CHƯƠNG 5 BÊ TÔNG DÙNG CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ 5.1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI 5.1.1. Khái niệm: Bê tông dùng CKD vô cơ là những loại vật liệu đá nhân tạo không nung, thành phần bao gồm CKD vô cơ, dung môi (nước), cốt liệu (cát, sỏi hay đá dăm) và phụ gia, được nhào trộn theo một tỷ lệ nhất định, rắn chắc lại mà thành. Hình 1.1. Bêtông và thành phần vật liệu: ximăng, cát, đá, nước. − Hỗn hợp nguyên liệu mới nhào trộn xong gọi là hỗn hợp bê tông hay bê tông tươi. − Ưu điểm của bê tông: + Cường độ tương đối cao. + Có thể chế tạo được những loại bê tông đáp ứng cấu kiện có cường độ, hình dạng và yêu cầu tính chất khác nhau. + Giá thành rẻ, bền vững với điều kiện thời tiết. 48 + Có khả năng làm việc đồng thời với vật liệu thép. − Nhược điểm: + Khối lượng thể tích lớn. + Cách âm, cách nhiệt kém, không chịu được nhiệt độ cao. + Khả năng chống ăn mòn yếu. 5.1.2. Phân loại: − Theo CKD sử dụng: + Bê tông xi măng: chất kết dính là xi măng. + Bê tông Silicat: chất kết dính là vôi. + Bê tông thạch cao …. − Theo dạng cốt liệu sử dụng: + Bê tông cốt liệu đặc. + Bê tông cốt liệu rỗng. + Bê tông cốt liệu đặc biệt: chống axit, chống phóng xạ, chịu nhiệt. − Theo khối lượng thể tích: + Bê tông đặc biệt nặng: ρ> 2500kg/m 3 . + Bê tông nặng: ρ= 2500÷1800kg/m 3 . + Bê tông nhẹ: ρ= 1800÷500kg/m 3 . + Bê tông đặc biệt nhẹ: ρ< 500kg/m 3 . 49 − Theo công dụng: + Bê tông chịu nhiệt. + Bê tông thường chịu lực. + Bê tông thuỷ công, − Theo cường độ (mẫu trụ D=15, H=30cm, tuổi 28ngày): + Bêtông thường, cường độ từ 15-60Mpa. + Bêtông cường độ cao, cường độ nén 60-100MPa. 5.2. VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG XI MĂNG 5.2.1. Xi măng: Hình 1.1. Ximăng Poóclăng. 2. Vai trò: − Cùng với nước tạo thành hồ dẻo bao bọc các hạt cốt liệu thành lớp bôi trơn, tạo ra độ dẻo ban đầu cho hỗn hợp bê tông mới trộn. − Nhét đầy khoảng trống còn lại giữa các hạt cốt liệu để tạo độ đặc cho bê tông. 50 − Khi rắn chắc liệu liên kết các hạt cốt lại tạo khối đồng nhất có cường độ. − Xi măng đóng vai trò chính trong các hiện tượng biến dạng và xâm thực đối với bê tông, quy định giá thành bê tông. 3. Yêu cầu kỹ thuật của xi măng: phù hợp theo TCVN 2682-99 − Chủng loại: có thể dùng tất cả các loại xi măng pooclăng và các dạng đặc biệt của nó. Tuy nhiên, loại xi măng dùng phải phù hợp với môi trường của công trình sử dụng: môi trường ăn mòn, xâm thực,… − Mác xi măng: Việc lựa chọn mác xi măng là đặc biệt quan trọng, nó vừa đảm bảo đạt mác bê tông thiết kế, vừa đảm bảo yêu cầu kinh tế. + Không nên dùng xi măng mác thấp chế tạo bê tông mác cao → dùng nhiều xi măng → giá thành tăng. + Không dùng xi măng mác cao để chế tạo xi măng mác thấp, vì như thế có thể xảy ra hiện tượng không đủ lượng xi măng đẻ bao bọc cốt liệu → cường độ bê tông giảm. − Vậy lượng xi măng phải dùng [X min ] <X < [X max ] + [X min ]: là lượng xi măng nhỏ nhất giới hạn do yêu cầu về phẩm chất và độ bền của bê tông đặt ra và phụ thuộc đặc tính của môi trường sử dụng bê tông. Bảng a.1. Quy định lượng ximăng tối thiểu, X(kg/m 3 bêtông) Điều kiện làm việc của kết cấu công trình Phương pháp lèn chặt 51 Bằng tay Bằng máy Trực tiếp tiếp xúc với nước 265 240 Ảnh hưởng trực tiếp mưa gió 250 220 Không ảnh hưởng mưa gió 220 200 + [X max ]: là lượng xi măng lớn nhất giới hạn đảm bảo giá thành bê tông hợp lý, hạn chế nhiệt thuỷ hoá lớn của xi măng trong bê tông khối lớn; hạn chế hiện tượng xâm thực và biến dạng của đá bê tông. − Mác XM yêu cầu đối với: Bê tông dẻo cao: R X = 1,5÷3,0R b (R b ≥300→ R X = 1,5R b ). Bê tông ít dẻo: R Xmin = R b Hiện nay có thể chế tạo các loại bê tông có mác cao hơn mác XM. − Thời gian ninh kết: phải đảm bảo đủ thời gian để thi công trong những điều kiện cụ thể. Bảng a.2. Mác ximăng chế tạo bêtông Mác bêtông, MPa 20 30 40 50 60 và lớn hơn Mác ximăng, MPa 20 30 40 50 và lớn hơn 5.2.2. Nước: 1. Vai trò: − Cùng với xi măng tạo độ dẻo ban đầu cho hỗn hợp bê tông. − Tham gia vào quá trình thuỷ hoá, rắn chắc của xi măng và bê tông. − Tham gia liên kết các hạt cốt liệu thành khối bê tông. 2. Yêu cầu: 52 − Phải có đủ phẩm chất để không ảnh hưởng xấu đến thời gian ninh kết rắn chắc của xi măng và không gây ăn mòn cốt thép. Theo TCVN 4506-87: + Độ PH ≥ 4. + Tổng lượng muối hoà tan ≤ 35g/l, riêng muối SO 4 2- ≤ 0,27%. + Không chứa các chất đường, dầu, mỡ. Hình 1.1. Nước − Lượng nước nhào trộn N phải đảm bảo max       ≤ X N X N và phụ thuộc vào: + Loại kết cấu. + Tính chất kết cấu. + Môi trường sử dụng. + Phương pháp thi công. 5.2.3. Phụ gia 1. Vai trò: 53 Cải thiện một hoặc một số đặc tính kỹ thuật của hỗn hợp bê tông và bê tông theo hướng có lợi cho người sử dụng như: tính công tác, thời gian rắn chắc của bê tông, khả năng chống thấm của bê tông. Hình 1.1. Phụ gia khoáng (tro bay, muội silic …) 2. Các loại thường dùng: − Phụ gia vô cơ nghiền nhỏ: + Phụ gia hoạt tính: là chất phụ gia có khả năng tác dụng với Ca(OH) 2 sinh ra thuỷ hoá xi măng, để tạo thành các hợp chất bền vững trong nước. VD: puzzolan, silicafume, tro trấu, tro bay Hình 1.1. Phụ gia hoá học + Phụ gia trơ: là chất phụ gia không có khả năng tương tác hoá học với sản phẩm thuỷ hoá CKD nhưng có khả năng 54 làm tăng tính dẻo của hỗn hợp bê tông, làm bê tông có cấu tạo đặc chắc, giảm lượng dùng xi măng. − Phụ gia hoá học: + Phụ gia rắn nhanh: là chất PG có tác dụng tăng tốc độ rắn chắc của xi măng trong bê tông. Có 2 loại: phụ gia điện li và phụ gia tạo mầm tinh thể. + Phụ gia tăng dẻo: là phụ gia có tác dụng giảm nội ma sát trong hỗn hợp bê tông mới trộn, kết quả làm tăng độ dẻo của hỗn hợp bê tông, giảm lượng nước nhào trộn, tăng cường độ bê tông. Có hai loại: phụ gia dẻo thường và phụ gia siêu dẻo. + Phụ gia chống thấm: là phụ gia có tác dụng hạn chế nước thấm qua bê tông, tăng khả năng chống thấm của bê tông. Có 2 loại chính là: kết tủa và tạo màng. 5.2.4. Cốt liệu 1. Tổng quan về cốt liệu a. Khái niệm và phân loại Cốt liệu cho bê tông là tất cả các hạt rời có nguồn gốc từ các loại đá tự nhiên hoặc nhân tạo. Có kích thước cỡ hạt từ 0,14÷150mm (khi cỡ hạt 0,14÷5mm là cát và 5÷150mm là sỏi hay đá dăm). 55 Hình 1.1. Các kích thước hạt cốt liệu sử dụng trong bêtông. Phân loại cốt liệu: − Theo nguồn gốc: Cốt liệu thiên nhiên và cốt liệu nhân tạo. + Cát, sỏi do đá thiên nhiên bị phong hoá tạo thành gọi là cốt liệu thiên nhiên. + Cát, sỏi do nghiền từ đá thiên nhiên gọi là cốt liệu nhân tạo (cát nghiền, đá dăm). − Theo cỡ hạt: + Cốt liệu thô (đá): 5÷10, 10÷20, 20÷40, 40÷80, 80÷150. + Cốt liệu nhỏ (cát): 0,14÷0,315; 0,315÷0,63; 0,63÷1,25; 1,25÷2,5; 2,5÷5. b. Vai trò của cốt liệu − Làm khung chịu lực: các hạt cốt liệu sắp xếp xen kẽ với nhau làm tăng độ đồng nhất và tăng độ ổn định thể tích. − Chiếm không gian làm giảm lượng dùng CKD, hạ giá thành bê tông. 56 − Chống co ngót và các hình thức biến dạng khác: từ biến, biến dạng dẻo,… c. Yêu cầu kỹ thuật của cốt liệu: − Khối lượng thể tích: chỉ tiêu ảnh hưởng KLTT của HHBT và bê tông, là chỉ tiêu cần thiết cho việc thiết kế thành phần cấp phối bê tông. + KLTT hạt cốt liệu gần bằng KLTT đá mẹ, với các loại đá đặc dùng cho bê tông có thể coi gần đúng: ρ v hạt = ρ cl . + KLTT đổ đống (đổ dời tự nhiên): là KLTT của 1 đơn vị thể tích cốt liệu ở trạng thái đổ dời tự nhiên. + KLTT lèn chặt: là KLTT của 1 đơn vị thể tích cốt liệu ở trạng thái lèn chặt hoàn toàn. − Khối lượng riêng: khối lượng riêng của CL bằng khối lượng riêng của đá gốc. − Đặc tính bề mặt: là chỉ tiêu đánh giá mức độ nhám giáp trên bề mặt CL. Cho nên nó ảnh hưởng đến nội ma sát của hỗn hợp bê tông, khả năng dính bám giữa CL và đá xi măng, vữa xi măng. − Cường độ cốt liệu − Thành phần hạt: là yếu tố quyết định sự xắp xếp của khung cốt liệu trong bê tông; ảnh hưởng đến tính dẻo của hỗn hợp bê tông. Để đánh giá một thành phần hạt cốt liệu tốt thường thông qua 3 chỉ tiêu: + Số cấp hạt trong cốt liệu. + Tương quan đường kính giữa hai cấp hạt. 57 [...]... 10- 15 lít và 78 nếu Nyc của cát tăng lên hoặc giảm đi cứ 1% thì lượng nước tăng lên hay giảm đi 5 lít Bảng tra lượng dùng nước sơ bộ Kích thước lớn nhất của cốt liệu lớn, Độ mm cứng, s 10 20 40 70 300 150 -200 60-100 30- 45 Kém dẻo Dẻo Rất dẻo Nhão 14 58 10-12 15- 20 0-10 - Tính co nở thể tích của b tông Trong quá trình rắn chắc, bê tông thường phát sinh biến dạng thể tích, nở ra trong nước và co lại trong không khí Về giá trị tuyệt đối độ co lớn hơn nở 10 lần Ở một giới hạn nhất định độ nở có thể làm tốt hơn cấu trúc của bê tông, ... 2 ,5 ÷ 3,3 N Năm 1 955 ÷1960 kết hợp cả 2 công thức: Rb X ± 0 ,5 =A.RX( N ) A: hệ số phụ thuộc loại HHBT (N/X), chất lượng dùng bê tông, phương pháp xác định mác XM (Tra bảng 8 .5 – p160) 70 Phương pháp xác định cường độ bê tông và mác bê tông: Phương pháp phá hoại: chế tạo mẫu → nén vỡ mẫu tính R: TCVN 3118-93 4 − − Phương pháp không phá hoại: không tạo mẫu, xác định R trực tiếp trên kết cấu bằng: súng... truyền vào bên trong chậm Nhưng nếu nhiệt độ tác 72 dụng lên bê tông cao hơn hoặc lâu hơn thì bê tông sẽ tiếp tục bị phá hoại Như vậy khi xây dựng các công trình hay bộ phận kết cấu thường xuyên tiếp xúc với nhiệt độ cao người ta phải dùng các loại bê tông chịu nhiệt Tính biến dạng của b tông B tông là một vật liệu đàn hồi dẻo Biến dạng gồm có 2 phần: biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo: 5. 3.7 − Biến... theo các công thức sau: R X = b ± 0 .5 N AR X X = 1.4 ÷ 2 .5 N − Khi − Khi N X > 2 .5 hoặc N = 0.4 ÷ 0.7 ta có: X R X = b + 0 .5 N AR X ta có: Rb X = − 0 .5 N A1R X Trong đó: − Rb = mác của bê tông yêu cầu; Rx = mác của xi măng; − A, A1 = Hệ số, được xác định theo bảng sau: − Phẩm chất cốt A A1 79 liệu Chất lượng tốt Chất lượng trung bình Chất lượng kém c 0, 65 0,6 0 ,55 0,37 Xác định lượng xi măng (X) X= . CHƯƠNG 5 BÊ TÔNG DÙNG CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ 5. 1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI 5. 1.1. Khái niệm: Bê tông dùng CKD vô cơ là những loại vật liệu đá nhân tạo không nung, thành phần bao gồm CKD vô cơ, . yếu. 5. 1.2. Phân loại: − Theo CKD sử dụng: + Bê tông xi măng: chất kết dính là xi măng. + Bê tông Silicat: chất kết dính là vôi. + Bê tông thạch cao …. − Theo dạng cốt liệu sử dụng: + Bê tông. phần hạt của cát (theo TCVN 757 0- 2006) Sàng, mm 5 2 ,5 1, 25 0,63 0,3 15 0,14 A i cát thô, (%) 0 0-20 15- 45 35- 70 65- 90 90-100 A i cát mịn, (%) 0 0 0- 15 0- 35 5- 65 65- 90 b. Môđun độ lớn của cát Môđun