Bê tông - Phần 5 ppsx

Tăng độ mịn của ximăng Độ mịn xi măng càng cao, tức là hạt xi măng càng nhỏ thì hoạt tính mác của xi măng càng cao, như vậy có thể giảm lượng dùng xi măng trong bê tông nhưng vẫn đảm bảo

Thông thường dùng chế độ hấp như sau: tăng nhiệt trong 2 ữ 3 giờ từ nhiệt độ thường đến nhiệt độ hấp, hấp 6 ữ 8 giờ và làm nguội trong 2 giờ từ nhiệt độ hấp xuống nhiệt độ thường

Đối với bê tông dùng xi măng pooclăng, nhiệt độ hấp 85 ữ 90°C trong môi trường hơi nước bão hòa; còn đối với xi măng pooclăng puzơlan nhiệt độ hấp bằng 90 ữ 95°C Trong điều kiện ở công trường, không có phòng chưng hấp ở nước ta đã dùng phương pháp hấp trong lều bạt Lều bạt được đóng kín, bên trong để cấu kiện, xả hơi nước nóng vào để hấp cấu kiện bê tông Phương pháp này cơ động, giải quyết được yêu cầu chưng hấp cấu kiện ở hiện trường, tuy nhiên có nhược điểm là mất nhiệt nhiều

4 Vận chuyển và bảo quản

Các cấu kiện bê tông cốt thép có cường độ cao, nhưng lại rất dòn, cho nên phải được vận chuyển và bảo quản cẩn thận, tránh va chạm mạnh, làm sứt mẻ góc cạnh và phát sinh vết nứt

Các cấu kiện cần được xếp thành từng hàng ngay ngắn trên các đà gỗ để tránh va chạm khi đặt xuống Nói chung các cấu kiện phải được xếp theo chiều chịu tải trọng Các tấm lát cần xếp nằm, các sà nặng chữ I và các dàn nặng phải xếp nghiêng Khi vận chuyển bằng các loại xe chuyên dụng, các cấu kiện bằng bê tông cốt thép cần được xếp dọc theo chiều chuyển động

Trên công trường các cấu kiện cần được xếp trong tầm với của các loại cần trục để tránh việc di chuyển tốn công sức

Đ5.5 phương hướng vμ biện pháp tiết kiệm xi măng trong

bê tông

Xi măng là một loại vật liệu đắt tiền Tiết kiệm được xi măng thì sẽ hạ được giá thành bê tông và công trình Tính toán cho thấy rằng nếu tiết kiệm được 10% khối lượng

xi măng sử dụng trong phạm vi cả nước thì từ nay đến năm 1980, hàng năm có thể dành

ra 15 đến 20 triệu đồng tiền vốn xây lắp

Việc tiết kiệm xi măng không chỉ có ý nghĩa kinh tế mà còn có ý nghĩa về kỹ thuật Khi xi măng giảm thì độ co ngót của bê tông cũng giảm, khả năng chống nứt nẻ tăng Đặc biệt trong bê tông khối lớn nói chung, công trình thủy lợi nói riêng việc giảm xi măng sẽ làm giảm lượng nhiệt thủy hóa, tránh được hiện tượng nứt nẻ do nhiệt thủy hóa gây nên

Trong sự nghiệp xây dựng chủ nghĩa xã hội, việc tiết kiệm nguyên vật liệu được coi

là một yêu cầu thường xuyên và một chính sách kinh tế Vì vậy việc tiết kiệm xi măng

không chỉ được đặt ra trong lúc chúng ta còn thiếu xi măng mà ngay cả khi ta đã sản xuất đủ dùng, thậm chí có thừa để xuất khẩu

Dưới đây là một số phương hướng và biện pháp tiết kiệm xi măng trong bê tông Các biện pháp này cũng có thể áp dụng cho vữa xây dựng

I Các biện pháp có liên quan đến ximăng

1 Tăng độ mịn của ximăng

Độ mịn xi măng càng cao, tức là hạt xi măng càng nhỏ thì hoạt tính (mác) của xi măng càng cao, như vậy có thể giảm lượng dùng xi măng trong bê tông nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu về cường độ

2 Nghiền ướt ximăng

Chở clanhke tới công trình hoặc xí nghiệp bê tông và nghiền ướt Làm như vậy có hai cái lợi:

- Clanhke không giảm phẩm chất trong quá trình vận chuyển và cất giữ, ngay cả khi tiếp xúc với môi trường không khí ẩm ướt

Việc nghiền ướt làm cho xi măng nhỏ hơn và thủy hóa tốt hơn do đó tăng cường độ

bê tông Nếu giữ nguyên cường độ bê tông thì lượng xi măng có thể giảm đi

3 Bảo quản tốt xi măng trong quá trình vận chuyển và bảo quản theo đúng điều lệ

về bảo quản xi măng để xi măng không bị giảm phẩm chất và mác xi măng giảm xuống Theo tài liệu nước ngoài trong quá trình cất giữ dù được đảm bảo tốt phẩm chất của

xi măng cũng giảm như sau:

Sau 3 tháng giảm 20%;

Sau 6 tháng giảm 30%;

Sau 12 tháng giảm 40%

Trong điều kiện khí hậu nóng và ẩm ở nước ta phẩm chất của xi măng có thể giảm nhiều hơn

Bảo quản tốt xi măng cũng là một biện pháp tiết kiệm ximăng

4 Không để xi măng đổ vãi trong khi vận chuyển bảo quản và sử dụng ở hiện trường Khi dùng không hết bao thì bọc kín để xi măng không bị giảm phẩm chất

5 Thay thế xi măng bằng các kết dính mác thấp như vôi thủy, vôi puzơlan, chất kết dính đôlômi - puzơlan, v.v… trong các trường hợp cho phép

6 Dùng xi măng pooclăng puzơlan để chế tạo bê tông ở trong nước, dưới đất, ở nơi

ẩm ướt thay cho xi măng pooclăng Trong xi măng pooclăng puzơlan có một phần là puzơlan, nên tiết kiệm được clanhke của xi măng pooclăng

1 Dùng cốt liệu có cấp phối tốt

Khi đó mức hổng của cốt liệu nhỏ, lượng vữa xi măng dùng để nhét khe kẽ của cốt liệu sẽ giảm, nhờ đó có thể tiết kiệm được ximăng

Dùng cấp phối gián đoạn cũng có thể đạt được mục đích đó

2 Dùng cốt liệu có phẩm chất tốt

Theo công thức tính cường độ bê tông bôlômây - xkrămtaep, ứng với các loại vật liệu khác nhau sẽ có các hệ số khác nhau Người ta phân ra làm ba loại vật liệu (chủ yếu

là cốt liệu): loại kém, loại vừa và loại tốt (bảng 5.18) Theo tài liệu Liên Xô khi chế tạo

bê tông mác 300 bằng xi măng mác 400 với độ khô cứng của hỗn hợp bê tông là 30 giây, và cốt liệu có Dmax = 10mm, thì lượng dùng xi măng trong bê tông ứng với các loại cốt liệu có phẩm chất khác nhau như sau:

- Với cốt liệu phẩm chất tốt, lượng xi măng bằng 306 kg/m3 (100%)

- Với cốt liệu phẩm chất trung bình, lượng xi măng bằng 323kg/m3 (105%)

- Với cốt liệu phẩm chất kém, lượng xi măng bằng 345kg/m3 (113%)

3 Dùng đá có D max lớn và cát có M đl lớn

Khi đó lượng vữa xi măng để nhét khe kẽ và bao mặt ngoài hạt cốt liệu giảm đi, do

đó tiết kiệm được một phần xi măng Khi dùng mức ngậm cát trong hỗn hợp cát đá hoặc trong bê tông nhỏ cũng tiết kiệm được xi măng

4 Dùng cốt liệu có lượng ngậm tạp chất nhỏ, đặc biệt là cốt liệu sạch có lượng ngậm mica ít

III Các biện pháp có liên quan đến bê tông

1 Không dùng một loại bê tông đồng nhất cho toàn bộ công trình mà dùng các mác

bê tông khác nhau theo yêu cầu của từng bộ phận công trình

2 Tính chính xác thành phần bê tông, kiểm tra lại kết quả tính toán bằng thực nghiệm Lượng dùng xi măng phải tính theo khối lượng

3 Xác định bê tông theo loại cường độ yêu cầu

4 Dùng mức ngậm cát hợp lý nhất

Cát là cốt liệu nhỏ có mức hổng và tỉ diện lớn hơn nhiều so với đá, do đó yêu cầu nhiều vữa xi măng để nhét khe kẽ và bao mặt ngoài Nếu mức ngậm cát lớn lượng vữa xi măng phải nhiều, nhưng nếu mức ngậm cát nhỏ quá không đủ nhét kẽ đá thì vữa xi măng cũng phải nhiều để nhét kẽ đá thay cát Vì vậy nếu mức ngậm cát hợp lý sẽ đảm bảo lượng vữa xi măng ít nhất, do đó tiết kiệm ximăng

5 Tận dụng thời kỳ sau của bê tông

ở Liên Xô đối với bê tông công trình thủy lợi dùng mác bê tông ở tuổi 180 ngày

ở nước ta, Bộ Thủy lợi cũng có thông tri số 3317 TL/KT quy định dùng mác bê tông ở tuổi 60, 90 ngày trong xây dựng các công trình thủy lợi và quy định các hệ số tính đổi từ cường độ bê tông R60 và R90 ra R28 như sau:

R60 = 1,15R28

R90 = 1,25R28

Sở dĩ quy định dùng mác bê tông ở tuổi dài ngày như vậy là vì trong thực tế ít có công trình hoặc kết cấu nào sau 28 ngày từ khi đổ bê tông đá phải chịu đủ lực thiết kế,

mà thường là 6 tháng đến một vài năm Nếu dùng cường độ bê tông ở tuổi 28 ngày để thiết kế công trình thì sẽ lãng phí

Để tính sơ bộ lượng xi măng tiết kiệm được trong 1m3 bê tông thì dùng R90 thay R28,

có thể làm như sau:

Thí dụ cường độ yêu cầu của bê tông là 200kG/cm2 Lấy R90 = 200kG/cm2, vậy 28

200

1, 25

= = kG/cm2 nếu lấy R90 = 200 kG/cm2, cường độ sẽ thừa ΔR = 40kG/cm2

Công thức Bôlômây - Xkrămtaep khi X 1, 25

X

N

Nếu giữ nguyên Rx mà muốn tăng cường độ bê tông ΔRb thì phải tăng một lượng xi măng tương ứng là ΔX

b x

N

X

N

R N X

A.R

+ Δ

Δ

Δ

Δ

Δ =

Nếu A = 0,60, N = 170l, Rx = 400 và ΔRb = 40kG/cm2

thì :

40 170

0, 6 400

ì

ì Như vậy trong 1m3 bê tông tiết kiệm được 28 kg xi măng khi dùng R thay R

6 Dùng bê tông khô (N

X= 0,3 ư 0,4; SN = 0 hoặc ĐC = 60 ư 200 giây) hoặc bê tông khô vừa (N

X= 0,4 ư 0,5; SN = 0 ư 1 hoặc ĐC = 30 ư 60 giây)

Trong bê tông khô lượng nước dùng ít Lượng nước càng ít mà bê tông vẫn đảm bảo

đầm tốt thì cường độ càng tăng lên (xem hình 5.25, nhánh bên phải của biểu đồ)

Tuy nhiên cần phải thấy rằng bê tông càng khô trộn và đầm càng khó khăn, phải dùng máy trộn cưỡng bức và máy đầm mạnh phải đảm bảo chất lượng thi công bê tông

ở nước ta một số nơi đã dùng bê tông khô tới mác 200 và 150, tỉ lệ N

X= 0,43 ữ 0,45 Phẩm chất bê tông tốt, bê tông đặc chắc, mặt kết cấu mịn nhẵn Trong mỗi mét khối bê tông tiết kiệm được khoảng 10 ữ 20 kg ximăng Ngoài ra bê tông khô còn có ưu điểm cứng nhanh hơn, điều này càng quan trọng đối với bê tông đúc sẵn Khi dùng bê tông dẻo phải 10 ữ 15 ngày mới đúc được một tấm nhưng khi dùng bê tông khô thì chỉ cần

5 ngày và thời gian thi công được rút ngắn rất nhiều Trong hoàn cảnh nước ta chưa có nhiều máy trộn cưỡng bức nhưng việc tăng cường trộn và đầm cũng đem lại hiệu quả nhất định

Theo tài liệu nước ngoài khi chế tạo loại bê tông mác 300 với xi măng mác 400 và cốt liệu lớn với Dmax = 20mm, nếu ta tăng độ khô cứng của bê tông từ 25 giây lên 100 giây mà không thay đổi tỉ lệ N

Xthì có thể tiết kiệm được khoảng 25kg xi măng trong 1m3 bê tông, nghĩa là khoảng 9% lượng dùng xi măng trong bê tông

7 Pha phụ gia khoáng vật

Khi mác xi măng quá cao so với yêu cầu có thể pha phụ gia hoạt tính để giảm mác

xi măng đến mác xi măng yêu cầu

Khi mác xi măng cao quá Nếu tính toán theo công thức Bômômây - Xkrămtaep thì lượng xi măng sẽ ít Nhưng khi xi măng ít quá thì không đảm bảo độ đặc chắc và tính bền của bê tông, nên vẫn phải tăng xi măng để đảm bảo độ đặc chắc và tính bền Nếu pha phụ gia khoáng vật nghiền nhỏ vào bê tông thì không cần phải tăng xi măng nữa, như vậy là tiết kiệm được một phần xi măng trong bê tông Cách tính lượng phụ gia khoáng vật pha vào bê tông và xi măng có thể tiến hành theo hai hướng sau đây:

a) Tính lượng phụ gia pha vào bê tông khi N

X theo yêu cầu của cường độ lớn hơn theo yêu cầu tính bền để tiết kiệm xi măng trong bê tông(1)

(1)

Theo phương pháp giới thiệu trong tài liệu của Б Г Xpaиtaц

Coi lượng phụ gia không làm thay đổi yêu cầu nước của xi măng hỗn hợp (coi lượng phụ gia như một thành phần của chất dính kết) Yêu cầu phải thỏa mãn hai điều kiện sau đây:

- Tỉ số x1 N

X PG

= + (khi có pha phụ gia) không được lớn hơn trị số tra ở bảng 5.21

- Tỉ số x2 N

X

= không được lớn hơn trị số xác định theo công thức của Bôlômây - Xkrămtaep để đảm bảo cường độ yêu cầu của bê tông

Theo cường độ có thể cho phép tỉ lệ N

X lớn hơn theo yêu cầu của tính bền thì

x2 > x1

1

N x

X PG

= + nên N = x1 (X + PG)

x2 = N

Xnên N = x2.X Khi đó: x2 (X + PG) = x2X

và: 2 1

1

PG

x

ư

=

Trong đó:

X - lượng xi măng trong 1m3 bê tông đã tính được theo yêu cầu cường độ (khi đã biết N

X và N như trong mục 2C.IIIĐ5.2);

x1 - tỉ lệ N

X xác định theo bảng 5.21;

x2 - tỉ lệ N

X xác định theo yêu cầu cường độ (tính theo công thức Bôlômây - Xkrămtaep

Nếu biết lượng chất dính kết, để đảm bảo yêu cầu tính bền (hỗn hợp xi măng + phụ gia) thì lượng phụ gia pha thêm có thể tính theo các công thức sau đây (theo các công thức nêu trên)

X = (X + PG) 1

2

x x

Dưới đây là một ví dụ cụ thể:

Nếu theo điều kiện cường độ x2 N 0, 7

X

= = và theo điều kiện tính bền

1

N

X PG

+ và lượng dùng xi măng trong 1m3 bê tông theo yêu cầu của cường độ

X = 250 kg/m3 khi đó lượng phụ gia khoáng vật pha trộn vào bê tông sẽ bằng:

3

2 1 1

và lượng chất dính kết trong bê tông sẽ bằng 250 + 40 = 290 kg/m3 Nếu x2 vẫn bằng 0,7

và x1 vẫn bằng 0,6 Nhưng lượng chất dính kết theo yêu cầu của tính bền là 250kg/m3 thì lượng xi măng sẽ bằng:

X = (X + PG) 1

2

và lượng phụ gia: PG = 250 - 214 = 36 kg/m3

b) Xác định tỉ lệ pha phụ gia khoáng vật thích hợp và xác định mác xi măng sau khi pha phụ gia

Mục đích chủ yếu của hướng này là giảm mác xi măng khi mác xi măng quá cao theo yêu cầu của mác bê tông và tất nhiên cũng để tiết kiệm xi măng (phần xi măng nghiền từ clanhke) trong bê tông

Cơ sở của phương hướng này là:

- Lượng phụ gia khoáng vật hoạt tính pha vào xi măng phải bảo đảm để thành phần SiO2 hoạt tính trong phụ gia đủ hút hết vôi (tác dụng hết với vôi) do C3S trong xi măng sinh ra khi tác dụng với nước (thủy hóa)

- Cơ sở để xác định mác xi măng hỗn hợp sau khi pha phụ gia hoạt tính là mác xi măng mới sẽ tỉ lệ với lượng clanhke trong xi măng hỗn hợp Nếu khi không pha phụ gia,

xi măng có mác là R1 và khi pha phụ gia lượng xi măng thực tế có trong hỗn hợp chỉ là X% thôi thì mác xi măng mới sẽ là:

1 2

R

100

Ví dụ: pha phụ gia khoáng vật hoạt tính chất puzơlan vào xi măng (clanhke) mác

500 để được xi măng puzơlan, biết rằng trong puzơlan có 60% SiO2 hoạt tính còn trong clanhke có 50% C3S

Xác định lượng puzơlan pha trộn và mác xi măng puzơlan Khi C3S tác dụng với nước sẽ sinh phản ứng:

3CaO.SiO2 + nH2O = 2CaO SiO2 (n-1)H2O + Ca(OH)2

228 74 Khi SiO2 hút vôi Ca(OH)2 sẽ sinh ra CaO SiO2 H2O

Như vậy nên SiO2 là 60 thì Ca(OH)2 là 74

Trong clanke có 50% C3S thì lượng vôi Ca(OH)2 sinh ra sẽ là:

74

228= Lượng SiO2 cần thiết để hút hết lượng vôi đó sẽ là:

60 16, 5 74

ì

Trong puzơlan có 60% SiO2, vậy lượng puzơlan cần thiết phải pha vào xi măng sẽ là:

60 16, 5 100

22%

Như vậy cứ 100% clanhke pha với 22% puzơlan và tỷ lệ xi măng (clanhke) trong xi măng puzơlan là:

100 82%

122= Mác xi măng puzơlan sẽ là:

x.pu x

Như vậy coi Rx.pu = 400

8 Pha phụ gia cứng nhanh để tăng cường độ ban đầu của bê tông

Khi cường độ ban đầu (chẳng hạn cường độ ở tuổi 3 ngày…) được coi là cường độ thiết kế thì việc dùng phụ gia cứng nhanh có tác dụng tăng cường độ Chẳng hạn pha phụ gia CaCl2 sẽ có thể tăng gấp đôi cường độ bê tông ở tuổi 3 ngày Ví dụ như khi yêu cầu R3 = 200kG/cm2 mà không pha phụ gia CaCl2 thì lượng xi măng sẽ hao phí thêm tới 65% khi giữ nguyên lượng nước trong bê tông

9 Pha phụ gia hoạt tính bề mặt

Khi pha phụ gia này độ dẻo của bê tông tăng lên và lượng nước có thể giảm Do đó, lượng xi măng cũng giảm nhưng độ dẻo và cường độ bê tông vẫn đảm bảo Khả năng tiết kiệm xi măng có thể đạt tới 8 ữ 12%

IV Các biện pháp có liên quan đến thi công bê tông

1 Dùng các biện pháp tăng cường độ của bê tông như đầm hai lần, trộn hai pha

a) Phương pháp đầm hai lần đã được nghiên cứu nhiều ở nước ngoài và nước ta cũng

đã được nghiên cứu Kết quả nghiên cứu thấy rằng việc đầm lại nên tiến hành trong thời gian khi bê tông bắt đầu ninh kết cho đến khi kết thúc ninh kết

- Việc đầm lại có thể làm tăng cường độ bê tông tới 40 ữ 50% Do đó cũng có tác dụng giảm lượng ximăng

- Việc đầm lại còn làm tăng khả năng chống thấm của bê tông, tăng tính dính bám của bê tông với cốt thép là giảm hiện tượng co nứt khi bê tông khô cứng

b) Phương pháp trộn hai pha được áp dụng ở Pháp và Đức Đầu tiên trộn xi măng với nước và một ít cát, sau đó mới trộn thêm cát và đá Do xi măng được trộn, tưới với nước, nên việc thủy hóa xi măng được thực hiện tốt hơn, nâng cao được cường độ bê tông

2 Dùng phương pháp đầm tốt để tăng độ đặc chắc của bê tông

Ví dụ như khi chế tạo bê tông mác 400 nếu độ đặc chắc của bê tông tăng từ 92% lên tới 98% thì tất nhiên cường độ tăng lên và từ đó tiết kiệm được tới 126 kg xi măng trong 1m3 bê tông (khoảng 40% lượng dùng xi măng trong 1m3 bê tông)

3 Trộn đá hộc vào bê tông sẽ giảm được một khối lượng bê tông tương đương với thể tích đá hộc Theo tài liệu của Liên Xô bằng cách này có thể tiết kiệm được 20 ữ 30% khối lượng xi măng dùng Kết quả thí nghiệm ở ta cho thấy bằng cách trộn đá hộc độ co ngót của bê tông sẽ giảm và lượng xi măng tiết kiệm được vào khoảng 20%

4 Không để bê tông vương vãi