Giáo trình bài tập 6 bài tập cơ học 02

Hồ Chí Minh VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-2 Bê-tông và công nghệ bê-tông VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông Đập Itapul- Brasil Sân vậnđ ng San Fransico VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-

Trang 1

Vật Liệu Xây Dựng

(Construction Materials)

Bộ môn Vật liệu Silicat

Khoa Công Nghệ Vật Liệu

Đạ i học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-2

Bê-tông và công nghệ bê-tông

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

Đập Itapul- Brasil

Sân vậnđ ng San Fransico

Vật liệu bê-tông

CỐT LIỆU

> 8mm

CHẤT KẾT DÍNH

NƯỚC + PHỤ GIA

BEÂ TOÂNG

Định nghĩa:

Bê tông là compozit giữa pha nền là chất kết dính và pha phân tán là các loại cốt liệu (cát, đá, sợi…)

Trang 2

Cát

Đá, sỏi…

Xi măng

Lỗ rỗng, bọt khí

Tp nền kết dính

Tp phân tán

làm khung

chịu lực

VD Bê-tông

Chất kết dính

các thành phần khác Một số chất kết dính thường sử dụng: CKD thủy lực, CKD silicat, CKD Polymer

Cốt liệu

Là những thành phần không có khả năng tạo kết dính và có

khả năng làm tăng một số tính chất của bê tông (kinh tế, nứt )

Cốt liệu sử dụng trong bê tông có thể phân theo hình dạng gồm

- Cốt liệu dạng hạt

- Cốt liệu dạng sợi

PHÂN LOẠI

Phân loại bê tông theo khối lượng thể tích:

- Bê tông rất nặng: trên 2500kg/m3

- Bê tông nặng:1800 – 2500 kg/m3

- Bê tông nhẹ: 500 – 1800 kg/m3

- Bê tông rất nhẹ: khối lượng thể tích nhỏ hơn 500 kg/m3

Phân loại theo chất kết dính:

- Bê tông xi măng Chất kết dính sử dụng là các loại xi măng porland và các loại xi măng trên

cơ sở xi măng porland

Cơ chế đóng rắn là đóng rắn thủy lưc

- Bê tông silicat Trên cơ sở chất kết dính là vôi

- Bê tông polyme

Trang 3

PHÂN LOẠI

Phân loại bê tông theo công nghệ sản xuất :

BT tươi, cấu kiện đúc sẵn và một số loại đặc biệt.

Phân loại theo công dụng

bê tông làm đường, dân dụng….

Phân loại theo khả năng làm việc

Bê tông thường, bê tông tự chảy, bê tông tự lèn, bê

tông khối lớn,

BÊ TÔNG THƯỜNG TRÊN NỀN CHẤT KẾT DÍNH XI MĂNG

HỖN HỢP BÊ TÔNG XI MĂNG

Định nghĩa:

Là hỗn hợp bao gồm hồ xi măng và cốt liệu

- Hồ xi măng: là hỗn hợp của nước, chất kết dính, phụ gia và pha khí

- Cốt liệu: không gây phản ứng phụ với xi măng

Bê tông Vữa

HỒ XI MĂNG, VỮA VÀ BÊ TÔNG

Phụ gia

Hồ xi măng

Nước

Cốt liệu mịn

Ximăng

Cốt liệu lớn

Trang 4

Vữa XM kết dính; ~40-30% thể tích

Cốt liệu khung chịu lực; ~60-70% thể tích

Nước; ~70-50% thể tích

Xi măng; ~30-50% thể tích

•Khung chịu lực

•Pha kết dính

•Thành phần chuyển tiếp giữa chúng

đồng thời vào 3 thành phần cấu tạo nêu trên.

THÀNH PHẦN

- Hồ xi măng: chiếm từ 30- 40% thể tích của bê tông

-- Cốt liệu :chiếm từ 60- 70 % thể tích của bê tông

Trang 5

Thành phần và chi phí

0h-3/5h trạng thái vữa

3/5h – 28ngày cấu trúc khung chịu lực

Kết cấu chịu lực

và tính bền

Tháo khuôn, cốp-pha Chịu lực được

độ chậm

x2

Tí nh chất theo thời gian

CÁC TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP BÊTÔNG

Hỗn hợp BT: là hỗn hợp giữa hồ xi măng và cốt liệu.

1 Tính công tác

Là khả năng lấp đầy khuôn nhưng vẫn đảm bảo cho hỗn hợp bê tông một độ

đồng nhất nhất định

Theo thời gian: tính công tác của bê tông giảm dần:

- Độ phân tán của pha rắn tăng

- Độ nhớt tăng do sự tạo thành các khoáng có khả năng kết dính

- Do quá trình mất nước

→Giảm độ nhớt của hỗn hợp BT, làm tính công tác của BT GIẢM

Thông số kĩ thuật thể hiện tính công tác của bê tông

- Độ sụt

- Khả năng tổn thất độ sụt và độ xòe (cho vữa)

1 Tính công tác

Độ sụt: là giá trị xác định tính công tác của hỗn hợp BT thông qua côn

hình nón chuẩn.

- Là sự chênh lệch chiều cao của khối hỗn hợp BT và côn hình nón

Tổn thất độ sụt: là khả năng giảm độ sụt theo thời gian của hỗn hợp BT

- Theo thời gian, tổn thất độ sụt của hỗn hợp BT càng lớn

- Khả năng tổn thất độ sụt của hỗn hợp BT càng bé thì tính công tác của hỗn hợp BT càng cao

Độ xòe: là giá trị xác định tính công tác của hỗn hợp vữa bằng bàn dằn

Độxòe được xác định thông qua đường kính trung bình của bề mặt khối vữa

Trang 6

DỤNG CỤ XÁC ĐỊNH

150 300 450

100 200 300

Đường kính đáy nhỏ

Đường kính đáy lớn

Chiều cao

N 0 - 2

N 0 - 1

Kích thước côn hình nón cụt ,mm

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-22 CÁCH THỬ ĐỘ SỤT

Quai đế Thân Tay cầm

Trang 7

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-25 VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-26

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

1.1 Tỉ lệ N/X (W/C)

- Lượng nước nhào trộn = Lượng nước cho phản ứng thủy hóa + lượng nước tạo độ linh động

- Lượng nước tạo độ linh động → quyết định tính công tác

100 110 120 130 140

0.42 0.44 0.46 0.48 0.5 0.52

N/X

m Tăng tỉ lệ N/X, tính công tác của hỗn

hợp BT tăng Tuy nhiên, một số hạn chế khi tăng N/X:

- Làm giảm cường độ

- Tăng khả năng tách nước của hỗn hợp

- Tăng khả năng nứt của bê tông

1.2 Loại ximăng

Ảnh hưởng của loại XM đến tính công tác do:

- Khác nhau về thành phần khoáng

- Khác nhau về độ mịn

- Hàm lượng phụ gia đầy

Potential compound composition,%

White (mean)

V (mean)

IV (mean)

III (mean)

II (mean)

I (mean)

482

1 10

18 63

373

13 4

22 54

340

15 4

32 42

548

8 9

17 55

377

11 6

19 55

369

8 10

18 54

Blaine fineness

m 2 /kg

C 4 AF

C3A

C 2 S

C3S

Type of

portland

cement

Ảnh hưởng của tp khoáng đến tính công tác

0.33 Free lime

(CaO)

0.37

C4AF hydrate

0.40

C 3 A hydrate

0.21

C2S hydrate

0.24

C3S hydrate

Hydrated cement compound

Nonevaporable (combined) water content (g water/g cement compound)

Trang 8

1.3 Phụ gia

- Phụ gia hóa dẻo, siêu dẻo: Tác dụng làm giảm lượng nước,

tăng tính công tác

- Phụ gia khoáng hoạt tính và phụ gia đầy: Ảnh hưởng đến độ

mịn và thành phần khoáng

1.4 Cốt liệu

- Tính công tác của hỗn hợp BT phụ thuộc vào:

+ Kích thước của cốt liệu

+ Bề mặt và hình dáng của cốt liệu

+ Hàm lượng tạp chất

+ Đặc tính của cốt liệu

1.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm

Nhiệt độ càng cao, tính công tác của hỗn hợp BT càng giảm

1.6 Ảnh hưởng của gia công chấn động

2 Độ giữ nước

- Là khả năng giữ nước và đảm bảo độ đồng nhất của hỗn hợp trong suốt thi công và gia công chấn động

- Độ giữ nước được xác định bằng khả năng tách nước phân tầng của hỗn hợp BT

- Cách xác định khả năng tách nước

- Hc: Chiều cao của 400ml hồ xi măng

- H 0 : Chiều cao của lớp nước bề mặt lúc ban đầu

- H1: Chiều cao của lớp nước sau khi tách nước

C

H H H

2 Độ giữ nước (khả năng tách nước)

Nguyên nhân của hiện tượng tách nước

- Do lực liên kết giữa các phần tử (xi măng, cốt liệu…)

không đủ lớn để giữ lớp nước liên kết bề mặt Dẫn đến

hiện tượng nước tách lên bề mặt.

Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tách nước.

- Tỉ lệ N/X

Lượng nước nhào trộn lớn nhất không gây tách nước là

1,65N (N: lượng nước tiêu chuẩn của xi măng).

- Bề mặt cốt liệu lớn.

Sự tách nước

Lớp nước nổi lên tren mặt

Trang 9

Sự tách nước

Lớp nước nổi lên tren mặt

Tách nư

ớc trong

lỗ rỗng

mao q uản

Sự tách nước

Sự phân tầng

3 Hàm lượng bọt khí và khối lượng thể tích

- Hàm lượng bọt khí: là % thể tích bọt khí chứa trong 1m3

hỗn hợp bê tông.

- Với hỗn hợp BT nặng Hàm lượng bọt khí chứa trong 1m3

không vượt quá 8%.

Các yếu tố ảnh hưởng

- Vật liệu chế tạo

- Phương pháp đầm chặt.

- Phụ gia.

Hàm lượng bọt khí và khối lượng thể tích của hỗn hợp bê tông tỉ lệ nghịch với nhau.

Trang 10

CẤU TRÚC BÊ TÔNG ĐÓNG RẮN

Trong bê tông đóng rắn:

- Xi măng đã đóng rắn có vai trò là nền đóng vai trò liên kết các hạt cốt liệu

với nhau

- Cốt liệu đóng vai trò là khung xương chịu lực

- Vùng chuyển tiếp: Là lớp ximăng đóng rắn mỏng (50µm bao xung

quanh các hạt cốt liệu thô)

Portland Cement Compound Hydration Reactions (Oxide Notation)

= 4CaO•Al2O3•13H2O Tetracalcium aluminate hydrate + 12 H2O

Water + CaO•H2O

Calcium hydroxide 3CaO•Al2O3

Tricalcium aluminate

= 6CaO•Al 2 O 3 •Fe 2 O 3 •12H 2 O Calcium aluminoferrite hydrate + 2 (CaO•H 2 O)

Calcium hydroxide + 10 H 2 O

Water 4CaO• Al 2 O 3 •Fe 2 O 3

Tetracalcium

aluminoferrite

= 3 (4CaO•Al 2 O 3 •SO 3 •12H 2 O) Calcium monosulfoaluminate + 4 H 2 O

Water +

6CaO•Al 2 O 3 •3SO 3 •32H

2 O Ettringite

2 (3CaO•Al 2 O 3 )

= 6CaO•Al 2 O 3 •3SO 3 •32H 2 O Ettringite

+ 26 H 2 O Water + 3 (CaO•SO 3 •2H 2 O)

Gypsum 3CaO•Al 2 O 3

+ CaO•H2O Calcium hydroxide

= 3CaO•2SiO2•8H2O Calcium silicate hydrate (C-S-H)

+ 9 H2O Water

2 (2CaO•SiO2)

Dicalcium silicate

+ 3 (CaO•H 2 O) Calcium hydroxide

= 3CaO•2SiO 2 •8H 2 O Calcium silicate hydrate (C-S-H)

+ 11 H 2 O Water

2 (3CaO•SiO 2 )

Tricalcium silicate

Ca(OH)2

CSH

Monosunfat

Ettringite

Monosunfat tấm

Ca(OH) 2

Ettringite

CSH

Trang 11

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-41 VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-42

CẤU TRÚC PHA KHÍ BÊ TÔNG ĐÓNG RẮN

CẤU TRÚC CỦA BÊ TÔNG ĐÓNG RẮN

Pha khí

Pha thủy tinh : CSH ở dạng gel

Pha tinh thể

- Tinh thể CSH

- Tinh thể Ca(OH)2, Mg(OH)2: 20 -25% thể tích pha rắn của hồ xi

măng đóng rắn

- Tinh thể ettringite, monosunfat…: 15 -20% thể tích pha rắn của hồ xi

măng đóng rắn

- Cốt liệu và các hạt xi mang chưa hydrate hóa

Cường độ của bê tông đóng rắn được quyết định:

- Mật độ và kích thước của pha khí

- Cấu trúc pha tinh thể

CÁC TÍNH CHẤT BÊ TÔNG ĐÓNG RẮN

1.1 Cường độ nén

- Cường độ chịu nén thường được hiểu là Mác bê tông Mác BT : là cường độ chịu nén trung bình ( giới hạn thấp nhất) của một

tổ mẫu chuẩn, trong điều kiện thí nghiệm chuẩn

S

F a R

n =

0,91 1,00 1,05 1,10 1,16 1,20 1,24

Mẫu lập phương 100 x100x100

150x150x150

200 x200x200 300x300x300 Mẫu trụ 100 x200

150 x300

200 x 400

Hệ số qui đổi αα

Hình dạng và kích thước mẫu (mm)

Trang 12

1 1 Cường độ nén

Qui luật phát triển cường độ theo thời gian

- Theo thời gian, cường độ chịu nén của đá bê tông sẽ tăng dần

- Cường độ của bê tông phát triển theo quy luật logarit

Tỉ lệ N/X

- Mối quan hệ giữa N/X và

cường độ chịu nén (Rb)

A: Hệ số phụ thuộc vào cốt liệu.

R X : Cường độ nén xi măng

1 1 Cường độ nén

Cốt liệu

- Phẩm chất của cốt liệu: cường độ của cốt liệu, độ hút nước, phân bố kích thước hạt, hàm lượng tạp chất…

Điều kiện bảo dưỡng và tạo mẫu

1.2 Cường độ chịu uốn và chịu kéo của BT

Bê tông có cường độ chịu uốn và kéo kém Thông thường

- Cường độ chịu kéo của BT chỉ bằng 0,06 – 0,11 cường độ

chịu nén BT

- Cường độ chịu uốn của BT chỉ bằng 0,1 – 0,2 cường độ chịu

nén BT

Cường độ chịu kéo và chịu uốn phụ thuộc chủ yếu vào

phẩm chất của cốt liệu tạo nên BT

2 Khả năng thay đổi thể tích của BT

- Do sự thành và phát triển cấu trúc đá xi măng

- Do các phản ứng hóa học: Kiềm – cốt liệu, cacbonat hóa, sulfat hóa…

Trang 13

2 Khả năng thay đổi thể tích của BT

- Khi đóng rắn, bêtông bị co lại

- Xảy ra nhanh trong thời gian đầu (vài ngày tuổi…) Trong vài ngày đầu độ co

khoảng 60-70% độ co của một tháng tuổi

- Hàm lượng và loại xi măng

+ Hàm lượng XM càng cao, khả năng thay đổi thể tích cao.

+ Khác nhau về cấu trúc khoáng → thể tích khác nhau khi hydarte hóa

+ Do nhiệt hydrate hóa của XM

- Cốt liệu sử dụng : Ảnh hưởng đến các phản ứng kiềm - cốt liệu, cacbonat

hóa…

- Điều kiện bảo dưỡng

- Tỉ lệ W/C (N/X)

2 Khả năng thay đổi thể tích

3 Tính thấm nước của bê tông

Là khả năng cho nước đi qua các lỗ rỗng dưới áp lực nước thủy tĩnh

Tính thấm nước phụ thuộc

- Cấp phối bê tông (Tỉ lệ N/X, cốt liệu, phụ gia…)

- Điều kiện dưỡng hộ

- Qúa trình nhào trộn

Mối quan hệ giữa tính chống thấm và cường độ BT như sau:

>12

>12 12 10 8 6 4 Cấp 2

>12 12 10 8 6 4 2 Cấp 1

Độ chống thấm

B hay CT

45 40 35 30 25 20 15

R n (MPa)

Trang 14

4 Tính chịu nhiệt của bê tông

Là khả năng chịu nhiệt độ cao và khả năng chống cháy

của đá bê tông.

Khi tăng nhiệt độ cao, bê tông bị phá hủy do

- Sự khác nhau về hệ số giãn nở nhiệt của vữa xi măng và

cốt liệu.

- Có phản ứng phân hủy Ca(OH)2

- Có hiện tượng thay đổi thể tích do quá trình biến đổi thù

hình của SiO2

- Do sự phân hủy của các khoáng CSH

- Do quá trình bay hơi nước.

Định dạng
Số trang	14
Dung lượng	781,44 KB