Nghiên cứu sử dụng tỷ lệ phụ gia hợp lý để cải thiện chất lượng bê tông sử dụng đá trên địa bàn tỉnh quảng ngãi

LỜI CẢM ƠNLuận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng dân dụng và công nghiệp; với đề tài “NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TỶ LỆ PHỤ GIA HỢP LÝ ĐỂ CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG SỬ DỤNG ĐÁ TRÊN ĐỊA

Trang 1

ĐINH VĂN KHANH

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TỶ LỆ PHỤ GIA HỢP LÝ ĐỂ CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG SỬ DỤNG ĐÁ

TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH QUẢNG NGÃI

LUẬN VĂN THẠC S Ĩ

KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG

Đà Nẵng- Năm

Trang 2

2019-ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐINH VĂN KHANH

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TỶ LỆ PHỤ GIA HỢP LÝ ĐỂ CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG SỬ DỤNG ĐÁ

TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH QUẢNG NGÃI

dân dụng và công nghiệp

LUẬN VĂN THẠC S Ĩ

KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS TS TRƯƠNG HOÀI CHÍNH

Đà Nẵng - Năm

Trang 3

2019-Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận văn

Đinh Văn Khanh

Trang 4

LỜI CẢM ƠN

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng dân dụng và công

nghiệp; với đề tài “NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TỶ LỆ PHỤ GIA HỢP LÝ ĐỂ CẢI

THIỆN CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG SỬ DỤNG ĐÁ TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH QUẢNG NGÃI” là kết quả của quá trình cố gắng không ngừng của bản thân và được sự

giúp đỡ, động viên khích lệ của các thầy, bạn bè đồng nghiệp và người thân Qua trang viết này, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới những người đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập - nghiên cứu khoa học vừa qua.

Tôi xin tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đối với thầy giáo PGS.TS Trương Hoài Chính – Giảng viên Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng đã trực tiếp tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài liệu, thông tin khoa học cần thiết cho luận văn này.

Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng, Khoa Xây dựng dân dụng và Công nghiệp đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt công việc nghiên cứu khoa học của mình.

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, đơn vị công tác đã giúp

đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện Luận văn.

Tác giả luận văn

Đinh Văn Khanh

Trang 5

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Bố cục đề tài 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU BÊ TÔNG 3

1.1 BÊ TÔNG 3

1.1.1 Khái niệm 3

1.1.2 Phân loại 3

1.2 CẤU TRÚC CỦA BÊ TÔNG 4

1.2.1 Sự hình thành cấu trúc của bê tông 4

1.2.2 Cấu trúc vĩ mô 5

1.2.3 Cấu trúc vi mô 5

1.3 CÁC THÀNH PHẦN CẤU TRÚC CỦA BÊ TÔNG 7

1.3.1 Xi măng 7

1.3.2 Nước 8

1.3.3 Cát 8

1.3.4 Đá dăm 12

1.3.5 Phụ gia bê tông 14

1.4 KẾT LUẬN 17

CHƯƠNG 2 CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG 18

2.1 CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG 18

2.1.1 Khái niệm 18

2.1.2 Cường độ chịu nén của bê tông (Rn) 18

2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tông: 20

2.2 MÁC VÀ CẤP ĐỘ BỀN CỦA BÊ TÔNG 22

2.2.1 Mác bê tông 22

2.2.2 Cấp độ bền chịu nén 23

2.3 BIẾN DẠNG CỦA BÊ TÔNG 23

2.3.1 Biến dạng do co ngót 24

2.3.2 Biến dạng do tải trọng tác dụng ngắn hạn 24

2.3.3 Biến dạng do tải trọng tác dụng dài hạn – từ biến 26

Trang 6

2.3.4 Biến dạng nhiệt 27

2.4 MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA BÊ TÔNG 27

2.5 KẾT LUẬN 28

CHUƠNG 3 THÍ NGHIỆM THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG KHI SỬ DỤNG PHỤ GIA 29

3.1 CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM 29

3.1.1 Xi măng 29

3.1.2 Cát 30

3.1.3 Đá dăm đá phong hóa 1x2 cm 31

3.1.4 Nước 33

3.1.5 Phụ gia 33

3.2 QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN: 34

3.2.1 Thiết bị thí nghiệm 34

3.2.2 Chuẩn bị mẫu thử 34

3.2.3 Tiến hành thử 35

3.2.4 Tính kết quả 35

3.3 XÁC ĐỊNH CẤP PHỐI, KẾ HOẠCH VÀ VẬT TƯ ĐÚC MẪU 36

3.3.1 Thành phần cấp phối theo Quyết định số 1329/QĐ-BXD ngày 19/12/2016 của Bộ Xây dựng về việc Công bố định mức sử dụng vật liệu [15] 36

3.3.2 Thành phần cấp phối theo Quyết định số 1329/QĐ-BXD ngày 19/12/2016 của Bộ Xây dựng có sử dụng phụ gia [15] 37

3.3.3 Xác định số lượng mẫu đúc thí nghiệm, chuẩn bị vật tư 37

3.4 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ SỤT BÊ TÔNG 39

3.6 TỔNG HỢP KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN MẪU CÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ 42

3.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 43

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (BẢN SAO)

PHỤ LỤC

Trang 7

Mã số: : 858 02 01 Khóa: K34, Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN

Tóm tắt: Hiện nay với tốc độ xây dựng cùng với trình độ khoa học công nghệ phát triển vượt

bậc trong thành phần của hỗn hợp bê tông không chỉ là xi măng, đá, cát, nước mà còn sử dụng thêm nhiều loại phụ gia Phụ gia đã trở thành thành phần quan trọng trong hỗn hợp bê tông hiện đại và nó có tác động đến cấu trúc vi mô của bê tông Khi cho phụ gia vào hỗn hợp thì phụ gia sẽ làm tăng độ linh động của các hạt xi măng, chúng làm giảm diện tích tiếp xúc giữa các hạt, làm giảm lực ma sát giữa các thành phần của hỗn hợp bê tông Qua nghiên cứu bê tông cấp

độ bền B12,5 và B15 có sử dụng phụ gia Sikament® NN (là phụ gia siêu dẻo, có tác dụng giảm nước đến 30%, tăng cường độ) thì cường độ của bê tông tăng lên một cách rõ rệt, đồng thời tính dẻo của hổn hợp của bê tông cũng tăng lên (bê tông có cấp độ bền B12,5 và B15 sử dụng xi măng PCB40 có độ sụt từ 6 đến 8 cm, khi sử dụng phụ gia độ sụt tăng lên từ 13 đến 18 cm) Cường độ của bê tông tăng khi tăng tỷ lệ phụ gia từ 0,6 đến 1%, tuy nhiên khi tăng tỷ lệ phụ gia lên đến 1,5% thì cường độ của bê tông không có quy luật Lý do: Sử dụng tỷ lệ phụ gia 1,5% đối với cấp độ bền B12,5 và B15 là không phụ hợp.

Từ khóa: Bê tông, tỷ lệ phụ gia, đá phong hóa, cường độ bê tông.

RESEARCH TO USE THE REASONABLE ADOPTION RATE TO IMPROVE CONCRETE QUALITY OF USING STONE ON THE QUANG NGAI LOCATION Abstract: Nowadays, with the speed of construction with the scientific and technological level,

we have developed remarkably in the composition of concrete not only cement, stone, sand and water but also many kinds of additives Additives have become an important component in modern concrete mix and it has an impact on the microstructure of concrete When added to the mixture, the additive will increase the flexibility of the cement particles, reducing the contact area between the particles, reducing the friction between the components of the concrete

mixture By studying the B12,5 và B15 grade of concrete using Sikament® NN (a

superabsorbent admixture that reduces water content by 30%, increases strength and modulus

of elasticity), the strength of the concrete increases markedly, while the plasticity of the

concrete mixture increases (concrete has a B12,5 và B15 rating using PCB40 cement with a slump of 6 to 8 cm, when using sloping additive increased from 13 to 18 cm) Strength of concrete increases with an increase in the percentage of additives from 0.6 to 1%, but when increasing the percentage of additives up to 1.5%, the strength of the calf increases no rules Reason: Using the additive rate of 1.5% for durability B12,5 và B15 is not compatible.

Key words: Concrete, additive ratio, weathered stone, concrete strength.

Trang 8

1.4. Mác của đá dăm từ đá thiên nhiên theo độ nén dập theo 13

TCVN 7570 – 2006 1.5 Thành phần hạt của cốt liệu tích luỹ trên sàng 14 1.6 Hàm lượng bùn, bụi, sét trong cốt liệu lớn 14 3.1 Các chỉ tiêu yêu cầu kỹ thuật xi măng poóc lăng hỗn hợp 29 3.2 Các chỉ tiêu yêu cầu cát trộn bê tông 30 3.3 Kết quả phân tích thành phần hạt của đá dăm thí nghiệm 32 3.4 Các chỉ tiêu yêu cầu kỹ thuật nước đổ bê tông 33 3.5 Thành phần cấp phối bê tông B15, đá 1x2cm 36 3.6 Thành phần cấp phối bê tông B12,5, đá 1x2cm 36

3.7. Thành phần cấp phối bê tông B15, đá 1x2cm, sử dụng 37

Trang 9

3.12 Xác định khối lượng vật tư của 12 mẫu cho cấp phối B15 38

Trang 10

DANH MỤC HÌNH VẼ

1.1 Mô hình cấu trúc của bê tông 5

1.2. Cấu trúc vùng chuyển tiếp giữa cốt liệu và đá xi 6

măng 1.3 Sự lan truyền vết nứt trong bê tông 6 1.4 Cấu trúc lỗ rỗng trong bê tông 7 1.5 Biểu đồ xác định thành phần hạt của cát 10 1.6 Biểu đồ xác định nhóm cát 11 2.1 Mẫu để thí nghiệm cường độ nén 19 2.2 Sự phá hoại mẫ u thử khối vuông 20 2.3 Đồ thị tăng cường độ theo thời gian 21

2.4. Thí nghiệm và đồ thị ứng suất - biến dạng của bê 24

tông

2.5. Thí nghiệm và biểu đồ thể hiện biến dạng đàn hồi - 25

dẻo của bê tông 2.6 Đồ thị biễu diễn từ biến của bê tông 26

3.4 Phụ gia Sikament® NN 34 3.5 Nén mẫu đến phá hoại để xác định cường độ 36 3.6 Đo độ sụt và thiết bị đo 40 3.7 Kết quả thí nghiệm nén mẫu cấp phối B12,5 41 3.8 Kết quả thí nghiệm nén mẫu cấp phối B15 41

Trang 11

3.10. Biểu đồ phát triển cường độ theo thời gian – Cấp 42

phối B15

Trang 12

Phụ gia đã trở thành thành phần quan trọng trong hỗn hợp bê tông hiệnđại và nó có tác động đến cấu trúc vi mô của bê tông Khi cho phụ gia vàohỗn hợp thì phụ gia sẽ làm tăng độ linh động của các hạt xi măng, chúng làmgiảm diện tích tiếp xúc giữa các hạt, làm giảm lực ma sát giữa các thành phầncủa hỗn hợp bê tông Mặt khác phụ gia siêu dẻo có thể cho phép giảm nướckhoảng 10 ÷ 30% vì vậy có thể tăng cường độ được khoảng 30%, giảm độthấm, liên kết tốt hơn với cốt liệu và cốt thép, cường độ cao hơn và nâng caotuổi thọ của kết cấu công trình bằng bê tông cốt thép.

Đề tài: “Nghiên cứu sử dụng tỉ lệ phụ gia hợp lý để cải thiện chất

lượng bê tông sử dụng đá trên địa bàn Tỉnh Quảng Ngãi” là phù hợp với

thực tế và có ý nghĩa khoa học.

2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu ảnh hưởng của các tỷ lệ phụ gia đến sự phát triển cường độ(Rn) của bê tông theo thời gian

Trang 13

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Cường độ của bê tông (Rn) sử dụng đá phong hóa

1x2cm với cấp phối B12,5 và B150 khi sử dụng phụ gia

- Phạm vi nghiên cứu: Bê tông sử dụng phụ gia, các tỷ lệ phụ gia: 0,6%, 1%, 1,5% ảnh hưởng đến sự phát triển cường độ của bê tông theo thời gian

4 Phương pháp nghiên cứu

- Kết hợp nghiên cứu lý thuyết với thực hiện trong phòng thí nghiệm để nghiên cứu đề tài

- Khảo sát thực nghiệm

- Tổng hợp, phân tích rút ra kết luận

Ngoài phần mở đầu, kết luận và danh mục tài liệu tham khảo, luận văn được kết cấu thành 3 phần, cụ thể như sau:

Chương 1 Tổng quan về vật liệu bê tông

Chương 2 Các tính chất cơ lý của bê tông

Chuơng 3 Thí nghiệm thực nghiệm xác định các tính chất cơ lý của bê tông khi sử dụng phụ gia

Trang 14

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU BÊ TÔNG

1.1 BÊ TÔNG

1.1.1 Khái niệm

Bê tông là loại vật liệu đá nhân tạo gồm: xi măng, nước, cốt liệu (cát, sỏihay đá dăm) và phụ gia Hỗn hợp nguyên liệu nhào trộn xong gọi là hỗn hợp

bê tông hay bê tông tươi

Trong bê tông, cốt liệu đóng vai trò là bộ khung chịu lực Chất kết dínhvà nước bao bọc xung quanh hạt cốt liệu đóng vai trò như chất bôi trơn, đồngthời lấp đầy khoảng trống giữa các hạt cốt liệu Sau khi cứng rắn, chất kếtdính gắn kết các hạt cốt liệu thành một khối đồng nhất và được gọi là bê tông

Bê tông có cốt thép gọi là bê tông cốt thép

Trong bê tông cốt liệu thường chiếm 80% ÷ 85%, còn xi măng chiếm từ8% ÷ 15%

Bê tông và bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi trong công trình xâydựng vì chúng có những ưu điểm cường độ tương đối cao, có thể tạo đượcnhững loại bê tông có cường độ, hình dạng và tính chất khác nhau, giá thànhrẻ, bền vững và ổn định đối với mưa nắng, nhiệt độ và độ ẩm Tuy vậy, chúngcòn có những nhược điểm: nặng v =2.200 ÷ 2.400 kG/m3, cách âm cách nhiệtkém (hệ số dẫn nhiệt λ=1,05 ÷ 1,5 kCal/m.0C.h), khả năng chống ăn mòn yếu

1.1.2 Phân loại

a Theo dạng chất kết dính phân ra

Bê tông xi măng, bê tông silicat (chất kết dính là vôi), bê tông thạch cao,

bê tông chất kết dính hỗn hợp, bê tông polime, bê tông dùng chất kết dính đặcbiệt

b Theo dạng cốt liệu phân ra

Bê tông cốt liệu đặc, bê tông cốt liệu rỗng, bê tông cốt liệu đặc biệt(chống phóng xạ, chịu nhiệt, chịu axít)

Trang 15

c Theo khối lượng thể tích phân ra

Bê tông đặc biệt nặng v >2.500 kG/m3, chế tạo từ cốt liệu đặc biệt nặng,dùng cho những kết cấu đặc biệt

Bê tông nặng v =2.200 ÷ 2.500 kG/m3 chế tạo từ cát, đá, sỏi dùng cho kếtcấu chịu lực

Bê tông tương đối nặng v =1.800 ÷ 2.200 kG/m3 dùng cho kết cấu chịulực

Bê tông nhẹ v =500 ÷ 1.800 kG/m3 trong đó gồm bê tông nhẹ cốt liệurỗng (nhân tạo hay tự nhiên), bê tông tổ ong (bê tông khí và bê tông bọt) chếtạo từ hỗn hợp chất kết dính, nước, silic nghiền mịn và chất tạo rỗng, bê tônghốc lớn (không có cốt liệu nhỏ)

Bê tông đặc biệt nhẹ cũng là loại bê tông tổ ong và bê tông cốt liệu rỗngnhưng có v <500 kG/m3.

Do khối lượng thể tích của bê tông biến đổi trong phạm vi rộng nên độrỗng của chúng cũng thay đổi đáng kể, như bê tông tổ ong dùng để cách nhiệt

có r = 70% ÷ 85%, bê tông thủy công r = 8% ÷ 10%

d Theo công dụng bê tông được phân ra

Bê tông thường dùng trong các kết cấu bê tông cốt thép (móng, cột, dầm,sàn…)

Bê tông thủy công, dùng để xây đập, cầu, kênh, các công trình dẫnnước…

Bê tông dùng cho mặt đường, sân bay, lát vỉa hè

Bê tông dùng cho các kết cấu bao che (thường là bê tông nhẹ)

Bê tông có công dụng đặc biệt như bê tông chịu nhiệt, chịu axít, bê tôngchống phóng xạ

1.2 CẤU TRÚC CỦA BÊ TÔNG

1.2.1 Sự hình thành cấu trúc của bê tông

Cấu trúc của bê tông được hình thành do sự sắp xếp các hạt cốt liệutrong bê tông cùng với sự thuỷ hoá của xi măng

Trang 16

Vcl + Vhx + Vk= 1, khi đầm nén hợp lý có thể coi Vk =

0 1.2.3 Cấu trúc vi mô

a Cấu trúc khung cốt liệu (Vùng 1):

Được hình thành do sự chèn lấp các hạt cốt liệu nhỏ vào lỗ rỗng giữa cáchạt cốt liệu lớn Khi bê tông có cấu trúc khung cốt liệu tối ưu: bê tông có độđặc cao; lượng xi măng và nước sẽ ít nhất

Hình 1.1: Mô hình cấu trúc của bê tông

Trong đó: a: Cấu trúc có khung; b: Cấu trúc không có khung

b Cấu trúc vùng chuyển tiếp giữa cốt liệu và đá xi măng (Vùng 2)

Vùng này có ảnh hưởng đến tính toàn khối và độ ổn định của bê tông.Chiều dày δ = 30 ÷ 50 µm.m

Vùng này gồm: các lỗ rỗng do nước bay hơi để lại, Ca(OH)2 tự do

Đối với bê tông thường: vùng này là vùng yếu nhất trong cấu trúc, khi bêtông bị phá hoại các vết nứt sẽ phát triển từ vùng này

Trang 17

Đối với bê tông cường độ cao: vùng này sẽ được cải thiện bằng các chấtphụ gia khoáng siêu mịn, phụ gia giảm nước, khả năng chịu lực sẽ tươngđương với cốt liệu, khi bê tông bị phá hoại, các vết nứt sẽ đi xuyên qua cốtliệu.

Hình 1.2 Cấu trúc vùng chuyển tiếp giữa cốt liệu và đá xi măng

Hình 1.3 Sự lan truyền vết nứt trong bê tông

Trang 18

c Cấu trúc của đá xi măng (Vùng 3)

Vùng này chứa chủ yếu: chất kết tinh; lỗ rỗng gel, lỗ rỗng mao quản; hạt

xi măng khan

d Lỗ rỗng trong bê tông xi măng

Lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu;

Lỗ rỗng trong hạt cốt liệu;

Lỗ rỗng trong đá xi măng (lỗ rỗng gel, lỗ rỗng mao quản)

Hình 1.4 Cấu trúc lỗ rỗng trong bê tông

1.3 CÁC THÀNH PHẦN CẤU TRÚC CỦA BÊ TÔNG

1.3.1 Xi măng

Là một loại chất kết dính thủy lực, được dùng làm vật liệu xây dựng Ximăng được tạo thành bằng cách nghiền mịn clinker, thạch cao thiên nhiên vàphụ gia Khi tiếp xúc với nước thì xảy ra các phản ứng thủy hóa và tạo thànhmột dạng hồ gọi là hồ xi măng Tiếp đó, do sự hình thành của các sản phẩmthủy hóa, hồ xi măng bắt đầu quá trình ninh kết sau đó là quá trình hóa cứngđể cuối cùng nhận được một dạng vật liệu có cường độ và độ ổn định nhấtđịnh

Vì tính chất kết dính khi tác dụng với nước, xi măng được xếp vào loạichất kết dính thủy lực Thật ra xi măng trong xây dựng có thể là thủy lực hoặckhông thủy lực Các loại xi măng thủy lực tỉ như xi măng

Trang 19

Portland cứng lại dưới tác động của nước do quá trình hydrat hóa khoáng vật,

ở đây các phản ứng hóa học diễn ra không phụ thuộc vào lượng nước tronghỗn hợp nước-xi măng; loại xi măng này có thể giữ được độ cứng khi đặt chìmtrong nước hoặc thường xuyên tiếp xúc với nước Phản ứng hóa học xảy ra khi các

xi măng khan được trộn với nước và sinh ra các hydrat không tan trong nước.Trong khi đó các xi măng không thủy lực như vữa thạch cao buộc phải để khô mớigiữ được độ bền vật lý

Công dụng quan trọng nhất của xi măng chính là sản xuất vữa và bêtông, chất kết dính của các kết tủa tự nhiên hoặc nhân tạo để hình thành nênvật liệu xây dựng vững chắc, chịu được tác động thường thấy của môi trường

1.3.2 Nước

a Vai trò của nước

Nước là thành phần phản ứng với các khoáng vật của xi măng tạo ra cácsản phẩm thủy hóa làm bê tông có cường độ Nước còn tạo ra độ lưu động cầnthiết để việc thi công được dễ dàng

b Yêu cầu đối với nước

Nước để chế tạo bê tông phải đảm bảo chất lượng, không gây ảnh hưởngđến sự đông kết và rắn chắc của xi măng và không gây ăn mòn thép

Nước dùng được là loại nước dùng cho sinh hoạt như nước máy, nướcgiếng Các loại nước không được dùng là nước đầm, ao, hồ, nước cống rãnh,nước chứa dầu mỡ, nước có pH<4, nước có chứa muối khoáng sunfat lớn hơn0,27% (tính theo lượng ion SO4 )

Tuỳ theo mục đích sử dụng hàm lượng các tạp chất khác phải thoả mãnTCVN 302:2004 Ngoài ra, về mặt định tính cũng có thể đánh giá bằng sosánh cường độ của bê tông chế tạo bằng nước sạch và nước cần kiểm tra

1.3.3 Cát

a Vai trò của cát

Cát là cốt liệu nhỏ cùng với xi măng, nước tạo ra vữa xi măng để lấp đầylỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu lớn (đá, sỏi) và bao bọc xung quanh các hạt cốtliệu lớn tạo ra lộ lưu động của hỗn hợp bê tông và làm cho khối bê tông đặc

Trang 20

chắc Cát cũng là thành phần cùng với cốt liệu lớn tạo ra bộ khung chịu lựccho bê tông

b Yêu cầu đối với cát

Cát dùng để chế tạo bê tông có thể là cát tự nhiên hay cát nhân tạo có cỡhạt từ 0,14mm ÷ 5mm Chất lượng của cát phụ thuộc vào thành phần khoáng,thành phần hạt và lượng tạp chất

Sau khi sàng cát trên từng lưới sàng có kích thước mắt sàng từ lớn đếnnhỏ ta xác định lượng sót riêng biệt và lượng sót tích lũy trên mỗi sàng

Lượng sót riêng biệt a1(%), là tỷ số lượng sót trên mỗi sàng so với toàn

bộ lượng cát đem thí nghiệm:

a i = m

mi 100%

Trong đó:

mi: lượng cát còn sót lại trên sàng i, g

m: lượng cát đem sàng, 1000g

Lượng sót tính lũy: Ai(%) trên mỗi sàng, tức là tổng lượng sót riêng biệtkể từ sàng lớn nhất a2,5 đến sàng cần xác định ai:

A i = a2,5 + a1,25 + + a i ,%

Trang 21

Bảng 1.1 Thành phần hạt nằm trong phạm vi cho phép theo

Độ lớn của cát có ảnh hưởng đến lượng dùng xi măng và được xác định bằng mô đun độ lớn Mđl theo công thức sau:

Trang 23

Trong đó:

A2,5 + A1,25 + A0,63 + A0,315 + A0,14 : Lượng sót tích lũy trên các sàng

kích thước mắt sàng tương ứng là 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 và 0,14mm

Theo môđun độ lớn, khối lượng thể tích xốp, lượng hạt nhỏ hơn 0,14

mm và đường biểu diễn thành phần hạt, cát dùng cho bê tông nặng được chia

ra làm 4 nhóm: to, vừa, nhỏ và rất nhỏ

Bảng 1.2 Các chỉ tiêu theo nhóm cát theo TCVN 7570 – 2006 [8]

Trang 24

Hình 1.6 Biểu đồ xác định nhóm cát

Trang 25

Trong đó: 1: Vùng cát to và vừa; 2: Vùng cát nhỏ; 3: Vùng cát rất

nhỏ b.3 Lượng tạp chất:

Cát càng sạch thì chất lượng của bê tông càng tốt Theo TCVN 7570

-2006 [8] hàm lượng các tạp chất của cát dùng cho bê tông nặng như

sau: Bảng 1.3 Hàm lượng các tạp chất của cát dùng cho bê tông nặng

Hàm lượng tạp chất, % khối lượng, không lớn

hơn Tạp chất

Khi cát ẩm thể tích của nó bị biến đổi, ở độ ẩm 5% ÷ 7% thể tích của cát

có thể tăng lên 20% ÷ 30% Vì vậy nếu định lượng cát theo thể tích thì cầnhiệu chỉnh lại thể tích của nó theo độ ẩm thực tế

1.3.4 Đá dăm

a Vai trò của đá dăm

Đá dăm là cốt liệu có cở hạt từ 5mm ÷ 70mm, chúng tạo ra bộ khungchịu lực cho bê tông

b Yêu cầu đối với đá dăm

Chất lượng cốt liệu lớn được đặc trưng bởi các chỉ tiêu cường độ, thànhphần hạt và độ lớn, lượng tạp chất

b.1 Cường độ của đá dăm

Cường độ của đá dăm được xác định thông qua thí nghiệm nén mộtlượng đá trong xi lanh bằng thép và được gọi là độ nén dập

Đá làm cốt liệu lớn cho bê tông phải có cường độ thử trên mẫu đánguyên khai hoặc mác xác định thông qua giá trị độ nén dập trong xi lanh lớn

Trang 26

hơn 2 lần cường độ chịu nén của bê tông khi dùng đá gốc phún xuất, biếnchất; lớn hơn 1,5 lần cấp cường độ chịu nén của bê tông khi dùng đá gốc trầmtích Mác đá dăm xác định theo giá trị độ nén dập trong xi lanh

Bảng 1.4 Mác của đá dăm từ đá thiên nhiên theo độ nén dập theo

TCVN 7570 – 2006 [8]

Độ nén dập trong xi lanh ở trạng thái bão hoà nước, % khối

đá

100 Lớn hơn 11 đến 13 Lớn hơn 16 đến 20 Lớn hơn 11 đến 13

80 Lớn hơn 13 đến 15 Lớn hơn 20 đến 25 Lớn hơn 13 đến 15

Trang 27

Bảng 1.5 Thành phần hạt của cốt liệu tích luỹ trên sàng

ứng với kích thước hạt liệu nhỏ nhất và lớn nhất, mm sàng mm

-b.3 Hàm lượng bùn, bụi, sét trong cốt liệu:

Hàm lượng bùn, bụi, sét trong cốt liệu lớn tuỳ theo cấp bê tông khôngvượt quá giá trị quy định

Bảng 1.6 Hàm lượng bùn, bụi, sét trong cốt liệu lớn

1.3.5 Phụ gia bê tông

a Khái niệm phụ gia bê tông

Là những hợp chất hay hỗn hợp các hợp chất vô cơ, hữu cơ có nguồngốc tự nhiên hay tổng hợp mà khi cho một lượng nhỏ vào hỗn hợp bê tông sẽlàm thay đổi tính chất công nghệ của bê tông hay tính chất sử dụng của bêtông đã hóa rắn theo ý muốn

Trang 28

Ngày nay, sự ra đời của xi măng và bê tông xi măng cùng với sự pháttriển của công nghiệp hoá học đã làm thay đổi tính chất công nghệ trong sản

Trang 29

xuất và sử dụng bê tông Hàng loạt chất đã được nghiên cứu sử dụng làm phụgia cho bê tông Tại các nước phát triển hơn 80% tổng sản lượng bê tông có

sử dụng phụ gia Việc sử dụng các loại phụ gia đã thực sự trở thành một cuộccách mạng trong lĩnh vực sản xuất và sử dụng bê tông được nhiều người,nhiều ngành quan tâm nghiên cứu nhằm tìm kiếm và phát huy những khảnăng mới của phụ gia Bằng việc sử dụng các phụ gia khác nhau người ta cóthể chế tạo ra bê tông có cường độ đặc biệt cao, có độ đặc chặt, khả năngchống thấm và độ dẻo cao

Khi sử dụng phụ gia cho bê tông sẽ cải thiện các tính chất của bê tôngcũng như hỗn hợp bê tông, cụ thể như tăng tính lưu động của hỗn hợp bêtông, giảm lượng dùng nước và xi măng, điều chỉnh thời gian ninh kết và rắnchắc, nâng cao cường độ và tính chống thấm của bê tông

b Lịch sử nghiên cứu và sử dụng phụ gia bê tông trên thế giới

Cnadlt đã nghiên cứu từ năm 1891 tác dụng của các chất làm chậm đôngkết nhanh và làm chậm sự đông kết Việc sử dụng chất đường làm một chấtlàm chậm đông kết đã được biết tới vào năm 1909

Những nhà sản xuất đầu tiên bán các sản phẩm thích hợp đối với bê tôngđể cải thiện một vài tính chất của chúng xuất hiện vào năm 1910

Một bước tiến quan trong nghiên cứu và sử dụng phụ gia hóa học cho bêtông là sự ra đời của phụ gia siêu dẻo - là phụ gia hóa dẻo thế hệ hai, đến nay

có hai loại phụ gia siêu dẻo (theo ASTM C494 type F & G) được sử dụng phổbiến trên cơ sở Naphtalen sunphonat foocmandehit (NSF) do Nhật bản tổnghợp đầu tiên năm 1964 và Melamin foocmanđehit sunfonat (MSF) do Cộnghòa liên bang Đức chế tạo năm 1972, hơn hai mươi năm nay do sử dụng phụgia siêu dẻo kết hợp với xi măng mac cao và cốt liệu chọn lọc chế tạo bê tôngchất lượng cao (High perfommance concrete - HPC) có cường độ và độ bềnđặc chắc cao (độ thấm nhỏ)

Trong những năm gần đây thế giới đang tập trung nghiên cứu chế tạo, sửdụng phụ gia siêu dẻo thế hệ mới có tên gọi chung là nhóm

POLYCACBOXYLAT có khả năng giảm nước nhiều hơn, đóng vai trò rất

Trang 30

quan trọng đối với tương lai bê tông chất lượng cao và công nghệ bê tông tựđầm cũng như phát triển các loại phụ gia polyme để biến tính xi măng, nângcao chất lượng vữa làm vật liệu chống thấm bảo vệ và hoàn thiện công trìnhđạt chất lượng và hiệu quả cao trong xây dựng

c Lịch sử nghiên cứu và sử dụng phụ gia cho bê tông ở Việt Nam

Ở nước ta việc nghiên cứu và sử dụng phụ gia hóa học cho bê tông xâydựng mới được thực hiện từ những năm 60 của thế kỷ này, đánh dấu bằng việcnghiên cứu sử dụng phụ gia CCB cho công trình thủy điện Thác Bà với sự giúp đỡcủa Liên Xô cũ

Năm 1971, tại hội nghị bê tông toàn miền Bắc đã có báo cáo kết quảnghiên cứu sản xuất PGHH cho bê tông từ nguyên liệu trong nước, tiếp đónhiều cơ quan khoa học đã tiến hành nghiên cứu xong kết quả dừng lại trongphạm vi PTN

Năm 1977 Viện KHKT Xây dựng nghiên cứu chế tạo phụ gia hóa dẻo từdịch kiềm đen của nhà máy giấy, sản phẩm ở dạng bột, dẻo, lỏng với tênthương phẩm là LHD (K,D,L) Tiếp đó nghiên cứu phụ gia hóa dẻo LK-1 trên

cơ sở biến tính dịch kiềm đen và phụ gia siêu dẻo COSU nhằm nâng caocường độ và khả năng chống thấm của bê tông Các loại phụ gia trên được sửdụng rộng rãi vào các công trình xây dựng

Tháng 4/1996 Công ty trách nhiệm hữu hạn MBT Việt Nam (MasterBuilder Technologies) xin được phép đầu tư xây dựng nhà máy sản xuất phụgia bê tông và hóa chất xây dựng tại khu Công nghiệp Thuận An, tỉnh BìnhDương với 100% vốn nước ngoài (Thụy Sĩ)

Tháng 6/1996 Công ty TNHH Sika Việt Nam được phép đầu tư nhà máysản xuất phụ gia bê tông và hóa chất xây dựng tại khu Công nghiệp NhơnTrạch, Đồng Nai với 100% vốn nước ngoài là 4,7 triệu USD có công suất15.400 tấn/năm

d Phân loại phụ gia bê tông

Phụ gia được phân loại theo thành phần, theo công năng và theo các yêucầu đặc biệt Theo phân loại của Hiệp hội quốc gia về phụ gia (SYNAD) của

Trang 31

pháp thì các loại phụ gia bê tông được phân loại như sau:

- Phụ gia cải biến tính lưu biến và hàm lượng khí: Chất tăng dẻo – giảm nước, chất tăng dẻo – giữ nước, chất cuốn khí

- Phụ gia cải biến sự ninh kết và cứng rắn: Tăng nhanh hoặc làm chậm ninh kết

- Phụ gia cải biến độ bền đối với các tác dụng vật lý hóa học: Chóngđóng băng và chông nứt nẻ do đóng băng, kỵ nước bên trong, sản phẩm bảodưỡng

Theo tiêu chuẩn Liên xô (Nga) thì chia làm 3 loại phụ gia: Phụ giakhoáng, phụ gia tạo bọt, phụ gia hóa học Phụ gia hóa học được chia làm 9nhóm

Tiêu chuẩn ASTM C494-86 quy định 7 loại phụ gia hóa học và 4 loại phụgia khoán cho bê tông: Giảm nước, chậm đông kết, đóng rắn nhanh, hóa dẻochậm động kết, hóa dẻo đóng rắn nhanh, siêu dẻo, siêu dẻo chậm đông kết

Tiêu chuẩn Mỹ ACI 212 quy định về 14 loại phụ gia

- Phương pháp đầm dùi, tái chấn động bê tông: Các phương pháp nàyđơn giản, dễ thi công, tiết kiệm chi phí Tuy nhiên, phương pháp chỉ đáp ứng choviệc đổ bê tông thông thường

- Sử dụng phụ gia: Là xu hướng mà các chuyên gia về vật liệu xây dựng

đã, đang và sẽ nghiên cứu để khai thác tối đa ưu điểm của nó như giảm nước đểtăng cường độ, tăng mô đun đàn hồi, tăng cường chống thấm, tăng cường tính linhhoạt (giảm sự đầm dùi) sử dụng cho kết cấu bố trí sắt thép dày Bê tông sử dụngphụ gia được sử dụng rộng rãi hiện nay, đáp ứng yêu cầu chế tạo các kết cấu cókhả năng chịu lực cao, các kết bê tông có nhịp lớn …

Trang 32

CHƯƠNG 2 CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG

2.1 CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG

2.1.1 Khái niệm

- Cường độ là một đặc trưng cơ bản, phản ánh khả năng của bê tôngchống lại sự phá hoại gây ra dưới tác dụng của tải trọng Thường căn cứ vào cường

độ để phân biệt các loại bê tông

- Cường độ tiêu chuẩn là cường độ của bê tông khi mẫu được chế tạo và dưỡng hộ ở điều kiện tiêu chuẩn và thử ở tuổi quy định

- Trong kết cấu xây dựng, bê tông có thể làm việc ở những trạng tháikhác nhau: Nén, kéo, uốn, trượt… Trong đó bê tông làm việc ở trạng thái nén là tốtnhất và đó cũng là yếu tố đặc trưng nhất cho cường độ bê tông Khả năng chịu kéocủa bê tông rất kém chỉ bằng 1/5 ÷ 1/10 khả năng chịu nén

- Do bê tông có cấu tạo phức tạp nên khi chịu lực, trong mẫu bê tôngxuất hiện các trạng thái ứng suất phức tạp Nhìn chung mẫu bị phá hoại chủ yếu là

do ứng suất kéo ngang

- Cường độ của bê tông phụ thuộc vào thành phần và cấu trúc của nó Đểxác định cường độ của bê tông phải làm các thí nghiệm, thí nghiệm phá hoại mẫulà phương pháp xác định cường độ một cách trực tiếp và dùng phổ biến Ngoài ra

có thể dùng các phương pháp gián tiếp: Siêu âm, ép lõm viên bi trên bề mặt bêtông, …, và có thể thực hiện trên kết cấu

- Mẫu có thể chế tạo bằng các cách khác nhau: Lấy hỗn hợp bê tông đãđược nhào trộn để đúc mẫu hoặc dùng thiết bị chuyên dùng khoan lấy mẫu từ kếtcấu có sẵn

- Mẫu đúc từ hỗn hợp bê tông có hình dáng là khối vuông cạnh a (a = 100; 150; 200mm), khối hình trụ có đáy vuông hoặc tròn

Trang 33

Hình 2.1 Mẫu để thí nghiệm cường độ nén

Với khối trụ tròn thường có diện tích đáy A = 200 cm2; chiều cao h = 2D

= 320 mm Khi khoan mẫu từ kết cấu có sẵn thường lấy mẫu trụ tròn có đường kính D = 50 ÷ 150 mm; chiều cao h = (1÷1,5)D

Thí nghiệm bằng máy nén Tăng lực nén từ từ cho đến khi mẫu bị phá hoại Gọi lực phá hoại là P thì cường độ của mẫu là R được xác định như sau:

A – diện tích tiết diện ngang của mẫu

Đơn vị tính của R thường dùng là MPa (Meega Pascan) hoặc kG/cm2.1MPa = 106Pa = 106N/m2 = N/mm2 = 9,81 kG/cm2

Bê tông thông thường có R = 5 ÷ 30 MPa Bê tông có R > 40MPa là loạicường độ cao Hiện nay, người ta đã chế tạo được các loại bê tông đặc biệt có

R ≥ 80MPa

Khi bị nén, ngoài biến dạng co ngắn theo phương tác dụng của lực, bêtông còn bị nở ngang Thông thường chính sự nở ngang quá mức làm cho bêtông bị nứt và bị phá vỡ Nếu hạn chế được mức độ nở ngang của bê tông cóthể làm tăng khả năng chịu nén của nó Trong thí nghiệm nếu không bôi trơnmặt tiếp xúc giữa mẫu thử và bàn máy nén thì tại đó sẽ xuất hiện lực ma sát

có tác dụng cản trở sự nở ngang, kết quả mẫu bị phá hoại theo hình tháp đốiđỉnh như trên Hình 2.2b Nếu bôi trơn mặt tiếp xúc để bê tông tự do nở ngang

Trang 34

thì khi biến dạng ngang quá mức trong mẫu sẽ xuất hiện các vết nứt dọc và sựphá hoại xảy ra như trên Hình 2.2c Cường độ của mẫu được bôi trơn thấphơn cường độ của mẫu khối vuông có ma sát

Hình 2.2 Sự phá hoại mẫ u thử khối vuông

1 – mẫu; 2 – bàn máy nén; 3 – ma sát; 4 – bê tông bị ép vụn; 5 –

hình tháp phá hoại; 6 – vết nứt dọc trong mẫu

Vì ma sát làm cản trở biến dạng ngang mà với mẫu khối vuông khi tăngcạnh a thì R giảm và cường độ của mẫu hình trụ thấp hơn cường độ của mẫukhối vuông

2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tông:

a Thành phần và cách chế tạo bê tông

- Chất lượng và số lượng xi măng: Với cường độ bê tông đã dự kiến, khidùng xi măng chất lượng cao hơn thì số lượng sẽ ít hơn Trong một giới hạn nào

đó khi tăng lượng xi măng cũng sẽ tăng cường độ bê tông nhưng nói chung hiệuquả không cao và thường làm tăng biến dạng co ngót gây hậu quả xấu Khi cần có

bê tông cường độ cao nên dùng xi măng mác cao với số lượng hợp lý

- Độ cứng, độ sạch và tỉ lệ thành phần của cốt liệu (cấp phối): Khi chọnđược cấp phối hợp lí không những tăng được cường độ bê tông mà còn sử dụng ximăng một cách tiết kiệm

- Tỉ lệ nước – xi măng: Khi tỉ lệ này tăng lên thì cường độ và độ đặc chắc của bê tông đều bị giảm và biến dạng do co ngót tăng

Trang 35

- Chất lượng của việc nhào trộn vữa bê tông, độ đầm chắc của bê tông khi đổ khuôn và điều kiện bảo dưỡng.

b Tuổi bê tông (t ngày)

Tuổi của bê tông là thời gian t (tính bằng ngày) kể từ khi chế tạo đến khithí nghiệm mẫu Kết quả thí nghiệm cho biết quan hệ giữa R và t của bê tôngdưỡng hộ trong điều kiện bình thường thể hiện trên Hình 2.3 Trong quá trìnhkhô cứng cường độ tăng dần lên, thời gian đầu tăng nhanh, sau tăng chậmdần Với bê tông dùng xi măng Pooclăng chế tạo và bảo dưỡng bình thườngcường độ tăng nhanh trong 28 ngày đầu

Hình 2.3 Đồ thị tăng cường độ theo thời gian

Để biểu diễn sự tăng R theo t có thể dùng công thức thực nghiệm củaB.G Xkramtaep theo quy luật logarit, dùng được khi t = 7 ÷ 300 ngày

Công thức viện nghiên cứu bê tông Mỹ ACI:

a, b: hệ số phụ thuộc vào loại xi măng Thông thường a= 4; b= 0,85, với

xi măng đông cứng nhanh a= 2,3; b= 0,92

Nếu dùng xi măng pudơlan thời gian tăng Rbđ là 90 ngày

Trong môi trường thuận lợi (nhiệt độ dương, độ ẩm cao) sự tăng cường

độ có thể kéo dài trong nhiều năm còn trong điều kiện khô hanh hoặc nhiệt độthấp sự tăng cường độ trong thời gian sau này là không đáng kể

Trang 36

Dùng hơi nước nóng để bảo dưỡng bê tông cũng như dùng phụ gia tăngcường độ có thể làm cường độ tăng rất nhanh trong thời gian vài ngày đầunhưng sẽ làm cho bê tông giòn hơn và có cường độ cuối cùng (sau vài năm)thấp hơn so với bê tông được bảo dưỡng trong điều kiện tự nhiên và khôngdùng phụ gia

c Điều kiện thí nghiệm

Khi bị nén ngoài biến dạng co ngắn theo phương lực tác dụng, bê tôngcòn bị nở ngang, chính sự nở ngang quá mức làm bê tông bị phá vỡ Hạn chế

sự nở ngang sẽ làm tăng khả năng chịu nén của bê tông

Trong thí nghiệm nếu không bôi trơn bề mặt tiếp xúc thì ma sát tại mặttiếp xúc hạn chế sự nở ngang của bê tông cho nên cường độ khi nén sẽ lớnhơn khi ta bôi trơn bề mặt tiếp xúc Cũng do ma sát nên mẫu bé có cường độlớn hơn

Tốc độ gia tải có ảnh hưởng đến giá trị cường độ thu được Tốc độ gia tảiquy định là 0.2MPa/giây thì cường độ đạt được là R Khi gia tải rất nhanhcường độ của bê tông có thể đạt được (1.15 ÷ 1.2)R, còn khi gia tải rất chậmcường độ chỉ đạt được (0.85 ÷ 0.9)R

Thí nghiệm nén một mẫu bê tông đến ứng suất vượt quá 0.9R (nhưng ≤0.95R) rồi giữ nguyên lực nén trong thời gian dài thì đến một lúc nào đó mẫu

sẽ bị phá hoại Đó là hiện tượng bê tông bị giảm cường độ khi tải trọng tácdụng dài hạn

Điều kiện thí nghiệm chuẩn: không bôi trơn, tốc độ gia tải 0,2 MPa/giây

2.2 MÁC VÀ CẤP ĐỘ BỀN CỦA BÊ TÔNG

Để biểu thị chất lượng của bê tông về một tính chất nào đó người ta dùngkhái niệm mac hoặc cấp độ bền

2.2.1 Mác bê tông

a Mác bê tông theo cường độ chịu nén

Đây là khái niệm theo tiêu chuẩn cũ TCVN 5574 – 1991 [9] Mác bêtông, kí hiệu bằng chữ M, là con số lấy bằng cường độ trung bình của mẫu thửchuẩn, tính theo đơn vị kG/cm2 Mẫu thử chuẩn là khối vuông cạnh a =

Trang 37

15cm, tuổi 28 ngày, được dưỡng hộ và thí nghiệm theo điều kiện chuẩn t0=27± 20 C, độ ẩm không nhỏ hơn 95%.

Theo TCVN 5574 – 1991 [9] có các mác M50; M75; M100; M150;M200; M250; M300; M350; M400; M450; M500; M600

b Mác bê tông theo cường độ chịu kéo

Ký hiệu: K (kG/cm2) K được lấy theo cường độ chịu kéo của mẫu thửtiêu chuẩn Bê tông nặng: K10, K15, K20, K25, K30, K40

Bê tông nhẹ: K10, K15, K20, K25, K30

c Mác bê tông theo khả năng chống thấm

Đối với các kết cấu có yêu cầu hạn chế thấm cần quy định mac theo khảnăng chống thấm T, lấy bằng áp suất lớn nhất (atm) mà mẫu chịu được đểnước không thấm qua

Mác bê tông: T2, T4, T6, T8, T10, T12

2.2.2 Cấp độ bền chịu nén

Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép TCXDVN356 – 2005 [10]qui định phân biệt chất lượng bê tông theo cấp độ bền chịu nén, ký hiệu là B

Đó là con số lấy bằng cường độ đặc trưng của mẫu thử chuẩn, tính bằng đơn

vị MPa Mẫu thử chuẩn là khối vuông cạnh a = 15cm Theo TCXDVN356 –

2005 bê tông có các cấp độ bền B3.5; B5; B7.5; B10; B12.5; B15; B20; B25;B30; B35; B40; B45; B50; B55; B60

Như vậy tương quan giữa mac bê tông M và cấp độ bền B của cùng mộtloại bê tông thể hiện bằng biểu thức sau:

Trong đó: α – hệ số đổi đơn vị từ kG/cm2 sang MPa; lấy α = 0,1;

β – hệ số chuyển đổi từ cường độ trung bình sang cường độ đặc trưng, với υ = 0,135 thì β = (1-Sυ) = 0,778

2.3 BIẾN DẠNG CỦA BÊ TÔNG

Biến dạng của bê tông xảy ra khá phức tạp gồm biến dạng ban đầu do congót, biến dạng do tải trọng gây ra (biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo), sựtăng biến dạng theo thời gian

Trang 38

2.3.1 Biến dạng do co ngót

Co ngót là hiện tượng bê tông giảm thể tích khi khô cứng trong khôngkhí Hiện tượng co ngót liên quan đến quá trình thủy hóa xi măng, đến sự bốchơi lượng hơi nước thừa khi bê tông khô cứng Co ngót xảy ra chủ yếu tronggiai đoạn khô cứng đầu tiên của bê tông Trong điều kiện bình thường, sau vàinăm thì biến dạng tỉ đối do co ngót có thể đạt đến (3÷5)10-4

Sự co của mạng tinh thể bị cốt liệu cản trở gây ra ứng suất kéo ban đầutrong đá xi măng Sự co không đều trong khối bê tông hoặc co ngót bị ngăntrở làm phát sinh ứng suất kéo và có thể làm bê tông bị nứt

Các nhân tố chính liên quan đến co ngót:

- Trong môi trường khô co ngót lớn hơn trong môi trường ẩm ướt

- Độ co ngót tăng lên khi dùng nhiều xi măng, dùng xi măng hoạt tínhcao, khi tăng tỉ lệ nước – xi măng, khi dùng cốt liệu có độ rỗng, cát mịn, dùng chấtphụ gia (trừ việc dùng phụ gia trương nở)

- Phương pháp thi công và chế độ bảo quản: hạn chế lượng nước trộn,đầm chặt bê tông, giữ cho bê tông thường xuyên ẩm ở giai đoạn đầu, đặt cốt thépnơi cần thiết, tạo các khe co giãn sẽ làm giảm co ngót

Để giảm co ngót cần chọn thành phần thích hợp, hạn chế lượng nướctrộn, đầm chặt bê tông, giữ cho bê tông thường xuyên ẩm trong giai đoạn đầu(dưỡng hộ) Để khắc phục ảnh hưởng xấu của co ngót cần dùng những biệnpháp cấu tạo thích hợp, đặt cốt thép ở những nơi cần thiết, làm các khe cogiãn trong kết cấu và tạo mạch ngừng khi thi công

2.3.2 Biến dạng do tải trọng tác dụng ngắn hạn

Hình 2.4 Thí nghiệm và đồ thị ứng suất - biến dạng của bê tông

Trang 39

Làm thí nghiệm nén với mẫu hình trụ có chiều dài là l, diện tích tiết diện

A Tác dụng lên mẫu lực nén P, đo được độ co ngắn Δ Tính được biến dạng tỉđối εb = ∆/l và ứng suất σb = P/A Với mỗi giá trị của lực P có được một cặpgiá trị εb, σb và có được một điểm B của đồ thị (Hình 2.4) Thay đổi (tăng dần)lực nén P có được đồ thị quan hệ giữa εb và σb Kết quả thực nghiệm cho thấyđồ thị là một đường cong OBC Điểm C ứng với lúc mẫu bị phá hoại, lúc này

σb = Rlt là cường độ của mẫu thử hình trụ và εb đạt đến biến dạng cực hạn của

bê tông là εb*

Với mẫu hình trụ chịu nén đúng tâm εb* đạt giá trị trung bình khoảng2x10-3 Trong các cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn, giá trị εb* ở mép chịunén có thể đạt giá trị lớn hơn 3,5x10-3

Khi gia tải đến một mức độ nào đó (P, Δ) rồi giảm tải, mẫu sẽ khôi phụclại biến dạng nhưng không đạt đến kích thước ban đầu mà bị hụt một lượng

Δ2 Phần biến dạng hồi phục được Δ1 là biến dạng đàn hồi, phần Δ2 khôngphục hồi được là biến dạng dẻo

Tương ứng có biến dạng tỉ đối đàn hồi εel = Δ1/l và biến dạng dẻo εpl =

Δ2/l

Hình 2.5 Thí nghiệm và biểu đồ thể hiện biến dạng đàn hồi - dẻo của bê tông => εb = εel + εpl

Đặt ν = εel/ εb gọi là hệ số đàn hồi của bê tông

Khi σb còn bé, biến dạng chủ yếu là biến dạng đàn hồi, quan hệ σ – ε gầnnhư đường thẳng, hệ số ν gần bằng 1 Với ứng suất lớn, biến dạng dẻo tăng

Trang 40

lên, hệ số ν giảm dần Ở giai đoạn phá hoại biến dạng dẻo chiếm phần lớn

2.3.3 Biến dạng do tải trọng tác dụng dài hạn – từ biến

Từ biến là hiện tượng biến dạng tăng theo thời gian

Thí nghiệm nén mẫu với lực P có biến dạng ban đầu là Δ Giữ cho lực Ptác dụng trong thời gian lâu dài thì biến dạng còn tăng thêm một lượng Δc Kýhiệu εc = Δc/l và gọi là biến dạng từ biến, được thể hiện bằng đoạn BC trênHình 2.6

Hình 2.6 Đồ thị biễu diễn từ biến của bê tông

Hình 2.6a thể hiện sự tăng biến dạng khi σb không đổi, tác dụng lâu dài.Hình 2.6b thể hiện sự tăng biến dạng theo thời gian t

Khi ứng suất σb tương đối bé (chưa vượt quá 0.7R) thì từ biến là có giớihạn, đường cong BC ở Hình 2.6b có tiệm cận nằm ngang

Khi σb khá lớn (σb > 0.85R) thì từ biến phát triển không ngừng và dẫnđến mẫu thử bị phá hoại Đó là sự giảm cường độ của bê tông khi tải trọng tácdụng lâu dài

Từ biến phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Đặt r = σb/R là ứng suất tỉ đối Khi r tăng lên thì εtb tăng

- Tuổi của bê tông bắt đầu chịu tải càng lớn (bê tông càng già) thì từ biếngiảm

- Trong môi trường ẩm ướt từ biến ít hơn trong môi trường khô

- Trong thành phần bê tông khi tỉ lệ nước – xi măng càng lớn và độ cứng cốt liệu càng bé thì từ biến tăng

- Mác xi măng: dùng mác xi măng cao từ biến giảm

Định dạng
Số trang	89
Dung lượng	8,3 MB