Công nghệ bê tông và bê tông đặc biệt phần 6

Chia sẻ: Danh Ngoc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:23

Thêm vào BST

Báo xấu

248
lượt xem 114
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'công nghệ bê tông và bê tông đặc biệt phần 6', kỹ thuật - công nghệ, kiến trúc - xây dựng phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Công nghệ bê tông và bê tông đặc biệt phần 6

- V a trát phun - Các t m bê tông m ng tránh l c t li u sau khi ñ - Thi công ph t Nhi u ch t làm ch m ñông c ng có tác d ng hoá d o và cu n khí. ðó ñ c bi t là trư ng h p c a các a xit h u cơ và các lignosulfonat. 6. Ph gia c i bi n ñ b n ñ i v i các tác d ng v t lý hoá h c 6.1. Ch t k nư c trong kh i bê tông. ðó là các ph gia c i thi n tính ch ng th m nư c dư i áp l c c a bê tông và ch ng m b ng cách ngăn s h p ph mao qu n. Các ch t k nư c, bao g m các h n h p c a các s n ph m sau: - Các ch t b t m n (Kieselguliv, Bentonit, Vôi béo, nhũ tương c a ch t d o) - Các mu i a xit béo (Stearat - oleat…) - Các ch t làm d o (Polime, lignosulfonat) - Các s n ph m khác (sulfat nhôm, ch t keo n ph n có g c là t o bi n) - Các ch t tăng nhanh ñông c ng: clorua, sút,… trong trư ng h p m t trong các s n ph m là m t ch t cu n khí ho c m t ch t làm ch m ñông c ng. Các ch t k nư c tác ñ ng trư c h t v m t v t lý là bít các l r ng và các ng d n nh nhơ vào các h t r t nh mà chúng ch a, ho c là vào các s n ph m k t t a ho c n ph ng. Nhưng các ch t k nư c ch có th bít ñư c các l r ng, n u chúng tương ñ i nh . Chúng không th làm kín nư c cho m t lo i bê tông x u, ph i h p không t t, có nh ng l r ng l n ho c nh ng ch không ñ ng nh t. Các s n ph m bán trên th trư ng có d ng b t ho c d ng l ng. Li u lư ng dùng ñư c ñ ngh n m trong ph m vi t 0,5 ñ n 5% tr ng l ng xi măng. Các chú ý gi ng như trong trư ng h p c a các ch t hoá d o. Các ng d ng chính như sau: - Bê tông c a các công trình th y l i: b ch a, b nư c, kênh d n, b bơi, tư ng móng, ch tr nư c, silô. - V a ch ng th m: l p ph (ban công, h m, gara, c u, sàn nhà công nghi p,…) - Trát m t ngoài, m i n i c a kh i xây, l p ph c a ng d n c ng, tuanen 6.2. S n ph m b o dư ng Bê tông tươi ph i ñư c gi m t th i gian sau khi tr n ñ tránh m t nhi u nư c trong nó. C n gi cho bê tông m ư t. 115
M t phương pháp hi n ñ i, ñơn gi n và th c ti n, ch c n ít nhân công, bao g m vi c phun lên bê tông tươi m t s n ph m b o dư ng ñ t o thành sau ñó m t màng liên t c không th m nư c, nó t m t ñi sau m t vài tu n l , mà không ñ l i v t. Nó ñư c s n xu t t năm 1950, ñ u tiên M , dùng Châu Âu và ñã dùng Vi t Nam t năm 1995. Các s n ph m b o dư ng có g c là: - Nh a, xi ho c pavafin d ng nhũ tương nư c - Nh a thiên nhiên ho c t ng h p hoà tan trong các dung môi ñ c bi t (d u m ). - Xi ho c parafin hoà tan trong m t dung môi d u m - Cao su clo hoá Các s n ph m này không m u ho c có m u ñ d dàng ki m tra vi c phun chúng. Chúng d ng m t ch t l ng nh t ñ phun lên bê tông tươi, m t kho ng cách ñ n b m t là 40 ñ n 80cm ho c r i ra. Lư ng tiêu th bi n ñ i t 100 - 200g/cm2. Ph bi n hi n nay Vi t Nam là ch t Antisob E, S. Các s n ph m b o dư ng ñư c s d ng cho các k t c u sau: - L p ph m t ñư ng, ñư ng ôtô, ñư ng băng và c u - B o v sàn lát, sàn, sân thư ng - L p ph b kênh - Tunnen và vòm - L p ph m t c a các b ch a khác nhau - Các l p trát và l p m t. Trư c khi s d ng các ch t trên c n ki m tra chính th c ..... c a m t u ban thư ng tr c v ch t dính k t th y l c và ph gia (COPLA). Tuy v y trong quá trình s d ng v n không tránh ñư c nh ng sai sót.phát sinh là: T sai sót v li u lư ng, s quá li u lư ng c c b do s phân b s n ph m không t t, s không thích ng v i m t vài ch t dính k t. Cũng chú ý r ng ngay c có s ñ ng ý, cũng c n ph i th c hi n vi c ki m tra trên công trư ng và c n ñào t o cán b v m t này. Cu i cùng, ph i nh n m nh ñ n vi c là, dù dùng ph gia nào, cũng không th c i thi n ñư c bê tông có thành ph n và công ngh ch t o không h p lý. 7. Ph gia siêu d o Ph gia siêu d o là lo i ph gia làm tăng ñ s t c a bê tông ñ n 4 l n (15-22 cm), có th b t nư c t 20-30%. Nó ñư c s d ng m c ñ h p lý ñ v a tăng ñ d o (t 8-12 cm) và tăng cư ng ñ ñ n 30% (do b t nư c). 116
Ph gia siêu d o có tính tương thích v i t ng lo i xi măng và c t li u. Vì v y trư c khi s d ng c n lưu ý hư ng d n c a nhà s n xu t và ti n hành các th nghi m c n thi t. Có 5 lo i ph gia siêu d o: Th h 1 là A và th h 2: B th h 3 là C. A1- Ligno Sul phonates (LS) Là ph gia siêu d o th h 1 t các ch t cao phân t t nhiên LigIGNIN (t g và senlulo) ñ gi m nư c t i ña là 10%, có th làm ch m ninh k t, ñ s t gi m 30% sau 30 phút. Lư ng dùng 2,5% xi măng B1-Polime g c sulphonated melamine (MFS) Ph gia siêu d o g c URE và Phormadehyde có tác d ng gi m nư c t i ña ñ n 25% lư ng dùng 1,5-2,5 Xi măng gi m ñ s t ñ n 50% sau 40 phút và cho cư ng ñ s m ( R3 = 0,85R28), th i gian thi công ng n, t l N/X < 0,4 và phù h p v i khí h u nóng. B2 – Naphthalene Sulphonate Polycondesate : BMS Ngu n g c t than ñá, gi m nư c t i ña 25% - Lư ng dùng 1,5-2,5%X, gi m ñ s t ñ n 50% sau 50 phút. B3 – Ch t siêu d o th h th hai : Vinglcopolymers VC Thành ph n chính là : Sunfonated Vinylcopolymers ( d u thô) Gi m nư c t i ña ñ n 30% lư ng dùng 1,5-2% Xi măng ( lít ) . gi m ñ s t ban ñ u ñ n 50% sau 100 phút , t o ra ñ s t ñ n 22 cm, kéo dài th i gian thi công C – Ch t siêu d o th h ba : PolyCarboxylates – (PC) G c Polyme cao phân t t ng h p, gi m mu i t i 40 % ( t l N/X có th ñ n 0,27 ), bê tông có th ñ t ñ n ñ s t 22cm, cho ch t lư ng cao. Duy trì ñư c tính công tác trong th i gian dài. Lo i ph gia ñ c bi t này có th thay ñ i c u t o phân t ñ ph gia phù h p v i các yêu c u ñ c bi t. V i bê tông ch t lư ng cao thư ng dùng ch t siêu d o PC, v i bê tông t ñ m có th dùng lo i c i ti n là: Polyme Viscocrete (PV) Lưu ý: Các ph gia siêu d o có th thí nghi m theo tiêu chu n Anh – BS 5075, ASTM – C494. Vi t Nam có th ch n các ch t siêu d o ch t o trong nư c và các s n ph m c a SICA, c a ð c, ý, c a M . C n t ch c tuy n ch n v i s lư ng các ch t siêu d o ít nh t là 3 ñ có m t ch t siêu d o t i ưu. Công th c hoá h c c a ph gia siêu d o xem hình sau: 117
Hình 5.1. Công th c c a các ph gia siêu d o. Các thí nghi m v s tương thích c a các lo i xi măng Nghi sơn, B m sơn, Chinh Phong v i các ch t siêu d o (v cư ng ñ và ñ s t) ñư c trình bày trên hình 5.2. và 5.3. theo thí nghi m t i B môn VLXD trư ng ð i h c GTVT Cư ng ñ nén MPa 90 80 70 60 50 40 Nghi son 0,5l/100kgXM 30 Bim son 0,7l/100kgXM 20 Chinh phong 0,5l/100kgXM 10 Bim son 0,8l/100kgXM 0 0 5 10 15 20 25 30 Ngày t Hình 5.2. Quan h gi a cư ng ñ và th i gian, lư ng ph gia 118
§é sôt mm 250 200 150 100 Xuan Mai Chinh phong But son 50 Ph gia Nghi son L/100kg XM 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Hình 5.3. Quan h gi a lư ng ph gia V v i ñ s t c a bê tông 8. Ph gia kho ng Các ph gia khoáng thư ng dùng trong bê tông là: Tro nh , X lò cao, mu i Silic, tro tr u và ph gia meta caolanh. 8.1. Tro nh Tro nh là s n ph m ñư c nghi n m n các s n ph m t khói c a nhà máy nhi t ñi n. ðư ng kính h t t 10 -:- 40 m ( t di n t 3000 -:- 5000 cm2/g ). Tro nh có thành ph n ch y u là Si02 vô ñ nh hình có kh năng tác d ng v i xi măng trong ph n ng puzơlan. ð c tính c a tro nh ñư c xác ñ nh theo ASTM – C109 và lo i F. Tro nh ñư c dùng trong bê tông t 10 -:- 25% so v i lư ng xi măng. Có th dùng tro nh trong bê tông mác cao ñ n 60 MPa và bê tông thu công, bê tông làm ñư ng. 8.2. X lò cao Ph gia x lò cao là s n ph m khi làm ngu i nhanh x lò cao, nghi n m n v i t di n t 4000 -:- 5000 cm2/g , có c u t o vô ñ nh hình. X lò cao có th dùng ñ ch t o bê tông x lò cao có tác d ng b n nư c và ti t ki m xi măng. 8.3. Mu i Silic Ph gia mu i Silic (Microsilica ) là s n ph m c a công nghi p s n xu t Silicon, thành ph n chính là SiO2 vô ñ nh hình. Kích thư c h t 0,1µm ( 1/100 ñư ng kính c a h t xi măng). Li u lư ng dùng 5 -:- 15% cho bê tông ch t lư ng cao, 15-:-20 % cho bê tông cư ng ñ r t cao. Khi s d ng nên dùng cùng v i ch t siêu d o và ch t làm ch m ninh k t ñ ñ m b o tính d ñ cho bê tông. 119
Thành ph n hoá h c c a mu i silic ch y u là SiO2 và các Ô xýt khác (B ng 5.1. ) B ng 5.1. Thành ph n, tính ch t c a silica funme Ch tiêu Ph n trăm (%) Thành ph n hoá h c SiO2 90-96 Al2O3 0,5-0,8 MgO 0,5-1,5 Fe2O3 0,2-0,8 CaO 0,1-0,5 Na2O 0,2-0,7 K2O 0,4-1 C 0,5-1,4 S 0,1-0,4 Các thành ph n khác 0,7-2,5 Các tính ch t v t lý 2,2 g/cm3 Kh i lư ng riêng 20.000 m2/kg T di n Kích thư c h t 0,1 micron 576kg/m3 Kh i lư ng th tích Mu i silic và các h n h p ch a mu i oxit silic ñư c s d ng trong bê tông ch t lư ng cao dùng xi măng PC40 tr lên nh m tăng kh năng ch u l c, k t c u ch u mài mòn, gi m ñ th m nư c . Mu i ôxit silic là m t s n ph m ph l y ra t quá trình tái s n xu t th ch anh v i than ñá trong các lò h quang ñi n trong ngành công nghi p s n xu t silicon và các h p kim s t - silicon. Mu i này có hàm lư ng dioxit silicon vô ñ nh hình cao và ch a các tinh th hình c u r t m n thu ñư c t khí thoát ra kh i lò. Mu i silic bao g m các h t thu tinh r t m n v i m t di n tích b m t lên t i 20.000 m2/kg khi ñư c ño b ng k thu t h p ph ni tơ. S phân b v m t kích thư c h t c a m t lo i khói oxit silic ñi n hình cho th y h u h t các h t ñ u nh hơn 1micro (1µm), ñư ng kính trung bình kho ng 0,1µm nh hơn kích thư c c a h t xi măng g p kho ng 100 l n. Kh i lư ng riêng c a mu i silic ph bi n là 2,2g/cm3, nhưng cũng có th cao hơn (2,5 g/cm3). Theo ASTM C 1240 - 93, mu i silíc có thành ph n hoá h c ñư c qui ñ nh như trong b ng 5.2. B ng 5.2 - Tiêu chu n ASTM v mu i silic ( Các qui ñ nh sau ñây ñư c l y nguyên văn t ASTM C 1240 - 93 ) Các yêu c u hoá h c - Hàm lư ng Si02 t i thi u là 85% 120
-ð m c a mu i si lic, t i ña là 3% - Lư ng m t khi nung , t i ña là 6% . Di n tích b m t r ng : 15-30 m2/g Các yêu c u khác - ð m n : Lư ng sót tích lu trên sàng 45µm (No 325) , không l n hơn 10% . + - ð ho t hoá puzơlan : V i xi măng Poóc lăng , xác ñ nh tu i 7 ngày t i thi u 85% . - M c ñ ñ ng nh t : ð ñ c và ñ m n c a các m u th ñư c l y t m t ngu n mu i silíc không thay ñ i quá 5% so v i tr s trung bình ñã ñư c xác l p b i 10 k t qu thí nghi m ñã có ho c b i t t c các k t qu thí nghi m ñã có n u s k t qu thí nghi m ñó nh hơn 10. * C n chú ý tránh s k t t c a các h t v t li u c c nh . + ð ho t hoá Puzôlan ñư c xác ñ nh t phép ño cư ng ñ ch u nén c a bê tông dùng mu i silic. ðây là phép ño ph n ng c a mu i silic v i xi măng ñư c cung c p và có th thay ñ i tuỳ theo ngu n cung c p c a c mu i si lic và xi măng. Nhà cung c p s n ph m mu i si líc c n ñư c công b ch tiêu này . Mu i silic có hàm lư ng ôxit silic và ñ m n c c cao nên là v t li u có tính pyzôlan cao. Mu i silic ph n ng v i vôi trong quá trình hydrat hoá xi măng ñ t o ra h p ch t k t dính b n v ng - CSH. Vi t Nam có th s d ng mu i silic ñư c ch t o t các công ty c a Thu S , ð c, Ý ñang bán trên th trư ng Vi t Nam. châu Âu và M thư ng pha MS vào xi măng ñ có ñư c xi măng mác r t cao ñ n 100, 200MPa. Li u lư ng mu i silic thư ng t 5-20% B ng 5.3. Thành ph n hoá h c c a xi măng có ch a Silica Funme (%) CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO SiO3 K2O Na2O Lol Xi măng 63.78 20.59 3.66 6.10 0.95 2.13 0.48 0.26 2.05 lo i 5 Mu i 2 90 1.5 1.5 0.8 - - - - silic B ng 5.4. Cư ng ñ nén 28 ngày xi măng và xi măng EMC thí nghi m nhi t ñ 200C Cư ng ñ nén, MPa Li u lư ng MS Xi măng không c i ti n Xi măng c i ti n, EMC trong xi măng, % OPC RHPC Anl OPC RHPC Anl 121
0 89.5 88.7 94.7 - - - 5 96.7 94.1 105.0 70.0 54.0 165.4 10 98.4 96.3 108.0 180.5 164.0 172.3 20 - - - - - 205.0 8.4. Tro tr u Tro tr u là s n ph m thu ñư c t quá trình ñ t tr u, có thành ph n ch y u là SiO2 vô ñ nh hình, t di n 5000 -:- 6000 cm2/g. Tro tr u có ph n ng puzơlan hoá v i ximăng. Bê tông dùng tro tr u có ñ b n nư c cao và ti t ki m ñư c xi măng. Tro tr u siêu m n cũng có th ñư c dùng ch t o bê tông ch t lư ng cao. 8.5. Ph gia khoáng ho t tính Meta caolanh Khoáng meta caolanh ñư c nghi n m n là m t lo i b t m n b xung thành ph n h t m n trong bê tông. Bê tông có b t m n có th dùng trong các k t c u bê tông c t thép m ng, ho c các bê tông phun, bê tông t ñ m và bê tông ch t lư ng cao. CÂU H I ÔN T P 1. Phân lo i ph gia bê tông xi măng theo Hi p h i qu c gia v ph gia c a Pháp? 2. ð c tính, vai trò, và ph m vi s d ng c a ph gia siêu d o? 3. ð c tính, vai trò và yêu c u v ch t lư ng c a các lo i ph gia khoáng ho t tính? 122
Chương 6 CƯ NG ð C A BÊ TÔNG 1. Cư ng ñ ch u nén c a bê tông. Cư ng ñ ch u nén c a bê tông là m t trong nh ng tính ch t quan tr ng nh t c a bê tông, là ch tiêu quan tr ng ñ ñánh giá ch t lư ng c a bê tông m c dù trong m t s trư ng h p thì ñ b n và tính ch ng th m còn quan tr ng hơn. Có th nói cư ng ñ là b c tranh t ng quát v ch t lư ng c a bê tông vì cư ng ñ c a bê tông liên quan tr c ti p ñ n c u trúc c a h xi măng ñã ñông c ng, c u trúc c a bê tông. M c dù cư ng ñ không tr c ti p ñánh giá các tính ch t khác như ñ b n, ñ n ñ nh... c a bê tông, nhưng cư ng ñ ph thu c r t l n vào t l nư c/ximăng trong bê tông. Mà t l nư c/xi măng l i nh hư ng r t l n ñ n ñ b n, ñ n ñ nh th tích và nhi u tính ch t khác liên quan ñ n ñ r ng c a bê tông. Do ñó cư ng ñ ch u nén c a bê tông ñư c s d ng quy ñ nh, ñ ñi u khi n và ñánh giá ch t lư ng bê tông. Cư ng ñ ch u nén c a bê tông bi n ñ i trong ph m vi r ng t 15 – 300 MPa. Bê tông truy n th ng có cư ng ñ là 15 – 50 MPa. Bê tông ch t lư ng cao có cư ng ñ t 60 – 100 MPa. Bê tông cư ng ñ r t cao có cư ng ñ t 100 – 300 MPa ( xem hình 6.1) Cư ng ñ c a bê tông ph thu c vào nhi u y u t như: - Ch t lư ng và hàm lư ng c a các v t li u thành ph n. - M c ñ thu hoá c a xi măng. - Th t c và th i gian nhào tr n h n h p v t li u. Các tính ch t c a các v t li u thành ph n nh hư ng ñ n cư ng ñ bê tông là: - Ch t lư ng c a c t li u nh và c t li u l n. - H xi măng và tính dính bám c a h xi măng v i c t li u (tính ch t c a vùng chuy n ti p). Hình 6.1. Phân lo i bê tông theo cư ng ñ 123
Nh ng y u t này nh hư ng ñ n c u trúc vĩ mô và vi mô c a bê tông, bao g m: ñ r ng, kích thư c và hình d ng l r ng, s phân b các l r ng, hình thái c a s n ph m thu hoá và s dính bám gi a các h t r n. Cư ng ñ ch u nén c a bê tông ñư c xác ñ nh trên m u bê tông tiêu chu n, ñư c b o dư ng 28 ngày trong ñi u ki n tiêu chu n. Theo tiêu chu n c a Vi t Nam, m u tiêu chu n ñ xác ñ nh cư ng ñ bê tông là m u hình h p l p phương có c nh 150x150x150mm, b o dư ng trong ñi u ki n t = 20-25oC, W = 90 - 100%. Theo ACI thì m u tiêu chu n ñ xác ñ nh cư ng ñ bê tông là m u hình tr tròn có kích thư c: d = 6 in và h = 12 in (~150x300mm), và ñư c b o dư ng m. Cư ng ñ ch u nén c a bê tông thư ng t 15-50 MPa ch t lư ng cao hi n nay ñã s d ng t 42MPa (6000 psi) ñ n 138 MPa (20'000 psi) và thư ng dùng bê tông có cư ng ñ kho ng 84 MPa. Theo lý thuy t bê tông ch t lư ng cao có th có cư ng ñ nén tu i 28 ngày t 110-300 MPa. 2. Các y u t nh hư ng ñ n cư ng ñ c a bê tông xi măng. 2.1. T l nư c/ximăng: V i bê tông ñã ñ m ch t hoàn toàn, cư ng ñ c a nó ñư c l y t l ngh ch v i t t N/X. S ph thu c c a cư ng ñ bê tông vào t l N/X th c ch t là ph thu c vào th tích l r ng t o ra do nư c dư th a. M i quan h này ñã ñư c ñ t ra b i quy t c do Duff Abrams thi t l p vào năm 1919. Ông ta ñã tìm ra cư ng ñ ch u nén theo công th c sau: K1 fc = , K 2 /C W trong ñó: W/C là t l nư c/ximăng c a h n h p (thư ng ñư c tính theo th tích) K1, K2: là h ng s th c nghi m D ng t ng quát c a ñư ng cong th hi n m i quan h gi a cư ng ñ và t l N/X ñư c ñưa ra trong hình 6.2. Hình 6.2. Quan h gi a cư ng ñ bê tông v i t l nư c/ximăng 124
Quy t c Abrams, m c dù ñư c thành l p m t cách ñ c l p nhưng v n tương t như m t quy t c chung do Rene Feret thi t l p năm 1896 ch chúng ñ u g n cư ng ñ c a bê tông v i th tích nư c và xi măng. Công th c c a quy t c Feret là: 2  , c fc = K.  c+w +a trong ñó: fc : là cư ng ñ c a bê tông. c, w, a : l n lư t là th tích tuy t ñ i c a ximăng, nư c và không khí K : là h ng s Có th nói m t cách khác là t l N/X xác ñ nh ñư c ñ r ng c a ximăng ñông c ng t i các th i ñi m c a quá trình hydrát hoá. Do ñó c t l N/X và ñ ñ m ch t ñ u nh hư ng ñ n th tích l r ng trong bê tông, và ñi u này gi i thích vì sao có th tích không khí trong bê tông công th c Feret. Hình 6.2. th hi n ph m vi giá tr c a t l N/X là có h n ch . T i giá tr r t th p c a t l N/X thì ñư ng cong không liên t c và không x y ra hi n tư ng ñ m ch t tuy t ñ i. V trí th c t c a ñi m kh i ñ u ph thu c vào cách th c ñ m h p lý. Dư ng như là h n h p có thành ph n bao g m t l N/X th p còn ximăng nhi u (kho ng 530 kg/m3) thì bi u hi n s gi m d n c a cu ng ñ khi dùng c t li u h t l n. Do ñó, nh ng tu i mu n hơn c a các lo i h n h p này thì m t t l N/X th p hơn s không d n ñ n ch t lư ng cao hơn. Bi u hi n này có th là do ng su t gây ra b i s co ngót mà s c n tr c a nó b i các h t c t li u gây ra n t trong v a ximăng ho c là do s hao h t c a b t ximăng. M c dù, quy t c v t l N/X ñã b phê phán là không ph i là m t nguyên t c tr c ti p thích ñáng, nhưng trong th c t thì t l N/X là m t y u t quan tr ng nh t ñ i v i cư ng ñ c a bê tông ñ m ch t hoàn toàn. Gilkey ñã phát bi u như sau: “V i m t lo i ximăng nh t ñ nh và c t li u h p lý, m t h n h p làm vi c c a ximăng, c t li u và nư c (v i các ñi u ki n nhào tr n, ñ và ki m tra như nhau) có th phát tri n cư ng ñ ñư c thì ch u nh hư ng c a các y u t sau: a. T l nư c/ximăng b. T l ximăng/c t li u c. Cư ng ñ , ñ c tính b m t, hình d ng, cư ng ñ và ñ c ng c a h t c t li u d. Kích thư c l n nh t c a h t c t li u Ta có th coi y u t (b) và (d) là không quan tr ng b ng y u t (a) khi s d ng c t li u có kích thư c l n nh t kho ng 40 mm. Tuy nhiên, các y u t này v n ñư c nêu ra vì: như Walker và Bloem ñã ch ra là “cư ng ñ c a bê tông là k t qu c a: cư ng ñ c a v a; s dính k t gi a v a và các h t c t li u; cư ng ñ c a h t c t li u, th hi n b ng kh năng ch ng l i các ng su t tác d ng lên nó”. Các tác gi Belaiep Alekxande, Ivanop, Kakiraki ñ ngh quan h cư ng ñ và t l N/X theo qua h Hypebol, ñ xác ñ nh qua h gi a cư ng ñ nén và t l X/N t 1,2 ÷ 2,5 và t l X/N=0,8 ÷ 2,8. 125
Như v y trong giai ño n ñ u các tác gi ch nghiên c u ñ n t l N/X t 1,8 ñ n 2,5. Khi t l N/X ≤ 2,5 tác gi Bolomây ñã có nh ng công b công th c: N  R b = AR X  − 0,5 , X  trong ñó: Rb - Cư ng ñ bê tông A - H s th c nghi m xét ñ n ch t lư ng c t li u Rx - Cư ng ñ xi măng Khi xét X/N ≥ 2,5 CKrataep (Nga) công b công th c X  R b = Ai R X  + 0,5 , N  trong ñó : Ai – h s th c nghi m T l X/N có th bi n ñ i t 1÷ 6. Khi t l X/N=2,6 hay t l N/X=0,38 là t l quá trình thu hoá xi măng ñ t t i ña ñ n 100%. Khi t l X/N ≥ 2,6 cư ng ñ bê tông v n tăng nhưng không theo qui lu t cũ mà t c ñ tăng ch m hơn. N u không s d ng các công ngh tr n ñ c bi t, s d ng ph gia tăng d o ñ kích thích quá trình thu hoá ho c s d ng các ch t khoáng siêu m n ñ ch ng vón c c h t xi măng và gi m nhi t ñ c a bê tông thì tuy cư ng ñ ñư c tăng lên nhưng ch t lư ng c a bê tông s gi m xu ng. T l X/N ≥ 2,6 ñư c áp d ng trong bê tông ch t lư ng cao ho c cư ng ñ r t cao. Khi t l N/X bi n ñ i t 0,4 ÷ 1,5 cư ng ñ bê tông gi m t 100% ñ n còn kho ng 10% (xem hình 6.3). 126
Hình 6.3. Quan h gi a cư ng ñ tương ñ i và t l N/X Trong th c t n u t l N/X là c ñ nh nhưng lư ng nư c ñ pha tr n tăng lên bê tông ít b thay ñ i cư ng ñ , nhưng ñ d o và tính d ñ có ph n thay ñ i. Lư ng nư c trong h n h p bê tông ph thu c vào kích c c a c t li u và tính d ñ yêu c u ñã ñư c nêu trong các tiêu chu n 2.2. T l gel/kho ng tr ng (gel/space ratio): Thông thư ng, cư ng ñ t i b t c t l N/X nào cũng ph thu c vào: m c ñ hydrat hoá c a ximăng và các tính ch t hoá h c, lý h c c a nó; nhi t ñ x y ra hydrat hoá; thành ph n không khí c a bêtông; và c s thay ñ i c a t l N/X h u ích và s hình thành v t n t do m t nư c. Thành ph n ximăng trong h n h p và tính ch t c a m t ti p xúc gi a ximăng và c t li u cũng có liên quan. Do ñó s ñúng hơn n u ta coi cư ng ñ liên quan t i s t p trung c a các ch t c ng c a quá trình hydrát hoá ximăng vào nh ng v trí thích h p v i chúng. Powers ñã xác ñ nh ñư c m i liên quan gi a s phát tri n cư ng ñ và t l Gel/kho ng tr ng. T s này ñư c ñ nh nghĩa là t s gi a th tích c a v a ximăng ñã hydrát hoá v i t ng th tích c a ximăng hydrát hoá và các mao d n. Chúng ta bi t r ng ximăng khi hydrát hoá s chi m th tích g p 2 l n th tích th t c a nó. Các s n ph m c a quá trình hydrát hoá c a 1ml ximăng s chi m kho ng 2,06 ml; m c dù không ph i t t c ñ u t o thành gel nhưng ta có th coi x p x là như th . Th tích gel là 2,06cvcα, và t ng không gian c n thi t cho gel là cvcα + w0. Do ñó, t s gel/kho ng tr ng là: 127
2 , 06 v c α r= w v cα + 0 c c : kh i lư ng ximăng vc : th tích kh i lư ng th tích ñơn v c a ximăng w0: th tích c a nư c nhào tr n α : h s t l ph n ximăng hydrát hoá L y th tích m t ñơn v kh i lư ng ñ c c a ximăng khô là 0.319 ml/g thì t s gel/kho ng tr ng tr thành: 0 , 657 α r= w0 0 ,319 α + c Cư ng ñ nén c a bêtông thí nghi m b i Powers là 234.r3 Mpa (34000r3 psi). M i quan h th c s gi a cư ng ñ nén c a v a và t s gel/kho ng tr ng ñư c th hi n (hình 6.4.). Có th th y là cư ng ñ g n như t l v i căn b c 3 c a t s gel/ kho ng tr ng, và con s 234 Mpa (34000 psi) th hi n cư ng ñ ñ t ñư c khi t l gel/kho ng tr ng = 1 v i lo i ximăng và lo i m u ñã s d ng. Hình 6.4. Quan h gi a cư ng ñ ch u nén c a h XM v i t l gel/kho ng tr ng 2.3. nh hư ng ñ r ng: Các ph n trư c ñã ch ra r ng cư ng ñ c a bêtông v cơ b n là m t hàm c a th tích l r ng có trong nó. Quan h gi a cư ng ñ và t ng th tích l r ng không ph i là m t ñ c trưng duy nh t có bêtông mà nó cũng ñư c tìm th y trong các v t li u dòn khác mà trong ñó nư c thoát kh i phía sau các l r ng: ví d , cư ng ñ c a nh a cũng là m t hàm tr c ti p c a thành ph n l r ng. Hơn th n a, n u cư ng ñ c a r t nhi u 128
lo i v t li u khác nhau ñư c bi u di n d ng phân s c a l n lư t các cư ng ñ ñó t i ñ r ng b ng 0, thì r t nhi u v t li u s tuân theo cùng m t quan h gi a cư ng ñ và ñ r ng. Mô hình chung này là nh m ñ hi u rõ vai trò c a các l r ng ñ i v i cư ng ñ c a bêtông và cũng ch ra r t rõ t i sao bê tông khi ñ m ch t, t c là có ñ r ng r t nh , l i có cư ng ñ r t cao. Nói m t cách chính xác, cư ng ñ c a bêtông b nh hư ng b i th tích c a t t c các l r ng trong bêtông như : không khí b l n vào (entrapped air), các l mao d n, các l gel, và không b hút vào (n u có). nh hư ng c a th tích l r ng ñ n cư ng ñ có th bi u di n b ng hàm s sau: f c = f c , 0 (1 − p ) n ho c fc=fc,od n trong ñó: p : ñ r ng, là t s gi a th tích c a các l r ng và t ng th tích c a bêtông fc : cư ng ñ c a bêtông v i ñ r ng p fc,0 : cư ng ñ khi ñ r ng b ng 0 n:h s . d: ñ ñ c c a bê tông Tuy nhiên d ng chính xác c a quan h này thì không th xác ñ nh rõ ràng ñư c. Nh ng thí nghi m làm ñ i v i ximăng b ép và x lý nhi t cũng như ñ i v i h n h p ximăng bình thư ng v n chưa cho ta bi t rõ ràng li u logarit c a ñ r ng t l tuy n tính v i cư ng ñ hay v i logarit c a nó. Cư ng ñ c a h p ch t ximăng càng cao thì nó càng t l tuy n tính v i ñ r ng. Quan h gi a cư ng ñ và t l ph n trăm c a ñ r ng ñư c trình bày hình 6.5. trong ñi u ki n dư ng h ñi u ki n nhi t ñ cao. Hình 6.5. Quan h gi a cư ng ñ và ñ r ng 129
nh hư ng c a ñ r ng ñ n cư ng ñ c a h n h p ximăng ñã thu hóa ñư c nghiên c u r t r ng rãi. C n ph i r t c n th n trong vi c chuy n ñ i các k t qu quan sát nh ng m u h n h p ximăng trong phòng thí nghi m sang thành các giá tr s d ng c a bêtông, nhưng bi t v nh hư ng c a ñ r ng ñ n cư ng ñ c a h n h p ximăng là r t có giá tr . Không có nghi ng gì khi ñ r ng ñư c ñ nh nghĩa là t ng th tích c a toàn b th tích các l r ng l n hơn l r ng c a gel, th hi n b ng ph n trăm c a toàn b th tích c a h n h p ximăng ñã thu hoá, là m t y u t cơ b n nh hư ng ñ n cư ng ñ c a h n h p ximăng. M t quan h tuy n tính gi a cư ng ñ và ñ r ng, trong ph m vi t kho ng 5 ñ n 28%, ñã ñư c thi t l p b i Rossler và Odler. nh hư ng c a các l r ng có ñư ng kính nh hơn 20 nm (nano mét) ñư c b qua. K t qu là ngoài t ng ñ r ng thì nh hư ng c a s phân b kích c l r ng ñ n cư ng ñ cũng ñư c xem xét. Nói chung, v i m t ñ r ng cho trư c thì các l r ng càng nh s d n t i cư ng ñ c a h n h p ximăng càng cao. M c dù ñ thu n ti n thì kích c c a l r ng ñư c th hi n thông qua ñư ng kính c a nó, nhưng không có nghĩa là t t c các l r ng ñ u có d ng hình tr hay hình c u: “ñư ng kính” th hi n m t hình c u v i cùng m t t s gi a th tích và di n tích b m t như là t ng các l r ng. Ch có nh ng l r ng vĩ mô v i ñư ng kính l n hơn 100 nm thì m i x p x là hình c u. Nh ng l r ng hình c u b t ñ u hình thành t nh ng b t khí còn sót l i ho c t vi c s p x p không hoàn thi n c a các h t ximăng nhưng chúng không d dàng tìm th y trong khi ño ñ r ng b i vì chúng ch có nh hư ng ñ n nh ng l r ng ngay sát c nh chúng mà thôi. S ph thu c c a cư ng ñ c a h n h p ximăng vào ñ r ng c a nó và s phân b kích c l r ng là có cơ s . Các tài li u nghiên c u cho th y th nh tho ng ngư i ta cũng xem xét ñ n quan h gi a cư ng ñ và thành ph n th ch cao trong ximăng, nhưng k t qu trên th c t là thành ph n th ch cao nh hư ng ñ n quá trình thu hoá c a ximăng và s phân b l r ng trong h n h p ximăng ñã thu hoá. Tuy nhiên v n ñ tr nên r t ph c t p b i vì th c t là r t nhi u phương pháp xác ñ nh ñ r ng khác nhau cùng cho k t qu như nhau. Lý do chính c a v n ñ này chính là quá trình ño ñ c ñ r ng, ñ c bi t là n u b t ñi hay thêm nư c vào, nh hư ng ñ n c u trúc c a h n h p ximăng ñã thu hoá. Cook và Hover ñã nghiên c u v tác d ng c a vi c ñưa thêm thu ngân vào nghiên c u h th ng l r ng c a h n h p ximăng. Phương pháp này gi thi t r ng các l r ng r t nh so v i chi u sâu c a nó, trong khi ñó, trên th c t m t vài l r ng có mi ng r t h p; ñi u này làm sai ñi các giá tr c a ñ r ng ño ñư c b ng d ng c ño ñ r ng có thu ngân. Như ñã nói trên, h u h t các nghiên c u th c nghi m v ñ r ng c a h n h p ximăng thu hoá ñ u ñư c th hi n trên nh ng m u c a h n h p này ho c c a v a ximăng. Trong bêtông, ñ c ñi m các l r ng c a ximăng thu hoá có khác ñôi chút do có nh hư ng c a các h t c t li u l n trong h n h p ximăng và nư c ñ n nh ng h t xung quanh nó. Winslow và Liu ñã ch ra r ng, v i cùng m t thành ph n h n h p và 130
cùng m c ñ thu hoá, thì s có m t c a c t li u l n d n ñ n s tăng ñ r ng; th m chí s có m t c a c t li u nh cũng có nh hư ng ñ n tăng ñ r ng nhưng nh hơn. S khác nhau v ñ r ng gi a bêtông và h n h p ximăng v i cùng m t t l N/X tăng t l v i quá trình thu hoá và phát sinh do trong bêtông có s t n t i c a nhi u l r ng l n hơn trong h n h p ximăng. 2.4. nh hư ng c a c t li u: Trong bê tông t l th tích c t li u thư ng chi m t 50 ÷ 70%. T l thành ph n c t li u, lo i c t li u, c p ph i h t, ñ l n c a c t li u và ñ c trưng b m t c a h t c t li u có nh hư ng ñ n cư ng ñ và cư ng ñ ch ng n t c a bê tông. C t li u l n có c p ph i h t h p lý s ñ m b o các h t x p x p ch t ch , ñ r ng c a bê tông nh và như v y cư ng ñ bê tông cao. Kích thư c l n nh t c a c t li u cũng có nh hư ng khác nhau ñ n cư ng ñ c a bê tông. N u kích thư c c t li u l n thì di n tích b m t riêng nh s ti t ki m xi măng, cư ng ñ ch u nén có th tăng. C t li u có ngu n g c là ñá Granit cho cư ng ñ bê tông cao hơn khi c t li u là ñá vôi ho c ñá tr m tích (hình 6.6.) Lo i c t li u cũng có nh hư ng ñ n s phát tri n cư ng ñ bê tông theo th i gian (Hình 6.7). Trên bi u ñ hình 6.7 cho th y c t li u t ñá vôi, ñá bi n ch t cho k t qu phát tri n cư ng ñ bê tông cao hơn bê tông c t li u t ñá tr m tích và cu i s i. Hình 6.6. Jonnes và Kaplan trình bày nh hư ng c a lo i c t li u ñ n cư ng ñ ch u nén và ch u kéo bê tông. 131
Hình 6.7. Trình bày s phát tri n cư ng ñ theo th i gian và lo i c t li u Hình 6.8. Quan h gi a t l c t li u/XM tu i 7 ngày v i các t l N/X 132
Hình 6.9. Quan h gi a cư ng ñ ch u kéo và t l th tích c t li u Khi t l th tích c t li u trong bê tông bi n ñ i t 40 – 80% thì cư ng ñ bê tông ch u nén và ch u kéo ñ u tăng( Hình 6.8 và 6.9). Bên c nh th tích thì hình d ng và kích c c a chúng cũng là nh ng y u t quan tr ng. Hình dáng c a các h t c t li u và moñun ñàn h i c a chúng nh hư ng ñ n phân b ng su t và do ñó nh hư ng ñ n t p trung ng su t trong bêtông. H t c t li u càng l n thì s c n tr co ngót c a xi măng càng l n s gây ra n i ng su t trong h xi măng và t o ra các vi v t n t trong bê tông trư c khi khai thác. ðây là m t y u t nguy hi m ñ i v i bê tông ch t lư ng cao. Xu th hi n nay là gi m d n ñư ng kính l n nh t c a c t li u ñ tăng ñ ñ ng nh t và kh năng ch ng n t cho bê tông. ð c trưng b m t c a c t li u nh hư ng ñ n l c liên k t gi a c t li u v i ñá xi măng. Bê tông dùng s i tròn trơn thì v t n t x y ra ng su t th p hơn so v i dùng ñá dăm có d ng h t nhám ráp, góc c nh vì s liên k t cơ h c ch u nh hư ng c a tính ch t b m t và hình d ng h t c t li u l n. 2.5. Quan h gi a cư ng ñ và th i gian Tuỳ theo t l N/X khác nhau, cư ng ñ bê tông 1, 3, 7, 28 ngày cũng phát tri n khác nhau (hình 6.10.). 133
1.2 T l cư ng ñ 1 0.8 R3 0.6 R7 R28 0.4 0.2 T l N/X 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Hình 6.10. Quan h gi a cư ng ñ tương ñ i gi a t l N/X và th i gian V i t l N/X th p thì ñ t ñư c cư ng ñ 3 ngày cao (cư ng ñ s m). V i bê tông có t l N/X = 0,4 ngày th 3 có th ñ t ñư c ñ n 0,7 R28. tu i 7 ngày có th ñ t ñ n 0,8 R28. Khi s d ng t l N/X th p ñ n 0,35 có th ñ t ñư c R3 ≥ 0,85 R28. Khi t l N/X t 0,4 ; 0,53 ; 0,71 s phát tri n cư ng ñ xi măng t 1 ngày, 40 ngày Châu Âu có th tham kh o trên bi u ñ sau (hình 6.11). Hình 6.11. S phát tri n cư ng ñ theo th i gian 3. Cư ng ñ ch u kéo: Cư ng ñ ch u kéo c a bê tông kh ng ch v t n t và nh hư ng ñ n các tính ch t khác c a bê tông như: ñ c ng, kh năng dính bám v i c t thép, ñ b n. Cư ng ñ ch u kéo còn liên quan ñ n ng x c a bê tông dư i tác d ng c a l c c t. 134