Bê tông - Phần 3 ppsx

Cường độ của bê tông mác cao có thể bằng hoặc thậm chí cao hơn mác xi măng dùng do sử dụng vật liệu có chất lượng cao.. Cần chú ý là nếu tiếp tục tăng cường độ chịu nén của bê tông ví dụ

Vẽ biểu đồ quan hệ SN - X (hình 5.46) Như vậy ta đã lập xong các quan hệ cần thiết giữa các thông số của bê tông

Muốn tính toán thành phần bê tông theo phương pháp này, ta sử dụng các đồ thị đó như sau:

Đầu tiên từ độ lưu động (độ sụt) yêu cầu theo đồ thị hình 5.46 tra được lượng xi măng cho 1m3 bê tông

Tiếp đó từ mác bê tông yêu cầu tra đồ thị hình 5.45 được tỷ số X

N Căn cứ vào các trị số của X và X

N tìm được, tính ra được lượng nước trong 1m

3 bê tông (N) Cuối cùng

từ N

Xtra đồ thị hình 5.43 tìm được mức ngậm cát tốt nhất Từ mức ngậm cát đó tra biểu

đồ 5.44 xác định được γob

Biết được các thông số X, N, mc và γob của bê tông, ta có thể xác định được thành phần bê tông

Đ5.3 Các loại bê tông khác

I Bê tông mác cao

Mác bê tông mác cao có số hiệu từ 600 ữ 800kG/cm2 Giới hạn cường độ bê tông mác cao phụ thuộc vào trình độ phát triển kỹ thuật sản xuất ximăng, bê tông và bê tông cốt thép Trước đây bê tông mác 400 đã được xếp vào loại cao Hiện nay bê tông mác

400 được sử dụng rộng rãi trong thực tế sản xuất và trở thành bê tông thông thường

Sử dụng bê tông mác cao sẽ làm giảm tiết diện kết cấu, giảm khối lượng công trình, nâng cao giá trị sử dụng và mở rộng phạm vi sử dụng bê tông cốt thép

Bê tông mác cao có cấu trúc rất đặc chắc, nên độ bền cao và ổn định trong các môi trường xâm thực

Bê tông mác cao dùng xi măng có hoạt tính lớn và tỉ lệ N

Xnhỏ, nên thường cứng nhanh Môđun đàn hồi ban đầu tăng theo cường độ chịu nén Hàm lượng cốt liệu 0,85 ữ 0,95m3 trong 1m3 bê tông, có môđun đàn hồi bằng 400.103ư 500.103 kG/m2

Mặc dù dùng nhiều xi măng, nhưng độ co ngót không lớn, vì trị số N

X nhỏ và hàm lượng đá lớn

Cường độ của bê tông mác cao có thể bằng hoặc thậm chí cao hơn mác xi măng dùng

do sử dụng vật liệu có chất lượng cao Cấu trúc bê tông hợp lý và phát huy được cao nhất

những tính năng của vật liệu Trong bê tông mác cao hàm lượng cốt liệu lớn đặc chắc đạt

đến mức bão hòa, tạo nên bộ khung cứng liên tục, nhờ đó cường độ bê tông có thể tăng thêm 15 ữ 20% Mặt khác với N

X nhỏ (khoảng 0,3 ữ 0,4) đá xi măng sẽ đạt được độ đặc chắc lớn và cường độ cao, vì vậy có thể hạn chế lượng xi măng trong khoảng 600 ữ 650kg trong 1m3 bê tông và bê tông đặc chắc cả về cấu trúc vi mô lẫn vĩ mô

Có thể giảm lượng nước yêu cầu bằng mấy biện pháp sau đây:

- Sử dụng bê tông cứng khô và cứng khô vừa;

- Sử dụng cốt liệu thô sạch và cấp phối tốt (gồm 2 ữ 3 cỡ hạt) độ rỗng nhỏ nhất (khoảng 37 ữ 38%)

- Giảm đến mức tối đa hàm lượng vữa trong bê tông nhờ cốt liệu có cấp phối tốt và

hệ số bọc α nhỏ (tới 1,2), do đó có thể tăng mật độ của cốt liệu thô trong hỗn hợp bê tông (đến 0,85 ữ 0,90)

- Giảm hàm lượng cát trong hỗn hợp cốt liệu, đồng thời sử dụng cát hạt lớn, sạch, cấp phối tốt;

- Dùng xi măng mác cao nhất với độ đặc tiêu chuẩn không vượt quá 25 ữ 25,5%

- Nếu phải sử dụng các phụ gia hoạt tính bề mặt tăng dẻo như CCБ thì liều lượng dùng bằng 0,2% khối lượng ximăng

Do bê tông mác cao có độ cứng lớn và thành phần vữa ít, nên cần sử dụng phương pháp đầm chấn động tốt để đảm bảo hệ số đầm chặt cao (không nhỏ hơn 0,98 ữ 0,99)

Để nâng cao chất lượng hỗn hợp bê tông, bảo đảm tính đồng nhất, nên dùng máy trộn cưỡng bức (trục trộn quay, thùng đứng yên) và thời gian nhào trộn không được ít hơn

5 ữ 6 phút

Chế độ dưỡng hộ nhiệt ẩm và điều kiện cứng hóa về sau phải bảo đảm cho xi măng

được thủy hóa hoàn toàn

Cần chú ý là nếu tiếp tục tăng cường độ chịu nén của bê tông (ví dụ tới 900 ữ 1000 kG/cm2), thì cường độ chịu kéo của nó sẽ giảm tỉ lệ với độ tăng cường độ chịu nén và do

đó cần có biện pháp nâng cao khả năng chống lại ứng suất kéo ví dụ như nghiên cứu các loại xi măng mới, tăng cường cốt thép trong bê tông, v.v…

II Bê tông nhẹ cốt liệu rỗng

1 Khái niệm

Bê tông nhẹ là loại bê tông có dung trọng ≤ 1800kg/m3 Bê tông nhẹ được sử dụng trong các loại công trình dân dụng để giảm bớt khối lượng, giảm khả năng truyền nhiệt của bê tông Trong những năm gần đây bê tông nhẹ đã được sử dụng trong các công trình cần và công trình thủy lợi

Dung trọng và cường độ nén là những đặc trưng kỹ thuật cơ bản của bê tông nhẹ Chúng phụ thuộc vào độ đặc chắc và những đặc trưng cấu tạo và có ảnh hưởng đến các tính năng kỹ thuật về xây dựng khác của bê tông Hiện nay có thể chế tạo được các loại bê tông có dung trọng từ 300 ữ 1800kg/m3 và cường độ tương ứng từ 15 ữ 30 đến

400 ữ 500 kG/cm2 Loại bê tông nhẹ được dùng phổ biến có γob = 900 ư 1400kg/m3 và cường độ trong khoảng 50 ữ 200kG/cm2

Bê tông nhẹ được phân loại theo cấu tạo và công dụng, theo cấu tạo có thể phân thành:

- Bê tông nhẹ cấu tạo đặc: các lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu được nhét đầy bằng vữa ximăng, còn độ rỗng của bê tông chính là độ rỗng của cốt liệu;

- Bê tông nhẹ cấu tạo xốp: các lỗ rỗng được nhét đầy bằng vữa xi măng xốp;

- Bê tông nhẹ cấu tạo rỗng: vữa xi măng không nhét đầy lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu, mà chỉ bao bọc hạt cốt liệu bằng một lớp mỏng và gắn kết chúng lại thành một khối (bê tông không cát hay ít cát)

Theo công dụng, phân loại như sau:

- Bê tông nhẹ chịu lực dùng trong các kết cấu chịu lực Đối với loại này, chỉ tiêu quan trọng là cường độ chịu nén và các tính chất cơ học khác

- Bê tông chịu lực - cách nhiệt dùng trong các kết cấu dân dụng chịu lực hay chỉ chịu trọng lượng bản thân như tường, mái Các chỉ tiêu, tính chất quan trọng của nó là cường độ chịu nén và khối lượng thể tích

Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của ba loại bê tông này cho trong bảng 5.37

Bảng 5.37 Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của một số loại bê tông nhẹ

Loại bê tông Khối lượng thể tích ở

trạng thái khô (kg/m 3 ) Mác bê tông

Hệ số dẫn nhiệt Kcal/m.độ.giờ

Chịu lực 1400 ữ 1800 150, 200, 250, 300 và 400 Không quy định Chịu lực - cách nhiệt 500 ữ 1400 35, 50, 75 và 100 0,5

2 Vật liệu dùng để chế tạo bê tông nhẹ

1 Chất kết dính

Dựa vào các yếu tố như cường độ yêu cầu sự ổn định trong môi trường sử dụng, chế

độ cứng rắn của bê tông v.v… để chọn chất kết dính Căn cứ vào mác bê tông để chọn mác xi măng như trong bảng 5.38

Bảng 5.38

Đối với các loại bê tông nhẹ không chưng hấp dùng các loại xi măng pooclăng và các dạng đặc biệt của nó Còn các chất dính kết khác như vôi, vôi xỉ, vôi puzơlan dùng

để chế tạo các cấu kiện có chưng hấp

2 Cốt liệu rỗng

Dùng cốt liệu rỗng thiên nhiên hoặc nhân tạo với khối lượng thể tích không vượt quá 1200kg/m3 (đối với cát) và không quá 1000kg/m3 (đối với dăm, sỏi)

Cốt liệu rỗng thiên nhiên như đá bọt, túp núi lửa, đá vôi rỗng, đá vôi vỏ sò, túp đá vôi Cốt liệu rỗng nhân tạo như xỉ lò cao, xỉ nhà máy nhiệt điện hoặc sỏi nung từ đất sét,

đất núi lửa như kêrămzit, aglôpôzit, peclit v.v…

Sử dụng cốt liệu thiên nhiên tuy kinh tế, nhưng không phải nơi nào cũng có Xỉ lò cao, xỉ nhiệt điện là phế liệu công nghiệp, nhưng số lượng không nhiều Vì vậy hiện nay

ở nhiều nước trên thế giới đang đẩy mạnh công nghiệp sản xuất cốt liệu nung để chế tạo

bê tông nhẹ

Dưới đây trình bày một số loại cốt liệu nhẹ thường dùng:

- Kêrămzit

Đặc tính của sợi kêrămzit là hình tròn hoặc bầu dục, mặt ngoài nhẵn bên trong

có nhiều lỗ rỗng nhỏ và kín kêrămzit thường có cường độ cao khối lượng đơn vị nhỏ khoảng 50 ữ 200 kg/m3, độ hút nước không lớn, nên lượng cần nước của hỗn hợp

bê tông kêrămzit tăng không đáng kể so với bê tông cốt liệu đặc chắc Cát kêrămzit thường được sản xuất bằng cách nghiền những hạt sỏi kêrămzit rồi sàng qua các sàng 0,14 ữ 1,25 và 1,25 ữ 5mm Cát này có cường độ thấp nên để nâng cao cường độ bê tông kêrămzit phải dùng cát tự nhiên có dung trọng lớn gấp 1,7 ữ 2 lần so với cát kêrămzit

- Aglôporit

Ưu điểm của loại này so với kêrămzit là nguyên liệu sản xuất tương đối phong phú như đất sét, á sét, á cát, xỉ nhiệt điện, tro và tốn ít nhiên liệu hơn Aglôporit có lỗ rỗng

hở và mạch rỗng thông nhau, bề mặt hạt lồi lõm, cường độ kém, lượng vữa xi măng trong bê tông tăng lên và vì vậy khối lượng thể tích của bê tông cũng tăng

Đá dăm của aglôporit có khối lượng thể tích vào khoảng 700 ữ 1500kg/m3 và cường

độ chịu nén 20 ữ 100 kG/cm2

Aplôporít có thể nghiền nhỏ thành cát để chế tạo cát aglôprít

- Xỉ lò cao nở phồng

Xỉ mới ra khỏi lò bị lạnh nở phồng lên và kết lại thành những khối xốp Đập vụn khối xốp đó ta được cốt liệu nhẹ

Loại này có cường độ trong khoảng 25 ữ 150kG/cm2

và dung trọng bằng

600 ữ 1500kg/m3

Cũng như aglôporit loại này có hình dạng phức tạp, mặt gồ ghề, nhiều góc cạnh, nên

tỉ diện lớn, có nhiều lỗ rỗng hở và thông nhau, do đó để cho bê tông được đặc chắc thể tích vữa và lượng dùng xi măng phải cao hơn trong bê tông kêrămzit, do đó khối lượng thể tích của bê tông tăng lên

- Đá bọt

Đá bọt có cấu tạo như bọt biển, lỗ rỗng xốp theo từng lớp mỏng, có loại độ rỗng tới 80%, γo = 500kg/m3, cường độ nén trong khoảng 10 ữ 30kG/cm2 Có những loại đá bọt khá đặc chắc, cấu tạo dạng thủy tinh, lỗ rỗng nhỏ với γo = 1000 ữ 1800kg/m3

và cường

độ chịu nén trong khoảng 50 ữ 300kG/cm2

3 Nước

Nước dùng cho bê tông nhẹ cũng yêu cầu giống như nước dùng cho bê tông nặng

4 Phụ gia

Trong bê tông nhẹ thường dùng các chất phụ gia hỗn hợp hoạt tính, phụ gia làm tăng hoặc làm chậm quá trình cứng rắn của bê tông và các loại phụ gia hoạt tính bề mặt như trong bê tông nặng

3 Các tính chất cơ bản của bê tông nhẹ

1 Cường độ

Cường độ bê tông nhẹ phụ thuộc nhiều yếu

tố như tỉ lệ với chất dính kết, cường độ và đặc

trưng bề mặt cốt liệu

- ảnh hưởng của lượng nước trộn đối với

cường độ bê tông nhẹ

Khi bê tông có lượng nước thích hợp, cường

độ đạt được cao nhất như trong hình 5.48

Lượng nước thích hợp ứng với khối lượng thể

tích lớn nhất do được đầm chặt nhất

- ảnh hưởng của cường độ của cốt liệu đối

với cường độ bê tông nhẹ

Cường độ cốt liệu có ảnh hưởng rất lớn đến cường độ bê tông Cường độ cốt liệu có thể bằng hoặc nhỏ hơn cường độ vữa ximăng Cốt liệu rỗng có khả năng dính kết tốt với vữa xi măng vì mặt nhám và có nhiều lỗ rỗng hở Trong bê tông nhẹ thành phần bền vững là vữa xi măng và thành phần yếu là cốt liệu rỗng Đó là điểm khác nhau giữa bê tông nhẹ và bê tông nặng

Sự liên kết chắc chắn giữa hai thành phần đó đảm bảo sự chịu lực đồng thời của chúng khi gia tải và điều chỉnh sự phân bố của ứng suất và nâng cao khả năng chịu lực của bê tông nhẹ

Hình 5.48. Quan hệ giữa cường độ

bê tông nhẹ với lượng nước trộn

- ảnh hưởng của xi măng đối với cường độ bê tông nhẹ

Cường độ của bê tông nhẹ không những phụ thuộc vào mác xi măng mà còn phụ thuộc vào lượng xi măng trong bê tông Khi tăng lượng xi măng cường độ của bê tông cũng tăng lên, vì lượng vữa xi măng tăng lên làm cho hỗn hợp bê tông được lèn chặt hơn

và thành phần bền vững là đá xi măng càng nhiều lên

Quan hệ giữa cường độ bê tông và các nhân tố ảnh hưởng có thể biểu thị bằng biểu thức dưới đây:

X

N

Trị số X

N trong công thức này cũng có những phạm vi giới hạn như đối với

bê tông nặng

Khi dùng lượng nước thích hợp, đã xác định theo loại xi măng và cốt liệu dùng, thì cường độ bê tông nhẹ chỉ phụ thuộc vào mác và lượng dùng xi măng trong bê tông:

Rb.n = KRx (X - Xo)

Trong đó K và Xo là các thông số, xác định bằng cách thí nghiệm các mẫu bê tông chế tạo với lượng nước tiêu chuẩn nhưng với những lượng xi măng khác nhau và cứng hóa trong điều kiện giống như cấu kiện

2 Khối lượng thể tích

Khối lượng thể tích đặc trưng cho mức độ nhẹ và khả năng cách nhiệt của bê tông

Có thể giảm khối lượng thể tích của bê tông nhẹ bằng cách lựa chọn thành phần hạt

để lượng cốt liệu rỗng nhiều đến mức tối đa trong một đơn vị thể tích bê tông, vì cốt liệu rỗng nhẹ hơn đá ximăng

Muốn hạ thấp khối lượng thể tích của bê tông mà không giảm cường độ, người ta dùng chất dính kết mác cao Khi không có xi măng mác cao, có thể dùng phương pháp nghiền ướt để nâng cao hoạt tính của xi măng

Gần đây nhiều nước sản xuất một loại bê tông nhẹ đặc biệt là bê tông kêrămzit cường độ cao

Bê tông này có cường độ chịu nén từ 200 ữ 400 kG/cm2, khi khối lượng thể tích ở trạng thái khô tương ứng bằng 1500 ữ 1700kg/m3 Loại bê tông này cũng đặc trưng bằng các chỉ tiêu cơ lý cao

Việc áp dụng bê tông nhẹ cường độ cao rất có hiệu quả đối với các kết cấu bê tông cốt thép nhịp lớn Do trọng lượng bản thân của kết cấu giảm nên mác của bê tông, lượng dùng xi măng và cốt thép có thể giảm đi

Việc áp dụng bê tông kêrămzít cường độ cao vào các dầm bê tông cốt thép ứng suất trước của các cầu trên đường ôtô, nhịp dài tới 20m sẽ cho phép không những giảm trọng

lượng bản thân đến 25 ữ 30%, mà còn giảm được lượng dùng cốt thép đến 20 ữ 25% so với khi dùng bê tông nặng cốt liệu đặc chắc

Bê tông kêrămzít chỉ đạt được cường độ cao khi lựa chọn được các loại vật liệu có chất lượng và bê tông có thành phần hợp lý

Để chế tạo loại bê tông này, người ta dùng sỏi kêrămzit có cấu tạo lỗ rỗng nhỏ,

đồng nhất và khối lượng thể tích ở cục từ 800 ữ 900 đến 1400 ữ 1800 kg/m3 và cát thạch anh hạt lớn Còn chất kết dính thì dùng xi măng pooclăng mác cao(500 ữ 700) Thành phần bê tông phải bảo đảm cấu tạo đặc chắc, bằng cách nâng cao tỉ lệ xi măng hạ thấp tỉ

lệ N

Xvà đầm chặt bê tông cứng khô sau khi đã đổ khuôn

Đ5.4 cấu kiện bê tông vμ bê tông cốt thép đúc sẵn

I Mở đầu

Việc xây dựng các công trình bằng các cấu kiện bê tông và bê tông cốt thép đúc sẵn

đang được phát triển mạnh mẽ ở nhiều nước Vì cấu kiện đúc sẵn có nhiều ưu điểm hơn

so với cách đổ bê tông tại chỗ là:

- Tạo điều kiện công nghiệp hóa, cơ giới hóa, giảm được số lượng cán bộ và công nhân kỹ thuật trong sản xuất

- Chất lượng công trình được nâng cao do việc lựa chọn, xử lý các nguyên vật liệu

được thực hiện một cách chặt chẽ, khống chế dây chuyền công nghệ để bảo đảm cấu kiện đạt yêu cầu kỹ thuật Hạn chế được ảnh hưởng của thời tiết, triển khai được công tác xây dựng trong cả năm

- Tiết kiệm nguyên vật liệu như gỗ, thép làm ván khuôn và kể cả ximăng, cốt thép, vì được chuẩn bị và sử dụng trong những điều kiện thuận lợi và có sự bảo quản chặt chẽ

- Cải thiện điều kiện làm việc của công nhân, hạn chế được lao động nặng nhọc, giảm lao động ngoài trời Tăng năng suất lao động, giảm bớt tình trạng lưu động của công nhân xây dựng

- Giá thành cấu kiện công trình hạ

Tuy nhiên chi phí vận chuyển lớn và cần nhiều phương tiện vận chuyển cấu kiện từ nhà máy sản xuất đến công trường Để khắc phục nhược điểm này cần chọn địa điểm thích hợp cho nhà máy sản xuất cấu kiện, mặt khác tìm mọi cách giảm trọng lượng của cấu kiện bằng cách dùng bê tông ứng suất trước, dùng bê tông nhẹ Ngoài ra còn dùng biện pháp thiết kế những tiết diện kết cấu thích hợp, hoặc hoàn chỉnh tổ chức quá trình công nghệ, nâng cao mức độ cơ giới hóa và áp dụng rộng rãi sự điều khiển tự động để nâng cao chất lượng cấu kiện và hạ giá thành sản phẩm