Công nghệ chế tạo xi măng, bê tông, bê tông cốt thép và vữa xây dựng part 7 pptx

lèn chặt vữa bêtông vào khuôn “cốp — pha” không thể đạt chuẩn như lèn chặt đúc mẫu 4 x 4 x l6 em để thử cường độ nén mác của ximăng, quy trình bảo dưỡng mẫu thử mác ximăng được nghiêm tú

e Cần chuẩn bị các nguyên liệu đâu vào đồng nhất (không có loại xấu, loại tốt lẫn lộn sẽ khó khăn trong việc xác định độ ẩm và khối lượng thể tích của chúng)

¢ Tra bang dé tim cdc hé sé A; Aj, Ky, lượng nước cần thiết phải thận trọng, chính xác

e Thứ tự tính: đâu tiên tra bảng 31 để xác định lượng nước cho l m bêtông, bước 2 xác định lượng ximăng, sau đó xác định lượng đá dăm (hoặc sỏi), cuối cùng tính lượng cát Kích thước cỡ hạt đá, sỏi, cát phải được lấy mẫu đại diện để đo và cân đo luôn khối lượng thể tích của từng loại: ximăng, đá, cát, vì chúng là số liệu đầu vào

ø Cường độ của ximăng phải được kiểm tra cẩn thận

e Lượng ximăng tính được cần phải nhân với hệ số an toàn K, = 1,05 + 1,10 khi thi công

e Khi thi công, lượng nước tính được phải trừ đi độ ẩm của cát Ví dụ:

ở đây Nựịc là nước thí công, w là độ ẩm của

e Vì cát thường ẩm, có khi tới 5 ~ 10% nên lượng cát cũng phải bù thêm đúng bằng độ ẩm của nó Ví dụ lượng cát tính được là 600 kg với độ

ẩm tự nhiên không quá 3% Nhưng khi trời mưa, độ ẩm của nó tới 7% thì

600.0 - 3)

100 Trong tính toán thiết kế mác bétong bao giờ cũng phải sử dụng ximăng cao hơn một mác Vì khi thí nghiệm xác định cường độ hay mác của ximăng luôn sử dụng cốt liệu cát tiêu chuẩn (chất lượng 161, rat sạch tạp chất, hàm lượng SiO¿ > 97%, có nhiều cỡ hạt theo quy định của tiêu chuẩn, độ ẩm < 1%, ) với tỷ lệ khối lượng I ximäng/3 cát, tỷ lệ Nước/ximăng luôn luôn bằng 0,50, tức tý lệ ximăng luôn luôn có 1/3 + Ï + 0,5) = 22,22%, trong khi đó tý lệ ximăng trong bêtông chỉ chiếm từ

8 đến cao nhất là 20% mà tỷ lệ nước trong bêtông thường chiếm hơn 50%

lượng cát phải bù là = 24 kg

So với ximăng Thêm vào đó, quy trình đúc rói lèn chặt vữa bêtông vào khuôn “cốp — pha” không thể đạt chuẩn như lèn chặt đúc mẫu 4 x 4 x l6

em để thử cường độ nén (mác) của ximăng, quy trình bảo dưỡng mẫu thử mác ximăng được nghiêm túc thực hiện theo quy định của TCVN, còn quy trình bảo dưỡng mẫu thử mác bêtông không đảm bảo được đầy đủ điều kiện như thử nghiệm mẫu ximăng, Tất cả các dữ liệu và điều kiện trên đây đòi hỏi phải chọn ximăng cao hơn mác bêtông thiết kế 1 mác Những điều kiện công nghệ, thiết bị hiện đại hiện nay và nguyên liệu hiện có tại Việt Nam cũng như ở hầu hết các nước trên thế giới mới cho phép sản xuất được ximang PC với mác cao nhất là M.60, tức cường độ

28 ngày của ximăng thử theo TCVN — 2682 — 2008 hay ISO 679 — 1985 (E) chỉ đạt từ 600 đến 650 kG/cm” Đó là kết hợp cả việc chọn lựa nguyên liệu, giải pháp đảm bảo chất lượng clinker tốt nhất và giải pháp tăng độ mịn của ximăng lên 3500 + 3600 cm^⁄g Còn trong sản xuất đại trà thì ximăng đạt mác PC ~ 50 đã là rất tốt Để có bêtông đạt mác M600 thì phải sử đụng thêm cả phụ gia tăng cường độ của bêtông và tăng lượng ximăng trong phạm vi cho phép Trong xây dựng sử dụng bêtông mác M500 là cao nhất

7 KY THUAT CHE TAO BETONG NANG

Kỹ thuật chế tạo bêtông bao gồm các công việc sau:

7.1 Kiểm tra chất lượng của các nguyên liệu đầu vào và xác định các thông số kỹ thuật của chúng

Đây là công việc khá quan trọng quyết định đến chất lượng của bêtông nặng bao gồm các việc sau:

— Kiểm tra cường độ nén 3, 7 và 28 ngày của ximăng (xem mục 3.1.8);

— Kiếm tra chất lượng đá dăm: chất lượng của đá dãm gồm có các chỉ tiêu như:

s Cường độ nén của đá trong trạng thái bão hoà nước không dưới

600 kG/em’, (Để đá có nước bão hoà người ta cưa mẫu đá kích thước

15 x 15 x I5 cm rồi đem ngâm các viên đá (3 viên) trong nước 50 - 60°C

139

trong 8 giờ hoặc ngâm trong nước 25 — 30°C 48 giờ rồi đem ra lấy khăn

ẩm lau ráo mặt và nén bằng máy nén thử cường độ của đá có lực nén ép

200 tấn Cường độ của đá là trị số trung bình cộng của 3 mẫu đá

e Kiểm tra cỡ hạt của đá: dùng bộ sàng có mắt sàng 5 mm, 1Ö mm,

20 mm, 30 mm, 40 mm, 50 mm và 60 mm Lấy I5 kg đá (hoặc sỏi) (mẫu đại diện cho lô đá) đem hong khô dưới nắng hoặc gió trong 4 giờ rồi cân lại lấy chính xác 10 kg và đem sàng qua lần lượt các loại sàng từ 5 mm đến 60 mm Chất lượng cỡ hạt đá tính như ở bảng 28, tức là:

Đối với đá I — 2 (10 — 20 mm): đá lọt sàng 5 mm phải là 0%

Đá bazan đen y¿pg~ 2,50

Đá mable Yom * 2,60

Đá granit Tog = 2,70

Dé quakzit You * 2,60

Độ ẩm tự nhiên của các loại đá (không có mưa) đều trong phạm vi

2 — 3% cho nên không cần thiết phải xác định

s® Kiểm tra cỡ hại, khối lượng thể tích và độ ẩm của cát:

Kiểm tra cỡ hạt của cát cần sử dụng những bộ sàng 0,14 mm, 0,315

mm, 0,63; 2,5 và 5 mm Cân chính xác 5kg cát (mẫu đại diện cho 16 cát) với sai số là + 10g Đem đổ cát vào khay nhôm hình chữ nhật 30 x 50 cm, canh mỏng ra rồi đặt vào tủ sấy 120°C, Không tính thời gian lên nhiệt, sấy trong 4 giờ kể từ lúc tủ sấy đạt nhiệt độ, cứ sau khoảng thời gian 30 phút dùng đũa thủy tỉnh trộn cát trong khay 1 lần Sau 4 giờ sấy lấy khay cát ra để nguội và cân lại bằng cân đã cân để xem khối lượng còn lại

Độ ẩm của cát = Gy = Gy x 100%,

1

G¡ - Khối lượng cát chưa sấy

G; - Khối lượng cát sau sấy

Lấy cát đã sấy để xác định cỡ hạt và khối lượng thể tích

Cân 1 kg và lần lượt sàng cát qua các sàng 0,14 mm trở lên Chất lượng cát cho bêtông phải đạt như quy định ở bảng 25, nghĩa là:

Cát trên sàng 5 mm = 0%, nếu trên sàng 4 mm < 3% càng tốt

Xác định modun độ lớn MỊ, của cát thực hiện theo công thức (31) Xác định khối lượng thể tích của cát: dùng hộp hoặc lon có dung tích

1 ~ 2 lí Đem nước sạch đổ đầy lon/hộp cho đến khi nước không chảy tràn ra ngoài sau đó đổ vào ống đong 500 và 250 mì để đo dung tích của lon/hộp Trường hợp không có ống dong thì cân lon khô trước (g„), sau đó

đổ nước vào đầy lon, cân khối lượng của lon nước đây ()

Dung tích của lon là VỊ = gị — gọ (mL) g¡ và g, tinh bằng gam

141

Đổ đầy cát khô (sau sấy), lấy đũa gạt bằng miệng lon (hộp) đem cân lon cát đầy ghi g, (kg);

Khối lượng thể tích của cát khô yo = V_ / 1000 82 kg/l

(phải chia Vị, cho 1000 để đối đơn vị từ ml sang đơn vị líU)

Khối lượng riêng (tỷ trọng) của cát rửa sạch tạp chất mùn sét có thể dat gid tri y,, = 2,63kg/l Nếu cát không rửa, y„„ = 2,60 kg/1

7.2 Tính chuyển cấp phối thành phần liệu khô sang liệu

ẩm tự nhiên

Như trên đã nói, các nguyên vật liệu khi đưa vào tính cấp phối thành phần của vữa bêtông là các nguyên vật liệu khô Ở hiện trường thi công xây dựng, đó là những vật liệu ẩm, nhất là cát, khi có mưa rào, cát có thể chứa ẩm đến 10 — 12% Tại công trường hoặc nhà máy phải thi công hoặc sản xuất liên tục vì vậy các nhân viên thí nghiệm phải bám sát thời tiết để xác định độ ẩm của cát cho máy trộn bêtông làm việc liên tục theo yêu cầu của tiến độ thi công

Đối với các công trình tự xây của dân thì phương pháp xác định độ

ẩm của cát được thực hiện bằng cách rang thủ công đã giới thiệu trong nội dung trước Những thợ giỏi giàu kinh nghiệm có thể tự điều chỉnh lượng nước để đạt được độ dẻo (tức độ sụt) cần thiết Tuy nhiên, việc xác định khối lượng đá, cát không tránh khỏi sai số lớn Ví dụ, khi trời khô ráo, 1 mẻ trộn thủ công có tỷ lệ các nguyên liệu là 3 đá/2 căt/1 ximăng PCB — 30 Sau khi mưa l — 2 giờ, tiếp tục thi công Nếu giữ nguyên tỷ lệ

3 đá/ 2 cáU 1 ximăng thì cát sẽ thiếu và cường độ, độ dẻo của vữa bêtông

sẽ thay đổi làm cho chất lượng công trình không được đồng nhất Đây là một trong những nguyên nhân chính gây nguy hiểm cho công trình do chất lượng của bêtông không đồng đều, nhất là khi đội thợ xây tay nghề còn yếu và không có sự giám sát của kỹ sư xây dựng

Nói chung, dù công trình lớn hay nhỏ thì việc theo dõi chất lượng các nguyên liệu đầu vào phải luôn luôn được xem xét một cách thận trọng Nên chuẩn bị đầy đủ các nguyên liệu như cát, đá, sỏi, ximăng đủ cho một hạng mục nhất định của công trình thậm chí cho toàn bộ công trình để

4 đảm bảo sự đồng nhất nguyên liệu Riêng ximang có thể mua nhiều cho tiện bảo quản nhưng thời gian bảo quản không được quá 30 ngày và chỉ

sử dụng ximăng của một nhà máy nếu chỉ dùng một loại mác

7.3 Kỹ thuật trộn vữa bêtông nặng

7.3.1 Nguyên lý trộn vữa bêtông

Mục đích của việc trộn bêtông nhằm phân bố đều, đồng nhất các loại cốt liệu với nhau và với ximäng, nước tạo thành một loại vữa đồng nhất

để khi hoá rắn cường độ của bêtông ở mọi vị trí giống nhau và không bị phân lớp Sau đây là cơ sở lý thuyết của việc trộn bêtông:

— Khi đổ đây cốt liệu thô, ví dụ đá đăm cỡ hạt 10 — 20 mm vào một hộp lập phương có cạnh Í m (thể tích của hộp là 1 m? hay 1000 lít) thì tỷ

lệ % độ rỗng của đá 10 — 20 mm có trong Ì mỶ là:

- | Ÿed —Ta, _ { 2,65 - 1,43 _

Via> (Ite Toa ).100 = (2:55 =288 100 = 46%

Điều đó có nghĩa rằng thể tích của đá dam cỡ hạt 10 ~ 20 m dé vao hộp (hoặc thùng) dung tích 1 m? chí chiếm !00 — 46 = 54% thể tích Chiếm 46% thể tích còn lại là cát, ximäng và nước

— Bay gid giả thiết rằng trong 46% thể tích còn lại được sử dụng toàn

bộ cát để lấp đây thì độ rỗng của cát là bao nhiêu%?

ˆ Chúng ta biết rằng khối lượng thể tích của cát cỡ hạt trung bình là

Yc = 1,32 kg/] và yụ, của nó là 2,63 kg/I Vậy độ rỗng tự nhiên của cát là:

Vii = Tae —Tc ) lọ = (255182 100 =49,8% = Tao

Vậy sau khi đổ đủ cát để lấp đầy độ rỗng của đá 10 - 20 mm (Va = 46%) thi do réng con lại do cát cỡ hạt trung bình vẫn còn là:

Vu.) = 0/498 x 46 = 22,9% vì vậy chúng ta phải sử dụng thêm ximãng và nước tạo hồ ximăng dé lấp 22,9% độ rỗng còn lại Tất nhiên

hồ ximang vừa làm nhiệm vụ lấp đây 22,9% độ rỗng, vừa làm nhiệm vụ

143

quan trọng nhất là gắn kết cát, đá lại với nhau và đóng rắn để tạo ra cường độ của bêtông

Cơ sở trên đây giải thích lý do vì sao phải trộn đều các cốt liệu với nhau trước (để cho cát lấp đầy độ rỗng của đá trước) sau đó mới trộn đều ximang với 2 cốt liệu và cuối cùng cấp nước để trộn thành vữa dẻo, đồng thời còn cho thấy sự cần thiết phải có cốt liệu mịn là cất vàng trong thành phần cấp phối của bêtông

7.3.2 Thứ tự trộn cấp phối bêtông và yêu cầu độ chính xác của việc cân đong nguyên liệu

— Từ nguyên lý trên, chúng ta để dàng biết được thứ tự trộn vữa bêtông phải là “trộn khô trước, trộn nước sau” Đó cũng là nguyên tắc của công việc trộn vữa bêtông nói chung Giả sử ta trộn vữa ximăng với cất trước sau đó đổ đá dăm vào trộn tiếp thì không thể tạo thành vữa bêtông đồng nhất vì vữa ximăng cát vàng có độ nhớt lớn nên không chèn vào được toàn bộ các lỗ hồng của khối lượng lớn đá dãm (1 !10O — 1300 kg đá/

Im bêtông)

Thực ra quá trình trộn vữa bêtông phải có 3 giai đoạn:

ø Giai đoạn ! trộn đều cốt liệu mịn với cốt liệu thỏ: 2 — 3 phút

ø Giai đoạn 2 trộn đều ximang với hỗn hợp 2 loại cốt liệu: 2 — 3 phút

e Giai đoạn phun nước vào và trộn ướt cho đến khi đạt độ dẻo và

“đồng nhất vữa Giai đoạn cuối có thời gian dài nhất: 4 — 6 phút

Thời gian quy định trên là thời gian trộn máy, nếu trộn thủ công thì thời gian phải lâu hơn

— Cân đong đúng khối lượng và tỷ lệ đá: cát: ximăng: nước theo thiết

kế là một yêu cầu khất khe trong chế tạo bêtông nói chung và bêtông nặng nói riêng

7.3.3 Các phương pháp va thiét bi tron vita bêtlông nặng và uu nhược điểm của chúng

_ Phương pháp trộn tay (thủ công):

Để trộn vữa bêtông bằng phương pháp thủ công, cần có một diện tích khoảng 5 mỂ nên sân gạch hoặc nền bêtông Không dùng cân mà đong

vật liệu bằng xô tôn (5 — 7 lít) hoặc thúng tre nan Ví dụ 3 xô đá dam/ 2

Xô cát vàng/ 1 xô ximăng và lặp lại vài, ba lần rồi dùng xẻng để nhào trộn khô trước, khi thấy vữa khô tương đối đều (theo kinh nghiệm của thợ trộn vữa) thì khơi vữa khô thành một hố sâu ở giữa đống, đổ nước (bằng xô hoặc vòi nước của máy bom) vào hố và xúc xẻng nhào trộn cho đến vữa bêtông dẻo đều thì xúc vào xô và khẩn trương đổ vào khuôn cop ~ pha để tạo hình cấu kiện xây dựng

u điểm của phương pháp thủ công duy nhất là tiết kiệm nhưng có nhiều nhược điểm là:

® Đong lường nguyên liệu bằng xô hoặc thúng nan tre không thé đảm bảo đúng tỷ lệ cần thiết và có sự khác nhau giữa các mẻ trộn;

® Trộn bằng tay xẻng không thể đảm bảo sự phân bổ đều cốt liệu thô với cốt liệu mịn và ximang với hỗn hợp 2 cốt liệu ở mọi vị trí nên không thể đạt độ đồng nhất trong l mẻ trộn và giữa các mẻ với nhau

® Trộn thủ công chỉ có thể phù hợp với các công việc sửa chữa hoặc các công trình xây dựng nhỏ mà khối lượng bêtông chỉ 0,5 + 2 mỶ, Còn đối với các công trình hoặc hạng mục cần từ 3 m? bêtông trở lên thì không đáp ứng được và đễ bị phân lớp bêtông làm cho tuổi thọ của công trình bị giảm sút, rút ngắn

— Phương pháp trộn bằng máy trộn mini năng suất 2 — 5 m° lgiờ: Đây là phương pháp bán thủ công hay nửa cơ khí, trong đó, công việc trộn bêtông thực hiện bằng máy trộn, còn các công việc cân đong và cấp liệu cũng như đánh giá độ dẻo của vữa là do người thợ trộn vữa thực hiện

Đầu tiên người ta cho máy quay, tiếp theo tiến hành đổ đá dăm bằng thúng khối lượng 15 kg/thúng và cát bằng xô với khối lượng 10 kg/xô Như vậy tỷ lệ đá/cát = 1,5 và cứ thế đổ I đá, I cát cho đến khi đạt 3 thúng đá 3

xô cát (tức khoảng 45 kg đá và 30 kg cát thì người ta đồ 2 xô ximang PCB

— 30 ( 18 kg ximang d6i mac béténg ~ 200 kG/em?) Máy vẫn quay liên tục từ thúng đá đâu tiên cho đến khi đổ xong ximăng Như vậy máy vẫn thực hiện đúng quy trình trộn khô: đầu tiên trộn 2 loại cốt liệu với nhau

Sau trộn ximăng với hỗn hợp 2 cốt liệu Thời gian trộn khô khoảng 3 phút Sau trộn khô người ta cho 1 xô nước, khoảng 9 lít vào máy trộn và trộn tiếp khoảng 2 phút nữa thì người ta nghiêng máy đố ra xô, thúng và chuyển đi đổ cột, sàn, xà Như vậy nếu đong đầy miệng xô, thúng thì tỷ lệ

nguyên liệu là: 45 kg đá 1 — 2/30 kg cát/ 18 kg X; (PCB ~ 30)/ Ø lít nước

Tổng khối lượng 4 thành phần là 102 kg/mẻ trộn Tính cho 20 mẻ trộn là:

900 kg dé + 600 kg cát + 360 kg X; (PCB - 30) + 180 kg nước =

2040 kg và được coi đó là 1 m? bétong mác 200 kG/cm”

(Theo tính toán thực tế: khối lượng của 1 mỶ bêtông nặng dao động

từ 1800 đến 2400 kg)

Tuy việc cân đong xác định khối lượng nguyên liệu vẫn được tiến hành bằng thủ công nên không tính được sự sai số, nhưng dù sao thì phương pháp trộn bằng máy trộn mini (bán thủ công) cũng tiến bộ hơn nhiều so với phương pháp trộn thủ công

— Phương pháp trộn bêtông bằng máy trộn liên lục:

Trên hình 24b là máy trộn liên tục nằm ngang, máy có 2 phu: một phếu nhận cấp liệu 3 thành phần đá, cát, ximăng được cân sẵn và đố vào băng tải mang lên đổ vào phếu 4, còn phếu 3 là phéu cấp nước Máy hoạt động liên tục nhưng điều khiển do công nhân Thời gian mỗi mẻ trộn 400 lít bêtông là 3 phút kế từ lúc cấp liệu cho đến khí tháo hết vữa bêtông Như vậy năng suất trộn mỗi giờ là 20 mẻ thu được 8000 lít bêtông, tức 8

mỖjh Đây là máy trộn cơ khí C — 314 của Nga

Trên hình 24c là máy trộn liên tục điều khiển tự động hoàn toàn Máy có 4 tầng, Tầng 4 tiếp nhận cấp liệu, 3 giờ 1 lần vào 4 phễu ở tầng 3: phễu bên trái chứa đá dăm, phếu bên phải chứa cát, phễu ở giữa phía trước chứa ximăng, phểu ở giữa phía sau chứa nước Bên dưới các phéu 1a các cân định lượng Việc mở phễu cho vật liệu chảy xuống các cân và cân làm việc hoàn toàn tự động được cài dat theo thứ tự I, 2, 3, 4: đá, cát, ximăng, nước và 3: phút sau lap lai chu kỳ như vậy.Vật liệu được trộn trong 2 máy trộn nằm ngang (được lắp đặt ở tầng 2) trong vòng 3 phút: 2 máy trộn làm việc so le thay đổi nhau, việc cấp liệu và rót vữa bêtông qua

phu số 1 Tầng 1 là chỗ ôtô chuyên dùng lấy vữa bêtông đem ra thi công tại công trường Đây là máy trộn tự động C — 333P của Nga

Năng suất máy C — 333P từ 30 + 60 m”⁄h Ở nước ta hiện nay đã rất nhiều trạm trộn bêtông có i- 2 rnáy kiểu giống máy C — 333P của Nga 'Vữa bêtông được trộn bằng các máy trộn tự động có chất lượng đồng nhất theo từng loại mác vì máy thực hiện đúng quy trình trộn cũng như đạt được mức độ chính xác khi cân đong các thành của cấp phối Dĩ nhiên các máy này chỉ phù hợp với các công trình xây dựng lớn

Hình 24c Máy trộn vữa bêtông kiểu đứng

8 QUÁ TRÌNH ĐỒNG RẮN CỦA BÊTÔNG VÀ CÔNG NGHỆ XỬ

LÝ NHIỆT

8.1 Quá trình đóng rắn của bêtông nặng

Quá trình đóng rắn của bêtông nặng là quá trình đóng rắn của ximăng cộng thêm cơ chế của sự bám dính hồ ximăng lên bề mặt các

148