CHƯƠNG 3. ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG SỬ DỤNG CÁT NGHIỀN TRONG CÔNG TRÌNH CẦU. HIỆU QUẢ KINH TẾ
3.1. Độ lưu động, thời gian suy giảm độ lưu động của hỗn hợp bê tông
3.1.1. Cơ sơ tiến hành thí nghiệm:
Quá trình thực hiện đƣợc tiến hành theo quy trình và yêu cầu kỹ thuật đối với hỗn hợp bê tông trộn sẵn, kiểm soát quá trình định lượng vật liệu, phương thức trộn, nhiệt độ trong quá trình tiến hành, khả năng công tác của hỗn hợp.
Các tiêu chuẩn áp dụng:
TCVN 9340:2012 về Hỗn hợp bê tông trộn sẵn – Yêu cầu cơ bản đánh giá chất lƣợng và nghiệm thu.[14]
TCVN 3106 – 1993: Hỗn hợp bê tông nặng – phương pháp thử độ sụt. [16]
3.1.2. Quá trình thực hiện:
Quá trình định lƣợng vật liệu nghiên cứu: Cát, Đá dăm 5x20, xi măng đƣợc thực hiện bằng cân kỹ thuật 30 kg (sai số ± 1 g). Nước được định lượng bằng phương pháp cân (sai số ± 0.1 g), phụ gia định lƣợng bằng ống đong dung tích.
Các hỗn hợp bê tông được trộn bằng máy trộn cưỡng bước trục ngang (theo quy trình trộn hai bậc ở các trạm bê tông thương phẩm)
Nhiệt độ trộn ban đầu khống chế dưới 40oC, nhiệt độ duy trì của hỗn hợp khi tiến hành kiểm tra khả năng lưu giữ độ sụt của hỗn hợp là 35oC.
Trong quá trình thực nghiệm cấp phối cần xác định chính xác khoảng thời gian duy trì tính công tác (lưu giữ độ sụt) của hỗn hợp. Khi tiến hành điều chỉnh để đạt đƣợc cấp phối có độ sụt phù hợp thì cần loại bỏ và tiến hành trộn lại cấp phối đã đạt yêu cầu để tiến hành theo dõi tính lưu giữ độ sụt.
DUT.LRCC
Hình 3.1. Kiểm soát nhiệt độ của hỗn hợp bê tông
Hình 3.2. Kiểm tra khả năng duy trì độ lưu động của hỗn hợp bê tông theo thời gian.
3.1.3. Kết quả thí nghiệm:
3.1.3.1. cấp phối bê tông thiết kế: C30; Độ sụt: 16 ± 2 cm. Theo các tỷ lệ thay thế Cát sông / Cát nghiền:
C30_100S/0N; C30_70S/30N; C30_50S/50N; C30_30S/70N; C30_0S/100N.
DUT.LRCC
Bảng 3.1. Kết quả theo dõi tính công tác của hỗn hợp bê tông C30. SN: 16±2 cm Cấp phối
C30 30 (Mpa)
Kí hiệu cấp phối Thời gian (Phút)
5 30 45 60 90 120 150 180 210
Độ sụt (cm) 16 ± 2
C30_100S/0N 18 17.5 18 17 16.5 15.5 14.5 12.5 6.5
C30_70S/30N 18 18 17.5 16 16 15.5 14 7 -
C30_50S/50N 18 17.5 17.5 16.5 16 15 13.5 5.5 -
C30_30S/70N 18 18 17.5 16 16 14.5 11.5 3 -
C30_0S/100N 18 18 17.5 15.5 14.5 12.5 7 - -
Hình 3.3. Biểu đồ theo dõi tính công tác của hỗn hợp bê tông C30. SN: 16 ± 2 cm
Thời gian duy trì tính công tác của các hỗn hợp bê tông thiết kế đều có khả năng duy trì tính công tác hơn 95 phút, tùy vào đặc điểm của hạng mục thi công, có thể lựa chọn cấp phối phù hợp trong quá trình sử dụng.
Đối với cấp phối đƣợc thay thế bằng 100% cát nghiền, tính công tác khó duy trì hơn các cấp phối đƣợc phối trộn giữa cát sông và cát nghiền. Do quá trình khi xử lý cát nghiền đảm bảo về thành phần hạt mịn < 15%, nhƣng tỷ lệ lƣợng hạt này vẫn còn cao, 12.45% (bảng 2.12) làm tăng tỷ diện bề mặt, bản thân hạt có độ nhám, gồ ghề bề mặt đã làm giữ một lượng nước tự do trong hỗn hợp, gây cản trở tính công tác của phụ gia, nên có thể đã ảnh hưởng đến việc làm suy giảm độ sụt.
Theo hình 3.3, ngoại trừ cấp phối đƣợc thay thế bằng 100% cát nghiền, độ sụt của các hỗn hợp suy giảm chậm, kéo dài đƣợc hơn 120 phút, nhƣng sau đó đều có xu
DUT.LRCC
hướng giảm độ lưu động một cách đột ngột, quá trình này ảnh hưởng bởi đặc tính phụ gia duy trì tính công tác. Phụ gia sử dụng chỉ duy trì khả năng công tác cho hỗn hợp bê tông trong một khoảng thời gian nhất định, sau đó tính công tác sẽ mất nhanh chóng.
Nhƣng nhìn chung, các hỗn hợp bê tông đƣợc phối trộn giữa cát sông và cát nghiền vẫn có tính tương đồng về đặc điểm này so với bê tông sử dụng cát sông, đảm bảo đƣợc khả năng sử dụng trong thi công.
Với đặc tính công tác của hỗn hợp bê tông C30 đƣợc thay thế bằng 70%, 100%
cát ngiền cho cát sông vẫn đảm bảo tính công tác của hỗn hợp bê tông, đề tài lựa chọn việc tiếp tục thực hiện đối với các cấp phối C40, C50 theo hướng thay thế tối đa lượng cát sông bằng cát nghiền dùng trong hỗn hợp bê tông.
3.1.3.2. cấp phối bê tông thiết kế: C40; Độ sụt: 16 ± 2 cm. Theo các tỷ lệ thay thế Cát sông/Cát nghiền. Kí hiệu: C40_100S/0N; C40_30S/70N; C40_0S/100N;
Bảng 3.2. Kết quả theo dõi tính công tác của hỗn hợp bê tông C40. SN: 16±2 cm Cấp phối
C40 40 (Mpa)
Kí hiệu cấp phối Thời gian (Phút)
5 30 45 60 90 120 150 180 210
Độ sụt (cm) 16 ± 2
C40_100S/0N 18 17.5 18 17 16.5 15.5 14.5 12.5 6.5
C40_30S/70N 18 18 17.5 17 16 14.5 13.5 5 -
C40_0S/100N 18 17.5 17.5 15.5 13.5 11.5 6 - -
Hình 3.4. Biểu đồ theo dõi tính công tác của hỗn hợp bê tông C40. SN: 16 ± 2 cm
DUT.LRCC
Thời gian duy trì tính công tác của các hỗn hợp bê tông đƣợc thay thế bằng 70%
cát nghiền vẫn đảm bảo duy trì đƣợc tính công tác, nhƣng cấp phối thay thế bằng 100%
cát nghiền có thời gian duy trì tính công tác dưới 95 phút, theo mục 7.1.3 TCVN 9340:2012 về hỗn hợp bê tông trộn sẵn – Yêu cầu cơ bản đánh giá chất lƣợng và nghiệm thu, yêu cầu đối với tính công tác [14], độ sụt ban đầu trong 15 phút tại nơi sản xuất sau khi xả hỗn hợp ra khỏi máy trộn và trong vòng 20 phút sau khi vận chuyển đến nơi mà người sử dụng yêu cầu. Với thời gian vận chuyển trong vòng 60 phút thì khó đảm bảo thời gian thi công các hạng mục bơm, đồng thời, không thể sử dụng đƣợc cho các công trình có khoảng cách di chuyển lớn, thời gian thi công của hạng mục kéo dài.
Đối với cấp phối sử dụng thay thế bằng 100% cát nghiền vẫn phù hợp với điều kiện thi công đổ xả cho các trạm bê tông thương phẩm có cự ly vận chuyển gần hoặc trạm trộn bê tông tại công trường.
Trong quá trình xử lý cát nghiền, đề tài thực hiện theo hướng giảm tối thiểu lƣợng hạt mịn trong thành phần đá phế phẩm, theo bảng 2.15 tổng lƣợng bột trong cấp phối tăng, có thể lượng ngậm nước của hạt mịn làm giảm nước đã ảnh hưởng đến phụ gia và khả năng công tác của hỗn hợp.
Với đặc tính công tác của hỗn hợp bê tông C40 đã thực hiện, đề tài tiến hành thay đổi phụ gia tăng khả năng duy trì độ lưu động cho cấp phối gốc (100% cát sông) và cấp phối thay thế bằng 70%, 100% đối với cấp phối C50
3.1.3.3. cấp phối bê tông thiết kế: C50; Độ sụt: 16 ± 2 cm. Theo các tỷ lệ thay thế Cát sông/Cát nghiền. Kí hiệu: C50_S/N:100/0; C50_S/N:70/30; C50_S/N:0/100;
Bảng 3.3. Kết quả theo dõi tính công tác của hỗn hợp bê tông C50. SN: 16±2 cm Cấp phối
C50 50 (Mpa)
Kí hiệu cấp phối Thời gian (Phút)
5 30 45 60 90 120 150 180 210
Độ sụt (cm) 16 ± 2
C50_100S/0N 18 18 18 17 17 16 15 15 8.5
C50_30S/70N 18 18 17.5 17 16 15 13.5 8 -
C50_0S/100N 18 17.5 16.5 15.5 13.5 10.5 4 - -
DUT.LRCC
Hình 3.5. Biểu đồ theo dõi tính công tác của hỗn hợp bê tông C50. SN: 16 ± 2 cm Khi tiến hành thay bằng phụ gia khác, nhằm kéo dài hơn thời gian công tác cho hỗn hợp, thì thời gian duy trì tính công tác của hỗn hợp bê tông đƣợc thay thế bằng 70% cát nghiền vẫn đảm bảo.
Đối với cấp phối thay thế bằng 100% cát nghiền vẫn không thể cải thiện đƣợc tính công tác. Với thời gian duy trì chỉ dưới 90 phút, khó đảm bảo thời gian thi công các hạng mục bơm. Đồng thời, không thể sử dụng đƣợc cho các công trình có khoảng cách di chuyển lớn, thời gian thi công hạng mục kéo dài. Cần xem xét trong điều kiện sử dụng cho thi công đổ xả với các trạm bê tông thương phẩm có cự ly vận chuyển gần hoặc trạm trộn bê tông tại công trường.
Khi tiến hành thay đổi để tăng khả năng duy trì độ lưu động cho cấp phối gốc (100% cát sông) và cấp phối theo các tỷ lệ cát nghiền, khả năng thay thế 100% cát nghiền trong hỗn hợp không đảm bảo tính duy trì công tác cho hỗn hợp, theo bảng 2.15 tổng lượng bột trong cấp phối cao, có thể lượng ngậm nước của hạt mịn làm giảm nước đã ảnh hưởng đến phụ gia và khả năng công tác của hỗn hợp.