1.6. Tổng quan về nguyên vật liệu chế tạo sản phẩm, tính chất của hỗn hợp bê tông xi măng và bê tông xi măng
1.6.1. Nguyên vật liệu chế tạo cấu kiện
a. Xi măng.
- Khái niệm: Là sản phẩm nghiền mịn của hỗn hợp clinker, thạch cao (3-5%) và phụ gia công nghệ nếu có.
Clinker là sản phẩm thu được sau khi nung hỗn hợp nghiền mịn từ nguyên liệu chủ yếu đá vôi và khoáng sét để kết khối thành các khoáng canxi silic ,canxi aluminat…
- Vai trò của xi măng: Thủy hóa tạo ra hồ xi măng có vai trò liên kết các thành phần rời rạc như cát, đá lại và khi đóng rắn tạo thành một khối cứng.
Bảng 1.3 - Các chỉ tiêu chất lƣợng của xi măng poóc lăng hỗn hợp[6]
Các chỉ tiêu Mức
PCB30 PCB40 PCB50 1. Cường độ nén, mặt phẳng, không nhỏ hơn:
- 3 ngày 45 min - 28 ngày 8 h
14 30
18 40
22 50 2. Thời gian đông kết, min
- bắt đầu, không nhỏ hơn - kết thúc, không lớn hơn
45 420 3. Độ mịn, xác định theo:
- phần còn lại trên sàng kích thước lỗ 0,09 mm, %, không lớn hơn
- bề mặt riêng, xác định theo phương pháp Blaine, cm2/g, không nhỏ hơn
10 2 800 4. Độ ẩm ổn định thể tích, xác định theo phương pháp
Le Chatelier, mm, không lớn hơn 10
5. Hàm lượng anhydric sunphuric (SO3), %, không lớn hơn
3,5
6. Độ nở autoclave1), %, không lớn hơn 0,8
CHÚ THÍCH:
1) Áp dụng khi có yêu cầu của khách hàng b. Cốt liệu lớn
• Cốt liệu lớn trong bê tông là những hạt cốt liệu có kích thước từ 5-70 mm, đóng vai trò bộ khung chịu lực cho bê tông, nó ảnh hưởng đến chất lượng cũng như giá thành của bê tông
• Cốt liệu lớn có thể được cung cấp dưới dạng hỗn hợp nhiều cỡ hạt hoặc các cỡ hạt riêng biệt. Thành phần hạt của cốt liệu lớn, biểu thị bằng lượng sót tích luỹ trên các sàng, được quy định trong Bảng 1.4.
SVTH: TRẦN XUÂN HÒA Trang 26 Bảng 1.4.Thành phần hạt của cốt liệu lớn.
Kích thước lỗ sàng,
mm
Lượng sót tích lũy trên sàng, % khối lượng, ứng với kích thước hạt liệu nhỏ nhất và lớn nhất, mm 5-10 5-20 5-40 5-70 10-40 10-70 20-70
100 - - - 0 - 0 0
70 - - 0 0-10 0 0-10 0-10
40 - 0 0-10 40-70 0-10 40-70 40-70
20 0 0-10 40-70 … 40-70 … 90-100
10 0-10 40-70 … … 90-100 90-100 -
5 90-100 90-100 90-100 90-100 - - -
Chú thích: Có thể sử dụng cốt liệu lớn với kích thước cỡ hạt nhỏ nhất đến 3 mm, theo thoả thuận.
• Hàm lượng bùn, bụi, sét trông cốt liệu lớn tùy theo cấp bê tông không vượt quá giá trị trong bảng 1.5
Bảng 1.5. Hàm lƣợng bùn, bụi, sét trong cốt liệu lớn
Cấp bê tông Hàm lượng bùn, bụi, sét,% khối lượng, không lớn hơn
Cao hơn B30 1,0
Từ B15 đến B30 2,0
Thấp hơn B15 3,0
• Sỏi và sỏi dăm làm cốt liệu trong bê tông các cấp phải có cường độ nén dập trong xi lanh phù hợp với yêu cầu trong bảng 1.6
Bảng 1.6. Yêu cầu về độ nén dập đối với sỏi và sỏi dăm Cấp bê tông
Độ nén dập ở trạng thái bão hòa nước,% khối lượng, không lớn hơn
Sỏi Sỏi dăm
Cao hơn B25 8 10
Từ B15 đến B25 12 14
Thấp hơn B15 16 18
• Mác đá dăm xác định theo giá trị độ nén dập trong xi lanh được quy định trong bảng 1.7
Bảng 1.7. Mác của đá dăm từ đá thiên nhiên theo độ nén dập Mác đá dăm
Độ nén dập trong xi lanh ở trạng thái bão hoà nước, % khối lượng Đá trầm tích Đá phún xuất xâm nhập
và đá biến chất Đá phún xuất phun trào
140 - Đến 12 Đến 9
120 Đến 11 Lớn hơn 12 đến 16 Lớn hơn 9 đến 11
100 Lớn hơn 11 đến 13 Lớn hơn 16 đến 20 Lớn hơn 11 đến 13 80 Lớn hơn 13 đến 15 Lớn hơn 20 đến 25 Lớn hơn 13 đến 15
60 Lớn hơn 15 đến 20 Lớn hơn 25 đến 34 -
40 Lớn hơn 20 đến 28 - -
30 Lớn hơn 28 đến 38 - -
20 Lớn hơn 38 đến 54 - -
SVTH: TRẦN XUÂN HÒA Trang 27 Chú thích: Chỉ số mác đá dăm xác định theo cường độ chịu nén, tính bằng MPa tương đương với các giá trị 1 400; 1 200; ...; 200 khi cường độ chịu nén tính bằng kG/cm2.
• Hàm lượng ion Cl−(tan trong axit), không lớn hơn 0,01%.
• Khả năng phản ứng kiềm− silic phải nằm trong vùng cốt liệu vô hại.
• Tạp chất hữu cơ trong sỏi xác định theo phương pháp so màu, không thẫm hơn màu chuẩn.
• Hàm lượng hạt thoi dẹt trong cốt liệu lớn không vượt quá 15 % đối với bê tông cấp cao hơn B30 và không vượt quá 35 % đối với cấp B30 và thấp hơn.
• Độ hao mòn khi va đập của cốt liệu lớn thí nghiệm trong máy Los Angeles, không lớn hơn 50 % khối lượng.
Bảng 1.8. Khối lƣợng nhỏ nhất của mẫu thử để xác định tính chất của cốt liệu lớn
Tên phép thử
Khối lượng nhỏ nhất của mẫu cốt liệu lớn cần thiết để thử tùy theo cỡ hạt (kg)
5 mm đến 10 mm
10 mm đến 20
mm
20 mm đến 40 mm
40 mm đến 70
mm
trên 70 mm 1. Xác định khối lượng riêng, khối
lượng thể tích và độ hút nước 0,5 1,0 2,5 2,5 2,5
2. Xác định khối lượng thể tích
xốp và độ hổng 6,5 15,5 30,0 60,0 60,0
3. Xác định thành phần cỡ hạt 5,0 5,0 15,0 30,0 50
4. Xác định hàm lượng bùn, bụi, sét
0,25 1,0 5,0 15,0 15,0
5. Xác định hàm lượng hạt thoi dẹt 10,0 10,0 10,0 20,0 30,0
6. Xác định độ ẩm 1,0 2,0 5,0 10,0 20,0
7. Xác định thành phần thạch học 0,25 1,0 10,0 15,0 35,0 8. Xác định độ nén dập trong xi
lanh
Đường kính 75 mm 0,8 0,8 + + +
Đường kính 150 mm 6,0 6,0 6,0 + +
9. Độ hao mòn khi va đập trong
máy mài mòn va đập Los Angeles 10,0 10,0 20,0 + +
c. Cốt liệu nhỏ.
• Vai trò lấp đầy khoảng trống giữa đá dăm để tạo độ đặc chắc
• Yêu cầu:
Cát dùng để sản xuất hỗn hợp bê thỏa mãn tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7570:2006. [1]
- Theo giá trị môđun độ lớn, cát dùng cho bê tông và vữa được phân ra hai nhóm chính:
- Cát thô khi môđun độ lớn trong khoảng từ lớn hơn 2,0 đến 3,3;
- Cát mịn khi môđun độ lớn trong khoảng từ 0,7 đến 2,0.
• Thành phần hạt của cát, biểu thị qua lượng sót tích luỹ trên sàng, nằm trong phạm vi quy định trong bảng 1.9.
SVTH: TRẦN XUÂN HÒA Trang 28 Bảng 1.9. Thành phần hạt của cát
Kích thước lỗ sàng Lượng sót tích lũy trên sàng, % khối lượng
Cát thô Cát mịn
2,5 mm 0 ÷ 20 0
1,5 mm 15 ÷ 45 0 ÷ 15
630 mm 35 ÷ 70 0 ÷ 35
315 mm 65 ÷ 90 5 ÷ 65
140 mm 90 ÷ 100 65 ÷ 90
Lượng qua sang 140 mm,
không lớn hơn 10 35
• Hàm lượng các tạp chất trong cát được quy định trong bảng 1.10 Bảng 1.10. Hàm lƣợng các tạp chất trong cát Tạp chất
Hàm lượng tạp chất, % khối lượng, không lớn hơn Bê tông cấp cao
hơn B30
Bê tông cấp thấp hơn hoặc bằng
B30
Vữa Sét cục và các tạp chất dạng cục Không được có 0,25 0,50
Hàm lượng bùn, bụi, sét 1,5 3,00 10,00
• Hàm lượng clorua trong cát tính theo ion Cl− tan trong axit được quy định trong bảng 1.11.
Bảng 1.11. Hàm lƣợng ion Cl− trong cát
Loại bê tông và vữa Hàm lượng ion Cl ,% khối lượng, không lớn hơn
Bê tông dùng trong các kết cấu bê tông cốt
thép ứng suất trước 0,01
Bê tông dùng trong các kết cấu bê tông , bê
tông cốt thép và vữa thông thường 0,05
Khả năng phản ứng kiềm− silic trong cát phải nằm trong vùng cốt liệu vô hại d. Nước:
- Vai trò để cho xi măng phản ứng thủy hóa tạo ra hồ xi măng liên kết cốt liệu, tạo tính công tác cho hỗn hợp bê tông
- Yêu cầu:
+ Đảm bảo theo TCVN 4560:2012 [3]
+ Không chứa váng dầu hoặc váng mỡ.
+ Không có màu khi dùng cho bê tông và vữa hoàn thiện.
+ Lượng hợp chất hữu cơ không vượt quá 15 mg/l.
+ Có độ pH không nhỏ hơn 4 và không lớn hơn 12,5.
+ Tuỳ theo mục đích sử dụng, lượng muối hoà tan, lượng ion sunfat, lượng ion clo và lượng cặn không tan không vượt quá các giá trị qui định trong bảng sau:
SVTH: TRẦN XUÂN HÒA Trang 29 Bảng 1.12. Yêu cầu kĩ thuật của nước(mg/l)
Mục đích sử dụng Muối hoà
tan
Ion sunfat (SO4-2)
Ion clo (Cl-)
Cặn không tan 1. Nước trộn bê tông và nước trộn vữa
bảo vệ cốt thép cho các kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước.
2000 600 350 200
2. Nước trộn bê tông và nước trộn vữa chèn mối nối cho các kết cấu bê tông
cốt thép.
5000 2700 1000 200
3. Nước trộn bê tông cho các kết cấu bê tông không cốt thép. Nước trộn vữa và
xây trát.
10.000 2700 3500 300
- Khi nước sử dụng cùng với cốt liệu có khả năng gây phản ứng kiềm – silic, tổng hàm lượng ion natri và kali không được lớn hơn 1000 mg/l.
- Nước không được chứa các tạp chất với liều lượng làm thay đổi thời gian đông kết của hồ xi măng hoặc làm giảm cường độ nén của bê tông.
e. Phụ gia
-Vai trò:Chất được đưa vào mẻ trộn trước hoặc trong quá trình trộn với một liều lượng nhất định (không lớn hơn 5 % khối lượng xi măng), nhằm mục đích thay đổi một số tính chất của hỗn hợp bê tông và bê tông.
- Phân loại :
- Phụ gia hóa dẻo giảm nước.
Chất phụ gia làm tăng độ sụt của hỗn hợp bê tông khi giữ nguyên tỉ lệ Nước/Xi măng, hoặc làm giảm lượng nước trộn mà vẫn giữ nguyên độ sụt của hỗn hợp bê tông, bê tông có cường độ cơ học cao hơn.
- Phụ gia chậm đông kết.
Phụ gia làm giảm tốc độ phản ứng giữa xi măng và nước, do đó kéo dài thời gian đông kết của bê tông.
- Phụ gia đóng rắn nhanh.
Phụ gia làm tăng nhanh tốc độ phản ứng ban đầu giữa xi măng và nước, do đó rút ngắn thời gian đông kết của bê tông và làm tăng cường độ của bê tông ở tuổi ngắn ngày.
- Phụ gia hóa dẻo - chậm đông kết.
Phụ gia kết hợp được cả chức năng của phụ gia hóa dẻo và phụ gia chậm đông kết - Phụ gia hóa dẻo - đóng rắn nhanh.
Phụ gia kết hợp được các chức năng của phụ gia hóa dẻo) và phụ gia đóng rắn nhanh - Phụ gia siêu dẻo (giảm nước mức cao).
Phụ gia cho phộp giảm một lượng lớn nước trộn không nhỏ hơn 12 % mà vẫn giữ nguyên được độ sụt của hỗn hợp vữa bê tông, thu được bê tông có cường độ cao hơn.
- Phụ gia siêu dẻo - chậm đông kết (Water-reducing, high range, and retarding admixtures). Phụ gia kết hợp được chức năng của phụ gia siêu dẻo và phụ gia chậm đông kết
- Yêu cầu:Thỏa mãn TCVN 8826-2011 [4]
- Yêu cầu về độ đồng nhất
+ Phụ gia hóa học có cùng một nguồn gốc phải có thành phần hóa học như của nhà sản xuất công bố và phải thỏa mãn các yêu cầu về độ đồng nhất.
+ Khi phụ gia được sử dụng trong bê tông cốt thép ứng suất trước, nhà sản xuất phải cung cấp bằng văn bản về hàm lượng ion clo của phụ gia và làm rõ có hay không sử dụng thêm clorua trong quá trình sản xuất phụ gia đó.
SVTH: TRẦN XUÂN HÒA Trang 30 f. Cốt thép
Tiêu chuẩn với cốt thép thường theo TCVN 1651-2008:
- Thép tròn trơn:
Bảng 1.13. Kích thước, khối lượng 1 mét chiều dài và sai lệch cho phép.
Đường kính danh nghĩa
d (mm)
Diện tích mặt cắt ngang danh nghĩa
An (mm2)
Khối lượng 1m chiều dài (Kg/m) Sai lệch cho phép
(%)
6 28.3 0.222 +/-8
8 50.3 0.395 +/-8
10 78.5 0.617 +/-8
Độ bền kéo: Vật liệu thử phải phù hợp với yêu cầu quy định trong bảng.
Bảng 1.14. Độ bền kéo.
Loại thép
Giới hạn Chảy trên Rch
(Mpa)
Giới hạn bền kéo Rm
(Mpa)
Tính chất dẻo Rm / Rch
Độ dãn dài (%) A5 min Agt min
CB240-T 240 380 1.46 20 2
CB300-T 300 440 16
- Thép thanh vằn:
Bảng 1.15. Kích thước, khối lượng 1 mét chiều dài và sai lệch cho phép.
Đường kính thanh danh nghĩa d(mm)
Diện tích mặt cắt ngang danh nghĩa An (mm2)
Khối lượng 1 mét dài Kg/m Sai lệch cho phép (%)
12 113 0.888 +/-6
14 154 1.21 +/-5
16 201 1.58 +/-5
18 254.5 2 +/-5
20 314 2.47 +/-5
22 380.1 2.98 +/-5
25 491 3.85 +/-4
Độ bền kéo: Vật liệu thử phải phù hợp với yêu cầu quy định trong bảng.
Bảng 1.16. Kích thước, khối lượng 1 mét chiều dài và sai lệch cho phép.
Mác thép
Rch (Mpa) nhỏ nhất
Rm (Mpa) nhỏ nhất
Độ dãn dài %
A nhỏ nhất Agt nhỏ nhất
CB300-V 300 450 19 8
CB400-V 400 570 14 8
CB500-V 500 650 14 8
Độ bền uốn:
Sau khi thử thanh thép không được gãy ,rạn nứt có thể nhìn thấy bằng mắt thường.
- Thép thanh dùng làm cốt chịu lực trong bê tông là thép cán nóng.
- Thép cuộn cacbon thấp kéo nguội dùng làm cốt thép phân bố.
Các lô sản phẩm thép cần thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý được lấy theo quy định hiện hành.
- Hàn nối cốt thép phải tuân theo các quy định của quy trình hàn.
SVTH: TRẦN XUÂN HÒA Trang 31 - Sai lệch khoảng cách bố trí thép so với thiết kế đối với các thanh thép chịu lực là ≤ 10 mm; đối với thép đai là ≤ 10 mm; sai lệch đối với lớp bảo vệ cốt thép là ± 5 mm.
- Trên mặt cốt thép không có vết nứt, dập, xoắn, vẩy sắt, dầu mỡ.
- Sai số đường kính của cốt thép ± 0.2 mm, kiểm tra có tính chất đại diện.
- Diện tích của cốt thép không được nhỏ hơn so với thiết kế 5%.
- Cường độ của cốt thép không được nhỏ hơn so với thiết kế 5%.
g. Các yêu cầu cơ bản đánh giá chất lƣợng:
- Hỗn hợp bê tông cần được sản xuất phù hợp với các yêu cầu của tiêu chuẩn này và các quy trình công nghệ được phê duyệt.
- Hỗn hợp bê tông sản xuất phải bảo đảm đạt các yêu cầu cơ bản của hỗn hợp bê tông và bê tông:
+ Tính công tác;
+ Cường độ bê tông (nén, kéo...);
+ Kích thước lớn nhất của hạt cốt liệu;
+ Thời gian đông kết;
+ Độ tách nước và tách vữa;
+ Hàm lượng bọt khí;
+ Tính bảo toàn các tính chất của hỗn hợp bê tông theo thời gian (tính công tác, độ tách nước và tách vữa, hàm lượng bọt khí) khi có yêu cầu;
+ Khối lượng thể tích;
+ Các tính chất khác.
- Nhà sản xuất phải bảo đảm chế tạo hỗn hợp bê tông đạt các chỉ tiêu chất lượng định trước của hỗn hợp bê tông phù hợp với điều kiện vận chuyển trong hợp đồng mua - bán.
- Mức độ phân tầng (độ tách nước và độ tách vữa) của hỗn hợp bê tông không được vượt quá các giá trị quy định trong bảng 1.17:
Bảng 1.17. Giá trị giới hạn về độ phân tầng của hỗn hợp bê tông Mác hỗn hợp bê tông
theo tính công tác
Độ phân tầng, %, không vượt quá các giá trị
Độ tách nước Độ tách vữa
SC 0,1 2
Từ C4 đến C1 0,2 3
D1 và D2 0,4 3
D3 và D4 0,8 4
- Lựa chọn thành phần hỗn hợp bê tông
Khi sử dụng các phương pháp chọn thành phần bê tông khác cần phải tuân thủ tính hệ thống trong các chỉ dẫn và các tiêu chuẩn áp dụng.
- Đối với hỗn hợp bê tông trộn khô, độ ẩm của các vật liệu chế tạo không vượt quá 0,1%
theo khối lượng.
SVTH: TRẦN XUÂN HÒA Trang 32