Giáo trình Vật liệu xây dựng - NXB Giao Thông Vận Tải_04 ppsx

Bê tông và bê tông cốt thép ñược sử dụng rộng rãi trong xây dựng vì có những ưu ñiểm sau : cường ñộ cao, có thể chế tạo ñược những loại bê tông có cường ñộ, hình dạng và tính chất khác n

7 Sự phát nhiệt khi hyựrat hoá :

7 ngày, max, cal/g

28 ngày, max, cal/g

1800 (12.4)

2800 (19.3)

2250 (15.3)

2500 (17.2)

2000 (13.8)

2500 (17.2)

2200 (15.2)

3000 (26.7)

60

600

-

-

8.8.2 Các thắ nghiệm chắnh về xi măng theo ASTM:

1- Phương pháp phân tắch hoá học xi măng thuỷ (C114)

2- Phương pháp thắ nghiệm cường ựộ nén của vữa xi măng thuỷ (C109)

3- Thắ nghiệm xác ựịnh ựộ mịn của xi măng portland (C115 và C204)

4- Thắ nghiệm xác ựịnh ựộ nở khi chưng hấp (C151)

5- Thắ nghiệm hàm lượng khối trong vữa xi măng thuỷ (C185)

6- Thắ nghiệm lượng phát nhiệt khi xi măng thuỷ, thuỷ hoá

7- Thắ nghiệm xác ựịnh thời gian ninh kết của xi măng thuỷ bằng kim Vicat- C191và bằng kim Gillmore - C26

8- Thắ nghiệm xác ựịnh hàm lượng tối ưu S03 trong xi măng portland (C 563) 9- Thắ nghiệm ựộ trương nở của xi măng portland khi giữ trong nước ( C1038)

8.8.3 Sử dụng các loại xi măng ở Tây Âu 80-95 Bảng 4-8

Việc sử dụng các loại xi măng ở Tây Âu 1980-1995

Bảng 4.8 Phạm vi sử dụng của các loại xi măng ở Châu Âu

phòng ngừa

CPA 55

Bê tông ứng suất trước đúc sẵn Công trình có cường ựộ cao,(ban ựầu và thường xuyên) Tháo ván khuôn nhanh Thời gian băng giá dài, phơi trần, khá nhiều co ngót

Bê tông cốt thép thông thường khối lớn, cốt thép ắt Nước ăn mòn CPA 35 Công trình thông thường bằng bê tông cốt thép

(ở trên cao hoặc móng)

Nước ăn mòn

CMM

Bê tông cốt thép (môi trường ẩm ướt) Công trình dưới ựất trong nước và móng Môi trường ăn mòn, công trình khối lớn Bê tông phụt

Bể chứa thức ăn, công trình ở trên cao đổ bê tông trời rét, công trình

mỏng lớp trát Bê tông phụt

CSS

Bê tông và bê tông cốt thép, công trình tháo ván khuôn nhanh, công trình ở biển và trong môi trường ăn mòn (ựạc biệt nước sunphát), công trình dưới ựất Không trộn với chất dắnh kết

Nước a xắt hoặc nước rất trong đổ

bê tông trong thời gian lạnh

CM, CN,

LM

Công trình nhà, khối xây, gạch ép, lớp trát vữa nhám, ựá nhân tạo, liều lượng cao, chống thấm khá tốt

Bê tông cốt thép môi trường ăn mòn

CPMF

Công trình thông thường bằng bê tông cốt thép, ứng suất trước đúc sẵn, khối lớn,lớp trát, công trình ở biển

đổ bê tông thời gian lạnh

Xi măng

alumin

đưa vào hoạt ựộng và tháo ván khuôn nhanh

Cường ựộ yêu cầu cao Cọc thử nghiệm, vữa và

bê tông chịu nhiệt Thời gian ựóng băng Một vài môi trường mạnh đá hoa nhân tạo Hỗn hợp ựông cứng nhanh với xi măng Pooclăng Không trộn vào chất dắnh kết khác

Nhiệt ựộ cao hơn

300C đổ bê tông khối lớn nước có kiềm

Môi trường ăn mòn mạnh Nước rất tinh khiết

Môi trường ăn mòn mạnh

Ghi chú: Có những xi măng ựặc biệt ựể sử dụng chắnh xác Trong trường hợp

này nó phải phù hợp với các qui ựịnh của những người sản xuất

CÂU HỎI ÔN TẬP

1 định nghĩa và phân loại chất kết dắnh hữu cơ?

2 Các tắnh chất kỹ thuật của vôi canxi?

3 Thành phần khoáng vật của xi măng?

4 Các tắnh chất của xi măng?

5 Phân loại xi măng?

6 Hướng dẫn sử dụng xi măng trong công trình xây dựng?

CHƯƠNG 5

BÊ TÔNG XI MĂNG

1.1.Khái niệm

Bê tông là loại vật liệu ñá nhân tạo nhận ñược sau khi làm rắn chắc hỗn hợp bê tông Hỗn hợp bê tông (bê tông tươi) có thành phần ñược lựa chọn hợp

lý gồm: xi măng, nước, cốt liệu (cát, sỏi hay ñá dăm) và phụ gia

Khi rắn chắc hồ xi măng dính kết hỗn hợp cốt liệu thành một khối ñá và ñược gọi là bê tông

Bê tông là vật liệu chính ñược sử dụng ñể xây dựng các công trình xây dựng, công trình giao thông, thuỷ lợi

Trong bê tông cốt liệu ngoài vai trò làm giảm giá thành cho bê tông còn

là bộ khung chịu lực ñể tăng cường các ñặc tính cơ học cho bê tông

Hỗn hợp xi măng và nước bao bọc xung quanh hạt cốt liệu ñóng vai trò

là chất dính kết, ñồng thời lấp ñầy các khoảng trống giữa các cốt liệu

Bê tông có cốt thép gọi là bê tông cốt thép Khi sử dụng cốt thép dự ứng lực trong bê tông thì gọi là bê tông dự ứng lực Cốt thép dự ứng lực cải thiện trạng thái ứng suất trong kết cấu bê tông

Trong bê tông xi măng cốt liệu thường chiếm 70 - 75%, còn xi măng và các thành phần khác chiếm 10 - 15% thể tích của khối bê tông ñá ñóng rắn

Bê tông và bê tông cốt thép ñược sử dụng rộng rãi trong xây dựng vì có những ưu ñiểm sau : cường ñộ cao, có thể chế tạo ñược những loại bê tông có cường ñộ, hình dạng và tính chất khác nhau; giá thành hợp lý, bền vững và ổn ñịnh ñối với nước, nhiệt ñộ, ñộ ẩm Tuy vậy bê tông khá nặng (ρ0 b = 2,3 - 2,5) cách âm, cách nhiệt kém (λ = 1,05 - 1,33 kCal/m.ñộ.h)

Yêu cầu cơ bản của bê tông là phải ñạt ñược ñộ dẻo ñể dễ thi công; ñạt cường ñộ ở tuổi quy ñịnh hoặc ñạt các yêu cầu khác như ñộ chống thấm, ổn ñịnh với môi trường và ñộ tin cậy khi khai thác, giá thành không quá ñắt

Với các loại bê tông ñặc biệt phải tuân theo các quy ñịnh riêng về cường

ñộ rất cao, rắn chắc nhanh, rất nhẹ, chống thấm cao hoặc dễ thi công (bơm, phun …)

1.2 Phân loại

Bê tông có nhiều loại, theo từng yêu cầu có thể phân loại như sau:

Theo cường ñộ (mẫu trụ D=15, H=30cm, tuổi 28 ngày):

Bê tông thường, cường ñộ từ 15 - 60 MPa

Bê tông cường ñộ cao, cường ñộ nén từ 60 – 100 MPa

Bê tông cường ñộ rất cao, cường ñộ nén từ 100 – 200 MPa

Trong xây dựng cầu ñường thường sử dụng bê tông có cường ñộ khoảng

25 - 60 MPa và lớn hơn

Theo loại cốt liệu : bê tông cốt liệu ñặc, bê tông cốt liệu rỗng, bê tông cốt

liệu ñặc biệt: bê tông kêramdit, bê tông cốt kim loại (chống phóng xạ)

Theo khối lượng thể tích: Bê tông ñặc biệt nặng (ρ0 b > 3,0 ÷5,0 g/cm3), chế tạo từ cốt liệu ñặc biệt nặng, dùng cho những kết cấu ñặc biệt; bê tông nặng (ρ0 b = 2,0 - 2,5) chế tạo từ cát ñá sỏi tự nhiên, dùng cho kết cấu chịu lực; bê tông nhẹ (ρ0 b= 0,9 - 1,8); bê tông ñặc biệt nhẹ (ρ0 b ≤ 0,5) ñược sử dụng trong các kết cấu ñặc biệt

Phạm vi sử dụng : Bê tông thường ñược dùng trong các kết cấu bê tông

cốt thép(móng, cột, dầm, sàn ); Bê tông thuỷ công, dùng ñể xây ñập, âu thuyền, phủ lớp mái kênh, các công trình dẫn nước ; bê tông ñường, sân bay;

bê tông kết cấu bao che (thường là bê tông nhẹ); bê tông ñặc biệt: Bê tông chịu nhiệt, chịu axit, bê tông chống phóng xạ

2 CẤU TRÚC CỦA BÊ TÔNG XI MĂNG

2.1 Sự hình thành cấu trúc của bê tông

Sau khi trộn và ñầm nén, các cấu trúc con của hỗn hợp bê tông ñược sắp xếp lại, cùng với sự thuỷ hoá của xi măng cấu trúc của bê tông ñược hình thành

Giai ñoạn này gọi là giai ñoạn hình thành cấu trúc Các sản phẩm mới ñược hình thành do xi măng thuỷ hoá dần dần tăng lên, ñến một lúc nào ñó chúng tách ra khỏi dung dịch quá bão hoà Số lượng sản phẩm mới tách ra tăng lên ñến một mức nào ñó thì cấu trúc keo tự chuyển sang cấu trúc tinh thể, làm cho cường ñộ của bê tông tăng lên Sự hình thành cấu trúc tinh thể sẽ sinh ra hai hiện tượng ngược nhau: tăng cường ñộ và hình thành nội ứng suất trong mạng lưới tinh thể

Khoảng thời gian hình thành cấu trúc, cũng như cường ñộ ban ñầu của bê tông phụ thuộc vào thành phần của bê tông, loại xi măng và loại phụ gia Hỗn hợp bê tông cứng và kém dẻo với tỷ lệ nước- xi măng không lớn có giai ñoạn hình thành cấu trúc ngắn Việc dùng xi măng và phụ gia hợp lý sẽ rút ngắn giai ñoạn hình thành cấu trúc Trong trường hợp cần duy trì tính công tác của hỗn hợp bê tông trong lúc vận chuyển cũng như thời tiết nóng có thể dùng phụ gia kéo dài thời gian rắn chắc

2.2- Cấu trúc vĩ mô, cấu trúc vi mô và cấu trúc nanô

2.2.1 Cấu trúc vĩ mô

Bê tông và các loại vật liệu ñá nhân tạo khác có cấu trúc vĩ mô phức tạp

Trong một ñơn vị thể tích hỗn hợp bê tông ñã lèn chặt bao gồm thể tích của cốt liệu Vcl , thể tích hồ xi măng Vx và thể tích lỗ rỗng khí Vk:

2.2.2 Cấu trúc vi mô của bê tông

Cấu trúc vĩ mô của bê tông ñặc trưng bằng cấu trúc của cốt liệu, cấu trúc

hồ xi măng và cấu trúc vùng tiếp giáp giữa cốt liệu với hồ xi măng và các lỗ rỗng Có thể coi cấu trúc của bê tông bao gồm nhiều cấu trúc con

a Cấu trúc cốt liệu:

Cấu trúc cốt liệu ñược hình thành do sự lồng ghép của các cốt liệu nhỏ lấp ñầy lỗ rỗng của cốt liệu lớn Sự phối hợp hợp lý của thành phần, cấp phối hạt

và cỡ hạt sẽ làm cho cấu trúc cốt liệu có ñộ ñặc cao nhất, khi ñó lượng xi măng

và nước sẽ là ít nhất, bê tông có các tính chất cơ lý tốt và giá thành thấp

b Cấu trúc của ñá xi măng:

Khi gặp nước các hạt xi măng tạo màng kết dính Màng liên kết xi nước bao quanh hạt cốt liệu nhỏ tạo ra hồ kết dính (hồ xi măng) Do phản ứng thủy hoá tạo ra cấu trúc keo và kết tinh có tính chất cơ lý Trong cấu trúc của ñá

măng-xi măng còn có những hạt măng-xi măng khan Ở giữa các hạt măng-xi măng ñã thuỷ hoá là

lỗ rỗng có chứa nước Nước nhào trộn một phần nhỏ dùng ñể bôi trơn hạt cốt liệu, một phần dùng ñể tạo thành cấu trúc của ñá xi măng, còn một phần lớn bị cốt liệu hút vào Vì vậy hỗn hợp bê tông sau khi ñổ khuôn có thể xảy ra sự tách nước ở bên trong, nước sẽ ñọng lại trên bề mặt hạt cốt liệu lớn và làm yếu mối liên kết giữa chúng với phần ñá xi măng

c Cấu trúc vùng tiếp xúc giữa cốt liệu và ñá xi măng

Ở vùng tiếp giáp giữa ñá xi măng và cốt liệu tồn tại các lớp hồ xi măng dính bám vào bề mặt cốt liệu, các vùng chứa nước do sự tách nước bên trong của hồ xi măng, các lỗ rỗng do nước bốc hơi và các phần tử Ca(0H)2 tự do Trong bê tông thường vùng này là vùng yếu nhất trong cấu trúc Vết nứt co ngót ở bên trong sẽ phát triển men theo vùng dính kết giữa ñá xi măng và hạt cốt liệu Các vết nứt phát triển gặp cốt liệu sẽ chậm phát triển và không xuyên qua hạt cốt liệu

ðộ bền của mối liên kết giữa cốt liệu và ñá xi măng phụ thuộc vào bản chất của cốt liệu, vào ñộ rỗng, ñộ nhám ráp bề mặt, ñộ sạch của mặt cốt liệu cũng như vào loại xi măng và ñộ hoạt tính của nó Phụ thuộc vào tỷ lệ N/X và ñiều kiện rắn chắc của bê tông mà liên kết này tạo ra lực dính bám tương ñương với cường ñộ chịu uốn của vữa xi măng ở tuổi 70 ngày Trong bê tông cường

ñộ cao do sử dụng tỷ lệ N/X thấp, cấu trúc của vùng tiếp xúc chứa ít nước, do phản ứng silicát hoá nên còn rất ít Ca(0H)2 Cấu trúc của vùng này ñược cải tiến

và trở nên ñặc hơn, khả năng chịu lực tương ñương với cốt liệu và vì vậy khi chịu lực thì các ñường nứt ñi qua cốt liệu Năng lượng chống nứt của bê tông ñược tăng lên

d ðộ rỗng: Trong bê tông bao gồm những lỗ rỗng, nhỏ li ti và lỗ rỗng mao quản ðộ rỗng của nó có thể lên tới 10 - 15% và bao gồm:

- Lỗ rỗng trong ñá xi măng (lỗ rỗng gen, lỗ rỗng mao quản, lỗ rỗng do khí cuốn vào)

- Lỗ rỗng trong cốt liệu

- Lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu - khoảng không gian giữa các hạt cốt liệu không ñược chèn ñầy hồ xi măng

Với bê tông cốt liệu ñặc, ñầm nén tốt thì ñộ rỗng ñược hình thành chủ yếu trong ñá xi măng và lượng khí cuốn vào trong khi thi công Khi ñó, theo giáo sư Gortrakov G.I, thể tích rỗng của bêtôg sẽ ñược tính bằng công thức :

có kích thước lớn hơn 1000A (>10 -1µk)

3 TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG

3.1 Tính công tác của hỗn hợp bê tông

Bê tông là một hỗn hợp vật liệu hạt có giải phân bố dài, xi măng, nước, phụ gia Tuỳ từng kết quả lựa chọn mà có ñược các gam vật liệu khác nhau Khi không có nước hỗn hợp bê tông là một hệ thống hai pha (rắn và khí) Sự di chuyển phụ thuộc vào lực ma sát của các hạt Khi thêm một lượng nước nhỏ (100lít/m3) làm thay ñổi cấp phối của hỗn hợp Các hạt nhỏ do tác dụng của lực căng bề mặt và màng nước ở bề mặt hay có xu hướng kết tụ tạo ra các hạt mới

có kích thước lớn hơn làm các hạt có sự dịch chuyển và bố trí lại pha phân phối của các hạt và tạo ra ñộ sụt của hỗn hợp bê tông, tạo ra khoảng cách lớn hơn của các hạt cốt liệu lớn, sự trơn trượt của các vùng khác nhau của hỗn hợp dễ dàng hơn và bê tông dễ ñổ hơn

Trong trường hợp nước quá nhiều (280lít/m3), nó sẽ chảy ra khỏi bê tông

và cuốn theo các hạt nhỏ của cốt liệu và xi măng, làm giảm chất lượng của bê tông

Như vậy với một hỗn hợp vật liệu ñã có sẵn tồn tại một phạm vi lượng nước nhào trộn ñủ ñể bê tông dễ nhào trộn và có tính ñồng nhất và rắn chắc dễ ràng Bằng các thí nghiệm có thể xác ñịnh ñược ñộ sụt của hỗn hợp bê tông ðể ñiều chỉnh ñộ sụt của bê tông có thể sử dụng các loại phụ gia khi hàm lượng nước là không ñổi

Tính công tác hay còn gọi là tính dễ thi công là tính chất kỹ thuật của hỗn hợp bê tông, nó biểu thị khả năng lấp ñầy khuôn nhưng vẫn ñảm bảo ñược ñộ ñồng nhất trong một ñiều kiện ñầm nén nhất ñịnh ðể ñánh giá tính công tác, sử dụng hai chỉ tiêu: ñộ sụt hoặc ñộ cứng và thời gian giữ ñược ñộ sụt Thời gian giữ ñộ sụt thường ñược quy ñịnh tuỳ theo phương pháp thi công yêu cầu.

3.1.1 ðộ sụt:

ðộ sụt dùng ñể ñánh giá khả năng dễ chảy của hỗn hợp bê tông dưới tác dụng của trọng lượng bản thân hoặc rung ñộng ðộ sụt ñược xác theo TCVN 3105-93 hoặc ASTM C143-90A, ký hiệu S (cm)

Dụng cụ ño ñộ sụt là hình nón cụt của Abrams (hình 5 -1A ) có kích thước 203x102x305 mm, ñáy và miệng hở Que ñầm hình tròn có ñường kính bằng 16 mm dài 600 mm ðổ bê tông ñầy khuôn nón cụt bằng ba lớp, ñầm mỗi lớp 25 lần, sau ñó rút khuôn lên và ño ñộ sụt trung bình sau 1 phút ðộ sụt bằng chiều cao của côn trừ ñi chiều cao của bê tông tươi sau khi ñã rút khuôn ra khỏi hỗn hợp bê tông

Hình 5.1 Mô tả ñộ sụt bê tông tươi bằng côn Abram

Theo DIN 1048 - ðức cũng có thể ño gần ñúng ñộ sụt

Căn cứ vào ñộ sụt chia bê tông ra làm 3 loại: loại cứng có S không lớn hơn 3cm; loại dẻo có S nhỏ hơn 8cm; bê tông siêu dẻo S =10-22cm

Khi thử ñộ sụt của bê tông cần thử 3 lần cho mẻ trộn ở các thời ñiểm và

vị trí khác nhau tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật của dự án Bê tông làm cầu thường quy ñịnh ñộ sụt 18±2cm, ñộ sụt sau 1 giờ 16±2cm Với bê tông làm ñường và làm mặt cầu quy ñịnh ñộ sụt từ 4-6cm

Diễn biến của ñộ sụt theo thời gian

Một cách tổng thể, tính dễ ñổ của bê tông giảm ñi theo thời gian từ khi kết thúc trộn (hình 5.2.) Do hiện tượng vật lý (phân tầng, bốc hơi hoặc cốt liệu hút nước), hoặc do hiện tượng hoá học (tạo thành các hyñrat như entrigit ban

ñầu, nó xuất hiện từ khi xi măng tiếp xúc với nước) Hiện tượng thể hiện ñặc biệt rõ khi xi măng có nhiều aluminat (C3A) và hoặc khi các chất tăng ñộ chảy ñược sử dụng nhiều (trường hợp của bê tông chất lượng cao - BHP) Vì vậy ñộ

sụt của bê tông phải ñược ñiều chỉnh lúc sản xuất ñể ñạt ñược tính dễ ñổ và ñạt yêu cầu của bê tông khi rắn chắc

Hình 5.2 Quan hệ giữa ñộ sụt và thời gian

ðể giữ ñộ sụt trong một thời gian quy ñịnh (thường từ 1-5 giờ) có thể sử dụng các chất siêu dẻo với liều lượng từ 0.8-2 lít/100kg xi măng kết hợp với các chất làm chậm ñông cứng (từ 0.4-0.6 lít cho 100 kg xi măng)

3.1.2 ðộ cứng

Khi bê tông kém dẻo (ñộ sụt bằng không) thì tính công tác ñược ño bằng

ñộ cứng ðộ cứng thể hiện ñộ nhớt dẻo, ñó là một ñại lượng ñộng lực học (TCVN 3107 - 93) ñược xác ñịnh bằng nhớt kế Vebe

ðộ cứng (C) của hốn hợp bê tông ñược xác ñịnh bằng thời gian rung ñộng cần thiết (gy) ñể san bằng và lèn chặt hỗn hợp bê tông trong nhớt kế (hình

5 - 2b) Hỗn hợp bê tông ñược lèn chặt trong côn Abram, sau ñó lấy côn ra và cho chấn ñộng, hỗn hợp bê tông sẽ chảy cho ñến khi ñạt ñược mặt bằng Thời gian kể từ khi mở máy cho ñến lúc ñạt ñược mặt bằng gọi là ñộ cứng

Bảng 5.3 Hướng dẫn chọn tính công tác cho bê tông

Kết cấu và phương pháp chế tạo C(gy) S (cm)

Cấu kiện bê tông cốt thép tháo khuôn

≤≤≤≤ 4

<<<< 2

-

0 1-2 2-4 4-8 8-10 12-18

Khả năng hấp thụ nước (ñộ cần nước) của cốt liệu là một ñặc tính công nghệ quan trọng của nó Khi diện tích bề mặt của các hạt cốt liệu thay ñổi, hay nói cách khác, tỷ lệ các cấp hạt của cốt liệu, ñộ lớn của nó và ñặc trưng bề mặt của cốt liệu thay ñổi, thì ñộ cần nước cũng thay ñổi Vì vậy, khi xác ñịnh thành phần bê tông thì việc xác ñịnh tỷ lệ cốt liệu nhỏ - cốt liệu lớn tối ưu ñể ñảm bảo cho hồ xi măng nhỏ nhất là rất quan trọng ðể ñảm bảo cho bê tông có cường ñộ yêu cầu thì tỷ lệ nước - xi măng phải giữ ở giá trị không ñổi và do ñó khi ñộ cần nước của cốt liệu tăng thì dẫn ñến chi phí quá nhiều xi măng Khi tỷ

lệ nước/ xi măng tăng, ñộ sệt của bê tông tăng, xong cường ñộ của bê tông lại giảm Việc xác ñịnh lượng nước nhào trộn phải thông qua các chỉ tiêu tính công tác có tính ñến loại và ñộ lớn cốt liệu (hình 5.2.)

Khi lượng nước còn quá ít, dưới tác dụng của lực hút phân tử, nước chỉ ñủ

ñể hấp phụ trên bề mặt vật rắn mà chưa tạo ra ñộ lưu ñộng của hỗn hợp Lượng nước tăng lên ñến một giới hạn nào ñó sẽ ñến một giới hạn nào ñó sẽ suất hiện nước tự do, màng nước trên bề mặt vật rắn dày thêm, nội ma sát giữa chúng giảm xuống, ñộ lưu ñộng tăng lên Lượng nước ứng với lúc hỗn hợp bê tông có

ñộ lưuñộng tốt nhất mà không bị phân tầng gọi là khả năng giữ nước của hỗn hợp ðối với hỗn hợp bê tông dùng xi măng pooclăng lượng nước ñó khoảng 1,65Ntc (Ntc - lượng nước tiêu chuẩn của xi măng)

Hình 5-2: Cấu trúc của bê tông

a hỗn hợp cứng; b hỗn hợp dẻo

Nếu hỗn hợp bê tông có ñủ xi măng ñể cùng với nước lấp ñầy lỗ rỗng của cốt liệu, bọc và bôi trơn bề mặt của chúng thì ñộ lưu ñộng sẽ tăng lên Tuy nhiên,

vì lý do giá thành nên lượng xi măng không thể quá nhiều

ðộ lưu ñộng còn phụ thuộc vào loại xi măng và phụ gia của xi măng, vì bản thân mỗi loại xi măng sẽ cóñặc tính riêng về các chỉ tiêu tính chất, như Ntc, ñộ mịn, thời gian ninhkết rắn chắc và dùng các phụ gia khác nhau

Nếu vữa xi măng (hồ xi măng + cốt liệu nhỏ) chỉ ñủ ñể lấp ñầy lỗ rỗng của cốt liệu lớn thì hỗn hợp bê tông rất cứng (hình 5 - 6a) ðể tạo cho hỗn hợp có ñộ lưu ñộng thì phải ñẩy xa các hạt cốt liệu lớn và bọc xung quanh chúng một lớp vữa xi măng (hình 5 - 6b) Do ñó thể tích phần vữa sẽ bằng thể tích lỗ rỗng trong cốt liệu lớn nhân với hệ số trượt α (1,05 - 1,15 ñối với hỗn hợp bê tông cứng, 1,2 - 1,5 ñối với hỗn hợp bê tông dẻo)

Hình 5.3 Lượng nước dùng cho hỗn hợp bê tông sử dụng xi măng pooclăng,

cát trung bình và sỏi có ñường kính lớn nhất a- Hỗn hợp dẻo ; b - Hỗn hợp cứng ; 1 - 70mm; 2 - 40mm; 3 - 20mm ;4 - 10mm

b) Tính lưu biến và ñộ nhớt của hồ xi măng

Về mặt lý thuyết có thể coi hồ xi măng tồn tại ở dạng huyền phù và ñược

mô tả bằng mô hình của Binham ñược viết theo phương trình sau:

c) Tác dụng của phụ gia (chất tăng dẻo hoặc tăng ñộ chảy) Một biện

pháp khác làm dễ dàng cho việc ñổ bê tông chắc chắn là dùng các phụ gia Chúng ta ñã thấy rằng khi có cùng hàm lượng pha nhét kẽ (nước và không khí) các hạt càng không vón lại thì vật liệu càng dễ ñổ Chính do sự trải ra của các phần hạt mịn của phổ hạt mà các phụ da này có vai trò của chúng Sự không tích tụ là do sự bám các phân tử hữu cơ trên các bề mặt của hạt, kéo theo sự suất hiện sự tích ñiện âm - các hạt ñẩy nhau Tuy nhiên các lực ñiện không ñủ

ñể giải thích tính nguyên vẹn của hiện tượng (hiệu ứng lập thể hoặc ″ lăn bằng bi″)

Vì phương diện lưu biến, phụ gia ñồng thời cải thiện ngưỡng cắt và ñộ nhớt dẻo, theo cách không bằng nhau tuỳ theo thành phần bê tông Chính vì vậy một vài loại bê tông chất lượng cao (HPC) có thể có ñộ sụt của côn cao hơn 20cm, nhưng vẫn nhớt và tính dính khuôn

Phụ gia hoạt ñộng bề mặt chỉ cần dùng với một lượng nhỏ (0,05 - 0,3% khối lượng xi măng) nhưng ñộ lưu ñộng của hỗn hợp cũng tăng lên ñáng kể Cơ chế tăng dẻo của phụ gia ñược giải thích bằng tác dụng làm giảm sức căng mặt ngoài ở mặt phân cách (thí dụ giữa pha nước và pha rắn, giữa khí và nước)

Các loại phụ gia hoạt ñộng bề mặt thường dùng là phụ gia ưa nước, phụ gia kỵ nước và phụ gia tạo bọt

Phụ gia giảm nước (siêu dẻo) có nhiều loại, nhưng phổ biến nhất là muối canxi lignosulfonat Khi muối này hấp phụ lên hạt xi măng, sự ñịnh hướng của các phân tử nước trên bề mặt hạt xi măng phần nào bị phá hoại và một phần nước ñó ñược giải phóng Mặt khác, nhờ gốc có cực tính của canxi lignosulfonat làm cho hạt xi măng ưa nước hơn Như vậy khi có phụ gia hồ xi măng cần lượng nước ít hơn, lực dính kết giữa các hạt xi măng giảm, dễ trơn trượt lên nhau, làm ñộ lưu ñộng của hỗn hợp bê tông tăng Các phụ gia giảm nước mạnh thường dùng ở Việt Nam là Sulfonat Melamin, Lignosulfonat, Vinicopolime, Policacbonsilat

Phụ gia giảm nước hay dùng có thể là sản phẩm nhập ngoại (Nga, Thụy

Sỹ, Mỹ, ) hoặc các phụ gia nội ñịa Các phụ gia này có tác dụng lớn ñối với hỗn hợp bê tông, có thể làm giảm nước ñến 30%, tăng ñộ sụt bê tông ñến 25cm

Phụ gia kỵ nước thường dùng là xà phòng natri (muối natri của axit hữu

cơ tan trong nước), axodon (axit naptenic chế tạo từ xà phòng công nghiệp), petrolatum ñã oxy hoá Khi hấp thụ trên bề mặt hạt xi măng, khi hút bám ion canxi, gốc cacbuahyñro của chúng hướng ra phía ngoài, vì gốc này có tính kỵ nước nên gốc này không bị thấm ướt Những lớp mỏng của các phân tử ñịnh hướng ñó có khả năng trượt lên nhau một cách dễ dàng làm cho ñộ lưu ñộng của hỗn hợp bê tông tăng lên

Phụ gia tạo bọt khí chủ yếu là xà phòng natri của axit hữu cơ Thí dụ : xà

phòng hoá colofan (nhựa thông) bằng xút sẽ nhận ñược loại phụ gia mà thành phần của nó chủ yếu là muối natri của axit abiêtin Khi nhào trộn bê tông, phụ gia sẽ cuốn theo vào một lượng không khí Các bọt khí sẽ làm giảm sức căng mặt ngoài của chất lỏng ở mặt phân cách khí - lỏng Lượng bọt khí nhờ có các phân tử phụ gia mà ñược ổn ñịnh trong chất lỏng, ñồng thời làm tăng thể tích

hồ xi măng, do ñó ñộ lưu ñộng của hỗn hợp bê tông tăng lên

Phụ gia hoạt ñộng bề mặt còn có thể làm chậm quá trình thủy hoá của xi măng và làm chậm tốc ñộ phát triển cường ñộ của bê tông

d) Tác dụng của chấn ñộng : Biện pháp có hiệu quả ñể làm cho hỗn hợp

bê tông cứng và kém dẻo trở thành dẻo và chảy, dễ ñổ khuôn và ñầm chặt Hiệu quả của chấn ñộng phụ thuộc vào biên ñộ, nó ñược xác ñịnh ñể tránh khuấy ñộng bê tông nhưng cho phép các hạt di ñộng

Khi chấn ñộng các phân tử của hỗn hợp bê tông bị dao ñộng cưỡng bức liên tục và xắp xếp lại một cách chặt chẽ hơn Khi tần số dao ñộng ñạt ñến giá trị nào ñó thì nội ma sát của hỗn hợp giảm ñến mức nhỏ nhất do sự xuất hiện một áp lực chống lại tại dụng của trọng lực Hỗn hợp bị phân tách theo ñộ lớn , hình dạng và khối lượng của hạt Cấu trúc ban ñầu bị phá hoại ðộ cứng của hỗn hợp giảm xuống, các phần tử sắp xếp lại chặt chẽ hơn Khi chịu tác ñộng của chấn ñộng các hạt nhỏ có xu hướng di chuyển lên bề mặt và các hạt lớn chìm xuống Nếu chế ñộ chấn ñộng không hợp lý, bê tông sẽ kém ñồng nhất, cường ñộ của bê tông sẽ thấp hơn khoảng 30% so với cường ñộ bê tông ñược ñầm chắc theo quy ñịnh

e) Tác dụng của nhiệt ñộ khi nhiệt ñộ tăng lên thì các phản ứng thuỷ

hoá sẽ tăng nhanh, ñộ nhớt của nước gảm làm ảnh hưởng ñến ñộ sụt Khi trời nóng bê tông cứng lại rất nhanh và vì vậy cần sử dụng một phụ gia làm chậm ñông kết

3.1.4 Tính dễ ñổ và thành phần của hỗn hợp bê tông

ðộ sụt và các thông số thành phần bê tông có qua hệ chặt chẽ

ðộ ñặc của vật liệu khi không có mặt của nước phụ thuộc vào tương tác

giữa các cơ hạt cốt liệu trong bê tông (d và D) Fuler ñã mô tả quan hệ giữa

lượng hạt và các ñường kính hạt ñặc trưng Caquot ñề nghị cách tính ñộ rỗng

của hỗn hợp theo công thức sau:

5 / 147

Tính dễ ñổ là hàm số liên quan giữa thể tích nước và ñộ rỗng hỗn hợp

m=f.(e-r)

ðộ rỗng của hỗn hợp cốt liệu phụ thuộc vào tỷ lệ giữa cốt liệu lớn trên

cốt liệu nhỏ (D/C) Như vậy với hàm lượng nước và lượng xi măng không ñổi

khi tỷ lệ D/C thay ñổi thì tính dễ ñổ của bê tông cũng thay ñổi Bê tông dẻo

thường có tỷ lệ D/C nhỏ hơn 2 (từ 1.2-2.0) Theo GS F de Larrard (Pháp) ñể

tăng ñộ dẻo của bê tông có thể thêm vào thành phần của bê tông các chất bột

với một liều lượng nhỏ

3.2 Cường ñộ bê tông:

3.2.1 Cường ñộ chịu nén (daN/cm2)

3.2.1.1 Xác ñịnh cường ñộ bê tông

Bê tông có thể làm việc ở những trạng thái khác nhau: nén, kéo, uốn,

trượt, v.v Bê tông làm việc ở trạng thái chịu nén là tốt nhất Vì vậy cường

ñộ chịu nén là tính chất quan trọng nhất của bê tông, ñược ký hiệu là Rb theo

TCVN và ký hiệu f’c theo các tiêu chuẩn nước ngoài

Cường ñộ chịu nén của bê tông ñược xác ñịnh khi nén vỡ các mẫu bê tông tiêu

chuẩn hình lập phương có cạnh 15 cm hoặc hình trụ có d = 15 cm, h = 30 cm,

dưỡng hộ trong 28 ngày ở ñiều kiện tiêu chuẩn (nhiệt ñộ 27 ± 2oC, ñộ ẩm

không khí 90 - 100%), bằng các máy nén thuỷ lực tiêu chuẩn

Cường ñộ chịu nén bê tông biến ñổi như sau: 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60,

70, 80 MPa và lớn hơn

Khi có kích thước mẫu thử khác mẫu tiêu chuẩn, kết quả cường ñộ nén

phải nhân với hệ số ñiều chỉnh K (bảng 5.4) Cường ñộ chịu nén của bê tông

ñược xác ñịnh từ cường ñộ chịu nén trung bình của 3 mẫu thử, nếu các trị số

không lệch quá 15% Trong trường hợp có các kết quả lệch quá 15% ñều bị loại

bỏ Cần xác ñịnh cường ñộ nén ở 3,7,14 hoặc 56 ngày ñể xác ñịnh tốc ñộ phát

triển cường ñộ theo thời gian và sử dụng các cường ñộ ñó cho các công nghệ