Chương IV: Xi măng, Bê tông xi măng

NghiÒn g¹ch thµnh bét, sÊy kh« ®Õn khèi lîng kh«ng ®æi. Sµng bét g¹ch qua sµng 900 lçcm2. C©n 10g ( ) bét g¹ch. ®æ níc vµo èng lêng nhá ®äc thÓ tÝch V1. §æ bét g¹ch vµo èng lêng, ®äc thÓ tÝch V2. X¸c ®Þnh khèi lîng riªng theo c«ng thøc sau: NghiÒn g¹ch thµnh bét, sÊy kh« ®Õn khèi lîng kh«ng ®æi. Sµng bét g¹ch qua sµng 900 lçcm2. C©n 10g ( ) bét g¹ch. ®æ níc vµo èng lêng nhá ®äc thÓ tÝch V1. §æ bét g¹ch vµo èng lêng, ®äc thÓ tÝch V2. X¸c ®Þnh khèi lîng riªng theo c«ng thøc sau: NghiÒn g¹ch thµnh bét, sÊy kh« ®Õn khèi lîng kh«ng ®æi. Sµng bét g¹ch qua sµng 900 lçcm2. C©n 10g ( ) bét g¹ch. ®æ níc vµo èng lêng nhá ®äc thÓ tÝch V1. §æ bét g¹ch vµo èng lêng, ®äc thÓ tÝch V2. X¸c ®Þnh khèi lîng riªng theo c«ng thøc sau: NghiÒn g¹ch thµnh bét, sÊy kh« ®Õn khèi lîng kh«ng ®æi. Sµng bét g¹ch qua sµng 900 lçcm2. C©n 10g ( ) bét g¹ch. ®æ níc vµo èng lêng nhá ®äc thÓ tÝch V1. §æ bét g¹ch vµo èng lêng, ®äc thÓ tÝch V2. X¸c ®Þnh khèi lîng riªng theo c«ng thøc sau:

Trang 1

Chương IV: Xi măng, Bê tông xi măng

Trường Đại học Thủy lợi

Bộ môn Vật liệu Xây dựng

Trang 2

Nội dung phần bê tông xi măng:

• Cốt liệu dùng cho bê tông (Xi măng, nước, cát, đá, phụ gia);

• Thành phần bê tông: Khái niệm và tính toán thành phần bê tông;

• Sản xuất bê tông;

• Thí nghiệm bê tông;

– Thí nghiệm cường độ chịu nén, cường độ chịu nén yêu cầu;

– Phương pháp thí nghiệm không phá hoại;

• Súng bật nẩy; Máy dò xâm nhập;

• Thử nghiệm kéo dãn; Phương pháp siêu âm;

• Công tác ván khuôn;

• Đổ và thi công bê tông;

• Bảo dưỡng bê tông;

• Cấu kiện bê tông đúc sẵn;

Trang 3

Nước sản xuất bê tông:

• Trong sản xuất bê tông, nước đóng vai trò quan trọng Nước được dùng để rửa cốt liệu, để trộn hỗn hợp bê tông, trong quá trình bảo dưỡng và rửa sạch máy trộn

• Sử dụng nước không sạch để rửa cốt liệu có thể làm cho các hạt cốt liệu được phủ lên một lớp phù sa, muối, hoặc một lớp vật liệu hữu cơ Cốt liệu bị nhiễm bẩn như vậy sẽ sinh ra bê tông kém chất lượng do các phản ứng hoá học của chúng với vữa xi măng hoặc tạo thành bộ xương cốt liệu yếu

• Trong hầu hết các trường hợp, nên thực hiện các phép thử với những loại cốt liệu để có thể so sánh

Trang 4

Nước sản xuất bê tông:

-Tổng chất rắn tan 31,0 250,0 125,0 983,0 564,0 19,0 35.000

Trang 5

Tạp chất có trong nước sản xuất bê tông:

• Cacbonat và bicacbonat của Na và K ảnh hưởng đến thời gian đông kết của bê tông Cacbonat Natri có thể khiến bê tông đông kết nhanh, Bicacbonat có thể đẩy nhanh đông kết hoặc làm chậm quá trình đông kết Khi có nồng độc cao, những muối này có thể làm giảm mạnh cường độ bê tông

• Natri Clorua (NaCl) hoặc Natri Sunphat (Na2SO4) có thể được dùng với hàm lượng lớn, nước có nồng độ NaCl vượt quá 20000 ppm và có nồng độ Na2SO4 vượt quá 10000 ppm đã được thử nghiệm và thành công Canxi Carbonate (CaCO3) và Manhê Carbonate (MgCO3) rất ít tan và thường nồng độ không đủ cao để ảnh hưởng đến các tính chất của bê tông Canxi Bicacbonat (CaHCO3) và Manhê (Mg(HCO3)2) có mặt trong một số nước sinh hoạt, và nồng độ tới 400 ppm được coi là không có hại

Trang 6

• Manhê Sunphat (MgSO4) và Manhê Clorua (MgCl2) tới 40000 ppm đã từng được sử dụng mà không gây ảnh hưởng đến cường

độ bê tông Canxi Clorua (CaCl2) được sử dụng như phụ gia đông cứng nhanh với lượng trộn tới 2% theo khối lượng xi măng

• Nồng độ muối sắt tới 40000 ppm đã được sử dụng thành công, tuy nhiên, nước ngầm tự nhiên thường có nồng độ không lớn hơn từ

20 đến 30 ppm

• Muối manganese, thiếc, kẽm, chì, đồng có thể làm giảm cường độ

và thay đổi thời gian đông kết của bê tông Các loại muối đóng vai trò như là chất làm chậm bao gồm Natri Iodate, Natri Photphat, Natri Arsenat, và Natri Borate, khi có lượng nhỏ khoảng 0.1% khối lượng xi măng, chúng cơ thể kéo dài thời gian đông kết và sự phát triển cường độ của xi măng Nồng độ Natri Sunphit thấp khoảng 100 ppm được chứng nhân kiểm nghiệm

Trang 7

• Nước biển nói chung chứa 35000 ppm muối có thể được sử dụng cho bê tông không cốt thép, và sẽ cho thấy sự tăng cường độ sớm,

và giảm nhẹ cường độ ở tuổi 28 ngày so với thiết kế Nước biển đã được sử dụng cho bê tông cốt thép, tuy nhiên nếu cốt thép không

có lớp bảo vệ đủ dày hoặc nếu bê tông không có tính chống thấm, nguy cơ ăn mòn sẽ ngày càng tăng Nước biển không nên sử dụng cho bê tông ứng suất trước

• Các loại cốt liệu lấy từ biển có thể sử dụng được với nước trộn bê tông sạch, do lượng muối bao bọc trên bề mặt cốt liệu chiếm khoảng 1 % so với khối lượng nước trộn

• Nói chung, nước trộn có chứa nồng độ các axit vô cơ khoảng

10000 ppm không có ảnh hưởng bất lợi tới cường độ bê tông Mức

độ chấp nhận được của nước trộn có chứa axít nên dựa vào nồng

độ tính bằng ppm, hơn là giá trị pH vi độ pH không thật sự tin cậy

Trang 8

• Nồng độ Natri hydroxide (NAOH) tới 0.5% so với khối lượng xi măng không ảnh hưởng nhiều đến cường độ bê tông, không gây đông kết nhanh Kali hydroxide (KOH) có nồng độ tới 1,2% so với khối lượng xi măng có thể làm giảm cường độ đối với một số loại xi măng nhất định, và không ẩnh hưởng đến cường độ của các loại xi măng khác

• Nước thải công nghiệp và nước cống rãnh vệ sinh có thể sử dụng được cho bê tông Sau khi nước thải chảy qua hệ thống nước thải tốt, hàm lượng chất thải rắn thông thường quá thấp để gây ảnh hưởng đáng kể đến bê tông Nước thải từ các xưởng thuộc da, nhà máy sơn, luyện than cốc, nhà máy hoá chất, nhà máy ma kẽm…

có thể chưa đựng tạp chất có hại Với tất cả các nguồn nước có nghi ngờ, phải làm thí nghiệm so sánh cường độ trước khi sử dụng nước cho sản xuất bê tông

Trang 9

• Nồng độ Đường nhỏ từ 0,03—0,15% so với khối lượng xi măng

thường làm chậm thời gian đông kết của xi măng Cường độ có thể giảm ở tuổi 7 ngày và tăng ở tuổi 28 ngày Khi lượng đường tăng lên tới 0,2% so với khối lượng xi măng, thời gian đông kết sẽ nhanh hơn Khi lượng đường vượt quá 0,25%, thời gian ninh kết

sẽ rất nhanh và suy giảm cường độ ở 28 ngày tuổi Nước chứa hàm lượng quá 500 ppm đường thì cần phải kiểm nghiệm trước khi sử dụng

• Đất sét hoặc là những tạp chất mịn có thể chấp nhận được với nồng độ tới 2000 ppm Dù đất sét có thể ảnh hưởng đến các tính chất khác của xi măng, nhưng thường cường độ sẽ không bỉ ảnh hưởng khi nước có hàm lượng cao hơn

• Nước có nhiều phù sa cần được làm lắng trước khi sử dụng để loại bớt lượng bùn (phù sa) và đất sét lơ lửng

Trang 10

• Khoáng vật dầu mỏ ành hưởng đến sự phát triển cường độ ít hơn dầu thực vật hay dầu động vật, tuy nhiên, khi nồng độ lớn hơn 2%

so với lượng xi măng, cường độ giảm khoảng 20% hoặc hơn

• Các chất bẩn vô cơ như tảo lẫn trong nước gây ra suy giảm cường

độ mạnh do ảnh hưởng của sự gắn kết và lượng khí lọt vào quá lớn

• Cũng như với các vật liệu được sử dụng trong sản xuất bê tông, nếu nước không có sẵn thì nên tiến hành thí nghiệm để so sánh các tính chất Đôi khi hỗn hợp bê tông cũng có thể được hiệu chỉnh để bù lại một lượng nước sao cho không làm giảm cường độ hoặc có các đặc tính bất lợi khác

• Nên cẩn trọng khi sử dụng nước có chứa axit hoặc các hỗn hợp vô

cơ, do có thể xuất hiện các phản ứng bề mặt hoặc làm chậm quá trình đông kết Những mối quan tâm khác đối với nước bảo dưỡng liên quan đến màu nhuộm hoặc bạc màu do độ bẩn của nước

Trang 11

Cốt liệu sản xuất bê tông:

• Thành phần cốt liệu của hỗn hợp bê tông chiếm từ 60-80 % thể tích của bê tông, và những đặc tính của cốt liệu ảnh hưởng trực tiếp đến các tính chất của bê tông

• Việc lựa chọn cốt liệu sẽ quyết định tới tỷ lệ hỗn hợp bê tông và tính kinh tế của bê tông thiêt kế Vì vậy cần hiểu được tầm quan trọng của việc lựa chọn, thí nghiệm và sử dụng cốt liệu như thảo luận trong chương 2

• Cốt liệu được chọn sử dụng phải sạch, cứng chắc, có độ bền hạt, không có hoạt tính, không phủ bởi đất sét, hoặc là các loại vật liệu khác làm ảnh hưởng đến bô xương của vữa xi măng Tránh các hạt mềm yếu và các phần tử hữu cơ xốp chứa trong cốt liệu, vì chúng

sẽ làm giảm khả năng chống lại tác động của thời tiết Cốt liệu thô thường được kiểm tra bằng trực quan để phát hiện hạt mềm yếu

Trang 12

• Các vật liệu thông thưòng hay được sử dụng như cát, sỏi, đá dăm cho bê tông thường nặng từ 135 đến 160 lb/ft3 Nhiều loại đá phiến sét, gạch phồng được sử để sản xuất ra bê tông nhẹ có khối lượng thể tích từ 85-115lb/ft3 Các loại bê tông nhẹ hơn nữa có khối lượng thể tích từ 15- 90 lb/ft3, sử dụng khoáng chất, đá bọt,

đa trân châu làm cốt liệu được gọi là bê tông cách điện Việc sử dụng vật liệu như nhôm, khoáng chất, sắt thép, và các phần tử sắt

để chế tạo bê tông nặng với khối lượng thể tích có thể đạt 400lb/ft3

• Cốt liệu cần có những đặc tính nhất định để chế tạo bê tông có tính công tác, tính bền cao, và tính kinh tế Các tính chất cơ bản

đó được giới thiệu trong bảng 4—10 tương ứng với thí nghiệm theo tiêu chuẩn ASTM hoặc theo thực tế và các yêu cầu kĩ thuật của chúng

Trang 13

• Thí nghiệm thường dùng để đo mức độ chống mài mòn của cốt liệu là thiết bị Los Angeles Một lượng cốt liệu cho đổ vào trống sắt với những viên bi sắt, trống quay theo số vòng đã được định trước, tỷ lệ phần trăm vật liệu bị mài mòn được xác định Có thể thấy rằng, thí nghiệm là một tiêu chí chung cho chất chất lượng cốt liệu, và nói chung là không có mối liên quan trực tiếp tới tính chống mài mòn của bê tông sử dụng cùng loại cốt liệu

• Độ rỗng, mức hút nước, và cấu trúc rỗng cho phép xác định sự chống lại băng tan của một loại cốt liệu Nếu cốt liệu hút quá nhiều nước, khi chúng bị phơi lộ trên băng tuyết thì sẽ không có không gian để nước nở thể tích Với bất kỳ mức độ đóng băng nào, có thể có một cỡ hạt mà hạt vật liệu sẽ bị phá hủy nếu vật liệu bão hòa nước hoàn toàn

Trang 14

• Mặc dù cốt liệu được coi như là thành phần “bên trong” của hỗn hợp bê tông nhưng vẫn xảy ra các phản ứng kiềm Nếu không có tài liệu thống kê, hoặc một loại cốt liệu mới đang được sử dụng, cần tiến hành thí nghiệm để xác định phản ứng kiềm – cốt liệu

• Cấu trúc và hình dạng các hạt ảnh hưởng đễn bê tông tươi hơn với

bê tông đã rắn chắc Cấu trúc thô hoặc hạt mỏng yêu cầu lượng dùng nước nhiều hơn để tạo ra bê tông có tính công tác so với cốt liệu tròn, nhẵn

• Cốt liệu dạng thoi, dẹt, góc cạnh nhọn cũng yêu cầu lượng xi măng nhiều hơn để giữ nguyên tỷ lệ nước/xi măng Vì vậy hàm lượng các hạt dẹt, thoi không lớn hơn 15% khối lượng cốt liệu

• Sử dụng sỏi tròn sẽ thường giảm được 15 lb nước trộn bê tông, và giảm được lượng dùng xi măng tương ứng, vì vậy sẽ sản xuất ra bê tông tiết kiệm hơn

Trang 15

• Thành phần hạt và kích thước lớn nhất được xác định bằng bộ sàng tiêu chuẩn

• Thành phần hạt và kích thước lớn nhất của cốt liệu ảnh hưởng đến liều lượng cốt liệu cũng như là lượng xi măng và nước trộn, tính công tác, tính kinh tế, độ rỗng và tính co thể tích của bê tông.

• Thành phần hạt không đồng nhất có thể ảnh hưởng lớn đến tính đồng nhất của bê tông với các mẻ trộn khác nhau

• Cát quá thô thường sản xuất ra hỗn hợp bê tông có tính công tác kém, còn cát quá mịn thường sản xuất ra bê tông không kinh tế.

• Nói chung, cốt liệu có đường cong thành phần hạt trơn, nghĩa là không vượt quá hoặc thiếu hụt các cỡ hạt, cho hỗn hợp bê tông tốt nhất Để đảm bảo tính công tác cho quá trình trộn bê tông nghèo, thành phần hạt phải đạt được tỷ lệ % lớn nhất lọt qua các sàng như mong muốn

Trang 16

• Khối lượng đơn vị thể tích biểu thị bằng pcf hoặc kg/m3

– Cốt liệu nhẹ cách điện : 6-70lb/ft3, cốt liệu nhẹ của kết cấu: 30-70 lb/ft 3 cốt liệu cho bê tông nhẹ thông thường: 75-110 lb/ft 3

– Cốt liệu cho bê tông nặng: 110-290 lb/ft 3

• Khối lượng riêng không được dùng để đánh giá chất lượng cốt liệu, nhưng được dùng để thiết kế và khống chế thành phần bê tông

• Để sử dụng trong tính toán thiết kế thành phần bê tông, khối lượng đơn vị thể tích của cốt liệu được xác định ở trạng thái bão hoà nước, bề mặt khô (Tiêu chuẩn ASTM C127, ASTM C128)

• Độ ẩm của cốt liệu được phân thành độ ẩm bên trong gọi là độ ẩm

do hút nước và độ ẩm bên ngoài hoặc độ ẩm bề mặt Cần phải biết

độ ẩm của cốt liệu để khống chế khối lượng của một mẻ bê tông và lượng nước chứa trong bê tông

Trang 17

Trang 18

Phụ gia trong chế tạo bê tông xi măng

• Thành phần bê tông cơ bản có thể được thay đổi bằng việc pha trộn thêm phụ gia

• Phụ gia được định nghĩa là một loại vật liệu khác với xi măng, cốt liệu và nước được trộn thêm vào bê tông hoặc hỗn hợp vữa truớc khi hoặc trong khi trộn Phụ gia nói chung được sử dụng cho một hoặc nhiều lý do sau:

– Cải thiện tính công tác của bê tông tươi;

– Giảm nước dùng, nên có thể tăng R bt ứng với tỷ lệ N/X nào đó;

– Tăng độ bền của xi măng đã rắn chắc;

– Kéo dài hoặc rút ngắn thời gian đông kết;

– Tạo màu cho bê tông;

– Tăng tính ổn định thể tích bằng cách giảm bớt hoặc bù lại sự co ngót trong quá trình bảo dưỡng;

Trang 19

• Đa số các loại phụ gia có nhiều hơn một tính năng, ví dụ, khi dùng phụ gia cuốn khí, có thể tăng tính ổn định của bê tông dưới tác dụng của băng giá, giảm tính tiết nước, tăng tính công tác hỗn hợp của bê tông tươi

• Đôi khi phụ gia tạo ra các phản ứng ngược lại với một mong muốn Ví dụ, một số loại bột mịn làm tăng tính công tác của bê tông có xu hướng làm tăng độ co khô của bê tông

• Do hiệu quả sử dụng phụ gia rất khác nhau với những loại và lượng dùng xi măng khác nhau, hình dạng cốt liệu, thành phần hạt, tỷ lệ thành phần bê tông, thời gian trộn, lượng nước dùng, bê tông, và nhiệt độ không khí,

=> khuyến cáo nên thí nghiệm trước khi sử dụng một loại phụ gia nào đó

Trang 20

• Loại phụ gia được sử dụng nhiều nhất ngày nay là phụ gia cuốn khí, phụ gia điều chỉnh thời gian đông kết, và phụ gia giảm nước

• Phụ gia cuốn khí được sử dụng để tăng cường độ bền của bê tông dưới tác dụng của băng giá

• Khi bê tông chịu ảnh hưởng của tình trạng bão hòa với nhiệt độ băng tan, việc thay đổi thể tích do nước chuyển thành băng thường phá hoại kết cấu bê tông Bằng việc tạo ra các bọt khí trong bê tông để hình thành hệ thống bọt khí nhỏ li ty, đóng vai trò như hệ thống van khi xảy ra dãn nở thể tích Hệ thống các bọt khí trong đá

bê tông cho phép nước đóng băng và cung cấp khoảng không khi xuất hiện dãn nở thể tích khi nước chuyển thành băng

• Liều lượng phụ gia yêu cầu để tạo ra lượng bọt khí nhất định rất khác nhau Nếu số lượng các hạt mịn có dư, cần dùng hàm lượng phụ gia cao hơn để tạo ra lượng bọt khí yêu cầu

Trang 21

• Để rút ngắn thời gian đông kết của bê tông, phụ gia thường dùng

là chlorides hòa tan, Carbonat, và Silicat, và nhiều nhất là Canxi Chlorua (CaCl2)

• Lượng dùng CaCl2 không nên vượt quá 2% so với khối lượng xi măng, và không nên sử dụng cho bê tông ứng suất trước vì có thể gây ăn mòn cốt thép CaCl2 có thể được sử dụng trong mùa đông

để đẩy nhanh thời gian đông kết, đẩy nhanh tiến độ

• Tác động của CaCl2 đối với cường độ bê tông được biểu thị trong hình 4—15

Trang 22

Trang 23

• Khi bê tông được đổ trong điều kiện thời tiết ấm, phụ gia kéo dài đông kết thường được sử dụng Phụ gia kéo dài đông kết có thành

phần chủ yếu là hợp chất hữu cơ như muối axit lignosulfonic hoặc

là muối axit hydroxylate cacbonxylic

• Trong điều kiện bình thường, thời gian đông kết của bê tông có rút xuống từ 30 – 50% cho liều dùng thông thường

• Sử dụng phụ gia kéo dài kết trong thời tiết ấm giúp bù đắp thời gian đông kết nhanh do đổ bê tông trong khi nhiệt độ môi trường cao

• Phụ gia kéo dài thời gian đông kết cũng có thể được sử dụng để giảm khe lạnh, cho phép một đội nhân công ít hơn để hoàn thiện khối đổ và cho phép khống chế hiện tượng nứt ở các khớp nối Phụ gia giảm nước thường là loại phụ gia kéo dài thời gian đông kết đã được điều chỉnh

Trang 24

• Phụ gia siêu dẻo được sử dụng để giải quyết những vấn đề liên quan đến việc đổ bê tông như khi ván khuôn bị co hẹp, cốt thép dày và trong tình huống khi bê tông phải được bơm, vận chuyển bằng băng tải, hoặc máng đổ trong một khoảng cách dài

• Phụ gia siêu dẻo hoặc phụ gia siêu giảm nước là các chất hoá học phân tán sao cho, khi sử dụng cho bê tông có độ sụt từ 3—3,5 inch, khiến dộ sụt của bê tông tăng lên tới 8—10 inch tùy thuộc vào tỷ lệ liều lượng trộn và các thành phần khác Sự tăng đó là tạm thời và cũng với thời gian trôi qua, hỗn hợp sẽ trở lại với độ sụt ban đầu

• Nguyên lý hoạt động của phụ gia là gia tăng sự phân tán các hạt xi măng dẫn đến giảm nội ma sát giữa chúng Gia tăng sự phân tán của các hạt xi măng cho phép sự thuỷ hoá hoàn toàn diễn ra và kết quả là cường độ nén và uốn của bê tông sẽ cao hơn

Định dạng
Số trang	48
Dung lượng	1,98 MB