CHƯƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC
2.3. Ảnh hưởng của hàm lượng và tính chất cốt liệu đến tính chất của bê tông cường độ cao [8]
Cốt liệu (nhỏ và lớn) chiếm một thể tích và khối lượng lớn trong hỗn hợp bê tông. Cỡ hạt, cấp phối hạt, tính chất bề mặt hạt và những đặc trưng chất lượng khác của chúng có ảnh hưởng đến tính chất của hỗn hợp bê tông. Ở nước ta thành phần hạt của cát và
20 đá được quy định riêng, tỷ lệ phối hợp hai loại cốt liệu này được xác định thông qua thành phần bê tông.
Nếu thay đổi cỡ hạt và cấp phối hạt của hỗn hợp cốt liệu, tổng diện tích bề mặt ngoài của cốt liệu sẽ biến đổi trong một phạm vi đáng kể và nếu với một lượng nước nhào trộn không đổi, tính chất lưu động của hỗn hợp bê tông thay đổi rõ ràng. Hình dạng hạt, tính chất bề mặt hạt, tính hút nước của cốt liệu đều ảnh hưởng đến tính lưu động của hỗn hợp bê tông. Hỗn hợp bê tông từ cuội sỏi có hình dạng hạt tròn, bề mặt nhẵn, với cùng một lượng nước nhào trộn sẽ có tính lưu động lớn hơn hỗn hợp bê tông từ đá dăm có nhiều hạt dẹt, bề mặt nhám ráp.
Hàm lượng cốt liệu tối ưu thường được xác định qua con đường thực nghiệm và có thể tính toán sơ bộ. Trên cơ sở các hạt cốt liệu nhỏ sẽ lấp đầy các lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu lớn, và các hạt cốt liệu nhỏ sẽ được bao bọc bởi vữa xi măng để độ rỗng trong bê tông là nhỏ nhất. Cốt liệu là tập hợp các hạt riêng biệt, đối với chúng tồn tại một số quy luật chung. Do đó ta cần phải xét tới 3 đặc trưng chất lượng của cốt liệu:
Tính chất cơ lý và cấu trúc của cốt liệu
Xét đến tính chất cơ lý và cấu trúc của cốt liệu là xét đến cường độ, độ đặc, tính hút nước, khối lượng thể tích tự nhiên (đổ đống), độ bào mòn, cọ mòn, tính bền chắc trong các môi trường xâm thực. Với cốt liệu lớn, chỉ tiêu quan trọng nhất là cường độ và tính chịu băng giá, khối lượng thể tích (đổ đống), khối lượng riêng cũng như độ hút nước phản ánh độ rỗng và trong một chừng mực nào đó tính chất rỗng của cốt liệu cho phép đánh giá gián tiếp cường độ của nó.
Với cát, độ sạch và cấp phối hạt là những chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng lớn đến cường độ bê tông và phẩm chất sử dụng. Cát tự nhiên tốt nhất là cát thạch anh cho sản xuất bê tông.
Hình dạng hạt và cấp phối hạt
Hình dạng hạt cốt liệu và tính chất bề mặt của chúng ảnh hưởng đến cấu tạo cuội kết của bê tông và cường độ dính kết giữa cốt liệu và đá xi măng, do đó ảnh hưởng tới cường độ của bê tông. Khi chế tao bê tông có cường độ cao nên dùng đá dăm từ đá gốc có cường độ cao. Đối với cốt liệu nhỏ thì hình dạng hạt có tác dụng quan trọng: cát núi có hình dạng góc cạnh so với cát sông, với các điều kiện như nhau sẽ đảm bảo cho vữa có cường độ cao hơn. Hạt dăm có dạng hình kim hình dẹt ảnh hưởng không có lợi tới
21 cường độ bê tông. Khi sử dụng cốt liệu có hình dạng thoi, dẹt hì cường độ của bê tông sẽ định hướng khác nhau tùy theo từng phương khác nhau (xem hình 2.2).
Hình 2.2. Cường độ bê tông khi có cốt liệu hạt thoi, dẹt [8]
Kích thước hạt lớn nhất của cốt liệu lớn (Dmax) là loại cỡ hạt mà 90% các hạt cốt liệu có thể đi qua mắt sàng tương ứng. Nâng cao Dmax có thể giảm được lượng dùng xi măng, nhưng để tăng tính đồng nhất của hỗn hợp bê tông thường sử dụng cốt liệu có Dmax nhỏ.
Hàm lượng các tạp chất có hại
Tạp chất có hại trong cốt liệu có ảnh hưởng khá lớn đển cường độ của bê tông. Các tạp chất có hải như bụi, bùn, sét bám dính trên bề mặt hạt cốt liệu tạo thành một lớp mỏng, làm giảm lực dính kết giữa xi măng và cốt liệu dẫn đến hạ thấp cường độ của bê tông.
Vì thế cần hạn chế hàm lượng này khi chế tạo bê tông cường độ cao.
Tạp chất hữu cơ trong cốt liệu cũng ảnh hưởng xấu đến cường độ bê tông vì thế cần hạn chế hàm lượng của nó. Để đánh giá mức độ chứa tạp chất hữu cơ người ta dùng phương pháp so sánh với màu tiêu chuẩn. Hàm lượng các tạp chất chứa sun-phát cũng có hại đối với tính chất của bê tông, đặc biệt có hại đối với bê tông rắn chắc ở nhiệt độ và độ ẩm cao và đối với bê tông làm việc trong điều kiện độ ẩm thay đổi vì nó tạo ra trong bê tông chất axit sulphuarít dù với hàm lượng thấp.
Đối với đề tài nghiên cứu, cốt liệu lớn được sử dụng là xỉ thép có đặc điểm cấu trúc rỗng, bề mặt hạt ghồ ghề nhám ráp nhiều vết rỗ với vô số lỗ rỗng hở. Do đó khi sử dụng xỉ thép để chế tạo bê tông cường độ cao, nếu không làm cho hạt xỉ bão hòa trước khi trộn bê tông thì lượng nước nhào trộn sẽ bị hạt xỉ hút đáng kể, hỗn hợp bê tông sẽ trở nên khô cứng. Tuy nhiên bề mặt nhám ráp cao của xỉ thép có ưu điểm là đảm bảo sự gắn kết tốt giữa đá xi măng và cốt liệu. Bên cạnh đó thì hình dạng tương đối tròn của hạt xỉ sẽ có lợi cho bê tông về mặt chịu lực. Xỉ ra khỏi lò có kích thước tương đối
22 lớn nên được nghiền, đập, sàng, xay đến kích thước nhất định. Những tính chất cơ lý của xỉ thép như cường độ, độ hút nước, khối lượng thể tích, tính co ngót của bê tông cường độ cao cốt liệu xỉ thép sẽ được nghiên cứu trong đề tài.