlômây Ờ Xkrămteap (Nga) dùng ựể thiết kế bê tông thông thường. Ở Việt Nam cũng dùng công thức này (viết tắt là BK).
6. Viện bê tông và bê tông cốt thép Mỹ (ACI). Phương pháp này ựể thiết kế bê tơng cường độ cao ACI 363 Ờ R92 (BTCđC).
Phương pháp DOE công bố năm 1975 thay thế cho phương pháp thông dụng sổ tay về ựường số hiệu 4. Phương pháp ACI-211 lần ựầu tiên ựược Uỷ ban Viện bê tơng Mỹ 613 đưa ra năm 1954 và sau ựó liên tục ựược bổ sung vào năm 1980. Phương pháp NZ Ờ PCA ựã được hồn thiện thêm làm nó tương đối linh hoạt hơn phương pháp ACI Ờ 211. Phương pháp Mơđc trình bày dưới dạng cơng thức lần đầu tiên vào năm 1975 và gần ựây ựược ựổi mới vào năm 1979.
Phương pháp của Bôlômây Ờ Xkrămtaep là xây dựng cơng thức xác định tỷ lệ nước/ximăng trên cơ sở kinh nghiệm được cơng bố vào năm 1967. Ở Việt Nam cũng sử dụng cơng thức này để tắnh tốn thành phần bê tơng có mác thơng thưonừg theo trình tự sau:
- Xác ựịnh lượng nước hoặc tỉ lệ cốt liệu/xi măng (C+đ)/X ựối với ựộ lưu ựộng cho trước.
- Xác ựịnh tỷ lệ cốt liệu thô với cốt liệu nhỏ của cấp phối cho trước.
Nói chung ở các phương pháp trên tỷ lệ nước với xi măng và mối quan hệ cường ựộ ựược dựa trên ựịnh luật Abram. Tuy vậy liều lượng thành phần bê tơng tìm được bằng cách tra bảng hoặc tra biểu ựồ là kết quả của các nghiên cứu thực nghiệm ựược tiến hành dựa trên các ựiều kiện cụ thể của từng ựịa phương hay từng quốc giạ Do vậy các đề xuất kiến nghịe có liên quan ựến lượng nước hoặc tỉ lệ cốt liệu/xi măng với ựộ lưu ựộng của bê tơng tươi hay xác định tỉ lệ cốt liệu thô với cốt liệu nhỏ cũng ựược dựa trên các số liệu thực nghiệm.
Vì các đề xuất kiến nghị về các tỉ lệ của các thành phần vật liệu bê tông là ở dạng khơng tường minh và phụ thuộc vào các điều kiện riêng của từng nước. Mỗi phương pháp chỉ thắch ứng với một giới hạn riêng của nó. để cho người sử dụng khỏi bị sai lầm, cần phải làm cho họ sáng tỏ hiệu lực của từng phương pháp ựối với từng ựiều kiện riêng biệt của nó.
5.1.2 Mục đắch và phương pháp nghiên cứụ
Nghiên cứu này nhằm giúp cho người sử dụng thấy rõ ưu, nhược ựiểm của 6 phương pháp thiết kế thành phần bê tơng như đã nêu ở trên và ựưa một số nhận xét, kiến nghị sử dụng.
Nội dung nghiên cứu bao gồm:
- So sánh phạm vi sử dụng của các phương pháp thiết kế thành phần bê tông.
- So sánh các kết quả tắnh tốn của các phương pháp nêu trên về cường ựộ bê tơng có quan hệ với tỉ lệ nước/xi măng và cốt liệu/xi măng.
- đưa ra một số nhận xét và kiến nghị sử dụng phương pháp thiết kế thành phần bê tông dùng ở Việt Nam.
5.1.3 So sánh về phạm vi sử dụng của các phương pháp thiết kế thành phần bê tông.
để tiến hành so sánh phạm vi sử dụng của 6 phương pháp ựã nêu trên sẽ căn cứ vào các tiêu chuẩn sau ựây:
- Loại xi măng ựược sử dụng
- Loại cốt liệu (thơ và mịn) được sử dụng. - độ lưu ựộng.
cấp phối khác vắ dụ như cấp phối khơng liên tục (gây đoạn).
Hai phương páp ACI và NZ Ờ PCA sử dụng mơ đun mịn (độ mịn) như là một chỉ số của cấp phối cốt liệu trong khi đó các phương pháp Bo Ờ Xkrăm và BTCđC cũng sử dụng đến nó. Sử dụng mơ đun ựộ mịn là một chỉ số khơng phải lúc nào cũng chắnh xác vì nó có thể xảy ra trường hợp cốt liệu có cấp phối rất khác nhau nhưng có mơ đun hạt gần giống nhaụ Phương pháp Mơđc Ộchỉ số bề mặtỢ ựể xét ựến ảnh hưởng của cấp phối hạt và dùng Ộchỉ số góc cạnhỢ để tắnh đến dạng hạt. Kết quả là phương pháp Mơđc có khả năng áp dụng vào thực tế cho bất cứ loại kắch cơ và dạng cốt liệu nàọ
Trong khi đó phương pháp ACI và NZ Ờ PCA giả thiết rằng cường ựộ của bê tông là hàm số chỉ phụ thuộc vào tỉ số nước/xi măng. Phương pháp DOE kể ựến ảnh hưởng của dạng hạt của cốt liệu thô (nghĩa là phân ra loại hạt bị nghiền hoặc không bị nghiền). Phương pháp Mơđc là phương pháp phát triển hơn vì nó kể đến ảnh hưởng của cấp phối hạt cốt liệu và cả ựến tỉ số cốt liệu/xi măng. Phương pháp Bo Ờ Xkrăm và phương pháp ACI cũng coi cường độ bê tơng 1 là một hàm số của nước/xi măng và hơn nữa cịn đề cập đến cường ựộ của xi măng.
Tóm lại, phạm vi sử dụng của 6 cơng thức thiết kế thành phần của bê tơng được tóm tắt so sánh ở bảng dưới ựâỵ Rõ ràng rằng phương pháp Mơđc là phương phác ựược sử dụng linh hoạt nhất khi kể ựến các ựặc tắnh của cốt liệụ Tuy vậy, kinh nghiệm cho biết rằng phương pháp Mơđc là phương pháp phức tạp, phiền tối nhất mặc dù có thể lập thành chương trình tắnh tốn để giảm bớt cơng việc tắnh tốn bằng taỵ
5.1.4 So sánh các kết quả tắnh tốn của các phương pháp thiết kế thành phần bê tông.
1. Phương pháp luận
để có cái nhìn tổng qt cần so sánh các kết quả tắnh tốn thiết kế thành phần bê tông của 6 phương pháp nêu trên.
Các tắnh tốn được tắnh tốn căn cứ vào các số liệu sau:
- Cường ựộ nén của bê tông theo mẫu của lập phương 28 ngày từ 23 ựến 53 MPa biến ựổi từng bước 5 MPạ
- đường kắnh hạt lớn nhất 20mm và 40mm. - độ sụt 50mm và 100 mm (5 Ờ 10cm).
Cần lưu ý rằng cường ựộ nén của Anh (DOE) và Nga ựược xác ựịnh bằng mẫu lập phương 150 x 150 x 150mm của Mỹ (ACI) và Niuzilân (NZ-PCA)
ựược xác ựịnh bằng mẫu hình trụ đường kắnh φ 150mm cao 300mm. để có thể so sánh trực tiếp các kết quả của các phương pháp cần phải tắnh cường độ nén của mẫu hình trụ sang cường độ nén của mẫu hình lập phương.
Mỗi quan hệ giữa cường ựộ nén mẫu hình trụ và mẫu hình lập phương ựược biểu diễn bằng biểu thức sau:
KR = 0.72 + 0.77 Khi ựổi từ RLP sang R trụ như sau: Rtrụ = KR . KLP Trong đó:
KR Ờ Tỉ số giữa cường độ nén mẫu hình trụ với cường độ mẫu hình trụ lập phương
RLP Ờ Cường độ nén của mẫu hình lập phương (tắnh theo ựơn vị psi) Kết quả tắnh tốn được vẽ thành biểu đồ để tiện so sánh.
2 Ờ Tỉ số nước / xi măng.
Với một tỉ lệ nước / xi măng như nhau thì phương pháp NZ Ờ PCA chọ bê tơng có cường độ cao nhất sau ựó thứ tự ựến Mơựoóc, Bo Ờ Xkrăm, DoE, ACI và cuối cùng là ACI 364 Ờ R.
3 Ờ Tỉ số cốt liệu / xi măng.
Bê tông là vật liệu hỗn hợp gồm xi măng, nước, cốt liệu (cát, ựá dăm hoặc cuội sỏi). Khi thiết kế thành phần bê tơng xét đến vấn đề kinh tế người ta cố gắng dùng ắt nhất lượng xi măng trong 1m3 bê tơng mà vẫn đạt được các yêu cầu kỹ thuật khác. Vì vậy tỉ số cốt liệu/ xi măng là một chỉ tiêu kinh tế khi thiết kế thành phần bê tông. Các phương pháp thiết kế đều dựa vào lý thuyết về thể tắch tuyệt ựối như sau:
1000
n c x d
N C X A
ρ + ρ +ρ + ρ =
Các ựường cong quan hệ giữa cường độ bê tơng và tỉ số cốt liệu/ xi măng của 6 phương pháp ựược vẽ trên hình 5.1. đối với hai loại cốt liệu thơ và đường kắnh hạt lớn nhất là 20mm và 40mm và có độ sụt tương ứng là 50mm và 100mm.
Ở hình 5.1, ta thấy rằng ựối với bê tơng có đường kắnh cốt liệu lớn nhất 20mm, phương pháp Mơđc sử dụng lượng xi măng ắt nhất (hoặc tỉ số cốt liệu/ xi măng lớn nhất) tiếp theo đó là các phương pháp NZ Ờ PCA, Bo Ờ Xkrăm, DOE, ACI và cuối cùng là phương pháp CTCđC. ACI dùng nhiều xi măng nhất.
giá thành cao nhất (ACI 364 Ờ R).
5.1.5 Các nhận xét về 6 phương pháp thiết kế thành phần bê tông và kiến nghị sử dụng ở Việt Nam.
Các phương pháp đều dùng lý thuyết về thể tắch tuyệt đốị Chỉ khác nhau về công thức dự đốn bê tơng theo tuổi bê tơng.
Phương pháp Mơđc cho lượng dùng xi măng ắt nhất với hỗn hợp bê tơng mác dưới 50MPa có đường kắnh cốt liệu lớn nhất 20mm và với bê tơng mác 40 MPa cịn bê tơng có đường kắnh cốt liệu lớn nhất 40mm. Ngược lại phương pháp NZ Ờ PCA cho lượng dùng xi măng ắt nhất đối với hỗn hợp bê tơng mác trên 50 MPa có đường kắnh cốt liệu lớn nhất 20m và bê tơng mác trên 40 MPa có đường kắnh cốt liệu lớn nhất 40mm. Nhưng cần chú ý là tiêu chuẩn cường ựộ xi măng của Niuzilân cao hơn của Mỹ và Anh.
Các giá trị của tỉ số nước/ xi măng thu ựược ựối với bê tơng có cường độ khác nhau bằng cách sử dụng 6 phương pháp thiết kế khác nhau ựược vẽ trên ựồ thị hình 5.1
So sánh phạm vi sử dụng các phương pháp thiết kế thành phần bê tông
Bảng 5.1 DOE ACI NZ- PCA Mơđc Bơ- Xkrăm BT CđC Xi măng
- Pc lăng thơng thường v v v v v v
- Pc lăng đơng cứng nhanh, Poóc lăng chống sunphát
v - - v
- Poóc lăng toả nhiệt ựộ thấp, xi măng sunphát cao
- - - v
Cốt liệu
- Cấp phối theo tiêu chuẩn Anh BS882-73
v v v v v
- Các loại cấp phối khác - - v v v v
- Cốt liệu thơ được nghiền v v v v v v
- Cốt liệu thơ khơng được nghiền
v - v v
- Cốt liệu không liên tục (gây ựoạn) - - - v v v độ lưu ựộng: - độ sụt v v v v v v - độ cứng (Vebe) v - - - v - Hệ số ựầm chặt - - - v Cường ựộ: - 28 ngày v v v v v v - 3, 7, 28 và 91 ngày v v - - v Bê tơng có bọt khắ v v v Ghi chú:
- Cường ựộ mẫu lập phương 15 x 15 x 15cm cho phương pháp DOE (Anh), Bo Ờ Xkrăm, BTCđC (Nga).
- Cường độ mẫu hình trụ φ 15 x 30cm cho phương pháp ACI và NZ Ờ PCẠ - Quan sát các ựường cong biểu thị quan hệ giữa cường độ bê tơng và tỉ lệ số nước/ xi măng của 6 phương pháp thiết kế thành phần bê tơng ở hình 5.1 ta thấy rằng ựối với một cường ựộ xi măng của các nước có khác nhau nên việc sử dụng tỉ lệ nước/ xi măng khác nhau mà tỉ lệ nước/ xi măng có ảnh hưởng rất lớn ựến cường ựộ bê tông.
- Phương pháp ACI (Mỹ) sử dụng lượng xi măng và cát nhiều hơn so với các phương pháp khác.
- Phương pháp BTCđC sử dụng nhiều lượng xi măng nhất và địi hỏi tỷ lệ nước/ xi măng thấp nhát mặc dù đã thiết kế bê tơng và xi măng mác P500 (PC40)
Vì vậy kiến nghị sử dụng các phương pháp thiết kế bê tông ở Việt Nam là:
-Nên nghiên cứu áp dụng thử nghiệm phương pháp thiết kế bê tông của Mơđc và NZ Ờ PCA ( Niuzilân) khi sử dụng xi măng mác PC40.
-Có thể sử dụng phương pháp thiết kế bê tông DOE (Anh), ACI ( Mĩ) nhưng cần sử dụng hệ số ựiều chỉnh mà các quy trình đó cho phép để phù hợp với ựiều kiện ở Việt Nam ( nghĩa là giảm lượng cát, xi măng và tăng lượng ựá theo thiết kế).
để thiết kế bê tơng có mác tương ựối cao 500Mpa theo cường ựộ chịu nén
- Nước 171 lắt
- Cát 580 kg Mơ đun ựộ mịn =2,8
- Sỏi 1120kg Dmax = 20mm
- Phụ gia 5,8 lắt
Với thành phần bê tơng trên, tiến hành đổ bê tơng để đúc 27 phiến dầm bê tông dự ứng lực với xi măng Bỉm Sơn P500 cùng 1 lô số liệu 650 và ựã ép 81 mẫu thử ựạt 529 da N/cm2 đối với mẫu hình trụ 15 ừ 30 cm ựộ lệch tiêu chuẩn ( Stand Daviation): 52,265 kg/cm2 hệ số biến sai (Coflicinent of Variation) 10,62 %.
5.2 Phương pháp tắnh tốn thành phần bê tông
5.2.1 Cơ sở của phương pháp B Ờ SK ( Nga) Ờ TCVN
Cơ sở phương pháp này là xây dựng cơng thức xác định tỷ lệ N/X ( nước/ ximăng) trên cơ sở kinh nghiệm, nó được cơng bố vào năm 1967. đây là phương pháp tắnh tốn cộng với thực nghiệm. Ở Việt Nam phương pháp này ựang sử dụng rộng rãi để tắnh tốn thành phần bê tơng mác thơng thượng, được quy định trong TCVN.
5.2.2 Cơ sở của phương pháp ACI ( Mỹ)
- Dựa trên cơ sở dữ liệu kiểm tra hoặc những kinh nghiệm với vật liệu tự nhiên ựã ựược sử dụng, có xét ựến cường ựộ yêu cầu tuỳ theo phương pháp