Công nghệ bê tông và bê tông đặc biệt – Pgs.Ts.Phạm Duy Hữu

Chương 1: Những yêu cầu về chất lượng và công nghệ bê tông Chương 2: Công thức thành phần bê tông Chương 3: Bê tông tươi Chương 4: Công nghệ chế tạo bê tông Chương 5: Phụ gia bê tông Chương 6: Cường độ bê tông Chương 7: Biến dạng, co ngót và từ biến của bê tông Chương 8: Bê tông đặc biệt và phương pháp sản xuất Chương 9: Công nghệ bê tông chất lượng cao Chương 10: Công nghệ bê tông tự đầm

Viện khoa học và công nghệ xây dựng giao thông

Trường ñại học GTVT

Huuphamduy@gmail.com LỜI GIỚI THIỆU

Bê tông là vật liệu chủ yếu dùng trong xây dựng nhà, xây dựng cầu, ñường

Tỷ lệ sử dụng bê tông trong xây dựng nhà chiếm khoảng 40%, xây dựng cầu ñường khoảng 15% tổng khối lượng bê tông

Trong công nghệ xây dựng hiện ñại, bê tông thường bộc lộ nhiều nhược ñiểm

cơ bản như: cường ñộ chịu kéo thấp, khối lượng công trình bê tông cốt thép lớn, cường ñộ chịu nén chỉ ñạt tối ña 50MPa Việc phát triển bê tông và các phương pháp công nghệ mới ñể tìm ra các bê tông chất lượng cao với các tính năng ñặc biệt sẽ cho phép sáng tạo ra các kết cấu xây dựng và công nghệ xây dựng mới Ngày nay bê tông chất lượng cao ñược ứng dụng chủ yếu cho các công trình

có quy mô lớn như các ngôi nhà nhiều tầng, các công trình biển và các công trình giao thông (cầu, ñường, hầm)

Cuốn sách Công nghệ bê tông và bê tông ñặc biệt do PGS.TS Phạm Duy

Hữu biên soạn với mục ñích giúp cho sinh viên, kỹ sư trẻ có tài liệu học tập, tham khảo và làm quen với các kiến thức về bê tông ñặc biệt

Sách ñược viết lần ñầu nên chắc chắn khó tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận ñược những góp ý, phê bình của người ñọc cho nội dung cuốn sách ñược hoàn thiện hơn trong lần tái bản

Nhà xuất bản xây dựng

Môc lôc

Lời nói ñầu

Mục lục Chương 1: Những yêu cầu về chất lượng và công nghệ bê tông

1 Khái niệm về vật liệu, kết cấu và công nghệ

2 Yêu cầu cơ bản về chất lượng bê tông ở 3 trạng thái

2.1 Bê tông tươi

2.2 Trạng thái bê tông mềm

2.3 Trạng thái tuổi ban ñầu

2.4 Trạng thái rắn chắc

3 Yêu cầu vật liệu

3.1 Xi măng

3.2 Cốt liệu

3.3 Phụ gia

3.4 Nước trộn xi măng

3.5 Thành phần bê tông

4 Yêu cầu về công nghệ bê tông

4.1 Cân ñong và nhào trộn

4.2 Vận chuyển

4.3 ðổ bê tông

4.4 ðầm bê tông

4.5 Hoàn thiện bề mặt

4.6 Bảo dưỡng bê tông

5 Kiểm tra chất lượng và ñảm bảo chất lượng

5.1 Kiểm tra chất lượng bê tông

5.2 Tại trạm cân ñong và nhào trộn

5.3 Tại công trường

5.4 Thẩm tra bê tông ñóng rắn

6 Yêu cầu về bê tông ứng lực trước

6.1 Những yêu cầu cơ bản

6.2 Kiểm tra và ñánh giá giám ñịnh chất lượng

Chương 2: Công thức thành phần bê tông

1 Các phương pháp thực nghiệm thành phần bê tông

1.1 Lịch sử thành phần bê tông

1.2 Nghiên cứu của Feret

1.3 Phương pháp mô ñun ñộ nhỏ của ABRAMS

1.4 Thành phần hạt của VALETTE

1.5 Phương pháp thực tế ñược ñơn giản hoá

1

2

7

7

7

7

8

8

9

11

11

11

12

13

13

13

13

14

14

14

14

14

15

15

15

15

15

15

16

18

19

19

19

20

21

23

24

26

26

26

27

28

35

36

2 Phương pháp lý thuyết về thành phần bê

tông

2.1 Phương pháp Fuller và Thompson

2.2 ðường thành phần hạt hình Parabol

2.3 Công thức thành phần hạt của Bolomey

2.4 Phương pháp của FAURY

3 Các phương pháp tính toán thành phần bê tông hiện hành

3.1 Phương pháp Bolomey-Skramtaev

3.2 Phương pháp ACI (Viện bê tông Mỹ) ACI 211-1-91

3.3 Phương pháp của DREUX-GORISSE

4 Tổng quát về phương pháp thiết kế thành phần bê tông

4.1 Mở ñầu

4.2 Vấn ñề tiêu chuẩn

4.3 Tối ưu hoá khung cốt liệu

4.4 Phương pháp lựa chọn thành phần thiết kế

Chương 3: Bê tông tươi

1 Lực giữa các phân tử trong bê tông

1.1 Lực Culông

1.2 Lực Van Dec Van

1.3 Lực ñẩy

1.4 Sự hút và sự ñẩy kết hợp

2 Sự hấp thụ (sự hút)

3 Cơ chế của các hệ thống keo

3.1 Chuyển ñộng Brown

3.2 Tính xúc biến của bê tông

3.3 ðộ nhớt và ñộ chảy – Mô hình Bingham

3.4 Hoạt ñộng lưu biến của vật thể

4 Tính chất lưu biến của bê tông tươi

5 Tính dễ ñổ của bê tông

5.1 ðịnh nghĩa tính dễ ñổ

5.2 Các nhân tố ảnh hưởng ñến tính công tác

6 ðộ dẻo của hỗn hợp

6.1 Các chương trình ñầu tiên về ñộ sụt

6.2 Phương trình có hàm số mũ – của ñộ sụt

7 ðo các ñại lượng lưu biến

37

39

44

44

44

45

45

49

49

49

50

50

51

51

52

52

52

53

55

55

57

57

58

60

60

61

62

63

63

66

67

67

67

68

69

69

69

70

80

90

95

95

95

95

96

8 Sự phân tầng

8.1 Sự không ñồng nhất trong khối bê tông

8.2 Xác ñịnh trạng thái phân tầng

9 Khả năng phân tầng

9.1 ðịnh nghĩa

9.2 ðo ñộ phân tầng

10 Tính ñồngnhất của bê tông

Chương 4: Công nghệ chế tạo bê tông

1 Tổng quát

1.1 Cân ñong

1.2 Nhào trộn

1.3 Vận chuyển bê tông

1.4 ðầm nén bê tông

2 Các phương pháp cơ học khác cải thiện tính dễ ñổ

2.1 Công nghệ ñầm nén bê tông

2.2 Công nghệ cán

2.3 Ép ra nước

Chương 5: Phụ gia bê tông

1 Lịch sử

2 ðịnh nghĩa, phân loại

2.1 ðịnh nghĩa

2.2 Phân loại

2.3 Phụ gia cải biến tính lưu biến và hàm lượng khí

3 Các phụ gia cải biến ñông kết và cứng hoá

4 Các chất tăng sự ñông cứng

5 Các chất làm chậm ñông cứng

6 Phụ gia cải biến ñộh bền ñối với các tác dụng vật lý hoá học

6.1.Chất kỵ nước trong khối bê tông

6.2 Sản phẩm bảo dưỡng

7 Phụ gia siêu dẻo

8 Phụ gia khoáng

8.1 Tro nhẹ

8.2 Xỉ lò cao

8.3 Muội silic

8.4 Tro trấu

8.5 Phụ gia khoáng hoạt tính Meta Caolanh

Chương 6: Cường ñộ bê tông

1 Cường ñộ chịu nén của bê tông

2 Các yếu tố ảnh hưởng ñến cường ñộ của bê tông xi măng

2.1 Tỷ lệ N/X

96

96

96

96

97

100

100

101

102

102

102

103

106

106

106

106

108

108

109

109

110

110

113

114

116

119

120

120

121

123

123

123

126

127

128

128

130

133

134

135

136

137

139

141

142

2.2 Tỷ lệ gel/khoang trống

2.3 ảnh hưởng của ñộ rỗng

2.4 ảnh hưởng của cốt liệu

2.5 Quan hệ giữa cường ñộ và thời gian

3 Cường ñộ chịu kéo

3.1 Cường ñộ chịu kéo dọc trục

3.2 Cường ñộ chịu kéo gián tiếp

Chương 7: Biến dạng ñàn hồi, co ngót và từ biến của bê tông

1 Mở ñầu

2 Mối quan hệ ứng suất biến dạng

3 Mô ñun ñàn hồi

4 Quan hệ biến dạng và ứng suất khi kích lực hai hướng

5 Từ biến của bê tông

5.1 Khái niệm về từ biến

5.2 Các nhân tố vật liệu ảnh hưởng ñến từ biến

5.3 ảnh hưởng của các tính chất cơ lý của xi măng

5.4 ảnh hưởng của ứng suất và cường ñộ ñến từ biến

5.5 ảnh hưởng của ñộ ẩm tương ñối của môi trường xung quanh

5.6 Những nhân tố ảnh hưởng khác

5.7 Mối quan hệ giữa từ biến và thời gian

5.8 Bản chất của từ biến

5.9 Các ảnh hưởng của từ biến ñến kết cấu bê tông

5.10 Kết luận về từ biến

6 Co ngót của bê tông xi măng

6.1 Khái quát

6.2 Co ngót khô tại tuổi xác ñịnh

6.3 Co ngót của mẫu thử vữa rắn chắc vừa mất nước do bay hơi

6.4 Co ngót nội sinh

Chương 8: Bê tông ñặc biệt và phương pháp sản xuất

1 Bê tông nhẹ

1.1 Khái niệm

1.2 Bê tông cốt liệu nhẹ

1.3 Bê tông bọt khí

1.4 bê tông không hạt mịn

2 Bê tông rất nặng

2.1 Khái niệm

2.2 Các loại bức xạ và mối nguy hiểm

143

143

144

150

154

156

156

156

156

156

157

157

157

157

158

159

159

159

160

161

161

161

162

162

163

163

164

165

168

168

168

171

173

176

178

178

178

178

181

183

183

184

184

184

185

2.3 Khả năng che chắn của bê tông

2.4 Bê tông chống phóng xạ

3 Bê tông cốt sợi

3.1 Khái quát

3.2 Cốt sợi ñược sử dụng

3.3 Các nhân tố ảnh hưởng ñến tính chất của bê tông cốt sợi

4 Bê tông Polyme

4.1 Khái niệm

4.2 Phân loại bê tông Polyme

4.3 Bê tông thấm Polyme

4.4 Bê tông xi măng Polyme

4.5 Bê tông Polyme

4.6 Bê tông Polyme thấm một phần và phủ mặt ngoài

4.7 Tính chất của bê tông Polyme

4.8 ứng dụng của bê tông PIC

5 Phương pháp thi công bê tông ñặc biệt

5.1 Thi công bê tông trong ñiều kiện khí hậu nóng

5.2 Bơm hút bê tông

5.3 Vữa phun và bê tông phun

5.4 ðầm lăn bê tông

Chương 9: Công nghệ bê tông chất lượng cao

1 ðặc tính, công thức và khả năng ứng dụng bê tông chất lượng cao

1.1 Tổng quát về bê tông chất lượng cao

1.2 Công thức bê tông chất lượng cao

1.3 Các ñặc tính bê tông chất lượng cao

1.4 Phương pháp thiết kế thành phần

1.5 Khả năng ứng dụng

2 Lựa chọn thành phần bê tông chất lượng cao

2.1 Cường ñộ yêu cầu

2.2 Tuổi của bê tông

2.3 Xác ñịnh tỷ lệ N/X hoặc N/chất kết dính

2.4 Tính toán hàm lượng chất kết dính

2.5 Xác ñịnh thành phần cốt liệu

2.6 Xác ñịnh tỷ lệ các phụ gia hoá học

2.7 Các mẻ trộn thử

3 Công nghệ chế tạo bê tông chất lượng cao

3.1 Giới thiệu chung

3.2 Chuẩn bị

186

186

187

188

188

188

189

189

190

191

192

193

193

195

195

195

196

197

203

203

204

204

204

204

205

205

207

207

210

211

213

214

219

3.3 Trộn

3.4 Vận chuyển

3.5 Các thao tác ñể ñổ bê tông

3.6 Bảo dưỡng bê tông

Chương 10: Bê tông tự ñầm

1 ðịnh nghĩa

2 ðịnh nghĩa và phân loại bê tông tự ñầm

2.1 ðịnh nghĩa

2.2 Phân loại bê tông tự ñầm

3 Tính năng của bê tông tự ñầm

3.1 Khả năng tự ñầm của bê tông tự ñầm

3.2 Cường ñộ chịu nén

3.3 Thí nghiệm uốn

4 Vật liệu chế tạo bê tông tự ñầm

4.1 Xi măng

4.2 Bột ñá vôi

4.3 Phụ gia tăng dẻo

5 Lựa chọn thành phần bê tông tự ñầm

5.1 Phương pháp chung

5.2 Lựa chọn kiểu bê tông tự ñầm

5.3 Xác ñịnh tỷ lệ thành phần bê tông tự ñầm kiểu bột

5.4 Xác ñịnh tỷ lệ thành phần bê tông tự ñầm dẻo

5.5 Xác ñịnh tỷ lệ thành phần bê tông tự ñầm kiểu kết hợp

6 Sản xuất và ñổ bê tông tự ñầm

7 Thi công và kiểm soát quá trình thi công

Tài liệu tham khảo

CÁC TỪ KHÓA

Phạm Duy Hữu; Công nghệ bê tông; Bê tông cường ñộ cao; Bê tông chất lượng cao; Bê tông ñặc biệt, ðộ bền của bê tông xi măng; Chất lượng bê tông; Lưu biến của bê tông; Phụ gia bê tông; Bê tông tự ñầm

Chương 1 NHỮNG YÊU CẦU VỀ CHẤT LƯỢNG VÀ CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG

1 Khái niệm về vật liệu, kết cấu và công nghệ:

Công trình xây dựng phải ñược thi công ñảm bảo duy trì ñược chức năng làm việc trong suốt thời gian tuổi thọ thiết kế Kết cấu phải có khả năng chống lại tất cả các tác ñộng phát sinh trong thi công và trong quá trình làm việc sau này và phải có ñủ ñộ bền lâu với chi phí bảo trì thấp nhất Phải xem xét theo một hệ thống sau: vật liệu- kết cấu- công nghệ- kiểm tra chất lượng

Vật liệu phải tuân thủ những yêu cầu của các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế tương ứng, nhằm ñảm bảo công năng yêu cầu của kết cấu sẽ ñược duy trì trong suốt thời gian tuổi thọ thiết kế Có thể ñược phép sử dụng những vật liệu khác so với những vật liệu qui ñịnh của các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế ñang sử dụng, khi chứng tỏ ñược những vật liệu này có thể ñáp ứng các yêu cầu công năng của kết cấu

ðội ngũ cán bộ thi công, phải ñược tổ chức ñể ñảm bảo hoàn thành vai trò và trách nhiệm của họ ñã ñược xác ñịnh ngay từ khi bắt ñầu Dự án Công nghệ thi công tại hiện trường phải ñạt yêu cầu công năng của kết cấu sẽ phải ñược ñảm bảo trong suốt thời gian tuổi thọ thiết kế (sử dụng)

Trong quá trình thi công, cần phải thực hiện các biện pháp kiểm tra chất lượng thoả ñáng ñể ñảm bảo rằng công năng của vật liệu kết cấu và tiêu chuẩn của lực lượng thi công luôn ñạt ñược yêu cầu ñề ra

Bốn yếu tố trên khi ñược kết hợp sẽ tạo ra một hệ thống công nghệ xây xây dựng tối ưu Công nghệ bê tông cũng ñi theo con ñường xem xét tổng hợp ñó

Bê tông thông thường là bê tông ñược dùng cho xây dựng thông thường, không bao gồm các bee tông có phụ gia ñặc biệt Những bê tông ñặc biệt là: Bê tông chất lượng cao, bê tông nhẹ, bê tông khối lớn, bê tông cốt sợi, bê tông ñầm lăn, bê tông tự ñầm, bê tông thi công dưới nước, bê tông phun, bê tông lò phản ứng hạt nhân

2 Yêu cầu cơ bản về chất lượng bê tông ở 3 trạng thái:

Bê tông ñược sản xuất tại trạm trộn hoặc ở hiện trường phải ñáp ứng các yêu cầu chất lượng trong các trạng thái sau ñây: Bê tông tươi, bê tông mềm và bê tông rắn chắc Xem xét về chất lượng bê tông cần xem xét cả ba trạng thái trên

2.1 Bê tông tươi

Trạng thái bê tông tươi là giai ñoạn tính từ khi trộn xong tới lúc hoàn thành việc

ñổ bê tông

Tính dễ ñổ của bê tông cần ñược quy ñịnh cho mỗi khoảng thời gian thi công cụ thể, trong ñó có tính ñến công nghệ thi công (bao gồm cả phương pháp ñầm) dạng kết cấu hoặc cấu kiện, loại bê tông, tiết diện của chi tiết kết cấu Phương pháp thí nghiệm

tốt ựối với tắnh dễ ựổ phải là phương pháp có thể ựánh giá ựược khả năng biến dạng và

ựộ phân li và khả năng chống dồn tách cốt liệu

Bê tông ở trạng thái hỗn hợp - bê tông tươi phải có tắnh dễ ựổ tốt ựể dễ dàng lấp ựầy khuôn khi dùng ựầm thông thường Tốc ựộ suy giảm tắnh dễ ựổ phải nằm trong giới hạn cho phép ựể giữ ựược tắnh dễ ựổ yêu cầu trong suốt quá trình thi công bê tông Tắnh dễ ựổ tốt nghĩa là:

Có khả năng biến dạng hoặc tự chảy phù hợp với phương pháp thi công cụ thể Không có hiện tượng phân tầng (dồn, tách cốt liệu lớn) trong các khu vực ván khuôn khi ựổ bê tông

Phương pháp thắ nghiệm thông dụng là thử ựộ sụt bê tông, ựộ sụt phải ựược duy trì trong một quãng thời gian thắch hợp ựối với mỗi biện pháp thi công

Hiện không có phương pháp tiêu chuẩn ựể xác ựịnh ựộ phân li của hỗn hợp bê tông Phương pháp ựơn giản và tiện dụng nhất có thể là quan sát khối bê tông ựã thử

ựộ sụt và ựánh giá ựộ phân li thông qua sự ựồng nhất của bê tông Bê tông cần có ựủ

ựộ dắnh ựể trong trường hợp có ựộ sụt thấp thì các hạt cốt liệu sẽ không bị tách khỏi khối bê tông khi thử ựộ sụt đối với hỗn hợp bê tông có ựộ sụt cao hoặc bê tông chảy thì phải không thấy xuất hiện vành rỗng xi măng hoặc vành nước chạy xung quanh khối bê tông thử ựộ sụt

đối với bê tông tự ựầm cần phải làm thắ nghiệm về khả năng bê tông lọt qua không gian cốt thép

2.2 Trạng thái bê tông mềm

Trạng thái bê tông mềm là giai ựoạn từ sau khi ựổ bê tông tới lúc kết thúc ninh kết Cho dù bê tông có thể tốt nhưng hiện tượng lún sụt và co mềm vẫn có thể xẩy ra là

do thực tế thi công kém

đánh giá bê tông trong trạng thái mềm theo hai chỉ tiêu sau:

+ Thể tắch tách nước của bê tông tiêu chuẩn phải không lớn hơn giá trị ựã ựược qui ựịnh (tắnh bằng % thể tắch mẫu bê tông

+ Mức lún sụt của mẫu bê tông tiêu chuẩn phải không lớn hơn giá trị ựã ựược qui ựịnh (tắnh bằng % chiều cao mẫu bê tông)

Nếu mẫu bê tông có giá trị lún sụt nhỏ như qui ựịnh thì có thể ngăn ngừa ựược sự

co mềm bằng cách giữ cho bê tông không bị mất nước do hay bị bay hơi qua bề mặt hở

bê tông

Bê tông ở trạng thái còn mềm phải có những ựặc trưng yêu cầu sau ựây:

- Không có hoặc có rất ắt hiện tượng tách nước

- Không có hoặc có rất ắt hiện tượng lún sụt

- Hạn chế ựược co mềm

- Có tắnh hoàn thiện bề mặt tốt

2.3 Trạng thái tuổi ban ựầu(sớm)

Trạng thái tuổi ban ñầu là trạng thái của bê tông trước khi ñạt ñược cường ñộ ñặc trưng Trường hợp trạng thái bê tông ở tuổi 3, 7 ngày ñầu ñược coi là trạng thái tuổi ban ñầu

Bê tông trong trạng thái tuổi ban ñầu phải có những ñặc trưng yêu cầu sau:

Co ngót tự sinh, nếu không thể tránh ñược thí không ñược quá lớn ñến mức gây ra biến dạng phá hoại trong những chi tiết liên kết của kết cấu Biến dạng tự co tuyến tính của một mẫu bê tông tiêu chuẩn không bị ghìm giữ phải không lớn hơn giá trị ñược quy ñịnh (tính bằng % chiều dài ban ñầu của mẫu bê tông)

Quá trình tăng nhiệt ñộ trong bê tông cần phải ñược kiểm soát ñể tránh ứng suất phụ thêm do nhiệt ñộ có thể dẫn ñến nứt hoặc biến dạng bên trong hoặc ở mặt ngoài kết cấu ðộ chênh lệch nhiệt ñộ lớn nhất ở bát kỳ 2 ñiểm nào trong khối bê tông phải không ñược lớn hơn một giá trị qui ñịnh (tính bằng 0C) ðộ chênh lệch nhiệt ñộ lớn nhất có thể ñược ñánh giá bằng một phương pháp thử quá trình nâng ñoạn nhiệt của một mẫu bê tông tiêu chuẩn trong một ñiều kiện môi trường tiêu chuẩn

Cường ñộ tuổi ban ñầu của bê tông cần phải ñủ lớn ñể chịu ñược các tải trọng ñã ñược qui ñịnh sau khi tháo ván khuôn Thường ñó là tải trọng tĩnh và tải trọng ñộng trong quá trình thi công Cường ñộ của bê tông thường ñược biểu thị bằng cường ñộ nén ở tuổi 3 ngày hoặc 7 ngày (R3 hoặc R7) Với trình ñộ vật liệu và công nghệ Việt Nam ta nên chọn R7 ngày

kế kết cấu Cần quan tâm ñến vấn ñề mô ñun ñàn hồi ñộng

Cường ñộ ñặc trưng của bê tông ñã ñóng rắn thường ñược ñánh giá thông qua cường ñộ nén phá hoại mẫu ở tuổi 28 ngày, hoặc bằng phương pháp quy ñịnh khác cho những ñiều kiện riêng (các phương pháp không phá huỷ)

Cường ñộ và ñộ chống thấm của bê tông ñã ñóng rắn phụ thuộc vào tỷ lệ N/X, loại

xi măng, lượng hố xi măng, ñiều kiện bảo dưỡng, cũng như loại và lượng dùng các phụ gia và cốt liệu

2.4.2 ðộ bền lâu

Các ñặc trưng bền lâu có liên quan của bê tông phải ñạt ñược cho thời gian làm việc lâu dài và phụ thuộc vào môi trường sử dụng Những ñặc trưng sau ñây phải ñược xem xét theo ñiều kiện môi trường xung quanh mặt ngoài bê tông

ðộ nở trong ñiều kiện ẩm ướt Bê tông không ñược nở thêm trong ñiều kiện ẩm

ướt: ðộ nở tuyệt ñối của bê tông trong một thí nghiệm ngâm nước phải không ñược quá lớn ñến mức gây ảnh hưởng bất lợi cho các chi tiết lân cận ðộ nở tuyến tính của

một mẫu bê tông tiêu chuẩn, phải không ñược lớn hơn mức giá trị ñã ñược qui ñịnh (tính bằng % chiều dài ban ñầu của mẫu bê tông) trong một khoảng thời gian qui ñịnh Hàm lượng SO3 của xi măng và các vật liệu thay thế xi măng là một trong những nguyên nhân chính gây ra nở bê tông trong những nguyên nhân chính gây ra nở bê tông trong ñiều kiện ướt

Co khô Bê tông không ñược có lượng co khô quá lớn, dẫn ñến xuất hiện vết nứt

có thể nhìn thấy Tuỳ theo yêu cầu cụ thể của mỗi quốc gia, lượng co khô tuyệt ñối của một mẫu bê tông tiêu chuẩn, tính theo sự thay ñổi chiều dài tuyến tính trong một ñiều kiện khô tiêu chuẩn liên tục, phải không ñược lớn hơn giá trị ñược quy ñịnh (tính bằng micro biến dạng)

2.4.3 Cácbonat hoá

Tuỳ theo yêu cầu cụ thể của mỗi quốc gia, chiều dày lớp bê tông bị cacbonat hoá trên mẫu bê tông tiêu chuẩn, thí nghiệm bằng phương pháp nhanh tiêu chuẩn, phải không ñược lớn hơn mức giá trị ñã ñược quy ñịnh (tính bằng mm) trong một giai ñoạn thí nghiệm xác ñịnh Giá trị quy ñịnh ñược xác lập ñảm bảo rằng: Quá trình cácbonat hoá sẽ không ñạt tới vị trí cốt thép ngoài cùng trong kết cấu bê tông trước thời gian bảo trì theo quy ñịnh thiết kế hoặc theo dự kiến, hoặc trước khi hết tuổi thọ thiết kế

2.4.4 Ăn mòn cốt thép

ðộ thẩm thấu nước của lớp bê tông bảo vệ tới cốt thép phải ñủ nhỏ ñể hạn chế việc xâm nhập của nước, các khí và ion nhằm bảo vệ cốt thép trong bê tông ðộ thẩm thấu của mẫu bê tông phải không ñược lớn hơn mức giá trị ñã ñược quy ñịnh (tính bằng

cm3/cm2/sec) Giá trị lớn hơn có thể ñược quy ñịnh cho lớp bê tông bảo vệ dày hơn Giá trị chỉ dẫn ñược xác ñịnh sao cho ñảm bảo rằng hàm lượng clorit sẽ không cao hơn mức giới hạn cho phép tại vị trí cốt thép ngoài cùng của kết cấu bê tông trước thời gian bảo trì theo quy ñịnh

Bề rộng vết nứt phải không ñược lớn hơn giới hạn cho phép trong thiết bị kết cấu trong môi trường xâm thực

Hàm lượng các thành phần hoá học, khoáng vật của xi măng như CaO và C3A là những yếu tố ảnh hưởng chính ñể ñảm bảo chống ăn mòn cốt thép

Loại xi măng, hàm lượng xi măng và lượng phụ gia phải ñược lựa chọn thích hợp cho bê tông làm việc trực tiếp trong môi trường xâm thực

2.4.5 Phản ứng kiềm – cốt liệu

Bê tông phải không có nguy cơ phản ứng silic hoặc phản ứng cácbonat Nếu có nguy cơ phản ứng kiềm –cốt liệu thì hàm lượng kiềm trong xi măng phải không ñược lớn hơn mức giá trị quy ñịnh hoặc phải dùng xi măng hỗn hợp (có thêm muội silic, tro bay hoặc xỉ lò cao…)

kiềm-2.4.6 ðộ hao mòn

Bê tông không bị hao mòn ở mức nghiêm trọng trong suốt tuổi thọ thiết kế Yêu cầu về chống hao mòn của bê tông phụ thuộc vào dạng kết cấu hoặc chi tiết và vào ñiều kiện môi trường mặt ngoài bê tông, chất lượng xi măng và cốt liệu làm bê tông

2.4.6 Ổn ñịnh Sulfat

Bê tông phải ñủ ñộ bền sulfat Tuỳ theo yêu cầu cụ thể của mỗi quốc gia, ñộ nở của một mẫu bê tông tiêu chuẩn cho một thí nghiệm tiêu chuẩn về ñộ nở sulfat phải không ñược lớn hơn mức giá trị ñã ñược quy ñịnh (tính bằng % chiều dài ban ñầu của mẫu bê tông) trong một giai ñoạn thí nghiệm xác ñịnh

2.4.7 Ổn ñịnh hoá chất

Bê tông sử dụng phải ñủ cứng và bền chống lại các tác ñộng hoá chất như tác ñộng của a xít và muối Phần trăm khối lượng bị mất so với khối lượng ban ñầu của bê tông trong một thí nghiệm tiêu chuẩn phải nhỏ hơn mức giá trị ñã ñược quy ñịnh

2.4.8 ðộ bền ñóng băng và tan băng

Bê tông phải chịu ñược số chu kỳ ñóng băng tan băng tối thiểu trong một thí nghiệm, trong ñó mô ñun ñàn hồi không nhỏ hơn số % ñã ñược quy ñịnh so với giá trị ban ñầu (mức ñộ giảm thấp)

2.4.9 ðộ suy giảm do sinh vật

Phải có một giới hạn tổn thất cường ñộ tính bằng % so với cường ñộ ban ñầu trong một thí nghiệm nhanh tốc ñộ suy giảm cường ñộ do sinh vật

3 Yêu cầu vật liệu

Vật liệu sử dụng ñể làm bê tông phải không ñược xẩy ra bất kỳ hiệu ứng có hại nào ñến chất lượng của bê tông

Chất lượng của vật liệu phải ñáp ứng ñược tiêu chuẩn công nghiệp của mỗi nước hoặc tiêu chuẩn quốc tế ở Việt Nam phải thảo mãn TCVN và TCN (tiêu chuẩn ngành)

xỉ, xi măng pooc lăng tro bay và xi măng puzơlan), xi măng bền nhiệt ñộ cao (xi măng alumin), xi măng giếng khoan dầu, xi măng màu (trắng và các loại khác)

- Cần phải lựa chọn loại xi măng thích hợp sau khi ñã xem xét loại quy mô, vị trí, môi trường xung quanh và phương pháp thi công, cũng như ñiều kiện thời tiết và mùa khí hậu

3.2 Cốt liệu

Chất lượng của cốt liệu lớn phải thảo mãn yêu cầu về thành phần, ñộ sụt, cường ñộ

và các yêu cầu tiêu chuẩn quốc gia hoặc một tiêu chuẩn quốc tế thích hợp

Kích thước lớn nhất của cốt liệu phải ñược quy ñịnh phù hợp với loại kết cấu, kích thước giữa các cạnh khuôn và khoảng cách nhỏ nhất giữa các cốt liệu thanh Xu thế hiện nay là giảm ñường kính cốt liệu lớn ñể tăng cường sự ñồng nhất và tránh các ứng suất cục bộ trong khối bê tông

Cốt liệu nhỏ dùng làm bê tông phải không ñược gây bất cứ hiệu ứng có hại nào ñến chất lượng bê tông và không làm tăng lượng xi măng trong bê tông

Cốt liệu nhỏ phải cứng, bền, ñủ cường ñộ, sạch và thành phần hạt thích hợp Theo

Phụ gia khoáng là các phụ gia thường ở dạng bột và ñược thêm vào lúc cân ñong nhằm nâng cao một số tính chất của bê tông và có thể ñược phân ra 2 loại sau ñây: Phụ gia có hoạt tính puzơlan như: xỉ hoạt tính, tro bay, silicaphum, tro núi lửa, ñất ñiatômít và một số ñá phiến sét hoặc ñất sét tự nhiên hoặc là ñã ñược gia nhiệt… Phụ gia không có hoạt tính puzơlan như ñá quắc ñập nhỏ, cát silic, ñá vôi ñôlômit hoặc ñá vôi can xi, ñá granit và các loại bụi ñá khác, không ñược gây ra các tác nhân gây nở làm mất ổn ñịnh thể tích của bê tông

Phụ gia khoáng có ảnh hưởng ñến tính chất vật lý của hỗn hợp bê tông tươi ñến cường ñộ, các tính chất cơ học, tính chất hoá học, tính chất biến ñổi theo thời gian của

bê tông ñã ñóng rắn Vì vậy chất lượng và lượng dùng phụ gia ñược thí nghiệm và kiểm chứng trước

Khi cốt liệu nhỏ không có ñủ kích cỡ thì có thể dùng phụ gia khoáng ñể tăng thêm các tính năng dễ ñổ, dễ san gạt và dễ hoàn thiện Trong các trường hợp này, việc dùng một loại phụ gia có tỷ diện tích lớn như xi măng phải không làm tăng hàm lượng nước yêu cầu của bê tông

3.3.2 Phụ gia hoá học

Phụ gia hoá sử dụng ñể làm bê tông không ñược gây ra bất kỳ hiệu ứng nào có hại ñến chất lượng bê tông

Chất lượng phụ gia hoá dùng ñể chế tạo bê tông phải ñáp ứng ñược yêu cầu của tiêu chuẩn quốc gia của mỗi nước hoặc một tiêu chuẩn quốc tế

Phụ gia hoá là các phụ gia thường ở dạng lỏng (rất ít khi ở dạng cứng), và có thể cho vào bê tông cả vào lúc trộn lẫn lúc ñổ ñể nâng cao tính chất khác của bê tông, như tính dễ ñổ, hàm lượng bọt khí và ñộ bền lâu và ñược tính theo hàm lượng xi măng Phụ gia hoá gồm có các phụ gia giảm nước (phụ gia giảm nước thông thường và phụ gia giảm nước cao) phụ gia chậm ninh kết, phụ gia hỗ trợ bơm, tác nhân dính, chất

+ Sử dụng loại xi măng ñặc biệt

+ Sử dụng nhiều loại phụ gia

+ Cân ñong và nhào trộn ở nhiệt ñộ cao hơn hoặc thấp hơn nhiệt ñộ quy ñịnh

- Sự tương thích của phụ gia thường thay ñổi do các yếu tố như hàm lượng nước, loại xi măng, loại và cỡ hạt cốt liệu, phương pháp và ñộ dài thời gian nhào trộn Cần làm nhiều thí nghiệm ñể chọn các cặp tương thích này

3.4 Nước trộn xi măng

Nước trộn bê tông phải không ñược chứa một lượng bất lợi các chất có hại, sẽ tác ñộng xấu ñến chất lượng bê tông ở trạng thái tươi, trạng thái tuổi ban ñầu, trạng thái ñóng rắn và trạng thái lâu dài của bê tông và cốt thép

Nhiệt ñộ nước trộn phải không quá thấp hoặc quá cao (50C ÷ 350C)

Cần lưu ý ñến các vấn ñề sau:

Nước ngầm có thể chứa các chất có hại như: sulfat và ion clorit

Nước hồ và nước sông có thể chứa các chất thải công nghiệp và lượng lớn ñất sét

và các chất khác Các chất này có thể tác ñộng xấu ñến chất lượng bê tông và cốt thép Nước ven biển và nước biển thường có chứa sulfat, ion clorit và các ion khác có thể gây nở bê tông và ăn mòn cốt thép, giảm cường ñộ bê tông Chỉ nên sử dụng nước biển trong các loại bê tông cường ñộ rất thấp và không sử dụng cốt thép

3.5 Thành phần bê tông

Thành phần bê tông phải ñược tính toán thiết kế dựa trên các tính chất ñặc trưng của bê tông và sự sai khác chất lượng tại công trường thi công Vỉ vậy cần tính toán thiết kế bằng cường ñộ yêu cầu trong phòng thí nghiệm (fyc) hoặc cường ñộ yêu cầu tại công trường (fcc) có thể lấy gần ñúng fyc=1,25 fc; fcc=0.9 fyc

Thành phần bê tông phải ñược tính toán ñể ñạt ñược các tính chất của bê tông Chất lượng bê tông không chỉ phụ thuộc vào chất lượng của các vật liệu thành phần và quá trình thi công mà còn phụ thuộc vào số lượng của mỗi vật liệu thành phần

Hàm lượng nước là một yếu tố rất quan trọng Nó ảnh hưởng ñến chất lượng bê tông ở trạng thái bê tông tươi và trạng thái bê tông ñã ñóng rắn và ñến công năng lâu dài của bê tông Hàm lượng nước cho mỗi mức dễ ñổ thích hợp phải càng ít càng tốt

Vì hàm lượng nước thấp sẽ giảm bớt nguy cơ sinh nứt và co khô nhưng lại tăng cường

ñộ, ñộ chống thấm và ñộ bền của bê tông

Cường ñộ nén thường ñược dùng làm cường ñộ ñặc trưng cho tất cả các loại bê tông Cường ñộ uốn cũng là một thuộc tính quan trọng khi bê tông ñược dùng trong việc xây dựng bê tông lớp mặt Cường ñộ bê tông tỷ lệ nghịch với tỷ lệ N/X

Khi thiết kế thành phần bê tông, cần phải xem xét ñến một thực tế là: Chất lượng của các vật liệu thành phần luôn thay ñổi và có sự khác nhau giữa chất lượng bê tông trong phòng thí nghiệm với hiện trường (10-15%)

4 Yêu cầu về công nghệ bê tông

4.1 Cân ñong và nhào trộn

- Phương pháp cân ñong chính xác và nhào trộn bê tông thích hợp với ñiều kiện

cụ thể của kết cấu và ñặc tính công trình

Sai số cân ñong vật liệu phải nằm trong giới hạn cho phép

Nhào trộn phải tạo ñược hỗn hợp ñồng nhất và ñược thực hiện trong các thiết bị qui ñịnh với thời gian trộn qui ñịnh

Khi sử dụng các phụ gia, cần xem xét kiến nghị qui trình nhào trộn của người sản xuất

- Tăng ñáng kể nhiệt ñộ hỗn hợp bê tông

Giới hạn thời gian vận chuyển hỗn hợp bê tông cần thảo mãn ñược quy ñịnh về thời gian ninh kết của xi măng và bê tông

Chiều cao ñổ tự do của hỗn hợp không ñược cao hơn mức quy ñịnh

ðể ñầm có hiệu quả chiều dày mỗi lớp ñổ bê tông phải không cao hơn mức quy ñịnh

Cần phải có giải pháp ñặc biệt khi ñổ bê tông trong ñiều kiện thời tiết nóng ñể tránh bị mất nước nhanh Biện pháp chủ yếu là giảm nhiệt ñộ bê tông và bảo dưỡng hợp lý

4.4 ðầm bê tông

Cần phải ñầm tốt ñể ñảm bảo ñộ chặt và tính ñồng nhất của bê tông, không làm chảy mất nước xi măng ra khỏi khuôn, thời gian ñầm thích hợp, thời gian quá ngắn làm cho bê tông không ñủ chặt, quá dài gây phân tầng bê tông, làm mất khí cuốn,

sự tụ tập nước hoặc khí ðầm không ñúng thiết kế thi công sẽ tạo ra những chỗ rỗng trong bê tông, hỏng ván khuôn và sai lệch cốt thép Năng lượng ñầm thích hợp, cần qui ñịnh về thời gian ñầm, khoảng không gian ñầm và công suất máy ñầm

4.6 Bảo dưỡng bê tông

Bảo dưỡng cần phải ñược tiến hành ñúng mức ñể ñảm bảo rằng bề mặt và chất lượng bê tông sẽ ñạt ñược tiêu chuẩn thiết kế, cần phải ñược tiến hành ngay sau khi

bê tông bị phơi ngoài không khí và liên tục trong một khoảng thời gian không ít hơn mức quy ñịnh tối thiểu ñể ñạt cường ñộ yêu cầu

Nước tưới bảo dưỡng bê tông không quá nóng có thể tác ñộng không lợi ñến chất lượng bê tông

Mục ñích của bảo dưỡng là tăng quá trình ñóng rắn và ñộ bền bê tông ðồng thời cũng ngăn ngừa sự phát triển của các vết nứt và các hiệu ứng có hại khác Nhiệt ñộ nước bảo dưỡng cao sẽ tăng nhanh quá trình phát nhiệt thuỷ hoá và phát triển cường ñộ Nhưng cường ñộ về sau sẽ bị giảm

Bảo dưỡng bình thường bằng nước là cách tốt nhất Tuy nhiên các dạng bảo dưỡng khác như bảo dưỡng bằng hơi nước và bảo dưỡng bằng Autoclav (hấp trong

áp lực cao) vẫn có thể áp dụng tuỳ theo yêu cầu ñặc tính riêng (thí dụ như phát triển sớm cường ñộ theo dự kiến)

Bảo dưỡng bằng cách bọc kín kết cấu bê tông cốt thép ñược áp dụng thay cho bảo dưỡng tưới nước ñã ñịnh Cách này cho phép giữ hoàn toàn không cho nước bay khỏi bê tông trong giai ñoạn bảo dưỡng và ñạt ñược cường ñộ thiết kế

5 Kiểm tra chất lượng và ñảm bảo chất lượng

5.1 Kiểm tra chất lượng bê tông

Chất lượng các vật liệu thành phần và tay nghề công nhân cần phải ñược kiểm tra ñúng mức dể ñạt ñược chất lượng yêu cầu của bê tông

Chất lượng bê tông phải ñược thử nghiệm theo tiêu chuẩn của nước sở tại

Hệ thống kiểm tra chất lượng về kỹ thuật và tổ chức cần ñược thiết lập theo những ñiều kiện cụ thể của mỗi quốc gia

Các kết quả thí nghiệm do nhà cung cấp bê tông cấp thường không ñược coi là giải pháp chính tắc ñể kiểm tra và ñảm bảo chất lượng Kết quả thí nghiệm phải do một bên ñộc lập thứ ba cung cấp

5.2 Tại trạm cân ñong và nhào trộn

Việc kiểm tra chất lượng tại trạm cần phải ñược theo dõi ñể ñảm bảo chất lượng

và tính ñồng nhất cảu hỗn hợp bê tông sản xuất ra

Việc kiểm tra chất lượng tại trạm ñược tiến hành cho; Các vật liệu thành phần trước khi cân ñong và nhào trộn; Bê tông trong và sau khi trộn

Những giới hạn sai số về tính dễ ñổ và cường ñộ bê tông phải ñược quy ñịnh Trong một số trường hợp hàm lượng khí và Clorit trong hỗn hợp bê tông phải ñược kiểm tra

5.3 Tại công trường

Kiểm tra chất lượng bê tông trước khi ñổ tại công trường cần ñược tiến hành Kiểm tra chất lượng tại công trường cần ñược tiến hành ñịnh kỳ từ lúc chuẩn bị ván khuôn tới khi bảo dưỡng bê tông

Thí nghiệm kiểm tra chất lượng cần phải ñược tiến hành theo các phương pháp quy ñịnh trong tiêu chuẩn quốc gia hoặc một tiêu chuẩn quốc tế ñược chấp nhận Trong trường hợp cụ thể hoặc ñể ñáp ứng những yêu cầu cụ thể, các thí nghiệm nhanh có thể ñược dùng coi như là những thí nghiệm chuẩn về chất lượng

5.4 Thẩm tra bê tông ñóng rắn

Bê tông ở trạng thái ñóng rắn không ñược có bất kỳ chỗ nứt, rỗ tổ ong hoặc khuyết tật nào có thể dẫn tới làm giảm cường ñộ và ñộ bền lâu

6 Yêu cầu về bê tông ứng lực trước

Có nhiều phương pháp tạo ứng lực trước khác nhau ñã và ñang ñược áp dụng Trong phần này chỉ giới thiệu phương pháp trong ñó lực kéo căng ñược tạo ra bằng cơ học thông qua hệ thống bó thép căng và các neo Phương pháp này ñược phân ra hai phạm trù là: Hệ thống căng sau và hệ thống căng trước Hệ thống căng sau cũng ñược chia làm hai nhóm: Phương pháp có bám dính, nghĩa là các bó thép và bê tông ñược dính kết với nhau thành một khối bằng một lớp vữa bơm; phương pháp không dính bám, ở ñây các bó thép căng và bê tông của kết cấu ñược hợp thành một thể thống nhất, trong ñó dự ứng lực trước ñược giữ bằng lực dính bám giưũa thép và bê tông Hệ thống căng trước ñược dùng chủ yếu cho các sản phẩm bê tông ñúc sẵn

6.1 Những yêu cầu cơ bản

Việc lựa chọn vật liệu, chế tạo, vận chuyển và lắp ñặt bê tông ứng lực trước phải ñược tiến hành sao cho kết cấu ñã ñược hoàn thành phải ñạt ñược những yêu cầu thiết

kế về tính hiệu quả, an toàn cường ñộ, khả năng sử dụng, khả năng dễ sửa chữa và những vấn ñề về môi trường

6.1.1 Yêu cầu vật liệu

Các tính chất của bê tông, cốt thép, thép kéo căng, ống gen, neo và những vật liệu

có liên quan phải phù hợp với tiêu chuẩn hoặc những quy ñịnh quốc gia hoặc quốc tế

Bê tông:

Các tính chất cần kiểm tra ñối với bê tông ứng lực trước là: Cường ñộ nén, cường

ñộ kéo vào thời ñiểm truyền ứng lực trước và ở tuổi 28 ngày, mô ñun ñàn hồi, hệ số Poatxông, thay ñổi thể tích do thay ñổi nhiệt ñộ, từ biến và co ngót

Kết cấu bê tông ứng lực trước thường ñòi hỏi bê tông có chất lượng cao hơn so với yêu cầu ñối với kết cấu bê tông cốt thép thông thường ðể ñạt ñược chất lượng cao, cần thiết phải tính toán thành phần bê tông, trộn bê tông, ñổ và bảo dưỡng bê tông một cách cẩn thận

Trong công tác bê tông ứng lực trước, thép kéo căng, ống gen, cốt thép thường và các neo thường ñược ñặt gò bó trong những không gian bê tông chật hẹp Thêm vào ñó

bê tông quanh vùng neo phải chịu ứng suất cục bộ khá cao Vì vậy, bê tông cần phải

ñủ dẻo và kích thước lớn nhất của cốt liệu lớn phải tính toán cẩn thận ñể ñảm bảo sẽ ñầm ñủ chặt bê tông xung quanh cốt thép thông thường và thép kéo căng

Vữa bơm

Vữa bơm trong bê tông ứng lực trước ñược dùng bảo vệ thép kéo căng không bị ăn mòn

Vữa bơm và vật liệu dùng ñể bơm phải thoả mãn những yêu cầu sau ñây:

- Xi măng pooc lăng phải tuân thủ tiêu chuẩn công nghiệp ñịa phương

- Nước trộn vữa phải sạch, không chứa các chất có hại cho thép

- Phụ gia phải ñưa ñến các tính năng cho vữa về hàm lượng nước thấp, có ñộ chảy tốt

6.1.2 Yêu cầu về công nghệ

Trước khi ñổ bê tông, vị trí các bó thép căng phải ñược kiểm tra lại tại các tiết diện ñặc trưng của kết cấu Bê tông phải ñược ñổ sao cho hàng lối của bó thép căng và vị trí cốt thép thường không bị thay ñổi Cần ñặc biệt chú ý khi ñầm bê tông ở các vị trí neo

bó thép căng Các lỗ rỗng phía sau tấm ñệm phải ñược sửa chữa trước khi tiến hành kéo căng

Các bó thép căng dự ứng lực và các ống gen phải ñược gìn giữ chắc chắn bằng cách dùng ñủ các giá ñỡ ñược ñặt ñủ mau sao cho vị trí các bó thép căng ñược giữu cố ñịnh

dưới tác ñộng của trọng lượng hỗn hợp bê tông và lực chấn rung mạnh của ñầm bê tông Bất kỳ sự sai lệch vị trí nào của các bó thép căng trong quá trình ñổ bê tông và bất kỳ hư hỏng vật lý nào dối với ống gen phải ñược sửa chữa trước khi tiếp tục công việc

Bảo dưỡng bê tông

Bảo dưỡng bê tông phải ñược tiến hành ñể tránh các dạng nứt do co và ñảm bảo cường ñộ và các tính chất yêu cầu khác của bê tông

Thao tác kéo căng tạo ứng lực trước

Khi thí nghiệm mẫu trong ñiều kiện hiện trường cho thấy bê tông ñã ñạt cường ñộ yêu cầu thì có thể bắt ñầu việc kéo căng Các bó thép chỉ ñược kéo căng khi ñã có các thông số về ñộ dãn dài ñồ thị chuẩn ñịnh và có ñủ lực lượng thao tác có kinh nghiệm Việc kéo căng tạo ứng lực phải ñược kiểm tra cho từng bó thép căng sao cho lực kéo của mỗi bó sẽ không nhỏ hơn giá trị quy ñịnh, có xét ñến sự phân tán do nhiều nguyên nhân khác nhau

Khi một số bó thép căng ñược ñặt trong một chi tiết kết cấu bê tông và các bó ñược phân nhóm thì việc kéo căng các bó thép căng phải ñược kiểm tra cho từng nhóm và cả cho từng bó riêng

Dùng ñồng hồ ño lực dọc trực tiếp, như ñồng hồ ño ñộng lực, là rất tốt cho việc kiểm ñịnh

Công tác kéo căng các bó thép ñược kiểm tra bằng 2 cách: dùng ñồng hồ ño ñọc tại máy bơm ñầu cao áp, có thể chuyển ñổi thành giá trị lực kéo và dùng ñộ dãn dài lý thuyết của bó thép căng tính theo công thức thích hợp

Cần phải có một bảng các giá trị dãn dài từng bó thép căng ñược cung cấp như là một phần của hồ sơ thiết kế

6.2 Kiểm tra và ñánh giá giám ñịnh chất lượng

Kiểm tra chất lượng của bê tông, thép kéo căng, cốt thép thường neo, bộ nối và các vật liệu sử dụng phải ñược thực hiện theo tiêu chuẩn công nghiệp ñịa phương và những quy ñịnh cụ thể khác

Những vật liệu không ñạt tiêu chuẩn chất lượng phải ñược loại bỏ trước khi sử dụng

Phải thiết lập một hệ thống kiểm tra chất lượng tay nghề dựa theo yêu cầu kỹ thuật thi công thích hợp ñể ñạt ñược ñầu ra có chất lượng cao

6.2.1 Trong quá trình ñổ bê tông

Việc kiểm tra và giám ñịnh chất lượng tại công trình phải ñược tiến hành ñể ñảm bảo chất lượng công việc Những yêu cầu tối thiểu phải như sau:

- Ván khuôn và giàn giáo phải ñủ vững chắc ñể chịu ñược tải trọng kết cấu và tải trọng thi công mà không gây ra hư hỏng

- Các bó thép căng phải ñược ñặt ñúng hàng và ñúng vị trí bằng hệ các thanh

ñỡ ñể tránh sai lệch hàng lối và vị trí

- Ống gen phải ñược làm sạch và không có khuyết tật trước khi ñặt vào vị trí

và suốt quá trình ñổ bê tông

- ðầm bê tông phải ñủ ñể ñạt ñược bê tông ñồng nhất ñặc biệt là vùng quanh ống gen, nhưng không ñược làm sai lệch vị trí của chúng

6.2.2 Trong quá trình truyền ứng lực trước

Truyền ứng lực trước là một trong những thao tác quan trọng nhất trong thi công bê tông ứng lực trước Trong quá trình truyền tải ứng dụng trước, việc kiểm tra

và giám ñịnh chất lượng phải như sau:

- Việc cung cấp thuỷ lực, bơm cao áp, neo và các phụ kiện khác phải

theo ñúng hệ thống tạo ứng lực trước ñã thiết kế Các thiết bị này phải có ñộ chính xác tốt

- Lực kéo của kích phải tương với giá trị thiết kế với sai sót chấp nhận ñược

- ðộ dãn dài phải tương ñương với giá trị tính toán lý thuyết, với sai số chấp nhận ñược

- ðộ vồng và ñộ võng ban ñầu ñược kiểm tra

- Sự xuất hiện vết nứt tại các vị trí ñặc trưng phải ñược kiểm tra

- Trạng thái giá ñỡ, ván khuôn và giàn giáo phải ñược kiểm tra

Câu hỏi:

1 Phân tích quan hệ giữa ba yếu tố vật liệu – kết cấu – công nghệ khi sử dụng vật liệu bê tông xi măng

2 Các trạng thái của bê tông và yêu cầu chủ yếu về chất lượng ở mỗi trạng thái

3 Các yêu cầu cơ bản về vật liệu chế tạo bê tông xi măng

4 Các lưu ý về công nghệ và kiểm tra chất lượng khi chế tạo bê tông xi măng

5 Các yêu cầu cơ bản về vật liệu, công nghệ và kiểm tra chất lượng khi thi công

bê tông ứng lực trước

Chương 2 CÔNG THỨC THÀNH PHẦN BÊ TÔNG

Mở ñầu

Trong chương này trình bày một số phương pháp xác ñịnh thành phần bê tông ñể ñạt ñộ dẻo và cường dộ Lựa chọn thành phần có xét ñến công nghệ (tính dễ ñổ) ñã ñược nghiên cứu nhiều trên thế giới và còn cần ñược tiếp tục nghiên cứu Ở ñây chỉ trình bày một vài phương pháp tính thành phần bê tông theo phương pháp thực nghiệm

và theo phương pháp lý thuyết

Việc xác ñịnh thành phần hỗn hợp xi măng, nước và cốt liệu ñạt ñộ dẻo và có một số ñặc tính khác, là một vấn ñề phức tạp ñến nỗi không thể, bằng giải pháp ñơn thuần về lý thuyết

Ngược lại, theo kinh nghiệm truyền thống bất kể người nào cũng có khả năng sản xuất một hỗn hợp thoả mãn về ñộ sụt và cường ñộ với phương pháp ñơn giản và không cần có một sự ñào tạo nào Công việc hiệu chỉnh các thành phần ñể ñạt ñược dộ dẻo mong muốn, tỷ lệ nước/xi măng, và cường ñộ phù hợp chỉ là việc hiệu chỉnh lượng xi măng và lượng nước

Cả hai suy nghĩ ñơn giản và làm phức tạp ñều chưa chính xác Thật vậy, thành phần của bê tông không phải là một vấn ñề phức tạp ñến nỗi không giải quyết ñược Nhưng ngược lại, phải nhấn mạnh nếu chỉ tuân thủ các hướng dẫn thực tế cho phép ñảm bảo cường ñộ xác ñịnh, tính dễ ñổ chấp nhận ñược là chưa ñảm bảo tính bền lâu của bê tông Tính chất bê tông trong tự nhiên ñược biến ñổi rất nhanh nhất do sự xuất hiện các hiện tượng co ngót nhiệt dẫn ñến sứt nẻ và suy giảm ñộ tin cậy của bê tông

Vì vậy công thức bê tông phải ñược xác lập trên cơ sở lý thuyết kết hợp với thực nghiệm dự báo và thực nghiệm trên kết cấu ñã ñược xây dựng

1 Các phương pháp thực nghiệm thành phần bê tông:

1.1 Lịch sử thành phần bê tông :

Chắc chắn rằng ñã 2000 năm về trước những người La Mã ñã có một phương pháp ít nhiều khoa học ñể cấu tạo bê tông Người ta sử dụng vật liệu cơ bản là tro núi lửa, nay ñược gọi là puzolan, ñược trộn với vôi Nghệ thuật sản xuất bê tông, hầu như

ñã biến mất với ñế chế La mã và chỉ ñược bắt ñầu lại vào giữa thế kỷ 18, khi phát minh ra xi măng tự nhiên ñạt ñược bằng cách nung một vài hạt ñá vôi với ñất sét ít thời gian sau ñó, một chất dính kết thủy lực tốt hơn một chút, là vôi thuỷ lực, ñã ñược

sử dụng Thế kỷ 19 người ta ñã bắt ñầu sử dụng xi măng, chất , chất kết dính thuỷ lực chính Trong nửa sau của thế kỷ 19 dùng xi măng pooclang , ðầu thế kỷ 20 ñánh dấu một sự lên ngôi của xi măng pooclang và bắt ñầu từ lúc này danh từ Bê tông ñã ñược

sử dụng và ñược hiểu theo nghĩa bê tông bằng xi măng pooclăng

ðầu thế kỷ 20, với sự ra ñời của xi măng cốt thép, việc sử dụng các hỗn hợp không dẻo ñã dần bị bỏ qua Khi ñó bắt ñầu bê tông dẻo và ñến những năm cuối thế kỷ

là bê tông có ñộ siêu dẻo Hiện nay bê tông cường ñộ cao, bê tông chất lượng cao ñang phát triển mạnh Các phương pháp thiết kế thường ñược tiến hành kết hợp lý thuyết và thực nghiệm

1.2 Nghiên cứu của Feret :

Feret (người Pháp) ñã tiến hành các nghiên cứu quan trọng (1892 - 1896) và tầm quan trọng của nó có tác dụng quyết ñịnh ñối với phát minh các ñịnh luật về bê tông Nghiên cứu này rất rộng chủ yếu trên ñộ chặt của cát và của vữa, nước trộn, sự so sánh cường ñộ của các loại vữa, làm rõ ảnh hưởng của tính chất của cát và thành phần;

nó cho phép lập ra một quan hệ giữa cường ñộ và lượng nước của hỗn hợp

ñộ chặt cực ñại (0,64) ñã ñạt ñược ñối với một hỗn hợp không bao gồm các hạt trung bình, còn các hạt mịn và các hạt lớn có tỷ lệ tương ứng là 1/3 và 2/3

Như vậy Feret ñã làm rõ sự vượt trội của cấp phối không liên tục và ñiều kiện cần thiết ñể có một hỗn hợp ñồng nhất hoàn toàn

b ðộ ñặc chắc của vữa (ð v ) :

Feret ñã nghiên cứu nhiều hỗn hợp của ba loại cốt liệu G,M, F có cùng ñộ sệt và cùng liều lượng cơ bản với một phần xi măng nước trộn xuất phát từ nước làm ẩm, các hạt và xi măng với quan hệ có các hệ số không ñổi

ðv = αg + nm + γf + kc ðối với các hạt tự nhiên (lăn tròn): α = 0,03; n = 0,09, γ = 0,23; k = 0,23,

ðối với các hạt nghiền: α = 0,04; n = 0,083, γ = 0,20; k = 0,23

c ðộ rỗng - ñộ thấm nước:

Peret ñã thấy rằng ñộ rỗng sinh ra do nước trộn bốc hơi không cần thiết cho sự ñông kết sẽ lớn hơn với cát mịn (lượng nước tự do)

ðối với tính chống thấm, ñó là hiện tượng ngược lại

d Cường ñộ của vữa (R v ) :

Một nghiên cứu rộng rãi về cường ñộ của vữa ñã ñược tiến hành bởi Peret bằng cách biến ñổi tất cả các yếu tố của hỗn hợp như sau: nước (E) xi măng (C), không khí (v)

Rv -Là hàm số của lượng nước trộn, lượng cốt liệu

Rv -Là hàm số của ñộ ñặc, ñược biểu thị bằng

v e

) 1 , 0

+

=

v c

c v

v v

V K R

hoặc ( ) 2

c v c v

V V V

Vc K

R

+ +

v c c

c c

c

V V V

V R

K f

trong ñó: K - Hệ số thực nghiệm;

Rc- Cường ñộ của xi măng

1.3 Phương pháp mô ñun ñộ nhỏ của ABRAMS:

Năm 1918 một phương pháp có hệ thống ñể tính toán thành phần của các hỗn hợp bê tông ñã ñược công bố bởi ABRAMS ðặc tính của phương pháp này là hầu như hoàn toàn thực hiện dựa trên một số lớn thí nghiệm

a Tỷ lệ nước/xi măng - Quy luật về cường ñộ :

ABRAMS ñề ra giả thuyết một hỗn hợp bê tông phải ñược phối hợp, ñảm bảo tính dễ ñổ trong các ñiều kiện nào ñó ñã cho và phải ñáp ứng cường ñộ nén xác ñịnh Ông ta ñưa ra quy luật về cường ñộ theo cách sau ñây:

ðối với vật liệu ñã cho, cường ñộ bê tông chỉ phụ thuộc vào một yếu tố duy nhất

là tỷ lệ nước/xi măng

Quan hệ tìm ñược ñối với cuờng ñộ nén có thể ñược viết dưới dạng:

C E c x B

A B

A

/ '

ρ

Công thức này có thể viết theo dạng quen thuộc

X N x x

B

A B

A

] [ ρ

=

trong ñó:

- δ' biểu thị cường ñộ nén ở tuổi xem xét (Rjb, j: ngày tuổi bê tông)

- x tỷ lệ thể tích nước / thể tích biểu kiến của xi măng

-

- E/C tỷ lệ nước / xi măng theo trọng lượng (N/X)

- ρc tỷ trọng biểu kiến của xi măng (ρx)

- A hằng số thực nghiệm

- B hằng số phụ thuộc vào ñặc tính của vật liệu, ñặc biệt của xi măng và tuổi khi thí nghiệm

b Công thức của lượng nước cần thiết của ABRAMS:

Khi xây dựng ñược công thức thực nghiệm biểu thị quan hệ giữa cường ñộ và tỷ

lệ E/X, phải xác ñịnh tỷ lệ xi măng/ cốt liệu ảnh hưởng ñến tỷ lệ nước/ xi măng và xác ñịnh lượng nước cần thiết

ðể làm việc này ABRAMS ñã lập ra công thức cho lượng nước cần thiết có sự liên quan của yếu tố thành phần hạt ñược gọi là mô ñun ñộ nhỏ

Công thức ñối với nước cần thiết là :

=

F

n P

S C

E

F

M

26 , 1

3 , 0 3

Bảng 2.1-Giá trị tối ưu của mô ñun ñộ nhỏ của các thành phần bê tông theo

ABRAMS

Cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu D, mm Liều lượng

4,45 4,60

4,85 5,00

5,25 5,40

5,60 5,85

5,80 5,85

6,00 6,20

350

400

4,30 4,40

4,70 4,80

5,10 5,20

5,50 5,60

5,73 5,80

5,88 5,90

6,30 6,40 Các giá trị này ñược xác ñịnh từ nhiều thí nghiệm trong phòng thí nghiệm Các tác phẩm của ABRAMS ñược viết trước khi dùng ñầm chấn ñộng Các thí nghiệm có tính chất hệ thống ñã chỉ ra rằng khi dùng chấn ñộng, trong thực tế, phải giảm số lượng cát trong hỗn hợp so với giá trị tím ñược bởi phương pháp ABRAMS không dùng chấn ñộng Tuy nhiên, không có bảng các giá trị chính xác nào ñã ñược cho ñối với bê tông ñầm rung

Tỷ lệ cốt liệu nhỏ

Khi ñã xác ñịnh kích cỡ lớn nhất của cốt liệu hoặc theo các quy ñịnh, hoặc bằng các ñiều kiện sử dụng, một modun ñộ nhỏ cực ñại ñược phép xác ñịnh, lúc ñó phải xác ñịnh các tỷ lệ thích hợp của cốt liệu nhỏ và to, ñược xử lý riêng rẽ, ñể ñạt ñược modun

ñộ nhỏ mong muốn của hỗn hợp

Tỷ lệ phần trăm cát cần thiết ñược tính toán theo cách sau ñây:

Phần trăm cát : ,%

) ( ) (

) ( ) ( 100

a F b F

o F b F M M

M M

Chỉ số b biểu thị cốt liệu to

Ví dụ: Cho ñá sỏi cỡ 5/10mm có modun ñộ nhỏ (Mn)b = 6,50 và cát 0/5mm có modun ñộ nhỏ (Mn)a = 2.60 Ví dụ : Chọn modun ñộ nhỏ của hỗn hợp (Mn)0 = 5 liều lưọng xi măng bằng 300 kg/m3

(MF)b - (MF)0 = 6,50 - 5,00 = 1,50 (MF)0 - (MF)b = 6,50 - 2,60 = 3,90

9 , 3

5 , 1 100 6 , 2 5 , 6

5 5 , 6

Vì vậy VALETTE ñã ñề xuất phương pháp này gọi là liều lượng bê tông có ñộ chắc

cao nhất hoặc liều lượng bê tông có lượng cát ắt nhất, hoặc liều lượng bê tông có cấp phối gián ựoạn

Trong trường hợp thông thường, có hai loại cốt liệu :

- Cát vắ dụ : 0/5mm

- đá (sỏi) luôn thể hiện sự không liên tục với cát, vắ dụ ựá (sỏi) 16/25mm đầu tiên chuẩn bị vữa ựặc với lượng xi măng tối thiểu Vữa này ựạt ựược bằng cách ựo các lỗ rỗng của cát ướt và lấp ựầy thể tắch các lỗ rỗng bằng một thể tắch ngang bằng của hố toàn xi măng (Vx = Vrcát)

Sau ựó thêm nhiều nhất sỏi ướt phù hợp với thể tắch ựổ tạo ựược sự làm ướt ựầy

ựủ, cho phép ựổ khuôn ựầy, với việc thi công dễ dàng trong ựiều kiện ở công trường Như vậy bê tông ựặc ắt cát nhất

để kiểm tra, tiến hành trộn một mẻ bê tông với thành phần ựã xác ựịnh; ựánh giá chất lượng của sản phẩm so với chất lượng mong muốn và bằng cách ựo tỷ trọng của

bê tông tươi

1.5 Phương pháp thực tế ựược ựơn giản hoá :

Các phương pháp trên là những phương pháp lý thuyết, khi áp dụng cần có sử dụng ựiều chỉnh cho thắch hợp

1.5.1 Thành phần chung

Xét ựến các tiến bộ ựược thực hiện về phương tiện ựầm (ựầm rung và ựầm mạnh

có tần số cao), cần ựiều chỉnh thành phần bê tông cho phù hợp Thành phần theo thể tắch thông thường giả ựịnh: G = 820 L ; S = 420 L ; G+S+C+E=1m3

Theo khối lượng C.E.B.T.P ựề nghị liều lượng chuẩn sau ựây cho 1 m3 bê tông thường ựầm chấn ựộng tại chỗ

1.5.2 Biến ựổi liều lượng xi măng :

Thực tế là liều lượng 350 kg/m3 ựược coi là liều lượng bình thường thông thường nhất

Tuy nhiên người ta có thể biến ñổi nó theo chất lượng yêu cầu ñối với bê tông hoặc theo các quy ñịnh của tiêu chuẩn

Ngoài ra, liều lượng xi măng về nguyên tắc có thể ñược giảm ñi, nếu tăng kích thước D của cốt liệu và lượng xi măng tăng lên, nếu giảm giá trị của D

Lượng xi măng càng lớn khi yêu cầu cường ñộ càng cao và nó phải khá lớn ñối với bê tông không bị thấm Tất nhiên lượng xi măng không nên ít hơn 300kg và nhiều hơn 525kg/1 m3 bê tông

1.5.3 Biến ñổi tỷ số ð/C = Sỏi/ cát

Giá trị của tỷ số này nói chung bằng 2, tuy nhiên có thể biến ñổi nó trong các tỷ

lệ khá rộng, phương pháp ñơn giản hoá ñược ñề nghị bởi C.E.B.T.P cho phép nằm trong phạm vi sử dụng thông thường của biểu ñồ (1,6 < ð/C< 2,4) Tỷ số ð/S càng lớn , về nguyên tắc bê tông có cường ñộ càng cao, nhưng khi ñó nó sẽ nhậy cảm với ảnh hưởng của thành ván khuôn, với sự phân tầng và nó thể hiện khó thi công vì tính dễ dổ kém ðối với ð/C > 2,4, có nguy cơ bê tông bọ rỗng nhẹ Mặt khác, nếu cát chứa khá nhiều thành phầnbột mịn, người ta có thể lấy ð/C lớn hơn nếu cát thiếu thành phần hạt nhỏ hoặc nếu nó nhám (cát nghiền) ðối với một kích cỡ cốt liệu D > 25mm, người ta lấy ð/S hơi nhỏ một chút và ngược lại

ðây là một vài chỉ dẫn thực tế:

Bê tông rất dẻo, nhiều vữa, tính dễ thi công tốt, cho các thông số mặt tường có bộ mặt ñẹp dễ ñổ nói riêng trong ñiều kiện ñộ sét thông thường (ñộ sụt từ 6 ñến 5 cm), nhưng không cho các cường ñộ ñặc biệt

Bê tông có ñộ chặt cao: Khi có ñộ sụt thấp (ñộ sụt 1 ñến 3) cho cường ñộ về mặt

lý thuyết là khá lớn, nhưng dễ bị phân tầng và nhậy cảm với hiệu ứng của thành khuôn, cần có sự thận trọng khi ñổ bê tông và ñặc biệt cần chấn ñộng mạnh Trong trường hợp này, nên làm một vài thí nghiệm trước, cho phép xác ñịnh tỷ số G/S tối ưu:

2,2 < ð/C< 2,4 C.E.B.T.P ñề nghị ñối với phương pháp này nên tham khảo phương pháp của FAURY sẽ ñược nghiên cứu sau và cho các giá trị sau ñây:

ðối với A = 32, giá trị cực ñại ð/C = 1,6

A = 25, giá trị trung bình ð/C = 2

A = 18, giá trị cực tiểu ð/C = 2,4

1.5.4 Cải biến liều lượng nước:

Liều lượng nước chỉ cĩ thể được xác định một cách cĩ giá trị với độ chính xác nào đĩ bằng các thí nghiệm trước Phải đạt được bê tơng và độ dẻo phù hợp với việc thi cơng đúng đắn cơng trình cĩ tính đến các đặc điểm và phương tiện thi cơng

Tuy nhiên người ta cĩ thể ấn định với tổng lượng nước N cho cốt liệu khơ bằng cách chấp nhận quy định sau đây đối với lượng dung xi măng X

0,4 < N/X< 0,6 trung bình là 0,5

0,4≤ N/X (thậm chí N/X = 0,25)

Quy định này là sự gần đúng ban đầu và sơ sài Người ta muốn hướng tỷ lệ này tới 0,4 và thậm chí nhỏ hơn, nếu muốn cĩ bê tơng khơ, nếu dùng sỏi thơ (vi dụ D = 40mm) nếu cát cĩ ít thành phần mịn, nếu trị số sỏi cát khá cao, hoặcnếu người ta dùng chất tăng dẻo hoặc siêu dẻo trong bê tơng

Người ta hướng tỷ lệ này với 0,6 trong trường hợp bê tơng dẻo , cĩ sỏi liệu nhỏ (∆ = 15mm), cát cĩ ít thành phần mịn,(modun độ nhỏ bé) hoặc giá trị của sỏi/cát nhỏ,

bê tơng yêu cầu cường độ thấp được điều chỉnh bằng nước

và để cải biến tuỳ tình hình tỷ số sỏi/cát

- Xác định chính xác liều lượng nước ứng với độ dẻo mong muốn

- Kiểm tra theo mẻ trộn bê tơng nếu liều lượng được đề nghị tương ứng đúng với 1m3 bê tơng

- Tuỳ tình hình chế tạo một vài mẫu cho phép suy đốn về cường độ khả dĩ ở tuỏi

7 và 28 ngày

2 Phương pháp lý thuyết về thành phần bê tơng:

Chúng ta đã thấy các phương pháp xác định thành phần tổng bê tơng chủ yếu là thực nghiệm và kinh nghiệm Nhưng cĩ nhiều ý định cho thành phần lý thuyết của bê tơng Chúng ta sẽ xem xét một vài phương pháp

2.1 Phương pháp Fuller và Thompson:

Fuller - Thompson bằng các thí nghiệm đã đi đến kết luận là tồn tại một vài đường cong thành phần hạt lý tưởng Họ đã thấy rằng các đường cong này là các thành phần elip ở phần thấp nhất và sau đĩ tiếp tục là đoạn tiếp tuyến với đoạn cong đĩ Phương trình của phần elip là :

a và b là trục của elip có trị số là hàm số của kích cỡ cốt liệu và hình dạng hạt

Sau ñó Fuller và Thompson ñã phát hiện là các ñường thành phần hạt gần với hình parabon mà phương trình chung là : Pt = 100 x

n D

2 / 1 ) (

q r

r

D

d D

d D

Hệ quả lý thuyết của thành phần hạt hình Parabol ñã ñược Anderson làm rõ và chứng minh rằng trị số của q càng nhỏ ñộ ñặc của hỗn hợp càng cao, khi q tiến tới 0 thì

ñộ rỗng cũng tiến tới 0 ðể ñạt ñược một vật liệu hạt có cấu trúc ñặc cần chọn một giá trị q ñủ nhỏ Ở thời kỳ ñó người ta khuyên nên dùng q trong lân cận 1/2 ñể làm bê tông Ngày nay do công nghệ ñổi mới ñể chế tạo các bê tông có cường ñộ rất cao người ta ñã sử dụng các cốt liệu có ñường kính rất nhỏ từ 0,6-1mm và sử dụng cấp phối có q rất nhỏ

Popovice ñã chứng minh rằng modun ñộ nhỏ phụ thuộc vào D, r cho mọi ñường thành phần hạt parabon theo công thức:

MFn = 3,32 [log(10D) - 0,4343 r (1-10D)1/2]

hoặc bằng công thức ñơn giản hoá : MFn = 3 log (10D) - 0,95r

Như vậy môñun ñộ nhỏ của cát ảnh hưởng lớn ñến thành phần của bê tông cấp của r

Công thức thành phần hạt tính bằng phần trăm:

1 1 100

2.3 Công thức thành phần hạt của Bolomey

Bolomey ñã nhận thấy rằng các hỗn hợp ñạt ñược bằng phương pháp Fuller cho

bê tông tương ñối cứng, ông ta ñã ñề nghị sự cải biến sau ñây ñối với parabon Fuller:

2 / 1

=

D

d f f

P

Trong ñó f là một hằng số kinh nghiệm, các ký hiệu khác có cùng ý nghĩa như ở trên Giá trị của f ñược chọn phụ thuộc vào tính dễ ñổ và hàm lượng nhiều nhất các hạt nhỏ

Phương trình trên có thể áp dụng bình thường cho tất cả các vật liệu rắn tạo nên hỗn hợp Nhưng, trong thực tế, ñường cong thành phần hạt của xi măng là không thể biến ñổi Bolomey cũng chỉ áp dụng quan hệ này cho các hạt lớn hơn 0,1mm

Trong trường hợp này, ñối với một thành phần xi măng C theo trọng lượng 6%, ñạt ñược công thức sau:

C C P

hay

X X P

hoÆc :

C D

d F C

f P

−

=

1

1 )

1 (

2 / 1

X D

d f X

f P

−

=

1

1 )

1 (

2 / 1

trong ñó

p: thành phần trọng lượng của riêng cốt liệu, có ñường kính nhỏ hơn d, trong khi

ñó Pt biểu thị thành phần trọng lượng của tất cả các chất rắn, trong ñó có xi măng (X) BOLOMEY ñã cho các giá trị của f ñược ñánh giá là thích hợp và ñược trình bày trong bảng (2.2) dưới ñây:

Bảng 2.2: Các giá trị của hằng số BOLOMEY f

Loại bê tông Bê tông ñược chấn

ñộng

Bê tông mềm

Bê tông cốt thép

Bê tông chảy

Bê tông bơm

Các hạt ñá nghiền 0.08 ñến 0.10 0.12 ñến 0.14 0.14 ñến

0.16

2.4 Phương pháp của FAURY

Các thành phần khác nhau của bê tông ñược mô tả ở trên ñều tuân theo một giả ñịnh việc ñổ bê tông khối lớn hoặc trong tất cả các trường hợp, ñã bỏ qua về mặt lý thuyết tất cả các hiện tượng có thể gây trở ngại cho việc ñổ bê tông trong khuôn Vậy

mà trong thực tế việc ñổ bê tông cốt thép, ñã gặp những trở ngại do sự có mặt của cốt thép, thành khuôn Vì vậy phải tính ñến việc lựa chọn thành phần hạt, CAQUOT ñã ñề xuất lần ñầu tiên năm 1936 một lý thuyết chung về kết cấu hạt của bê tông ñã làm rõ

sự cần thiết phối hợp bê tông theo các ñặc tính về thể tích và về bề mặt khuôn, trong

ñó FAURY ñã xét ñến hiện tượng này trong phương pháp cấp phối bê tông

2.4.1 Hiệu ứng thành

Có thể cụ thể hoá hiệu ứng thành, bằng những khó khăn xảy ra khi ñổ ñầy khuôn

có bề mặt tiếp xúc lớn của bê tông với ván khuôn, cốt thép, cốt liệu v.v

Hỗn hợp phải ñủ dẻo, có tính ñến các phương tiện ñầm chặt ñược bố trí ở công trường, ñể ñổ ñược dễ dàng trong các khuôn của các kết cấu mà không xảy ra khuyết ñiểm ðể làm ñược việc này, bê tông phải ñi qua các mắt lưới cốt thép và lấp ñầy tất cả các bộ phận của ván khuôn, sao cho trong kết cấu không có chỗ nào thiếu vật liệu Ngoài ra, hỗn hợp phải ñược ñổ khuôn hoàn toàn vào thành ván khuôn và bảo ñảm sự bao bọc tốt cốt thép Trong kết cấu bê tông cốt thép, dựa trên giả thuyết rằng cốt thép dính bám tốt vào bê tông xung quanh mà không có sự tách ra hoặc trượt khi giãn dài

và ñể các lực ñược truyền chính xác từ cốt thép vào bê tông

Cuối cùng, cần ñầm chặt hợp lý với sự bố trí cốt thép phức tạp nhất ðiều quan trọng là bê tông ñạt tới ñộ ñặc tương ứng với chất lượng yêu cầu Vậy sẽ phải nghiên cứu các vấn ñề sau:

- Các ñiều kiện của bê tông chảy vào bên trong ván khuôn

- Các ñiều kiện liên quan ñến ván khuôn và ñến việc ñầm chặt bê tông

ðể di chuyển vào ván khuôn, bê tông phải di chuyển qua các thanh thép tạo thành các mắt lưới hoặc các khe

Một mắt lưới a x b hoặc một khe e ñược ñặc trưng, bởi bán kính trung bình của

Như vậy mức ñộ cản trở bê tông ñi qua một mắt lưới trung bình R, phụ thuộc vào ñường kính lớn nhất của cốt liệu D FAURY ñã cho các giá trị mà ông ta cho là có thể phù hợp với

R

D

< 2 Trong thực tế ñể dễ ñổ bê tông, các kỹ sư thường dùng quá liều lượng xi măng Cách này, nếu nó có tác dụng làm tăng lượng vữa xi măng cho bê tông, thì rõ ràng là không ñủ Dù rằng tăng lượng xi măng từ 300 ñến 500kg/m3 mà không cải biến bộ xương của nó khó có thể cho phép các hạt cốt liệu quá to di chuyển giữa các cốt thép

b ðiều kiện ván khuôn và việc ñầm chặt bê tông

Trong khi ñổ bê tông, các viên cốt liệu ñi ñến va vào và dừng lại ở chỗ cốt thép

và thành ván khuôn Bê tông ñầm chặt không tốt ở gần các bề mặt cứng vì các viên cốt liệu chỉ có thể chuyển ñộng theo những hướng gần song song với thành Hiệu ứng thành vách làm giảm ñộ chặt của hỗn hợp ñã ñổ, nếu số lượng vữa không ñủ ñể lấp ñầy các lỗ rỗng phụ giữa các hạt sỏi

Chúng ta coi bê tông có khối lượng không xác ñịnh bao gồm x% là ñá (sỏi) Nếu chúng ta tưởng tượng cắt bê tông này theo một mặt giả ñịnh A-A, diện tích của các viên sỏi bị cắt ñược biểu bằng x% của tổng diện tích mặt cắt Hình 2.1

Hình 2.1 Sơ ñồ mặt cắt AA

Bây giờ chúng ta giả ñịnh rằng bê tông tiếp xúc với mặt của thành bên P Một mặt phẳng cắt song song với P là vô cùng gần với thành không cắt một viên sỏi nào, nhưng càng ngày mặt phẳng này càng cách xa P mà vẫn song song, phần trăm của diện tích của các viên sỏi bị cắt tăng lên dần và trở thành x% từ một khoảng cách P, nó tăng lên theo kích thước cực ñại D của sỏi

CAQUOT ñã chứng minh rằng ñối với một khuôn, hiệu quả của thành có thể ñược xác ñịnh từ các tính chất của khuôn với sự trung gian là ñường bán kính trung bình của khuôn R, mà nó ñược xác ñịnh theo công thức:

R =

b

k F

V

trong ñó: Vk- thể tích sẽ ñược làm ñầy của bê tông

Fb- diện tích của các thành phần và cốt thép của khuôn tiếp xúc với bê tông

R- ñường kính trung bình của khuôn

Lý thuyết chung của CAQUOT và những thí nghiệm ñã thực hiện, ñặc biệt bởi FAURY, chỉ ra rằng nếu hỗn hợp các hạt nhỏ và trung bình của bê tông thoả mãn ñịnh luật về thành phần hạt thích hợp, tỉ lệ các hạt lớn ñưa vào trong hỗn hợp dần dần giảm

ðối với một cốt liệu ñã cho, chúng ta có thể xác ñịnh ñược kích cỡ lớn nhất thực

tế D Theo sự phân tích thành phần hạt cung cấp một biên ñộ cực ñại của giá trị tương ứng với kích cỡ của các sàng di

Gọi d1 là ñường kính của lưới sát bên dưới D, tức là lưới ñầu tiên không ñể tất cả vật liệu lọt qua

d2 là ñường kính của lưới sát ngay dưới d1

x là phần trăm của hạt trên d1 và dưới hoặc ngang bằng với D, tức là các hạt ñược giữ lại bởi sàng d1

y là phần trăm các hạt nằm trong khoảng d1 và d2

Như vậy x, y là các lượng sót riêng

FAURY ñề nghị một ngoại suy tuyến tính như sau:

D = d1 + (d1 - d2)

y

x

2.4.3 Qui tắc thông thường liên quan ñến tỉ số D/R

ðể xác ñịnh R phải xem xét phần ván khuôn có nhiều cốt thép nhất Trong trường hợp ñó, phải có:

D/R < 1 hoặc D < R

Nhưng việc dùng một loại ñá quá nhỏ là không hợp lý, vì lượng nước trộn khi ñó

sẽ rất lớn Vậy phải chọn D sao cho: 0,8 < D/R < 1

Trong trường hợp mà kết cấu có nhiều thép, mật ñộ cốt thép cao và ở trong một thể tích nhỏ nên sử dụng một loại bê tông lỏng ñặc biệt – bê tông tự ñầm chắc

2.4.4 Chỉ số ñộ rỗng

Khi xác ñịnh thành phần bê tông theo phương pháp FAURY, thí nghiệm ñầu tiên phải làm là phân tích thành phần hạt của các thành phần cấu tạo Phân tích này cho phép ñạt ñược cỡ D của hạt lớn nhất

ðối với một bê tông có ñộ sụt ñã cho, với các vật liệu ñã cho, có thể xác ñịnh một thể tích cực ñại các chất rắn tương ứng với thể tích rỗng nhỏ nhất

CAQUOT ñã ñề nghị một lý thuyết ñược kiểm tra bằng thực nghiệm bởi FAURY

và nó cho phép tính toán ñộ rỗng cực tiểu tương ứng với thể tích tổng cộng của nước

tự do cần thiết cho việc ñổ bê tông và không khí ñược chứa trong bê tông

Chỉ số ñộ rỗng I, tương ứng với thể tích biểu kiến, bằng với tỉ số thể tích lỗ rỗng của bê tông tươi lúc bê tông bắt ñầu cứng lại, ñược cho bởi công thức sau ñây:

I = 5

D

K

trong ñó: I- một giá trị lý thuyết cực tiểu K là một hệ số bằng số ñược xác ñịnh bằng thực nghiệm và nó phụ thuộc vào ñộ sệt của bê tông vào cường ñộ ñầm chặt và bản chất của cốt liệu; D là kích cỡ lớn nhất của cốt liệu

Trong bảng 2.3 là các giá trị ñề nghị của FAURY ñối với hệ số K Phòng thí nghiệm cầu ñường trung tâm (LCPC) mới ñây ñã tiến hành nghiên cứu có hệ thống Với các phương tiện ñổ bê tông hiện hành, L.C.P.C ñề nghị các giá trị của K nhỏ hơn giá trị ñược ñề nghị bởi FAURY và ñược nêu lại ở bảng 2.4

Bảng 2.3 Giá trị của K do FAURY ñề nghị

ðộ sệt và sự ñầm chặt Cát và sỏi sàng Cát sông và dăm Cát và dăm ñều

nghiền Rất lỏng ñể ñổ không cần

ñầm 0.37 và ở trên 0.405 và ở trên 0.450 và ở trên Dẻo - ñầm chặt trung bình 0.35 - 0.37 0.375 - 0.405 0.430 - 0.460 Khô - ñầm chặt thật cẩn thận 0.330 - 0.350 0.355 - 0.385 0.400 - 0.430

Bảng 2.4 Các giá trị K ñược ñề nghị theo các thí nghiệm gần ñây của L.C.P.C

Thông thường - chấn ñộng thường 0.26 - 0.28 0.28 - 0.30 0.30 - 0.34 Khô - chấn ñộng 0.25 - 0.27 0.26 - 0.28 0.28 - 0.30 Rất khô - chấn ñộng mạnh ≤ 0.24 ≤ 0.25 ≤ 0.27

Chỉ có giá trị ñối với bê tông ñổ thành khối không xác ñịnh, ít hoặc không có cốt thép ðối với bê tông cốt thép cần tính ñộ tăng lỗ rỗng do hiệu ứng của thành vách Phù hợp với lý thuyết của CAQUOT, FAURY ñã xác ñịnh bằng thực nghiệm rằng ñộ rỗng phụ ñó biến ñổi như sau:

75 0

' '

−

=

D R

K

I

trong ñó: K’ là một hệ số bằng số, mà giá trị của nó bằng 0.004 ñối với bê tông mềm, ñược ñầm bằng cách ñổ ñơn giản và bằng 0.002 ñối với bê tông khô, ñược ñầm mạnh Người ta có thể lấy K’ = 0.003 cho bê tông thông thường

Cuối cùng, chỉ số tổng cộng về ñộ rỗng I có thể tính theo công thức:

I =

75 0

' 5

−

+

D R

K D

K

Giá trị của I tìm ñược như vậy là giá trị lý thuyết cực ñiểm trong thực tế phải ñược lấy số tròn tăng lên

2.4.5 Phương pháp các chỉ tiêu theo trọng lượng

FAURY ñã ñề xuất một phương pháp ñược gọi là các chỉ tiêu trọng lượng, nó cho phép xác ñịnh bằng tính toán các phần trăm của các cốt liệu khác nhau trước khi phối hợp bê tông

ðối với mỗi cỡ hạt bị tác ñộng bởi một chỉ số trọng lượng, nó thích hợp với cỡ hạt ñó (bảng 2.5)

Bảng 2.5 Các chỉ số trọng lượng của các cỡ hạt khác nhau

Chỉ số trọng lượng của một hỗn hợp bằng tổng số của các tích số của tỉ lệ thể tích tuyệt ñối của các hạt của mỗi cỡ với chỉ số trọng lượng tương ứng (ih.ρh )

Vậy chúng ta phải giải hệ thống phương trình:

ig, is và ic là các chỉ số trọng lượng của ñá, của cát và của xi măng

i0 /D/2 và iD/2 /D là chỉ số trọng luợng của hạt trung bình và hạt lớn;

a và b là tỉ lệ của các hạt trung bình và hạt lớn

Khi ñã biết chỉ số trọng lượng và các tỉ lệ của xi măng, chỉ còn phải giải hệ thống phương trình có hai ẩn số:

2.4.6 Phương pháp ñơn giản hóa theo ñộ ñặc của hỗn hợp khô

Một mô hình ñơn giản, nhưng tổng hợp ñược quan hệ giữa ñộ ñặc và các thông số thành phần của bê tông (hình 2.2)

Hình 2.2: Mô hình ñơn giản hóa mô tả sự phụ thuộc giữa tính dễ ñổ

và các thông số của thành phần bê tông

Phần ñặc của vật liệu, khi không có mặt của nước, ñược ñồng hóa thành một hỗn hợp ñộ ñặc của nó phụ thuộc trước hết vào giải hạt (d/D) và sau ñó vào các thể tích

tương ứng của các pha khác nhau và phụ thuộc vào hình dạng các hạt Một mô hình toán học ñã ñược nêu ra, ñề nghị cách giải một bài toán bằng cách tính ñến các tương tác: của hai cỡ hạt, Caquot ñã ñề nghị quan công thức sau:

5 (d/D)

k

r=trong ñó: r là ñộ rỗng của hỗn hợp (tức là 1 trừ ñi ñộ ñặc);

d, D –là ñường kính hạt min và max

k- hệ số lấy từ 0.3-0.45

- Hàm số ñộ ñặc có dáng một ñường cong lồi duy nhất Nói cách khác, khi mà liều lượng của một loại biến ñổi từ 0 ñến 100% (các thành phần khác có giá trị tương ứng không ñổi), ñộ ñặc tăng lên qua một cực ñại, sau ñó giảm ñi

Một yếu tố khác dễ ảnh hưởng ñến ñộ chặt tổng thể là tính ñồng nhất: Sự phân tầng nói chung làm giảm ñộ ñặc tổng thể

ðộ ñặc của bê tông là tỷ số: (thể tích ñặc + thể tích chất lỏng)/thể tích toàn bộ (hoặc có thể cộng thêm một hàm lượng không khí)

ðộ ñặc của hồ là tỷ số: thể tích chất dính kết/thể tích hồ (ñó là số hạng xuất hiện trong công thức Feret, nó tạo ra trước hết cường ñộ cơ học của vật liệu ñông cứng) Việc sản xuất bê tông bao gồm việc bơm vào các lỗ rỗng của hỗn hợp vật liệu khoáng một lượng nước có khả năng trong thời gian ñầu lấp ñầy lỗ rỗng này, sau ñó tách xa các hạt ñể cho phép có các chuyển ñộng liên quan và làm cho vật liệu có tính

dễ ñổ

Khi ñó tính dễ ñổ ñược gắn trực tiếp với sự chênh lệch giữa thể tích nước và ñộ rỗng của hỗn hợp hạt:

Pð = f(N – r) Nhờ có mô hình này, người ta có thể hiểu ñược dáng của những ñường cong nhận ñược khi thay ñổi tỷ số cát/cốt liệu của bê tông với hàm lượng nước không thay ñổi (hình 2.2) Người ta cũng thấy rằng sẽ có lợi khi thêm vào bê tông gầy một lượng nào

ñó chất bột mịn trơ có thành phần hạt như của ximăng ñể cải thiện tính dễ ñổ Cuối cùng, vai trò của chất tăng ñộ chảy ñược phân biệt rõ ràng với vai trò của nước: phụ gia chống vón tụ các hạt, và như vậy giảm số hạng r, khi ñó nước sẽ ñược biểu thị bằng số hạng N (trong thực tế, phụ gia luôn ñược cung cấp dưới dạng một dung dịch nhớt thế nào ñó ñể việc pha trộn nó tác ñộng trên cả hai số hạng)

2.4.7 Mô hình Farris cải biến

Phương pháp theo ñộ ñặc, nếu nó cho phép hiểu ñược những hướng biến ñổi chính, ñược áp dụng tốt hơn nếu bê tông kém “dãn nở” tức là nếu sự sắp xếp các hạt gần với hỗn hợp khô ðối với bê tông từ rất dẻo ñến chảy thì chênh xa trường hợp lý tưởng này Khi ñó, nên áp dụng mô hình thể huyền phù như mô hình Farris

Lý thuyết này ñã ñược phát triển ñể mô tả ñộ nhớt của một hỗn hợp có n loại hạt

mà kích thước rất khác nhau (d1 >> d2…>> dn) Trong trường hợp bê tông, ví dụ như người ta có thể coi hạt ñá là cỡ hạt lớn nhất, theo sau là cát (loại 2), hỗn hợp ximăng +

phụ gia có ựộ mịn như ximăng (tro bay, xỉ và bột, loại 3) và cuối cùng là muội silic (loại 4)

Khi ựó, nguyên lý cơ bản của mô hình là xét rằng mỗi loại hạt i ỘxemỢ môi trường trong lỗ rỗng của nó (nước + hạt nhỏ hơn) như là một chất lỏng nhớt ựồng nhất độ nhớt riêng của hỗn hợp các hạt i là tắch của ựộ nhớt của môi trường trong lỗ rỗng với một số hạng (hàm số H), tắnh ựến hàm lượng của cỡ hạt i trong môi trường này Mặt khác, ựể ựánh giá số hạng hàm lượng, người ta dựa vào ựại lượng ai, ựộ ựặc riêng của loại i i biểu thị tỷ lệ cực ựại của nhóm i mà người ta có thể ựặt vào một bình ựơn vị

đó là số hạng i (với i = 3 và 4) cho phép tắnh ựến sự có mặt của phụ gia chống vón

tụ, i tăng lên khi người ta thêm vào bê tông phụ gia dẻo (hoặc một phụ gia siêu dẻo), ựến một liều lượng cực ựại gọi là liều lượng bão hòa

Vậy, ựộ nhớt có thể viết như sau:

[ ]

1 [ ]

1

2 2

1 3 3 1

2 2 1

1

φφ

φ

φφ

φφ

ộộ

a

H a

H a

H a H

H cần là một hàm số tăng dần, hướng về các giá trị rất lớn khi biến số tiến về 1, tức

là khi người ta tìm cách lấp ựầy một cỡ hạt ựã cho bằng một số lượng môi trường phần rỗng ựơn giản là bằng ựộ rỗng của cấp hạt xem xét

3 Các phương pháp tắnh toán thành phần bê tông hiện hành

Các phương pháp thiết kế thành phần bê tông ựược sử dụng rộng rãi hiện nay là: phương pháp DoE của Ban môi trường Anh ( The British Department of the Environment), của Viện bê tông Mỹ (The American Concrete Institute), phương pháp

″ Dreux - Gorisse ″ của Pháp, phương pháp Mơựooc (L.J Murdock) của Anh, phương pháp của Hội ựồng bê tông Pooclăng ( The New Zealand Porland Concrete Association), phương pháp Bolomey - Skramtaev (Nga) Mỗi phương pháp ựều có phạm vi thắch dụng riêng Trong khuôn khổ giáo trình này xin ựược giới thiệu 3 phương pháp : phương pháp Bolomey - Skramtaev (sử dụng phổ biến ở Việt nam), AC

I, và phương pháp ″Dreux - Gorisse″ (sử dụng phổ biến ở Pháp và một số nước châu Âu) Cả ba phương pháp ựều là phương pháp lý thuyết kết hợp với ″thực nghiệm″ dựa trên cơ sở lý thuyết ″thể tắch tuyệt ựối″, có nghĩa là tổng thể tắch tuyệt ựối (hoàn toàn ựặc) của vật liệu trong 1m3 bê tông thì bằng 1000 lắt Chúng chỉ khác nhau ở chỗ lựa chọn thành phần và tỷ lệ các cấp hạt cốt liệu

3.1 Phương pháp Bolomey - Skramtaev:

Cơ sở lý thuyết của phương pháp này : Thể tắch bê tông ựược coi là hoàn toàn ựặc và là tổng của các thể tắch ựặc riêng rẽ của các vật liệu tạo ra bê tông

Vab =1000 = Vax + Vac + Vax + Van

Các bước tắnh toán