Chương 2 Các Công tác cơ bản
2.1. Công tác bê tông
2.1.3. Lựa chọn nguồn nguyên liệu cấp phối bê tông
Thông thường, để tránh tình trạng phải thí nghiệm lại cấp phối đối với một loại bê tông, nên sử dụng duy nhất một nhãn hiệu của một loại xi măng có chất lượng đồng bộ cho một loại công trình. Xi măng có thể được vận chuyển tới công trình dưới 2 dạng là xi măng rời từ các thùng chứa hoặc xi măng đóng bao. Hiện nay, các công trường sử dụngchủ yếu loại xi măng đóng bao. Khi bao xi măng được vận chuyển tới công trường, phải được bảo quản trong nhà kho đảm bảo thoáng, sạch, cao có tường bao quanh và mái che mưa. Các bao xi măng được bảo quản không quá 10 bao 1 chồng và cách tường ít nhất 20 cm, theo từng lô riêng biệt. Kho bảo quản phải đảm bảo có một lối đi dễ dàng để kiển tra, bảo đảm xuất xi măng kịp thời khi có lệnh, thời gian lưu kho phải nhỏ hơn 2 tháng.. Xi măng ẩm,
PGS.TS. Nguyễn viết Trung Sổ tay thi công cầu cống Chương 2: Các công tác cơ bản
2 vón cục hoặc trong tình trạng không thích hợp sẽ không được sử dụng tới. Xi măng với nhãn hiệu, loại khác nhau hoặc từ các xưởng sản xuất khác nhau sẽ được cất giữ riêng biệt.
Không cho phép sử dụng xi măng từ các bao đã dùng rồi hoặc đã bị loại bỏ. Hiện nay, các công trình chủ yếu dùng loại xi măng Portlan thường, mác phổ biến là PC30 như Chinh Fông, Hoàng Thạch, Bút Sơn và PC 40 như Ching Fông, Hoàng Thạch, Bút Sơn. các loại xi măng có pha khoáng chất với tên gọi PCB cũng đã được ứng dụng rộng rãi ở nước ta.
Các loại xi măng lò đứng và xi măng địa phương không được sử dụng trong các công tr×nh cÇu.
Các loại xi măng kể trên là xi măng được sản xuất theo công nghệ hiện đại, chất lượng xi măng tốt, ổn định thoả mãn được các tiêu chuẩn của Việt Nam cũng như của Quốc tế (ví dụ như TCVN 2682-94 hay TCVN 6260-97 hoặc Type I AASHTO M85). Để chế tạo bê tông mác cao, bê tông dự ứng lực cần dùng xi măng PC40. Xi măng thường dùng có các chỉ tiêu sau:
Tiêu chuẩn xi măng thường dùng
Chỉ tiêu Tiêu chuẩn PC30 PC40
Độ nghiền mịn (Phần
sót trên sàng 0.08 mm > 15 15
Thời gian đông kết Bắt đầu không sớm hơn (Phút)
45 45
Không kết thúc
muộn hơn (phút) 600 600
Độ ổn định thể tích (Phương pháp losatolie) (mm)
< 10 10
Giới hạn bền nén không
nhỏ hơn (N/mm2) 3 ngày 16 21
28 ngày 30 40
MÊt khi nung(%) < 5 5
2.1.3.2. Níc:
Nước dùng trộn bê tông, để bảo dưỡng hoặc các ứng dụng khác theo nguyên tắc chung phải là nước ăn được, mặt khác phải tương đối sạch và không có dầu, muối, a xít, kiềm, đường thực vật hoặc bất cứ chất nào đó có hại ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm. Có thể dùng nước ăn (nếu gần khu dân cư), nước giếng hoặc nước sông nơi công trình thi công. Nếu cần thiết, sẽ thử nước bằng cách so sánh với nước cất bằng các phương pháp thử xi măng tiêu chuẩn về độ chắc thời gian ninh kết và cường độ vữa. Nếu có dấu hiệu xấu, thời gian ninh kết thay đổi cộng trừ 30 phút hoặc hơn, hoặc giảm cường độ vữa xuống quá 10% so với nước cất thì nước đang thử này sẽ bị loại, không dùng. Không sử dụng nguồn nước tương đối nông, công trình lấy nước sẽ được ngăn lại để loại bỏ bùn đất và các tạp chất lạ khác.
2.1.3.3. Cốt liệu mịn
Cốt liệu mịn cho bê tông thường là cát thô tự nhiên (cát vàng) nguồn gốc là cát sông, suối có các hạt bền, chắc và sạch và phải thoả mãn yêu cầu về cấp phối, về giới hạn các chất có hại trong cốt liệu mịn. Qui định về sự có mặt của các tạp chất hữu cơ gây ảnh huởng
PGS.TS. Nguyễn viết Trung Sổ tay thi công cầu cống Chương 2: Các công tác cơ bản
3 xấu có trong cát tự nhiên phải tuân theo cách thử về độ lẫn tạp hữu cơ trong cát. ở miền bắc, một số nguồn cát đã được thí nghiệm cho phép sử dụng để chế tạo bê tông cường độ cao, hiện nay đang được sử dụng, đó là cát Chi Nê (Hoà Bình), cát Cộng Hoà (Sao Đỏ - Chí Linh), cát Việt Trì (Sông Lô),cát Hàm Rồng, Đò Lèn ( Thanh Hoá), cát Bến Thuỷ ( Nghệ An), cát Đức Thọ (Hà Tĩnh). Khu vực TP. Hồ chí Minh thương dùng cát Đồng-nơ.
Các nguồn cát này đều có chung ưu điểm là sạch, hạt thô, mô đun độ mịn Mà=2.4ữ3.2 ít tạp chất có hại, cấp hạt tương đối tốt nhưng có nhược điểm là cấp hạt > 5 khá nhiều (6ữ25%), do đó thường phải sàng bỏ trước khi sử dụng. Vì là cát sông, nguồn cát nằm trong phạm vi rộng, trải dài nên chất lượng không đồng đều, như vậy, đòi hỏi người cung ứng vật tư phải biết chọn được các loại cát hợp lý, đảm bảo chất lượng ổn định.
2.1.3.4 Cốt liệu thô:
Cốt liệu thô thường là đá nghiền, sỏi, xỉ lò cao với đặc tính tương tự có các hạt cứng và sạch, phải thoả mãn điều kiện giới hạn cho phép về các hạt dài, dẹt, tạp chất hữu cơ có hại khác.. Cốt liệu thô phải có cấp phối đồng đều và đáp ứng được cấp phối theo tiêu chuẩn kü thuËt.
Một số mỏ đá với dây chuyền sản xuất hiện đại đáp ứng đầy đủ về yêu cầu cấp phối, cường độ của đá để sản xuất bê tông chất lượng cao đang được khai thác sử dụng: mỏ Kiện Khê (Phủ Lý), mỏ Hệ Dưỡng, Khánh Thượng (Ninh Bình) mỏ Đồng Giao, Đông Cương (Thanh Hoá), mỏ Rú Mượu, Hồng Lĩnh, Hoàng Mai (Nghệ An), mỏ Lương Sơn (Hoà Bình), Thống Nhất (Hải Dương), mỏ Chu Lai (Quảng Ninh).. .
Đặc điểm chung của các mỏ đá này là do có nguồn gốc đá vôi , cường độ đá dao
động từ 750ữ1200 Kg/cm2. Mỏ Đồng Giao có cường độ đá khoảng 850 Kg/cm2, mỏ Đồng Ao có cường độ >9000 Kg/cm2, riêng mỏ Hoàng Mai, Khánh Thượng, Hệ Dưỡng, Lương Sơn có cường độ khá cao ≈1100 Kg/cm2 nhưng mỏ Hoàng Mai có dây chuyền sản xuất lạc hậu, thủ công, năng suất thấp.
Do các nguồn vật liệu khác nhau như vậy nên trước khi tiến hành đặt hàng sản xuất, tuỳ thuộc vào vị trí các công trình xây dựng, cần phải đặt trước tại các vỉa đá có cường độ thích hợp, đá nạc và dây chuyền sản xuất phải đảm bảo cấp phối cung cấp cho sản xuất bê tông.
Cốt liệu mịn và cốt liệu thô phải được cất giữ riêng biệt để ngăn sự nhiễm bẩn. Cốt liệu phải được giữ gìn sao cho hàm lượng độ ẩm càng đồng đều càng tốt. Cốt liệu từ các nguồn cung cấp khác nhau không được cất giữ cùng một nơi.
2.1.3.5 Phụ gia bê tông
Tùy theo yêu cầu của từng loại bê tông và yêu cầu của dây chuyền công nghệ, loại hình kết cấu mà lựa chọn phụ gia bê tông cho phù hợp.
Ví dụ, bê tông khối lớn, cần phải tập trung nhiều trạm bê tông cung cấp bằng các xe chuyển trộn bê tông từ các trạm trộn đến vị trí đổ bê tông, chọn loại phụ gia có tác dụng làm giảm quá trình ninh kết của xi măng trong bê tông (ví dụ phụ gia Sikament-R4).
PGS.TS. Nguyễn viết Trung Sổ tay thi công cầu cống Chương 2: Các công tác cơ bản
4
Đối với các kết cấu dự ứng lực, bê tông cần phát triển cường độ sớm ở tuổi 3 ngày, đủ
để căng cáp dự ứng lực mà lúc đổ bê tông cần có độ sụt cao, lượng nước thấp, nên dùng loại phụ gia siêu hoá dẻo có tính năng tăng cường độ cao sớm như phụ gia “Sikament-NN”.
Vữa phun để lấp đầy các ống của cáp dự ứng lực hay Bê tông dùng để vá các vết rỗ của kết cấu bê tông cần phải sử dụng loại phụ gia có tác dụng làm tăng thể tích trong quá
trình ninh kết, nhưng cũng không tiếp quá nhiều nước làm rỗ, tạo bọt khí, (ví dụ loại Intraplast- Z ).
Thực tế hiện nay tại tất cả các công trường thi công thường được lắp dựng Trạm trộn (điều kiện bắt buộc với những công trình chất lượng cao). Nhưng tại một công trường, khi thi công ở những vị trí gần nhau hoặc hai bên đầu cầu mà lắp dựng đủ cơ số Trạm thì quá
tốn kém, hoặc khi thi công một khối lượng lớn bê tông trong thời gian hạn chế, một Trạm bê tông cung cấp sẽ không đủ, cần huy động thêm bê tông ở các Trạm lân cận. Do vậy cần thiết phải vận chuyển bê tông tươi trên một quãng đường tương đối dài, khi đó phát sinh vấn đề suy giảm độ sụt từ thời điểm trộn đến thời điểm đổ bê tông. Để khắc phục tình trạng này, có thể áp dụng một số phương pháp sau:
- chọn cấp phối bê tông sao cho có độ sụt tại thời điểm trộn đủ lớn, khi vận chuyển
đến vị trí đổ, bê tông tươi vẫn đáp ứng được yêu cầu về độ sụt thiết kế. Qua thực tế thi công, sau 1 giờ, với bê tông thường vào mùa hè, độ sụt có thể suy giảm tới 50%.
- sử dụng loại phụ gia siêu hoá dẻo có tác dụng làm chậm quá trình ninh kết của bê tông. Một số phụ gia hiện đang dùng phổ biến ở nước ta như Sikament-R4, Sellfill 4R hoặc MPT 716R. Khi sử dụng các loại phụ gia này, ở nhiệt độ 30-35oC độ sụt ban đầu 17-18 cm sau 1 giờ cẫn có thể duy tì được độ sụt từ 12-14 cm (Với tỷ lệ sử dụng phụ gia là khoảng 1 lÝt/100Kg xi m¨ng).
Để quyết định được tỷ lệ sử dụng phụ gia cũng như độ sụt thiết kế ban đầu cần phải có thí nghiệm xác định thời gian sẽ vận chuyển bê tông từ trạm trộn đến lúc đổ thực tế là bao nhiêu. Phải chú ý tiến hành thí nghiệm trong điều kiện nhiệt độ phù hợp với nhiệt độ thời tiết lúc đổ bê tông vì thời tiết có ảnh hưởng rất lớn đến độ sụt của bê tông, khi nhiệt độ cao, bê tông suy giảm độ sụt rất nhanh. Sau khi xác định được thời gian, tiến hành mẻ trộn thí nghiệm và theo dõi độ sụt theo đúng điều kiện thời tiết (mùa khi thi công), từ đó mới quyết định được chính xác cấp phối thiết kế tránh các lãng phí không cần thiết.
* Ví dụ về thí nghiệm sự tổn thất độ sụt bê tông theo thời gian và nhiệt độ dùng cho bê tông dầm đúc hẫng cầu Sông Gianh:
Các cấp phối tiến hành thí nghiệm
Thành phần Cấp phối 1 Cấp phối 2 Cấp phối 3
Xi m¨ng 490 Kg 490 Kg 490 Kg
Cát 630 Kg 630 Kg 630 Kg
Đá 1220 Kg 1220 Kg 1220 Kg
Nước 175.5 lít 160 Lít 171.5 lít
Phô gia Sikament NN 1.5 % 1.5 % 2%1
Phô gia SikaPump 0.35 % 0.35 % 0.47 %
Các bước thí nghiệm được tiến hành như sau:
PGS.TS. Nguyễn viết Trung Sổ tay thi công cầu cống Chương 2: Các công tác cơ bản
5 Mỗi cấp phối trộn 1 mẻ 1 m3 và tiến hành kiểm tra:
+ Đo nhiệt độ ngoài trời.
+ Độ sụt bê tông tại tram trộn và nhiệt độ bê tông.
+ Tính thời gian vận chuyển chính xác và rót một ít bê tông vào máy bơm và lấy mẫu + Để xe bê tông tự quay tại chỗ 30 phút đo nhiệt độ bê tông.
+ Tiếp tục để xe bê tông tự quay 45 phút và đo độ sụt.
Thực hiện các bước như trên, với mỗi loại cấp phối trộn, có thể nêu ra ví dụ sau:
CÊp phèi trén 1:
Thêi gian (Phót) 2 8 15 20 45
Vị trí Lầu trộn Đến bơm Quay tại chỗ Quay tại chỗ Đến đầu ống bơm
Nhiệt độ ngoài trời 27 25.1 24.1 24.5
Nhiệt độ bê tông 28.7 29.3 30 29.5
§é sôt 14 10 8.5 7.5 5
CÊp phèi trén 2:
Thêi gian (Phót) 1 15 19 34 48
Vị trí Lầu trộn Đến bơm Quay tại chỗ Quay tại chỗ Đến đầu ống bơm
Nhiệt độ ngoài trời 25 26.3 26.4 27.3
Nhiệt độ bê tông 26.9 28.3 28.1 29.5
§é sôt 15 9 8 5.5 4.5
CÊp phèi trén 2:
Thêi gian (Phót) 2 9 15 30 45
Vị trí Lầu trộn Đến bơm Quay tại chỗ Quay tại chỗ Đến đầu ống bơm
Nhiệt độ ngoài trời 27 27.4 27.5 27.3 27.8
Nhiệt độ bê tông 27.7 29.3 29.5 30.5 30.8
§é sôt 21 16.5 15.10 14 11.5
Do ảnh hưởng lớn của nhiệt độ đến việc duy trì độ sụt của bê tông nên cần chọn công nghệ và thời gian đổ bê tông hợp lý sao cho khi bắt đầu và kết thúc công việc thi công trong
điều kiện nhiệt độ còn thấp, tránh đổ bê tông trong thời điểm nắng nóng trong ngày (11 giờ
ữ2 giờ trưa). ở những hoàn cảnh bắt buộc phải đổ bê tông trong diều kiện nhiệt độ cao có thể áp dụng các phương pháp làm mát cốt liệu và nước, ví dụ như tưới nước vào cốt liệu, hạ nhiệt độ của nước trộn bê tông bằng nước đá nếu cần thiết.
Mặt khác, về mùa đông tốc độ đông cứng của bê tông rất chậm nên ảnh hưởng đến tiến độ thi công bê tông, như tiến độ căng kéo dự ứng lực đối với bê tông dự ứng lực do đó nên dùng loại phụ gia siêu hoá dẻo, tăng cường độ cao sớm, ví dụ như các phụ gia Sikament- NN, MBT-1000.
PGS.TS. Nguyễn viết Trung Sổ tay thi công cầu cống Chương 2: Các công tác cơ bản