Giáo trình vật liệu xây dựng mới - Chương 4

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:24

Thêm vào BST

Báo xấu

371
lượt xem 156
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo Giáo trình vật liệu xây dựng mới ( PTS.TS Phạm Duy Hữu - Nhà xuất bản Giao thông vận tải ) - Chương 4 Bê tông cường độ cao

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình vật liệu xây dựng mới - Chương 4

CHƯƠNG 4 BÊ TÔNG CƯ NG ð CAO K t khi xu t hi n xi măng, bê tông xi măng, vi c s d ng bê tông vào các công trình xây d ng là ph bi n có hi u qu v yêu c u k thu t và kinh t . Trong các công trình xây d ng giao thông như C u - ðư ng thì bê tông và bê tông c t thép là v t li u chính. Trong c u bê tông c t thép bê tông là v t li u ñ ch t o d m c u, tr c u, b n c u và ñư ng ôtô. V i d m c u thì bê tông có mác 30MPa v i k t c u bê tông c t thép thư ng và kho ng 40 MPa tr lên v i k t c u bê tông d ng l c. V i tr c u thì mác bê tông kho ng t 25 ÷ 30 MPa. V i k t c u nh p c u thì mác bê tông kho ng t 30 ÷ 50 MPa. V i ñư ng ôtô thì mác bê tông có kho ng 20 ÷ 50 MPa. Như v y hi n nay nư c ta ñang dùng bê tông có cư ng ñ th p ñ xây d ng các công trình l n (mác t i ña là 70 MPa). Khi áp d ng các bê tông có cư ng ñ cao có th làm cho k t c u ñư c gi m nh mà v n cho kh năng ch u l c c a k t c u ñ t yêu c u thi t k và khai thác. Bê tông cư ng ñ cao ñư c ký hi u là BHP ho c HPC* ñư c dùng ph bi n M (nhà cao t ng) Nauy, Nh t B n (công trình bi n) Pháp, ð c, Anh, Trung Qu c, ... (c u, ñư ng) và Vi t Nam cũng ñang nghiên c u và áp d ng. Bê tông cư ng ñ cao ngày càng ñư c s d ng ph bi n, ñó là m t th h m i nh t c a các v t li u t o ra k t c u m i. Ngư i ta g i theo quy ư c bê tông có cư ng ñ cao là bê tông có cư ng ñ nén 28 ngày ≥ 60 ÷ 100 MPa. Trong th c t nó t o ra m t gam bê tông m i có th làm ñư c trên công trư ng v i c t li u thông thư ng và v a ch t k t dính ñư c c i thi n b ng cách dùng m t vài s n ph m t t như ch t siêu d o và mu i Silíc. Lo i bê tông m i này t o ra cơ s cho các k t c u c u, ñư ng, nhà ki u m i ra ñ i. Dư i ñây trình bày m t cách t ng quan v các v t li u này, ñi t logic công th c bê tông và g n các tính ch t cơ b n v i c u trúc c a chúng, th o lu n m t vài v n ñ m i, m t vài ý d a theo các k t qu c a các thí nghi m m i ñây. Sau ñó nêu m t vài d ñ nh có tri n v ng v các vi c áp d ng bê tông cư ng ñ cao trong các lĩnh v c các công trình c u ñư ng. V ch t lư ng bê tông cư ng ñ cao có ch t lư ng cao hơn bê tông thư ng v cư ng ñ và ñ b n lâu. Bê tông cư ng ñ cao có giá thành kho ng 1.65 - 2 l n so v i bê tông thư ng. 40
4.1. T ng quan v bê tông cư ng ñ cao 4.1.1. Nguyên t c ph i h p thành ph n c a bê tông cư ng ñ cao. Trong th c t bê tông c n có ñ d c r t cao, vì ñó là ñ c ñi m chính c a c u t o bê tông. Ý ki n ñ u tiên c a v t li u bê tông là c g ng tái t o l i m t khói ñá ñi t các lo i c t li u. ð ñ c ch c c a h n h p như v y ñư c t o nên s ñư c ñi u hoà b i d i c p ph i c a nó, nghĩa là ph thu c vào ñ l n c c ñ i c a c t li u. Các h t l n, tuỳ theo yêu c u c n s d ng có gi i h n, thông thư ng kích c c a c t li u l n kho ng 10 - 25mm. Các kích c nh do ñ c tính v t lý b m t gây nên s vón t , t nhiên c a các h t xi măng. S vón t c a các h t xi măng càng ít thì ch t lư ng c a bê tông càng cao (v ñ d o, cư ng ñ ...) Khi xi măng g p nư c, nó thu hoá t ngoài vào trong h t xi măng t o ra m t l p màng bao b c l y h t xi măng, làm gi m t c ñ thu hoá c a các h t xi măng. ð ng th i do hi n tư ng v t lý b m t gây ra vón t c a các h t xi măng, t o ra các c c xi măng l n mà ch có l p ngoài m i ñư c thu hoá, còn bên trong do b l p ñá thu hoá bao b c nên không thu hoá ñư c, làm gi m ch t lư ng c a bê tông. T ñó ngư i ta nghĩ ñ n m t s n ph m siêu m n, có ít ph n ng hoá h c ñ b sung vào thành ph n c a bê tông. Lư ng h t này s bi n t i l p ñ y các ch tr ng mà các h t xi măng không l t vào ñư c, ñ ng th i v i kích thư c nh hơn h t xi măng r t nhi u nó bao b c xung quanh các h t xi măng và v i ñ c tính không tác d ng v i nư c nó s là l p ngăn cách không cho các h t xi măng vón t l i v i nhau. Mu i Silic (Mocrosilica) là m t s n ph m ph c a công nghi p luy n kim, là s n ph m ñáp ng ñư c yêu c u trên. Ngoài ra, ñ h n ch t l r ng trong bê tông thì t l N/X h p lý cũng là m t v n ñ quan tr ng. N u nư c trong bê tông mà lơn thì lư ng nư c th a sau khi thu hoá s bay hơi ñ l i các l r ng. Do ñó, ñ thu ñư c m t lo i bê tông ch t lư ng cao ngư i ta h n ch t l N/X nh hơn 0.35. T t nhiên v i t l N/X th p t c là t l X/N cao d dàng ñ t ñư c cư ng ñ cao. Nhưng khi ñó tính công tác c a bê tông s th p. ð gi i quy t ñ s t c a bê tông ñ t t 10-15 cm thì ta ph i cho vào bê tông m t lo i ph gia siêu d o. Thành ph n t ng quát c a bê tông cư ng ñ cao s là: Lư ng dùng xi măng có th bi n ñ i trong kho ng t 400 - 500 kg/m3; li u lư ng mu i Silic trong kho ng t 5 - 15% tr ng lư ng xi măng; t l N/X kho ng 0.25 - 035; t l ch t siêu d o t 1 - 1.2 lít/100 kg xi măng. 4.1.2. Tác d ng c a ph gia siêu d o ðó là s n ph m ñư c chia ra thành 3 h l n là: c a Naptalen Sunfonat và các nh a Melamin, Poli cácboncilate. Chúng làm cho các h t nh trong bê tông 41
không vón l i (xi măng và các ch t siêu m n) b ng cách hút bám xung quanh t ng h t m n. Do ñó chúng làm tri t tiêu ñư c các l c hút ñ hình thành c c vón các h t nh . Ho t ñ ng này có tác d ng làm cho h xi măng d o hơn. Và như v y ngư i ta có th gi m t l N/X mà v n gi ñư c tính d ñ t t. Trong th c t vi c s d ng ch t làm tăng ñ d o ñã d n ñ n gi m t l N/X mà gi i h n dư i c a nó vào kho ng 0.25. Khi ñó cùng m t lo i xi măng có cư ng ñ là 50 MPa và h s c h t K = 4.91 d ñoán cư ng ñ theo bi u th c c a Feret cho cư ng ñ bê tông vào kho ng 78 MPa. V i xi măng PC 30 có th d ñoán mác bê tông ñ t 60 MPa. 4.1.3. Ho t ñ ng c a mu i Silic trong bê tông 1. Tác d ng c a mu i Silic. Là s n ph m ph c a công ngh s n xu t Silíc, là m t ch t siêu m n ñư c s d ng r ng rãi nh t, v i kích thư c t 0.1 µm ñ n vài µm, mu i Silic có tác d ng kép v m t v t lý và hoá h c. ð u tien nó có tác d ng l p ñ u b ng cách xem vào gi a các h t xi măng, cho phép làm gi m lư ng nư c mà tính d ñ v n như nhau. Sau ñó chúng có tính ch t Pozoolan b ng cách tác d ng v i vôi có trong xi măng. ð ñ m b o không có s vón t mu i Silic khi tr n ch t này vào trong bê tông, ta c n s d ng c ch t tăng d o và ch t làm ch m ñông c ng. 2. Mu i Silic c i thi n ch t lư ng bê tông thông qua 2 cơ ch ho t ñ ng cơ b n sau: Cơ s ph n ng Pozoolan và tác ñ ng l p ñ y các vi l r ng mà các h t xi măng không vào ñư c (l r ng gel c a h xi măng) do ñư ng kính h t mu i Silic ch kho ng 0.1µm - 0.05µm. Khi xi măng Poóc lăng (Portland) tác d ng v i H2O hình thnàh 2 s n ph m chính là CaO.2SiO2. 3H2O (Canxi Silicat hyñrat) và Ca (OH)2 (canxi hiñrôxit). 2(3CaO.SiO2) + 6H2O → 3CaO. 2SiO2. 3H2O + 3Ca(OH)2 (CHS+CH) S n ph m chính CSH là ch t k t dính m nh có tác d ng liên k t các thành ph n c a bê tông thành m t kh i. S n ph m y u hơn CH không tham gia vào vi c liên k t các c t li u nhưng l i chi m m t th tích r t l n trong kh i bê tông (Chi m kho ng 1/4 s n ph m Hyñrat). M t khác CH còn có ph n ng v i CO2 t o thành m t lo i mu i tan và thoát ra ngoài bê tông gây ra các l r ng, ñ ng th i nó t o ra môi trư ng ki m hay ăn mòn c t thép trong bê tông. Khi có mu i Silic, nh có ph n ng Pozoolan, SiO2 tác d ng v i CH t o thêm ra s n ph m CSH làm tăng thêm s dính k t và làm gi m nhân t gây ăn mòn. 2SiO2 + 3Ca(OH)2 + 3H2O → 3CaO. 2SiO2. 6H2O 42
Là s n ph m siêu m n (c h t trung bình vào kho ng 0.10µm, b ng 1/100 c h t xi măng). Mu i Silic bao quanh các h t xi măng, l p ñ y các l vi r ng mà các h t xi măng không l t vào ñư c. Do ñó kh i bê tông tr nên ñ c ch c hơn, hình thành m t môi trư ng g n như liên t c và ñ ng nh t, làm tăng kh năng ch u l c và ñ b n c a bê tông (ñ c bi t là ñ b n nư c và ñ b n nư c bi n). ð nh lý Feret khi có tính ñ n s ñóng góp c a mu i Silic vào cư ng ñ c a bê tông thì c n ph i có s thay ñ i. Hi u qu v m t hoá h c c a mu i Silic ph thu c vào lư ng vôii t do c a bê tông, như v y là ph thu c vào lư ng xi măng. V y ta c n ph i ñưa thêm s h ng S/X (Silic/XM) vào bi u th c cư ng ñ qua m t hàm s ∅ (S/X) nào ñó. Lúc này, ñ nh lý Feret c i ti n có d ng là: k × Rc fc = Vv + Ve 1+ ρ×   S  c + 1 + ϕ     X   Trong ñó: k - H s c p ph i h t; Rc - Mác th c c a xi măng; ρ - Kh i lư ng th tích xi măng; Vv và Ve l n lư t là th tích l r ng và th tích nư c; X - Lư ng xi măng; C - Lư ng cát. Hàm s ∅ (S/X) ñư c tính theo công th c sau: ∅(S/X) = 0.4[1- exp(-11S/X) Ngoài ra, ch t ph gia siêu d o cũng có m t tác d ng gi m nư c l n t o ra hi u qu tăng cư ng ñ bê tông. Như v y, ch t hoá d o làm tăng ñ d o bê tông mà không tăng t l N/X ho c nh ng r i ro phân l p, kh ng ch ñ s t c a bê tông lâu dài, không ph n tác d ng v i cư ng ñ c a bê tông. 4.2. Các ñ c tính c a bê tông Microsilica cư ng ñ cao 4.2.1. Ho t ñ ng tr ng thái còn ư t - tính d ñ M c dù lư ng dùng nư c th p hơn nhi u so v i thông thư ng nhưng lo i bê tông này luôn có ñ s t côn Abram vào kho ng 20 cm khi ra kh i máy tr n. S tách li các h t ñư c cho phép b i ch t siêu d o, t ñó ta thu ñư c m t lo i bê tông ch y dư i tác d ng c a tr ng lư ng v i m c ñ ph thu c vào ñ nh t c a h n h p. ð gi tính d ñ trong th i gian dài có th dùng thên ch t làm ch m 43
ninh k t tuỳ theo yêu c u s d ng. Ngoài ra ngư i ta nh n th y r ng bê tông dùng mu i Silic không có hi n tư ng tách nư c và phân t ng như bê tông thư ng. ði u ñó ñư c gi i thích b ng t l N/X th p và s có m t c a các h t c c m n trong bê tông cho phép bê tông n ñ nh tr ng thái ư t. Do ñó bê tông ñ m b o ñư c ñ ñ c và ñ ñ ng nh t c a b xương c t li u, nó giúp cho bê tông có cư ng ñ ngay khi còn ư t biên d ng co ngót, t bi n th p. 4.2.2. Cư ng ñ ch u nén ðây là tính ch t quan tr ng nh t c a bê tông. V i các lo i bê tông thông thư ng cư ng ñ nén t i ña ch ñ t 50MPa, nhưng v i li u lư ng mu i Silic phù h p thì cư ng ñ bê tông có th tăng lên g p ñôi. Th c t hi n nay, v i các lo i c t li u t t cùng v i m t li u lư ng mu i Silic h p lý thì cư ng ñ bê tông có th tăng lên r t nhi u (có th ñ t t i cư ng ñ trên 140 MPa). S tăng cư ng ñ trong bê tông ch t lư ng cao nhanh hơn nhi u so v i bê tông thư ng. Cư ng ñ ch u kéo cũng cao hơn nhưng th p hơn t l thông thư ng, t c là RK có th ñ t 40-60daN/cm2. Bê tông cư ng ñ cao ñư c dùng nhi u nh t B c M cho nhà cao t ng; Pháp cho c u ñư ng có quy mô l n; Úc và Nh t cho h m và c u l n. Mác bê tông cư ng ñ cao t 70 MPa cho nhà 50-70 t ng; Mác 60-80 MPa cho c u và h m. Như c ñi m chính c a lo i bê tông này là giá thành tăng so v i bê tông thư ng kho ng 10-20 USD/m3 bê tông. Trên cơ s xi măng Vi t Nam PC 30 và Chinh Phong PC40, c t li u ñá dăm, cát sông, bê tông có mác 60-70 MPa trên cơ s công ngh thông thư ng ñã ñư c ch t o t i trư ng ð i h c Giao thông V n t i Vi t Nam. 4.3. Gi i thi u v mu i Silic và ph gia siêu d o 4.3.1. Mu i Silíc Mô t : Mu i Silíc là m t ch t b Silic khô r t m n ñư c làm ch t, ñư c ch ñ nh dùng ñ làm tăng cư ng ñ nén và u n c a bê tông, tăng ñ b n mài mòn c a nư c. Tác d ng: Mu i Silic c i thi n ph m ch t c a bê tông thông qua hai cơ ch : Các h t Microsilica có kh năng l p ñ y các vi l r ng gi a các h t xi măng t o nên m t c u trúc có ñ th m nư c nh hơn. Ngoài ra microsilica ph n ng v i Hiñrôxits Canxi t do bên trong bê tông ñ t o ra thêm Silicat Canxi thu hoá (d ng keo), t o ra s dính k t ch t ch hơn gi a h và c t li u. 44
Các áp d ng tiêu bi u: Mu i silic có th ñư c dùng ñ ch t o bê tông có cư ng ñ cao (ñ n 80Mpa) và bê tông cư ng ñ r t cao (ñ n 150MPa) b ng v t li u có s n ñ a phương và b ng các công ngh ñang dùng. Nó cũng có th ñư c dùng trong bê tông ñúc s n có bê tông ng su t trư c có yêu c u cư ng ñ ban ñ u cao. Vi c dùng Microsilica cũng cho phép s n xu t ra bê tông có ñ kín cao hơn và ñ th m nư c gi m ñi nhi u khi so v i h n h p thông thư ng. ð th m gi m ñi là r t có l i cho vi c làm ch m s xâm nh p c a Clo nơi có ăn mòn c t thép (B n m t c u và công trình bê tông trong môi trư ng bi n...). Mu i Silic cũng tăng cư ng ñ b n c a bê tông ch ng xâm th c hoá h c và mài mòn c a nư c. L i ích: - Cư ng ñ tăng ñáng k t t c các tu i. - Gi m ñ th m nư c do hình thành các l không h i t trong bê tông. - ð b n tăng lên. - ð kín nư c ñư c c i thi n. - ð b n ch ng mài mòn c a nư c cao hơn. - ð b n ch ng sunphát tăng và tr s th m Clorit (PCPT) vào bê tông nh (dư i 1.000 coulombs). T l pha tr n: T l pha tr n ph i tính b ng ph n trăm Microsilica trên tr ng lư ng c a xi măng ho c b ng s kg trên m t m3 bê tông. Ph m vi thích h p và tiêu bi u c a t l pha tr n là kho ng 5-15% Microsilica theo kh i lư ng xi măng. ð ch t o bê tông cư ng ñ nén th p hơn 60 MPa có th dùng tro nh , meta cao lanh ho c tro tr u. Các lo i ph gia trên có th dùng ñ c l p ho c dùng k t h p 2 ho c 3 khoáng siêu m n tuỳ theo yêu c u v tính ch t và giá thành. Thông thư ng là s d ng k t h p gi a MS và tro nh . Dư i ñây gi i thi u m t s ph gia bê tông ñang ñư c s d ng hi n nay: *FORCE 10.000D PH GIA BÊ TÔNG CH T LƯ NG CAO L i ích: Cư ng ñ tăng nhi u t t c các tu i ð th m gi m ñi ð b n tăng lên ð kín nư c ñư c c i thi n ð b n ch ng mài mòn c a nư c cao hơn ð b n ch ng sunphát và A.S.R l n hơn. 1. Mô t : 45
Force 10.000D là m t ch t b t m n Silic khô ñư c làm ch t, ñư c ch ñ nh dùng ñ tăng cư ng ñ ch u nén và u n c a bê tông, tăng ñ b n mài mòn. 2. Thu t ng : Microsilic (Microsilica) ñư c hi u là mu i Silic (Silic fume). Ch t b t làm ch t cũng là ch t b t ñư c ñ m ch t. Force 10.000D là m t s n ph m Microsilic khô ñư c làm ch t. Tác d ng c a hai ch t ñó ñ i v i các tính ch t bê tông là tương ñương. 3. Tác d ng: Force 10.000D c i thi n ph m ch t c a bê tông thông qua hai cơ ch . Các h t Microsilic c c nh có kh năng l p ñ y các vi l r ng gi a các h t xi măng, t o nên m t c u trúc có ñ th m nư c nh hơn. Ngoài ra, Micróilic ph n ng v i Hyñrôxit Canxi t do bên trong bê tông ñ t o ra thêm Silicat Canxi thu hoá (d ng keo) t o ra s dính k t ch t ch hơn gi a h và c t li u. 4. Các áp d ng tiêu bi u: Force 10.000D có th ñư c s d ngd d ch t o thư ng xuyên bê tông có cư ng ñ b ng 600 daN/m2 và cao hơn trong h u h t các trư ng h p b ng v t li u có s n ñ a phương và b ng các phương pháp ñang dùng. Nó cũng có th ñư c dùng trong bê tông ñúc s n và bê tông ng su t trư c có yêu c u cư ng ñ ban ñ u cao. Vi c pha Force 10.000D cũng s n xu t ra bê tông có ñ kín cao hơn và ñ th m nư c gi m ñi nhi u, khi so sánh v i h n h p thông thư ng. ð th m gi m ñi là r t có l i trong vi c làm ch m s xâm nh p c a Clo nơi nào có ăn mòn c t thép, ví d như gara ñ ôtô, b n c u và bê tông trong môi trư ng bi n. Force 10.000D cũng tăng cư ng ñ , ñ b n c a bê tông ch ng xâm th c hoá h c và mài mòn c a nư c. 5. S li u v ch t lư ng: Thông tin chi ti và các s li u th v ch t lư ng c a Force 10.000D trong các áp d ng và s d ng khác nhau ñư c nêu trong b n tin k thu t c a Grace v ph gia này. 6. S tương h p v i các ph gia khác. Force 10.000D tương h p v i t t c các ch t cu n khí, các ph gia gi m nư c, ph gia siêu d o, ph gia làm ch m ninh k t và ch t c ch ăn mòn DCL. Ch có ch t tăng nhanh ninh k t không ch a Clo, như Daraset m i có th ñư c dùng v i bê tông pha Force 10.000D. T t c các ph gia ph i ñư c pha vào m t cách riêng r , ñ ñ m b o ph m ch t c a chúng ñã ñư c nêu. Nên tr n các h n h p th và th trư c bê tông ñ tìm ñư c t l pha tr t i ưu và b o ñ m ch t lư ng cao nh t. 7. Quy ñ nh ñ i v i ph gia Microsilic: 46
Bê tông ph i ñư c thi t k theo phương pháp thi t k thành ph n h n h p ñư c th a nh n như "Thi t k h n h p bê tông thư ng" c a t ch c nghien c u xây d ng, ho c quy ñ nh v vi c l a ch n thành ph n bê tông (AIC 211.1-85). Microsilic ph i là Force 10.000D như ñư c s n xu t b i W.R.Grace &Co, ho c ñư c ch ng t là tương ñương. Nó ph i ñư c s d ng theo ñúng các l i khuyên c a nhà s n xu t. T l pha tr c a Force 10.000D ñư c quy ñ nh theo giá tr ñ t ñư c c a các k t qu tr n th ñ i v i v t li u bê tông ñư c ñ ngh . 8. Lo i quy ñ nh: Phù h p v i các yêu c u c a ASTM C-311. 9. T l pha tr n: T l pha tr Force 10.000D s ñ i d a trên các yêu c u c a vi c áp d ng. T l pha tr ph i tính b ng ph n trăm Microsilic trên tr ng lư ng c a xi măng ho c b ng s kg trên m t mét kh i bê tông, như ph m vi thích h p và tiêu bi u c a t l pha tr n b ng 5 ÷ 15% Microsilic theo kh i lư ng xi măng. N u không ñư c quy ñ nh thì tham kh o ý ki n c a ngư i ñ i di n c a Grace ñ i v i nhu c u công vi c ñ c bi t c a ngư i s d ng. 10. Phương pháp dùng: H n h p bê tông: Force 10.000D có th ñư c s d ng trung tâm s n xu t bê tông ho c máy tr n di ñ ng. Force 10.000D ph i ñư c s d ng ph i h p v i ph gia gi m nư c (c hai lo i tăng d o thư ng và siêu d o như ñư c ch p nh n b i ASTM), ñ ñ m b o tính d ñ c a h n h p. Force 10.000D không nh hư ng ñ n th i gian ninh k t c a bê tông. Khi mong mu n kéo dài th i gian gi ñ s t ñ v n chuy n và hoàn thi n... có th dùng Force 10.000D v i m t ch t siêu d o kéo dài ñ s t lo i G theo ASTM C494 như Daracem 100 ñư c s n xu t b i W.R.Grace & Co, ho c m t ch t tương ñương ñư c ch p nh n. Hoàn thi n và b o dư ng các t m: Bê tông có pha ph gia Force 10.000D có th ñư c dùng trong các k t c u ph ng hay có thay ñ i m t chút ho c không thay ñ i v i quy trình ki n ngh ñư c nêu trong ACU 302 "Hư ng d n thi công sàn và t m b ng bê tông" Ph gia Force 10.000D s làm gi m s ti t nư c trên m t bê tông trong ph m vi áp d ng l n. Ph i làm theo ACI 308 "Quy trình chu n v b o dư ng bê tông" ñ ñ m b o r ng b t c s c nào có th x y ra do ñ ti t nư c gi m ñi s là ít nh t. Ngư i ñ i di n c a Grace s n sàng xem xét nhu c u công tác ñ c bi t là ngư i s d ng. Ch t o h n h p th trư c khi xây d ng: 47
Các h n h p như trên ñư c ch t o t m t và tu n trư c khi b t ñ u xây d ng. Vi c ñó s cho ngư i s n xu t cơ h i ñ xác ñ nh quá trình t tr thích h p và s lư ng các ph gia khác c n thi t ñ giao h n h p bê tông theo yêu c u cho công trư ng. H n h p th cũng giúp xác ñ nh xe, t h p v t li u bê tông và quy trình xây d ng có cho phép bê tông tho mãn ch t lư ng quy ñ nh không. Kinh nghi m r ng rãi c a Grace v s n ph m này có th giúp ngư i s n xu t bê tông giao ñư c s n ph m ñ t yêu c u, b t k thành ph n c a h n h p là bao nhiêu. C t gi và phân ph i: Force 10.000D r i có th ñư c c t gi trong silô ch a xi măng, Silô ph i hoàn toàn s ch, không có t p ch t còn sót l i làm b n Silô. ng d n lên Silô ñ d t i các xe xitéc cũng s ch và không b t c. Các ñư ng ng b ng kim lo i c ng ch c có ñư ng kính nh (4ft) v i nhi u góc (ñ c bi t là góc vuông) s kéo dài th i gian d t i. Các ng cao su m m ñư c lót ph ng có ñư ng kính l n (6ft) cho th i gian d t i nh nh t. S phân ph i Force 10.000D r i ñư c ti n hành theo cùng cách th c ñư c dùng cho xi măng. Quy trình thư ng dùng là cho ph gia rơi t silô vào thùng cân. Fore 10.000D ñóng trong bao t i ph i ñư c c t gi nơi khô ráo, ñư c b o v . S phân ph i th công b ng cách xé rách bao là phương pháp thông thư ng. Ph i dùng m t n ñơn gi n ñ che b i khi phân ph i s n ph m ñóng bao. Force 10.000D không ñư c coi là nguy hi m cho s c kho . 48
ðóng bao: Force 10.000D ñư c ñóng s n trong bao 25 kg. Vi c giao ph gia r i cũng có th th c hi n theo các yêu c u l n. * MB-SF PH GIA CÓ CH T KHOÁNG OXIT SILIC SIÊU M N 1. ð c tính: MB - SF là ph gia có ch t khoáng oxit silic siêu m n, nén ch t và khô dùng ñ s n xu t bê tông ch t lư ng ñ c bi t. Nó c i thi n tính ñông c ng c a bê tông theo hai hư ng. Trư c h t, MB-SF là ch t Pozoolan khi ph n ng hoá h c v i các thành ph n trong bê tông s làm tăng s lư ng thành ph n gel hyñrat silicat canxi, vì v y làm tăng cư ng ñ và tính ch t c a bê tông. Th hai, MB - SF là ch t khoáng siêu m n, khi ñư c cho vào bê tông s l p ñ y m i kho ng h gi a các thành ph n xi măng và làm tăng m t ñ cũng như ngăn nư c cho bê tông. 2. Công d ng: MB-SF giúp cho vi c s n xu t bê tông v i nh ng tính ch t ñ c bi t sau: - Tăng cư ng ñ b n v ng lâu dài - Cư ng ñ nén cao ñ ng ñ u - B o v bê tông ch ng l i s ăn mòn. - Cư ng ñ u n cao hơn. - Ch ng l i s co giãn thư ng xuyên. 3. S d ng cho: Tính gi m th m c a bê tông MB - SF ngăn ch n s xâm nh p c a nư c, mu i sunphát và các ch t xâm th c s b o v bê tông và c t thép ch ng l i s ăn mòn và các ch t có h i. ði u này làm cho MB - SF tr thành m t ch t lý tư ng cho k t c u móng, t ng h m ñ u xe, tr c u, công trình bi n và m i k t c u ñòi h i s ch ng th m cho bê tông. Do tính ch t giãn n và l p các l r ng trong bê tông MB - SF cũng s cung c p m t cư ng ñ nén r t cao cho bê tông, tăng ñ d o nên có th gi m kích thư c c u ki n, tăng chi u dài nhip và c i thi n y u t kinh t cho m i công trình. Như các ưu ñi m trên, MB - SF cũng c i thi n ch t lư ng cho các lo i bê tông ñúc s n, bê tông ng su t trư c và bê tông tr n s n. MB - SF có th ñư c s d ng v i các lo i xi măng Poóc lăng theo tiêu chu n ASTM, AASHTO ho c CRD. Nó cũng ñư c s d ng chung v i các lo i ph gia gi m nư c m c ñ cao như ph gia Rheobuild c a MBT. 49
4. Li u dùng: MB - SF ñư c s d ng v i t l 3 ÷ 10% theo lư ng xi măng ph thu c vào yêu c u tăng cư ng ñ ho c ch ng th m, li u lư ng chính xác cho yêu c u cư ng ñ ñư c xác ñ nh b ng thí nghi m th c t . Khi dùng cho bê tông d o, s d ng li u lư ng 3 ÷ 5% theo tr ng lư ng xi măng. Li u lư ng trên s d ng cho h u h t các h n h p bê tông tr n bình thư ng. Tuy nhiên, s thay ñ i ñi u ki n công vi c ho c v t li u dùng n m ngoài gi i h n trên, trong trư ng h p ñó hãy liên l c v i ñ i di n MBT t i ñ a phương. 5. Hư ng d n s d ng: MB-SF ñư c t n t i các tr m tr n tương t như xi măng hay các v t li u g c xi măng khác. MB - SF ñư c ñ ngh s d ng cùng v i các ch t ph gia gi m ñư c m c ñ cao c a MBT ñ ñ t ñư c kh năng làm vi c t t nh t khi v n duy trì t l N/X th p như mong mu n. 6. M c ñ ñông c ng: Th i gian ñông k t c a bê tông ph thu c nhi u vào tính ch t hoá h c và v t lý c a các ch t có trong bê tông, nhi t ñ bê tông, ñi u ki n khí h u và vi c s d ng các ph gia hoá h c. Nên tr th v i các v t li u th c t ñ quy t ñ nh li u lư ng t i ưu. 7. ðóng gói: MB - SF d ng trong bao 20kg * SIKACRETE - PPI PH GIA BÊ TÔNG G C SILICAFUME 1. Mô t : Sikacrete - PPI là lo i ph gia bê tông th h m i d ng b , d a trên công ngh k thu t Silicafume. 2. ng d ng: Sikacrete - PPI ñư c s d ng ñ tăng ñ ñ c ch c, tu i th và cư ng ñ nén c a bê tông. 3. ð c ñi m tính ch t: Sikacrete - PPI ch a SiO2 ho t tính có tác d ng làm tăng thành ph n thu hoá c a xi măng trong quá trình ninh k t. S d ng Sikacete - PPI c i thi n các tính ch t c a bê tông như: - Tăng tính thi công trong m t th i gian dài. - H n h p bê tông ñ ng ñ u hơn. - Tăng cao tu i th c a bê tông. - Tính b n sunphát cao. 50
- Tăng tính kháng Cácbonat hoá. - Gi m thi u s ăn mòn c a Clo. - Tăng cư ng ñ ban ñ u và cư ng ñ sau cùng cho bê tông. Sikacrete - PPI không ch a Clo ho c các thnàh ph n ăn mòn khác. Do ñó nó có th dùng r t an toàn cho bê tông c t thép và bê tông d ng l c. 4. D li u k thu t: - Thành ph n: Thành ph n thu hoá Polime c i ti n k t h p v i các ho t ch t. - D ng: B màu xám ñ m. - T tr ng khô: γ = 0.6 ÷ 0.8 kg/L. - T n tr : B o qu n trong ñi u ki n khô ráo, trong bao niêm kín, không b rách. S n ph m s lưu gi ít nh t m t năm. Sikacrete - PPI không b nh hư ng b i sương giá. - ðóng gói: 20 kg/bao. - Tính ñ c h i: S n ph m ñư c U ban an toàn và s c kho Thu S xác nh n không ñ c h i. 5. Chu n b cho m tr n: Li u lư ng: Nên s d ng li u lư ng Sikacrete - PPI là 5 -10% theo tr ng lư ng xi măng. ð i v i bê tông thư ng: 1 bao Sikacrete - PPI (20kg) cho 1m3 bê tông. Chu n b cho m tr bê tông: Sikacrete - PPI ñư c thêm vào các thành ph n khô c a m tr t i tr m tr n trư c khi cho nư c vào. Nên tr n kho ng 90 giây ñ ñ m b o Sikacrete - PPI ñư c phân tán ñ u kh p. Lư ng nư c tr n nên ñư c ñi u ch nh theo li u lư ng Sikacrete - PPI và ñ d o yêu c u. N u c n thi t có th dùng k t h p trong m tr nh ng lo i ph gia bê tông khác (Fro V5. Sika Retarder. Sika Anti Freeze). - Lưu ý quan tr ng: Trong ñi u ki n thư ng, dùng ñúng lo i c t li u, li u lư ng 10 kg Sikacret - PPI 100kg xi măng ñ ñ m b o tháng v i băng giá, thay ñ i th i ti t. ð i v i cát x u, nên thêm Fro V5 ph gia t o b t vào m tr n và tr n t trư c khi s d ng ñ i trà. - ð bê tông và b o dư ng: Bê tông s d ng Sikacrete ph i ñư c ñ và thi công gi ng như m i bê tông thông thư ng khác có ñ d o, ñ s t t trung bình ñ n cao. Nơi nào s d ng Sikacrete - PPI thì h n h p bê tông ph i ñư c chu n b và ñ ñúng theo nh ng quy ph m thi công thông thư ng và ph i có phương pháp b o dư ng ñúng m c ngay sau khi ñ bê tông. Sikacrete - PPI là lo i s n ph m ñư c ch t o cho m c ñích s d ng bê tông ñ c bi t. Nên liên h Phòng k thu t cho nh ng ng d ng c th . 51
4.3.2. Ph gia siêu d o 1. Sikament - 520 Mô t : R4 là m t ch t siêu hoá d o có tác d ng làm ch m vi c ñông c ng, dùng cho s n ph m bê tông ch y khí h u nóng và cũng là tác nhân gi m nư c t o cư ng ñ s m, ñư c ch t o theo ASTM C494 nhóm G. Ưu ñi m: 520 cung c p m t s các tính ch t sau: - Như m t ch t hoá d o: có hi u qu cao mà không gây ra nh ng r i ro phân l p, kh ng ch ñ s t c a bê tông lâu dài, không gây ra tác d ng ph v i ch t lư ng c a bê tông. Kh i lư ng rieng t 1.2 - 1.22 g/cm3. - Như là m t ch t gi m nư c: cư ng ñ c a bê tông tăng s m m t cách ñáng k , gi m nư c ñ n 30%. ð c bi t thích ng v i khí h u nóng, tránh ñư c s xâm nh p c a không khí, không b co ngót, nâng cao ch t lư ng b m t, tăng ñ ch ng th m. Li u lư ng: 0.8 - 2.6% theo tr ng lư ng c a 100kg xi măng. Li u lư ng thích h p ph thu c vào ch t lư ng, tính ch t c a xi măng, t l N/X và nhi t ñ c a môi trư ng. V i xi măng PC40, t l N/X = 0.45, li u lư ng 1.21/100kg, ñ s t 18-20cm trư ng. V i xi măng PC40, t l N/X = 0.45, li u lư ng 1.21/100kg, ñ s t 18-20cm sau 45 phút là 14-16cm. Cư ng ñ 7 ngày MPa, 28 ngày 55MPa m u hình tr . 2. Sika Viscocrete - 3400 – ph gia gi m nư c c c cao và kéo dài ninh k t cho bê tông Sika Viscocrete - 3400 có công th c phù h p v i ASTM C494 lo i G. S n ph m Sika Viscocrete - 3400 là ch t siêu hoá d o g c Polyme th h th 3 có hi u qu kéo dài ninh k t cho bê tông trong khí h u nóng. Sika Viscocrete - 3400 thích h p ñ s n xu t bê tông t i ch cũng như tr n s n cho các lo i bê tông có t l N/X th p, bê tông ch t lư ng cao, bê tông t ñ m và bê tông phun. Li u lư ng s d ng t 0.5 - 1 lít/100kg XM. ð d o c a bê tông có th kéo dài ñ n 2 gi . Ph gia s d ng t t nhi t ñ 50C - 300C trong th i gian 12 tháng. Các thí nghi m s d ng ph gia Sika Viscocrete - 3400 v i lư ng v t li u: X = 470kg, N = 150 lít, ð = 1050 kg, C = 740 kg, ph gia 0.7 lít/100kg XM Nghi Sơn PC40, Xuân Mai PC40, Bút sơn PC40 cho ñ s t t 18-21cm, ñ s t sau 60 phút còn 10-15cm. Cư ng ñ bê tông m u l p phương tu i 3 ngày t 40-60MPa, tu i 7 ngày 57-72Mpa, tu i 28 ngày 69-80MPa. Các thí nghi m t i Trư ng ð i h c Giao thông V n t i v i cát vàng sông Lô có MK = 2.68, XM Nghi Sơn PC40 cũng cho các k t qu tương t . Lo i ph gia trên là ph gia ngo i nh p nên có giá thành còn cao. 52
Ngoài các ph gia trên còn có th s d ng các ph gia siêu d o ch t o trong nư c cũng cho các k t qu tương t . 4.4. Thi t k thành ph n bê tông theo phương pháp ACI 4.4.1. Phng pháp chung. - Ch n ñ s t n u không cho trư c thì có th ch n theo b ng 5.5. - Thông thư ng Dmax = 25 n u Rb ≤ 60MPa còn Rb ≥ 60MPa thì Dmax = 10mm - 12.5mm. - Xác ñ nh lư ng nư c N: tra b ng 5.6 - Xác ñ nh t l N/X: tra b ng 5.7. ñây X = lư ng xi măng + mu i Silic. - Xác ñ nh lư ng xi măng X:X = N/ (N/X). Gi ñ nh hàm lư ng mu i Silíc: S=8-10%X. T ñó xác ñ nh lư ng xi măng và lư ng mu i Silic. - Xác ñ nh kh i lư ng c t li u thô ð: tra b ng 5.8 ñư c th tích c a c t li u thô (Vcd) ñã ñư c ñ m ch t ñ ñ t ñư c γd = 1.6g/cm3. Tính toán lư ng c t li u thô ð (kg): ð = γd . Vdc, kg - Xác ñ nh lư ng c t li u m n theo công th c: C=B - (X+N+ð), kg trong ñó: B - Kh i lư ng c a bê tông tươi (kg/cm3) ñư c tra t b ng 5.9. Lư ng cát có th tính theo lý thuy t th tích tuy t ñ i có xét ñ n 2% lư ng b t khí có trong bê tông theo công th c sau:   §XS C = 1000 − − − − Vk  .ρc ρd ρx ρs   Trong ñó: ρd - Kh i lư ng riêng c a ñá; ρx, ρs - Kh i lư ng riêng xi măng và mu i Silíc; Vk - Th tích không khí; ρc - Kh i lư ng riêng c a cát. 4.4.2. Thành ph n bê tông ñã ñ c ch n theo ACI B ng tính toán lư ng v t li u cho 1m3 bê tông MS Mu D (kg) C (kg) X (kg) N (kg) N/X D/C (D+C)/C (kg) 0 1100 634 455 227.5 0 0.5 1.73 2.75 1 1100 634 455 170 0 0.38 1.73 2.75 2 1100 634 455 170 36 0.38 1.73 2.75 3 1100 634 455 170 45 0.38 1.73 2.75 53
4.5. Các nghiên c u th c nghi m và k t qu 4.5.1. V t li u làm m u - Xi măng PC 30 và PC 40 - Cát: B ng c p ph i cát ðư ng kính m t sàng (mm) 5 2.5 1.25 0.65 0.315 0.14
M u0 M u1 M u2 M u3 ð s t (cm) 2 16 8 14 Mô ñun ñàn h i 346715 381231 443686 436650 Edh (kG/cm2) 4.5.4 S phát tri n c ng ñ theo th i gian Hình 4.1 4.6 Nh n xét k t qu V i xi măng PC30, v t li u Vi t Nam (cát, ñá, nư c), s d ng ch t siêu d o R4 hàm lư ng 1% so v i lư ng xi măng, mu i silíc 8 ÷ 10 d dàng ñ t ñư c bê 55
tông tu i 3 ngày kho ng 300; tu i 7 ngày >400 và tu i 28 ngày kho ng 600 daN/cm2. Các lo i bê tông này không th m nư c, m u không n t n sau 28 ngày, ñ s t kho ng 10 ÷ 12cm. V y s d ng bê tông M600 là có tri n v ng. 4.7 Bê tông cư ng ñ cao M70 4.7.1 Công th c bê tông cư ng ñ cao M60 – M70 Thành ph n c a bê tông ch t lư ng cao (cư ng ñ cao) M70 trên cơ s v t li u – xi măng PC40 (H i Phòng, Hoàng Th ch, B m Sơn) C p ph i h t : cát vàng (MK > 2.5), ñá dăm 1x2 cư ng ñ 600 ÷ 700 daN/cm2, nư c s ch 130 ÷ 160 lít/m3BT. Các v t li u ñư c nhào tr n trong máy thông thư ng. Ch t ph gia: s d ng ph gia siêu d o Daracen 100, Darex Super20 hay Grace, Daratars – 40 theo tiêu chu n BS 5075 - ASTM C494 lo i D, ñ s t ñ t 14 ÷ 20cm. Các ph gia này cho phép gi m nư c t 10 ÷ 15%, gi ñ s t bê tông gi mch n, gi ñư c ñ s t n ñ nh trong 60 phút. Ph gia R4 – Sika r t quen thu c Vi t Nam cho phép gi m nư c kho ng 15%. ð s t ñ t ñ n 15cm. Ph gia Rheo build 561 (ð c) cho phép ñ t ñ s t ñ n 16 ÷ 20cm, th i gian gi ñ s t ñ n 90 phút. Hàm lư ng các ph gia trên tuỳ c a các hãng khác nhau xong ñ u m c ñ 0.8 ÷1.5 lít/100 kg xi măng, trong thành ph n ñ u không có Clo, không gây ăn mòn c t thép. Các ch t mu i silíc: Vi t Nam hi n nay có 3 lo i mu i silíc ñư c bán do các hãng Th y S , M , ð c và giá kho ng 80.000 ÷ 90.000 ñ ng cho 1kg. ðó là Force 1000D (M ): MB – SF (ð c) và Sika-PPI. Các lo i ph gia này tính ch t gi ng nhau, ñư c ch t o theo tiêu chu n qu c t , ñ m b o tăng ñ ch ng th m và cư ng ñ bê tông t mác 400 ñ n mác 800 và l n hơn tuỳ theo yêu c u. Hàm lư ng dùng t 5 ÷ 15% lư ng xi măng. Các ph gia trên d ng b t min, màu ñen, ñóng gói 20kg, không s tác ñ ng môi trư ng. 4.7.2 Xác ñ nh quan h gi a t l ch t siêu d o, hàm lư ng mu i silíc và cư ng ñ bê tông, t l X/N khi dùng xi măng PC40. T l X/N có 3 m c: 2.85, 3.44 T l mu i Silíc là 5%, 8%, 10% và 15% so v i lư ng xi măng, kg. Ch t siêu d o v i hàm lư ng 1 lít/100XM ; 1.25 lít/100XM ; 1.5 lít/100XM; v i xi măng PC40. ði u ki n ch t o: 3 nhóm m u th , m i nhóm m u th g m 9 m u ñư c th nghi m 3, 7, 28 ngày và m u ñ i ch ng ký hi u A0. 56
Thành ph n BT: X = 450 kg; C = 660 kg; ð = 1150kg, t l X/N bi n ñ i như trên. Như v y lư ng m c s bi n ñ i t 160 – 140 – 130 lít/m3BT. Công th c bê tông và k t qu th ñư c ghi b ng 4.1 và ñư c bi u di n trên các bi u ñ (hình 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7). Nh n xét k t qu : Cư ng ñ bê tông tăng khi lư ng siêu d o tăng do lư ng nư c dùng ít ñi, cư ng ñ ñư c tăng t 400 lên ñ n 574 daN/m2, t c là kho ng 20 ÷ 25%. K t h p v i s d ng mu i Silíc cư ng ñ có th tăng ñư c kho ng t 500 ñ n 700 có nghĩa là tăng ñư c kho ng 40%. Theo kinh nghi m qu c t thì v i PC40 n u thi t k h p lý có th ñ t M800. Như v y k t qu thí nghi m trên có th ch p nh n ñư c. Hàm lư ng mu i Silíc dùng t 5 ÷ 15% cho k t qu bư c ñ u như sau: V i hàm lư ng 5% cư ng ñ bê tông tăng không cao, khi dùng ñ n 15% so v i lư ng xi măng cư ng ñ phát tri n không ch m l i. Vì v y hàm lư ng mu i silíc ch nên dùng t 8 ÷ 10% theo lư ng xi măng là h p lý. V i xi măng PC40 c t li u Vi t Nam, lư ng silíc 8÷10%, công ngh thông thư ng có th ñ t ñư c mác bê tông theo cư ng ñ nén m u l p phương là 700 daN/m2. 4.8 Áp d ng th nghi m trong công trình V i công th c bê tông nêu trên ñã áp d ng vào công trình c u b n BTCT d ng l c có chi u cao th p v i yêu c u mác bê tông ñ t 500 daN/cm2 tu i 3 ngày và yêu c u R28 ≥ 600 daN/cm2. Các k t qu ép m u và ño t i k t c u c u cho k t qu kh quan, cư ng ñ bê tông bu i 3 ngày l n hơn 500 daN/cm2 và tu i 28 ngày ñ t 650 daN/cm2. Tri n v ng áp d ng bê tông cư ng d cao là r t l n. châu Âu và M , Nh t, Trung Qu c ñã áp d ng có k t qu trong xây d ng nhà, c u, ñư ng (xem hình 4.2). Vi t Nam áp d ng bê tông cư ng ñ ñ n 60-70 trong c u dây xiên và c u BTCT d ng l c. 57
Hình 4.2 C u và h m b ng bê tông cư ng ñ cao 58
Công th c bê tông v i xi măng PC400, γb = 2350 – 2400 kg/m3- B ng 4.1 Siêu Ký X /N kg TT N X C D do R3 R7 R28 Si hi u X /N % (lít) 0 A0 170 450 660 1150 0.35/2.85 4.5 0 375 435 495 1 A1 160 450 660 1150 0.35/2.25 4.5 25.5/5% 430 490 568 2 A2 150 450 660 1150 0.31/3.22 5.62 25.5/5% 459 566 650 3 A3 130 450 660 1150 0.29/3.44 6.75 25.5/5% 510 632 698 4 B4 160 450 660 1150 0.35/2.25 4.5 36/8 440 562 576 5 B2 140 450 660 1150 0.31/3.22 5.62 36/8 525 582 675 6 B3 130 450 660 1150 0.29/3.44 6.75 36/8 498 628 732 7 C1 160 450 660 1150 0.35/2.25 4.5 45/10 407 538 590 8 C2 140 450 660 1150 0.31/3.22 5.62 45/10 470 590 690 9 C2 130 450 660 1150 0.29/3.44 6.75 45/10 505 618 735 10 D1 160 450 660 1150 0.35/2.25 4.5 67.5/15 394 517 550 11 D2 140 450 660 1150 0.31/3.22 5.62 67.5/15 450 580 688 12 D3 130 450 660 1150 0.29/3.44 6.75 67.5/15 465 610 748 Hình 4.3 T c ñ phát tri n cư ng ñ v i hàm lư ng Silíc = 5% 59