Bê tông - Phần 2 docx

- Về lợi ích kinh tế, nên tận dụng vật liệu địa phương hoặc phế liệu công nghiệp, dùng vật liệu hạt nhỏ hoặc dễ nghiền để giảm hao phí về động lực; - Để nâng cao tính chống xâm thực của

Trị số α thay đổi theo tuổi bê tông như sau:

Quan hệ giữa cường độ bê tông, mác xi măng, tỷ lệ N/X và chất lượng vật liệu chế tạo bê tông, theo B.G.Xkrămtaev có thể biểu thị bằng công thức sau:

b x

Ví dụ: dùng cốt liệu có phẩm chất trung bình (A = 0,6) và lượng nước trộn bằng

170kg/m3, khi đó:

b x

Khi tỷ lệ b

x

RR tăng, thì lượng xi măng sẽ tăng Theo tài liệu của Liên Xô, đối với bê tông mác trung bình (100,150, 200, 250 và 300), lượng xi măng nhỏ nhất bằng 200 ữ

250 kg/m3 bê tông thì tỷ lệ b

x

R

R nằm trong phạm vi 0,4 ữ 0,6 hoặc Rx ≈ 2Rb Như vậy để chế tạo bê tông cần dùng xi măng có mác bằng 1,7 ữ 2,5 lần mác bê tông

- Về lợi ích kinh tế, nên tận dụng vật liệu địa phương hoặc phế liệu công nghiệp, dùng vật liệu hạt nhỏ hoặc dễ nghiền để giảm hao phí về động lực;

- Để nâng cao tính chống xâm thực của bê tông phải dùng vật liệu hỗn hợp hoạt tính;

- Để bảo đảm tính bền, khả năng chịu tác dụng của thời tiết (công trình lộ thiên), số lượng phụ gia dùng phải khống chế chính xác và khi đó lượng chất dính kết (xi măng và phụ gia) dùng nhiều hơn một chút;

- Để hạ thấp mác xi măng, tiết kiệm lượng xi măng dùng trong bê tông có thể dùng phụ gia trơ

Để thỏa mãn các yêu cầu về cường độ tính bền và để tiết kiệm có thể căn cứ vào từng yêu cầu của mỗi bộ phận công trình mà chọn loại phụ gia và lượng dùng cho thích hợp Tổng lượng phụ gia trộn phải > 85% nếu là xỉ quặng lò cao, > 50% nếu là phụ gia puzơlan

Việc chọn phụ gia phải qua thí nghiệm và phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật Nếu trong các tiêu chuẩn và quy phạm hiện hành trường hợp xi măng đã được pha phụ gia nhưng xét thấy cần vẫn có thể pha thêm

Trong văn bản quy định sử dụng hợp lý xi măng trong xây dựng (QDXD 65 -77) quy định việc sử dụng mác và loại xi măng như trong bảng 5.2

Có thể giải thích yêu cầu xác định quan hệ hợp lý giữa mác xi măng và cường độ bê tông như sau:

Khi dùng xi măng có mác quá lớn, theo công thức thì cường độ bê tông có thể

X rất nhỏ mới đạt được cường độ yêu cầu; nhưng

N

X quá nhỏ (nhỏ hơn cả N

X theo yêu cầu tính bền) sẽ làm cho lượng xi măng dùng sẽ tăng lên rõ rệt, không kinh tế Vấn đề đó nói lên mâu thuẫn giữa N

X do yêu cầu của tính bền và

NX

do yêu cầu của cường độ

ở nước ta, qua tham khảo các tài liệu nước ngoài, kinh nghiệm sản xuất trong nước

và các loại chất kết dính trong đó có xi măng đã sản xuất được quy định sử dụng mác xi măng để sản xuất các mác bê tông tương ứng như trong bảng 5.1 dưới đây

độ bê tông ban đầu lớn

- Trong các kết cấu bê tông đúc sẵn hoặc toàn khối thông thường không cần đến đặc điểm riêng của loại xi măng này (như đông rắn nhanh, cường độ cao)

- Trong các kết cấu bê

tông toàn khối mỏng

- Trong các kết cấu ở môi trường có mức độ xâm thực vượt quá các quy

- Cho các loại vữa xây dựng, vữa láng nền và sàn, vữa chống thấm, vữa xi măng mẫu có mác 25 ữ 75

- Trong các kết cấu bê tông có mác dưới 100

- Cho các loại vữa xây trát

có mác dưới 25

- Trong các kết cấu ở môi trường xâm thực vượt quá các quy định đối với loại

- Trong các kết cấu bê tông, bê tông cốt thép và vữa thông thường không cần đến đặc điểm riêng của loại xi măng này

- Trong các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép chịu tác dụng của nước khoáng khi nồng độ của môi trường không vượt quá

các quy định cho phép

- Trong các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thông thường hoặc các loại vữa xây trát không cần đến đặc điểm riêng của loại xi măng này

1 2 3 4

Xi măng

pooclăng xỉ

- Mác trên 300 cho các kết cấu bê tông và

bê tông cốt thép đúc sẵn hoặc toàn khối (đặc biệt là sản xuất trong điều kiện dưỡng

hộ bằng hơi nước) ở cả

trên cạn dưới đất và dưới nước

- Cho phần trong các kết cấu bê tông khối lớn của các công trình thủy lợi, thủy điện

- Cho việc sản xuất bê tông móng hoặc bê tông máy lớn của các công trình công nghiệp.

- Cho các loại bê tông và vữa chịu nhiệt (với các loại cốt liệu chịu nhiệt)

- Trong các kết cấu ở môi trường nước mềm hoặc nước khoáng với mức độ xâm thực không vượt quá

các quy định cho phép

- Cho các loại vữa xây trên cạn dưới đất và dưới nước, trong việc sản xuất

bê tông đổ nền sàn hoặc các sản phẩm bê tông có mác 50 ữ 100 (khi mác xi măng là 200 ữ 300)

- Trong các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép,

bê tông mặt ngoài các công trình ở nơi có mức nước thay đổi thường xuyên

- Cho việc sản xuất bê tông trong điều kiện trời nóng và thiếu dưỡng hộ

- Cho gắn trong các kết cấu bê tông khối lớn của các công trình thủy lợi, thủy điện, của móng hoặc bệ máy các công trình công nghiệp

- Trong các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép ở

đất ẩm

- Cho các loại vữa xây ở nơi ẩm ướt và dưới nước

- Trong các kết cấu ở môi trường nước khoáng với mức độ xâm thực không vượt quá quy định cho phép

- Trong các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép ở nơi khô ướt thay đổi thường xuyên

- Cho việc sản xuất bê tông trong điều kiện trời nóng và thiếu dưỡng hộ ẩm

2 Cát

Cát là cốt liệu nhỏ trong bê tông có độ lớn từ 0,14 ữ 5mm

1 Nguồn gốc và phân loại cát

Cát dùng cho bê tông nặng có thể là cát thiên nhiên và cát nhân tạo Cát thiên nhiên

do đá bị phong hóa tạo ra Cát có thể ở các khe núi, ở ven bờ suối, ven các con sông Trong quá trình trôi theo dòng nước, những hạt to và nặng lắng xuống trước, còn các hạt nhỏ lắng xuống sau Cho nên ta thường thấy cát to ở thượng nguồn, còn cát nhỏ thường

ở hạ nguồn các con sông Nhiều khi cát lẫn với sỏi, cuội và tạo thành các bãi cát đá hỗn hợp ở ven các bờ suối hoặc sông

Dọc bờ biển nước ta có nhiều vùng cát, đó là sản phẩm trầm tích của quăczit dạng

sa thạch, chịu sự tác dụng của ngoại lực bị hủy hoại và bị sóng đưa vào bờ Tập trung ở những nơi có địa hình, địa mạo thích hợp Ngoài ra cũng còn do các vật liệu từ lục địa bị lôi cuốn ra biển hoặc những vật liệu do bị tác dụng mài mòn của nước biển đều đọng lại trong các vùng biển tạo nên đá trầm tích và những loại đá trầm tích này tạo ra cát

Cát nhân tạo được nghiền từ đá, gạch, kêrămzit v.v…

Cát thạch anh lẫn một ít hạt fenspat, mica và tạp chất khác rất thích hợp để chế tạo

+ Cát ở khe núi có nhiều góc cạnh, mặt nhám hơn, do đó dính kết với xi măng tốt hơn là cát sông và cát biển, tuy nhiên cát này thường lẫn nhiều tạp chất

+ Cát gò đống gồm những hạt nhỏ, lẫn nhiều chất bẩn không thích hợp với việc chế tạo bê tông và vữa

- Theo kích thước hạt người ta cũng thường phân cát làm 2 loại: cát thô và cát mịn + Cát thô (thường gọi là cát vàng) hạt to sạch, thành phần hóa học chủ yếu là SiO2, khối lượng thể tích lớn hơn 1500kg/m3 Cát vàng dùng để chế tạo bê tông có cường độ cao ở nước ta loại cát này có ở Việt Trì (sông Lô), Thanh Hóa (sông Mã), Hà Sơn Bình (sông Đà, sông Bôi), Biên Hòa (sông Đồng Nai), Tân Châu, An Giang (sông Cửu Long) v.v… và các suối ở vùng núi

+ Cát mịn (đôi khi còn gọi là cát đen) hạt nhỏ, khối lượng thể tích nhỏ hơn 1300kg/m3, lẫn nhiều tạp chất hữu cơ, bụi, sét Có nhiều ở sông Hồng, sông Cửu Long, sông Đuống, sông Vàm Cỏ, sông Sài Gòn và các bãi biển v.v…

2 Lượng ngậm tạp chất có hại trong cát: Chủ yếu là mica, muối sunfat chất hữu cơ,

đất sét, bùn bụi…

Các mảnh mica mỏng, nhẵn mặt nên dính kết với xi măng không tốt, làm giảm cường độ bê tông, mặt khác mica đen dễ bị phong hóa, ảnh hưởng xấu đến độ bền của

bê tông Hàm lượng mica trong cát được xác định bằng phương pháp gạt bằng tay cho bám lên giấy hoặc bằng máy hút từ

Muốn sunfat có hại đối với các tính chất của bê tông, đặc biệt đối với bê tông cứng rắn ở nhiệt độ và độ ẩm cao và đối với bê tông làm việc trong điều kiện độ ẩm thay đổi, vì nó tạo ra trong bê tông ít nhiều axit sunfuric gây xâm thực xi măng Trong cát sông muối sunfat thường không nhiều Để định tính tạp chất sunfat người ta thường dùng phương pháp kết tủa bằng dung dịch bazơclorua 10% Sau đó dùng phương pháp phân tích hóa học để định lượng

Bùn bụi, đất sét bám trên mặt hạt cốt liệu thành một lớp mỏng làm trở ngại cho sự tiếp xúc giữa đá xi măng và cốt liệu, làm giảm sự dính kết giữa chúng và hạ thấp cường

độ của bê tông Hàm lượng bùn bụi, đất sét được xác định bằng phương pháp gạn rửa

Tạp chất hữu cơ trong cát làm cho xi măng đông cứng chậm, do đó giảm cường độ ban đầu của bê tông Hàm lượng tạp chất hữu cơ được xác định bằng phương pháp so màu Những hạt đá opan và các biến thể vô định hình khác của silic có thể tác dụng với thành phần kiềm (Na2O, K2O) trong xi măng hình thành chất keo, tạo ra áp lực thấm, gây nứt nẻ bê tông (hình 5.4) Vì các tạp chất trong cát có ảnh hưởng xấu đến tính chất của bê tông nên phải hạn chế chúng trong phạm vi nhất định

Trong tiêu chuẩn kỹ thuật về bê tông thủy công của Bộ Thủy Lợi (14.TCN-F.1-76) quy định lượng ngậm các tạp chất như trong bảng 5.3

Bảng 5.3

Tạp chất trong cát

Bê tông vùng mực nước thay đổi

Bê tông ở dưới nước và bên trong công trình

Bê tông ở trên mực nước

- Đất sét, phù sa, các hạt bụi nhỏ, xác định bằng

phương pháp rửa, tính theo % khối lượng mẫu cát

không được lớn hơn

- Lượng sét trong cát tính theo % khối lượng của

- Tạp chất hữu cơ… Mẫu dung dịch nước ngâm cát

không được thẫm hơn màu tiêu chuẩn

- Các hợp chất sunfua và sunfat tính đổi ra SO3

3 Độ nhỏ và thành phần hạt của cát

Cát càng nhỏ tổng diện tích mặt ngoài (tỷ diện) càng lớn Ta có thể chứng minh

điều đó như sau: giả thiết hạt cát có hình cầu, đường kính Δ, thể tích hạt sẽ bằng 3

6

πΔ

và khối lượng hạt bằng

N

.6

Diện tích xung quanh của những hạt cát trong một đơn vị khối lượng:

2 2

3

a a

Tổng lỗ rỗng của cát nhỏ lớn hơn cát to

Vì vậy cát nhỏ trong bê tông yêu cầu lượng vữa xi măng nhiều hơn cát to để đủ nhét

đầy khe kẽ và bao mặt ngoài của cát Tuy nhiên lượng cát nhỏ trong bê tông có thể cần ít hơn cát vàng vì nó chủ yếu nhét gọn vào các khe kẽ của đá chứ không làm cho các hạt tách xa nhau như khi dùng cát to, do đó có thể giảm bớt một phần tác hại làm tăng lượng vữa xi măng như đã nói trên

Có thể dùng môđun độ lớn (Mđl) để biểu thị độ nhỏ của cát Môđun độ lớn tính như sau:

Môđun độ lớn đơn giản, dễ tính toán và xác định Tuy nhiên nó là một con số không

có ý nghĩa vật lý và không được chính xác lắm, bởi vì nó chịu ảnh hưởng chủ yếu bởi lượng ngậm các hạt tương đối to Hạt càng nhỏ ảnh hưởng đến Mđl càng ít và phần hạt

to lọt qua sàng 0,15 lại không được kể đến Ngoài ra, có thể Mđl của hai loại cát bằng nhau, nhưng hai đường cấp phối lại cách xa nhau Cho nên cần phối hợp Mđl và cấp phối mới đánh giá được phẩm chất của cát về mặt thành phần hạt

Môđun độ lớn của cát có liên quan nhất định với độ rỗng, khối lượng thể tích và khối lượng riêng của cát, chỉ số độ công tác, độ sụt, cường độ và lượng dùng xi măng trong bê tông, ví dụ như trong bảng 5.4

bê tông (%)

Khối lượng thể tích (kg/dm 3 )

Tỉ diện

Chỉ số độ công tác (sec)

Độ sụt (cm)

R b (kG/cm 2 )

Hệ số tiêu hao xi măng K x

ảnh hưởng đến lượng dùng xi măng bao ngoài mặt cát và nhét vào kẽ giữa các hạt Để lượng xi măng dùng trong bê tông là nhỏ nhất mà vẫn đảm bảo các tính năng kỹ thuật của bê tông, yêu cầu cấp phối cát phải sao cho mức hổng và tổng diện tích mặt ngoài của cát nhỏ nhất; khi đó trong cát bao gồm nhiều hạt to, một lượng thích hợp hạt trung bình và một ít hạt nhỏ Cát có cấp phối tốt khi đường cấp phối lọt vào phạm vi cấp phối quy định Phần gạch chéo của biểu đồ cấp phối (hình 5.2) Đường cấp phối của cát là

đường gẫy khúc nối các điểm ứng với các lượng sót tích lũy trên các sàng tương ứng Các cách đánh giá độ lớn và cấp phối của cát nêu trên thường dùng trong thực tế, tuy nhiên chúng vẫn có một thiếu sót lớn là chưa kể đến hình dạng và đặc trưng bề mặt hạt cát Người ta thấy rằng lượng nước yêu cầu của cát thể hiện chính xác hơn độ lớn của cát

Hình 5.2. Biểu đồ cấp phối của cát

Theo đề nghị của B.G Xkrămtaev và Y.U.M.Bajenop thì lượng nước yêu cầu của cát

được xác định từ tỉ lệ nước trong vữa xi măng cát tỉ lệ 1: 2 theo khối lượng để khối vữa hình nón cụt sau khi chấn động trên bàn dằn tạo thành bánh vữa có đường kính đáy 170mm

Lượng nước yêu cầu của cát khi đó có thể tính theo công thức sau:

tc yc

NNX

2

ư

=Trong đó:

N

X- tỉ lệ nước trên xi măng tương ứng với bánh vữa có đường kính bằng 170mm;

Ntc - lượng nước tiêu chuẩn của xi măng

Lượng nước yêu cầu của cát hạt trung bình vào khoảng 7 ữ 7,5% theo khối lượng

3 Mức hổng của cát (r%) càng nhỏ càng tốt Mức hổng được tính theo công thức o

a

r= ư⎛⎜1 γ ⎞⎟100%

γ

⎝ ⎠ Nếu coi hạt cát hoàn toàn đặc chắc thì mức hổng là tổng thể tích các

kẽ hổng giữa các hạt cát tính theo % của tổng thể tích tự nhiên của cát xốp

Mức hổng có quan hệ với cấp phối Cấp phối tốt mức hổng nhỏ và ngược lại Cát dùng cho bê tông nói chung có mức hổng bằng 40 ữ 50% Nếu cấp phối cát rất tốt mức hổng có thể giảm tới ≤ 37%

4 Mức ngậm nước của cát mặt ngoài khô trong bão hòa (Hp) càng nhỏ càng tốt, nói chung Hp≤ 2%

5 Hiện tượng nở thể tích của cát khi ngậm nước Khi hạt cát ngậm nước, mặt ngoài của nó có một màng nước phủ, do sức căng mặt ngoài của nước, giữa các hạt phát sinh tác dụng lực đẩy lẫn nhau, làm cho mức hổng tăng lên, cát trở nên xốp; khối lượng thể tích giảm Đó là hiện tượng nở thể tích khi ngậm nước

Nói chung khi cát ngậm 5 ữ 7% nước, thể tích có thể tăng lên hơn 30%, nhưng khi lượng ngậm nước cao hơn, thể tích cát lại từ từ giảm xuống Khi lượng ngậm nước vượt quá một trị số nhất định (khoảng 20%) thì thể tích nhỏ hơn thể tích xốp và tiến dần tới thể tích đầm chặt ở trạng thái khô Khi lượng nước trong cát tăng lên nữa thì thể tích của cát lại nhỏ hơn thể tích cát khô

Hình 5.3 dưới đây biểu thị hiện tượng nở của cát Các đường cong biểu thị quan hệ giữa độ ẩm và độ nở của thể tích của các loại cát to, vừa, nhỏ Khi độ nhỏ của cát khác nhau, độ nở thể tích theo độ ẩm cũng

trường nếu phối hợp bê tông theo thể

tích thì lúc đầu phải thí nghiệm vật liệu

cát đó để xác định hệ số tính đổi giữa

thể tích cát ướt và cát khô

1VKV

Trong các quy phạm hiện hành quy định dùng cát có môđun độ lớn trong phạm vi

2 - 3,3 để chế tạo bê tông, đó là cát trung bình và cát lớn Trong thực tế chúng ta vẫn thường dùng cát vàng, một số loại phổ biến nhất dùng trên các công trường là cát Việt Trì, Đông Triều, v.v… Cát sông Bôi (Hòa Bình) được coi là cát tốt nhất, được chọn dùng cho các công trình đặc biệt

Tuy nhiên cát to và trung bình ở nước ta không phải ở vùng nào cũng có, nên việc cung cấp có khó khăn và giá thành khá cao Vì vậy trong thời gian qua đã nghiên cứu sử dụng cát mịn (cát đen) trong vữa và trong bê tông… Cát đen có phổ biến ở mọi nơi thuộc các vùng đồng bằng

Qua kết quả nghiên cứu của viện Nghiên cứu khoa học thủy lợi, có thể rút ra một số kết luận bước đầu như sau:

- Có thể dùng cát mịn với môđun độ lớn > 1 để chế tạo bê tông mác 150 và 200;

- So với bê tông cát vàng (cát có môđun độ lớn ≥ 2) bê tông cát mịn không yêu cầu tăng lượng xi măng nhiều Vì bản thân cát mịn hạt nhỏ cần nhiều xi măng; nhưng mức ngậm cát mịn trong bê tông lại ít hơn cát vàng, nên lượng xi măng lại có thể giảm

- Bê tông cát mịn có độ dẻo kém bê tông cát vàng, vì vậy khi xác định độ dẻo của

bê tông nên dùng phương pháp đo độ khô cứng, mà không đo độ sụt (xem mục 1, Phần II, Đ5.2)

Khi thi công, nên dùng đầm máy, không nên đầm bằng tay chất lượng bê tông sẽ kém

- Để giảm lượng muối lẫn trong cát có thể rửa cát bằng nước ngọt, hoặc đổ đống ngoài trời một thời gian để lợi dụng nước mưa rửa bớt một phần muối lẫn trong cát

(1)

Quy phạm kỹ thuật chung và tạm thời về thi công và nghiệm thu công trình bê tông và bê tông cốt thép QP-31-68

ở nước ta, trong những năm 60, Viện kỹ thuật Bộ Giao thông vận tải đã tiến hành phân tích thành phần SO4 trong cát ở các vùng biển Quảng Bình, Thái Bình, Tân Xuyên, Ninh Bình… và thấy rằng hầu hết các loại cát đó có lượng ngậm SO

4 không vượt quá yêu cầu của quy phạm Cường độ bê tông cát biển nước ngọt so với bê tông cát vàng cùng cấp phối, không sai khác bao nhiêu Tuy chưa phải là những kết quả nghiên cứu hoàn chỉnh và có hệ thống nhưng đã được áp dụng để xây dựng và sửa chữa nhiều công trình ở bờ biển nước ta nhằm đáp ứng các yêu cầu của sản xuất và chiến đấu

Vấn đề sử dụng cát biển trong bê tông là một vấn đề có ý nghĩa kinh tế lớn Nước ta

có bờ biển dài trên 2000km

Việc nghiên cứu hoàn chỉnh vấn đề này đang và sẽ là một nội dung rất cấp thiết nhằm đáp ứng những nhu cầu xây dựng ngày càng to lớn của nước ta

Đá sỏi tròn, nhẵn mặt, ít cạnh góc, mức hổng và diện tích mặt ngoài nhỏ nên cần

ít nước, tốn ít xi măng, bê tông dễ trộn để đổ và đầm, nhưng lực dính kết với vữa xi măng kém chặt chẽ, nên cường độ bê tông thấp Còn đá dăm nhiều cạnh góc, mặt gồ ghề, nên lực kết dính với xi măng lớn và cường độ bê tông cao (trong điều kiện N/X như nhau, so với Rb đá sỏi thì Rb đá dăm có thể cao hơn độ 10%) Nhưng do đá dăm nhiều cạnh góc, mặt gồ ghề, mức hổng cao, nên yêu cầu lượng vữa xi măng nhiều Khi cần độ lưu động như nhau, thì lượng xi măng trong bê tông đá dăm tăng hơn trong bê tông đá sỏi độ 10%

Vấn đề dùng đá dăm hay đá sỏi trong bê tông chủ yếu căn cứ vào điều kiện khai thác, cường độ, lượng ngậm tạp chất có hại trong đá ở nơi đó mà quyết định Có khi dùng hỗn hợp dăm sỏi để chế tạo bê tông

Ngoài sỏi và dăm chế tạo từ đá thiên nhiên, người ta còn dùng cốt liệu chế tạo bằng

đất nung như sỏi kêrămzit, dăm agloporit, dăm gạch vụn v.v… để chế tạo bê tông nhẹ

2 Lượng ngậm tạp chất có hại trong đá

Lượng ngậm tạp chất có hại trong đá chủ yếu là đất sét, bùn, bụi, tạp chất hữu cơ, muối sunfat và sunfua, đá opan, đá silic vô định hình và diệp thạch silic

Các loại này gây tác hại giống như khi lẫn trong cát, vì vậy cần phải hạn chế chung, như các số liệu cho trong bảng 5.6

Bảng 5.6

Tạp chất trong đá

Bê tông ở vùng mực nước biến đổi và bê tông ở trên vùng mực nước biến đổi

Bê tông ở dưới nước, thường xuyên trong nước và ở bên trong công trình

- Đất sét, phù sa và thành phần bụi, xác định bằng

phương pháp rửa, tính bằng % khối lượng mẫu đá

không được lớn hơn…

1 2

- Tạp chất hữu cơ… Mẫu dung dịch không thẫm hơn

màu tiêu chuẩn

- Hợp chất sunfua và hợp chất sunfat tính đổi ra

1) Cường độ: đá sỏi, đá dăm đều yêu cầu phải rắn chắc, có đủ cường độ để đảm bảo

bê tông đạt được mác yêu cầu trong các trường hợp cụ thể Cường độ của đá dăm được

xác định thông qua thí nghiệm nén mẫu đá gốc Cường độ của đá dăm và đá sỏi cũng có

thể xác định thông qua thí nghiệm nén trong xi lanh bằng thép Tùy theo độ nén dập

trong xi lanh, đá dăm từ đá thiên nhiên được chia ra 7 mác tương ứng với các giới hạn

cường độ nén cho trong bảng 5.7

Mác của đá dăm từ đá thiên nhiên, xác định theo độ nén vụn trong ống trụ, cho

trong bảng 5.7 cần phải cao hơn mác bê tông như sau:

Không dưới 1,5 lần đối với bê tông mác dưới 300;

Không dưới 2 lần so với bê tông mác 300 và trên 300;

Đá dăm từ đá phún xuất trong mọi trường hợp không được nhỏ hơn 800 kG/cm2

Đá dăm từ đá biến chất không nhỏ hơn 600 kG/cm2

Đá dăm từ đá trầm tích không nhỏ hơn 300 kG/cm2

Trong tiêu chuẩn Việt Nam cũng cho phép dùng đá dăm từ đá cacbonat mác 400 đối

với bê tông mác 300, nếu hàm lượng hạt đá mềm yếu trong đó không quá 5%

Mác của sỏi và dăm theo độ nén dập trong xi lanh dùng cho bê tông mác khác nhau

cần phù hợp với yêu cầu của bảng 5.8

2) Lượng ngậm hạt mềm yếu và phong hóa

Hạt đá dăm mềm yếu là các hạt đá dăm gốc đá trầm tích hay túp phún xuất có giới

hạn bền khi nén ở trạng thái bão hòa nước nhỏ hơn 200 kG/cm2 Đá dăm phong hóa là

các hạt đá dăm gốc đá phún xuất có giới hạn bền khi nén ở trạng thái bão hòa nước nhỏ

hơn 800 kG/cm2 hoặc là các hạt đá dăm gốc đá biến chất có giới hạn bền khi nén ở trạng

thái bão hòa nước nhỏ hơn 400 kG/cm2; Để xác định lượng ngậm hạt mềm yếu và

phong hóa trong đá, căn cứ vào độ lớn của hạt đó phân ra ba cấp: cấp I (5 ữ 10mm), cấp

II (10 ữ 20mm), cấp III (> 20mm) rồi ép với các lực tĩnh bằng 15, 25 và 35 kG tương

ứng với ba cấp nêu trên Hạt nào vỡ thì coi là hạt mềm yếu Lượng ngậm các hạt này

tính bằng % theo khối lượng Lượng ngậm hạt mềm yếu và phong hóa trong đá dăm, sỏi

không được lớn hơn 10%

Trong đá dăm mác 200 và 300 lượng hạt đá mềm yếu cho phép đến 15%

3) Lượng ngậm hạt thoi dẹt

Hạt thoi dẹt là hạt mà chiều rộng hoặc chiều dày nhỏ hơn hay bằng 1/3 chiều dài

Chiều dài được đo ở chỗ dài nhất, còn chiều rộng (chiều dày) là trung bình cộng của chỗ

rộng (dày) nhất và chỗ hẹp nhất

4) Khối lượng riêng của đá: khối lượng riêng càng lớn, độ đặc chắc càng cao

5) Khối lượng thể tích của đá xấp xỉ khối lượng riêng vì độ rỗng của đá thường rất nhỏ (trừ cốt liệu xốp) khối lượng thể tích lớn hay nhỏ có ảnh hưởng rõ rệt đối với cường

ở trong môi trường ẩm ướt, đá có độ ẩm nhất định Độ ẩm của đá thường nhỏ hơn cát vì tỉ diện của đá nhỏ hơn tỉ diện của cát và lỗ rỗng lại lớn nên không chứa đầy nước

4 Độ lớn và thành phần hạt

Thành phần hạt là sự phối hợp các cỡ hạt để đạt được thể tích rỗng là nhỏ nhất, do

đó lượng xi măng cần thiết trong bê tông sẽ ít nhất

Để xác định thành phần hạt, trước hết phải xác định đường kính lớn nhất (Dmax) của đá Muốn xác định Dmax, đem sàng đá trên các sàng có kích thước mắt sàng bằng 5, 10,

20, 40 và 70mm Dmax tương ứng với kích thước mắt sàng có lượng sót tích lũy nhỏ hơn

và gần 10% nhất

Việc xác định Dmax rất quan trọng Nếu Dmax lớn, độ rỗng nhỏ và tỉ diện cũng nhỏ nên không những giảm được lượng vữa xi măng dùng mà còn nâng cao độ đặc chắc của

bê tông và giảm nhiệt lượng phát ra

Khi dùng sỏi hoặc dăm để chế tạo bê tông trong kết cấu bê tông cốt thép, Dmax được quy định như sau:

2chiều dày của tiết diện

Tùy theo độ lớn của hạt đá dăm và sỏi phân ra các cỡ hạt sau đây: 5 ữ 10mm;

10 ữ 20mm; 20 ữ 40mm; 40 ữ 70mm Đối với cỡ hạt 5 ữ 10mm cho phép chứa hạt có kích thước dưới 5mm tới 15%

Thành phần mỗi cỡ hạt hoặc hỗn hợp vài cỡ hạt phải nằm trong giới hạn ghi trong bảng 5.9, hoặc đường biểu diễn thành phần hạt phải nằm trong phạm vi cấp phối cho phép trong hình 5.4

Hình 5.4. Biểu đồ cấp phối của sỏi và đá dăm

cấp phối gián đoạn

1- cốt liệu cấp I (hạt lớn); 2- cốt liệu

cấp II (hạt nhỏ); 3- vữa cát xi măng.

Hình 5.6. Cấp phối hỗn hợp cát đá theo tiêu chuẩn của Đức TGL D - 1074

Cấp phối đá dùng cho bê tông có thể là cấp phối liên tục, hoặc cấp phối gián đoạn Cấp phối liên tục là cấp phối có đủ các cỡ hạt Cấp phối gián đoạn là cấp phối không liên tục, không có cỡ hạt trung gian Cấp phối liên tục thích hợp với bê tông dẻo, tính lưu

động tương đối lớn và Dmax tương đối lớn

Cấp phối gián đoạn có ưu điểm là sự sắp xếp các cỡ hạt được chặt chẽ hơn Các cỡ hạt có đường kính cách biệt nhau nhiều nên các hạt nhỏ có thể lọt hoàn toàn vào khe kẽ của các hạt lớn, làm cho mức hổng của đá giảm đi và khối lượng thể tích của đá càng lớn (hình 5.5) Cấp phối gián đoạn thích hợp với bê tông cứng khô, có tính lưu động thấp, và bê tông này phải đầm bằng các máy đầm chấn động mạnh và trộn bằng các máy trộn cưỡng bức, v.v…

ở nhiều bãi thiên nhiên cát và đá lẫn nhau, nếu tách riêng sẽ mất nhiều công sức; vì vậy có thể xác định cấp phối chung của hỗn hợp cát, đá Đường cấp phối của hỗn hợp cát đá phải nằm trong các phạm vi cấp phối nêu trong hình 5.6

Nếu đường cấp phối 200 của hỗn hợp cát đá chệch ra ngoài thì có thể dùng biện pháp thêm bớt một vài cỡ hạt nào đó để cải thiện và đưa đường cấp phối của hỗn hợp vào phạm vi cho phép

ở nước ta một số công trường đã sử dụng hỗn hợp cát đá tự nhiên, có hiệu quả về kinh tế Tuy nhiên cần phải bảo đảm tính đồng đều của hỗn hợp cát đá trong trong khi sử dụng để chế tạo bê tông

4 Xử lý cốt liệu không đạt yêu cầu về độ bẩn và cấp phối

Khi cát đá bẩn quá giới hạn quy định thì phải rửa

Việc rửa sỏi cát tốn nhiều công sức, hao tốn một lượng vật liệu nhất định và gây phiền phức cho dây chuyền sản xuất bê tông, nhất là việc rửa cát Đá dăm thường sạch nên ít khi phải rửa Trong đá dăm nếu có lẫn một ít mạt đá thì không coi là đá bẩn, vì mạt đá nếu không nhiều lắm thì không những không gây tác hại cho bê tông mà còn có tác dụng tăng thành phần hạt nhỏ trong bê tông, làm cho bê tông đặc chắc thêm, nhất là trong bê tông ít xi măng Ngoài ra bột đá có thể tác dụng hóa học với vôi trong xi măng

để tạo ra hợp chất mới CaCO3ì Ca(OH)2

Khi rửa cát đá không những chất bột trong cát bị loại bỏ mà các chất hữu cơ, chất sunfat, sunfua cũng bị loại

Khi gặp các loại cát mà cấp phối không đạt yêu cầu thì có thể trộn hai hoặc ba loại với nhau để được một loại cát hỗn hợp có cấp phối tốt

a) Phối hợp hai loại cát

- Phương pháp dùng khối lượng thể tích (γo) lớn nhất

Lấy hai loại cát trộn với nhau theo nhiều tỉ lệ khác nhau xác định khối lượng thể tích của hỗn hợp Vẽ biểu đồ quan hệ giữa γo và tỉ lệ giữa hai loại cát Qua biểu đồ tìm ra

được γomax ứng với γomax tìm được tỉ lệ phối hợp tốt nhất Có thể sau khi xác định γo của từng hỗn hợp tính độ rỗng 2(r) của cát theo γo và γa Sau đó vẽ đường quan hệ giữa r và tỉ

lệ giữa hai loại cát Qua biểu đồ xác định được rmin Căn cứ vào rmin xác định được tỉ lệ hợp lý nhất Nói chung hai cách làm đó đều đem lại kết quả giống nhau, vì γa của các loại cát sai khác nhau không đáng kể, nên γa của các hỗn hợp sẽ xấp xỉ nhau, do đó phối hợp nào có γomax sẽ có rmin

- Phương pháp dùng tọa độ chữ nhật:

Lấy hai cạnh đứng của 1 hình chữ nhật làm trục tung, và chia đều thành 100 phần từ dưới lên trên Tung độ bên trái biểu thị số % lọt qua các sàng của cốt liệu A, tung độ bên phải tương ứng với cốt liệu B Hai cạnh nằm ngang dùng làm trục hoành

và cũng chia thành 100 khoảng đánh số trái chiều nhau biểu thị tỉ lệ phối hợp của cốt liệu A và B (trục hoành dưới ứng với cốt liệu A, trục hoành trên ứng với cốt liệu B) (hình 5.7)

Cách sử dụng biểu đồ này như sau:

- Sau khi sàng hai loại cốt liệu A và B ta xác định được lượng sót tích lũy trên sàng

x của cốt liệu A và B là Ax% và Bx%

Ghi vị trí Ax và Bx lên hai trục tung Nối hai điểm Ax, Bx bằng đường thẳng

Nếu gọi tỉ lệ phối hợp lượng sót tích lũy trên sàng x của cát A và cát B là ax và bx thì lượng sót tích lũy của hỗn hợp cát A và B trên sàng đó sẽ là:

a A b B100+

Đó là phương trình của đường thẳng AxBx Từ mỗi điểm đường thẳng đó dóng

đường thẳng đứng cắt hai trục hoành trên và dưới ở các điểm ứng với bx và ax

Đối với loại sàng đó, phạm vi quy định lượng sót tích lũy trên sàng là m% ữ n% Ghi vị trí m, n, và m', n' trên trục tung, nối điểm m với điểm m', với n' thành hai đường thẳng song song với trục hoành Hai đường này cắt đường AxBx ở hai điểm p và q Chiếu

p và q lên hai trục hoành, ta được các điểm pa(x), qa(x) và pb(x), qb(x)

Hai khoảng pa(x) ư qa(x) và pb(x) ư qb(x) là phạm vi cho phép của tỉ lệ phối hợp của hai loại cát A và B ứng với sàng x chiếm trong hỗn hợp

Đối với sàng y ta cũng làm như vậy và được phạm vi cho phép pa(y) ư qa(y) và

qb(x) ư qb(y)

Phối hợp các phạm vi cho phép đó của tất cả các sàng sẽ tìm được phạm vi chung và qua đó xác định được tỉ lệ phối hợp hợp lý nhất là trị số trung bình của phạm vi chung đó

Hình 5.7. Biểu đồ phối hợp hai loại cát

Ví dụ:

Đối với sàng 0,14mm tỉ lệ cát loại A trong hỗn hợp 57% ữ100%

Đối với sàng 0,315mm tỉ lệ cát loại A trong hỗn hợp 46% ữ 98%

Đối với sàng 0,63mm tỉ lệ cát loại A trong hỗn hợp 17% ữ 74%

Đối với sàng 1,25mm tỉ lệ cát loại A trong hỗn hợp 60% ữ 70%

Đối với sàng 2,5mm tỉ lệ cát loại A trong hỗn hợp 48% ữ 68%

của đường thẳng nằm ngoài phạm vi cho phép của cát A đối với mỗi sàng Cuối cùng còn lại phần không

bị gạch đó là phạm vi chung Cũng có thể xác định nhanh phạm vi chung bằng cách lấy con số lớn nhất của giới hạn dưới và con số nhỏ nhất của giới hạn trên của các phạm vi riêng đối với từng sàng, nếu con số giới hạn dưới lớn nhất nhỏ hơn con số giới hạn trên nhỏ nhất

Từ một điểm R trong tam giác hạ các đường thẳng góc xuống ba cạnh thì tổng số

ba đường đó sẽ là 100% và dài bằng đường cao của tam giác Ba đường thẳng góc đó song song với AA', BB', CC' và lần lượt biểu thị tỉ lệ pha trộn của cốt liệu A, B và C (hình 5.8)

Để đơn giản hơn, người ta kẻ các đường song song với các cạnh của tam giác xuất phát từ các điểm chia trên các đường cao Như vậy các cạnh tam giác cũng được chia thành 100 khoảng và cũng biểu thị % tỉ lệ phối hợp của ba loại cốt liệu (hình 5.9)

của các hỗn hợp đó Trong quá trình thí

nghiệm ta có thể thấy chiều hướng nên

tăng giảm loại cốt liệu nào để đạt được

γo lớn hơn

Ghi các trị số γo tìm được vào biểu

đồ tam giác (hình 5.10) Mỗi trị số γo

ứng với một điểm trong tam giác Nối

các điểm có γo bằng nhau được các

đường đồng khối lượng thể tích, từ đó

Hình 5.10. Biểu đồ tam giác dùng để xác định

tỉ lệ phối hợp ba loại cát theo phương pháp γomax

tìm được γomax Điểm ứng với γomax cho tỉ

lệ phối hợp thích hợp nhất của ba loại

cốt liệu

- Phương pháp tọa độ tam giác: Vẽ

biểu đồ tam giác và vẽ các đường thẳng

AA', BB', CC' thẳng góc với AC và qua

lũy trên sàng x này là m% ữ n% Ghi trị

số m, n lên trục tung và nối lại thành hai

đường nằm ngang song song với AC

Chúng cắt AxBx ở p và r, cắt Ax Cx ở q và s

Chiếu p và r xuống AB, q và s

xuống AC được các điểm p', r', q', s' Nối

bốn điểm đó, được tứ giác p', r', q', s'

Các điểm nằm trong tứ giác khi chiếu

xuống các cạnh tam giác sẽ cho những tỉ

lệ phối hợp của ba loại cốt liệu để có cấp phối đạt yêu cầu

Đối với các sàng khác y, z… cũng làm như vậy và sẽ được các tứ giác khác Phần chung của tất cả các tứ giác đó sẽ là phạm vi của các tỉ lệ thích hợp nhất

Nhiều vùng ở nước ta có nhiều loại cát rất nhỏ môđun độ nhỏ bằng và thậm chí nhỏ hơn 1, cấp phối không nằm trong phạm vi quy định

Sử dụng cát nhỏ này sẽ đạt được hiệu quả kinh tế lớn vì khai thác ngay tại địa phương, giá thành rẻ

Từ năm 1960 đến nay nhiều cơ sở nghiên cứu đã nghiên cứu sử dụng cát nhỏ này (cát đen) trong bê tông và đã thu được nhiều kết quả tốt Một số công trình nhà dân dụng

và công nghiệp, công trình giao thông, thủy lợi đã dùng bê tông cát đen tới mác 200 Tuy nhiên vấn đề này chưa được nhà nước quy định nên việc dùng bê tông cát đen vẫn chưa được phát triển rộng rãi

Hình 5.11. Biểu đồ tọa độ tam giác

để xác định tỉ lệ phối hợp ba loại cát

Khi dùng cát đen để chế tạo bê tông nên sử dụng kết hợp mấy biện pháp sau đây:

- Trộn thêm phụ gia hoạt tính bề mặt để tăng độ chẩy của bê tông và giảm bớt xi măng

- Dùng bê tông có độ lưu động thấp

- Dùng mức ngậm cát nhỏ

Như vậy sẽ đạt được hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao hơn

5 Nước trộn bê tông

Nước dùng để sản xuất dưỡng hộ bê tông, bê tông không được chứa các chất có hại

ảnh hưởng đến thời gian ninh kết và cứng hóa của xi măng hoặc gây xâm thực cốt thép trong kết cấu bê tông cốt thép

Loại nước uống được đều có thể dùng để sản xuất bê tông với bất cứ loại mác xi măng nào

Các loại nước sau đây không thể dùng để trộn bê tông (rửa cốt liệu và dưỡng hộ

1) Tính dẻo của hỗn hợp bê tông (tính lưu động)

- Để bê tông có cấu tạo thành phần được đồng đều, đặc chắc, đạt cường độ cao và bền vững thì bê tông phải có độ dẻo cần thiết Tính dẻo là một trong các tính chất quan trọng nhất của bê tông, có ảnh hưởng quyết định đến phẩm chất của kết cấu

Căn cứ vào mức độ dẻo người ta phân hỗn hợp bê tông thành hai loại:

Hỗn hợp bê tông dẻo và hỗn hợp bê tông cứng khô Hỗn hợp bê tông dẻo chế tạo tương đối dễ và tạo hình chủ yếu dựa vào tác dụng của khối lượng bản thân (đối với hỗn hợp rất dẻo nghĩa là chảy) hoặc dùng ngoại lực không lớn lắm tác động thêm Đối với hỗn hợp bê tông cứng khô, do nội ma sát lớn, nên khi đổ khuôn và lèn chặt nhất thiết phải dùng ngoại lực tác động nhanh

- Phương pháp xác định độ dẻo của hỗn hợp bê tông

Đối với bê tông dẻo, độ dẻo được biểu thị bằng độ sụt của hình nón cụt bê tông Cho hỗn hợp vào dụng cụ hình nón cụt (hình 5.12), đầm chọn theo quy định bằng thanh sắt, sau đó lấy dụng cụ nón cụt ra theo phương thẳng đứng Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân hỗn hợp bê tông sụt xuống Độ chênh lệch về chiều cao (độ sụt) biểu thị độ dẻo của hỗn hợp bê tông và ký hiệu là (SN) tính bằng cm (hình 5.13)

Hình 5.12. Nón cụt tiêu chuẩn

dùng để xác định độ sụt của bê tông

Hình 5.13 Đo độ sụt của bê tông

Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, tiện lợi, có thể thực hiện tại hiện trường ngay trong quá trình sản xuất Trên cơ sở có đảm bảo liều lượng pha trộn yêu cầu Tuy nhiên phương pháp này có hạn chế cơ bản là kém chính xác, không xác định được độ dẻo của các hỗn hợp bê tông cứng khô, vì độ sụt (SN) của chúng có thể đều bằng 0, nhưng thực tế mức độ cứng khô của các loại hỗn hợp đó lại khác nhau

Đối với hỗn hợp bê tông cứng khô phải xác định độ cứng bằng máy đo độ nhớt kỹ thuật (hình 5.14) Theo phương pháp này, mức độ khô của hỗn hợp bê tông cứng khô

được đánh giá bằng độ cứng, tính bằng sec Đó là thời gian để cho hỗn hợp bê tông ở trong hình nón cụt tiêu chuẩn (sau khi đã rút nón cụt) dưới tác dụng của chấn động sẽ phân bố đều và bằng mặt ở bên trong máy đo độ nhớt Phương pháp này khá chính xác,

nhưng cũng khá phức tạp và đòi hỏi phải có các thiết bị bàn rung và máy đo độ nhớt kỹ thuật Mặt khác phương pháp này chỉ dùng để xác định độ cứng của hỗn hợp bê tông cứng khô khi có Dmax của cốt liệu đến 40mm

B.G.Xkrămtac đã đề xuất một phương pháp đơn giản hơn và có thể xác định được

độ cứng của hỗn hợp bê tông ngay cả khi Dmax lớn hơn 40mm Trong thí nghiệm này máy đo độ nhớt kỹ thuật được thay thế bằng một khuôn thép 20ì20ì20cm và một dụng

cụ hình nón cụt xem hình 5.15

Hình 5.14. Máy đo độ nhớt kỹ thuật:

1- ống kính; 2- vòng hình trụ; 3- tay đỡ vòng;

Hình 5.15. Bàn rung và khuôn dùng để xác

định độ khô cứng của hỗn hợp bê tông theo phương pháp của Xkrămtacv

Kết quả thu được phải nhân với 1,5 để tính đổi ra chỉ tiêu độ cứng xác định bằng phương pháp tiêu chuẩn

Theo chỉ tiêu độ cứng và độ sụt người ta chia hỗn hợp bê tông ra làm mấy loại như trong bảng 5.10

Bảng 5.10

Loại hỗn hợp

bê tông

SN (Cm)

Độ cứng (sec)

Loại hỗn hợp

bê tông

SN (cm)

Độ cứng (sec)

Đặc biệt cứng khô - > 300 ít dẻo 1 ữ 4 20 ữ 15 Cứng khô nhiều - 150 ữ 200 Dẻo 5 ữ 8 10 ữ 0

2) Tính dính của hỗn hợp bê tông: Biểu thị khả năng bám dính của vữa xi măng vào cốt liệu để tạo nên một thể thống nhất trong đó có sự gắn bó chặt chẽ giữa xi măng và cốt liệu Nếu độ dính kém, trong quá trình vận chuyển sẽ phát sinh hiện tượng phân tầng Khi đó cát và nhất là đá nặng sẽ lắng xuống và vữa xi măng bị đẩy lên, như vậy hỗn hợp bê tông sẽ không đồng nhất, bê tông phải trộn lại Hiện tượng phân tầng xảy ra trong quá trình đầu sẽ làm giảm cường độ và khả năng chống thấm của bê tông sau này

3) Tính giữ nước của hỗn hợp bê tông: Biểu hiện khả năng giữ nước bên trong của hỗn hợp bê tông trong quá trình vận chuyển và thi công Nếu tính giữ nước kém, sẽ phát sinh hiện tượng tiết nước Sở dĩ có hiện tượng này là vì khối lượng nước trong hỗn hợp

bê tông luôn luôn lớn hơn nhiều so với khối lượng nước yêu cầu cho xi măng thủy hóa Hỗn hợp bê tông có độ tiết nước nhỏ sẽ có độ dính cao và đảm bảo đồng nhất, đều

đặn trong quá trình vận chuyển đổ và đầm

Nếu bê tông tiết nước nhiều, nước chảy qua các khe côpha kéo theo xi măng hoặc nước đọng lại ở góc cạnh côpha ở mặt ngoài hạt cốt liệu hoặc cốt thép tạo thành lỗ, làm giảm cường độ bê tông và mặt kết cấu công trình bị rỗ Ngoài ra nước cũng hiện lên mặt các lớp bê tông đã đổ làm cho mặt tiếp giáp giữa các lớp không chặt và đặc chắc, hình thành các khu vực có cường độ và độ chống thấm kém

4) Các nhân tố ảnh hưởng đến độ nhão của hỗn hợp bê tông nói chung và độ dẻo nói riêng

Bao gồm các yếu tố chủ yếu sau đây:

- Hàm lượng nước ban đầu của hỗn hợp;

- Lượng xi măng dùng và tính chất vữa xi măng;

- Tính chất và cấp phối hạt của cốt liệu cát, đá và hàm lượng của chúng trong bê tông

- Chất phụ gia hoạt tính bề mặt;

- Tác dụng của gia công chấn động

a) ảnh hưởng của hàm lượng nước ban đầu

Lượng nước nhào trộn có ảnh hưởng đến độ dẻo của bê tông (hình 5.17)

Giả thiết lượng nước ban đầu trong hỗn hợp bê tông ít nước chỉ đủ bao ngoài cát hạt

xi măng nhờ lực hút phân tử giữa các hạt xi măng và nước, tạo nên màng nước hấp phụ Màng nước này liên kết rất bền chắc với hạt xi măng, có tính đàn hồi, tính chịu kéo, cường độ chống cắt và độ nhớt nhất định

Nếu lượng nước tăng lên, màng nước hấp phụ dày thêm và do sức căng bề mặt của nước (lực mao dẫn) nước sẽ chuyển dịch trong các đường mao quản làm cho hỗn hợp bê tông có tính dẻo

Nếu lượng nước tiếp tục tăng,

sẽ hình thành nước tự do phân bố

trong các ống mao quản thông

nhau, cũng như các lỗ rỗng và có

thể chuyển dịch dễ dàng trong các

lỗ rỗng dưới tác dụng của trọng

lực Phần thừa của nước tự do trong

Khi lượng nước tự do vượt quá khả năng giữ nước của hỗn hợp, hiện tượng phân tầng sẽ xẩy ra và tiết ra lượng nước thừa Theo định luật Stok (vận tốc lắng của hạt phụ thuộc vào kích thước hạt rắn và khối lượng riêng của chúng) đầu tiên các hạt cốt liệu lớn lắng xuống do độ nhớt của vữa không đủ để giữ các hạt đó ở trạng thái lơ lửng, và tiếp

đó là các hạt cốt liệu nhỏ Trong khi đó nước và thành phần nhẹ nhất nổi lên trên làm cho lớp trên sản phẩm bão hòa nước trở nên xốp, yếu

Quá trình phân tầng và tách nước xảy ra trong một thời gian ngắn sau đó được thay thế bằng quá trình trầm lắng dài hơn và không nhìn thấy được của các hạt xi măng, phụ gia khoáng vật và bụi sét trong cát do tác dụng của trọng lực

Nước thoát ra trong quá trình trầm lắng và dâng lên khi các hạt rắn xích lại chảy quanh hạt cốt liệu, tạo nên một mạng lưới các đường mao quản thông nhau trong bê tông Nước có thể tập trung và giữ lại dưới các hạt cốt liệu lớn và những thanh cốt thép

và sau đó bốc hơi để lại lỗ rỗng, làm giảm sự tiếp xúc giữa đá xi măng với cốt liệu và cốt thép, do đó lực dính kết giữa chúng giảm: Những đường mao quản và lỗ rỗng thông nhau tạo nên những đường dẫn nước làm giảm khả năng chống thấm của bê tông Tuy nhiên, sự trầm lắng cũng tạo ra khả năng phân bố lại những hạt của chất kết dính, cải

Hình 5.16. Quan hệ giữa tỷ lệ nước với độ dẻo

của hỗn hợp bê tông

1- hỗn hợp bê tông cứng khô ngay sau khi chế tạo; 2- hỗn hợp bê tông cứng khô được giữ yên sau 1 giờ; 1'- hỗn hợp bêtông dẻo ngay sau khi chế tạo;

2'- hỗn hợp bêtông dẻo được giữ yên sau 1 giờ

thiện sự tiếp xúc giữa chúng và đẩy một phần nước thừa ra ngoài giảm bề dày màng nước Quá trình trầm lắng có thể điều chỉnh được hạn chế sự tách nước bằng cách giảm lượng dùng nước ban đầu trong hỗn hợp mà không ảnh hưởng xấu đến tính công tác và khả năng tạo hình của bê tông nhờ lựa chọn thành phần vật liệu

b) ảnh hưởng của loại xi măng, lượng xi măng dùng và tính chất của nó

Nếu trong hỗn hợp bê tông có một lượng vữa xi măng đủ để bao bọc các hạt cốt liệu

và lấp đầy lỗ rỗng của cốt liệu làm cho cốt liệu ít tiếp xúc với nhau, lực ma sát khô sẽ giảm và tính lưu động của hỗn hợp sẽ tăng; nếu lượng vữa xi măng ít, lực ma sát khô tăng, hỗn hợp sẽ kém lưu động Tuy nhiên không thể tăng lượng dùng xi măng nhiều quá, vì giá thành bê tông sẽ cao

Mặt khác với cùng một lượng nước nhào trộn khi lượng xi măng dùng trong phạm vi

250 ữ 400kg/m3 bê tông thì tính công tác của bê tông vẫn đảm bảo nhưng khi tăng quá 400kg/m3, độ nhớt của hồ xi măng sẽ tăng, độ dẻo của hỗn hợp bê tông giảm và khi đó muốn giữ độ dẻo không đổi thì phải tăng lượng nước dùng

Độ dẻo của hỗn hợp bê tông thay đổi theo loại xi măng và các loại phụ gia vô cơ nghiền mịn trong xi măng Ví dụ độ dẻo của vữa xi măng pooclăng puzơlan và xi măng pooclăng xỉ quặng kém hơn độ dẻo của vữa xi măng pooclăng, nên để hỗn hợp bê tông

có độ dẻo giống nhau phải dùng nhiều nước hơn

Lượng nước tiêu chuẩn của xi măng thể hiện mức độ ảnh hưởng của xi măng đối với

độ dẻo của hỗn hợp bê tông Khi xi măng có lượng nước tiêu chuẩn lớn thì với một lượng nước nhào trộn nhất định, độ dẻo của vữa xi măng cũng như của bê tông sẽ kém Lượng nước tiêu chuẩn thay đổi phụ thuộc vào thành phần khoáng vật (thể hiện qua khối lượng riêng của xi măng) và độ

mịn của xi măng (hình 5.17)

Khi độ mịn của xi măng tăng,

lượng nước tiêu chuẩn cũng tăng và với

một lượng nước nhất định ban đầu, độ

dẻo của vữa xi măng cũng như của hỗn

hợp bê tông sẽ kém Nhưng khi độ mịn

của xi măng tăng đến một mức nào đó

(ví dụ lọt qua sàng 10.000 lỗ/cm2) thì

quá trình thủy hóa của xi măng xảy ra

nhanh và triệt để hơn, quá trình hóa

keo cũng xảy ra nhanh (lượng hạt keo

lớn) làm tăng tính lưu động Tuy nhiên Hình 5.17. Quan hệ giữa lượng nước tiêu chuẩn

và khối lượng riêng của xi măng

để đạt tới độ mịn này, năng lượng nghiền phải lớn, và chi phí cho sản xuất xi măng sẽ tăng lên

c) ảnh hưởng của hàm lượng và tính chất cốt liệu

Cốt liệu (lớn và nhỏ) chiếm một thể tích lớn trong hỗn hợp bê tông Độ lớn, cấp phối hạt, tính chất bề mặt hạt và những đặc trưng khác của chúng đều có ảnh hưởng lớn

đến tính chất hỗn hợp bê tông

Nếu thay đổi cỡ hạt và cấp phối cốt liệu, tỉ diện của cốt liệu sẽ biến đổi trong phạm vi

đáng kể và nếu lượng nước ban đầu không đổi, độ dẻo của hỗn hợp bê tông thay đổi rõ rệt Hình dạng hạt, tính chất bề mặt hạt, tính hút nước của cốt liệu đều ảnh hưởng đến

độ dẻo của hỗn hợp bê tông Nếu dùng sỏi có hạt tròn, mặt trơn nhẵn với cùng một lượng nước nhào trộn thì độ dẻo của hỗn hợp bê tông sỏi lớn hơn hỗn hợp bê tông đá dăm có nhiều hạt dẹt và bề mặt nhám Muốn đạt độ dẻo giống nhau trong bê tông đá sỏi

có thể giảm 5 ữ 15% lượng nước nhào trộn so với bê tông đá dăm

Mức ngậm cát trong hỗn hợp cốt liệu ảnh hưởng nhiều đến tính chất của hỗn hợp bê tông ứng với mỗi hỗn hợp bê tông có một hàm lượng cát thích hợp đảm bảo hỗn hợp bê tông đạt được yêu cầu về độ công tác, độ đặc chắc và cường độ với lượng dùng xi măng

và nước bé nhất; hoặc với lượng nước nhào trộn nhất định hỗn hợp bê tông sẽ đạt được tính lưu động tốt nhất Nếu mức ngậm cát lớn hay nhỏ hơn mức ngậm cát thích hợp thì

độ dẻo của bê tông đều giảm (hình 5.18) Khi mức ngậm cát lớn hơn mức ngậm cát thích hợp, lượng vữa xi măng không đủ để bao bọc hạt cốt liệu và nhét đầy các khe kẽ giữa chúng, do đó nội ma sát của hỗn hợp tăng làm cho độ dẻo của hỗn hợp giảm Ngược lại, nếu mức ngậm cát nhỏ hơn mức ngậm cát thích hợp, lượng vữa xi măng cát không đủ lấp đầy các khe kẽ giữa các hạt cốt liệu lớn làm cho nội ma sát của hỗn hợp cũng tăng lên, độ dẻo giảm đi và có thể xảy ra hiện tượng phân tầng

Mức ngậm cát thích hợp thường

được xác định qua thực nghiệm và có

thể tính toán sơ bộ trên cơ sở giả định

rằng trong hỗn hợp bê tông phần rỗng

của cốt liệu lớn và xung quanh hạt

cốt liệu lớn được lấp đầy và bao bọc

bởi vữa xi măng cát và vữa xi măng lại

bao quanh hạt cát và lấp đầy các khe kẽ

d) ảnh hưởng của các chất phụ gia hoạt tính bề mặt

Gần đây, nhiều nước đã sử dụng rộng rãi phụ gia hoạt tính bề mặt để tăng độ dẻo cho

bê tông và vữa Lượng phụ gia pha vào bê tông bằng 0,05 ữ 0,3% khối lượng xi măng Phụ gia hoạt tính bề mặt làm giảm sức căng mặt ngoài ở mặt phân cách (ví dụ mặt tiếp giáp của nước và không khí, nước và thể rắn) Các chất này hút bám ở mặt phân cách Các chất phụ gia quan trọng nhất là sinh bọt khí, chất ưa nước, chất kị nước

Phụ gia sinh bọt khí chủ yếu gồm xà phòng natri của các axit của nhựa như axit natri, chế tạo được bằng cách xà phòng hóa colofan (nhựa thông) bằng sút Colofan chủ yếu là axit abiêtin C20H30O2; khi xà phòng hóa sẽ thu được muối natri của axit abiêtin Khi trộn bê tông, chất phụ gia này sẽ hút không khí vào hỗn hợp bê tông

Các bọt khí sinh ra sẽ làm giảm sức căng mặt ngoài của chất lỏng ở nơi phân cách chất khí và chất lỏng Các phân tử chất phụ gia hoạt tính bề mặt, hút bám lên mặt phân cách đó, làm cho các bọt khí ổn định trong chất lỏng

Khi cho natriabiêtat và các phụ gia tương tự vào hỗn hợp bê tông, ở trên mặt chất lỏng hình thành các bọt khí Khi tiếp tục trộn, bọt khí sẽ nằm ở bên trong chất lỏng, có nghĩa là được bao quanh bởi dung dịch đặc của môi trường Hệ thống cấu trúc đó là nhũ tương không khí trong nước Như vậy các phụ gia như natri abiêtat đã hút không khí vào hỗn hợp bê tông tạo nên các bọt khí nhỏ phân tán đều Các bọt khí đó làm tăng thể tích vữa của chất kết dính Thể tích vữa của chất kết dính tăng tương ứng với thể tích cốt liệu thì độ dẻo của hỗn hợp bê tông cũng tăng Khi đó có thể giảm lượng nước trộn, đặc biệt trong hỗn hợp ít xi măng

Vừa qua, Viện nghiên cứu khoa học Thủy lợi đã chế tạo được xà phòng nhựa thông

là một loại phụ gia sinh bọt khí

Phụ gia ưa nước có nhiều loại như bã rượu sunfit Chất này được chế từ các dung dịch kiềm sunfit, khi nấu xenlulô bằng sunfit Trong quá trình nấu, axit sunfuric tác dụng với licnhin của gỗ Từ các dung dịch kiềm sunfit ta chế được rượu công nghiệp, men có abumin làm thức ăn gia súc và chất bã lắng đọng

Bã rượu sunfit chủ yếu là muối canxi của axit licnosulfonic đó là canxi licnosulfonat Licnhin là một hợp chất phức tạp, trong phân tử của nó chứa 50 nguyên tử Nếu ký hiệu nhóm licnhin bằng chữ R, công thức của canxi licnosulfonat sẽ là (RSO3)2Ca Chất này ở trong bã rượu sunfit dưới dạng các phân tử lớn Các phân tử lớn này được bao quanh bởi nhiều gốc hyđrocabon có mức độ phân cực khác nhau

Khi cho bã rượu sunfit (CCБ) vào vữa xi măng, các phân tử lớn được hút bám bởi các gốc phân cực ít hơn trên các hạt xi măng, các hướng gốc phân cực lớn hơn về các phân tử và ion nước

Khi canxi licno sunfonat hấp phụ lên hạt xi măng, sự định hướng của các phân tử nước trên hạt xi măng phần nào bị phá hoại Một phần của nước đó được giải phóng Ngoài ra nhờ gốc có cực tính, canxi licnosulfonat làm cho những hạt xi măng ưa nước Khi đó các hạt xi măng được làm ướt tốt hơn Như vậy vữa xi măng sẽ yêu cầu nước ít hơn khi không dùng phụ gia bã rượu sunfit, lực dính kết giữa các hạt với nhau cũng giảm

Vì vậy khi trộn và đổ bê tông các hạt chất dính kết dễ trơn trượt lên nhau và độ dẻo của bê tông tăng lên

Do bã rượu sunfit làm dẻo bản thân vữa xi măng nên nó có tác dụng nhiều nhất trong hỗn hợp bê tông béo chứa ít cốt liệu

Vừa qua nhiều cơ quan nghiên cứu ở nước ta đã chế tạo được phụ gia làm dẻo từ phế dịch nước thải bã giấy Kết quả nghiên cứu đã được ứng dụng vào sản xuất Phụ gia này

có tác tính chất tương tự như CCБ của Liên Xô

Phụ gia kỵ nước có ý nghĩa đặc biệt là axit naptenic, naptenat hòa tan được trong nước các axit béo tổng hợp cao nhất và các muối tan trong nước của chúng Công thức chung của axit naptenic là CnH2n-1COOH, trong đó n thường bằng 8 ữ 13 Axit naptenic chủ yếu được chế từ phế liệu kiềm lấy được khi rửa các bể lọc dầu bằng sút Phế liệu đó gọi là keo xà phòng (mưlonaft) Keo xà phòng chính là xà phòng natri của axit naptenic Axit naptenic chế tạo từ keo xà phòng công nghiệp gọi là axiđon Axit béo tổng hợp

được chế tạo bằng cách axit hóa parafin Để làm chất phụ gia tăng dẻo có thể dùng các axit tổng hợp có 10 ữ 20 nguyên tử cácbon trong phân tử axit, và cặn bã chưng cất lấy

được trong sản xuất các axit đó và các chất rượu béo cao nhất

Các phân tử cùng loại được định hướng theo quy luật bằng các nhóm cực tính của mình trên hạt xi măng và trên hạt cốt liệu, hút bám những ion canxi Khi đó các gốc hyđrôcacbon hướng ra phía ngoài Các mặt hyđrocacbon đó có tính kị nước, không bị thấm ướt bởi nước, và giữa chúng hình thành liên kết bởi các cực metyl Các mặt, tạo ra bởi các nhóm metyl, là các mặt trượt, nếu có ngoại lực tác dụng theo hướng tiếp tuyến với các mặt đó Lực đó phát sinh khi trộn, đầm, cán và các tác động khác của các nhân

tố cơ học lên hỗn hợp bê tông Các lớp mỏng các phân tử định hướng có khả năng trượt lên nhau dễ dàng làm cho độ dẻo của bê tông tăng lên

Nhờ tác dụng tăng độ dẻo của bê tông, việc pha phụ gia hoạt tính bề mặt đưa lại các hiệu quả sau đây:

- Giảm khối lượng lao động khi đầm hỗn hợp bê tông và vữa

- Giảm 8 ữ 10% lượng xi măng dùng trong một số loại bê tông do giảm được lượng nước (giảm lượng vữa xi măng trong bê tông) nhưng vẫn giữ nguyên được độ dẻo của bê tông

Việc pha phụ gia hoạt tính bề mặt còn cải thiện được một số tính chất của bê tông

đã cứng rắn như sau:

- Giảm mức hút nước mao quản, độ hút nước và tính chống thấm;

- Nâng cao một mức độ nào đó tính chống xâm thực;

- Nâng cao tính bền của bê tông trong kết cấu

e) ảnh hưởng của gia công, chấn động

Gia công chấn động là biện pháp có hiệu để nâng cao độ dẻo của hỗn hợp bê tông

Nó làm cho hỗn hợp bê tông cứng khô và ít dẻo trở thành dẻo và chảy hơn, làm cho việc

đổ khuôn và đầm chặt dễ dàng

Khi bị chấn động các phần tử của hỗn hợp bê tông dao động cưỡng bức liên tục và sắp xếp lại vị trí khi tần số dao động đạt đến một trị số nào đó thì lực nội ma sát của hỗn hợp sẽ giảm đến một giá trị nhỏ nhất, cấu trúc ban đầu bị phá hoại, hỗn hợp chuyển sang trạng thái dẻo và chảy, độ cứng của hỗn hợp giảm xuống (hình 5.19)

Cấu trúc ban đầu của hỗn hợp bị phá hoại khi

chấn động là do các phân tử của hỗn hợp có độ

lớn, hình dạng, khối lượng và bề mặt khác nhau sẽ

tách rời nhau

Còn lại nội ma sát của hỗn hợp giảm là do

trong khi chấn động trong hỗn hợp xuất hiện một

áp lực có xu hướng chống lại tác dụng của trọng

lực Khi chấn động tăng lên, trị số áp lực có thể

vượt quá sự tác dụng của trọng lực, làm cho lực

ma sát giữa các hạt vật liệu biến mất hoàn toàn,

hỗn hợp có tính chảy lỏng

Nếu tiếp tục chấn động các phần tử trong hỗn

hợp sẽ chuyển động ngược chiều nhau, sắp xếp lại

chặt chẽ và hỗn hợp được lèn chặt

Độ dẻo (độ sụt SN) và độ cứng (ĐC) của hỗn

hợp bê tông phải chọn thích hợp với từng loại kết

Bảng 5.11

Công trình toàn khối:

- Sàn nhà, mặt đường ôtô và sân bay, công trình khối lớn không có cốt

thép (tường chắn đất, các loại móng)…

0 ữ 2 25 ữ 35

- Các công trình khối lớn có cốt thép, công trình bảo vệ bằng bê tông đặc

biệt nặng; các tấm, dầm, cột có tiết diện lớn và vừa đổ tại chỗ

2 ữ 4 15 ữ 25

- Các kết cấu thành mỏng có cốt thép dầy như: tường mỏng, phễu, thùng

chứa, cột có tiết diện nhỏ

- ống thoát nước, cống khối có mối nối và các cấu kiện khác có chiều cao

đến 1,2m lúc tạo hình cần tháo ván khuôn nhanh (từng phần hay toàn bộ)

0 80 ữ100

- Panen tường, cấu kiện trần ngăn rỗng ruột với lỗ rỗng tròn hay hình

ôvan, có gia trọng khi rung

0 60 ữ 80

- Các cấu kiện bê tông cốt thép như: cột, xà ngang, xà dọc, tấm, dầm, chân

móng, khối bê tông lát mép vỉa hè được tạo hình trên bàn rung không có gia

trọng, những panen có gờ được tạo hình bằng máy cán rung

0 50 ữ 60

- Các tấm lợp phẳng có gờ, khối tường hay những cấu kiện khác được tạo

hình trên bàn rung

2 ữ 4 15 ữ 25

- Các kết cấu thành mỏng nhiều cốt thép, được tạo hình trên bàn rung 2 ữ 6 15 ữ 20

Có thể chọn độ dẻo và độ cứng của bê tông theo bảng 5.12 dưới đây:

Bảng 5.12

Độ sụt (cm) Cát thông thường Cát nhỏ Loại kết cấu

Độ cứng (s)

Không có phụ gia hoạt tính

bề mặt

Có phụ gia hoạt tính

bề mặt

Không có phụ gia hoạt tính

bề mặt

Có phụ gia hoạt tính

2 Tính co, nở thể tích của bê tông (tính biến dạng của bê tông) trong quá trình cứng rắn

Trong quá trình cứng rắn, bê tông xi măng phát sinh biến dạng thể tích, do thể tích của đá xi măng trong bê tông thay đổi Khi để trong không khí bê tông co lại và khi ngâm trong nước bê tông lại nở ra Nguyên nhân là do sự thay đổi lượng nước ở trong cấu trúc gen của đá xi măng Cấu trúc gen là cấu trúc bao gồm các mầm tinh thể đá xi măng, liên kết lại với nhau thành từng chuỗi Các chuỗi này lại kết hợp với nhau tạo thành mạng lưới không gian, mắt lưới chứa đầy nước Mầm tinh thể được bọc một lớp nước liên kết

Sự co ngót phát triển mạnh trong thời kỳ đầu của quá trình cứng rắn, tỉ lệ với mức

độ giảm lượng nước tự do trong các mắt lưới của cấu trúc gen Nước tự do giảm đi do bốc hơi và thủy hóa với xi măng Co ngót xảy ra có thể làm phát triển biến dạng dẻo dễ dàng mà không phát sinh nội ứng suất Sự co ngót này không thuận nghịch

Tiếp đó, nước tự do hầu như đã mất hết, nước liên kết trong cấu trúc gen của đá xi măng tiếp tục tách ra Khi nước này mất đi, các mầm tinh thể của thành phần gen dịch lại với nhau và làm cho cấu trúc gen co lại

Do cấu trúc gen bị co, nên đá xi măng cũng bị co Nhưng khi đá xi măng co thì gặp trở lực là các hạt xi măng đã cứng rắn (hạt đá xi măng) và các hạt cốt liệu, do đó phát sinh nội ứng suất: ứng suất nén trong cốt liệu cốt thép và ứng suất kéo trong đá xi măng ứng suất nén phát sinh trong cốt liệu và cốt thép sẽ làm tăng khả năng liên kết của đá xi măng với chúng, ngược lại ứng suất kéo sinh ra trong đá xi măng có ảnh hưởng xấu đến các tính chất cơ học và độ bền của bê tông Khi ứng suất này vượt quá ứng suất kéo cho phép trong bê tông, thì trong bê tông phát sinh những vết nứt to nhỏ khác nhau, làm giảm cường độ, khả năng chống thấm và độ bền trong môi trường xâm thực đối với bê tông và cốt thép

Sự co ngót còn làm giảm kích thước cấu kiện, làm giảm sự dính kết giữa bê tông của hai lớp đổ trước và đổ sau trong công trình Ngoài ra sự co ngót còn làm giảm bớt hiệu quả nén trước bê tông trong kết cấu bê tông ứng suất trước

Sự co ngót phát triển mạnh trong môi trường nhiệt độ cao và độ ẩm thấp do nước bốc hơi mạnh Vì vậy bê tông cứng hóa ở ngoài nắng trong điều kiện nước ta nếu không

được giữ ẩm đầy đủ trong những ngày đầu thì dễ bị nứt nẻ do co ngót nhiều

Sự co ngót giảm dần theo thời gian vì càng ngày bê tông càng khô, gradien độ ẩm giảm Và chiều dày màng nước hấp phụ giảm đến mức độ nào đó, thì độ bền liên kết của màng nước với mầm tinh thể của cấu trúc gen tăng

Những đường cong biểu thị độ co ngót của đá xi măng trong bê tông và vữa xi măng theo thời gian như trong hình 5.20

Biến dạng co ngót ở thời kỳ thứ hai là biến

dạng thuận nghịch, nghĩa là khi môi trường

xung quanh có độ ẩm thích hợp thì thể tích bê

tông tăng và có thể trở lại hoàn toàn thể tích

trước khi co ngót thời kỳ thứ hai

Khi sấy khô hoàn toàn đến khối lượng

không đổi, độ co ngót lớn gấp 1,5 ữ 2 lần độ co

khi bê tông cứng rắn trong không khí

Khi dưỡng hộ nhiệt ẩm (chưng hấp), do

bảo đảm các điều kiện tốt nhất cho sự phát

triển của quá trình hóa lý của sự rắn chắc, sự

co ngót sẽ xảy ra mạnh mẽ và nhanh chóng

hơn so với khi rắn chắc trong điều kiện nhiệt

độ thường; nhưng giá trị cuối cùng lại nhỏ hơn

từ 10 ữ 15% so với độ co ngót khi rắn chắc trong không khí

Nhiệt độ chưng hấp càng cao, độ co ngót cuối cùng càng nhỏ Khi chưng hấp có áp,

độ co ngót cuối cùng nhỏ gấp hai lần so với độ co ngót trong không khí

Trị số độ co ngót phụ thuộc vào lượng xi măng, lượng nước, mức ngậm cát trong hỗn hợp bê tông và tỉ lệ cát trong hỗn hợp cốt liệu Độ co ngót còn phụ thuộc vào loại và

độ mịn của xi măng, độ lớn của cát và các nhân tố khác Nói chung nhân tố nào làm tăng lượng cần nước của hỗn hợp bê tông thì sẽ làm tăng độ co ngót

Nếu bê tông đã cứng rắn trong điều kiện thường, sau đó đem đặt vào trong nước hay trong môi trường có độ ẩm lớn hơn độ ẩm cân bằng của bê tông thì bê tông nở thể tích Độ nở thể tích của bê tông theo thời gian được biểu thị trong hình 5.20 Theo giá trị tuyệt đối, độ nở nhỏ hơn độ co ngót 10 lần Biến dạng nở của bê tông ở trong nước

là do chiều dày của màng nước hấp phụ của các tinh thể trong cấu trúc gen của đá

xi măng tăng;

Biến dạng nở cũng như biến dạng co ngót giảm dần theo thời gian và đến lúc nào đó coi như ngừng hẳn

3 Biến dạng của bê tông do nhiệt thủy hóa của xi măng tạo nên

Quá trình thủy hóa của xi măng là quá trình phát nhiệt Nhiệt thủy hóa làm cho bê tông nóng lên nhất là trong những đầu cứng hóa, sau đó khi các quá trình cơ bản của sự thủy hóa kết thúc bê tông nguội đi Lượng nhiệt tỏa ra phụ thuộc vào thành phần khoáng vật, mác xi măng, diện tích mặt ngoài của bê tông và nhiệt độ của môi trường xung quanh Trị số biến dạng nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ lớn nhất trong bê tông và vào hệ số dãn dài của nó

Hình 5.20. Độ co ngót của đá ximăng trong bê tông (A) và của vữa ximăng (B) khi cứng rắn trong không khí và độ nở của chúng khi cứng hóa trong nước

Biến dạng nhiệt có liên quan tới sự phát triển nội ứng suất trong bê tông nhất là khi

có gradien nhiệt độ trong cấu kiện bê tông Ví dụ, trong những cấu kiện bê tông khối lớn thì lớp bên trong giữ nhiệt cao hơn lớp bên ngoài Như vậy các lớp bên trong do nhiệt độ cao nên thể tích tăng, còn các lớp bên ngoài do nguội lạnh nên thể tích giảm Do hiện tượng đó mà phát sinh ứng suất kéo trong bê tông ứng suất kéo này nếu vượt quá ứng suất giới hạn của bê tông thì bê tông sẽ bị nứt nẻ

Vì vậy đối với công trình bê tông khối lớn cần phải có biện pháp chống biến dạng

do nhiệt thủy hóa gây nên như dùng xi măng phát nhiệt ít, pha phụ gia khoáng vật vào

bê tông, làm lạnh cốt liệu trước khi trộn bê tông, dùng các ống dẫn nước lạnh để hạ nhiệt bên trong khối bê tông, v.v…

4 Cường độ của bê tông

Các kết cấu công trình bê tông có thể chịu nén, chịu uốn, chịu kéo v.v… Bê tông chịu nén tốt hơn chịu kéo và chịu uốn

1 Cường độ chịu nén của bê tông

Cường độ chịu nén là chỉ tiêu cơ học quan trọng nhất của bê tông

Dưới tác dụng của ngoại lực trong bê tông, cũng như các loại vật liệu không đồng nhất khác xuất hiện trạng thái ứng suất phức tạp với những biến dạng có tính chất khác nhau Trong trường hợp chịu tải trọng nén dọc trục trong mẫu bê tông phát sinh đồng thời biến dạng nén và biến dạng kéo ngang theo phương thẳng góc với chiều tác dụng của lực nén

Theo O I Berg nhà nghiên cứu cơ sở vật lý của lý thuyết cường độ bê tông thì ứng suất kéo xuất hiện khi nén, nếu ngay từ đầu tải trọng tác dụng đã đạt đến một trị số đáng

kể nào đó thì trong bê tông sẽ hình thành những vết rạn nứt li ti hướng theo chiều tác dụng của lực nén

Cùng với sự tăng tải trọng, những vết nứt này phát triển và nối liền nhau Mẫu bê tông sẽ bị phá hoại khi thể tích nứt đạt đến mức làm cho kết cấu cuội kết của bê tông mất tính ổn định Nguyên nhân cơ bản là sức chống đỡ của bê tông khi biến dạng nở ngang đã vượt quá khả năng chịu lực, lúc đó có thể mối liên kết giữa đá xi măng và cốt liệu, hoặc bản thân đá xi măng và cốt liệu bị phá vỡ

Như vậy cường độ bê tông không phải chỉ chịu ảnh hưởng bởi cường độ các thành phần cấu thành bê tông (đá xi măng và cốt liệu) mà còn chịu ảnh hưởng của sự dính kết giữa hai thành phần đó

Trong quá trình cứng rắn, cường độ bê tông phát triển liên tục Từ 7 ữ 14 ngày cường độ phát triển nhanh, sau 28 ngày phát triển chậm và hàng chục năm sau cường độ mới ngừng phát triển

Khi dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn và lấy cường độ sau 28 ngày làm đơn vị thì cường độ bê tông phát triển như trong bảng 5.13 dưới đây:

Cường độ bê tông phát triển theo thời gian theo quy luật logarit (hình 5.22) Đối với

bê tông chế tạo bằng xi măng pooclăng mác trung bình cường độ bê tông ở tuổi khác nhau có thể tính theo công thức kinh nghiệm sau đây:

R = lg với n > 3 Trong đó:

Rn, Ra - cường độ bê tông ở tuổi n và a ngày;

n, a- số ngày dưỡng hộ (tuổi bê tông)

Công thức này thường dùng để dự tính cường độ bê tông 28, 60, 90 ngày, v.v… Khi

đã biết cường độ của nó sau một số ngày dưỡng hộ

Trong thực tế, có nhiều loại xi măng khác nhau, tỉ lệ N/X của các loại bê tông khác nhau, tính chất của cốt liệu, phương pháp chế tạo bê tông cũng khác nhau, nên n

đường thẳng với lg(1 + gn)

Lấy trục tung là trục cường độ và trục hoành là trục lg (1+lgn) Xác định hai điểm

A, B ứng với Ra, Rb và na, nb Kéo dài đường AB có thể xác định được điểm X trên đường

đó ứng với nx Từ X có thể xác định được Rx tương ứng ở trên trục tung

Hình 5.21 Phát triển cường độ bê tông

trong điều kiện tiêu chuẩn

a) Quan hệ giữa cường độ bê tông và tuổi (ngày đêm)

b) Quan hệ giữa cường độ bê tông và logarit của tuổi bê tông.

Hình 5.22. Quan hệ giữa cường

Sự phát triển cường độ bê tông không chỉ phụ thuộc vào thời gian, mà còn phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường xung quanh ở nước ta khí hậu nóng và ẩm, nên các công thức phát triển cường độ bê tông đã nêu trên không hoàn toàn thích hợp, cần có sự nghiên cứu để hiệu chỉnh

Theo tài liệu của V.A.Vorobier khi:

- t° < 15°c bê tông đông cứng khá chậm

- t° > 15°c bê tông đông cứng nhanh hơn nhiều, nhất là trong mấy ngày đầu

Quan hệ giữa cường độ bê tông, thời gian dưỡng hộ và nhiệt độ của môi trường xung quanh như trong bảng 5.15

Mác bê tông được xác định theo cường độ chịu nén giới hạn của mẫu bê tông hình khối có kích thước 15 ì 15 ì 15cm, dưỡng hộ 28 ngày đêm trong điều kiện tiêu chuẩn (nhiệt độ môi trường 27 ± 2°C và độ ẩm của môi trường > 90%)

Các loại mác bê tông được quy định như sau: 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500

và 600 kG/cm2

Kích thước mẫu còn tùy thuộc vào Dmax của đá như trong bảng 5.16

Bảng 5.17

Mác bê tông (kG/cm 2 ) Kích thước mẫu (cm)

Từ trước đến nay người ta đã dùng nhiều phương pháp kiểm tra cường độ bê tông trong kết cấu, tuy nhiên phổ biến thường dùng các phương pháp sau đây:

- Phương pháp khoan nón hình trụ và thí nghiệm ép

- Phương pháp ép vết vào mặt bê tông bằng cách đập búa đầu gắn viên bi Có nhiều loại búa, nhưng búa kiểu K.P.Kastkarov (hình 5.23) cho kết quả đáng tin cậy hơn và

được giới thiệu trong tiêu chuẩn của Liên Xô(1) Khi búa đập trên mặt bê tông tạo nên hai vết lõm: một vết trên bê tông và một vết trên thanh chuẩn đặt ở trung búa bằng thép hoặc nhôm Người ta đã xác định sẵn đường quan hệ giữa cường độ bê tông và tỉ lệ db/dc (trong đó db đường kính của vết lõm trên mặt bê tông, dc - đường kính của vết lõm trên thanh chuẩn (hình 5.24)

(1)

ГOCT 10180-67 "Bê tông nặng Phương pháp xác định cường độ"