TCVN: BÊ TÔNG TỰ LÈN – THIẾT KẾ THÀNH PHẦN HỖN HỢP

3.7 Bê tông tự lèn Self-Compacting Concrete - BTTL Loại bê tông mà khi ở trạng thái hỗn hợp, bằng trọng lượng bản thân có khả năng điền đầy ván khuôn, kể cả khi dầy đặc cốt thép m

TCVN T I Ê U C H U Ẩ N Q U Ố C G I A

TCVN : 2017(DỰ THẢO)

BÊ TÔNG TỰ LÈN – THIẾT KẾ THÀNH PHẦN

HỖN HỢP

Self –Compacting Concrete – Mix Design Procedure

HÀ NỘI– 2017

Mục lục

1 Phạm vi áp dụng 5

2 Tài liệu viện dẫn 5

3 Thuật ngữ và định nghĩa 6

4 Yêu cầu kỹ thuật đối với vật liệu chế tạo BTTL 7

4.1 Xi măng 7

4.2 Cốt liệu 7

4.3 Nước trộn 8

4.4 Phụ gia 8

5 Nguyên lý thiết kế thành phần hỗn hợp BTTL 8

5.1 Nguyên lý chung 8

5.2 Hàm lượng cốt liệu lớn 8

5.3 Thể tích hồ chất kết dính 9

5.4 Hàm lượng bột 9

5.5 Tỷ lệ nước/bột (N/B) 9

5.6 Hàm lượng cát 9

6 Quy trình thiết kế thành phần hỗn hợp BTTL 10

7 Các yêu cầu kỹ thuật đối với bê tông tự lèn 14

7.1 Các yêu cầu kỹ thuật 14

7.2 Phương pháp thí nghiệm 14

Phụ lục A 15

Phụ lục B 23

Phụ lục C 24

Phụ lục D 25

Tài liệu tham khảo 26

3

Lời nói đầu

TCVN …: 2017 do Viện Thủy công - Viện Khoa học Thủy lợiViệt Nam biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thônđề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn đo lường Chất lượng thẩm định,

Bộ Khoa học và Công nghệ công bố

TCVN : 2017

Bê tông tự lèn – Thiết kế thành phần hỗn hợp

Self–Compacting Concrete - Mix Design Procedure

1 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định những yêu cầu kỹ thuật về lựa chọn vật liệu, các bước cơ bản trong thiết kếthành phần hỗn hợp bê tông tự lèn

2 Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này Đối với các tài liệu viện dẫn ghinăm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thìáp dụng bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có)

TCVN …….: 2017, Bê tông tự lèn – Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử

TCVN 1032 : 2014, Phụ gia khoáng hoạt tính tro bay dùng cho bê tông, vữa xây dựng và xi măng;

TCVN 2682 : 2009, Xi măng pooc lăng - Yêu cầu kỹ thuật;

TCVN 4506 : 2012, Nước trộn bê tông và vữa – Yêu cầu kỹ thuật;

TCVN 6260 : 2009, Xi măng pooc lăng hỗn hợp - Yêu cầu kỹ thuật;

TCVN 7570 : 2006, Cốt liệu cho bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật;

TCVN 7572 120 : 2006, Cốt liệu cho bê tông và vữa - Phương pháp thử;

TCVN 8825 : 2011, Phụ gia khoáng cho bê tông đầm lăn;

TCVN 8826 : 2011, Phụ gia hóa học cho bê tông.

ASTM C494/C494M – 2016,Standard specification for chemical admixture

EN 206-1, Concrete – Part 1: Specification, performan, production, and conformity

EN 934-2, Admixtures for concrete, mortar and grout – Part 2: Concrete admistures – Definitions and

requirements.

EN 12350-1, Testing fresh concrete: Part 1: Sampling;

EN 12350-2, Testing fresh concrete: Part 2: Slump test;

ISO 5725 :1994, Precision of test method – Determination of repeatability and reproducibility for a

standard test method by inter-laboratory tests.

5

3 Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

3.1

Chất độn mịn (Addition)

Bột khoáng vô cơ cho thêm vào bê tông để cải thiện hoặc để đạt được một số tính chất đặc biệt Đốivới bê tông tự lèn sử dụng 02 loại bột khoáng vô cơ theo EN 206-1 và TCVN 8825 : 2011:

- Bột khoáng mịn ít hoạt tính theo EN 206-1, phụ gia đầy theo TCVN 8825 : 2011;

- Bột khoáng mịn hoạt tính theo EN 206-1, phụ gia khoáng hoạt tính TCVN 8825 : 2011;

Khả năng điền đầy (Filling ability)

Khả năng của hỗn hợp bê tông tự lèn tự chảy vào và điền đầy toàn bộ khoảng không giữa các ván khuôn,khuôn đúc dưới tác dụng của trọng lượng của bản thân

3.5

Bột mịn (Powder)

Các hạt vật liệu có kích thước nhỏ hơn 0,125 mm bao gồm cả các hạt cát nhỏ theo EFNARC-2005

3.6

Khả năng chảy qua (Filling ability)

Khả năng của hỗn hợp bê tông tự lèn tự chảy qua các khe hở như khe hở giữa các thanh cốt thép màkhông bị phân tầng hay tắc nghẽn

3.7

Bê tông tự lèn (Self-Compacting Concrete) - BTTL

Loại bê tông mà khi ở trạng thái hỗn hợp, bằng trọng lượng bản thân có khả năng điền đầy ván khuôn,

kể cả khi dầy đặc cốt thép mà không cần bất kỳ một tác động đầm rung cơ học nào từ bên ngoài vẫnduy trì được độ đồng nhất

3.8

Khả năng chống phân tầng (Segregation resistance)

TCVN : 2017

Khả năng của hỗn hợp BTTL giữ được sự ổn định, tính đồng nhất trong quá trình vận chuyển và thicông

3.9

Tính công tác (Workability)

Giới hạn biểu thị tính dễ dổ và dễ lèn chặt của mỗi hỗn hợp bê tông tươi, bao gồm tổ hợp các tính chấtcủa hỗn hợp bê tông đó là: tính lưu động, tính cố kết và tính dính

3.10

Tính dễ chảy (Flowability)

Sự dễ chảy của hỗn hợp bê tông tươi khi không bị hạn chế bởi ván khuôn hoặc cốt thép

3.11

Độ chảy loang (Fluidity)

Sự dễ chảy của hỗn hợp bê tông tươi

Phụ gia biến tính độ nhớt VMA (Viscosity Modifying Admixture)

Là phụ gia khi cho vào hỗn hợp bê tông tươi làm tăng tính dính và khả năng chống phân tầng

4 Yêu cầu kỹ thuật đối với vật liệu chế tạo BTTL

- Độ ẩm của cốt liệu phải được xác định trước và tính toán chính xác trong quá trình thiết kế thànhphần hỗn hợp và sản xuất BTTL.

Ngoài ra đối với BTTL phải cần dùng phụ gia biến tính độ nhớt VMA để hỗn hợp bê tông có sự đồngnhất cao, khống chế được tính phân tầng

Phụ gia dùng cho bê tông tự lèn phù hợp các quy định trong TCVN 8826 : 2011; EN 934-2,

So với bê tông truyền thống (theo EFNARC 2005), hỗn hợp bê tông tự lèn có:

- Hàm lượng cốt liệu lớn (Dmax không lớn hơn 20mm) theo thể tích thấp hơn;

- Hồ chất kết dính lớn hơn (theo thể tích);

- Hàm lượng bột (nhỏ hơn 0,125 mm) cao hơn;

- Tỷ lệ nước/bột (theo khối lượng) thấp hơn;

- Lượng dùng phụ gia siêu dẻo cao hơn;

- Cần dùng cả phụ gia biến tính độ nhớt VMA

5.2 Hàm lượng cốt liệu lớn

Hàm lượng cốt liệu lớn trong bê tông tự lèn chiếm từ 28% đến 38%thể tích của bê tông, phần lớn giaođộng trong khoảng từ 29 % đến 35 % với các loại cốt liệu có khối lượng riêng 2,65 g/cm3, tương đương

Cát trong bê tông tự lèn theo tỷ lệ Cát/vữa là 47,5 %,

Sơ đồ 1 - Nguyên tắc thiết kế thành phần hỗn hợp BTTL

9

Chọn các tính năng được yêu cầu dựa trên

các tính chất kỹ thuật do chủ đầu tư đưa ra

Lựa chọn vật liệu hợp thành được cung cấp

tại công trường

Thiết kế và điều chỉnh thành phần

Kiểm nghiệm hoặc điều chỉnh các tính năng

bằng các mẻ trộn thí nghiệm tại hiện trường

hoặc trạm sản xuất

Kiểm nghiệm hay điều chỉnh các tính năng

bằng các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm

(kể cả kiểm tra các độ vững bền của hỗn

hợp)

Không phù hợp

Phù hợp

6 Quy trình thiết kế thành phần hỗn hợp BTTL

Bước 1 Chọn loại xi măng phù hợp và có sẵn trên thị trường đáp ứng các yêu cầu của TCVN 2662 :

2009 hặc TCVN 6260 : 2009;

Bước 2 Chọn cốt liệu:

- Cát sạch có Mđl = 2,0 ÷ 3,3 đáp ứng các quy định của TCVN 7570 : 2006;

- Đá dăm sạch có Dmax không lớn hơn 20 mm đáp ứng các quy định của TCVN 7570 : 2006;

- Lượng bột mịn (bao gồm xi măng, phụ gia khoáng nghiền mịn, hạt cát nhỏ hơn 0,3 mm) cho 1m3 bêtông tự lèn nằm trong khoảng từ 500 kg đến 650 kg;

Bước 3 Chọn phụ gia siêu dẻo (SD) và phụ gia biến tính độ nhớt (VMA), lượng dùng theo hướng dẫncủa nhà sản xuất và thông qua thí nghiệm thực tế ở phòng thí nghiệm trên hỗn hợp bê tông tự lèn;Bước 4 Thiết kế cấp phối bê tông tự lèn sơ bộ:

Dưới đây là bảng đưa ra khoảng tỷ lệ vật liệu để thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông tự lèn cơ bản

Bảng 1 - Loại cấp phối bê tông tự lèn điển hình

TCVN : 2017

Bảng 2 - Hiệu ứng và cơ chế điều chỉnh thành phần hỗn hợp BTTL

Sử dụng hàm lượng bột mịn cao (550 kg/m3 đến 650kg/m3), để điều chỉnh sự cân bằng giữa độ chảyloang của hỗn hợp bê tông tự lèn và khả năng chốngphân tầng của nó

Sử dụng hàm lượng bột mịn thấp (từ 350 kg/m3 đến

450 kg/m3), dùng phụ gia siêu dẻo để điều chỉnh sựcân bằng giữa độ chảy loang của hỗn hợp bê tông

tự lèn và khả năng chống phân tầng của nó

Sử dụng hàm lượng bột mịn trung bình (từ 450kg/m3 đến 550 kg/m3), kết hợp sử dụng phụ gia siêudẻo để điều chỉnh sự cân bằng giữa độ chảy loangcủa hỗn hợp bê tông tự lèn và khả năng chống phântầng của nó

- Điều chỉnh nước và phụ gia siêu dẻo để đường kính chẩy xòe của hỗn hợp bê tông tự lèn L đạt từ

- Hỗn hợp bê tông tự lèn không có hiện tượng phân tầng tách nước

Quy trình thiết kế thành phần hỗn hợp BTTL theo Hiệp hội bê tông Nhật Bản (JSCE) và châu Âu (EFNARC)

Quy trình này được thiết lập năm 1998 dựa trên thực tế nghiên cứu tại Nhật Bản và được EFNARCcông bố năm 2002 như sau:

11

TCVN : 2017

13

7 Các yêu cầu kỹ thuật đối với bê tông tự lèn

7.1 Các yêu cầu kỹ thuật

Hỗn hợp bê tông tự lèn phải thỏa mãn các đặc trưng như sau:

- Khả năng tự điền đầy;

- Khả năng chẩy qua các khe cốt thép;

- Khả năng chống phân tầng

Hỗn hợp bê tông chỉ được gọi là hỗn hợp bê tông tự lèn khi đáp ứng đầy đủ 03 đặc trưng kỹ thuậtnêu trên

7.2 Phương pháp thí nghiệm

Các phương pháp thí nghiệm dùng để kiểm tra chất lượng hỗn hợp bê tông tự lèn được sử dụng tạiViệt nam được nêu trong Bảng 3

Bảng 3 - Các phương pháp thí nghiệm kiểm tra tính công tác của hỗn hợp bê tông tự lèn

2 Xác định thời gian hỗn hợp BTTL chảy xòe đạt

3 Đo độ chênh lệch của hỗn hợp bê tông tự lèn trong

4 Xác định thời gian chảy qua khuôn hình chữ V của

5

Xác định thời gian chảy của hỗn hợp bê tông tự lèn

qua khuôn chữ V khi hỗn hợp BTTL đã được chế

tạo trước T lớn hơn 5 phút (V-funnel at T5minutes+)

Khả năng chống phân tầng

6 Xác định tỷ lệ chiều cao của hỗn hợp BTTL ở đầu và

TCVN : 2017

Bảng 4 - Kết quả thí nghiệm hỗn hợp bê tông tự lèn cần đạt

STT Phương pháp thí nghiệm Đơn vị Nhỏ nhất Kết quả trong khoảng Lớn nhất

2 Xác định thời gian hỗn hợp BTTL chảy xòe đạt

đường kính 50 cm (T50cm côn Abrams)

5 Xác định thời gian chảy của hỗn hợp BTTL qua

khuôn chữ V khi hỗn hơp bê tông tự lèn đã được

chế tạo trước T >5 phút (V-funnel at T5minutes+)

6 Xác định tỷ lệ chiều cao của hỗn hợp BTTL ở đầu và

cuối khuôn hình chữ L, h2/h1(mm) (L- box)

Phụ lục A

(Tham khảo)

15

Các phương pháp thí nghiệm kiểm tra chất lượng hỗn hợp BTTL tuân thủ

(TCVN …2017, Bê tông tự lèn – Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử)

A.1 Thí nghiệm kiểm tra đường kính chẩy loang của hỗn hợp BTTL và thời gian T tại thời điểm đường kính chẩy loang của hỗn hợp đạt 50cm.

- Toàn bộ thí nghiệm tuân thủ EN 12350-1 và đánh giá kết quả tuân thủ ISO 5725 : 1994

- Thiết bị thí nghiệm: Gồm bộ dụng cụ như trong Hình A.1

- Khuôn thử độ sụt Abrams có chiều cao 300 mm, đường kính đáy dưới 200 mm, đường kính đáy trên

Đánh giá kết quả

Giá trị đường kính lan tỏa D của hỗn hợp bê tông tự lèn càng cao, khả năng điền đầy khuôn mẫu bằngchính trọng lượng bản thân càng cao hay khả năng tự lèn càng cao Giá trị này yêu cầu đối với bê tông

- Toàn bộ thí nghiệm tuân thủ EN 12350-1 và đánh giá kết quả tuân thủ ISO 5725 : 1994

Thiết bị thí nghiệm: Gồm bộ dụng cụ như trên Hình A.2.

- Khuôn thử độ sụt Abrams có chiều cao 300 mm, đường kính đáy dưới 200 mm, đường kính đáy trên

100 mm

- Tấm kim loại phẳng không rỉ hình vuông, có diện tích ít nhất 900 mm2

- Khung J-ring: 16 thanh ø 18 hai đầu có ren sẵn để bắt vào 16 lỗ đã khoan sẵn trên tấm kim loạiphẳngthành một vòng tròn cách điểm tâm 150 mm (lỗ cách đều nhau) Đầu còn lại của 16 thanh được bắtvào 16 lỗ cách đều nhau trêntấm kim loạivành có đường kính trong 265 mm, đường kính ngoài 370

mm, dầy 15 mm như trên Hình A.2 Chiều cao từ mặt của vòng tròn kim loại hình vành khăn đên mặttấm kim loại phẳng là H = 140mm

Hình A.2 Khung J-Ring dùng kết hợp với côn thử độ sụt bê tông

Các bước tiến hành:

TCVN : 2017

Khoảng 6 lít hỗn hợp BTTL được lấy để làm thí nghiệm Lau sạch, làm ẩm bề mặt bên trong và bênngoài côn, tấm kim loại; đặt tấm kim loại trên nền phẳng và đặt côn Abrams vào trung tâm của tấm kimloại và giữ chặt côn Xúc hỗn hợp bê tông tự lèn vào đầy côn, không được đầm và dùng bay làmphẳng bề mặt côn Làm sạch phần hỗn hợp bê tông tự lèn rơi vãi bên ngoài xung quanh côn Kéo côntheo phương thẳng đứng để hỗn hợp bê tông tự lèn chẩy tự do

Đo đường kính lan tỏa cuối cùng của hỗn hợp bê tông tự lèn theo hai phương vuông góc vớinhau D1,

D2 Tính đường kính lan tỏa D của hỗn hợp bê tông tự lèn

Ghi lại những dấu hiệu trên bề mặt của hỗn hợp bê tông tự lèn khi chẩy qua khung J-ring xem có gìđặc biệt không? Ví dụ phân tầng, tách nước hoặc không có cốt liệu lớn

A.3 Thí nghiệm đánh giá khả năng tự lèn, khả năng chẩy qua khe kẽ cốt thép trên khuôn V- Funnel - đo thời gian chẩy của hỗn hợp BTTL ngay sau khi sản xuất và sau 5 phút T 5minutes.

Toàn bộ thí nghiệm tuân thủ EN 12350-1 và đánh giá kết quả tuân thủ ISO 5725 : 1994

Hình A.3 - Thiết bị V-funnel Thiết bị thí nghiệm:

19

Đo thời gian chẩy của hỗn hợp BTTL qua khuôn hình chữ V:

Chuẩn bị khoảng 12 lít hỗn hợp bê tông tự lèn; lắp bộ khuôn hình chữ V đươc đóng nắp bịt đáy, bề mặtbên trong khuôn được làm sạch và lau ẩm Đổ đầy khuôn chữ V bằng hỗn hợp bê tông tự lèn, làmbằng mặt bê tông tự lèn không được đầm Sau khi làm đầy 10 giây, mở nắp đáy khuôn để hỗn hợp bêtông tự lèn tự chẩy bằng trọng lượng bản thân cho đến hết Đo thời gian chẩy hết của hỗn hợp bê tông

tự lèn T(s) Tòan bộ thí nghiệm kéo dài khoảng chừng 5 phút

Đo thời gian chảy của hỗn hợp BTTL qua khuôn hình chữ V (T 5minutes ) sau khi sản xuất 5 phút

Khuôn chữ V sau khi thí nghiệm đo thời gian hỗn hợp bê tông tự lèn chảy qua không cần làm sạch.Đóng nắp đáy của khuôn và đổ đầy hỗn hợp bê tông tự lèn đã thí nghiệm lần trước, mỡ nắp đáy và

bấm giờ đo thời gian chẩyhết qua khuôn Đo thời gian chảy qua khuôn V là T5minutes.

Giải thích kết quả :

Thí nghiệm này đo khả năng dễ chẩy của hỗn hợp bê tông; thời gian càng ngắn thể hiện khả năngchẩy hay tính linh động của hỗn hợp bê tông càng lớn Đối với bê tông tự lèn thời gian chẩy qua khuônchữ V trong khoảng 10 giây là thích hợp Khuôn hình chữ V làm giới hạn sự chẩy, thời gian chẩy quakhuôn càng dài có thể cho thấy dấu hiệu sự linh động của hỗn hợp bị chặn lại Sau 5 phút, sự phântầng của hỗn hợp bê tông làm cho sự chẩy sẽ giảm liên tục và tăng thời gian chẩy qua khuôn V củahỗn hợp

A.4 Thí nghiệm trên khuôn L – Box

Toàn bộ thí nghiệm tuân thủ EN 12350-1 và đánh giá kết quả tuân thủ ISO 5725 : 1994

Hình A.4 - Khuôn L - Box

TCVN : 2017

Thiết bị thí nghiệm:

- Khuôn L - Box làm bằng vật liệu cứng không ngấm nước (hình A.4)

- Bay

- Muôi xúc hỗn hợp bê tông

- Đồng hồ bấm giây

Tiến hành thí nghiệm

Thí nghiệm này cần khoảng 14 lít hỗn hợp BTTL để làm

Đặt khuôn L – box trên nền phẳng, kiểm tra sao cho cửa mở cho hỗn hợp bê tông tự lèn chẩy ra dễđóng mở và mặt trong của khuôn được làm sạch và lau ẩm, làm khô hết lượng nước đọng trongkhuôn Đổ đầy phần thẳng đứng của khuôn bằng hỗn hợp bê tông tự lèn Để cho hỗn hợp bê tông tựlèn đứng im sau 1 phút Mở cửa trượt dọc lên của khuôn để hỗn hợp bê tông chẩy theo chiều ngang raqua 03 thanh thép ø 12 Bấm giây đo thời gian khi hỗn hợp bê tông tự lèn chẩy tới điểm 200 và 400

mm đã đánh dấu

Khi hỗn hợp bê tông tự lèn ngừng chẩy, đo chiều cao “H1” và“H2”

Tính toán tỷ lệ chiều cao H2/H1, tỷ lệ ngăn cản (blocking ratio)

Toàn bộ thí nghiệm được hoàn thành trong thời gian 5 phút

Giải thích kết quả

Nếu để bê tông chẩy tự do như nước, đến cuối cùng khi dừng hỗn hợp BTTL đạt mặt nằm ngang, lúc

đó H2/H1 = 1 Tỷ lệ H2/H1càng gần 1, BTTL càng có độ chảy tốt hơn Theo nhóm nhà NC châu Âu, giátrị nhỏ nhất cần phải đạt là 0,8 Giá trị thời gian T20 và T40 cũng có thể hiện khả năng dễ chẩy của hỗnhợp, tuy nhiên chưa được thế giới công nhận Sự ngăn cản (blocking) bởi cốt liệu lớn hiển nhiên có thểphát hiện bằng mắt trong quá trình thí nghiệm

A.5 Xác định khả năng chống phân tầng (Sieve segregation resistance test)

Thí nghiệm xác định khả năng chống phân tầng của hỗn hợp BTTL tuân thủ EN 12350-1, ISO 3310-2và ISO 5725: 1994, The European Guidelines for Self-Compacting Concrete

Nguyên tắc chung:

Thí nghiệm này dùng để khảo sát khả năng chống phân tầng của hỗn hợp BTTL bằng cách xác địnhlượng hỗn hợp bê tông tự lèn chảy lọt sàng 5 mm Hỗn hợp bê tông tự lèn có khả năng chống phântầng kém khi lượng hồ, vữa dễ dàng chảy qua sàng Lượng lọt sàng biểu thị khả năng chống phântầng của hỗn hợp BTTL

Thiết bị thí nghiệm:

- Sàng tròn đường kính 300 mm, chiều cao 40 mm, lỗ sàng vuông cạnh 5 mm

- Máng thu giữ phần vật liệu đã lọt sàng

- Cân 10 kg có độ chính xác ± 20 g

- Thùng chứa mẫu làm bằng thép hoặc chất dẻo cứng, đường kính trong tối đa bằng (300 ± 10) mm,dung tích từ 10 lít đến 12 lít Nắp phù hợp để đậy thùng chứa mẫu

21