Bài giảng Chương 3: Công nghệ bê tông

Chia sẻ: Nguyen Ma | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:20

Thêm vào BST

Báo xấu

53
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng trình bày khái niệm về công nghệ bê tông; phân loại bê tông; yêu cầu chung đối với bê tông; chất kết dính dùng trong bê tông; một số loại xi măng, chất kết dính đặc biệt; cốt liệu dùng trong bê tông; phụ gia cho bê tông.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Chương 3: Công nghệ bê tông

Chương 3: Công nghệ Bê tông Khái niệm cơ bản: Bê tông là v ật liệu đá nhân tạo do hỗn hợp các chất kết dính (vô cơ hoặc hữu cơ) với nước, cốt liệu lớn, cốt liệu nhỏ, nhào trộn theo một tỷ lệ nhất định, rắn chắc lại mà thành. Hỗn hợp trước khi đóng rắn gọi là hỗn hợp bê tông. Giữa XM (chất kết dính) và các cốt liệu thường không xảy ra tác dụng hóa học, nên cốt liệu thường được coi là vật liệu trơ. Cốt liệu làm giảm đáng kể biến dạng của bê tông khi đóng rắn. Việc thay đổi cấu trúc, thành phần cốt liệu, thời gian đóng rắn, trạng thái dưới tác động của tải trọng, môi trường bên ngoài có thể làm thay đổi tính chất của bê tông. Để điều chỉnh các tính chất của bê tông người ta đưa vào thành phần của hỗn hợp bê tông các phụ gia hóa học hoặc thành phần khoáng hoạt tính làm đẩy nhanh hay làm chậm quá trình đông kết của bê tông, làm cho bê tông dẻo hơn, làm bê tông ít co ngót hơn (ít nứt hơn) vv…
Khi dùng chất kết dính hữu cơ như bitum, chất kết dính tổng hợp khác vv …. thì không cần dùng nước khi trộn bê tông để đảm bảo độ đặc và tính chống thấm của bê tông. Bê tông là vật liệu dòn, khả năng chịu nén tốt, chịu kéo kém. Để tăng khả năng chịu kéo cho bê tông, người ta đặt cốt thép vào vùng chịu kéo. BT và CT có cùng hệ số giãn nở nên chúng có sự liên kết chặt chẽ với nhau. Bê tông bảo vệ cốt thép không bị xâm thực do môi trường bên ngoài. Công nghệ bê tông bao gồm một loạt các công đoạn như: Chuẩn bị nguyên liệu, xác định cấp phối bê tông, xác định định lượng XM, nước, cốt liệu, phụ gia cho mẻ bê tông
Phân loại bê tông: Phân loại theo dung trọng của BT (mv): Bê tông đặc biệt nặng có mv > 2500 kg/m3; Bê tông nặng có mv = 1.8002.500 kg/m3; Bê tông nhẹ có mv = 6001.800 kg/m3; Bê tông đặc biệt nhẹ có mv
Phân loại theo chất kết dính: Bê tông xỉ kiềm: Được chế tạo sử dụng do việc dùng xỉ nghiền mịn, hòa trộn với dung dịch kiềm. Polime bê tông được chế tạo từ các dạng khác nhau của chất kết dính polime, gốc của chúng là nhựa (polieste, epoxi, acrin, caccbamit …) hoặc mônome cùng các phụ gia chuyên dụng. Loại bê tông này được dùng trong môi trường có tính xâm thực, mài mòn cao. Polime xi măng bê tông được chế tạo từ hỗn hợp chất kết dính như xi măng và chất polime (gồm nhựa, các mủ, nhựa cây tan trong nước) Bê tông chuyên dụng: được chế tạo từ những loại chất kết dính đặc biệt để chế tạo ra được những loại bê tông chịu nhiệt độ cao, chịu axit, chịu kiềm, bê tông bảo vệ phóng xạ, bê tông dùng cho các đường băng sân bay.
Yêu cầu chung đối với bê tông: Trước khi đóng rắn bê tông phải có độ lưu động, dễ dàng trộn, vận chuyển, không phân tầng; Bê tông cần có tốc độ đóng rắn nhất định, phù hợp với thời gian thi công, tháo cốt pha đã định trước; Bê tông là vật liệu phức tạp, các tính chất của vật liệu tạo ra bê tông có thể thay đổi đáng kể trong quá trình lưu giữ, khai thác và sử dụng. Do đó cần phải có quy trình kỹ thuật bảo quản vật liệu nghiêm ngặt đúng quy định. Chất kết dính dùng trong bê tông: Xi măng Pooclăng: là loại chất kết dính vô cơ được sử dụng phổ biến nhất trong xây dựng và sản xuất bê tông. Xi măng Pooclăng: là loại chất kết dính thủy, đóng rắn trong nước hoặc trong không khí. Tồn tại ở dạng bột màu xám, chế tạo bằng cách nghiền mịn clanke xi măng pooclăng với một lượng thạch cao
Xi măng Pooclăng: Thành phần chính của xi măng bao gồm: 3760% 3CaO.SiO2 (C3S); 1537% 2CaO.SiO2 (C2S); 5–15% 3CaO.Al2O3 (C3A); 10 – 18% 4CaO.Al2O3.Fe2O3 (C4AF). Khi thay đổi thành phần khoáng của xi măng làm thay đổi tính chất của xi măng. XM có hàm lượng C3S tăng thì sẽ có mác cao và đóng rắn nhanh. Độ hoạt tính của xi măng thực chất là cường độ của nó. XM có cường độ từ 30 – 40 Mpa có mác 300; 4050 MPa có mác 400. Xi măng mác 300, 400, 500, 550, 600 thường sử dụng trong xây dựng. Phổ biến nhất là PC400. Xi măng có mác càng cao thì càng đạt nhanh đến cường độ chịu lực. Xi măng lưu kho càng lâu thì chất lượng càng giảm, do chúng hút ẩm và khí CO2 từ không khí. Sau 3 tháng lưu kho chất lượng xi măng giảm từ 10 – 20% so với mác của chúng.
Xi măng Pooclăng: Thời gian đông kết của xi măng (theo TCVN 40385): ở nhiệt độ 20oC không sớm hơn 45 phút, kết thúc không chậm hơn 10 giờ kể từ thời điểm trộn nước vào xi măng. Trên thực tế XM đông kết sau 1 – 2 giờ và kết thúc sau 5 – 8 giờ. Để điều chỉnh thời gian đông kết của xi măng ta có thể dùng các phụ gia hóa học để điều chỉnh. Khi đổ xi măng dưới nước cần đông kết nhanh thì cho phụ gia đông kết nhanh; Khi phải vận chuyển đi xa, thời gian dài thì dùng phụ gia kéo dài thời gian đông kết. Quá trình đông kết và rắn chắc của xi măng là quá trình tỏa nhiệt, do vậy nước trong bê tông sẽ mất đi rất nhanh. Sau khi đổ bê tông xong cần phải tiến hành dưỡng hộ bê tông, nếu không bê tông sẽ bị co ngót và nứt làm ảnh hưởng tới chất lượng công trình.
Một số loại xi măng, chất kết dính đặc biệt: XM trắng: Chế tạo bằng cách nghiền clanke trắng chứa ít sắt ôxýt + một lượng thạch cao và phụ gia đôlômít. XM pooclăng màu: Chế tạo bằng cách nghiền clanke trắng, thạch cao với bột màu. Hàm lượng bột màu khoáng vô cơ không quá 15%, bột màu hữu cơ không quá 0,3% khối lượng XM. XM nở hoặc không co: sử dụng để chế tạo bê tông không thấm nước. Trong thành phần của chúng được đưa vào các phụ gia gây trương nở, để khi đóng rắn các thành phần của nó sẽ nở ra và bít kín mọi kẽ hở trong bê tông. Xi măng phốt phát: Sử dụng để chế tạo loại bê tông bền nhiệt. Trong thành phần của nó có chứa các loại ô xýt kim loại như ô xýt đồng, titan, ma giê, và ô xýt kẽm.
Một số loại xi măng, chất kết dính đặc biệt: Xi măng bền Axit: Loại xi măng này giúp bê tông chịu được axit, thành phần gồm cát thạch anh nghiền mịn trộn đều với nátri flosilicat, hòa trộn với thủy tinh lỏng và dung dịch keo silicat natri hoặc kali silicat với mật độ 1,32 – 1,5 g/cm3. Vôi: Vôi được sản xuất bằng cách nung đá vôi (CaCO3) ở nhiệt độ cao. Vôi đóng rắn trong không khí, thuộc loại chất kết dính đơn giản nhất, nhưng có cường độ chịu lực rất thấp. Cường độ chỉ đạt 0,5 – 3 Mpa sau 28 ngày đóng rắn. Thạch cao: Sản xuất bằng cách gia công nhiệt đá thạch cao tự nhiên, hoặc các phế thải chứa thạch cao (CaSO4.0,5H2O). Thạch cao ít thay đổi thể tích khi đóng rắn, nên hay được dùng chế tạo các chi tiết trang trí. Thạch cao có tính ăn mòn cốt thép, nên nếu dùng cốt thép thì phải có biện pháp chống ăn mòn.
Cốt liệu dùng trong bê tông: Cốt liệu dùng trong bê tông chiếm 80% thể tích và có ảnh hưởng tới các tính chất của bê tông, độ bền và giá thành của chúng. Một bộ khung cứng từ cốt liệu có cường độ cao sẽ làm tăng cường độ và môdul biến dạng của bê tông, giảm sự biến dạng của cấu kiện dưới tải trọng, cũng như từ biến của bê tông. Cốt liệu làm giảm độ co của bê tông. Độ co của đá xi măng đạt 1 – 2 mm/m cấu kiện. Khi bê tông có chứa quá nhiều xi măng, sẽ có biến dạng co không đều, làm xuất hiện nội ứng xuất, cấu kiện sẽ dễ dàng bị nứt. Khi có thành phần cốt liệu phù hợp, cốt liệu sẽ nhận các ứng xuất co và làm giảm nhiều lần khả năng bị nứt của bê tông. Cốt liệu trong bê tông có 2 loại là cốt liệu lớn (>5mm như đá dăm, sỏi) và cốt liệu nhỏ (cát tự nhiên hoặc nhân tạo)
Cốt liệu dùng trong bê tông: Thành phần hạt tiêu chuẩn của cốt liệu (cả cốt liệu lớn và nhỏ) dao động trong khoảng 0,14mm – 70mm. Độ rỗng của cốt liệu có liên quan trực tiếp tới thành phần hạt, chúng được xác định bằng khả năng lèn chặt. Nếu cốt liệu có độ rỗng càng cao thì càng tốn xi măng là chất kết dính. Theo thực nghiệm cho thấy cốt liệu dạng khối lập phương có độ rỗng nhỏ nhất, tốn ít xi măng nhất và bê tông sau đóng rắn có cường độ cao nhất. Khối cầu là khối có độ rỗng lớn nhất. Độ bền của cốt liệu lớn từ đá gốc (đá vôi, đá granit) sẽ chắc bền và có cường độ cao hơn vữa bê tông. Các loại cốt liệu rỗng như sỏi, cuội … có thể có cường đột nhỏ hơn cường độ của vữa bê tông. Mức độ sạch của cốt liệu cũng làm ảnh hưởng lớn tới chất lượng của bê tông. Bụi hoặc đất sét sẽ làm cản trở khả năng bám dính,
Cốt liệu dùng trong bê tông: Cát thiên nhiên: Được sử dụng để sản xuất bê tông thường. Khi cát thiên nhiên thiếu sẽ sử dụng cát nhân tạo, bằng cách đập vỡ đá gốc cứng tới kích thước quy định (5; 2,5; 0,63; 0,315; 0,14mm). Độ sạch của cát hay lượng ngậm tạp chất có ý nghĩa rất quan trọng. Các hạt
Cốt liệu dùng trong bê tông: Đá dăm: Đá dăm được tạo ra do việc đập đá gốc, đá có hình dạng góc nhọn. Loại tốt nhất để chế tạo bê tông là loại gần với hình khối lập phương hoặc khối tám mặt. Loại kém nhất là hình dẹt, có bề dài lớn hơn nhiều so với bề dày. Đá dăm thường sạch hơn sỏi, chúng ít có lẫn tạp chất và có cường độ chịu lực tốt hơn, đồng đều ơ gia cho bê tông: Phhụ n sỏi. Phụ gia được đưa vào trong bê tông nhằm mục đích điều chỉnh các tính chất của bê tông như làm tăng nhanh hay chậm lại quá trình đông kết của bê tông, tăng khả năng chống thấm, hoặc tiết kiệm xi măng. Phụ gia thường có 2 dạng là phụ gia hóa học và phụ gia nghiền mịn. Phụ gia hóa học thường được đưa vào với tỷ lệ 0,1 – 0,2% khối lượng xi măng, giúp làm thay đổi tính chất của bê tông. Phụ gia
Phụ gia cho bê tông: Phụ gia hóa học bao gồm các loại như sau: Phụ gia hóa dẻo: làm tăng độ lưu động của hỗn hợp bê tông, giữ nước, giảm tách nước, chống phân tầng; Phu gia đóng rắn nhanh: bao gồm CaCl2, Na2SO4, các muối nittrit, nitorat. Loại này được sử dụng khi ta tiến hành đổ bê tông dưới nước hoặc những khu vực có nước ngầm cao; Phụ gia làm chậm thời gian đông kết: Khi tốc độ đổ bê tông bị chậm hoặc phải vận chuyển bê tông đi xa, phụ gia này được sử dụng, nhằm làm chậm tốc độ đông cứng của bê tông. Sika là loại phụ gia siêu dẻo phổ biến ở VN, làm giảm lượng nước cần sử dụng, làm tăng cường độ tới 30%, kéo dài thời gian đông kết, tăng khả năng chống thấm; Phụ gia điều chỉnh độ đặc, độ rỗng của bê tông: Làm cuốn khí, tạo khí, tạo bọt, lèn chặt bê tông;
Phụ gia cho bê tông: Phụ gia làm ức chế tính ăn mòn của bê tông: Loại phụ gia này làm tăng khả năng chống ăn mòn của cốt thép trong bê tông; Phụ gia điều chỉnh sự biến dạng của bê tông, phụ gia nở: Loại này được sử dụng khi dùng bê tông lèn chặt các lỗ hở trong qua trình thi công; Phụ gia chống băng giá: Loại này có thể dùng KCO3, NaCl, chúng làm giảm nhiệt độ đóng băng của nước, thúc đẩy đóng rắn của bê tông ở nhiệt độ thấp; Phụ gia nghiền mịn: Có tính chất làm tăng độ dẻo của bê tông, giảm độ phân tầng, giảm lượng xi măng sử dụng. Bao gồm: Phụ gia khoáng: tồn tại ở dạng bột, được làm từ tro, xỉ nghiền, đá núi, silicafum … Tro nhà máy nhiệt điện: tạo ra khi đốt than bụi từ phần khoáng của
chúng, phần này có chứa sét, thạch anh và đá cacbonat có thành phần chủ yếu: 3560% SiO2, 1535% Al2O3; 120% Fe2O3; 130% CaO mà một lượng nhỏ MgO, SO3, kiềm và các hợp chất khác Muội silic (silicafum): là sản phẩm phụ của công nghệ sản xuất silicon hoặc hợp kim sắt silic; Phụ gia hoạt tính puzơlan: puzolan thiên nhiên bao gồm đất điatomit, đá phiến sét, tro núi lửa, đá bọt, đá bazan được nghiền mịn và pha vào vữa trước khi trộn; Phụ gia tro trấu: sau khi đốt phần hữu cơ bị cháy, phần tro còn lại rất giàu silic oxit, nên có thể dùng phụ gia khóang hoạt tính cho bê tông; Mêta cao lanh: Là Alumo silicat hoạt tính hình thành do nung cao lanh tinh khiết hoặc đất sét caolinhit và được nghiền với độ mịn cao.
Nước sử dụng cho bê tông: Để đảm bảo chất lượng bê tông, nước sử dụng trộn bê tông phải có PH>4, có hàm lượng muối gốc sunphát SO42
Các quá trình ăn mòn bê tông: Các cấu kiện BT và BTCT đều có thể bị tác động của môi trường xâm thực, gây ra các quá trình ăn mòn trong bê tông. Đặc biệt là trong môi trường nước hoặc nóng ẩm. Các dạng ăn mòn tồn tại ở dạng: Ăn mòn loại I: là quá trình ăn mòn bê tông dưới tác dụng của nước mềm, làm cho xi măng bị hòa tan và bị cuốn đi. Dạng ăn mòn này phát triển nhanh khi có nước rò rỉ qua bê tông (Giống quá trình tạo thạch nhũ trong hang động). Ăn mòn loại II: Xảy ra khi trong nước có chứa các chất hóa học như axit hay muối magie, làm xảy ra phản ứng với đá xi măng, bị nước cuốn đi hoặc ở dạng vô định hình; Ăn mòn loại III: Là quá trình tích tụ các muối sunfat, gây nên sự xuất hiện ứng xuất trong các thành lỗ rỗng và mao mạch, dẫn tới sự phá hoại các bộ phận cấu thành bê tông.
Kiểm tra chất lượng bê tông: Kiểm tra chất lượng bê tông thực chất là kiểm định xem cường độ của bê tông có đạt được yêu cầu thiết kế hay không. Nếu Rm>Ryc thì mẫu đạt yêu cầu. Để kiểm tra người ta lấy mẫu thí nghiệm không dưới hai lần trong 1 ca đối với cấu kiện lắp ghép, và trong 1 ngày đối với kết cấu đổ toàn khối. Các mẫu này được bảo dưỡng trong cùng một điều kiện với bê tông được đổ tại hiện trường. Sau thời gian theo quy định (thường là 20 ngày) mang mẫu này ra đo đạc, xác định ra được cường độ Rm của m ẫu. ương pháp kiểm tra chất lượng bê Các ph tông: Để kiểm tra chất lượng bê tông người ta sẽ thực hiện các phương pháp: Phương pháp phá hoại: Mang những mẫu bê tông đã lấy trong quá trình đổ bê tông tới phòng thí nghiệm. Sử dụng máy ép có cường độ cao, ép mẫu thử đạt tới mức phá hoại, từ đó xác định được Rm.
Các phương pháp kiểm tra chất lượng bê tông: Phương pháp không phá hoại: Áp dụng cho những trường hợp kiểm tra những cấu kiện đã được lắp ráp tại công trình, hoặc cấu kiện bê tông toàn khối đã thi công hoàn chỉnh tại công trình. Phương pháp kiểm tra không phá hoại có thể thực hiện theo 2 cách: Phương pháp cơ học bề mặt: Người ta sử dụng các thiết bị hoặc dụng cụ tương đối đơn giản, tác động lên bề mặt của kết cấu, sau đó sẽ đánh giá cường độ bê tông thông qua sức kháng cự lại những tác động lên bề mặt. Phương pháp vật lý: Sử dụng thiết bị siêu âm, phát sóng siêu âm xuyên về phía kết cấu bê tông cần đo, sau đó đo được tốc độ đi qua của sóng, ghi lại các dao động sóng để từ đó đánh giá được cường độ của bê tông. Phương pháp này có ưu điểm là có thể đo được cường độ của lớp bê tông rất dày, phát hiện các khuyết tật ở sâu trong cấu kiện mà phương pháp cơ học bề mặt không thực hiện được.