Lý thuyết bê tông xi măng

một số cơ sở lí thuyết thành phần, quá trình hình thành hỗn hợp bê tông. Các tính chất của bê tông, các hiện tượng vật lí trong quá trình chế tạo hỗn hợp bê tông xi măng

LÝ THUYẾT BÊ TÔNG

1.

Các nhân tố ảnh hưởng cường độ xi măng:

Một số điều cơ bản trong thành phần và và cách chế tạo có ảnh hưởng quyết định đến cường độ bê tông –    Nhân tố ảnh hưởng đến cường độ của bê tông trong đó có chất lượng và số lượng xi măng

–    Độ cứng, độ sạch và sự phối hợp thành phần hạt ( cấp phối ) của cốt liệu cát sỏi, đá…

–    Tỉ lệ giữa nước và xi măng

–    Chất lượng của việc nhào trộn bê tông, độ đầm chắc của bê tông khi đổ khuôn và điều kiện bảo dưỡng

Nói chung các nhân tố trên đều ảnh hưởng quyết đinh đến Rn và Rk nhưng mức độ có khác nhau, ví dụ tỉ

lệ nước – xi măng ảnh hưởng rất lớn đến Rn và có phần ít hơn đối với Rk còn độ sạch của cốt liệu ảnh hưởng lớn đến Rn và rất lớn đến Rk cũng như khả năng chịu lực cắt của bê tông

Cường độ của bê tông tăng theo tuổi thọ là thời gian tính từ lúc chế tạo bê tông đến khi cho nó chịu lực Thời gian đầu cường độ tăng nhanh, sau chậm dần Với bê tông dùng xi măng pooclăng, chế tạo và bảo dưỡng trong điều kiện bình thường, cường độ tăng nhanh trong 28 ngày đầu

2.

Những yếu tố ảnh hưởng quá trình ninh kết (đông kết) bê tông.

Ảnh hưởng của điều kiện môi trường đến hoạt động của xi măng

- Môi trường (nhiệt độ, không khí, nước, độ ẩm ) có ảnh hưởng nhiều đến hoạt động của xi măng trước

và sau khi cứng rắn

- Hoạt động của xi măng trong bê tông bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường tiếp xúc với bê tông ở tuổi ban đầu trong thời gian bảo dưỡng, ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm tương đối của môi trường đối với hoạt động của xi măng tuỳ thuộc vào các tính chất hoá học và vật lý của xi măng

- Xi măng cần nước để thủy hoá Thông thường lượng nước trộn lớn hơn lượng nước cần thiết cho thủy hoá

Sự mất nước quá nhiều trong giai đoạn thủy hoá ban đầu có thể sớm chấm dứt quá trình thủy hoá và có thể gây nên sự co khô bất lợi Tốc độ thủy hoá biến đổi theo nhiệt độ của môi trường, tăng lên theo nhiệt

độ và khi nhiệt độ dưới 4oC thì tiến triển rất chậm; Nhiệt độ môi trường khi đổ bê tông trên 350C có thể gây bất lợi cho sự thuỷ hoá, ở nhiệt độ thấp cường độ ban đầu phát triển chậm

- Độ mịn và thành phần hoá học của xi măng là những đặc tính chủ yếu của xi măng có ảnh hưởng đến sự phát triển cường độ trong môi trường nhất định Thông thường xi măng càng mịn, tốc độ phản ứng và cường độ ban đầu càng cao ở nhiệt độ của môi trường nhất định xi măng poóclăng hỗn hợp thường phát triển cường độ chậm hơn xi măng poóclăng có cùng độ mịn trong thời gian đầu, do đó đòi hỏi bảo dưỡng lâu hơn

- Khi bê tông đã đông cứng sau thời kỳ bảo dưỡng, phần đá xi măng trong bê tông có độ rỗng cao (đến 30% thể tích) là thành phần hoạt động hoá học nhiều nhất trong các vật liệu, ảnh hưởng của môi trường đến đá xi măng trong bê tông đặc trưng bởi quá trình ăn mòn bê tông

Ảnh hưởng của xi măng đến các tính chất của bê tông

1 - Sự nứt nẻ do nhiệt

Phản ứng thủy hoá là phản ứng phát nhiệt Lượng nhiệt phát ra là hàm số của thành phần khoáng và độ mịn của xi măng Tốc độ phản ứng càng nhanh, nhiệt phát ra càng cao Trong phần lớn các kết cấu bê tông nhiệt phát ra phân tán nhanh và thậm chí có lợi khi thi công bê tông trong thời tiết lạnh; nhưng trong

bê tông khối lớn nếu không có sự phòng ngừa, thì có thể xảy ra nứt nẻ do dãn nở nhiệt Nguyên nhân do phần bên ngoài khối bê tông nguội đi và co lại trước phần bên trong, hoặc vì toàn bộ kết cấu nguội đi và

co lại nhưng bị kìm hãm Nhiệt thuỷ hoá hoàn toàn của các thành phần khoáng của xi măng khác nhau

2 - Độ mịn của xi măng

Ảnh hưởng đến tốc độ phát nhiệt, đặc biệt ở thời gian đầu Tốc độ phát nhiệt cũng liên quan với tốc độ phát triển cường độ xi măng Thường thì xi măng poóclăng hỗn hợp có nhiệt thủy hoá thấp hơn xi măng poóclăng, nhưng cũng có khi xấp xỉ, tuỳ thuộc vào thành phần của xi măng hỗn hợp Đối với các công trình bê tông khối lớn, nên dùng loại xi măng có nhiệt thủy hoá thấp nhiệt thủy hoá sau 7 ngày ( 60 Cal/g), nếu không có thể dùng xi măng có nhiệt thủy hoá vừa nhiệt thủy hoá sau 7 ngày ( 70 Cal/g), hoặc nếu không có phải pha thêm phụ gia khoáng vào trong xi măng poóclăng để hạ thấp nhiệt thủy hoá 3- Tính dễ đổ

- Xi măng là thành phần nhỏ nhất trong bê tông, nên lượng xi măng trong hỗn hợp bê tông có tác dụng lớn đối với độ dẻo và tính dễ đổ của hỗn hợp bê tông Hỗn hợp bê tông ít xi măng (bê tông gầy) kém dẻo, khó đổ và khó hoàn thiện Hỗn hợp bê tông nhiều xi măng (bê tông béo) sẽ có tính dính, dẻo và dễ đổ hơn Tuy nhiên hỗn hợp bê tông quá béo sẽ dính nhiều, lại khó thi công. 

- Độ mịn của xi măng cũng ảnh hưởng đến tính dễ đổ của bê tông, nhưng ít hơn ảnh hưởng của hàm lượng xi măng Hàm lượng xi măng ít cũng làm cho tính dính kết kém, tiết nước nhiều và phân tầng Độ mịn của xi măng tăng lên, làm cho hỗn hợp dính kết tốt hơn, giảm lượng nước yêu cầu để đạt được độ sụt

đã cho, dẫn đến giảm phân tầng và tiết nước. 

- Tính chất đông kết (ninh kết) của xi măng được chuyển trực tiếp sang hỗn hợp bê tông Sự đông kết sẽ quyết định thời gian có hiệu lực đối với việc đổ, đầm và hoàn thiện Hỗn hợp bê tông béo thường đông kết sớm hơn hỗn hợp bê tông gầy Cần phân biệt đông kết thật và đông kết giả Khi đông kết giả, chỉ sau

5 đến 10 phút hỗn hợp bê tông có thể mất hoàn toàn độ sụt, nhưng sau khi trộn lại thì độ sụt sẽ hồi phục lại như ban đầu và bê tông vẫn có tính dễ đổ tốt Còn khi đông kết thật, sự mất sụt không hồi phục khi trộn lại

4 Cường độ

- Thành phần khoáng của xi măng có ảnh hưởng đến cường độ xi măng và bê tông Thành phần C3S tăng cường độ sau 10 đến 20 giờ đến 28 ngày Thành phần C2S có ảnh hưởng nhiều đối với cường độ về sau trong môi trường có độ ẩm thích hợp Thành phần C3A đóng góp chủ yếu vào việc tăng cường độ trong

24 giờ và sớm hơn, vì bản thân C3A thủy hoá nhanh Thành phần C4AF ít ảnh hưởng đến cường độ hơn

- Lượng mất khi nung sinh ra do có lượng nước khi clanhke để ngoài trời, hoặc có cac bon hoặc có cả hai yếu tố đó trong xi măng Cường độ giảm đi khi tăng lượng mất khi nung

- Độ mịn cao làm tăng cường độ xi măng ở tuổi ban đầu đến khoảng 28 ngày, mạnh nhất trong 10 đến 20 giờ đầu, về sau tăng ít đi ở tuổi 2 đến 3 tháng trong điều kiện ẩm ướt, độ mịn cao cũng cho cường độ gần như cường độ của xi măng có độ mịn thông thường (độ mịn Blaine khoảng 3500 cm2/g)

Thông thường cường độ xi măng poóclăng cao hơn cường độ của xi măng hỗn hợp ở tuổi 7 ngày hoặc sớm hơn và ngang bằng hoặc hơi thấp hơn ở tuổi về sau khi có cùng tỷ lệ N/X và độ mịn

5 Ổn định thể tích

Bê tông mới trộn thay đổi thể tích do tiết nước, do nhiệt độ biến đổi, do các phản ứng thủy hoá của xi măng và do khô đi Độ tiết nước giảm đi khi xi măng có độ mịn, có nhiều hạt cỡ nhỏ nhất, hàm lượng kiềm tăng và hàm lượng C3A tăng Xi măng có hàm lượng CaO tự do hoặc MgO quá mức bình thường có khả năng trương nở sau, gây bất lợi khi các thành phần này thuỷ hoá Xi măng bị nở nhiều như vậy là xi măng không đạt yêu cầu Sự bốc hơi nước từ mặt bê tông trong hoặc sau quá trình hoàn thiện, nhưng trước khi kết thúc đông kết là nguyên nhân quan trọng của sự nứt nẻ do co mềm Tốc độ co khô của bê tông trong quá trình khô đi phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó có thành phần xi măng Xi măng có ảnh hưởng nhiều đối với độ co khô ; tác dụng này nhỏ nhất, khi trong xi măng có hàm lượng S03 tối ưu

6 Tính thấm nước

Xi măng hạt thô tạo ra độ rỗng cao hơn xi măng hạt mịn Độ thấm nước của bê tông phụ thuộc vào độ thấm của thành phần đá xi măng và cốt liệu, cũng như tỷ lệ của chúng trong bê tông Có hai loại lỗ rỗng trong đá xi măng: Lỗ rỗng gen nằm giữa các phần tử gen, rất nhỏ, đường kính khoảng 0,5 đến 3,0 (m; lỗ rỗng mao quản lớn hơn và được phân bố không đều khắp trong đá xi măng, đó là các dấu tích còn lại của

các khoảng trống chứa đầy nước đã bay hơi Độ rỗng mao quản tùy thuộc vào tỉ lệ N/X lúc đầu và mức độ thủy hoá xi măng Khi mức độ thủy hoá tăng lên, độ rỗng nhỏ đi và độ thấm cũng giảm

7 Lựa chọn và sử dụng xi măng

Không nên chọn xi măng theo thói quen dùng mà phải lựa chọn dựa trên yêu cầu kỹ thuật của công trình, chỉ tiêu kỹ thuật của xi măng, giá thành và điều kiện vận chuyển Căn cứ vào điều kiện bê tông trong công trình, nguời thiết kế phải lựa chọn loại và mác xi măng phù hợp Không nên lựa chọn các loại xi măng có mác quá cao (40, 50) để thay thế cho loại xi măng có mác thấp hơn trong xây dựng

3 Nghiên cứu sử dụng cát biển

Kết quả cho thấy, cát biển được dùng làm cốt liệu mịn có vai trò lấp đầy các lỗ trống do đá dăm để lại trong khung chịu lực vật liệu bê tông không cốt thép gia cường Kết quả thực nghiệm đã chứng tỏ ảnh hưởng của cát biển so với các cấp phối cát sông trong các trường hợp vữa xi măng và bê tông Sử dụng xi măng bền sulfat xỉ lò cao cùng với phụ gia siêu dẻo đảm bảo quá trình tạo hình và cường độ phát triển theo thời gian tốt của các mẫu thử Không nhận thấy ảnh hưởng của các ion muối biển và cát nghiền dùng

bổ sung lên cường độ chịu lực mẫu bê tông thường, không cốt thép 90 ngày tuổi. 

Cát biển hạt tròn ít góc cạnh ít nhiều tăng độ sít chặt cho hỗn hợp vữa, làm tăng khối lượng thể tích các mẫu vữa rắn Vữa xi măng cát biển phát triển chậm cường độ ở 3 - 7 ngày, và đạt rất cao ở 28 - 60 ngày

cả chịu nén lẫn chịu uốn Sự khác biệt mẫu bê tông cốt liệu cát vàng và cát biển không còn trong trường hợp các mẫu tạo hình tốt Các mẫu bê tông cho thấy khả năng đáp ứng mác thiết kế 300 Ngoài ra, chúng còn biểu hiện khả năng phát triển cường độ dài ngày rất tốt nếu tiếp tục bảo dưỡng ẩm

4 Sử dụng tro bay

Theo thống kê đến thời điểm năm 2014, các Nhà máy nhiệt điện (NMNĐ) ở Việt Nam thải ra khoảng khoảng 5 triệu tấn tro xỉ/năm Tro bay có thể sử dụng thay thế 20-30% lượng xi măng cho sản xuất bê tông thông thường hoặc bê tông yêu cầu sử dụng trong môi trường xâm thực mạnh, bê tông công trình biển Bê tông đầm lăn, bê tông khối lớn lượng dùng tro bay có thể lến đến hơn 200 kg/m3 bê tông

Với kết quả nghiên cứu của đề tài này, việc sử dụng tro bay NMNĐ đốt than phun sử dụng than antraxit Quảng Ninh với lượng mất khi nung (MKN) đến 20% cho sản xuất xi măng, bê tông và vữa xây dựng ở Việt Nam (bê tông, vữa không sử dụng phụ gia cuốn khí do chúng ta không có vùng khí hậu băng giá) là

có thể chấp nhận được Tuy vậy, hiện nay chúng ta đang có tiêu chuẩn TCVN 10302:2013 về tro bay cho

bê tông, vữa xây dựng và xi măng trong đó lượng MKN cho phép đến 12% và 15% cho bê tông cốt thép

và không cốt thép tương ứng, do vậy, trên cơ sở đảm bảo chất lượng các kết cấu bê tông đặc biệt là bê tông cốt thép và lượng MKN trong tro bay thực tế ở hầu hết của NMNĐ đốt than phun ở Việt Nam hiện nay, các ngưỡng quy định này là phù hợp với tình hình thực tế ở Việt Nam hiện nay

Đối với tro bay NMNĐ theo công nghệ đốt tầng sôi sử dụng than antraxit Quảng Ninh, do những ảnh hưởng bất lợi của chúng đến tính chất của bê tông cốt thép, bê tông và vữa xây dựng nên cần có thử nghiệm đánh giá trước khi sử dụng, đặc biệt là khi sử dụng chúng cho chế tạo bê tông và vữa xây dựng tiếp xúc với môi trường xâm thực và các kết cấu có sử dụng cốt thép

Nhóm tác giả cũng kiến nghị cần có các nghiên cứu bổ sung đối với tro bay sử dụng nguồn than nhập ngoại cho NMNĐ ở Việt Nam trước khi đưa vào sử dụng cho cho bê tông, vữa và xi măng, đặc biệt với tro xỉ của NMNĐ sử dụng các loại than không có ở Việt Nam (ví dụ than nâu)

Phát biểu kết luận Hội nghị, Chủ tịch Hội đồng ông Trần Đình Thái đồng tình với các ý kiến nhận xét và góp ý của các thành viên Hội đồng, đồng thời đánh giá cao tính khoa học và ý nghĩa thực tiễn của Đề tài Kết quả của Đề tài phù hợp với mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu đã đề ra và đã được áp dụng thử nghiệm trong thực tế Để hoàn thiện báo cáo đề tài, Chủ tịch Hội đồng Trần Đình Thái đề nghị nhóm tác giả tiếp thu các ý kiến góp ý của các thành viên Hội đồng Kết quả của Đề tài đã được Hội đồng nghiệm thu thông qua

5 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ lưu động và độ cứng của bê tông.

Tính kết dính của hỗn hợp bê tông được đảm bảo nhờ hồ xi măng Hàm lương hồ xi măng càng lớn, độ sệt của chúng càng lỏng hơn, độ lưu động của hỗn hợp bê tông càng lớn Khi đưa cốt liệu vào hồ xi măng

làm giảm độ lưu động của hỗn hợp, cụ thể độ lưu động của hỗn hợp càng giảm nhiều khi hàm lượng cốt liệu và tỷ diện của chúng càng lớn

Khi thay đổi chi phí xi măng trong bê tông từ 200-400 kg/m3 với lượng nước chi phí không đổi sự thay đổi độ lưu động của hỗ hợp bê tông càng nhỏ và thực tế chúng có thể không tính đến khi nhận độ lưu đông cố định Độ lưu động của hỗn hợp thay đổi chỉ khi thay đổi lượng nước chi phí Quy luật này có tên gọi là quy luật lượng cần nước không đổi và cho phép trong các tính toán sử dụng sự phụ thuộc đơn giản của độ lưu động của hỗn hợp bê tông chỉ vào lượng nước chi phí, điều này được giải thích như sau Tăng hàm lượng xi măng trong hỗn hợp bê tông sẽ giảm tỷ lệ N/X, nghĩa là ảnh hưởng của yếu tố đó, một trong

số đó cần phải tăng còn yếu tố thứ hai- giảm độ sệt của hỗn hợp bê tông, lấy tổng bằng cách thay đổi chi phí xi măng trong các giới hạn đã cho không ảnh hưởng đến độ lưu động của hỗn hợp bê tông

Độ lưu động của hỗn hợp bê tông tăng, còn cường độ hầu như không thay đổi khi tăng hàm lượng hồ xi măng với tỷ lệ N/X không đổi hoặc với giảm lượng cốt liệu Nếu như nhận hồ xi măng chỉ với số lượng cần để lấp đầy các lỗ rỗng giữa các cốt liệu, thì hỗn hợp bê tông nhận được sẽ cứng, không đạt tính công tác Để hỗn hợp trở thành lưu động cần không những lấp đầy các lỗ rỗng, mà còn dịch các hạt cốt liệu bằng các lớp ngăn cách bằng hồ xi măng Phụ thuộc vào các tính chất của cốt liệu và tỷ lệ cát và đá dăm hàm lượng tối thiểu của hồ xi măng trong hỗn hợp bê tông, hàm lượng này đảm bảo chúng không bị phân tầng và lèn chặt có chất lươngj, nằm trong khoảng 170- 200 l trong hỗn hợp cứng và đến 220-270 l trong

hỗ hợp lưu động chảy

6 Tại sao trong bê tông lại có các lỗ khí?

Bê tông là loại vật liệu xây dựng nặng, bình thường 1m3 bê tông nặng khoảng 2 tấn, trọng lượng của nó

tương đương với trọng lượng của một khối đá lớn Bê tông là loại vật liệu xây dựng được sử dụng rộng rãi

"Bê tông có các lỗ khí ở bên trong'' không phải người ta bơm không khí vào trong bê tông, mà là trong nguyên liệu dùng để trộn bê tông người ta đã cho thêm một loại chất để giải phóng khí, khí mà nó sản sinh ra có thể phân bố đều trong bê tông, sau khi bê tông đã đông cứng lại thì bên trong khối bê tông đó

sẽ có các lỗ khí nhất định Các lỗ khí đó có đủ kích cỡ to nhỏ và số lượng cũng không giống nhau, từ đó

mà tạo ra các loại bê tông có các lỗ khí bên trong khác nhau và mật độ các lỗ khí khác nhau Loại ''bê tông xốp'' nổi tiếng mỗi m3 chỉ nặng 0,4 tấn, chỉ bằng khoảng 1/5 trọng lương của loại bê tông bình thường

Ưu điểm của loại bê tông có các lỗ khí ở bên trong đầu tiên phải kể đến là trọng lượng nhẹ, điều này khiến cho trọng lượng của cả công trình kiến trúc được giảm đi rất nhiều, lại thuận tiện trong thi công, tính năng giữ nhiệt tốt hơn so với loại bê tông bình thường, thích hợp để làm vật liệu giữ nhiệt, sử dụng ở các nơi có nhiệt độ cao hay thấp đều rất phù hợp Một số quốc gia ở khu vực Trung Đông, diện tích sa mạc rất lớn, cát dùng để làm nguyên liệu để sản xuất bê tông bơm khí có rất rất nhiều Sử dụng loại bê

tông có các lỗ khí ở bên trong để xây dựng nhà ở, tính năng cách nhiệt rất tốt, rất có triển vọng phát triển Ngoài ra, khả năng chống lửa của bê tông bơm khí cũng rất ưu việt Hơn nữa, loại bê tông này có thể dùng bào để bào, đẽo gọt, hay đóng đinh, gia công rất thuận tiện

Đương nhiên, do độ cứng và khả năng chịu lực của loại bê tông này thấp, vì vậy nó không thích hợp để sử dụng xây dựng các công trình kiến trúc cao tầng, bình thường nó chỉ được sử dụng xây dựng tường chịu trọng lượng ở các tầng thấp

7 Tính chất nhiệt vật lý của bê tông tươi

Các tính chất nhiệt vật lý của bê tông có ý nghĩa quan trọng đối với việc khai thác bền vững của các kết cấu và các công trình là độ dẫn nhiệt, nhiệt dung và biến dạng nhiệt.

Tính chất nhiệt vật lý của các kết cấu bao che xác định khả năng bảo vệ nhiệt của tòa nhà, còn tính chất nhiệt vật lý của các kết cấu chịu lực, tăng khả năng chịu đựng của chúng trong hỏa hoạn và dưới tác động của các yếu tố khác Các tính chất này phải được tính đến khi thiết kế sản xuất các cấu kiện và các kết cấu

trong các nhà máy bê tông lắp ghép, khi tạo hình trong mùa đông và trong hàng loạt các tính toán công nghệ khác.

Độ dẫn nhiệt của bê tông

Độ dẫn nhiệt là tính chất của vật liệu truyền nhiệt từ bề mặt này sang bề mặt khác Độ truyền nhiệt của vật

liệu được đặc trưng bởi lượng nhiệt mà vật liệu có khả năng truyền nó qua một m2 bề mặt với chênh lệch

nhiệt độ bằng 1oC trong thời gian 1s

Cấu trúc bê tông tươi gồm pha rắn và các hệ thống bọt khí hoặc nước Độ dẫn nhiệt của khí nó nhỏ hơn

độ dẫn nhiệt của pha rắn rất nhiều lần, cho nên độ rỗng không khí của chúng càng nhiều hay độ đặc càng thấp thì độ dẫn nhiệt của hỗn hợp càng tăng, bởi vì dộ dẫn nhiệt của nước là 25 lần lớn hơn độ truyền nhiệt của không khí

Khi bê tông bị băng giá thì độ dẫn nhiệt của nó còn tăng với mức độ còn lớn hơn, bởi vì độ dẫn nhiệt của băng lớn hơn độ dẫn nhiệt của nước 4 lần Khi nhiệt độ của hỗn hợp tăng, thì độ dẫn nhiệt của chúng tăng lên một chút

Bê tông với các lỗ rỗng rất nhỏ có hệ số dẫn nhiệt thấp hơn do giảm lượng nhiệt truyền theo bức xạ và truyền vật chất trong bản thân hỗn hợp Mức độ thay đổi độ dẫn nhiệt, truyền nhiệt của hỗn hợp ẩm và bị băng giá phụ thuộc vào độ đặc của nó Cùng với sự giảm độ đặc, thì ảnh hưởng của các yếu tố ấy tăng Sự phụ thuộc của độ dẫn nhiệt của bê tông thương phẩm vào độ đặc của chúng sẽ được chia sẻ ở các bài viết tiếp theo

Nhiệt dung của bê tông được dùng trong tính toán kỹ thuật phụ thuộc vào cấp phối, cấu trúc và độ đặc

của nó và có thể biến động trong khoảng giới hạn 0,75 1.1kJ/(kg.oC), cho nên tăng lượng nước trong hỗn hợp bê tông hay độ ẩm của hỗn hợp thì nhiệt dung của chúng tăng

8 Cách kiểm tra chất lượng bê tông

Cấu kiện bê tông cốt thép là một sản phẩm, vì vậy để kiểm tra nó, tuân theo các bước như kiểm tra sản phẩm công nghiệp.

Kiểm tra chất lượng cấu kiện bê tông là một quá trình:

1 Trước khi trộn bê tông, cần kiểm tra cấp phối xem có đạt yêu cầu không, có 2 cách để xây dựng cấp phối:

    • Cách 1: thí nghiệm Nghĩa là đơn vị bê tông sẽ thí nghiệm sao cho bê tông mẫu thử đạt yêu cầu Sau

đó lấy cấp phối này áp dụng cho công trình của bạn Cách này rất hiệu quả, nhưng thường áp dụng cho công trình lớn Công trình nhỏ, thì thường nhà cung cấp bê tông thương phẩm đã có cấp phối sẵn rồi Chủ nhà chỉ cần yêu cầu họ trình cấp phối, và các tài liệu kèm theo

  • Cách 2: tra định mức thi công, cách này không chính xác bằng cách 1 Khi nhà thầu trình cấp phối, ta

có thể dùng Quyển định mức vật tư để kiểm tra cấp phối đầu vào của bê tông

Nếu như nhà thầu tự trộn bê tông thì cần thêm một công đoạn là biến khối lượng xi măng : cát vàng : đá

và nước theo định mức thành các hộc để thuận tiện cho quá trình nạp liệu Tùy loại máy trộn, mà sẽ chọn loại hộc khác nhau Ví dụ 1 bao xi: 2 hộc cát: 3 hộc đá Lưu ý là hộc cát và hộc đá có thể khác nhau

2 Kiểm tra quá trình trộn bê tông:

Nếu nhà thầu tự trộn bê tông thì cần kiểm tra:

• Quá trình nạp liệu có đúng tỷ lệ cấp phối được duyệt không

  • Trộn có đúng quy trình không

• Lượng nước có thích hợp không?

3 Kiểm tra bê tông trước khi đổ:

    • Kiểm tra bằng mắt thường: xem bê tông có bị vón cục, chảy nước,

    • Kiểm tra độ sụt Bê tông đạt thì mới cho đổ

    • Lấy mẫu thí nghiệm

4 Quá trình đổ bê tông:

     • Giám sát việc dàn đều bê tông

     • Giám sát việc đầm bê tông: đầm dùi và đầm bàn

     • Kiểm tra xem trong quá trình đổ bê tông, có ván khuôn nào bị hở, cần khắc phục ngay

5 Quá trình bảo dưỡng bê tông: cần đúng quy trình

6 Nghiệm thu cấu kiện bê tông

   • Tại hiện trường: xem xét bề mặt, đo kích thước

   • Kiểm tra kết quả thí nghiệm nén mẫu bê tông

Cả 6 bước trên, bạn đều kiểm tra, giám sát và thấy đạt yêu cầu thì chắc chắn chât lượng bê tông trong cấu kiện của ngôi nhà bạn sẽ đạt yêu cầu

8.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính công tác của hỗn hợp bêtông

Lượng nước nhào trộn là yếu tố quan trọng quyết định tính công tác của hỗn hợp bêtông Lượng nước nhào trộn bao gồm lượng nước tạo hồ ximăng và lượng nước dùng cho cốt liệu (độ cần nước) Lượng nước trong hồ ximăng xác định độ lưu biến của hồ và do đó xác định tính chát của hổn hợp bêtông 1 độ lưu động và độ cứng

Khả năng hấp phụ nước (độ cần nước) của cốt liệu là một đặc tính công nghệ quan trọng 1.5

của nó Khi diện tích bề mặt của các hạt cốt liệu thay đổi, hay nói cách khác, tỉ lệ các cấp hạt của cốt liệu,

độ lớn của nó và đặc trưng bẻ mặt của cốt liệu thay đổi, thì độ cần nước cũng thay đổi

Vì vậy, khi xác định thành phần bêtông thì việc xác định tỉ lệ cốt liệu nhỏ – cốt liệu lớn tôi ưu để đảm bảo cho hồ ximăng ít nhất là rất quan trọng (hình 8.6)

Để đảm bảo cho bêtêng có cường độ yêu cầu thì tỉ lệ nước – ximăng phải giữ ở giá trị không đổi và do đó khi độ cần nước của cốt liệu tăng thì dẫn đến chi phí quá nhiều ximăng

Việc xác định lượng nước nhào trộn phải thông qua các chỉ tiêu tính công tác có tính đến loại và độ lớn cốt liệu (hình 8.7), mà tính công tác lại phụ thuộc vào độ nhớt và thể tích của hồ ximăng Khi lượng nước còn quá ít, dưới tác dụng của lực hút phân tử, nước chỉ đủ để hấp phụ trên bề mặt vật rắn mà chưa tạo ra

độ lưu b) động của hỗn hợp Lượng nước tăng lên đến một giới hạn nào đó sẽ xuất hiện nước tự do, màng nước trên bề mặt vật rắn dày thêm, nội ma sát giữa chúng giảm xuống, độ lưu động tăng lên

Lượng nước ứng với lúc hỗn hợp bêtông có độ

lưu động tốt ma không bị phan tang gọi la kha Hình 8,7: Lượng nước dùng cho hỗn hợp năng giữ nước của hỗn hợp Đôi với hỗn hợp bê tông sử dụng xi măng pooclăng, cát

bêtông dùng ximăng pooclãng lượng nước đó truns bình và sỏi có đường kính lớn nhất

a) Hỗn hơp dẻo; b) Hỗn hơp cứng;

khoảng l,65Ntc (Ntc – lương nước tiêu chuấn của ximăng)

Loại và lượng ximăng: Nếu hỗn hợp bêtông có đủ ximăng để cùng với nước lấp đầy lỗ rỗng của cốt liệu, bọc và bôi trơn bề mặt của chúng thì độ lưu động sẽ tăng Tuy nhiên, vì lí do giá thành nên lượng ximăng không thể quá nhiều

Độ lưu động còn phụ thuộc loại ximăng và phụ gia vô cơ nghiền mịn, vì bản thân mỗi loại ximăng sẽ có đặc tính riêng về các chỉ tiêu tính chất, như Nlc, độ mịn, thời gian ninh kết và rắn chác

Lượng vữa ximăng Nếu vữa ximăng (hồ ximăng + cốt liệu nhỏ) chỉ đủ để lấp đầy lỗ rỗng của cốt liệu lớn thì hỗn hợp bêtông rất cứng (hình 8.8a) Để tạo cho hỗn hợp có

độ lưu động thì phải đây xa các hụt cốt liệu lớn và bọc xung quanh chúng một lớp vừa ximAng (hình 8.8b)> Do đó thể tích phần vừa sC bàng thế tích rỗng trong cốt liệu lán nhân với hệ sôi irirợt a (1,05 –

1,15 đôi với hỗn hợp bêtông cưng; 1*2 – 1,5 dôi với hỏn hợp bêtông dẻo).

phụ gio hoại động bề mặt chỉ cần dùng với một lượng nhỏ nhưng độ lưu động của hỗn hợp củng tăng lên

đáng kể Cơ chế tăng dẻo của phụ gia được giải thích bàng tác dụng làm giảm sức căng mặt ngoài ở mặt

phân cách (thí dụ Hình 8.8 : Cấu trúc của hỗn hợp bê tông giữa pha nước và rắn, giữa khí và nước) a)

Cứng; b) Dẻo

Các loại phụ gia hoạt động bề mặt thường dùng là phụ gia ưa nước, phụ gia kị nước, phụ gia tạo bọt và

các loại phụ gia hỗn hợp

– Phụ gia ưa nước: có nhiều loại, nhưng phổ biến nhất là muối canxi lignosulfonat Khi muối này hấp phụ

lên hạt ximăng, sự định hướng của các phân tử nước trên bề mặt hạt ximăng phần nào bị phá hoại và một

phần nước đó được giải phóng Mặt khác, nhờ gốc cực tính của canxi lignosulfonat làm cho hạt ximăng

ưa nước, dễ thấm ướt hơn Như vậy khi có phụ gia hồ ximăng cần lượng nước ít hơn, lực dính kết giữa

các hạt ximăng giảm, dễ tran trượt lên nhau, làm độ lưu động của hỗn hợp bêtông tăng

Phụ gia kị nước thường dùng là xà phòng natri (muối natri của axit hữu cơ tan trong nước), axidon

(axit naptenic chế tạo từ xà phòng công nghiệp), petrolatum đa oxy hoá Khi hấp phụ trên bẻ mặt hạt

ximăng, do hút bám ion canxi, gốc cacbuahiđro của chúng hướng ra phía ngoài Vì gốc này có tính kị

nước nên không bị thấm ướt Những lốp mỏng của các phân tử định hướng đó cố khả năng trượt lên

nhau một cách dễ dàng làm cho độ lưu động của hỗn hợp bêtông tăng lên

– Phụ gia tạo bọt khí chủ yếu là xà phòng natri của các axit hữu cơ Thí dụ: xà phòng hoá colofan

(nhựa thông) bằng xút sẽ nhận được loại phụ gia mà thành phần của nó chủ yếu là muối natri của axit

abiẽtin Khi nhào trộn bêtông, phụ gia sẽ cuốn theo vào một lượng không khí Các bọt khí sỗ làm

giảm sức câng mặt ngoài của chất lỏng ở mặt phân cách khí I lỏng Lượng bọt khí nhờ cố các phân tử

phụ gia mà được ổn định trong chất lỏng, dồng thài làm tăng thể tích hổ ximăng, do đó độ lưu động

của hỏn hợp bêtông tăng lên

Từ biến bê tông

Cơ chế của từ biến

Nếu đặt tải trọng không đổi theo thời gian lên một mẫu bê tông thường (thí nghiệm từ biến), thì nhận được biến dạng gấp đôi sau vài tuần, gấp ba sau vài tháng và có thể gấp năm sau vài năm trong những điều kiện cực đại Có thể nhận thấy một hiện tượng tương

tự khi đặt tải trọng kéo, hoặc uốn Từ biến của bê tông phụ thuộc vào nhiều thông số sau: bản chất của bê tông, tuổi đặt tải và nhất

là các điều kiện môi trường

Trong trường hợp bỏ tải, ta quan sát thấy sự giảm tức thời của biến dạng (giá trị tuyệt đối rất gần với biến dạng dạng của một mẫu tham khảo chịu tải ở tuổi này), gọi là biến dạng phục hồi Tuy nhiên biến dạng này nhỏ hơn nhiều từ biến tương ứng, xét về giá trị tuyệt đối, và ổn định sau vài tuần

Các yếu tố ảnh hưởng đến từ biến.

Tải trọng: Với các tải trọng thay đổi, người ta có thể xét rằng từ biến tỉ lệ với tải trọng đặt vào, tuy nhiên từ 50% tải trọng phá hủy,

nó tăng nhanh  hơn ứng suất ( quan hệ phi tuyến)

Bản chất bê tông: Từ biến biến đổi giống biến dạng tức thời, trừ các loại bê tông đặc biệt có các đặc trưng riêng với chỉ số động học

về quá trình mất nước khác biệt: đó là trường hợp bê tông nhẹ có cốt liệu rỗng, chứa nước, từ biến nhỏ hơn bê tông thường có cùng cường độ;

Các điều kiện môi trường: khi không có sự trao đổi nước với bên ngoài, từ biến, khi đó gọi là từ biến riêng, gần tỉ lệ với lượng nước

có thể bay hơi, và một loại bê tông sấy khô ở 1050C thường không có hiện tượng từ biến, nhưng trên thực tế, bê tông bị mất nước ít nhiều tùy theo khí hậu và sự thay đổi này dẫn đến từ biến lớn, hơn hai đến ba lần từ biến riêng: ta có thể giải thích hiện tượng từ biến do mất nước này bằng ảnh hưởng của cấu trúc liên quan đến co ngót do mất nước: trong một mẫu không chịu tải, quá trình mất nước dẫn đến các biến dạng tự do trên bề mặt nhanh hơn và lớn hơn so với ở tâm, điều này dẫn đến bề mặt chịu kéo và có vết nứt; trong một mẫu chịu tải nén, ta làm giảm nứt và sự mất nước thể hiện bởi các biến dạng lớn hơn; hiệu ứng này không hoàn toàn được định lượng nhưng chắc chắn giải thích một phần quan trọng hiện tượng từ biến do mất nước; ngoài ra nó cho phép giải thích

rõ ràng hiệu ứng tỉ lệ vì trong các cấu kiện dầy, sự mất nước bị giới hạn ở bề mặt và do đó gần với từ biến riêng, chịu kéo và nứt bề mặt

Hình 3.7 Biến dạng đàn hồi và từ biến của bê tông

Hình 3.8 Biến dạng từ biến của bê tông thường trong các điều kiện độ ẩm khác nhau

I– Mẫu mất nước tự nhiên

II– Mẫu có bề mặt được bôi một lớp nhựa cách nước ngay sau khi tháo khuôn

III– Mẫu được sấy khô ở 400C trong  35 ngày, sau đó bôi một lớp nhựa cách nước

Bản chất của từ biến

Từ biến và phục hồi từ biến là hiện tượng liên quan, nhưng bản chất của chúng thì không rõ ràng Sự thực là từ biến chỉ phục hồi một phần do đó phần này có thể gồm có một phần  chuyển  động  đàn hồi-dẻo có thể  phục hồi (gồm có pha nhớt thuần tuý và pha dẻo thuần tuý) và có thể là do bién dạng dẻo không phục hồi

Biến dạng đàn hồi thường được phục hồi khi dỡ tải Biến dạng dẻo không phục hồi được, có thể phụ thuộc vào thời gian, và không

có tỷ lệ giữa biến dạng dẻo và ứng  suất tác dụng, hay giữa ứng  suất và tốc độ biến dạng Biến dạng nhớt không bao giờ phục hồi khi dỡ tải, nó luôn luôn phụ thuộc vào thời gian và có tỷ lệ giữa tốc độ biến dạng nhớt và ứng suất tác dụng,

và biến dạng tại một thời điểm cụ thể Những loại biến dạng khác nhau này có thể được tổng kết như trong bảng 3.4

Bảng 3.4 Các loại biến dạng

Có thể phục hồi

Không thể phục hồi

Đàn hồi Dẻo

Đàn hồi-muộn Nhớt

Một cách xử lý hợp lý phần phục hồi từ biến quan sát được bằng cách sử dụng nguyên tắc tổng hợp biến dạng, được phát triển bởi McHenry Những trạng thái này có biến dạng được tạo ra trong bê tông tại thời điểm t bất kỳ bởi sự tăng lên của ứng suất tại thời điểm bất kỳ t0 và độc lập với những tác động của bất kỳ ứng suất tác dụng sớm hơn hay muộn hơn t0 Sự tăng lên của ứng suất được hiểu là tăng lên của ứng suất nén hoặc ứng suất kéo, cũng có thể là sự giảm nhẹ của tải trọng Sau đó nếu ứng suất nén trên mẫu thử được loại bỏ tại thời điểm t1, sự phục hồi từ biến sẽ giống như từ biến của mẫu thử tương tự chịu cùng tải trọng ứng suất nén tại thời điểm t1 Phục hồi từ biến là sự khác nhau của biến dạng thực tại thời điểm bất kỳ và biến dạng dự kiến nếu mẫu thử tiếp

tục chịu ứng suất ban đầu.

So sánh của biến dạng thực và biến dạng tính toán (giá trị tính toán thực tế là sự khác nhau giữa hai đường cong thực nghiệm) đối với “bê tông bị bịt kín”, chỉ có từ biến gốc Dường như, trong mọi trường hợp, biến dạng thực sau khi dỡ tải cao hơn biến dạng dư được dự đoán theo nguyên tắc tổng hợp từ biến Do đó từ biến thực nhỏ hơn giá trị tính toán Sai sót tương tự cũng được tìm thấy khi nguyên tắc này áp dụng cho mẫu thử chịu ứng thay đổi Dường như nguyên tắc này không hoàn toàn thoả món hiện tượng từ biến và phục hồi từ biến

Tuy nhiên nguyên tắc tổng hợp biến dạng, có vẻ thuận tiện Nó ngụ ý rằng từ biến là hiện tượng đàn hồi chậm mà sự phục hồi hoàn toàn nói chung bị ngăn cản bởi quá trình hydrat hoá của xi măng Bởi vì đặc tính của bê tông ở tuổi muộn thay đổi rất ít theo thời gian, từ biến của bê tông do tải trọng lâu dài tác dụng lên ở thời điểm sau khoảng vài năm có thể phục hồi hoàn toàn, điều này vẫn chưa được thực nghiệm khẳng định Cần nhớ rằng nguyên tắc tổng hợp này gây ra sai sót nhỏ có thể bỏ qua trong điều kiện bảo dưỡng dạng khối, nơi mà chỉ có từ biến gốc Khi từ biến khô xảy ra, sai sót lớn hơn và phục hồi từ biến bị đánh giá sai đáng kể Vấn đề về bản chất của từ biến vẫn còn đang được tranh luận và không thể bàn thêm ở đây Vị trí từ biến xảy ra là vữa xi măng đó thuỷ hoá, và từ biến gắn liền với sự dịch chuyển bên trong do dính bám hay kết tinh của nước, ví dụ quá trình thấm hay rò rỉ nước Các thí nghiệm của Glucklich đó chứng  tỏ rằng bê tông không có sự bay hơi của nước thì thực tế là không có từ biến Tuy nhiên,

sự thay đổi mức độ từ biến tại nhiệt độ cho thấy trong  hoàn cảnh  đó, nước ngừng ảnh hưởng và bản thân chất gel gây ra biến dạng

từ biến

Bởi vì từ biến có thể xảy ra trong khối bê tông, và sự rò rỉ nước ra bên ngoài đóng vai trò không quan trọng đến quá trình từ biến gốc, mặc dù những quá trình như vậy có thể cũng diễn ra trong từ biến khô Tuy nhiên, sự rò tỉ nước bên trong từ các lớp chứa nước sang lỗ rỗng như là lỗ rỗng mao dẫn là có thể xảy ra Một chứng cứ gián tiếp thể hiện vai trò của lỗ rỗng như vậy là mối liên hệ giữa từ biến và cường  độ của vữa xi măng đó thuỷ  hoá: nên có công thức liên hệ giữa từ biến và số lượng tương đối của lỗ rỗng tự

do, và có thể thấy rằng lỗ rỗng trong cấu trúc gel có thể ảnh hưởng đến cường  độ và từ biến; ở tuổi muộn lỗ rỗng có thể gắn liền với hiện tượng rò rỉ nước Thể tích của lỗ rỗng là hàm số của tỷ lệ nước/xi măng và bị ảnh hưởng  của mức độ thuỷ

Lỗ rỗng mao quản không thể chứa đầy nước ngay cả khi chịu áp lực thuỷ tĩnh như trong bể nước Do vậy, sự rò rỉ nước bên trong là

có thể dưới bất kì điều kiện lưu trữ nào Hiện tượng từ biến của mẫu thử không co ngót không bị ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của môi trường cho thấy nguyên nhân cơ bản gây ra từ biến “trong không khí” và “trong nước” là giống nhau

Đường cong từ biến theo thời gian cho thấy sự giảm từ biến là không xác định theo độ dốc của nó, và có một câu hỏi là liệu có hay không một sự giảm từ từ, theo cơ chế của từ biến Có thể hiểu rằng tốc độ giảm với cơ chế giống nhau liên tục và rộng khắp, nhưng

có lý để tin rằng sau nhiều năm dưới tác dụng của tải trọng, chiều dầy của lớp có thể bị thấm nước có thể giảm đến một giá trị giới hạn và mới chỉ có thí nghiệm ghi lại từ biến sau nhiều nhất là 30 năm Do đó, có thể rằng phần từ biến chậm, dài hạn là do nguyên nhân khác chứ không phải do rò rỉ nước nhưng biến dạng có thể phát triển chỉ khi có sự tồn tại của một số nước có thể bay hơi Nguyên nhân này có thể là chảy nhớt hay trượt giữa các phần gel Cơ chế như vậy phù hợp với ảnh hưởng của nhiệt độ đối với từ biến và cũng có thể giải thích phần từ biến lớn không thể phục hồi ở tuổi muộn

Các quan sát về từ biến dưới tác dụng của tải trọng thay đổi, và đặc biệt là khi tăng nhiệt độ dưới điều kiện tải trọng như vậy, đó dẫn đến một giả thuyết sửa đổi về từ biến Như đó đề cập, từ biến dưới ứng suất thay đổi lớn hơn từ biến dưới ứng suất tĩnh mà có cùng giá trị so với giá trị trung bình của ứng suất thay đổi ứng suất thay đổi cũng làm tăng phần từ biến không thể phục hồi và làm tăng tốc độ từ biến do làm tăng sự trượt nhớt của cấu trúc gel, và làm tăng từ biến do số lượng giới hạn các vết nứt nhỏ tại tuổi sớm trong quá trình rắn chắc của bê tông Số liệu thực nghiệm khác về từ biến khi kéo và khi nén gợi ý rằng các biến đổi được giải thích tốt nhất bởi sự tổng hợp của các lý thuyết về rò rỉ nước và chảy nhớt của bê tông

Nói chung, vai trò của vết nứt nhỏ là thấp, không kể từ biến dưới tác dụng của tải trọng thay đổi là có giới hạn, từ biến do các vết nứt nhỏ hầu như có giới hạn đối với bê tông được chất tải ở tuổi sớm hoặc được chất tải với tỷ số ứng suất/cường độ vượt quá 0.6