CHƯƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC
2.5. Các yếu tố ảnh hưởng và giải pháp nâng cao cường độ cho bê tông
2.5.2. Ảnh hưởng của cường độ đá xi măng
Cường độ bê tông phụ thuộc vào cường độ cốt liệu, cường độ của đá xi măng và cường độ của miền liên kết. Cường độ đá xi măng lại phụ thuộc vào mác xi măng và tỷ lệ N/X. Có thể xem:
Rb = f (Rđá xi măng, RCL, Rdính kết); Rđá xi măng = f (Rx, N/X)
Khi mác xi măng cao thì cường độ đá xi măng tăng dẫn đến cường độ bê tông cũng tăng theo, khi mác xi măng thấp thì ngược lại. Khi tỷ lệ N/X hợp lý thì đá xi măng có độ rỗng bé nhất nên có cường độ cao, do đó cường độ bê tông cũng cao. Khi tỷ lệ N/X quá cao, nước tự do còn tồn tại nhiều khi bay hơi sẽ để lại nhiều lỗ rỗng trong đá xi măng làm cường độ của đá xi măng giảm, nên cường độ bê tông cũng giảm. Ngoài ra, nếu lượng nước quá nhiều thì hỗn hợp bê tông dễ bị phân tầng không thể thi công được.
Độ rỗng của đá xi măng tạo ra do lượng nước tự do bay hơi có thể xác định theo công thức sau:
R = (N - ωX).100%/1000
Trong đó : N, X - Lượng nước và xi măng trong 1 m3 bê tông;
ω - Lượng nước liên kết hóa học tính bằng % khối lượng xi măng. Ở tuổi 28 ngày, lượng nước liên kết hóa học khoảng 15 – 20%.
CT1: Công thức N.M.Beliaev: b28 Rx 1,5; / 2
R daN cm
K N X
=
28
Rb - Cường độ chịu nén giới hạn của bê tông sau 28 ngày dưỡng hộ, daN/cm2; Rx - Mác của xi măng, daN/cm2;
K – Hệ số kinh nghiệm, kể đến chất lượng của cốt liệu như hình dạng, đặc trưng bề mặt. Đối với đá dăm K = 3,5 và đối với sỏi K = 4.
Công thức này không chính xác lắm vì tỷ lệ N/X ngoài thực tế dùng tương đối lớn.
Hình 2.23 Sự phụ thuộc cường độ bê tông vào lượng nước nhào trộn
a- Vùng hỗn hợp bê tông cứng không đầm chặt được; b- Vùng hỗn hợp bê tông có cường độ và độ đặc cao nhất; c- Vùng hỗn hợp bê tông dẻo; d- Vùng hỗn hợp bê tông chảy.
Mối quan hệ giữa cường độ bê tông với mác xi măng và tỷ lệ N/X được biểu diễn qua các công thức sau:
CT2: Công thức B.I. Bolomey - Skramtaev:
Trong thực tế, để công thức tính toán được đơn giản hơn, người ta lấy ngược lại tỷ số N/X là X/N. Trong trường hợp này, cường độ bê tông là một hàm số của X/N, nghĩa là:
( )
b
R f X
= N
Và ở dạng chung thì công thức có thể biểu thị bằng phương trình:
28
AR (x )
b
R X B
= N − kG/cm2
Trong đó A và B là hệ số thực nghiệm, nó phụ thuộc vào chất lượng cốt liệu (dạng hạt, trạng thái bề mặt, cường độ, …), phương pháp xác định mác xi măng và nhiều yếu tố khác. Nếu biểu diễn bằng đồ thị hàm số Rb = f (X/N) là một dạng đường cong phức tạp, trong đó có một đoạn ở dạng gần đường thẳng (hình 2.7)
Hình 2.24 Sự phụ thuộc của cường độ bê tông vào tỷ lệ Rb = f(X/N)
Trong thực tế giá trị của tỷ lệ X/N thường nằm trong khoảng từ 2,5-3,5. Qua thí nghiệm các loại bê tông dùng nhiều loại xi măng và cốt liệu khác nhau thấy rằng, phần đường thẳng kéo dài (Khi X/N > 2,5) sẽ cắt trục hoành tại điểm O2, bên trái gốc tọa độ, và cách gốc tọa độ một khoảng B1. Để đơn giản hóa công thức tính toán cường độ bê tông, giáo sư Skramtaev đã đề nghị xem giá trị B và B1 là không đổi và lấy bằng 0,5.
Như vậy công thức tính toán sơ bộ cường độ bê tông theo Bolomey - Skramtaev sẽ có dạng như sau:
Khi: X/N ≤ 2,5 thì b28 . x. X 0, 5 R A R
N
= − X/N > 2,5 thì b28 1. x. X 0, 5 R A R
N
= + Thay các giá trị A và A1 ở bảng 2.2 vào công thức của Bolomey – Skramtaev ta được sự phụ thuộc của cường độ bê tông vào tỷ lệ X/N biểu thị ở đồ thị hình 2.5. Khi đó mác của xi măng càng cao, góc φ càng lớn và cường độ bê tông càng cao.
Chất lượng
vật liệu
Chỉ tiêu đánh giá
Hệ số A và A1 ứng với xi măng thử cường độ theo
TCVN 6016:1995
TCVN 4032:1985 (p.p vữa dẻo)
Phụ lục 1 (p.p nhanh)
A A1 A A1 A A1
Tốt
- Xi măng hoạt tính cao, không trộn phụ gia thủy.
- Đá sạch, đặc chắc, cường độ cao, cấp phối hạt tốt.
- Cát sạch, Mdl = 2,4÷2,7
0.54 0.34 0.6 0.38 0.47 0.30
Trung bình
- Xi măng hoạt tính trung bình, Pooc lăng hõn hợp, chứa 10÷15%
phụ gia thủy.
- Đá chất lượng phù hợp với TCVN 1771:1987.
- Cát chất lượng phù hợp với TCVN 1770:1986, Mdl = 2.0÷3.3
0.50 0.32 0.55 0.35 0.43 0.27
Kém
- Xi măng hoạt tính thấp, Pooc lăng hỗn hợp chứa trên 15% phụ gia thủy.
- Đá có 1 chỉ tiêu chưa phù hợp TCVN 1771:1987
- Cát mịn, Mdl < 2,0
0.45 0.29 0.50 0.32 0.40 0.25
Bảng 2.23 Hệ số chất lượng vật liệu A và A1
Khi tỉ lệ X/N ≤ 2,5 đồ thị biểu diễn cường độ bê tông là một chùm đường thẳng xuất phát từ điểm O1, còn khi X/N > 2,5 thì đồ thị biểu diễn cường độ bê tông là một chùm đường thẳng xuất phát từ điểm O2.