Giáo trình lý thuyết bê tông (ngành công nghệ kỹ thuật vật liệu xây dựng)

 MỤC TIÊU CHƯƠNG 2 Sau khi học xong chương này, người học có khả năng:  Về kiến thức: Chương này nhằm nâng cao sự hiểu biết về các nguyên vật liệu thành phần chế tạo hỗn hợp bê tông.

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG XÂY DỰNG TP.HỒ CHÍ MINH

GIÁO TRÌNH

MÔN HỌC: LÝ THUYẾT BÊ TÔNG NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT VẬT LIỆU XÂY DỰNG

TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

(Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐXD ngày… tháng năm 2022

của Trường Cao đẳng Xây Dựng Thành phố Hồ Chí Minh)

Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2022

(Lưu hành nội bộ)

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

LỜI GIỚI THIỆU

Trong kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng, công nghiệp, giao thông…hiện nay thì việc sử dụng vật liệu bê tông để nâng cao khả năng chịu lực và chất lượng là rất phổ biến, do

đó việc trang bị kiến thức, kỹ năng về lý thuyết, công nghệ, thiết bị, máy sản xuất, thi công

bê tông là yêu cầu cần thiết và thiết thực cho học viên ngành công nghệ VLXD Vì thế giáo trình này được biên soạn nhằm mục đích giúp ích cho sinh viên cũng như cán bộ kỹ thuật có thêm tài liệu học tập và tham khảo các kiến thức liên quan để lựa chọn nguyên vật liệu, tính toán phối trộn, thi công bê tông cho công trình xây dựng

Cảm ơn những ý kiến đóng góp chân thành góp phần giúp giáo trình hoàn thiện hơn của các cán bộ kỹ thuật, chuyên gia công nghệ sản xuất bê tông từ các doanh nghiệp cộng tác với nhà trường; cũng như các đồng nghiệp trong Bộ môn Vật Liệu Xây Dựng – Trường Cao Đẳng Xây Dựng Thành Phố Hồ Chí Minh đã góp sức trong suốt thời gian chỉnh sửa bản thảo cho đến khi hoàn thành giáo trình

Nhà giáo biên soạn

ThS Bùi Tấn Phát

Nội dung giáo trình gồm các chương

Chương 1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI BÊ TÔNG

Chương 2 HỖN HỢP BÊ TÔNG

Chương 3 THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TƠNG

Chương 4 CÁC TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG

Chương 5 BÊ TƠNG ĐẶC BIỆT

MỤC LỤC

Trang

1 LỜI GIỚI THIỆU……… 2

2 MỤC LỤC 3 GIÁO TRÌNH MÔN HỌC 4 CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI BÊ TÔNG

1.1 Khái niệm ……… ……… 16

1.2 Phân loại bê tông……… ……….… 18

1.3 Các loại bê tông đặc biệt……… …………19

CHƯƠNG 2 HỖN HỢP BÊ TÔNG 2.1 Vật liệu chế tạo bê tông ……… ………… 22

2.1.1 Xi măng ……… … 22

2.1.2 Cốt liệu ……….……… …….27

2.1.3 Phụ gia……… ……….32

2.1.4 Nước ……….…… 35

2.2 Tính công tác của hỗn hợp bê tông………… ……… ………37

2.2.1 Khái niệm……… ……….37

2.2.2 Phân loại hỗn hợp bê tông………37

2.2.3Phương pháp xác định tính công tác của hỗn hợp bê tông……38

2.2.3 Cơ sở lựa chọn tính công tác của hỗn hợp bê tông………… 45

2.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng tính công tác của hỗn hợp bê tông……45

2.2.5 Mất độ sụt của hỗn hợp bê tông CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ THÀNH PHẦN HỖN HỢP BÊ TÔNG 3.1 Tóm tắt……….… ………49

3.2 Các yêu cầu về cương độ ……… …….50

3.3 Lựa chọn nguyên vật liệu thành phần……….…51

3.4 Quá trình lựa chọn phân chia tỷ lệ thành phần theo từng bước… 53

3.5 Các đồ thị dùng để phân chia tỷ lệ thành phần theo từng bước… 54

3.6 Phương pháp thiết kế theo ACI………55

3.7 Phương pháp thiết kế theo PCA………59

3.8 Các ví dụ tính toán………61

CHƯƠNG 4 TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG 4.1 Cường độ chịu lực ………… ……….………67

4.2 Yếu tố ảnh hưởng đến cường độ ……….……….71

4.3 Tính biến dạng của bê tông……….78

4.4 Tính chống thấm ……….78

4.5 Tính co nở ……….79

4.6 Tính dính kết giữa bê tông và cốt thép………79

CHƯƠNG 5 CÁC LOẠI BÊ TÔNG ĐĂC BIỆT 5.1 Bê tông rỗng thân thiện môi trường……… 83

5.2 Bê tông cốt sợi phân tán……….85

5.3 Bê tông đầm lăn……….89

5.4 Bê tông tự đầm……… ………92

5.5 Bê tông nhẹ………96

GIÁO TRÌNH MƠN HỌC

1 Tên mơn học: LÝ THUYẾT BÊ TƠNG

2 Mã mơn học: 239002

3 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị mơn học:

3.1 Vị trí : Mơn LÝ THUYẾT BÊ TƠNG là một trong các mơn chuyên ngành, được bố trí song hành với các mơn học/ mơ đun kỹ thuật chuyên ngành Cơng Nghệ Kỹ Thuật VLXD

3.2 Tính chất : Tính chất mơn học LÝ THUYẾT BÊ TƠNG là một trong những mơn học

cĩ vị trí quan trọng trong các mơn chuyên ngành, là mơn học bắt buộc đối với học sinh học nghề dài hạn chuyên ngành cơng nghệ kỹ thuật vật liệu xây dựng Mơn học này vừa

cĩ tính lý luận và vừa cĩ tính thực tiễn cao

3.3 Ý nghĩa và vai trị mơn học : Tính chất mơn LÝ THUYẾT BÊ TƠNG là một trong những mơn học cĩ vị trí quan trọng trong các mơn chuyên ngành, là mơn học bắt buộc đối với học sinh học nghề dài hạn chuyên ngành cơng nghệ kỹ thuật vật liệu xây dựng Mơn học này vừa cĩ tính lý luận và vừa cĩ tính thực tiễn cao

4 Mục tiêu mơn học:

4.1 Kiến thức: Môn học trang bị cho Sinh Viên những kiến thức cơ bản về các tính chất và đặt trưng lưu biến của hỗn hợp bêtông cũng như quá trình rắn chắc và sự hình thành cấu trúc của đá ximăng trong bêtông Nắm vững những tính chất của bêtông về mặt cấu trúc cũng như tính ổn định của bêtông trong các môi trường Mặt khác, môn học cũng giúp cho sinh viên hiểu được các dạng khác của bêtông ximăng

4.2 Kỹ năng: Biết tính tốn cấp phối của bê tơng, xác định các chỉ tiêu kiểm tra chất lượng của hỗn hợp bê tơng và bê tơng

4.3 Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

+ Học viên rèn được tính cẩn thận, tỉ mỉ và chính xác

+ Khả năng phân tích và định hướng cho từng vấn đề

+Yêu thích mơn học

+ Nhận thức được giá trị của mình trong xã hội

4 Nội dung mơn học

4.2 Chương trình khung

CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO

(Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐXD ngày tháng năm 2021 của Hiệu

trưởng Trường Cao đẳng Xây dựng thành phố Hồ Chí Minh)

STT Mã MH/

MĐ Tên môn học/mô đun

Số tín chỉ

Thời gian học tập (giờ)

thực tập/thí nghiệm/b

ài tập/thảo

luận

Thi/ Kiểm

dựng

1.3 23100101 Kỹ năng mềm 2 45 15 28 2 1.4 23700101 Cấp thoát nước công trình 3 60 30 26 4

2 Học phần tự chọn (chọn 1

2.2 23506112 Kỹ thuật thi công 3 60 36 20 4

II Học phần chuyên môn 41 1020 255 717 48

1 23900109 Lý thuyết bê tông 3 75 15 58 2

2 23900103 Công nghệ bê tông 3 75 15 58 2

9 23900201 Phụ gia trong xây dựng 3 60 30 27 3

10 23900107 Kỹ thuật bê tông đặc biệt 2 45 15 28 2

11 23900113 Thí nghiệm vật liệu xây

2.2 23900111 Nguyên lý lò công nghiệp

sản xuất vật liệu xây dựng 3 60 30 27 3

5.2 Chương trình chi tiết môn học

BT

Kiểm tra

1 Khái niệm và phân loại bê tông 3 2

6.1 Điều kiện thực hiện mơn học

6.1 Phịng học chuyên mơn hĩa/nhà xưởng: Phịng học lý thuyết và phịng thí nghiệm chuyên ngành

6.2 Trang thiết bị máy mĩc: Các dụng cụ và trang thiết bị trong phịng thí nghiệm chuyên ngành vật liệu xây dựng

6.3 Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Máy chiếu, máy vi tính, các trang thiết bị cần thiết trong phịng thí nghiệm chuyên ngành vật liệu xây dựng

6.4 Các điều kiện khác: người học tìm hiểu thực tế các cơng nghệ đang sử dụng tại

đánh giá Phương pháp tổ chức Hình thức kiểm tra

Chuẩn đầu ra Cột số Thời

điểm kiểm tra Thường xuyên Viết/thuyết

trình

Tự luận/trắc nghiệm/ báo cáo

A1, A2,A3,A4 B1, B2

A1, A2,A3,A4 B1, B2, C1

1 75 giờ

8 Hướng dẫn thực hiện môn học:

8.1 Phạm vi áp dụng môn học: Chương trình môn học được áp dụng giảng dạy cho hệ Cao

đẳng công nghệ kỹ thuật vật liệu xây dựng

8.2 Hướng dẫn phương pháp giảng dạy, học tập môn học:

8.2.1 Đối với người dạy:

- Áp dụng phương pháp dạy tích hợp bao gồm: thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, câu hỏi tình huống, thảo luận

- Chia nhóm thảo luận, thuyết trình

- Kết hợp giảng dạy môn MÁY VÀ THIẾT BỊ đối với các môn học cơ sở và chuyên ngành, góp phần định hướng rèn luyện ý thức nghề nghiệp cho học viên

8.2.2 Đối với người học:

Tham dự đầy đủ các buổi học, thực hiện nghiêm túc các yêu cầu của giảng viên, phát huy tinh thần tự học, tự nghiên cứu, tập trung nghe giảng khi lên lớp, thường xuyên trao đổi đĩng gĩp để hiểu sâu vấn đề, làm bài tập, bài thảo luận đầy đủ và nộp bài đúng thời hạn, tích cực tham khảo kết hợp với thực tế cuộc sống, sử dụng cơng cụ internet tra cứu thơng tin trên các trang web điện tử uy tín của bộ xây dựng, bộ khoa học…

- Tự học và thảo luận nhĩm: là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc theo nhĩm và làm việc cá nhân Một nhĩm gồm 3-4người học sẽ được cung cấp chủ đề thảo luận trước khi học lý thuyết, thực hành Mỗi người học sẽ chịu trách nhiệm về 1 hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhĩm đã phân cơng để phát triển và hồn thiện tốt nhất tồn bộ chủ đề thảo luận của nhĩm

9 Tài liệu tham khảo:

 Nguyễn Tấn Quý, Nguyễn Thiệân Ruệ Công nghệ Bê tông xi măng, tập 1 NXB

Giáo dục, 2003

 Phùng Văn Lự Vật liệu Xây dựng NXB Giáo dục, 2005

 Nguyễn Văn Phiêu, Nguyễn Thiện Ruệ, Trần Ngọc Tính Công nghệ Bê tông xi măng, tập 2 NXB Xây dựng, 2001

 Tài liệu trực tuyến: https://www.cement.org,

 https://www.ibst.vn, https://www.hoivlxdvn.org.vn,

 https://www.xaydungvietnam.vn

CHƯƠNG I :

KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI

 GIỚI THIỆU CHƯƠNG 1

Chương này nhằm nâng cao sự hiểu biết về phân loại bê tông, và vai trò của các loại nguyên vật liệu chế tạo

 MỤC TIÊU CHƯƠNG 1

Sau khi học xong chương này, người học có khả năng:

 Về kiến thức: Nắm được các ưu, khuyết điểm của bê tông cũng như phân loại

bê tông

 Về kỹ năng : phân loại được các loại bê tông cũng như hỗn hợp bê tông

 Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

 Học viên rèn được tính cẩn thận, tỉ mỉ và chính xác

 Khả năng phân tích và định hướng cho từng vấn đề

 PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 1

- Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập chương 1 (cá nhân hoặc nhóm)

- Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (chương 1) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống chương 1 theo cá nhân hoặc nhóm

và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định

ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 1

- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Không

- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác

- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham

khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan

- Các điều kiện khác: Không có

 KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 1

Nội dung:

 Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức

 Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng

 Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:

+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp

+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập

+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập

- Phương pháp:

 Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)

 Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có

 NỘI DUNG CHƯƠNG I

I.KHÁI NIỆM

I.1 Hỗn hợp bê tông : gồm

- Cốt liệu: cát, đá dăm hoặc sỏi

- Chất kết dính vô cơ: ximăng, hoặc thạch cao, hoặc vôi

II.2 Bê tông: Bê tông là loại đá nhân tạo Thành phần cấu tạo bao gồm: cốt liệu, đá ximăng

và hệ thông nhỏ các mao quản, lỗ rỗng

Bê tông cốt liệu sỏi Bê tông cốt liệu đá dăm

Tỷ lệ thành phần nguyên vật liệu của bê tông

Tỷ lệ thành của bê tơng theo các cách đánh giá khác nhau Bêtông là vật liệu dòn, Rn cao, RK thấp

Rk=(1/10 – 1/15)Rn

Đối với bêtông cường độ cao tỉ số bằng 1/20

Sở dĩ có thể phối hợp 2 loại vật liệu bêtông và cốt thép vì 3 đặc điểm sau :

1 Lực bám dính giữa bêtông và cốt thép rất lớn

2 Bê tông bảo vệ được thép khỏi rỉ :

3 Độ dãn nở nhiệt của bêtông và cốt thép gần bằng nhau Khi đun nóng 1000C thì hệ số

dãn dài trung bình Bêtông 10.10 -6 , cốt thép 12.10 -6

I.3 Vai trị của các thành phần

Cốt liệu lớn đĩng vai trị bộ khung chịu lực sau khi được đá ximăng gắn kết lại

Cốt liệu nhỏ làm tăng độ đặc đồng thời đâm bảo kha năng chống co cho bê tơng

Hồ CKD (CKD + nước) bao bọc xung quanh, nhét đầy lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu, đĩng

vai trị kết dính đồng thời là chát bơi trơn tạo độ dêo cho hỗn hợp bêlơng Hồ CKD sau khi

rắn chắc tạo thành đá ximăng, gắn kêt các hạt cơt liệu thành khối cứng như dá

Phụ gia dùng để cải thiện một số tính chất của hỗn hợp bê tơng và bê tơng

I.4Ưu, khuyết điểm

* Ưu điểm:

- Cĩ cường độ chịu nén cao

- Bền với mơi trường

- Giá thành rẻ, sử dụng nguyên liệu địa phương

- Cĩ thể chế tạo cấu kiện cĩ hình dáng bất kỳ

- Cĩ khả năng trang trí

- Có thể kết hợp với cốt thép tạo bê tông cốt thép, bê tông ứng suất trước

* Khuyết điểm:

- Nặng (khối lượng thể tích từ 2200 – 2400kg/m3)

- Cách âm, cách nhiệt kém, khả năng chông ăn mòn kém

II Phân loại

II.1 Theo khối lượng thể tích

- Bê tơng đặc biệt nặng: 𝛾o > 2500 kg/m3 chê tạo từ cốt liệu đặc biệt, dùng cho những kết câu đặc biệt

- Bê tơng nặng (bê tơng thường): γo = 1800 - 2500 kg/m3, chê tạo từ cốt liệu thường, dùng cho kết câu chịu lực thơng thường

- Bê tơng nhẹ: γo = 500 - 1800 kg/m3, trong đĩ gồm cĩ bê tơng nhẹ cốt liệu rồng, bê tơng

tổ ong (bê tơng khí và bê tơng bọt), chế tạo từ hỗn hợp chát kết dính, nước, cấu tử silicat nghiền mịn và chất tạo rỗng, bê tơng hốc lớn

- Bê tơng đặc biệt nhẹ: γo < 500 kg/m3 , cũng là loại bê tơng tơ ong và bê tơng cơt liệu rỗng, hoặc bê tơng khơng cĩ cốt liệu

II.2 Theo chất kết dính

- Bê tơng ximãng: CKD là ximăng

- Bê tơng silicate: CKD là vơi

- Bê tơng thạch cao: CKD là thạch cao

- Bê tơng xỉ: CKD là ximăng + các loại xỉ lị cao trong cơng nghiệp luyện

thép và xỉ nhiệt điện

- Bê tơng bitum (atfan):

Bê tơng polime:

CKD là bitum CKD là chât dẻo hĩa học + phụ gia vơ cơ

II.3 Theo cơng dụng :

- Bê tơng thường :bê tơng cốt thép dùng cho các kết câu chịu lực như mĩng, cột, dầm, sàn …

- Bê tơng thủy cơng: dùng cho đập, cống, cơng trình dẫn nước Cĩ độ đặc chắc và tính chống thấm cao, bền vững dưới tác dụng của nước mơi trường

- Bê tông làm đường: xây dựng mặt đường, đường băng sân bay, lát vỉa hè: có độ chống mài mòn và va chạm lớn, cường độ cao

- Bê tông cách nhiệt: Dùng cho kết câu bao che như tấm tường bê tông nhẹ, tấm trần thạch cao

- Bê tông trang trí: dùng trang trí bề mặt công trình: bê tông thạch cao, bêlông màu, bê tông đá mài, đá rửa, bê tông giả cây, giả đá ốp tường

- Bê tông có công dụng đặc biệt: bê-tông chịu nhiệt, bê-tông chịu axít, bê-tông chịu phóng xạ (dùng cho các phòng xạ trị, Xquang, trung tâm vật lý hạt nhân, )

II.4 Theo cốt liệu

- Bê tông cốt liệu đặc: khoáng vật vô cơ (sỏi, đá dăm)

- Bê tông côt liệu rỗng: đá bọt, keramzit, hạt thủy tinh, hạt polystyrene

- Bê tông cốt liệu đặc biệt: quặng kim loại, đá chứa quặng

Hình ảnh công trình sử dụng bê tông

III.Các loại bê tông đặc biệt:

- Bê tông nhẹ

- Bê tông cường độ cao

- Bê tông chất lượng cao

- Bê tông tự đầm

- Bê tông đầm lăn

- Bê tông cốt sợi

- Bê tông trang trí

- Bê tơng khối lớn

Câu hỏi chương 1

1.Nêu ưu, khuyết điểm của bê tơng?

2.Trình bày các loại bê tơng?

3 Thảo luận về ứng dụng của các loại bê tơng đặc biệt?

Tài liệu giảng dạy và học tập Chương 1:

- Tài liệu bắt buộc:

 Giáo trình LÝ THUYẾT BÊ TƠNG – LƯU HÀNH NỘI BỘ

- Tài liệu tham khảo:

 Nguyễn Tấn Quý, Nguyễn Thiệân Ruệ Công nghệ Bê tông xi măng, tập 1 NXB

Giáo dục, 2003

 Phùng Văn Lự Vật liệu Xây dựng NXB Giáo dục, 2005

CHƯƠNG 2

HỖN HỢP BÊ TÔNG

 GIỚI THIỆU CHƯƠNG 2

Chương này nhằm nâng cao sự hiểu biết về các nguyên vật liệu thành phần chế tạo hỗn hợp bê tông

Nắm được các ảnh hưởng của nguyên vật liệu thành phần đến các tinh chất của hỗn hợp

bê tông

 MỤC TIÊU CHƯƠNG 2

Sau khi học xong chương này, người học có khả năng:

 Về kiến thức: Chương này nhằm nâng cao sự hiểu biết về các nguyên vật liệu thành

phần chế tạo hỗn hợp bê tông.Nắm được các ảnh hưởng của nguyên vật liệu thành phần đến các tinh chất của hỗn hợp bê tông

 Về kỹ năng : xác định được các chỉ tiêu chỉ thuật của hỗn hợp bê tông và nguyên

vật liệu thành phần, đánh giá được chất lượng của hỗn hợp bê tông và vật liệu

chế tạo

 Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

 Học viên rèn được tính cẩn thận, tỉ mỉ và chính xác

 Khả năng phân tích và định hướng cho từng vấn đề

 PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 2

- Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập chương 1 (cá nhân hoặc nhóm)

- Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (chương 1) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống chương 1 theo cá nhân hoặc nhóm

và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định

ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 2

- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: có

- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác

- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham

khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan

- Các điều kiện khác: Không có

 KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 2

Nội dung:

 Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức

 Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng

 Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:

+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp

+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập

+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập

- Phương pháp:

 Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)

 Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có

 NỘI DUNG CHƯƠNG 2

I Vật liệu chế tạo bê tông

I.1 Xi măng

Ximăng là thành phần chât kết dính để liên kết các hạt cốt liệu với nhau tạo ra cương độ cho bê tông Dùng ximăng Portland và những dạng đặc biệt của nó phải đảm báo yêu cầu kỹ thuật và điều kiện làm việc của bê tông

Để chê tạo bê tông đủ cường độ thiêt kê và kinh tê phải chọn loại ximăng có mác thích hợp

Không nên dùng xi măng mác thấp để chế tạo bê tông mác cao (vì phải dùng nhiều ximăng, không hiệu quả kinh tê) Không nên dùng ximăng mác quá cao để chê tạo bê tông mác thâp (vì lượng ximăng không đủ bao bọc hạt cốt liệu làm cho cường độ bê tông giảm)

Qua kinh nghiệm, chọn mác ximăng (Rx ) theo mác bê tông (Rb ) theo bảng 2.1

Báng 2.2 Quy định lượng ximăng tối thiểu, M(kg/m bê tông)

Điều kiện làm việc cùa kết câu cơng trình Phương pháp lèn chặt

Bằng tay Bằng máy

I.1.1Các tính chất và thành phần của xi măng Poóclăng

I.1.1.1 Sản xuất

Xi măng Poóclăng là loại xi măng thủy, nó rắn chắc khi gặp nước Khi so sánh với

những loại xi măng rắn chắc trong không khí như vôi và thạch cao (những loại này hút

nước sau khi rắn chắc), xi măng Poóclăng có độ bền cao và tạo ra cường độ chịu nén cao

cho vữa và cho bê tông Xi măng Poóclăng được sản xuất từ những nguyên liệu tinh thể

bột mịn, chủ yếu là Calxisilicat và Alumôsilicat Khi nước cho vào những vật liệu này sẽ

tạo ra hồ, hồ rắn chắc lại sẽ có cường độ giống như đá Khối lượng riêng của xi măng thay

đổi 3,12 đến 3,16g/cm3 Độ mịn của xi măng được đánh giá thông qua kích thước hạt xi

măng, độ mịn khoảng 10 đến 15m Xi măng Poóclăng được sản xuất thành 5 loại theo

ASTM C150, hoặc theo ASTM C1157 xi măng được chia thành GU; HE; MH; LH; MS và

HS Kích thước trung bình của hạt xi măng là 15m Những nguyên liệu thô chủ yếu để

sản xuất xi măng bao gồm :

1 Vôi Cao từ đá vôi

2 Oxýt silic từ đất sét

3 Oxýt nhôm từ sét

Xi măng có chứa một hàm lượng rất nhỏ MgO và một vài chất kiềm Ion oxýt thường

được thêm vào trong hỗn hợp để kiểm soát thành phần Qui trình sản xuất có thể được tóm

tắt như sau :

1 Hỗn hợp nguyên liệu thô gồm Cao, SiO2 và Al2O3 được nghiền chung với những

thành phần thứ yếu khác ở cả dạng khô hoặc dạng ướt Dạng khô gọi là hồ

2 Hỗn hợp được đưa vào đầu cao của lò quay hơi nghiêng

3 Do khí nóng trong lỏ, nguyên liệu đi từ đầu cao của lò đến đầu thấp của lò với tốc

độ được kiểm soát

4 Nhiệt độ của hỗn hợp được tăng lên đến điểm nóng chảy, nhiệt độ này gọi là nhiệt

độ tạo clinke Nhiệt độ này được giữ cho đến khi các nguyên liệu kết hợp với nhau

ở 15000C để tạo thành sản phẩm viên xi măng Poóclăng Viên có kích thước từ

1,6mm đến 50mm, viên này gọi là clinke

5 Clinke được làm lạnh và nghiền thành dạng bột

6 Một hàm lượng nhỏ thạch cao được thêm vào trong quá trình nghiền clinke để kiểm soát hoặc kéo dài thời gian ninh kết của xi măng ở ngoài công trường

7 Hầu hết xi măng Poóclăng sau khi nghiền được đưa vào silô hoặc bulke chứa; phần còn lại được đóng thành bao với khối lượng 50kg/bao

I.1.1.2 Cường độ

Cường độ của hồ xi măng là kết quả của quá trình hydrát hóa xi măng Quá trình hóa học này tạo ra sự tái kết tinh trong các tinh thể để tạo ra gel xi măng, gel xi măng có cường độ chịu nén cao khi rắn chắc Bảng 1.1 thể hiện mức độ góp phần của từng thành phần khoáng đối với cường độ của xi măng Khi hàm lượng C3S càng cao thì cường độ ở giai đọan đầu của xi măng Poóclăng càng cao Nếu tiếp tục dưỡng hộ ẩm thì các mức độ cường độ về sau của xi măng Poóclăng trở nên lớn hơn khi hàm lượng C2S tăng C3S tạo

ra sự phát triển cường độ trong suốt giai đoạn ngày đầu tiên sau khi đổ bê tông, bởi vì C3S là thành phần hydrat hóa sớm nhất

Khi xi măng Poóclăng kết hợp với nước trong suốt quá trình rắn chắc và ninh kết thì vôi sẽ bị phóng thích ra khỏi một vài hỗn hợp Lượng vôi được giải phóng xấp xỉ bằng 20% khối lượng của xi măng Nếu chịu tác động của các điều kiện không thích hợp thì sự giải phóng vôi ra khỏi xi măng có thể gây ra sự phân rã các kết cấu bê tông Hiện tượng này được ngăn ngừa bằng cách thêm vào trong xi măng nguyên liệu silic như phụ gia vô

cơ hoạt tính Phụ gia vô cơ hoạt tính có thể được đưa vào trong bê tông để phản ứng với vôi tạo ra thêm hydrosilicatcalxi nếu như có sự hiện diện của hơi ẩm

Bảng 1.1 : Các tính chất của xi măng

Thành phần khoáng Mức độ phản ứng Giải phóng nhiệt Lợi ích cho xi măng

Trung bình Thấp Lớn Thấp

Tốt Tốt Không tốt Không tốt

I.1.1.3 Thành phần phần trăm trung bình

Do có nhiều loại xi măng khác nhau để đáp ứng được các nhu cầu khác nhau, vì vậy cần phải nghiên cứu sự thay đổi về phần trăm thành phần hóa học của mỗi loại để giải

thích được các nguyên nhân ứng xử khác nhau

I.1.1.4 Nhiệt sinh ra trong giai đọan ninh kết ban đầu

Những loại xi măng khác nhau sẽ sinh ra lượng nhiệt khác nhau, lọai xi măng sử dụng phụ thuộc vào lọai kết cấu công trình xây dựng Tiết diện của cấu kiện nặng hơn và lớn hơn thì nhiệt sinh ra sẽ thấp hơn Trong bê tông khối lớn, chẳng hạn như đập, sử dụng

xi măng lọai IV là thích hợp Thông thường, nhiệt hydrat hóa giảm khi có sự hiện diện của phụ gia khóang, theo ASTM thì lọai xi măng này là xi măng lọai II – xi măng hỗn hợp Có thể thấy rằng, loại kết cấu, thời tiết, và các điều kiện môi trường nơi xây dựng kết cấu là những yếu tố chi phối việc lựa chọn lọai xi măng sử dụng

I.1.2 Các loại xi măng khác

I.1.2.1 Xi măng hỗn hợp

Xi măng hỗn hợp là một hỗn hợp của xi măng Poóclăng với xỉ nghiền mịn hoặc puzolan nghiền mịn, trong đó hàm lượng xỉ chiếm 25-70% khối lượng của xi măng xỉ, hàm lượng puzolan chiếm 15-40% tổng khối lượng hỗn hợp xi măng + puzolan Xi măng hỗn hợp phải đạt được các yêu cầu theo ASTM 595 đối với những loại xi măng IS; IP; I(PM); I(SM); P và S, hoặc ASTM C 1157 đối với những loại xi măng GU; MH; LH; HE; MS và

HS Xi măng hỗn hợp được sử dụng nhiều hơn xi măng Poóclăng ở Châu Aâu, trong khi đó, nó được sử dụng rất ít ở Bắc Mỹ

Người Hy Lạp và La Mã sử dụng những vật liệu hoạt tính để chế tạo vữa vôi rắn trong nước, vì vậy nó không hút nước, từ đó các kết cấu của họ ứng suất phát sinh Các chất hoạt tính là những hợp chất silic hoặc hỗn hợp của silic và nhôm, những chất này tự thân nó không đem lại giá trị đáng kể cho xi măng Tuy nhiên, khi chúng được nghiền mịn thì sẽ phản ứng hoá học với Ca(OH)2 trong xi măng có hơi nước để tạo thành khoáng xi măng

I.1.2.2 Xi măng rắn nhanh

Xi măng rắn nhanh có tốc độ ninh kết nhanh hơn so với xi măng loại I hoặc loại III Loại xi măng này thích hợp sử dụng cho các công trình dưới nước và sửa chữa khẩn cấp cũng như là xây dựng với tốc độ nhanh Thời gian bắt đầu ninh kết có thể là 10phút so với 45-60phút của xi măng loại I và loại III

Quá trình đóng rắn nhanh là do có sự hình thành khoáng Ettingite khi thêm vào trong xi măng Poóclăng CaSO4.1/2H2O hoặc alumôsilicat Những loại xi măng rắn nhanh này toả nhiệt lớn trong khi trộn Sau khi đạt được quá trình rắn nhanh ở giai đoạn đầu (trong vòng 24 giờ), chúng tiếp tục đóng rắn với tốc độ như những loại xi măng khác Loại

xi măng này có thể tạo ra cường độ chịu nén quá 6,9MPa trong 1 giờ và quá 28MPa trong vòng 3 ngày sau khi kết thúc giai đoạn hydrat hoá ban đầu Chúng bắt đầu ninh kết trong vòng 3-5 phút, để kéo dài thời gian ninh kết, sử dụng Ca(OH)2 hoặc axit xitric

I.1.2.3 Xi măng dãn nở (loại K)

Xi măng loại K có khả năng dãn nở trong suốt và sau khi hòan thành giai đọan hydrat hóa ban đầu Nếu cấu kiện bê tông bị cản trở dãn nở thì sẽ sinh ra lực ứng suất nén trong cấu kiện, và từ đó sẽ ngăn cản sự hình thành vết nứt do co ngót cả trong thời gian ngắn và dài Đặc tính dãn nở đạt được thông qua sự hình thành ettringite và sự hydrat hóa sớm của CaO trong hỗn hợp

I.1.2.4 Xi măng phát triển cường độ rất sớm

Xi măng phát triển cường độ rất sớm có thể tạo ra cho bê tông cường độ chịu nén 20-48MPa trong khoảng thời gian 10-24 giờ, cường độ chịu nén tối đa thiết kế có thể đạt 70-105MPa Loại xi măng này ninh kết và rắn chắc nhanh thông qua việc hình thành nhiều ettringite trong giai đọan hydrat hóa ban đầu, hoặc thêm vào trong quá trình sản xuất xi măng những khoáng có độ mịn cao

I.1.2.5 Xi măng hỗn tạp

Những loại xi măng khác được sử dụng cho những trường hợp đặc biệt như xi măng trắng và xi măng màu, xi măng alumôsilicat đều có sẵn trên thị trường Những loại xi măng này không dùng nhiều trong các kết cấu bê tông, giá thành của những loại xi măng này đắt hơn đáng kể so với loại xi măng bình thường

I.1.2.6 Xi măng mới

Khi xã hội bước vào thiên niên kỷ mới, những tiến bộ mới trong kỹ thuật chất kết dính sẽ cho phép chế tạo được bê tông có cường độ vượt qua 140-150MPa để sử dụng cho các công trình xây dựng Những giá trị cường độ trên đạt được khi sử dụng những loại xi măng mới hơn, sử dụng các qui trình thiết kế tỉ lệ thành phần và qui trình trộn khác

Xi măng không có khuyết tật lớn

Một loại ximăng mới không có khuyết tật lớn và có cường độ cao (MDFs) đã được nghiên cứu ở trường đại học Oxford Loại xi măng này có rất ít các lỗ rỗng lớn hoặc các khuyết tật Những khuyết tật và lỗ rỗng này thường thấy ở hồ xi măng được nhào trộn thông thường

Xi măng lèn chặt

Đây cũng là một loại xi măng mới Xi măng lèn chặt (DSP) là một hỗn hợp do trộn hạt xi măng mịn với bột silic siêu mịn Kích thước hạt của loại xi măng này khoảng 0,5-

100m, trong đó, các hạt siêu mịn có kích thước khoảng 5 đến 500nm được sắp xếp đồng nhất trong các khoảng trống giữa những hạt lớn hơn

Xi măng siêu mịn

Xi măng siêu mịn là một loại xi măng mới Lọai xi măng này được sử dụng với số lượng có hạn trong kỹ thuật nền móng Các hạt mịn khoảng 5m của loại xi măng này dễ dàng thẩm thấu vào các lỗ rỗng nhỏ của đá hoặc thẩm thấu vào trong sỏi bùn để làm ổn định nền đá sỏi

Xi măng Belit

Xi măng Belit (C2S) và xi măng Belit Sunfua aluminat có khả năng làm giảm năng lượng tiêu thụ trong quá trình sản xuất bằng cách giảm nhiệt độ cần thiết để tạo thành clinke từ 15000C xuống còn 1200-13000C Loại xi măng này cũng có khả năng chống cacbonat hóa cao hơn so với những loại xi măng thông thường Hiện tại, loại xi măng này được sử dụng cho những ứng dụng đặc biệt, ví dụ như giữ cố định những tấm kim loại nặng hoặc để ổn định đất nền

Xi măng hoạt hóa kiềm

Việc thêm kiềm vào sẽ làm hoạt hóa những vật liệu hoạt tính, vì vậy sẽ giảm được 30% lượng nước sử dụng so với xi măng thông thường, từ đó làm giảm được lỗ rỗng trong

xi măng rắn chắc Trong loại xi măng này, tỉ số CaO/SiO2 được điều chỉnh để hạn chế lượng Ca(OH)2 còn lại trong những chất đã hydrat hóa Các chất hoạt hóa kiềm có thể là kiềm sút hoặc các muối silicat Bảng 1.3 so sánh sự phát triển cường độ của bê tông sử dụng loại xi măng này so với bê tông sử dụng xi măng loại III Ở 28 ngày, cường độ chịu nén của bê tông sử dụng xi măng hoạt hóa kiềm đạt 84,6MPa

I.2 Cốt liệu

Cốt liệu là thành phần chiếm bộ khung trong bê tông Nó chiếm 60-80% thể tích của bê tông, và phải được sắp xếp sao cho toàn bộ khối bê tông làm việc như là một loại đá có sự đồng nhất, đặc sít, các hạt cốt liệu nhỏ hơn làm việc như là chất lấp đầy trong các lỗ rỗng lớn hơn tồn tại giữa các hạt cốt liệu lớn Cốt liệu được chia làm 2 loại :

1 Cốt liệu lớn : sỏi, đá dăm, hạt xỉ

2 Cốt liệu nhỏ : xỉ thiên nhiên hoặc nhân tạo

Cốt liệu là thành phần chủ yếu trong hỗn hợp, cho nên cốt liệu trong hỗn hợp càng nhiều thì bê tông càng rẻ

II.2.1 Cốt liệu lớn

Cốt liệu lớn là loại cốt liệu trong đó kích thước nhỏ nhất của hạt cốt liệu lớn hơn 6mm Các tính chất của cốt liệu lớn ảnh hưởng đến cường độ sau cùng của bê tông rắn chắc, ảnh hưởng đến khả năng chống phân rã; chịu thời tiết; và các ảnh hưởng có hại khác Cốt liệu lớn phải được rửa sạch sẽ các chất hữu cơ bẩn, và phải dính kết tốt với gel ximăng Các loại cốt liệu lớn phổ biến là :

1 Đá dăm tự nhiên : Loại cốt liệu này được sản xuất bằng cách nghiền đá thiên nhiên từ mỏ khai thác đá Đá thiên nhiên làm đá dăm thường là loại đá lửa, đá trầm tích và đá biến chất Mặc dù loại đá dăm tạo ra cường độ cao cho bê tông, tuy nhiên nó làm công độ lưu động trong khi nhào trộn và đổ bê tông kém hơn so với những loại đá khác

2 Sỏi tự nhiên : Loại cốt liệu này được tạo ra bởi tác động của thời tiết và dòng chảy của nước đối với nền và bãi gầm của sông Loại đá này cho cường độ bê tông kém hơn so với khi sử dụng đá dăm, nhưng nó tạo ra độ lưu động cao hơn

3 Đá dăm nhân tạo : Những loại này chủ yếu là xỉ và phiến sét trương nở, loại này thường được sử dụng để sản xuất bê tông nhẹ Cốt liệu này là sản phẩm phụ của các qui trình sản xuất khác

4 Cốt liệu cực nặng và cốt liệu chống phóng xạ : Các nhà máy năng lượng nguyên tử và lò phản ứng hạt nhân phát xạ ra những chất độc hại, vì vậy cần phải có loại bê tông đặc biệt để cản tia X, tia gama và các nơtron Đối với những loại bê tông này, tính kinh tế và độ lưu động không phải là yếu tố quan trọng hàng đầu Loại cốt liệu nặng chủ yếu là thép rập, barit, manhêtit, và limonit Bê tông thường có khối lượng thể tích 2300kg/m3, bê tông chế tạo từ những loại cốt liệu này có khối lượng thể tích 3600-5280kg/m3 Tính chất của bê tông cực năng phụ thuộc vào độ đặc sít của sản phẩm đầm nén hơn là phụ thuộc vào tỉ lệ N/X Trong các trường hợp cụ thể, chỉ quan tâm đến độ đặc sít cao, một vài trường hợp khác cần quan tâm đến cả cường độ và độ đặc sít

II.2.2 Cốt liệu nhỏ

Cốt liệu nhỏ là chất lấp đầy hạt nhỏ hơn được chế tạo từ cát Kích thước của hạt cốt liệu nhỏ thay đổi từ sàng No.4 đến No.100 theo các kích thước mắt sàng của tiêu chuẩn Mỹ Cốt liệu nhỏ chất lượng tốt là loại cốt liệu không có tạp chất hữu cơ, sét, hoặc bất kỳ tạp chất có hại nào hoặc có hạt mịn hơn cỡ sàng No.100 Cốt liệu nhỏ sử dụng phải có cấp phối cỡ hạt tốt theo các tiêu chuẩn phân tích cỡ hạt của ASTM, bởi vì cát có ảnh hưởng đáng kể đến độ đặc của hỗn hợp bê tông Đối với bê tông chống phóng xạ, cốt liệu nhỏ sử dụng là viên thép nhỏ và quặng kim loại nghiền

II.2.2.1 Cấp phối cỡ hạt của những hỗn hợp bê tông có tỷ trọng bình thường

Cấp phối cỡ hạt thích hợp của cốt liệu lớn và cốt liệu nhỏ trong bê tông có tỷ trọng bình thường được trình bày ở bảng 1.4

Bảng 1.4 : Các yêu cầu cấp phối cỡ hạt của cốt liệu trong bê tông thường

Cỡ sàng

theo tiêu

chuẩn Mỹ

Phần trăm lọt qua

nhỏ No.4 đến

50mm

No.4 đến 37,5mm

No.4 đến 25mm

No.4 đến 19mm

I.2.2.2 Cấp phối cỡ hạt của cốt liệu trong bê tông nhẹ

Các yêu cầu về cấp phối cỡ hạt của cốt liệu nhẹ dùng trong bê tông chịu lực được trình bày ở bảng 2.5

Bảng 2.5 : Các yêu cầu cấp phối cỡ hạt của cốt liệu trong bê tông chịu lực

Mắt sàng Phần trăm lọt qua sàng mắt vuông

No.8 (2,36 mm)

No.16 (1,18 mm)

No.50 (300

 m)

No.100 (150

 m) Cốt liệu nhỏ

100

100

- 10-50 40-80 80-

100

0-10 0-15 0-20 5-40

-

- 0-10 0-20

-

-

- 0-10

100

5-80 65-90

- 35-65

-

-

50-20 10-25

2-15 5-15

I.2.3 Cấp phối cỡ hạt của cốt liệu cực nặng dùng trong bê tông chống phóng xạ

Các yêu cầu về cấp phối cỡ hạt của bê tông cực nặng được trình bày ở bảng 2.6 và 2.7

Bảng 2.6 : Các yêu cầu cấp phối cỡ hạt của cốt liệu trong bê tông cực nặng

Loại 1 : Cốt liệu lớn nhất 37,5mm

Loại 2 : Cốt liệu lớn nhất 19,0mm Cốt liệu lớn

50mm 37,5mm 25mm 19mm 12,5mm 9,5mm

100 95-100 40-80 20-45 0-10 0-2

-

100 95-100 40-80 0-15 0-2 Cốt liệu nhỏ

-

100 75-95 45-65 20-40 0-10

Bảng 2.7 : Khối lượng thể tích của cốt liệu

cốt liệu khô (kg/m 3 )

Khối lượng thể tích của bê tông (kg/m 3 )

I.2.4 Khối lượng thể tích của cốt liệu

Khối lượng thể tích của bê tông phụ thuộc vào khối lượng thể tích của cốt liệu, khối lượng thể tích của cốt liệu phụ thuộc vào loại cốt liệu, từ đó phân loại bê tông ra làm những loại sau : bình thường, nhẹ, hoặc cực nặng (dùng để chống bức xạ) Bảng 1.7 trình bày khối lượng thể tích của bê tông tương ứng với khối lượng thể tích của các loại cốt liệu khác nhau

Các thiết bị thí nghiệm chỉ tiêu cơ lý của cốt liệu

Bộ rây sàng đá

Thiết bị thử độ mài mòn

I.3 Phụ gia hóa học và phụ gia vô cơ hoạt tính

Phụ gia là một trong các nguyên liệu thành phần của bê tông được thêm vào trước khi hoặc trong khi trộn Vai trò của phụ gia là cải biến các tính chất của bê tông, chẳng hạn như làm cho bê tông dễ dàng thi công bằng tay, có tính kinh tế, hoặc những mục đích khác như là tiết kiệm năng lượng Các loại phụ gia chủ yếu có thể được tóm tắt như sau :

1 Phụ gia rắn nhanh

2 Phụ gia cuốn khí

3 Phụ gia giảm nước (Phụ gia siêu dẻo), và phụ gia điều chỉnh tốc độ ninh kết

4 Polyme và Latex

5 Phụ gia nghiền mịn (giống như mục 6 và 8)

6 Hạt xỉ

7 Tro bay

8 Bột Silic

9 Phụ gia dùng cho bê tông cứng

Các đặc tính tổng quát của những loại phụ gia sử dụng phổ biến ở hiện tại được trình bày trong phần này Việc thảo luận chi tiết các tính chất chủ yếu, chia tỉ lệ hỗn hợp, kiểm soát chất lượng được trình bày ở các chương tiếp theo

I.3.1 Phụ gia rắn nhanh

Phụ gia rắn nhanh đưa vào trong hỗn hợp bê tông để làm giảm thời gian ninh kết và để thúc đẩy sự phát triển cường độ sớm Lọai phụ gia phổ biến nhất là CaCl2 Những loại phụ gia rắn nhanh khác bao gồm muối gốc Clo, Cacbonat, Silicat, và một vài hợp chất hữu cơ khác, ví dụ như Triethanolamit Cần phải chú ý rằng, CaCl2 không nên sử dụng cho những nơi mà hiện tượng ăn mòn cốt thép có thể xảy ra Hàm lượng phụ gia sử dụng nên nhỏ hơn 1% theo khối lượng của xi măng Poóclăng CaCl2 đã được thay thế bằng các loại phụ gia rắn nhanh khác không gây ăn mòn trong bê tông cốt thép chịu lực

I.3.2 Phụ gia cuốn khí

Phụ gia cuốn khí tạo thành những bọt li ti có đường kính 1mm hoặc nhỏ hơn trong bê tông hoặc vữa sinh ra trong quá trình trộn Phụ gia này được sử dụng để tăng độ lưu động của hỗn hợp bê tông trong khi đổ và để tăng khả năng chống băng giá của bê tông Hầu hết các phụ gia cuốn khí đều ở dạng dung dịch, mặc dù chúng có thể chứa một vài chất bột hoặc chất bán rắn Lượng phụ gia cuốn khí sử dụng để có thể tạo ra hàm lượng khí yêu cầu phụ thuộc vào hình dạng và cấp phối hạt của cốt liệu Cốt liệu càng mịn, hàm lượng phụ gia cuốn khí sử dụng càng nhiều Hàm lượng phụ gia sử dụng cũng phụ thuộc vào một số yếu tố khác, ví dụ như loại máy trộn và điều kiện trộn, sử dụng tro bay hoặc

các loại phụ gia vô cơ khác, và mức độ rung động của hỗn hợp Có thể cho rằng, phụ gia cuốn khí làm giảm cường độ của bê tông Tuy nhiên, khi giữ nguyên lượng xi măng và độ lưu động sẽ hạn chế được một phần sự giảm cường độ do tỉ lệ N/X giảm

I.3.3 Phụ gia giảm nước và phụ gia điều chỉnh ninh kết

Phụ gia giảm nước và phụ gia điều chỉnh ninh kết làm cho cường độ của bê tông tăng lên Khi sử dụng những loại phụ gia này cũng giảm được tương ứng lượng xi măng do lượng nước giảm Hầu hết các loại phụ gia giảm nước đều ở dạng dung dịch Lượng nước chứa trong dung dịch phụ gia là một phần của lượng nước nhào trộn, vì vậy trong khi thiết kế cấp phối bê tông cần phải tính lượng nước này vào trong tổng số lượng nước thiết kế Cũng cần nhấn mạnh rằng, cần giữ nguyên tỉ lệ của vữa so với cốt liệu lớn Lượng nước, hàm lượng bọt khí hoặc hàm lượng ximăng thay đổi được bù đắp bởi sự thay đổi của hàm lượng cốt liệu nhỏ, vì thế thể tích của vữa được giữ nguyên

I.3.4 Phụ gia phân tán mịn

Phụ gia phân tán mịn được sử dụng để điều chỉnh những sự thiếu hụt trong hỗn hợp bê tông bằng cách tạo cung cấp thêm phần hạt mịn cho cát bị mất trong bê tông, cải thiện một vài tính chất của bê tông, ví dụ như làm giảm độ thấm hoặc co dãn, và làm giảm chi phí của vật liệu chế tạo bê tông Những loại phụ gia này gồm có : vôi thủy, xi măng xỉ, tro bay, và phụ gia hoạt tính thô hoặc đã nung luyện

I.3.5 Phụ gia cho bê tông cứng

Bê tông cứng là loại bê tông có độ sụt bằng hoặc thấp hơn 25mm ngay sau khi đổ Việc lựa chọn loại phụ gia sử dụng phụ thuộc vào các tính chất mong muốn của sản phẩm hoàn thiện, ví dụ như độ nhớt; thời gian ninh kết; sự phát triển cường độ; độ bền băng giá; cường độ chịu nén và chi phí

I.3.6 Tro bay

Phụ gia này là hạt tro mịn tích tĩnh điện từ bụi thải của các trạm chứa bột mịn Đây được xem là loại phụ gia hoạt tính nhân tạo, nó có độ mịn ít nhất bằng với độ mịn của xi măng (15m) Hàm lượng cacbon chứa trong phụ gia này có thể lên đến 3% Do đặc trưng hoạt tính, ảnh hưởng hoạt hóa của loại xi măng này có thể tạo ra bê tông cường độ cao Tro nằm ở đáy cũng là một sản phẩm phụ ở dạng dung dịch không thích hợp sử dụng làm phụ gia trong quá trình chế tạo bê tông

I.3.7 Polyme

Phụ gia polyme dùng để chế tạo bê tông có cường độ rất cao : cường độ chịu nén dạt 103MPa hoặc cao hơn, cường độ chịu kéo đạt 10,3MPa hoặc cao hơn Bê tông thường

được chế tạo bằng cách sử dụng vật liệu polyme hóa để cải biến các tính chất của bê tông thông qua việc giảm lượng nước sử dụng ở công trường

Bê tông cải biến polyme (PMC) là loại bê tông được chế tạo bằng cách thêm vào trong bê tông thành phần chất đóng rắn hoặc nhựa với vai trò là phụ gia Nguyên lý hoạt động của loại phụ gia này là thay thế một phần lượng nước nhào trộn để tạo ra cường độ chịu nén cao và các tính chất hoàn thiện khác Tỉ lệ tối ưu theo khối lượng của polyme/xi măng khoảng 0,30-0,45 là có thể tạo ra cường độ chịu nén cao

I.3.8 Phụ gia siêu dẻo

Có 4 loại phụ gia siêu dẻo :

1 Melamin sunfonat formadehit chứa khoảng 0,005% clo

2 Napthalen sunfonat formandehit có chứa hàm lượng clo không đáng kể

3 Lignhosunfonat cải biến không có chứa clo

4 Cacboxy acrylic gốc este (CAF)

Hầu hết các loại phụ gia này đều được làm từ gốc sunfonat hữu cơ và được xem là siêu dẻo do nó có khả năng giảm nước đáng kể trong hỗn hợp bê tông nhưng vẫn có thể làm tăng đồng thời độ sụt đến 206mm hoặc hơn nữa Các loại phụ gia siêu dẻo khác bao gồm : axit sunfonic este, cacbohydrat este

Hàm lượng sử dụng phụ gia này là 1-2,5% theo khối lượng xi măng Khi sử dụng hàm lượng cao hơn có thể làm giảm cường độ bê tông, trừ khi hàm lượng xi măng tăng lên để cân bằng sự giảm cường độ do phụ gia tạo ra Nên chú ý rằng, phụ gia siêu dẻo tạo ra tác dụng của nó bằng cách làm giảm sức căng bề mặt của nước và bằng cách phân bố đều hướng hạt xi măng Các tính chất này, kết hợp với sử dụng bột silic sẽ tạo ra cường độ cao cho bê tông bằng cách làm giảm lượng nước mà không làm mất độ lưu động của hỗn hợp bê tông

I.3.9 Phụ gia bột silic sử dụng trong bê tông cường độ cao

Bột silic được xem là một loại phụ gia rất có hiệu quả để tạo ra các hỗn hợp bê tông có cường độ cao Nó là loại phụ gia họat tính tương đối mới và đã thu hút được nhiều sự chú ý cả trong lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng Bột silic là một lọai sản phẩm phụ được tạo ra từ quắc có độ tinh khiết cao kết hợp với than trong lò điện hình cung của quá trình sản xuất hợp kim silic hoặc hợp kim silic-sắt Kích thước của hạt silic là thông số đánh giá độ mịn của bột silic, kích thước của hạt silic khoảng 0,1m, hạt xi măng và tro bay khoảng

15m Thành phần chủ yếu của bột silic là những hạt mịn SiO2 hình cầu có tác dụng thay thế một cách lý tưởng cho xi măng, và làm tăng đồng thời cường độ của bê tông Bột Silic là một loại sản phẩm phụ, dễ dàng thu gom so với tro bay và xỉ, từ đó bột silic nhanh chóng

trở nên phổ biến Na uy là nước sử dụng bột silic đầu tiên, sau đó những nước khác bắt đầu sừ dụng vào những năm 1970 Canada và Mỹ sử dụng rộng rãi bột silic vào đầu những năm 1980

Tỉ lệ thành phần của bột Silic trong hỗn hợp bê tông thay đổi từ 5% đến 30% theo khối lượng của xi măng, hàm lượng sử dụng phụ thuộc vào yêu cầu về cường độ và độ lưu động Tuy nhiên, lượng nước yêu cầu sẽ tăng lên đáng kể khi hàm lượng bột silic tăng lên Cần phải giữ tỉ lệ nước/chất kết dính thấp để tạo ra cường độ cao cho bê tông Bột Silic làm cho cường độ bê tông phát triển nhanh ở giai đoạn 3-7 ngày, cường độ ở 28 ngày phát triển chậm hơn Sự phát triển cường độ chịu uốn và cường độ chịu kéo khi bửa tương tự như cường độ chịu nén Sử dụng bột Silic trong hỗn hợp bê tông có thể làm tăng đáng kể cường độ chịu nén, uốn và môđun đàn hồi

I.4 Nước

Nước nhào trộn bê tơng và vữa là thành phần giúp cho ximăng phân ứng tạo ra các sản phẩm thủy hĩa Với lượng nước thích hợp sẽ làm cho khả năng liên kêì và cường độ bê tơng tăng lên, đồng thời tạo độ lưu động cần thiết để cho quá trình thi cơng được dễ dàng

Nước dùng để sản xuất và dưỡng hộ bê tơng khơng được chứa những chất cĩ hại ảnh hưởng đến quá trình đơng kết, sự cứng hĩa của ximăng và gây xâm thực cốt thép trong bê tơng Dùng nước sinh hoạt để sản xuất bê tơng (do cơng ty câp nước của tỉnh, thành phố cung cấp), theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 302 : 2004 quy định nước uống đạt chất lượng (chất lượng phù hợp TCVN 5501 : 1991) dùng để trộn bê tơng và vừa, cũng được dùng

để bảo dưỡng bê tơng và rửa cốt liệu

Ngồi ra khi dùng những nguồn nước khác như nước giêng, nước sơng thì nhât thiết phải được kiểm định mẫu trước khi dùng

Khơng nên dùng những loại nước: Nước ao, hồ, cống, rãnh, nước đầm lầy, nước than bùn thường chứa nhiều tạp chât cĩ hại, tạp chãt hữu cơ hồ tan, các chất huyền phù Khơng dùng nước chứa những tạp chất cĩ hại như axít, muơi, đường, dầu, mỡ,

Khơng dùng nước biển để chế lạo bê tơng làm việc trên khơ Khi lượng muối < 35 g/lít nước biển, cĩ thể dùng nước biển để chế tạo bê tơng khơng cốt thép cho những cơng trình làm việc trong nước biển Đối vơi bê tơng cốt thép, việc sử dung nước ngọt là một địi hỏi nhât thiết

Việc kiểm tra chât lượng nước được tiến hành ít nhất 2 lần 1 nãm đối vơi các nguồn cung câp nước trộn thường xuyên cho bê tơng hoặc được kiếm tra đột xuất khi cĩ nghi ngờ Lây mẫu nước thử với khối lượng mẫu thử được lây khơng ít hơn 5 lít Mẫu thử khơng được cĩ bât kỳ xử lý đặc biệt nào trước khi kiểm tra

Yêu cầu kỹ thuật: Nước trộn bê tông và vtĩa cần có chất lượng thoả mãn các yêu cầu sau

(theo TCXDVN 302 : 2004):

- Không chứa váng dầu hoặc váng mỡ

- Lượng tạp chãi hừu cơ không lón hơn 15 mg//

- Độ pH không nhỏ hơn 4 và không lớn hơn 12,5

- Không có màu khi dùng cho bê tông và vừa trang trí

- Tùy theo mục đích sử dụng, hàm lượng muối hoà tan, lượng ion sunĩat, lượng ion clo và cặn không tan không được lớn hơn các giá trị quy định trong bảng 2.3

Bảng 2.3 Hàm lượng tốì đa cho phép của muôi hoà tan, ion suníat, ion clo và cặn không tan trong nước trộn bê tông và vữa

Mục đích sử dụng

Mức cho phép; mg/7

Muối hoà tan

lon suníat (SO*-)

lon clo (CO

Cặn không tan

1 Nước trộn bê tông và nước trộn vữa

bơm bảo vệ cốt thép cho các kêl cáu

bê tông CÔI thép ứng lực trước

2 Nước trộn bê tông và nước trộn vừa chèn

mối nôi cho các kết câu bê tông cốt thép

3 Nước trộn bê tông cho các kết cấu bêlông

không cốt thép Nước trộn vữa xây và trát

- Trong trường hợp nước dùng để trộn vữa xây, trát các kêì cấu có yêu cầu trang trí bề mạt hoặc ở phần kêt cấu thường xuyên tiếp xúc ẩm thì hàm lượng ion clo khống chế không quá 1200mg//

II.Tính công tác của hỗn hợp bê tông

II.1.Khái niệm

Tính công tác hay còn gọi là tính dễ tạo hình, là tính chất kỹ thuật của hỗn hợp bê tông

nó biểu thị khả năng lấp đầy khuôn nhưng vẫn đảm bảo được độ đồng nhât trong một điều kiện đầm nén nhât định Được đánh giá qua 3 tính chât: tính lưu động, tính dính và khả năng giữ nước

- Tính lưu động (tính dẻo) là khả năng của hỗn hợp bê tông có thể luu động được và lâp

đầy khuôn dưới tải trọng bản thân và tải trọng chân động giúp cho việc đổ khuôn và lèn chặt được dễ dàng

- Tính dính giúp cho hỗn hợp bê tông giữ được một khối đồng nhất không bị phân tầng

khi thi công

- Khả năng giữ nước là khả năng của hỗn hợp bê tông giữ được nước trong quá trình thi

công đảm bảo sự duy trì độ dẻo cho hỗn hợp bê tông và làm cho bê tông không bị rỗng

II.2 Phân loại

Tính dẻo là một đặc tính quan trọng của bê tông ảnh hưởng đến chât lượng bê tông Hỗn hợp bê tông có độ dẻo thích hợp thì bê tông sè có cấu trúc đồng đều, đặc chắc và cường độ cao Tùy theo mức độ dẻo, hỗn hợp bê tông được chia làm 2 loại: hỗn hợp bê tông dẻo và hỗn hợp bê tông cứng

- Hỗn hợp bê tông dẻo: tí' lệ N/X (Nước/Ximăng) lớn, hỗn hợp dễ nhào trộn, dễ tạo hình,

lèn chặt chủ yếu dựa vào trọng lượng của bản thân Hoặc thêm tác dụng của ngoại lực nhưng

không lớn lắm Hỗn hợp bê tông dẻo được đánh giá bằng độ sụt nón SN (cm) - Hỗn hợp bê tông cứng: do tỉ lệ N/X nhỏ, nội ma sát lớn, khó nhào trộn nên khi đổ khuôn và tạo hình cần

có ngoại lực tác dụng mạnh Hỗn hợp bê tông cứng được đánh giá bằng độ cứng, xác định bằng nhớt kế kỹ thuật vêbe

II.3 Phương pháp xác định tính công tác

II.3.1 Đối với hỗn hợp bê tông dẻo

Tính dẻo được đánh giá bằng độ sụt nón SN (cm), xác định bằng dụng cụ côn hình nón cụt tiêu chuẩn Theo TCVN 3106 : 1993

Kích thước bên trong của hình nón cụt tiêu chuẩn được cho ở bảng 5.11 Trong đó N°-l dùng cho hỗn hợp bê tông mà Dmax của cốt liệu không quá 40mm, N’-2 dùng cho hỗn hợp

bê tông mà Dmax cốt liệu lớn hơn 40mm

Bảng 2.11

Kích thước hình nón cụt, cm N°1 N°2

Que đầm: Φ= I6mm, L = 600mm

Trình tự xác định độ sụt nón như sau:

- Đặt côn lên nền ẩm, không thâm nước

- Đổ hỗn hợp bê tông qua phễu vào côn làm 3 lớp, chiều cao mỗi lớp khoảng 1/3 chiều cao côn

- Dùng que chọc mỗi lớp 25 lần và chọc đều từ ngoài vào giữa, lớp sau xuyên qua lớp trước 2 4-3 cm, lớp cuối vừa chọc vừa đổ

- Xoa bằng mặt, từ từ nhác côn lên theo phương thẳng đứng (trong khoảng 5-10s)

- Đặt côn sang bên cạnh và đo chênh lệch giữa chiều cao miệng côn và điểm cao nhãt của khối hỗn hợp (chính xác đến 0,5cm) số liệu đo được chính là độ sụt của hỗn hợp bê tông (Tổng thời gian từ khi đổ hỗn hợp vào côn đến khi nhấc côn khỏi khối hỗn hợp không quá 150s)

Hình 2.5: Cách do độ sụt SN Hình 2.6: Dụng cụ đo độ sụt nón SN

II.3.2 Đối với hỗn hợp bê tông cứng

Được đánh giá bằng chỉ tiêu độ cứng, tính bằng giây Độ cứng được xác định bằng nhớt

kế kỹ thuật Vêbe

Theo TCVN 3107 : 1993, xác định độ cứng là xác định thời gian cần thiết để cho hỗn hợp

bê tông trong nón cụt tiêu chuẩn (sau khi đã rút nón), dưới tác dụng

của chẩn động sẽ phân bố đều phủ kín mặt dưới của đìa mica (thời gian tính từ lúc bật đầm rung cho đến khi bề mặt hỗn hợp bê tông phủ kín mặt dưới đĩa mica hoặc đến khi hỗn hợp bêtồng san đầy các góc và tạo thành mặt phẳng trong khuôn) Phương pháp này sử dụng khi

Dmax< 40mm

Nếu Dmax > 40mm, dùng dụng cụ hình khối cạnh 20cm và một dụng cụ nón cụt

Kết quả thu được nhân với 1,5 để đổi ra chỉ tiêu độ cứng theo phương pháp chuẩn

Rút côn ra khỏi hỗn hợp đọc giá trị độ sụt của hỗn hợp theo vạch khắc trên thanh trượt J gắn một đĩa mica phẳng đặt lên trên khối hỗn hợp bê tông Bật đầm rung và bấm đồng hồ cho đến khi thẫy hồ ximăng vừa phủ kín mặt dưới của đĩa mica

Dụng cụ đo độ cứng Vebe

Cho phép xác định khả năng lấp đầy,cho phép xác định thời gian chảy

Độ chảy xòe của SCC được xác định trong sự vắng mặt của vật cản trở qua thiết bị côn abram và thời gian chảy xòe dược xác định qua dụng cụ sum-flow đường kính 50cm.khả năng chảy được đánh giá trên đường kính hình tròn do hỗn hợp SCC chảy ra

Phương pháp rút côn (Slump Flow Test) để thí nghiệm xác định độ linh động (độ chẩy xoè) của hỗn hợp SCC như sau: