THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG

- Nước không được chứa các tạp chất với liều lượng làm thay đổi thời gian đông kết của vữa ximăng hoặc làm giảm cường độ nén của bêtông và thoả mãn các yêu cầu ở bảng 1.20 khi so sánh vớ

PHAM HUY CHÍNH

_THIẾT KE

THANH PHAN BE TONG

roa BHBAL- KI ¡NHÀ XUẤT BẢN XÂY DỰNG

| fRƯỜNG PBHDLTR:~ \ HÀ NỘI - 2007

THY VIEN |

‘uc!

lạ 2000076 —— 5

LỜI NÓI ĐẦU

Thông thường trong xây dựng cơ bản, chỉ phí về vật liệu chiếm khoảng

55 ~ 65% tổng giá thành xây dựng Vì vậy, tiết kiệm vật liệu và nâng cao chất lượng thi công có ý nghĩa rất quan trọng

Xây dựng nhanh và kinh tế trên nên tảng khoa học công nghệ hiện đại -

đó là biểu hiện tính hiệu quả cao của xây dựng cơ bản

Kinh tế về vật liệu có quan hệ trước tiên đến ximăng, mà tiết kiệm ximăng phụ thuộc nhiều vào việc chọn thành phần bêtông

giới thiệu các phương pháp tính toán chọn thành phần bêtông để đạt được mục đích trên, mà vẫn đảm bảo được các tính chất yêu câu đối với bêtông Tuy nhiên do trình độ và kinh nghiệm có hạn, nên trong quá trình biên

góp xây dựng

Tac gia

NHỮNG KÍ HIỆU QUY ƯỚC

M, - mác bêtông;

Rye Ry Rye - cường độ giới hạn của bêtông, vữa và bêtông cất về chịu

nén sau 28 ngày đêm đông kết tiêu chuẩn;

M, - mac ximang;

R, - cường độ của ximăng;

S- _ độ sụt hình nón của hỗn hợp bêtông đặc trưng cho độ linh

Các chỉ số phụ ghi ở dưới nhu x, d, c, cl, b, v, vx chi các

loại vật liệu tương ứng là ximăng, đá dăm (hoặc sỏi), cat,

Vi du: V, - thể tích tuyệt đối của cát; V, - thể tích tuyệt

đối của vữa;

V„- thể tích vun đốngC) của vật liệu hat, chi số phụ biểu thị

loại vật liệu, y- trọng lượng đơn vị hay dung trọng (khối lượng riêng) của

vật liệu ở thể chặt, kg// Chi số phụ biểu thị loại vật liệu

Ví dụ: y„ - trọng lượng đơn vị của cát;

* Còn gọi là thể tích xốp, hay thể tích tự nhiên Ví dự: Vọ,c - thể tích vun đống của cát;

Yo- dung trọng vun đống của vật liệu hạt ở trạng thái tiêu

chuẩn Chỉ số phụ biểu thị loại vật liệu

Ví dụ: y„„ - dung trọng vun đống của cát;

Y„- dung trọng tính toán (lí thuyết) của hỗn hợp bêtông ở thể

chặt, kg/?;

Yạ„p - dung trọng thực tế của hỗn hợp bêtông ở thé chat, kg//;

r- độ rỗng của vật liệu hạt vun đống trong điều kiện tiêu

chuẩn, tính bằng số phần đơn vị hay % Chỉ số phụ chỉ loại

vật liệu

Ví dụ: rạ - độ rỗng của đá dăm ở trạng thái vun đống;

Mẹ - môdun độ lớn của cát (là đại lượng không thứ nguyên);

X, D, C, N, C.L - tương ứng là trọng lượng của ximăng, đá dam, cat,

nước, cốt liệu trong 1m” bêtông hay hỗn hợp bêtông ở thể

chặt, kg/mẺ:

WỊ - độ hút nước của vật liệu, tính bằng tỉ lệ % trọng lượng của

nó ở trạng thái khô;

œ - _ hệ số lấp đầy lỗ rỗng giữa các hat da dam boi vữa;

œ, - hệ số lấp đầy lỗ rỗng giữa các hạt đá dam bdi cat:

L,- hàm lượng cát trong hỗn hợp các cốt liệu, tính bằng số phần don vi, hay %;

œ,„- hệ số lấp đầy lỗ rỗng của các hạt cốt liệu (cát + đá dam) hay cát bởi vữa ximăng;

CHl - cỡ hạt lớn nhất của cát, đá dăm, sỏi

Ví dụ: CHụ - cỡ hạt lớn nhất của đá dăm;

C/Ð - tỉ lệ giữa cát và đá dăm theo trọng lượng, tính bằng số phần

don vi, hay %;

vật liệu

Vi du: A, - hệ số hút nước của cát;

Ry - cường độ của đá gốc sản xuất ra dé dam;

Chương 1

BÊTÔNG VÀ NHỮNG VẬT LIỆU

DE CHE TAO HON HOP BETONG

11 NHONG KHAI NIEM CO BAN VE BETONG

1.1.1 Dinh nghia

đến trạng thái đồng nhất

Bêtông là hỗn hợp bêtông được tạo hình đã đông cứng

1.1.2 Phân loại

Có nhiều cách phân loại bêtông:

a) Theo dung trọng có các loại:

bêtông xỉ, bêtông silicat

d) Theo phạm vi sử dụng, có các loại: bêtông dùng cho công trình xây dựng, giao thông, bêtông cách nhiệt, bêtông thuỷ công, bêtông mật đường, bêtông sân bay, v.V

e) Theo cấu trúc có các loại: bêtông đặc chắc, bêtông tổ ong, bêtông xốp

? Theo cường độ nén ở tuổi 28 ngày đêm có các loại:

- Bêtông thường, có Rạạ = 300 - 500 kG/cm”;

- Bêtông cường độ cao R+„s = 600 - 800 kG/cm”:

- Bêtông cường độ rất cao R›; = 1000 - 1500 kG/cm);

1.1.3 Cường độ và mác bêtông

a) Cường độ

Cường độ - chỉ tiêu cơ học quan trọng, thể hiện khả năng chịu lực của bêtông

Cường độ chịu nén của bêtông được xác định bằng phương pháp thí

nghiệm phá hoại mẫu trên máy nén Với mẫu lập phương:

N R=—

F

R - cường độ chịu nén của bét6ng mau;

N - lực nén phá hoại mẫu;

F - diện tích tiết diện mẫu

- Cường độ chịu kéo

Cường độ chịu kéo của bêtông cũng được xác định bằng phương pháp thí

nghiệm phá hoại trên mẫu kéo Khi đó:

Bêtông là vật liệu không đồng nhất Từ cùng một loại bêtông làm ra m

mẫu thử giống nhau và thí nghiệm trong cùng một điều kiện như nhau sẽ thu

được các giá trị cường độ khác nhau Rị, R¿, , Rm và cường độ trung bình

xác định theo công thức:

R, +R, + +R, R,, =——_—_——

m

- Cường độ tiêu chuẩn

Cường độ tiêu chuẩn của bêtông là cường độ được lấy với xác suất 95%

(nghĩa là trung bình khi thử 100 mẫu, thì trên 95 mẫu có cường độ không

nhỏ hơn trị số đã nêu):

ky, n> kp, - hé số an toàn về nén và về kéo, bằng 1,3;

- hệ số điều kiện làm việc, xét đến những yếu tố làm ảnh hưởng đến cường độ của bêtông so với điều kiện bình thường

_ b) Mác bêtông

Mác theo cường độ chịu nén là chỉ tiêu cơ bản của bêtông, kí hiệu bằng chữ

M, là con số lấy bằng cường độ chịu nén trung bình tính theo đơn vị kG/cm? của các mẫu lập phương (15 x 15 x 15cm), 6 tuổi 28 ngày, được dưỡng hộ

trong điều kiện tiêu chuẩn và được thí nghiệm với tốc độ gia tải tiêu chuẩn

Theo quy định, bêtông được thiết kế với các mác sau:

- Đối với bêtông nặng: M50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400,

500, 600;

- Đối với bêtông nhẹ: M25, 50, 75, 100,150, 200, 250, 300, 350, 400

1.2 VAT LIEU DE CHE TAO HON HOP BETONG

Những vật liệu để chế tạo bêtông phải đáp ứng được mọi yêu cầu nêu

trong các tiêu chuẩn quốc gia và tiêu chuẩn ngành hiện hành Khi tính chất của vật liệu không phù hợp với yêu cầu của những tiêu chuẩn đó, thì phải tiến hành thí nghiệm chúng trong bêtông để có những luận cứ kinh té ki

thuật cho việc sử dụng chúng một cách hợp lí

1.2.1 Ximăng

a) Phân loại

Có nhiều cách phân loại ximăng:

- Theo độ bên (mác), ximăng được phân thành các nhém (xem bang 1.1)

- Theo tốc độ đông cứng ximăng trên cơ sở clanhke, ximăng pooclăng

được chia ra:

+ Loại đông kết bình thường và chậm: khi độ bền tiêu chuẩn đạt được sau 28

ngày đêm;

+ Loại đông kết nhanh: khi độ bền sau 3 ngày đêm đạt được > 55% độ

bền tiêu chuẩn sau 28 ngày đêm

- Theo thời gian đông kết, ximăng có các loại:

+ Đông kết chậm: khi thời gian bắt đầu đông kết quy định trên 2 giờ;

+ Đông kết bình thường: Khi thời gian bắt đầu đông kết quy định từ 45 phút

đến 2 giờ;

4+ Đông kết nhanh: khi thời gian bắt đầu đông kết, quy định dưới 45 phút

b) Chon lua ximang

Chọn loại ximăng dùng cho các kết cấu bêtông và bêtông cốt thép phụ

thuộc vào điều kiện làm việc của chúng và tính xâm thực của môi trường

Để chọn lựa ximăng dùng cho công trình có thể tham khảo bảng 1.2

Bảng 1.2 Ximăng dùng trong kết cấu bêtông và BTCT

Ximang su dung Phạm vi bố trí các Trong môi trường Trong môi trường xâm

Phần kết cấu chịu | Ximăng pooclăng, ximang | Ximang pooclăng chịu

(ở chỗ mực nước

thay đổi)

Phần trên mặt đất và | Ximăng pooclăng, ximäng

trên mặt nước của kết | pooclăng đông cứng nhanh,

Ximăng để chế tạo bêtông và vữa dùng khi đổ mối nối của các kết cấu lắp ghép cần phải có mác không thấp dưới 500

c) Yêu cầu kĩ thuật

_ Ximăng đưa vào sử dụng phải có lí lịch của nhà máy cung cấp và phải kiểm tra bằng thí nghiệm ở trong phòng

Chỉ tiêu chất lượng của các loại ximăng, xem trong các bảng 1.4 - 1.10

3 Thời gian đông kết:

- Bắt đầu, không sớm hơn, phút 45 45 45

4 Độ ổn định thể tích, xác định theo phương

6 Ham lượng mất khi nung, %, 3 5 5 5

Độ nghiền mịn:

- Phần con lai trén sang 0,08mm, %, + 15 15 15

- Bề mặt riêng, xác định theo phương pháp

Thời gian đông kết:

- Kết thúc, không muộn hơn, giờ 10 10 10

Độ ổn định thể tích, xác định theo phương

Ham lugng anhydric sunfuric (SO3), %, * 3 3 3

12

Bảng 1.6 Thành

cua ximang poo

phan khoang hoa clang bén sunfat

1 Hàm lượng mất khi nung, 3

2 Hàm lượng magiê oxyt (MgO), *

3 Hàm lượng oxyt sắt (Fe2Oa), 3

4 Ham ludng oxyt silic (SiO), #

5 Hàm lượng anhydric sunfuric (SOa), 3

6 Hàm lượng tricanxI aluminat (C3A),*

7 Tổng tetracanxi alumoferit và hai lần

tricanxi aluminat (CaAF + 2CA), 3

8 Tổng (CS + CạA), 3

9 Kiém (Na,O + 0,658K,0), +

Mức, % Bền sunfat thường | Bén sunfat cao

- Phan con lai trén sang 0.08mm, %, + 15 15 15 15

4 Thời gian đông kết:

Loai ximang Tên chỉ tiêu

4 Thời gian đông kết:

- Bất đầu, không sớm hơn, phút 45

1.2.2 Cốt liệu

a) Cốt liệu mịn

Cốt liệu mịn bao gồm các loại cát xốp thiên nhiên, cát mịn thiên nhiên và cát nhân tạo (cát nghiền)

- Yêu cầu chung:

Cát dùng trong hỗn hợp bêtông chủ yếu là cát xốp thiên nhiên loại hạt to (đến 5mm), có thành phần kích thước hạt trong phạm vi nêu ở bảng 1.11

Bảng 1.11 Giới hạn thành phần kích thước hạt của cát

đã tiến hành thí nghiệm và có các luận chứng kinh tế kĩ thuật xác đáng

- Yêu cầu đối với cát dùng cho bêtông nặng

+ Theo môđun độ lớn, dung trọng vun đống, lượng hạt < 0,14mm, cat

dùng cho bêtông nặng được chia làm 4 nhóm như ở bảng 1.12

+ Tiêu chuẩn chất lượng của cát phải đảm bảo các chỉ tiêu trong

Hàm lượng muối gốc sunfat, sunfit

tính ra SO3, tinh bang % khối lượng l 1 1 cát, 3

Hàm lượng mica, tính % khối lượng

Hàm lượng bùn, bụi, sét, tính bằng % 3 3

Hàm lượng tạp chất hữu cơ, thử theo

phương pháp so màu, màu của dung Mẫu số2 | Mẫu số2 | Mẫu chuẩn

Cát đảm bảo các chỉ tiêu ở bảng 1.14 thuộc nhóm to và vừa cho phép sử

dụng cho bêtông tất cả các mác, cát nhóm nhỏ được phép sử dụng cho

17

bêtông mác tới 300, còn cát nhóm rất nhỏ được phép sử dụng cho bêtông mac tdi 100

Trường hợp cát không đảm bảo một, hoặc một số yêu cầu nêu trong các

bang 1.12, 1.13, 1.14, hoặc cát chứa SiO; vô định hình hay các khoáng hoạt

tính khác, cát ngậm muối có gốc ion Cl' thì chỉ được phép dùng trong

bêtông sau khi nghiên cứu cụ thể, có kể đến các điều kiện làm việc của bêtông trong công trình

Điều kiện đổ bêtông Kích thước lớn nhất của hạt, mm

1 2 3

Đối với tất cả các kết cấu khi

vận chuyển bêtông bằng máy

bơm bêtông có đường kính ống:

- Yêu cầu về cường độ

Tuỳ theo công dụng, đá dăm và sỏi, cuội cần có chỉ tiêu độ bền cơ học sau đây:

+ Dùng cho bêtông: độ nén dap trong xilanh;

+ Dùng cho bêtông mặt đường ôtô: độ nén đập trong xilanh, độ mài mòn trong tang quay

Theo độ nén đặt trong xilanh, mác của đá dăm từ đá thiên nhiên được

Mác đá dăm từ đá thiên nhiên, xác định theo độ nén đập trong xilanh phải cao hơn mác bêtông:

+ # 1,5 lần đối với bêtông, mác dưới 300;

+ #2 lần đối với bêtông mác từ 300 trở lên

Trong mọi trường hợp, cường độ của đá phún xuất không được

< 800 kG/cm’, của đá biến chất # 600 kG/cm?, của đá dăm từ đá trầm tích

£100 kG/em’

Mác của sỏi và cuội theo độ nén đập trong xilanh dùng cho bêtông mác

khác nhau phải phù hợp với yêu cầu của bảng 1.17

+ Hàm lượng hạt thoi dẹt (hạt có chiều rộng hoặc chiều dày < 1/3 chiều

dai) của đá dam, sỏi, cuội không được vượt quá 35% theo khối lượng

+ Hàm lượng hạt mềm yếu và phong hoá trong đá dăm, sỏi và cưội không

được lớn hơn 10% theo khối lượng (Hạt đá dăm mềm yếu là các hạt đá dăm gốc trầm tích, hay loại phún xuất, có giới hạn bền nén ở trạng thái bão hoà nước < 200.10" N/m? Đá dam phong hoá là các hạt đá dăm gốc đá phún

xuất, có giới hạn bền nén ở trạng thái bão hoà nước < 800.10” N/m, hoặc là

các hạt đá dăm gốc đá biến chất, có giới hạn bền nén ở trạng thái bão hoà nước < 400.10” N/m”

Đá dăm mác 200 và 300 cho phép được chứa hạt mềm yếu đến 15% theo khối lượng) -

+ Hàm lượng tạp chất sunfat và sunfit (tính theo SO) trong da dam, sỏi

và cuội không được vượt quá 1% theo khối lượng

+ Hàm lượng oxyt silic vô định hình trong đá dăm, sỏi và cuội dùng làm cốt liệu cho bêtông nặng, thông thường không được vượt quá 50 ml/1000ml NaOH;

+ Hàm lượng hạt sét, bùn, bụi trong đá dăm sỏi và cuội, xác định bằng cách rửa không được vượt quá trị số ghi trong bảng 1.18, trong đó cục sét không quá 0,25%

Hàm lượng sét, bùn, bụi cho phép

¬ không lớn hơn, % khối lượng

Thành phần nước trong hỗn hợp bêtông thực hiện những phản ứng hoá

học với các thành phần khoáng của ximăng để tạo thành đá ximăng Để trộn bêtông phải dùng nước không chứa các chất có hại cho ximăng và cốt thép

Cụ thể nước trộn bêtông phải có chất lượng, thoả mãn các yêu cầu sau:

- Không chứa váng dầu hoặc váng mỡ;

- Lượng tạp chất hữu cơ 3 15 mg/i;

- Độ pH # 4 và 3 12,5;

- Không có màu khi dùng cho bêtông trang trí;

- Hàm lượng muối hoà tan, lượng ion sunfat, lượng ion clo và cặn không tan không được vượt quá các trị số ghi trong bảng 1.19

~ Khi nước được sử dụng cùng với cốt liệu có khả năng gây phản ứng kiểm

- silic, thì tổng hàm lượng ion natri và kali không được vượt quá 1000 mg/!;

Bang 1.19 Hàm lượng tối đa cho phép của muối hoà fan ion sunfat,

ion clo va can không tan trong nước trộn bêtông

L Nước trộn bêtông và nước trộn

vữa bơm bảo vệ cốt thép cho

kết cấu BTC ứng suất trước 2000 600 350 200

2 Nước trộn bêtông và nước trộn

vữa chèn mối nối cho các kết

3 Nước trộn bêtông cho các kết

cấu bêtông không cốt thép 10000 2700 3500 300

Chú thích:

1 Khi sử dụng ximăng nhôm làm chất kết dính cho bêtông và vữa, nước dùng cho tất cả các phạm vi sử dụng phải theo đúng quy định của mục 1, bảng 1.19

tổng hàm lượng ion clo trong bêtông không vượt quá 0,6 kg/m?

clo khống ché * 1200 mg/l

- Nước không được chứa các tạp chất với liều lượng làm thay đổi thời gian đông kết của vữa ximăng hoặc làm giảm cường độ nén của bêtông và thoả mãn các yêu cầu ở bảng 1.20 khi so sánh với mẫu đối chứng

Tóm lại, để trộn bêtông có thể dùng nước từ hệ thống dẫn nước sinh hoạt,

nước sông, hồ và cả nước tuần hoàn, nước ngưng tụ từ những buồng chưng cất, miễn là chúng đáp ứng được những yêu cầu về chất lượng như đã nêu ở trên Tuy nhiên, tuyệt đối không được dùng nước đầm lây, nước bẩn chưa qua làm sạch để sản xuất hỗn hợp bêtông

23

Bảng 1.20 Giới hạn cho phép về thời gian ninh kết và

cường độ chịu nén của vữa ximăng và bêtông

Chỉ tiêu kĩ thuật Giới hạn cho phép

Thời gian đông kết của ximăng phải

đảm bảo:

Cường độ chịu nén của vữa tại tuổi 28

ngày, ?% so với mẫu đối chứng +90

Chương 2 PHỤ GIA DÙNG CHO BÊTÔNG

Hiện nay các chất phụ gia được sử dụng rộng rãi trong công nghệ sản

xuất bêtông nhằm tiết kiệm ximăng và cải thiện một số tính chất của bêtông như tăng cường độ, tăng độ chống thấm, chống ăn mòn, hoặc cải thiện một

số tính chất của hỗn hợp bêtông như tăng độ dẻo, làm đông cứng nhanh, hay làm chậm thời gian đông kết của nó

2.1 CÁC LOẠI PHỤ GIA HOÁ HỌC

2.1.1 Định nghĩa và công dụng

Phụ gia hoá học dùng cho bêtông ximăng pooclăng bao gồm các loại:

- Phụ gia hoá dẻo giảm nước (kí hiệu loại À);

- Phụ gia chậm đông kết (B);

- Phụ gia đông cứng nhanh (C);

- Phụ gia hoá đẻo, chậm đông kết (D);

- Phụ gia hoá dẻo, đông cứng nhanh (E);

- Phụ gia siêu dẻo, giảm nước cao (F);

- Phụ gia siêu dẻo chậm đông kết (G)

1 Phụ gia hoá dẻo giảm nước là phụ gia làm tăng độ sụt của hỗn hợp bêtông khi giữ nguyên tỉ lệ N/X (nước/ximăng), hoặc cho phép giảm lượng nước trộn mà vẫn giữ nguyên được độ sụt của hỗn hợp bêtông, đồng thời có được bêtông với cường độ cao hơn

2 Phụ gia chậm đông kết là phụ gia làm giảm tốc độ phản ứng ban đầu

giữa ximăng và nước, nhờ đó kéo dài được thời gian đông kết của bêtông

3 Phụ gia đông cứng nhanh là phụ gia làm tăng nhanh tốc độ phản ứng ban đầu giữa ximăng và nước, do đó rút ngắn được thời gian đông kết của bêtông và làm tăng cường độ bêtông ở tuổi ngắn ngày

25

4 Phụ gia hoá d¿o chậm đông kết là phụ gia kết hợp được các chức năng của phụ gia hoá dẻo (1) và phụ gia chậm đông kết (2)

5 Phụ gia hóa dẻo đông cứng nhanh là phụ gia kết hợp các chức năng của

phụ gia hóa dẻo (1) và phụ gia đông cứng nhanh (3)

6 Phụ gia siêu dẻo, giảm nước cao là phụ gia cho phép giảm một lượng

lớn nước trộn bêtông (* 12%) mà vẫn giữ nguyên được độ sụt của hỗn hợp

bêtông, đồng thời có được bêtông với cường độ cao hơn

7 Phụ gia siêu dẻo - chậm đông kết là phụ gia kết hợp được chức năng

của phụ gia siêu dẻo (6) và phụ gia chậm đông kết (2)

2.1.2 Yêu cầu kĩ thuật

a) Tinh nang co li

Hỗn hợp bêtông được sản xuất, có sử dụng một trong những loại phụ gia hoá học kể trên phải có cường độ nén và cường độ uốn ở tuổi 6 tháng và một

năm không thấp dưới cường độ nén, cường độ uốn của nó ở tuổi 28 và 90

ngày, đồng thời phải đáp ứng các yêu cầu cho trong bảng 2.1

Hàm lượng bọt khí của bêtông sử dụng phụ gia hoá học không được vượt

quá 3%

b) Đồ đồng nhất

Phụ gia hoá học có cùng nguồn gốc phải có độ đồng nhất như yêu cầu

nêu trong bảng 2.2

2.1.3 Giới thiệu một số phụ gia hoá học

a) Phu gia hod déo CIB (Nga)

Phụ gia hoá dẻo CJIB (Nga) là dịch men sunfit có tác dụng cải thiện tính

dễ đổ và độ dẻo của hỗn hợp bêtông, đồng thời nâng cao được chất lượng

của bêtông Phụ gia này đã được sử dụng khi sản xuất hỗn hợp bêtông để

xây dựng cầu Thăng Long và một số công trình khác ở nước ta cho kết quả

tốt Hiệu quả của nó xem trong bảng 2.3

Từ bảng 2.3 cho thấy, phụ gia này cho phép tiết kiệm ximăng, do giảm

lượng nước yêu cầu của hỗn hợp bêtông khi bảo toàn độ linh động của nó

(thành phần D, nâng cao cường độ bêtông do giảm tỉ lệ N/X khi bảo toàn độ

linh động của hỗn hợp (thành phần III, hoặc tăng độ linh động của hỗn hợp

bêtông khi bảo toàn lượng nước và ximăng không đổi (thành phần II)

Suoyy sunqu

3ugp wieyo

8uop

8uọp urệ2

chuẩn ban đầu chuẩn ban đầu

Chú thích:

1 Các chỉ số nêu trong bảng 2.2 đã bao gồm cả sai số cho phép trong quá trình làm thí nghiệm ở các phòng thí nghiệm khác nhau

2 Khi phụ gia được dự định sử dụng trong bêtông cốt thép dự ứng lực, thì phải

có chứng chỉ của nhà sản xuất về hàm lượng Ion clo có trong phụ gia

3 Phụ gia được coi là có hàm lượng ion clo không đáng kể, nếu hầm lượng ion clo trong phụ gia 3 1,5 g// đối với phụ gia lỏng (khi liều lượng sử dung 2 // im? bêtông) hoặc 0,3% đối với phụ gia bột

4 Độ pH của phụ gia có thể bị thay đổi theo thời gian Khi có sự khác biệt lớn về

độ pH (vượt quá quy định trong bảng 2.2), phụ gia vẫn có thể dùng được, nhưng phải

tương ứng nêu trong bảng 2.1

Lượng dùng phụ gia CJIB trong hỗn hợp bêtông được quy định từ 0,1%

đến 0,3% trọng lượng xImăng

Phụ gia C7IB thường được cung cấp dưới dạng rắn và lỏng Trường hợp 6 dạng rắn thì hoà tan nó trong nước nóng đến một nồng độ xác định nào đấy, bởi vì chỉ có ở dạng dung dịch thì phụ gia này mới pha lẫn được với nước

trộn bêtông

29

Bảng 2.3 Hiệu quả do đưa vào

trong thành phần của bêtông phụ gia CJ[B

b) Phu gia siéu déo Sikament - RN (Thuy Si)

Phụ gia siêu dẻo Sikamen - RN có tác dụng làm chậm ninh kết, thích hợp

với hỗn hợp bêtông sản xuất ở môi trường khí hậu nóng

- Công dụng:

+ Duy trì được độ sụt lâu dài của hỗn hợp bêtông, mà không tăng tỉ lệ

N/X hoặc gây ra phân tầng

+ Giảm lượng nước đáng kể (đến 20%) và tăng cường độ bêtông sớm

- Lượng dùng:

Sikament - RN được cho vào nước đã định lượng sẵn trước khi cho vào

cốt liệu với liều lượng 0,5 - 1,5 1/100 kg ximăng Tỉ lệ chính xác phụ thuộc

vào loại ximăng và cốt liệu sử dụng Tốt nhất nên trộn thử trước khi dùng

sản xuất hỗn hợp bêtông để chế tạo các kết cấu bêtông hay bêtông cốt thép

c) Phụ gia đông cứng nhanh - clorua canxi (CaC];)

Các phụ gia clorua canxi (CaCl;), nitrat natri (NaNO;), clorua natri

(NaCl), sunfat natri (Na;SO/) có tác dụng làm tăng tốc độ đông cứng của

bêtông, trong đó CaCl; được sử dụng tương đối rộng rãi Nó được dùng cho

cả bêtông chưng hấp và bêtông không chưng hấp Dùng CaCl, dac biệt có

hiệu quả khi sử dụng ximăng puzolan, ximăng xỉ và ximăng pooclăng ninh

kết chậm

Lượng dùng CaCl; tối da, tính toán ở thể khô không được vượt quá 3%

trọng lượng ximăng (đối với bêtông) và không vượt quá 2% trọng lượng

ximäng (đối với bêtông cốt thép)

CaCl; thường được hoà tan vào trong nước đến tỉ trọng 1,29

2.1.4 Lưu ý khi sử dụng phụ gia hoá học

a) Bảo quản và vận chuyển

Phụ gia hoá học phải được bảo quản trong điều kiện kín thích hợp để tránh tác động của mưa, nắng và khí ầm Khi vận chuyển phụ gia cũng cần

lưu ý tránh làm thủng rách bao bì dẫn đến tổn hao khối lượng và ảnh hưởng

đến chất lượng của phụ g1a

b) Những thông tin cần biết về phụ gia

Khi tiếp nhận phụ gia hoá học, phải có chứng chỉ của nhà cung cấp, trong

đó ghi rõ:

- Tên thương mại cua phu gia;

- Loại phụ gia (theo phân loại ở mục 2.1.1);

- Thành phần hoạt tính chính của phụ gia;

- Hàm lượng chất khô, tỉ trọng (đối với phụ gia ở dạng lỏng), hàm lượng

ion clo (% khối lượng phụ gia), độ pH;

- Liều lượng sử dụng;

- Hướng dẫn an toàn cho người (nếu là chất độc hại cho sức khoẻ con người);

- Điều kiện bảo quản và thời hạn sử dụng

c) Lượng dùng

Liêu lượng phụ gia được coi là tối ưu khi nó đảm bảo giảm được nhiều

nhất lượng dùng nước trong hỗn hợp bêtông, mà không làm giảm cường độ của bêtông theo tuổi thiết kế Do ảnh hưởng của các chất phụ gia hoá học đến tốc độ đông cứng của bêtông khi dùng các loại ximăng khác nhau trong những điều kiện chưng hấp và đông cứng khác nhau thì cũng không giống

nhau, nên hàm lượng tối ưu của chúng cần phải xác định bằng thí nghiệm

Muốn vậy, người ta trộn hỗn hợp bêtông với lượng dùng phụ gia khác nhau,

chẳng hạn dùng CaC1; với liều lượng 1%, 2% và 3% trọng lượng ximăng, rồi

đúc các mẫu Sau đó, tiến hành thí nghiệm chúng ở tuổi 1, 2, 3, 7 ngày đêm,

31

hoặc 6, 8 và 12 giờ chưng hấp Căn cứ vào mẫu đạt các chỉ tiêu yêu cầu tốt

nhất để xác định lượng phụ gia tối ưu

Cần phải chú ý rằng những chất phụ gia hoá học phải được định lượng

với độ chính xác cao, và chỉ đưa vào trong hỗn hợp bêtông dưới đạng dung

dịch công tác cùng với nước trộn bêtông Trong bất kì trường hợp nào cũng

không nên định lượng chúng trực tiếp trong máy trộn bêtông dưới dạng

dung dịch đậm đặc, hay bột khô, bởi vì như thế sẽ dẫn đến sự phân bố

chúng không đều trong hỗn hợp bêtông Kết quả là hiệu quả chung của

việc sử dụng chúng bị giảm thấp và có thể ngay lập tức dẫn đến những hệ

quả xấu

2.2 PHỤ GIA KHOÁNG HOẠT TÍNH CAO

Phụ gia khoáng chất được đưa vào trong hỗn hợp bêtông thường là các

phụ gia thuỷ lực và phụ gia làm đây (chất độn), bao gồm: trepen, diatomit,

đá bọt, đá traxơ Phụ gia khoáng hoạt tính cao là muội silic SF (silicafume)

và tro trấu nghiền mịn - RHA (Rice Husk Ash)

2.2.1 Nguồn gốc và công dụng

a) Muội silic (SF): là vật liệu rất mịn chứa oxyt silic vô định hình, thu

được từ khí thoát ra của các lò hồ quang điện trong quá trình sản xuất silic

và hợp kim silic

SF có tác dụng lấp đầy các lỗ rỗng rất nhỏ trong hỗn hợp bêtông mà các

hạt ximăng không chui vào được, do đó giảm được lượng dùng nước và tăng

cường độ bêtông Đồng thời SF có tác dụng làm tăng độ dính kết giữa vữa

ximäng với cốt liệu, làm cho bêtông trở nên được chắc hơn, có khả năng

chống thấm và chống ăn mon

b) Tro trấu nghiên mịn (RHA): là sản phẩm thu được bằng cách nghiền

mịn tro do đốt trấu ở chế độ hoạt hoá phù hợp

RHA được trộn vào hỗn hợp bêtông (với tỉ lệ 30 ~ 100 kg/1m” bêtông) để

cải thiện thành phần hạt của hỗn hợp, đặc biệt là điều chỉnh thành phần hạt

của cát (khi thiếu các nhóm hạt nhỏ) Hợp lí nhất là trộn thêm RHA vào các

hỗn hợp bêtông khô, hỗn hợp bêtông nghèo (ít xImăng)

SF và RHA phải thoả mãn các chỉ tiêu cơ lí cho trong bảng 2.5

Bảng 2.5 Các yêu cau vé co li cua SF va RHA

- Chỉ số hoạt tính đối với ximăng so với mẫu

đối chứng ở tuổi 7 ngày, %, # 85 85

2.2.3 Giới thiệu một số phụ gia hoạt tính cao

1 Sikacrete - PPI (Thuy Sĩ)

a) Định nghĩa

Sikacrete-PP1 là phụ gia bêtông gốc silicafume Nó có dạng bột, thu được

từ công nghệ kĩ thuật Silicafume

33

b) Công dụng

Sikacrete-PPI chứa hoạt tính silicon dioxit (SIO2) Nó có tác dụng làm tăng

tỉ lệ thuỷ hoá ximăng trong quá trình ninh kết, nên cải thiện được một số tính

Liều lượng dùng sikacrete-PPI là 5 ~ 10% theo trọng lượng ximăng Nó

được trộn với thành phần khô của mẻ trộn trong khoảng 1,5 phút để đảm bảo

cho sikacrete-PP1 được phân phối đều Sau đó cho nước vào trộn kĩ để đạt

độ dẻo yêu cầu

d) Pham vi sử dụng

Sikacrete-PPI là phụ gia dùng cho bêtông đặc biệt Nó không chứa clo và

các thành phần ăn mòn khác nên có thể dùng cho bêtông có cốt thép

Force-I0000D cũng có tác dụng lấp đầy lỗ rỗng giữa các hạt ximăng

trong hỗn hợp bêtông và có tác dụng với Ca(OH), tự do trong bêtông sinh ra

silicat canxi thuỷ hoá làm cho vữa ximăng và cốt liệu trong hỗn hợp dinh kết

chặt chế hơn

Nhờ những tính năng trên, mà Force- IOOO0D cải thiện được một số tính chất của bêtông:

- Làm cho cấu trúc của bêtông chặt hơn, do đó giảm được độ thấm nước;

- Tăng độ bền chống mài mòn và độ bền chống sunfat;

Force-10000D được dùng để chế tạo bêtông cường độ cao (M 2 600),

cũng như để chế tạo bêtông đúc sắn và bêtông dự ứng lực, có yêu cầu cường

độ ban đầu cao Nó được dùng phối hợp với phụ gia hoá dẻo và phụ gia siêu dẻo để tạo được tính dễ đổ của hỗn hợp bêtông

- Cường độ uốn tăng lên;

- Cường độ nén, cao đồng đều;

- Tăng độ bền chống ăn mòn và chống lại sự co dãn thường xuyên

c) Luong ding

Liều lượng sử dụng MB-SF trong hỗn hợp bêtông là 3 ~ 10% trọng lượng ximăng Đối với hỗn hợp bêtông dẻo thì liều lượng đó là 3 ~ 5%, tính theo

trọng lượng ximăng Tuy nhiên liều lượng chính xác của MB-SF dùng cho

một mẻ trộn, để bêtông có được những tính năng yêu cầu, phải xác định bằng thí nghiệm

d) Phạm vi sử dụng

MB-SF được sử dụng với các loại ximăng pooclăng theo tiêu chuẩn _ ASTM, AASHTO và các phụ gia giảm nước cao để chế tạo bêtông ứng suất

35

trước, bêtông đúc sẵn và hỗn hợp bêtông tươi để thi công các công trình giao

thông, thuỷ lợi

2.3 CHẾ TẠO DUNG DỊCH CÔNG TÁC ĐỐI VỚI MỘT SỐ PHỤ GIA

HOÁ HỌC

2.3.1 Chế tạo dung dịch cô đặc

Thường chế tạo dung dịch CJIB có tỉ trọng bằng 1,1 Muốn vay, trong

100 nước nóng, người ta trộn 24kg CJIB, tính ở thể khô (xem phụ lục 1) Độ

ẩm và hàm lượng chất khô CJIB trong sản phẩm công nghiệp được xác định

sơ bộ bằng thí nghiệm Giả sử rằng độ ẩm là 10%, có nghĩa hàm lượng của _

sản phẩm, công nghiệp là 90% Khi đó trong 1007 nước, cần phải hoà tan:

p= 24.100

= 27kg Clorua canxi (CaCl,) công nghiệp được cung cấp dưới dạng dung dịch có

tỉ trọng bằng 1.29 Do vậy, muốn chế tạo dung dịch clorua canxi 31%, thì trong 1007 nước phải trộn 45kg sản phẩm khô (không ngậm nước) (xem phụ lục 2)

Muối (NaCl) thường sản xuất ở dạng dung dịch 20%, có tỉ trọng bằng

1,15 Muốn thế, trong 1007 nước phải hoà tan 25kg muối (xem phụ lục 3)

2.3.2 Chế tạo dung dịch công tác khi đưa vào bêtông phụ gia CB

Tính toán giải tích

Người ta chế tạo dung dịch công tác sao cho nó thay thế được hoàn toàn lượng nước cần thiết để sản xuất bêtông có thành phần cho trước, khi đó phải

đưa vào hỗn hợp bêtông lượng phụ gia yêu cầu

Nồng độ phụ gia của dung dịch công tác được tính toán theo những số liệu về thành phần bêtông và độ ẩm của cốt liệu Ví dụ, khi thành phần của bêtông (tính với 1m?) là: ximang 300kg, da dam 1320kg, cát 660kg, nước 150/ Dd am của đá dăm 1%; của cát 4% (theo trọng lượng), dung dịch cô đặc của CjIB có ti trong 1,1, lượng phụ gia CJIB lấy bằng 0,25% trọng

Yêu cầu chế tạo dung dịch công tác của CB với tính toán như thế nào để khi chế tạo bêtông không phải cho thêm nước và dung dịch đậm đặc CJIE

5 Nếu đưa vào trong thành phần của bêtông toàn bộ liều lượng CHB dưới

dang dung dich đậm đặc (3,47kg hay 3,15) thì kể cả lượng nước chứa trong cốt liệu, lượng nước được đưa vào bêtông sẽ là:

39,6 + 2,72 = 42,321

6 Để hỗn hợp bêtông có được độ linh động, cần thiết thì cần phải có 150/

nước Do vậy, với liều lượng dung dịch đậm đặc như trên thì phải cho thêm nước vào trong Im” bêtông với số lượng như sau:

150 - 43,32 = 107,681

và dung dịch CJTB đậm đặc cần phải hoà tan với nước đến nồng độ công tác

Khi đó, từ 3,15/ dung dịch CJIB đậm đặc và 107,68 nước sẽ nhận được xấp

37

xỉ 111! dung dịch công tác Lượng dung dịch công tác này cần trộn cho Im”

Trong trường hợp bất kì, với những số liệu ban đầu khác nhau, cũng tính

toán dung dịch công tác của CjIB_ bằng cách tương tự

Độ ẩm của cốt liệu trong từng ngày có thể dao động trong phạm vi rộng,

chẳng hạn, đối với cát từ 0 + 7%, đá dăm 0 + 3% Vì độ ẩm của cốt liệu thay

đổi hàng ngày, kéo theo phải thay đổi nồng độ của dung dịch công tác, nên

phải chế tạo dung dịch công tác sao cho đủ dùng đối với một ca hay một ngày đêm

2.3.3 Chế tạo dung dịch công tác khi đưa vào bêtông phụ gia CaCl,

Cũng như dung dịch C}IB, người ta tính toán và chế tạo dung dịch muối

để trộn bêtông chỉ bằng dung dịch công tác của muối

Ví dụ: Chế tạo dung dịch công tác của CaCl, đối với thành phần bêtông: ximăng 300kg, cát 660kg, đá dăm 1320kg, nước 1501; N/X= 0,5; độ ẩm của

đá dăm 1%; độ ẩm của cát 4%; độ ẩm chung của cốt liệu 2% Tỉ trọng của dung dich CaCl, dam dac là 1,29 Liều lượng của phụ gia là 3% trọng lượng ximăng Không tính tác dụng hoá dẻo của CaCl:

Luong CaCl, khé cho Im? bêtông là:

Trong đó 0,31 - hàm luong CaCl, trong 1kg dung dich

Ham lugng nudc trong dung dich CaCl, dam dac ding cho 1m? bêtông là:

29-9 =201 Ham lượng nước trong cát và đá đăm dùng cho 1m3 bétong sé bang:

26,4 + 13,2 = 39,6ï Lượng nước tổng cộng đưa vào trong hỗn hợp bêtông, do có trong dung dịch CaCl; đậm đặc và trong cốt liệu là:

Khối lượng nước và khối lượng dung dịch CaCl; đậm đặc (có ti trong

1,29) để chế tạo dung dịch công tác với thể tích 20001:

_ 2000.90, 4 = 16001

_ 2000.22,5 _ 4001 112,9

Kiểm tra tính toán: 1600 + 400 = 20007

Như vậy là tính toán đúng

Xác định tỉ trọng của dung dịch CaCl:

_ 1600.1+ 400.1,29

~ 1600+400

Để chế tạo dung dịch công tác của CaC];, đầu tiên đổ nước vào thùng, sau

đó dé dung dich CaCl, dam đặc Trộn kĩ hỗn hợp bằng khí nén hoặc bằng

phương pháp cơ học, rồi xác định tỉ trọng của dung dịch công tác của CaC];

Nếu nó bằng 1,058 thì dung dịch công tác đã chế tạo là chuẩn

= 1,058

39

X = 300kg; C = 660.1,04 = 685kg;

Lượng dung dich CaCl, dam dac (cé ti trong 1,29) là 22,57; lượng dung

dịch công tac cia CaCl, 1a: 90,4 + 22,5 = 112,9/

Lượng vật liệu cho một mẻ trộn cũng được tính toán như khi chọn thành

phần bêtông

2.3.4 Chế tạo dung dịch công tác khi đưa vào bêtông 3 loại phụ gia

khác nhau

Cho:

1 Lượng vật liệu cho Im” bêtông: X = 300kg; C = 650kg; D = 1300kg,

2 Độ ẩm, %: của cát W, = 4; của đá dăm Wạ = 1; độ ẩm tổng cộng của

cốt liệu W,¡= 2

3 Lượng phụ gia đưa vào bêtông, %: clorua canxi (D,) = 3; clorua natri

(D,) = 2; CJIb (D3) = 0,2

4 Lay ti trong của dung dịch đậm đặc như sau: của CaCl, là y; = 1,29;

của NaCl là y; = 1,15; của CB là y; = 1,1

5 Ham lượng chất.khô trong dung dịch đậm đặc ứng với tỉ trọng đã chọn:

cla CaCl, la K, = 0,31 kg/kg hay L, = 0.402 kg/I; cha NaCl 1a K, = 0,2 kg/kg,

hay L, = 0,23 kg/I; của CJB là K; = 0,216 kg/kg, hay L„ = 0,238 kg//

6 Lượng chất khô (kg) cho 1! nước để chế tạo dung dịch đậm đặc có tỉ

trong da chon: cla CaCl, 1a b, = 0,45; ca NaCl 1a b, = 0,25; cua CJIB 1a