Khái quát
Bê tông xi măng poóc lăng được cấu thành từ xi măng poóc lăng, cốt liệu nhỏ, cốt liệu thô, các chất phụ gia và nước Thành phần của bê tông có thể được điều chỉnh theo yêu cầu về cường độ, tính công tác và các đặc tính kết cấu, đảm bảo tiêu chuẩn về vật liệu công trình.
Bờ tụng xi măng poúc lăng theo TCVN và ACI ủược phõn loại theo cường ủộ nộn ở
Trong quá trình thi công, bêtông cần đảm bảo yêu cầu kỹ thuật theo quy định, với cường độ từ 10-20MPa cho bêtông cổ điển, 20-50MPa cho bêtông thông thường, và từ 50-200MPa cho bêtông chất lượng cao và rất cao Đối với các trường hợp đặc biệt, có thể yêu cầu tuổi bêtông ở các mốc 3, 7 và 28 ngày Bêtông có ba trạng thái: ướt, mềm và cứng rắn, mỗi trạng thái đều có những yêu cầu riêng biệt.
Vật liệu
Để đảm bảo chất lượng vật liệu cho bờ tụng, cần chú ý đến các yêu cầu cụ thể Các tiêu chuẩn về vật liệu được quy định rõ ràng cho từng loại vật liệu chế tạo bờ tụng, phù hợp với yêu cầu về kết cấu và công nghệ sản xuất bê tông.
Xi măng poóc lăng cần tuân thủ các tiêu chuẩn quốc gia hoặc quốc tế, bao gồm cường độ chịu nén theo ngày, cường độ chịu kéo, thành phần khoáng vật, thời gian ninh kết, tính ổn định thể tích và độ bền Đối với các quy định đặc biệt, xi măng phải đáp ứng các yêu cầu cụ thể, và nếu không có yêu cầu nào được nêu trong quy định đó, xi măng phải phù hợp với tiêu chuẩn AASHTO M85 loại I hoặc loại II, hoặc TCVN.
Mỏc xi măng thường ủược xỏc ủịnh theo cường ủộ nộn (xem bảng 1.1)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Bảng 1.1 Tổng hợp về các loại xi măng trên thế giới
Phương phỏp thử Cường ủộ chịu nộn
Vật liệu Kích thước, mm Tạo mẫu N/X 1 3 7 28
Tất cả xi măng sử dụng trong việc chế tạo bờ tụng ủỳc tại chỗ cần phải đồng nhất, với các bề mặt của các bộ phận giống nhau trong cấu trúc phải sử dụng cùng một loại xi măng.
Kỹ sư cần xác định tỷ lệ hỗn hợp dựa trên các thử nghiệm với vật liệu sử dụng trong công trình Tỷ lệ này phải đảm bảo sản xuất bờ tường với hàm lượng xi măng trong dung sai ±2,5% so với các loại bờ tường đang sản xuất Lượng xi măng sử dụng phải lớn hơn mức tối thiểu 300kg/m³ và nhỏ hơn mức tối đa 525kg/m³, theo tiêu chuẩn quy định để đảm bảo bờ tường có độ dẻo và tính gia cố mà không vượt quá hàm lượng nước tối đa.
Hàm lượng xi măng, nước, và cốt liệu phải tuân thủ theo chỉ dẫn cụ thể cho từng loại bờ tụng Đặc biệt, các yếu tố như độ sụt và trọng lượng gần ủng của cốt liệu nhỏ và thụ cũng cần được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo chất lượng công trình.
Khối lượng cốt liệu nhỏ và thụ được xác định trong thiết kế dựa trên các phương pháp tính toán và thí nghiệm quy định Để đạt hiệu quả tối ưu, cần sử dụng thể tích cốt liệu lớn nhất có thể và đường kính cốt liệu thô nhỏ nhất có thể.
Khối lượng tương đối của cốt liệu nhỏ và thụ được tính toán dựa trên đơn vị xi măng, sử dụng cát thiên nhiên có mô đun mịn trong khoảng 2,6-3,2 Các phương pháp thử nghiệm không yêu cầu tần số chấn động cao.
Khi dựng cỏt cú cỡ hạt thụ, lượng tương ủối cốt liệu nhỏ phải tăng lờn ðối với cỏt mịn hơn lượng tương ủối cốt liệu nhỏ phải giảm
Khối lượng cốt liệu được tính bằng kilogram dựa trên hàm lượng xi măng và số lượng nước quy định cho từng loại bờ tường Các tỷ lệ này không được thay đổi trong quá trình thực hiện dự án xây dựng.
Khối lượng theo mẻ của cỏc cốt liệu ủú ủược thiết kế cần ủược hiệu chỉnh khối lượng với ủộ ẩm thực tế
Khi ủịnh lượng cốt liệu cho các kết cấu có khối lượng bờ tụng không lớn (15m³), nếu không thể đạt được tính dễ ủổ và dễ gia cụng mong muốn, có thể thay đổi khối lượng cốt liệu hoặc sử dụng phụ gia Tuy nhiên, hàm lượng xi măng ban đầu không được phép thay đổi.
Trong quá trình thi công bê tông, nước sử dụng để bảo dưỡng, rửa cốt liệu và trộn không được chứa dầu và phải đảm bảo nồng độ ion clo (Cl) dưới 1 g/lít, cũng như nồng độ ion sunphát (SO4) không vượt quá 1,3 g/lít.
Ngoài cỏc yờu cầu trờn, nước ủể bảo dưỡng bờ tụng khụng ủược chứa cỏc tạp chất Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Hiện nay, phụ gia tăng dẻo, phụ gia giảm nước và làm chậm rắn chắc thường được sử dụng cho bờ tụng xi măng poóc lăng, bờ tụng ứng suất trước, các kết cấu ủýc sẵn và ống bờ tông cốt thép Lượng phụ gia cần tuân thủ liều lượng do nhà sản xuất quy định và phải được sự chấp thuận của kỹ sư Cụ thể, lượng phụ gia sử dụng phải nằm trong khoảng 0,15 đến 0,25% tổng lượng xi măng cho mỗi mẻ trộn, đồng thời cho phép giảm hàm lượng xi măng tối đa 10% so với quy định, với các yêu cầu về cường độ nén.
Các phụ gia hóa chất, khi sử dụng phải phù hợp với các yêu cầu của AASHTO M194
Không được sử dụng các hóa chất phụ gia đặc biệt để thay thế xi măng, đặc biệt là các phụ gia chứa clorit như Cl với tỷ lệ trên 1% theo trọng lượng trong bêtông ứng suất trước và bêtông cốt thép Nếu sử dụng phụ gia để hút không khí, giảm tỷ lệ nước - xi măng, làm chậm hoặc tăng nhanh thời gian đông cứng, hoặc để tăng tốc độ phát triển cường độ, cần tuân thủ tỷ lệ liều lượng do nhà sản xuất khuyến cáo theo quy định trong các quy định đặc biệt và chỉ dẫn của kỹ sư.
Liều lượng cỏc phụ gia phải ủược cõn bằng ủong chớnh xỏc cho từng mẻ bờ tụng bằng cỏc phương phỏp ủược chấp thuận
Trừ khi có quy định khác đối với chất hút ẩm, các mẫu phụ gia được đề xuất phải do Nhà thầu nộp cho kỹ sư để xem xét mục đích sử dụng và thực hiện thử nghiệm xác định sự phù hợp với các tính chất cần thiết Các phụ gia chưa qua thử nghiệm sẽ không được phép sử dụng.
Mỗi loại phụ gia đều cần đảm bảo tính ổn định trong suốt quá trình sử dụng Nếu phát hiện phụ gia không ổn định về tính chất, cần ngừng ngay việc sử dụng để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Phụ gia pha chế dạng lỏng cần được sử dụng với khả năng ủ để đảm bảo toàn bộ khối lượng cần thiết cho một mẻ trộn Trước khi đưa vào mẻ trộn, phụ gia lỏng phải được pha với nước Nếu sử dụng nhiều loại phụ gia lỏng, mỗi loại cần được pha chế bằng thiết bị riêng để tránh ảnh hưởng lẫn nhau.
Chất hỳt khụng khớ: Chất hỳt khụng khớ cần phự hợp với cỏc quy ủịnh của ASTM
Yờu cầu bờ tụng trong giai ủoạn ủụng cứng
1.3.1 Yờu cầu về cường ủộ nộn
Yêu cầu về cường độ nén là yếu tố quan trọng và tối thiểu đối với bờ tường ở trạng thái cứng rắn Cường độ bờ tường phụ thuộc vào lượng nước, công nghệ chế tạo bờ tường, cũng như thành phần và chất lượng thi công bê tông.
Khi đánh giá chất lượng bê tông, cần thực hiện các mẻ thử nghiệm với vật liệu được thiết kế chính xác, sử dụng thiết bị trộn và phương pháp thi công phù hợp với dự án Nhà thầu phải sản xuất mẻ thử theo thiết kế hỗn hợp và đảm bảo đáp ứng yêu cầu về cường độ Cường độ bê tông có thể được xác định thông qua mẫu hình trụ hoặc hình lập phương kích thước 15cm Cường độ nén trung bình của ba mẫu thử liên tiếp phải bằng hoặc lớn hơn cường độ quy định ở tuổi 28 ngày hoặc các tuổi cụ thể như 3, 7, 14 hoặc 90 ngày, và không được có mẫu nào có cường độ nhỏ hơn yêu cầu Mẫu thử cũng phải đạt ít nhất 90% cường độ quy định theo AASHTO hoặc tiêu chuẩn quốc gia.
Với mẻ vật liệu thử yêu cầu thiết bị trộn, phương thức và kích cỡ của vật liệu phải giống như khi sử dụng trên công trỡnh
Cường độ bờ tụng sẽ được xác định từ các thử nghiệm trên mẫu thử Một thử nghiệm cường độ phải bao gồm ít nhất 3 mẫu thử, chế tạo từ vật liệu lấy từ một khối duy nhất của bờ tụng Nếu một mẫu thử cho thấy việc lấy mẫu hoặc thử nghiệm không đúng quy trình, mẫu thử đó sẽ bị loại bỏ và cường độ sẽ được xác định từ các mẫu còn lại.
Các mẫu bờ tụng thử nghiệm được bảo dưỡng tại địa điểm làm việc trong một ngày và sau đó mang đến điểm thử nghiệm khi các mẫu đã được bảo dưỡng theo độ ẩm tiêu chuẩn cho tới thời gian thử nghiệm.
Trong các trường hợp cần thêm số liệu có thể sử dụng phương pháp không phá hoại mẫu
1.3.2 Yêu cầu về biến dạng
The shoreline requires appropriate restoration and adaptation to address issues of erosion and shrinkage caused by natural processes.
Yờu cầu ủối với bờ tụng ở trạng thỏi ướt
Sau khi nhào trộn bờ tụng ở trạng thái ướt, cần đảm bảo độ dẻo nhất định để việc vận chuyển được thuận lợi Bờ tụng ướt phải đạt tiêu chuẩn không phân tầng và phân ly Độ dẻo, không phân ly và phân tầng là những tiêu chí chất lượng chính để đảm bảo việc đổ khuôn và giữ chắc bờ tụng Để đáp ứng yêu cầu cụ thể, có thể sử dụng các loại phụ gia để điều chỉnh độ sụt, thời gian giữ độ sụt, thời gian rắn chắc và ninh kết Độ dẻo của bờ tụng được xác định bằng cụn Abram cho bờ tụng dẻo và bằng dụng cụ đo độ cứng cho bờ tụng cứng, với độ sụt khoảng 0 cm Thời gian để bờ tụng cứng đạt độ dẻo khoảng 60-120 giây, trong đó bờ tụng siêu cứng được rắn chắc bằng lu chấn trong xây dựng.
Bờ tụng dẻo hoặc siờu dẻo thường cú ủộ sụt, ủược thử theo cụn Abram biến ủổi từ 4- 10cm và 10-20cm
Bê tông dẻo và siêu dẻo có tỷ lệ nước/xuất (N/X) từ 0,3 đến 0,4, thường sử dụng phụ gia dẻo hoặc siêu dẻo, và trong một số trường hợp đặc biệt, tỷ lệ này có thể giảm xuống 0,25 Độ sụt của bê tông thường dao động từ 8 đến 20 cm Đối với bờ tụng tự ủầm, cần xác định độ chảy sụt (D ≥ 80 cm) và thời gian chảy trong dụng cụ thí nghiệm.
Sau khi trộn xong, bờ tụng cần có độ dẻo phù hợp và giữ độ dẻo trong khoảng 30-60 phút, với mức giảm không quá 10% Trong trạng thái ướt, cần duy trì độ ẩm và hạn chế tốc độ bay hơi để tránh nứt Việc đảm bảo các yêu cầu này là rất khó khăn và cần kiểm tra thường xuyên trong quá trình chế tạo bê tông Đảm bảo các tiêu chuẩn trên sẽ tạo ra bê tông chất lượng cao.
Yờu cầu ủối với bờ tụng ở trạng thỏi mềm
Bờ tụng cần tránh tác động cơ học gây nứt, vì vậy việc bảo dưỡng chặt chẽ là rất quan trọng để phát triển cường độ Cần phòng ngừa co ngút lớn do mất nước, nhằm bảo vệ cấu trúc và đảm bảo tính bền vững.
Các yêu cầu khác
Ngoài bốn yêu cầu cơ bản, bờ tụng cũng cần phải đáp ứng các yêu cầu đặc biệt Đối với bờ tụng làm cầu, tùy thuộc vào công nghệ cụ thể, yêu cầu cường độ bờ tụng phải đảm bảo ở các độ tuổi 3, 7, 14, 28 hoặc 56 ngày Đặc biệt, bờ tụng cho cầu lớn thường yêu cầu cường độ cao ở các độ tuổi sớm, như 3 và 7 ngày.
Bờ tụng trong các công trình thủy công cần có khả năng chống thấm cao, đặc biệt ở các khu vực nối ghép cầu, nơi mà bê tông không co ngót hoặc nở khi rắn chắc Những kết cấu bê tông có nhiều cốt thép hoặc nhiều góc cạnh không có khả năng ủầm chắc cần phải có tính tự ủầm (gọi là bờ tụng tự ủầm).
Yờu cầu về ủiều kiện bảo dưỡng bờ tụng
Việc bảo dưỡng bờ tụng nhằm tạo ra mụi trường ủể bờ tụng phỏt triển cường ủộ và phải tuõn theo cỏc quy ủịnh riờng
Phương pháp nước là cách hiệu quả để bảo dưỡng bê tông, yêu cầu giữ cho bề mặt luôn ẩm ướt bằng cách tưới nước liên tục trong ít nhất 7 ngày sau khi đổ bê tông Để duy trì độ ẩm, có thể sử dụng các vật liệu như bụng, giẻ, thảm hoặc cỏ ẩm phủ lên bề mặt bê tông.
Để giữ ẩm cho bề mặt bê tông, nên sử dụng bụng, giẻ, thảm hoặc cỏt phủ lờn và tưới nước bằng vòi nước để tạo ra lớp sương, tránh phun tia nước trực tiếp Việc phun ẩm không được thực hiện với áp lực cao và không nên tạo ra dũng hoặc tràn trên bề mặt bê tông Cuối thời kỳ bảo dưỡng, cần làm sạch tất cả các bề mặt bê tông.
Phương pháp bảo dưỡng chống thấm cho bề mặt bê tông yêu cầu phải phun nước đều đặn, tạo ra lớp sương mỏng thay vì tia nước, cho đến khi bề mặt bê tông cứng lại Sau đó, cần phủ một lớp màng bảo dưỡng để bảo vệ và duy trì độ ẩm cho bê tông.
Màng bảo dưỡng phải giữ tại chỗ trong một thời gian không ít hơn 72 giờ
Giấy chống nước phải giữ phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật của AASHTO M139 Cỏc tấm dẻo (polietilen) phải phự hợp với cỏc quy ủịnh của AASHTO M171
Giấy chống thấm nước hoặc màng dẻo phải làm thành từng tấm cú bề rộng ủủ ủể phủ toàn bộ bề mặt bê tông
Tất cả các khe nối giữa các tấm cần được gắn chặt bằng xi măng để đảm bảo không thấm nước Đặc biệt, các khe nối phải được phủ chồng lên nhau tối thiểu 10cm để tăng cường độ kín và ngăn ngừa rò rỉ.
1 Trỡnh bày về cỏc vật liệu thành phần ủể chế tạo bờ tụng xi măng;
2 Các yêu cầu của bê tông ở các trạng thái khác nhau
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Cấu trúc vi mô của bê tông
Hỗn hợp bê tông bao gồm các thành phần chính như xi măng, nước, cát và cốt liệu lớn (sỏi, đá) Trong thời gian gần đây, sự xuất hiện của phụ gia đã trở thành yếu tố quan trọng, ảnh hưởng đến cấu trúc vi mô của hỗn hợp bê tông Khi trộn lẫn các khoáng vật trong xi măng, phản ứng thủy hóa diễn ra, tạo ra các chất cấu thành chính của xi măng.
C3S2, C2S, C3AF, C3A) tạo nên các chất ngậm nước (C2SnH2, CSH, C3AF.n2H2O, CFH,
C3A.n3H2O, CAH và Ca(OH)2 là những thành phần quan trọng tạo nên hỗn hợp chất kết dính trong bê tông Dung dịch này liên kết các cốt liệu nhỏ như cát, hình thành dung dịch hồ kết dính vữa xi măng, được coi là chất kết dính thứ cấp Cuối cùng, dung dịch hồ này thẩm thấu vào các khe hở giữa các hạt cốt liệu, tạo ra cấu trúc hoàn chỉnh cho hỗn hợp bê tông Tóm lại, cấu trúc của hỗn hợp bê tông có thể được phân chia thành các cấu trúc con.
- Cấu trúc xương của cốt liệu lớn
- Cấu trúc vi mô của hồ kết dính vữa xi măng (như là môi trường liên kết các hạt cốt liệu lớn trong cấu trúc bộ xương khung)
Cấu trúc tiếp giáp giữa hồ xi măng và bề mặt cốt liệu lớn, được gọi là vùng tiếp giáp cốt liệu, thể hiện qua lực dính của vữa xi măng lên bề mặt các hạt cốt liệu lớn Lực dính này chỉ hình thành khi quá trình ninh kết hoàn tất và hỗn hợp bê tông đạt cấu trúc ổn định, mất hoàn toàn tính dẻo Vùng tiếp giáp này tồn tại các lỗ rỗng do nước tách ra để lại, làm cho nó trở thành vùng yếu nhất trong cấu trúc bê tông Tại đây, có thể xuất hiện các vết nứt và các ứng suất cục bộ đầu tiên trong bê tông khi chịu lực và tác động của các yếu tố môi trường.
2.1.2 Cấu trúc cốt liệu lớn
Cấu trúc cốt liệu lớn trong bê tông ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của khung chịu lực, phụ thuộc vào cường độ bản thân cốt liệu lớn, tính chất cấu trúc và cường độ liên kết giữa các hạt Mặc dù cường độ của cốt liệu lớn thường cao, nhưng trong chế tạo hỗn hợp bê tông, mục tiêu là xây dựng một mô hình hỗn hợp với các hạt cốt liệu lớn tiếp xúc nhiều chiều và có hồ kết dính vữa xi măng liên kết Mô hình này giúp cấu trúc cốt liệu lớn trở thành yếu tố chính quyết định tính chất cấu trúc vi mô và khả năng chịu lực của hỗn hợp bê tông Trong mô hình này, vữa xi măng chỉ đóng vai trò thứ yếu, chịu lực tương tác từ liên kết giữa các hạt cốt liệu lớn mà không chịu lực nội tại Phương pháp xây dựng mô hình cấu trúc bê tông như vậy có thể tạo ra bê tông có cường độ rất cao và giảm thiểu những tác động phức tạp từ cấu trúc hồ kết dính vữa xi măng Tuy nhiên, mô hình này chủ yếu mang tính lý thuyết và khó có khả năng áp dụng thực tiễn, nhưng nó cung cấp nguyên tắc cho các công nghệ bê tông nhằm tăng cường độ mạnh của cấu trúc bộ xương khung cốt liệu.
+ Tăng diện tiếp xúc giữa các hạt cốt liệu lớn (giữa hai hạt với nhau và của các hạt xung quanh một hạt)
+ Không gian hở trong bộ khung xương là nhỏ nhất
+ Chiều dày của liên kết hồ xi măng với các hạt cốt liệu là hiệu quả (chỉ nhằm mục ủớch liờn kết)
Các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến cấu trúc bê tông bao gồm cốt liệu (kích thước, tính chất bề mặt), phương pháp thiết kế thành phần hỗn hợp (cấp phối), và đặc tính kỹ thuật của cốt liệu Kỹ thuật tác động cơ học cũng đóng vai trò quan trọng, bên cạnh đó, tính linh hoạt của dung dịch hồ vữa xi măng là yếu tố quyết định; dung dịch càng linh hoạt thì cấu trúc cốt liệu lớn càng bền vững Tuy nhiên, toàn bộ tính chất phức tạp trong cấu trúc vi mô của bê tông lại phụ thuộc vào liên kết giữa vữa xi măng và các hạt cốt liệu.
2.1.2 Cấu trỳc vi mụ của ủỏ xi măng
Khi các hạt xi măng thuỷ hoá, chúng được bao quanh bởi một lớp nước, tạo thành lớp màng kết dính nhờ liên kết ion giữa các phần tử xi măng và phân tử nước Lớp màng này dày lên theo thời gian, trong khi lớp nước tự do bên ngoài giảm dần, làm giảm tốc độ thuỷ hoá do cản trở sự thấm nhập của nước Sự linh hoạt của các hạt xi măng cũng bị ảnh hưởng bởi độ nhớt của lớp nước, được điều chỉnh bởi tác động của phụ gia và quá trình trộn Lớp màng kết dính xi măng - nước không chỉ kết nối các hạt xi măng mà còn kéo chúng vào cấu trúc hồ kết dính vữa xi măng, tạo ra một cấu trúc ổn định với tính chất cơ lý tốt Mặc dù phản ứng thuỷ hoá vẫn tiếp diễn, trong cấu trúc vẫn tồn tại các khoảng rỗng chứa nước giữa các hạt xi măng.
Các yếu tố tham gian vào cấu trúc:
Hạt cát đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường ổn định không gian của các hạt xi măng liên kết, giúp tăng cường sự linh hoạt và giảm cản trở cho quá trình thủy hóa Chúng làm giảm lượng lỗ rỗng trong cấu trúc, từ đó nâng cao độ bền và khả năng chịu lực Mặc dù lực dính kết của các hạt xi măng phụ thuộc vào loại xi măng, nhưng sự tương tác giữa các hạt xi măng và nước cũng giúp tạo ra một cấu trúc ổn định hơn, giảm lỗ rỗng và tăng lực dính Thời điểm và thời gian tác động cơ học có ảnh hưởng đến lực dính này, cùng với tốc độ và mức độ phản ứng thủy hóa, ảnh hưởng đến hàm lượng hạt xi măng được thủy hóa, góp phần tăng cường độ bền của vữa xi măng.
Một số ủặc ủiểm của phản ứng thuỷ hoỏ hạt xi măng
Phản ứng chậm dần và kéo dài lâu là đặc điểm nổi bật của loại phản ứng này Một số lý thuyết cũ cho rằng đây là loại phản ứng khó kết thúc, điều này giúp giải thích sự gia tăng cường độ của bờ tụng theo thời gian, mặc dù không thể bỏ qua ảnh hưởng của môi trường và điều kiện chịu lực.
- Thông thường theo thí nghiệm thấy rằng hàm lượng xi măng chưa thuỷ hoá sau 28 ngày khoảng dưới 20% hàm lượng toàn bộ hạt
Phản ứng sinh nhiệt trong quá trình thủy hóa của xi măng chủ yếu do các thành phần C3A và C3S tạo ra Nếu không tính đến ảnh hưởng của môi trường bên ngoài, tổng lượng nhiệt phát sinh sẽ phụ thuộc vào loại xi măng và lượng xi măng được sử dụng.
Tốc độ và mức độ của phản ứng thủy hóa chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm độ mịn của hạt xi măng, nhiệt độ nội tại trong hỗn hợp, tác động cơ học (mặc dù thời gian ủ càng lớn có thể làm giảm tốc độ thủy hóa), các loại phụ gia và tốc độ tạo nhiệt.
Các lỗ rỗng trong cấu trúc vữa xi măng có ảnh hưởng đáng kể đến độ bền của công trình Để nâng cao tính bền vững, cần tìm cách giảm thiểu hàm lượng lỗ rỗng Nguyên nhân hình thành các lỗ rỗng này cần được nghiên cứu kỹ lưỡng để cải thiện chất lượng cấu trúc.
- Do tớnh khụng thể xớt ủược của cỏc hạt xi măng khi liờn kết
Lượng nước tự do trong bê tông, tức là lượng nước còn lại sau phản ứng thuỷ hoá, thường chiếm từ 10-20% tổng lượng nước sử dụng, tùy thuộc vào loại bê tông.
- Do hàm lượng bọt khí tạo ra trong quá trình trộn
Như vậy nguyờn tắc giảm ủộ rỗng (tăng ủộ chặt) là:
- Giảm tối ủa cú thể lượng nước khụng cần cho thủy hoỏ
- Tạo ủộ linh ủộng cho cỏc hạt xi măng khi thủy hoỏ
Tác dụng cơ học hợp lý giúp giảm trở lực của liên kết xi măng nước, làm cho các hạt xếp chồng lên nhau hiệu quả hơn Lỗ rỗng trong hỗn hợp tồn tại dưới hai dạng: lỗ rỗng giữa các hạt và lỗ rỗng dưới dạng các màng lưới mao dẫn.
Tính chất cấu trúc của vữa – xi măng được thể hiện qua sự liên kết giữa các hạt xi măng và hàm lượng hạt xi măng được thủy hóa Lỗ rỗng trong cấu trúc luôn tồn tại ngay cả khi lượng nước sử dụng ở mức tối thiểu, chỉ cần đủ để thủy hóa toàn bộ xi măng Sự gia tăng hàm lượng nước ngoài thủy hóa, cũng như sự tăng lên của hàm lượng và kích thước hạt xi măng, sẽ dẫn đến sự gia tăng lỗ rỗng một cách tự nhiên.
Cấu trúc vi mô của vữa xi măng đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành cấu trúc bờ tường và ảnh hưởng đến tính chất của bờ tường cường độ cao Tác động của nó đến tính chất cấu trúc bờ tường mạnh mẽ hơn so với ảnh hưởng của cấu trúc cốt liệu lớn.
Cỏc giai ủoạn hỡnh thành cấu trỳc vi mụ của hỗn hợp bờ tụng: cú thể chia thành 3 giai ủoạn sau
Giai đoạn chưa hình thành cấu trúc của bột tụng là thời điểm hỗn hợp biến động, được tính từ khi trộn tất cả thành phần cho đến khi bắt đầu quá trình ninh kết Trong giai đoạn này, tính dẻo của hỗn hợp vẫn được bảo toàn, và hàm lượng xi măng thủy hóa là lớn nhất Các hạt xi măng bắt đầu ninh kết khi môi trường tiếp xúc giữa các hạt chuyển từ dạng huyền phù sang dạng keo.
Giai đoạn hình thành cấu trúc không ổn định là thời điểm hỗn hợp bắt đầu phát sinh lực kết dính, nhưng lực kết dính này vẫn còn nhỏ Trong giai đoạn này, hỗn hợp mất dần tính dẻo và hình thành các tính chất cơ lý Vào cuối giai đoạn, tính dẻo hoàn toàn biến mất, dẫn đến sự hình thành tính chất tinh thể ổn định Nếu có tác động cơ học, cấu trúc tinh thể sẽ bị phá hoại, làm giảm nhanh lực dính và ngăn chặn sự phát triển tiếp theo Giai đoạn này kéo dài từ khi bắt đầu ninh kết cho đến khi kết thúc quá trình ninh kết.
Giai đoạn cấu trúc ổn định là dạng cấu trúc tinh thể với lực dính phát triển đều, trong khi phản ứng thủy hóa vẫn diễn ra nhưng rất yếu Tác dụng cấu trúc chủ yếu đến từ các yếu tố bên ngoài như độ ẩm và nhiệt, giúp phát triển lực dính và tạo ra ảnh hưởng của ứng suất nhiệt trong hỗn hợp bờ tụng, kích thích phản ứng thủy hóa Quá trình này bắt đầu khi quá trình rắn kết xuất hiện, lúc này bờ tụng mất hoàn toàn tính dẻo và lực dính chủ yếu hình thành trong giai đoạn này.
Trờn cơ sở cấu trỳc vi mụ ủỏnh giỏ cỏc yếu tố ảnh hưởng tới yờu cầu cường ủộ của bờ tụng
2.3.1 Xột yếu tố cường ủộ ở dạng cấu trỳc vi mụ của bờ tụng
Cấu trúc của hỗn hợp bêtông bao gồm ba tập hợp con, nhưng thực tế cho thấy rằng điểm mấu chốt trong cấu trúc chịu lực của bêtông chủ yếu tập trung ở hai yếu tố: cấu trúc vi mô của vữa xi măng và lực dính kết giữa vữa và các cốt liệu lớn trong khung xương Việc hình thành cường độ chịu lực dựa trên cơ sở của cấu trúc này được thể hiện qua mẫu mô hình bêtông chịu lực tác dụng.
- Tập hợp khung xương xột ủại diện A
- Tập hợp cấu trúc vữa xi măng B
- Tập hợp lực dính AB
Dưới tác động của lực P, trong hỗn hợp bê tông xuất hiện nội lực tạo ra ứng suất σA và σB, cùng với ứng suất bề mặt τAB do lực dính Cường độ giới hạn của bê tông thường rất cao, do đó khả năng chịu lực của cấu trúc bê tông phụ thuộc vào giới hạn cường độ σA và τAB Các thí nghiệm cho thấy điểm yếu nhất trong cấu trúc thường tập trung ở lực dính AB, vì vậy tính chất chịu lực của bê tông liên quan chặt chẽ đến lực dính giữa xi măng và cốt liệu lớn Khi chịu lực cực hạn, vết nứt bắt đầu hình thành tại bề mặt AB và phát triển qua lớp vữa xi măng, dẫn đến phá hủy mẫu Cường độ giới hạn của ứng suất mặt τBA chính là cường độ lực dính, và để tăng cường khả năng chịu lực, cần nâng cao lực dính Rτ giữa vữa xi măng và cốt liệu lớn Phân tích cho thấy khi tải trọng tác dụng làm ứng suất mặt giữa vữa xi măng và cốt liệu đạt giá trị cường độ dính Rd, sẽ xuất hiện các vết nứt trên bề mặt liên kết.
Bờ tụng ủó bắt ủầu vào giai ủoạn phỏ hoại nhưng vẫn chưa bị phỏ hoại, nếu tải trọng tiếp tục tăng vượt quá giá trị cho phép, sẽ sinh ra ứng suất nội trong vữa xi măng Khi ứng suất này vượt quá khả năng chịu lực, vết nứt sẽ phát sinh và nối liền các vết nứt trên bề mặt, tạo thành một mạng lưới nứt rích rắc, dẫn đến sự phá hủy của bê tông.
Vỡ vậy, ủiểm thứ hai cho việc tỏc ủộng tăng cường ủộ của bờ tụng là tăng cường ủộ vữa xi măng Rv
Khi hình thành các vết nứt trên bề mặt, tính đàn hồi của vữa xi măng giảm, dẫn đến khả năng chịu lực của nó trong bờ tường thấp hơn cường độ của vữa xi măng Rv ở dạng mẫu liền khối Điều này cho thấy rằng khả năng chịu lực của vữa xi măng bị ảnh hưởng bởi sự tác động của cốt liệu lớn, làm giảm tính đàn hồi và cường độ của bờ tường Do đó, cường độ của bờ tường thường nằm giữa giá trị cường độ dính đặc trưng của vữa.
- Lực dớnh là ủại lượng ủặc trưng cho cấu trỳc chịu lực của bản thõn vật liệu bờtụng
Lực dớnh phát triển chậm trong quá trình thủy hoá xi măng khan là lý do chính dẫn đến sự gia tăng độ bền của cấu trúc vữa xi măng sau 28 ngày Sự phát triển liên tục của lực dớnh và đặc trưng của phản ứng thủy hoá giúp cải thiện đáng kể tính chất cơ học của vật liệu này.
- Sau 70 ngày cường ủộ dớnh (Rd) và cường ủộ chịu uốn của vữa xi măng (Ruv) xấp xỉ bằng nhau
Giỏo sư Oztrekin cũn ủưa ra cụng thức thực nghiệm về mối quan hệ của cỏc cường ủộ trờn cho thấy cỏc ngày tuổi
(Hệ số tương quan là 0,983)
(Hệ số tương quan trung bình0,985)
Cường độ chịu lực của liên kết giữa vữa xi măng và cốt liệu lớn có sự khác biệt đáng kể, với mỗi mặt phẳng cắt qua liên kết này có cường độ chịu lực riêng Lực dính giữa vữa xi măng và cốt liệu phụ thuộc vào diện tích mặt liên kết, và bờ tụng sẽ bị phá hủy theo mặt phẳng yếu nhất trong không gian Mặt không gian yếu này quyết định cường độ bờ tụng và ảnh hưởng đến lý luận tăng cường độ của vữa xi măng Để tối ưu hóa cường độ, cần dựa vào bờ tụng có cường độ đồng nhất cao, nhằm đảm bảo các mặt không gian trong hỗn hợp bờ tụng là đồng đều và xác suất tìm ra mặt không gian yếu là thấp.
Để tăng cường độ bền của bờ tụng, yếu tố quan trọng thứ ba là nâng cao tính liên tục đồng nhất của hỗn hợp bờ tụng, thể hiện qua các biểu hiện trực quan của sự chắc chắn Điều này cho thấy sự tham gia của tập hợp cấu trúc khung cốt liệu lớn là cần thiết để cải thiện độ bền cho bờ tụng.
Để tăng cường độ bền của bê tông, cần chú trọng đến việc cải thiện các yếu tố như tăng cường độ dính (R d), nâng cao độ bền của xi măng (R v) và cải thiện tính đồng nhất của bê tông.
2.3.2 Cỏc hướng kỹ thuật làm tăng cường ủộ dớnh (R d )
Cường độ dính xuất hiện khi bờ tụng kết thúc quá trình ninh kết và giá trị của nó tăng dần theo thời gian cho đến giá trị cực đại Tuy nhiên, cường độ dính sẽ giảm dần trong giai đoạn bờ tụng bị bão hòa do thời gian sử dụng và điều kiện sử dụng Cường độ dính (Rd) phụ thuộc vào một số yếu tố như loại xi măng, hình dạng cốt liệu, tính chất bề mặt, tính chất cơ lý của mặt cốt liệu (tính chất nhiệt ẩm), và áp lực đổ vữa xi măng vào bờ.
Khi sử dụng xi măng có cường độ cao và cốt liệu với tổng diện tích bề mặt lớn, cùng với tính chất bề mặt nhỏ và sạch, sẽ giúp tăng cường độ dính của vật liệu.
Rd Nhưng ở ủõy tập trung xem xột hai nhõn tố quan trọng, ỏp lực ộp vữa xi măng, tớnh chất nhiệt ẩm của cốt liệu
Khi tạo áp lực trong quá trình trộn vữa xi măng với cốt liệu bằng thiết bị rung lớn, áp lực giữa vữa và cốt liệu sẽ gia tăng Tuy nhiên, nếu thời gian kết thúc quá trình rung kéo dài, điều này có thể gây tác động ngược, phá hủy liên kết mới hình thành và làm giảm khả năng phục hồi lực dính.
Tính chất nhiệt ẩm của cốt liệu có ảnh hưởng lớn đến sự hình thành và phát triển của ứng suất nhiệt tại lớp vữa tiếp xúc Ứng suất nhiệt này gây ra tính không liên tục của vữa xi măng tại bề mặt tiếp xúc, làm giảm cường độ dính Cốt liệu ẩm, thường ở dạng bụi, có khả năng hút nước khoảng 5%, khi trộn vào hỗn hợp sẽ bắt đầu hút nước, làm chậm quá trình thủy hóa của xi măng tại lớp tiếp xúc Hiện tượng này dẫn đến việc xi măng khan trong các hạt tiếp xúc yếu hơn so với các lớp xa hơn, gây suy giảm cường độ dính Ngoài ra, việc hút nước cũng gây ra ứng suất nhiệt do sự chênh lệch nhiệt lượng từ phản ứng thủy hóa giữa lớp vữa tiếp xúc và lớp vữa xung quanh Nhiệt lượng sinh ra trong quá trình thủy hóa làm tăng nhiệt độ của lớp vữa xi măng, dẫn đến sự chênh lệch nhiệt độ giữa cốt liệu và lớp vữa, từ đó phát sinh ứng suất trong lớp vữa tiếp xúc Hiện tượng này tương tự như ứng suất tại lớp bê tông tiếp xúc với môi trường, nơi ứng suất kết hợp với sự cản trở dịch chuyển của lớp bê tông do cốt liệu, gây ra nứt do co ngót.
Để tận dụng tính chất nhiệt ẩm, việc làm ướt nước trước khi trộn các thành phần và làm lạnh cốt liệu trong thời tiết nóng là rất quan trọng Đây là biện pháp kỹ thuật đơn giản nhưng cần thiết để tăng cường độ dính R.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Để tránh xuất hiện điểm trồi trên bề mặt cốt liệu yếu cục bộ, cần đảm bảo sự bao phủ đều bằng vữa xi măng trên khắp bề mặt cốt liệu Điều này có thể đạt được nhờ vào kỹ thuật trộn và tính linh hoạt của vữa xi măng.
Tóm lại, hướng kỹ thuật sẽ là:
- Tỏc ủộng cơ học hợp lý
- Cải thiện tính chất nhiệt ẩm của cốt liệu
- Tăng tớnh linh ủộng của cỏc hạt xi măng thuỷ hoỏ
2.3.3 Cỏc hướng kỹ thuật tăng cường ủộ vữa của xi măng (R v )
Cường độ vữa xi măng (Rv) phụ thuộc vào cường độ của xi măng, lượng xi măng sử dụng, và lực nén chặt các hạt xi măng Việc này giúp giảm tối đa độ rỗng trong cấu trúc vữa và giảm hàm lượng xi măng khan chưa được thủy hóa Tuy nhiên, việc tăng hàm lượng xi măng để cải thiện cường độ không phải là giải pháp hiệu quả, do tính chất không thể xếp chặt của các hạt xi măng dẫn đến sự hình thành lỗ rỗng Để tăng cường độ vữa xi măng (Rv) cho mục đích cải thiện bề mặt, tốt nhất là sử dụng xi măng chất lượng cao với hàm lượng hợp lý, giúp giảm thiểu các hiệu ứng phụ trong bê tông.
Cường ủộ của bờ tụng
2.4.1 Xỏc ủịnh cường ủộ của bờ tụng
Việc thử nghiệm thường phải được thực hiện trên mẫu chuẩn, với mẫu thử thường là hình khối 15x15x15 cm Kết quả thử trên mẫu này thường không ổn định do loại trừ ảnh hưởng phá hủy cục bộ từ nở ngang Ở các quốc gia như Châu Âu, Mỹ và Nhật Bản, mẫu trụ 15x30 cm được sử dụng vì tính hợp lý trong khả năng chịu lực thực tế Quy trình xác định cường độ phải tuân thủ nghiêm ngặt các điều kiện như dưỡng bộ, bề mặt mẫu, số lượng mẫu, cách lấy mẫu trong hỗn hợp và cách gia tăng tải Giá trị cường độ được xác định dựa trên sự kết hợp của các giá trị chịu lực cực hạn và tính xác suất của kết quả thử Cách đánh giá cường độ được thực hiện qua các bước cụ thể.
- Lấy mẫu thử hỗn hợp bờ tụng, dưỡng hộ trong ủiều kiện tiờu chuẩn
- Tỏc dụng lực ủể xỏc ủịnh giỏ trị cực hạn của cường ủộ từng mẫu bờ tụng (Ri)
- Tính các giá trị xác suất:
- Xỏc ủịnh cường ủộ tiờu chuẩn theo cụng thức sau:
Cường ủộ tớnh toỏn: TT R TC ( 1)
K- Hệ số an toàn xột tới sự bất lợi do tớnh khụng ủồng nhất hay khụng ổn ủịnh trong thi cụng, loại bỏ tỏc ủộng bất lợi tạo ra mẫu kộm phẩm chất (thường hệ số K≈ 1,3 và bờ tông mác cao thì hệ số K≥1,3 và bê tông mác rất cao thì hệ số K thường lớn hơn nữa)
Hệ số biến sai Cv là chỉ số quan trọng thể hiện sự biến động của cường độ mẫu so với cường độ trung bình của lô mẫu Cv càng nhỏ cho thấy mức độ ổn định và chất lượng trong sản xuất bê tông càng cao Quy trình sản xuất phải tuân thủ các giới hạn của Cv, trong đó yêu cầu giảm hệ số này khi đạt đến mức cao hơn Tuy nhiên, việc giảm Cv là thách thức ở Việt Nam do công nghệ sản xuất bê tông chưa mạnh và đồng bộ, cùng với sự ảnh hưởng lớn của vật liệu đến quy trình Đối với sản xuất bê tông có cường độ lớn hơn M500, yêu cầu đặt ra là Cv phải nhỏ hơn 0,125.
Hệ số 1,64 là hệ số xác suất đảm bảo rằng số lượng mẫu có cường độ lớn hơn cường độ trung bình đạt 95%, được biểu diễn bằng công thức R TC = 0,795 R m (với C v = 0,125) Để tiến hành so sánh, cần tính toán cường độ mẫu lập phương và mẫu trụ tròn theo công thức tương ứng.
3) RTrụ= (0,72ữ 0,77)RLP; RLP: Cường ủộ mẫu lập phương ðể so sỏnh và phõn loại sử dụng khỏi niệm cấp bờ tụng là giỏ trị cường ủộ chịu nộn mẫu tiêu chuẩn
2.4.2 Cỏc loại cường ủộ của bờ tụng
Các loại cường độ của bờ tụng được chỉ dẫn trong các quy định thiết kế, dựa trên cơ sở tính toán riêng biệt Mỗi tiêu chuẩn có quy định khác nhau về số lượng và đặc điểm của từng loại cường độ Để đảm bảo tính chính xác, quy định về cường độ cần cụ thể hóa, tạo cơ sở cho các tính toán thiết kế phù hợp với thực tế làm việc của kết cấu.
Cường ủộ ủược phõn loại như sau:
- Theo trạng thái giới hạn tính toán:
+ Cường ủộ tiờu chuẩn: RTC (trạng thỏi giới hạn 2,3)
+ Cường ủộ tớnh toỏn: RTT (trạng thỏi giới hạn 1)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
+ Cường ủộ trong giai ủoạn khai thỏc
Trong giai đoạn thi công, việc khai thác vật liệu bờ tụng diễn ra sớm, dẫn đến tình trạng cường độ bờ tụng bị chiết giảm 10% trong giai đoạn khai thác cường độ tối đa Điều này ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu quả của công trình.
Khi thiết kế thành phần bờ tụng cường ủộ bờ tụng yờu cầu tối thiểu ủạt ủược là 1,15 Rb
Theo điều kiện khai thác, Cường độ bị chiết giảm thông qua hệ số điều kiện làm việc (m) do ảnh hưởng của môi trường bất lợi hoặc tính chất khai thác.
- Theo thời gian khai thỏc bờ tụng bị bóo hoà (chỉ dựng ủể kiểm ủịnh lại cụng trỡnh)
- Theo tớnh chất xõm thực và tỏc ủộng của mụi trường, xỏc ủịnh cường ủộ theo ủiều kiện bão hoà nước hoặc bị ăn mòn
- Khi thiết kế kết cấu cần xem xột trạng thỏi làm việc ủể xỏc ủịnh cỏc loại cường ủộ sau:
+ Cường ủộ chịu nộn (Rn): Chủ yếu là cường ủộ mẫu lăng trụ và lập phương Loại cường ủộ mẫu trụ thớch hợp với kết cấu mảnh, dạng hộp
Cường độ chịu uốn (R u) là khả năng chịu nén khi uốn phá hoại mẫu, trong khi cường độ chịu kéo (Rk) được xác định qua thử nghiệm trên các mẫu kéo trực tiếp Ngoài ra, cường độ cắt trượt khi uốn (Rc) được sử dụng để kiểm tra ứng suất tiếp.
+ Cường ủộ chịu ứng suất nộn chủ và kộo chủ
+ Cường ủộ chịu mỏi Rm (khi p< 0,1)) Rnc, Rkc
Cường độ nén, uốn cực hạn Rn, Ru được tính toán trong trường hợp khi bờ tụng chịu áp lực mặt và chịu nén tại mối nối Ngoài ra, các tiêu chuẩn cũng đưa ra cường độ tiêu chuẩn và tính toán chỉ dành riêng cho trạng thái giới hạn và phân rõ ràng cường độ tính toán theo giai đoạn thi công hoặc giai đoạn khai thác.
2.4.3 Cỏc yếu tố ảnh hưởng tới cường ủộ của bờ tụng
1- Ảnh hưởng của tỉ lệ N/X: Quan hệ N/X và cường ủộ của bờ tụng là quan hệ ủặc trưng trong mọi cách chế tạo hỗn hợp bê tông nặng Tỷ số N/X còn biểu hiện phối hợp tỏc ủộng của hàm lượng lỗ rỗng tạo thành trong bờ tụng Quan hệ N/X và Rb tuõn theo ủịnh luật Abram: “Cường ủộ của bờ tụng tỷ lệ nghịch với tỷ lệ của hàm lượng nước và xi măng trong hỗn hợp” Quan hệ này ủó ủược Feret và Abram trỡnh bày trong cỏc ủịnh luật về bê tông
Quan hệ giữa Rb và tỉ lệ N/X có thể xem từ công thức Bôlômay- Ckrămtaep b x 0,5
= ± Trong ủú: A- Hệ số cốt liệu (0,4 ữ 0,65) tuỳ thuộc vào loại cốt liệu, chất lượng cốt liệu và phương phỏp thử cường ủộ xi măng;
Rx- Mác xi măng, daN/cm 2
Để tăng cường độ bền của bê tông, việc giảm lượng nước là yếu tố then chốt, cần lựa chọn tỷ lệ nước/xuất liệu (N/X) ở mức thấp Sử dụng các phụ gia siêu dẻo giảm nước có thể giúp giảm từ 15% đến 40% lượng nước, dẫn đến tỷ lệ N/X chỉ còn từ 0,35 đến 0,45 cho bê tông thông thường và tỷ lệ N ở mức 0,35.
X 〈 với bờ tụng cường ủộ cao
Cường độ bê tông và lượng xi măng có mối liên hệ chặt chẽ; khi tỷ lệ xi măng (Rx) lớn hơn, cường độ bê tông (Rb) có thể đạt được cao hơn so với khi tỷ lệ này thấp Tuy nhiên, tỷ lệ Rx chỉ nên nằm trong khoảng từ 1,1 đến 1,4 lần Rb Đối với bê tông chất lượng cao, nhờ vào công nghệ và thành phần cải tiến, cường độ bê tông có thể đạt Rb ≥ Rx.
2- Chất lượng cốt liệu: Vấn ủề ủảm bảo chất lượng cốt liệu chưa thực sự ủạt ủược ở nước ta ðể tăng hoặc giảm cường ủộ bờ tụng thỡ tỷ lệ C/ð cú ảnh hưởng khỏ rừ ràng Cần sớm cụng nghiệp hoỏ khõu chế tạo cốt liệu ủể quản lý ủược chất lượng cốt liệu
3- Mức ủộ sử dụng phụ gia: siờu dẻo ngoài tỏc dụng giảm nước cũn chống vún cục hạt xi măng cú thể cho khả năng tăng cường ủộ khoảng 10ữ 30%
Hàm lượng phụ gia cần ủược xỏc ủịnh thụng qua cỏc mẻ trộn thử tại cỏc phũng thớ nghiệm hợp chuẩn
4- Cỏc phụ gia Silớc siờu mịn: Cú tỏc dụng tốt ủể tạo thành bờ tụng cường ủộ cao, cường ủộ tăng 30ữ 70% so với bờ tụng truyền thống ðể tăng cường ủộ bờ tụng nờn sử dụng tổng hợp cỏc biện phỏp trờn ðể tiện sử dụng và bảo ủảm chất lượng hiện nay ở Chõu Âu và Mỹ ủó pha sẵn phụ gia muội silớc vào xi măng nhà mỏy Cỏc loại xi măng này ủược gọi là xi măng siờu cường ủộ Hàm lượng MS từ 5-20% và cú cường ủộ từ 100-200Mpa Bờ tụng sử dụng loại xi măng MS cú thể cú cường ủộ từ 100-200Mpa
1 Cấu trúc vi mô của bê tông;
2 Cỏc giai ủoạn hỡnh thành cấu trỳc và cỏc yếu tố ảnh hưởng;
3 Cường ủộ của bờ tụng xi măng và cỏc yếu tố ảnh hưởng ủến cường ủộ
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Tổng quan
Bờ tụng siờu dẻo cường ủộ cao cú thể ủược coi là loại bờ tụng cường ủộ cao thế hệ thứ nhất (năm 1988) ủược sử dụng ở Việt Nam
Bờ tụng siờu dẻo có cường độ cao là loại bờ tụng có độ sụt từ 8 đến 20 cm, với thành phần sử dụng phụ gia siờu dẻo có tỷ lệ N/X từ 0,4 đến 0,35 Loại bờ tụng này có khả năng đạt được cường độ R từ 1 đến 1,2.
Rx và cú cường ủộ sớm (cú R3 ≈R28 )
Việc sử dụng phụ gia hoá dẻo cho xi măng đã trở nên phổ biến, đặc biệt ở các nước công nghiệp phát triển Phụ gia này được thêm vào hỗn hợp bê tông với tỷ lệ nhỏ (thường từ 0,2-2% so với lượng xi măng) nhằm nâng cao chất lượng và cải thiện các tính năng kỹ thuật của vữa xi măng và bê tông Nghiên cứu và ứng dụng phụ gia hoá dẻo đã có hơn một thế kỷ phát triển, với nhiều cải tiến đáng kể trong việc tìm kiếm các loại phụ gia hoá học hiệu quả.
1885 Tuy nhiờn, cỏc phụ gia hoỏ học chỉ thực sự ủược phỏt triển mạnh mẽ từ những năm
Phụ gia hóa học đã trở thành yếu tố quan trọng trong công nghệ xây dựng và sản xuất cấu kiện bê tông ở các nước phát triển từ giữa thế kỷ 20 Trong những năm 1970, Nhật Bản sử dụng 80% bê tông với phụ gia hóa học, trong khi Mỹ, Canada và Úc lần lượt là 65%, 90% và 70% Tại Việt Nam, việc sử dụng phụ gia hóa học còn hạn chế, chủ yếu tập trung vào các công trình lớn do nước ngoài viện trợ, như công trình thủy điện Thác Bà với phụ gia hóa dẻo SSB từ Liên Xô cũ Năm 1987, phụ gia hóa dẻo từ bã giấy sản xuất bằng phương pháp kiềm đã được sử dụng ổn định tại thủy điện Sông Đà Nghiên cứu và chế tạo phụ gia hóa học cũng được phát triển mạnh tại các trường đại học và viện nghiên cứu, với các sản phẩm như Benét 0, Benét 3, KDT 2, siêu dẻo SD-83, phụ gia dẻo PA và Puzơlit, trong đó phụ gia SD-83 là những phụ gia dẻo đầu tiên được chế tạo tại Việt Nam.
Bờ tụng siờu dẻo cú cường ủộ cao là loại bờ tụng có độ sụt từ 8-20cm và cường độ tuổi 7 ngày khoảng 0,85 Rb, trong khi ở tuổi 28 ngày, cường độ đạt 1-1,2 Rx Loại bờ tụng này, với độ sụt lớn, rất thích hợp cho công nghệ xây dựng cầu hiện đại như lắp ghép hoặc hẫng Hiện nay, bờ tụng siờu dẻo này đang được sử dụng phổ biến trên thế giới và bắt đầu được áp dụng tại Việt Nam.
Cấu trỳc của bờ tụng siờu dẻo cường ủộ cao
3.2.1 Cấu trỳc của ủỏ xi măng khụng cú phụ gia
Hỗn hợp bê tông bao gồm các thành phần chính như xi măng, nước, cát và cốt liệu lớn Khi trộn lẫn các thành phần này, phản ứng thuỷ hoá giữa xi măng và nước diễn ra, tạo ra các chất ngậm nước và hình thành hỗn hợp chất kết dính Dung dịch này kết nối các cốt liệu nhỏ (cát) và tạo ra dung dịch hồ kết dính vữa xi măng, đóng vai trò như chất kết dính thứ cấp Cuối cùng, dung dịch hồ này lấp đầy các kẽ hở giữa các hạt cốt liệu, tạo nên một cấu trúc bê tông hoàn chỉnh Tóm lại, cấu trúc hỗn hợp bê tông được phân chia thành các cấu trúc con khác nhau.
- Khung xương cấu trúc của cốt liệu lớn
- Cấu trúc vi mô của hồ kết dính vữa xi măng
Thành phần khoáng vật xi măng chủ yếu
% Hoá chất % Clinke Ký hiệu
3 ± 2 Fe2O3 0 – 16 4CaO Al2O3 Fe2O3 C4AF
Một số ủặc ủiểm trong cấu trỳc vĩ mụ của ủỏ xi măng:
Khi các hạt xi măng thuỷ hoá, lớp nước bao quanh hạt xi măng tạo thành một màng kết dính, hình thành từ liên kết ion giữa các phân tử xi măng và nước Tuy nhiên, lớp màng này cản trở sự xâm nhập của nước, làm giảm tính linh động của nước và các hạt xi măng theo thời gian, dẫn đến quá trình thuỷ hoá diễn ra chậm hơn Lớp liên kết giữa hạt xi măng và nước dày lên, trong khi lớp nước tự do bên ngoài hạt mỏng dần, ảnh hưởng đến sự linh động của các hạt xi măng Sự kết hợp giữa tính nhớt của màng và tác động của việc trộn hoặc tác động cơ học giúp hình thành liên kết, loại bỏ ranh giới giữa các hạt xi măng Màng xi măng nước bao quanh các hạt cốt liệu nhỏ, góp phần tạo nên cấu trúc hồ kết dính của vữa xi măng Cấu trúc vi mô của vữa xi măng trong hỗn hợp bê tông có thể được mô tả như một hệ thống liên kết chặt chẽ và đồng nhất.
Simpo PDF Merge and Split phiên bản chưa đăng ký cung cấp cấu trúc ion ổn định cho vữa xi măng, với tính chất cơ lý đáng chú ý Tuy nhiên, phản ứng thủy hóa vẫn tiếp diễn, dẫn đến sự tồn tại của các hạt xi măng khan và khoảng trống chứa nước giữa các hạt Sau 28 ngày, chỉ có khoảng 32-40% hạt xi măng được thủy hóa, cho thấy rằng hiệu suất cường độ chỉ đạt từ 40-80%.
3.2.2 Cấu trúc của bê tông khi sử dụng phụ gia siêu dẻo
Ngày nay, phụ gia đã trở thành thành phần quan trọng trong hỗn hợp bê tông, bên cạnh xi măng, cát, đá và nước Phụ gia giúp tăng độ linh hoạt của các hạt xi măng bằng cách tác động vào dung dịch huyền phù xung quanh, làm tăng tính nhớt của chúng Cơ chế tác động của phụ gia là phân ly trong nước thành các nhóm phân cực mạnh, như hydro cacbon và sulfonic, giúp tăng độ linh hoạt của dung dịch huyền phù Các nhóm phân cực mạnh này tương tác với dung dịch, trong khi nhóm gốc cao phân tử có sức căng bề mặt nhỏ hơn nước sẽ hấp thụ lên bề mặt các hạt phụ gia, làm tăng tính nhớt Đặc biệt, phụ gia axít lignosulfuric còn có khả năng tạo ra bọt khí nhỏ xung quanh hạt xi măng, giảm diện tích tiếp xúc và lực ma sát, từ đó tăng cường độ linh hoạt của hạt Ngoài ra, phụ gia siêu dẻo cho phép giảm lượng nước từ 10-20%, giúp tăng cường độ bê tông lên đến 30%.
Khi thêm phụ gia siêu dẻo vào hỗn hợp bê tông, dung dịch huyền phù sẽ tăng tính linh động và độ nhớt bề mặt các hạt xi măng, giúp giảm lượng nước cần dùng Điều này cải thiện cấu trúc vi mô, dẫn đến giảm độ thấm, tăng cường liên kết với cốt liệu và cốt thép, từ đó nâng cao cường độ và kéo dài tuổi thọ của kết cấu công trình bê tông cốt thép.
Nguyờn tắc của bờ tụng cường ủộ cao và tăng nhanh quỏ trỡnh ủụng rắn
Việc sử dụng phụ gia hóa dẻo và siêu dẻo nhằm tăng cường độ bền của bê tông hoặc giảm lượng xi măng là rất cần thiết, đặc biệt trong các công trình yêu cầu cường độ cao như sân bay và hải cảng Cường độ bê tông cần đạt 70-80% sau 2-3 ngày, điều này giúp tăng tiến độ thi công nhờ khả năng căng kéo của cốt thép dự ứng lực Để đạt được cường độ sớm, cần gia tăng quá trình đông rắn của xi măng, giảm thời gian bắt đầu ninh kết và kết thúc ninh kết Cường độ bê tông phụ thuộc vào khả năng chịu lực khi các liên kết keo chuyển sang trạng thái kết tinh Tuy nhiên, phản ứng thủy hóa diễn ra mạnh mẽ trong giai đoạn đầu và giảm nhanh chóng do màng dịch thể C3AH6 không tan, cản trở sự xâm nhập của nước Do đó, việc tăng tốc phản ứng thủy hóa và chuyển hóa các dung dịch sang kết tinh nhanh chóng là rất quan trọng.
3.3.1 Sự tỏc ủộng làm tăng nhanh ninh kết bờn trong
Quá trình thủy hóa của xi măng bắt đầu từ dung dịch huyền phù xung quanh hạt xi măng, chuyển sang dung dịch keo và sau đó là quá trình kết tinh Các nguyên tắc cơ bản để tăng cường quá trình chuyển hóa này rất quan trọng trong ngành xây dựng.
- Nguyên tắc tác dụng vào dung dịch huyền phù làm nó chóng chuyển sang dung dịch keo và chuyển sang kết tinh
Việc thêm chất có khả năng kiềm chế sự hòa tan của các sản phẩm trong quá trình thủy hóa xi măng, như Ca(OH)2 hay C3AH6, giúp giảm sự linh động của các phân tử nước Điều này xảy ra do không gian chuyển động bị giảm bớt, trong khi các chất không hòa tan này thường nặng và có khả năng vượt qua lực điện của phân tử phân cực nước Kết quả là chúng dễ dàng tiến lại gần nhau, liên kết với nhau và dần hình thành các cụm liên kết lớn, từ đó nhanh chóng chuyển sang trạng thái dung dịch keo.
Chất bổ sung có khả năng tương tác với sản phẩm xi măng thủy hóa hoặc các thành phần của xi măng, tạo ra những sản phẩm mới với các phần tử khó tan hơn Những sản phẩm này tương tự như các sản phẩm thủy hóa nhưng mang lại hiệu quả cao hơn trong quá trình chuyển hóa.
Tăng ủộ hoà tan của thành phần CSH giúp giảm ỏi lực ủiện giữa các sợi CSH trong dung dịch huyền phự, do các sợi này mang ủiện cựng dấu ủẩy nhau Nguyên tắc này có thể được coi là các nguyên tắc xuất hiện pha kết tinh sớm.
Các sản phẩm thủy hóa CSH và C3AH6 tạo ra cường độ liên kết dính trong hỗn hợp bê tông, tuy nhiên, thời gian liên kết của chúng lại có sự khác biệt.
C3AH6 có khả năng kết tinh sớm, và trong quá trình ủ, CSH vẫn tồn tại ở dạng keo lâu dài, dẫn đến sự phát triển cường độ từ từ Một yếu tố quan trọng để tăng cường cường độ sớm là thúc đẩy quá trình chuyển hóa liên kết keo của CSH sang dạng kết tinh Tuy nhiên, cần tăng nhiệt độ đến giới hạn mà không làm phá vỡ liên kết keo (với hỗn hợp bờ tụng thường Tmax = 65°C và không được tăng đột ngột) Nguyên tắc này được coi là phương pháp thúc đẩy quá trình chuyển hóa hoàn toàn sang pha kết tinh, và có thể áp dụng cho các chất nhằm tạo ra pha kết tinh sớm.
Theo nguyên tắc ủ đầu tiên, các chất như thạch cao (CaSO4.2H2O) và Hydro-Aluminat (CaOAl2O3.6H2O) là những chất không có khả năng phân ly và không phản ứng với sản phẩm của quá trình thủy hóa.
Theo nguyên tắc tác dụng hóa học, các sản phẩm thủy hóa và thành phần của hạt xi măng thường là muối, chủ yếu là muối của axit mạnh và bazơ yếu, hoặc axit yếu và bazơ mạnh, có khả năng phân ly thành ion trong nước Một số ví dụ về các muối này bao gồm CaCl2, FeCl2, Fe2(SO4)3, FeSO4, AlCl3, Al2(SO4)3, và Fe(NO3)2 Nếu là muối của axit mạnh và bazơ yếu, cation kim loại có thể phản ứng với các sản phẩm thủy hóa, tạo ra chất khó tan và các hạt kích thước lớn.
Fe +3 + 3H2O = Fe(OH)3 ↓ + 3H + Hay: Ca +2 + Fe +3 + 8(OH) - → Ca(FeO2)2nH2O↓ + (4 – n)H2O
Phản ứng giữa Ca(OH)2 với FeCl3 và Fe(SO4)3 tạo ra các sản phẩm phức tạp như 3CaO.Fe2O3.6H2O và 3CaO.Al2O3.Fe2O3.3CaSO4.31H2O, trong đó có sự hình thành các ion tương tác với nhau Việc sử dụng muối axit yếu và bazơ mạnh sẽ dẫn đến phản ứng giữa anion gốc axit và các sản phẩm muối axit yếu, tạo ra các hợp chất khó tan như NaAlO2.
Ca3(AlO2).Ca(OH)2.13H2O có khả năng kết hợp với các chất trong dung dịch huyền phù, tạo ra liên kết keo nhanh chóng và tinh thể hóa sớm Ngoài ra, các muối gốc SiO2 -2 khi phân gốc axít Silicat (SiO3) -3 kết hợp với nước sẽ hình thành các gốc axít (H2SiO2) -2 và (H3SiO4) -2, tương tác với CaO.Al2O3, dẫn đến sự hình thành chất nặng khó tan.
Theo nguyên tắc 3 thường có các chất muối axít mạnh, bazơ mạnh như: NaCl, KCl, NaNO3, Na2SO3
Nguyờn tắc tăng tốc ủộ thuỷ hoỏ ở giai ủoạn ủầu:
Nhiệt độ ảnh hưởng mạnh mẽ đến tốc độ của quá trình thủy hóa Phản ứng thủy hóa tỏa nhiệt, trong đó một phần nhiệt được phát tán ra môi trường, phần còn lại tác động vào hỗn hợp bê tông, thể hiện qua nhiệt độ của hỗn hợp Khi nhiệt độ trong hỗn hợp tăng, sự linh động của các phân tử nước cũng tăng, làm tăng khả năng thẩm thấu vào hạt xi măng, từ đó lượng xi măng thủy hóa sẽ gia tăng và nhiệt lượng tỏa ra nhiều hơn, kích thích lại phản ứng thủy hóa Tuy nhiên, tác động của nhiệt độ chỉ hiệu quả ở giai đoạn đầu khi màng dịch thể C3AH6 chưa dày để kiềm chế phân tử nước Việc tăng tốc độ phản ứng thủy hóa giúp nhanh chóng chuyển hóa dung dịch xung quanh hạt, dẫn đến ninh kết sớm, điều này có thể được thực hiện bằng cách điều chỉnh nhiệt độ trong hỗn hợp.
Sử dụng hỗn hợp chất phụ như CaCl2 và FeSO4 có thể tăng cường lượng nước liên kết hóa học, dẫn đến việc gia tăng nhiệt lượng trong hỗn hợp Tuy nhiên, các chất này chỉ kích thích quá trình tỏa nhiệt trong giai đoạn ủ đầu mà không làm thay đổi tổng nhiệt lượng tỏa ra.
- Tỏc ủộng nhiệt bờn ngoài (làm thay ủổi tổng nhiệt lượng)
- Giữ nhiệt do phản ứng thuỷ hoá tạo ra, trách sự toả nhiệt trong môi trường
- Tăng nhiệt lượng toả ra nhờ sử dụng xi măng: Aluminat (hàm lượng Al2O3 chiếm 40%: nhiệt chủ yếu do thuỷ hoá 3CaOAl2O3 (C3A) tạo ra)
Sử dụng ảnh hưởng của nhiệt ủộ vào hai mục ủớch chớnh:
- Tăng thời gian ninh kết nhờ tăng tốc ủộ thuỷ hoỏ hạt xi măng
- Tăng cường ủộ sớm nhờ ảnh hưởng của nú làm tăng nhanh chuyển hoỏ CSH từ phía keo sang pha kết tinh
Nhiệt độ chỉ ảnh hưởng đến tốc độ phát triển của bờ tụng mà không làm thay đổi cường độ cuối cùng của chúng.
3.3.2 Sự tỏc ủộng làm nhanh ninh kết và phỏt triển cường ủộ từ bờn ngoài
Dựa trên lý thuyết về ảnh hưởng của nhiệt độ, việc điều chỉnh trong hỗn hợp bờ được thực hiện từ bên ngoài Các điều chỉnh này dựa trên nguyên tắc giữ nhiệt tỏa ra môi trường hoặc dưỡng hộ nhờ nhiệt.
3.3.3 ảnh hưởng của tỏc dụng hỗn hợp ủỏp ứng ủồng thời tớnh linh ủộng và cường ủộ cao sớm
ảnh hưởng của phụ gia siờu dẻo ủến tớnh chất cơ lý của bờ tụng
Để nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia siêu dẻo đến các tính chất cơ lý của bê tông, các thí nghiệm đã được tiến hành với mẫu có và không có phụ gia Yêu cầu về cường độ bê tông là 400, với R3 = 0,7Rb và R7 = 0,85Rb.
Mẫu thử ủược chế tạo theo nguyờn tắc lượng xi măng dựng khụng thay ủổi, thay ủổi tỷ lệ N/X và dùng phụ gia siêu dẻo
+ Xi măng Poóc lăng PC40 (Rx = 400)
+ Phụ gia Sikament R4, theo tiêu chuẩn C494 – 81 loại G, với liều lượng 1 lít/ 100 xi măng Cú ủặc ủiểm màu nõu xẫm, tỷ trọng 1,139 kg/l
+ Cốt liệu thụ (ủỏ): ủỏ vụi nghiền, ủường kớnh lớn nhất: 20mm với thành phần và ủường cong cấp phối cho theo bảng 3.2, hỡnh 3.1
+ Cốt liệu mịn (cỏt): cỏt sụng tự nhiờn, với thành phần và ủường cong cấp phối cho ở bảng 3.3, hình 3.2
+ Nước: nước máy sinh hoạt
- Mẫu thử 1: Không có phụ gia (mẫu K), với 360 kg xi măng tỷ lệ N/X = 0,6 ðộ sụt yêu cầu 5cm
- Mẫu thử 2: Mẫu không có phụ gia loại Sikament loại R4, liều lượng 1/100kg xi măng (mẫu C), với 360 kg xi măng tỷ lệ N/X = 0,48 (bớt nước 20%)
Mẫu thử 4 được thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN với phụ gia, có độ sụt từ 10 – 12cm và cấp phối hạt cùng các chỉ tiêu khác tuân thủ tiêu chuẩn ASTM của Mỹ Đồng thời, mẫu này giảm lượng nước 20% so với mẫu 3 – 6.
Thành phần hạt thụ (ủỏ vụi) Theo tiêu chuẩn ASTM (Mỹ)
Cỡ sàng (MM) Lượng lọt sàng (%)
Cỡ sàng (MM) Lượng lọt sàng (%)
Thành phần vật liệu ủược kiểm tra theo TCVN và ASTM Kết quả ghi trong bảng 3.2, 3.3, 3.4
Kết quả từ bảng 3.4 cho thấy, thiết kế theo tiêu chuẩn Mỹ (mẫu 1-0 và 3-0) và TCVN với phụ gia (mẫu 2 và 4) cho thấy lượng ủ đỏ ớt tăng khoảng 10% và lượng cắt tăng từ 10 đến 15%.
Tiến hành ủo tốc ủộ giảm sụt kộo dài ủộ sụt của cỏc mẫu cú phụ gia kộo dài rừ ràng Trị số ủột sụt giảm từ 10 – 12cm, trong khi thời gian giữ ủộ sụt thủ cụng 7 – 8cm là 30 – 45 phút Sau khi trộn bờ tụng, thời gian này ủủ ủể thi cụng cỏc dầm cầu dự ứng lực.
Sự phỏt triển cường ủộ theo thời gian (bảng 3.7) của mẫu khụng phụ gia là R3, R7…
R28 ứng với hệ số: 0,28 – 0,37, 0,6 – 0,7, 0,7 – 0,95; 1 của các mẫu có phụ gia là: 0,71; 0,72; 0,86; 0,96; 1,06; 1,16;
Cường độ bê tông ở tuổi 3 ngày đạt > 0,6R và ở tuổi 7 ngày đạt > 0,85R Tuổi bờ tụng cần đạt yêu cầu cường độ để đảm bảo tính ổn định cho kết cấu, với cường độ R6 = 400 theo tiêu chuẩn địa hình Việt Nam Việc kiểm tra cường độ ở tuổi 7 ngày là cần thiết để tiến hành các bước tiếp theo trong thi công.
Cỏc quy luật trờn ủược trỡnh bày ở hỡnh 3.4, 3.5, 3.6
3.4.3 Kiểm tra trờn kết cấu ủó xõy dựng
Các chi tiết thí nghiệm của bờ tụng siêu dẻo đã được áp dụng vào thực tế chế tạo các dầm cầu BTCT dự ứng lực trong ngành GTVT Kết quả chế tạo các dầm này đã được các công ty tư vấn nước ngoài đánh giá là đạt chất lượng tốt.
Kết quả ủo cường ủộ và nộn mẫu cọc dầm BTCT ủược ghi trong bảng “Kết quả ộp mẫu RT dầm”
Cỏc số liệu ủó ủược kiểm tra thụng qua hệ số CV
Hệ số CV biến ủổi trong phạm vi nhỏ hơn 10% như vậy cỏc số liệu trờn cú ủủ tin cậy
Tốc ủộ phỏt triển cường ủộ theo thời gian 0,8- 0,85 ở tuổi 7 ngày và cường ủộ tuổi
28 ngày bao giờ cũng lớn hơn 400kG/cm 2
Cỏc kết quả nghiờn cứu thực nghiệm cho thấy: Bờ tụng siờu dẻo cú ủộ dẻo sau khi Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Cường ủộ bờ tụng phỏt triển sớm ủủ cường ủộ tuổi 3 ngày và 7 ngày theo yờu cầu của công nghệ thi công cầu BTCT dự ứng lực nhịp sớm
Tỉ lệ hỗn hợp trong bê tông Mẫu Kí hiệu Phụ gia ð+
1- O + Không phụ gia ðộ sụt cao 5,43 0,45 0,55 0,60 360 850 1050 210 2- P •
Sự giảm ủộ sụt theo thời gian
Sự giảm ủộ sụt của hỗn hợp bờ tụng (cm)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Sự phỏt triển cường ủộ của bờ tụng theo tg (kG/cm 2 ) Mẫu Kí hiệu Phụ gia
Hình 3.1 Quan hệ S n và thời gian
Chỳ ý: - Bờ tụng khụng phụ gia ở thời gian 45 chỉ cú thể cú ủộ sụt 2 -3cm
- Bờ tụng cú phụ gia siờu dẻo R4 ở 45 phỳt sau khi trộn cú ủộ sụt từ 7-9cm Thi công dễ dàng
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Hỡnh 3.2 Sự biến ủổi cường ủộ với thời gian
Hỡnh 3.3 Sự biến ủổi R b và R x với thời gian
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Sự phỏt triển cường ủộ bờ tụng dựng xi măng Chinh Phong, Bỉm Sơn và cỏc lo
Loại xi măng Xi măng Chinh Phong (400kg/1m 3 ) Xi măng B
Mức ủộ giảm ủộ sụt
Loại xi măng Xi măng Chinh Phong (400kg/1m 3 ) Xi măng Bỉm Sơn (400kg/1m
Mức ủộ giảm ủộ sụt (mm)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Từ kết quả nghiờn cứu lý thuyết thực nghiệm và ủược kiểm nghiệm trờn cỏc dầm BTCT ủó chế tạo ủề xuất cỏc kết quả sau:
Vật liệu chế tạo theo yờu cầu ủặc biệt ðặc biệt lưu ý bờ tụng phải gồm 4 thành phần:
- đá, cát phù hợp với TCVN hoặc các tiêu chuẩn quốc tế khác Tốt nhất dựng ủỏ dăm, cỏt cú Mk >2.5
- Xi măng PC 40, PC 50 theo TCVN hoặc loại I theo tiêu chuẩn ASTM
Phụ gia siêu dẻo Sika và phecmal là những lựa chọn hiệu quả cho bê tông, trong đó có phụ gia siêu dẻo được sản xuất tại Việt Nam Tuy nhiên, cần kiểm tra độ ổn định của sản phẩm trước khi sử dụng Liều lượng khuyến nghị là từ 1.2 đến 2.4 lít cho mỗi mét khối bê tông, tùy thuộc vào lượng xi măng sử dụng.
- Thành phần dẻo bờ tụng ủược thiết kế theo TCVN hoặc tiờu chuẩn theo yêu cầu công trình
Chế tạo bê tông theo công nghệ truyền thống yêu cầu sử dụng đúng loại và lượng phụ gia phù hợp Số lượng dầm chấn động cần thiết chỉ bằng 1/4 so với công nghệ cũ, vì vậy nên ưu tiên lựa chọn dầm có tần số cao để tối ưu hóa hiệu quả.
3 Cỏc ủặc tớnh của bờ tụng siờu dẻo cường ủộ cao sớm
- Hỗn hợp bê tông (bể tông tươi): ðột sụt ban ủầu: 10-20 cm ðột sụt thi công: 7-8cm
Tỷ lệ N/X: 0.38-0.41 Thời gian thi công : 30-45 phút
Tốc ủộ phỏt triển cường ủộ R 3 ≥ 0.7 Rb
- Với vật liệu Việt Nam cú thể ủạt cường ủộ sau:
Bờ tụng siờu dẻo cường ủộ chịu nộn 40 ữ50MPa có khả năng được sử dụng để chế tạo các dầm bê tông cốt thép dự ứng lực, thi công theo công nghệ hoặc hẫng Thời gian kéo cốt thép có thể thực hiện sau 3 ngày hoặc 7 ngày.
Khi tiến hành các công trình cụ thể, cần thực hiện các thí nghiệm để kỹ sư tư vấn có đủ số liệu quyết định Dựa trên các nghiên cứu trước đó, khi thay đổi loại phụ gia, có thể tiến hành thử nghiệm lại theo phương pháp đã được áp dụng để thu thập chứng cứ.
1 Tổng quan về bờ tụng siờu dẻo cường ủộ cao;
2 Cấu trỳc của bờ tụng siờu dẻo cường ủộ cao;
3 Cỏc giải phỏp kỹ thuật nõng cao tớnh dẻo và cường ủộ của bờ tụng siờu dẻo cường ủộ cao
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
BÊ TÔNG CƯỜNG ðỘ CAO
Kể từ khi xi măng và bê tông xi măng ra đời, việc sử dụng bê tông trong xây dựng đã trở nên phổ biến và hiệu quả về mặt kỹ thuật cũng như kinh tế Trong các công trình giao thông như cầu và đường, bê tông và bê tông cốt thép là những vật liệu chính Đặc biệt, bê tông cốt thép được sử dụng để chế tạo dầm cầu, trụ cầu, bản cầu và đường ụt.
Dầm cầu sử dụng bê tông có mác 30MPa cho kết cấu bê tông cốt thép thông thường, trong khi đó, đối với kết cấu bê tông dự ứng lực, mác bê tông cần đạt khoảng 40 MPa trở lên.
Với trụ cầu thì mác bê tông khoảng từ 25 ÷ 30 MPa
Với kết cấu nhịp cầu thì mác bê tông khoảng từ 30 ÷ 50 MPa
Với ủường ụtụ thỡ mỏc bờ tụng cú khoảng 20 ữ 50 MPa
Hiện nay, Việt Nam đang nghiên cứu và ứng dụng bêtông cường độ cao (BHP hoặc HPC) để xây dựng các công trình lớn với cường độ tối thiểu 70 MPa Việc áp dụng bêtông cường độ cao giúp giảm trọng lượng kết cấu mà vẫn đảm bảo khả năng chịu lực theo yêu cầu thiết kế và khai thác Công nghệ này đã được phổ biến tại nhiều quốc gia như Mỹ (nhà cao tầng), Na Uy, Nhật Bản (công trình biển), Pháp, Đức, Anh, Trung Quốc (cầu, đường) và đang được phát triển tại Việt Nam.
Bê tông cường độ cao ngày càng trở nên phổ biến, được xem là thế hệ mới nhất của các vật liệu xây dựng Theo quy ước, bê tông cường độ cao có cường độ nén từ 28 ngày đạt ≥ 60 đến 100 MPa Thực tế cho thấy, loại bê tông này có thể được sản xuất từ các nguyên liệu thông thường, kết hợp với vữa chất kết dính được cải thiện nhờ các sản phẩm như chất siêu dẻo và muội Silic Bê tông cường độ cao này mở ra khả năng cho các kết cấu cầu, đường, và nhà ở kiểu mới.
Bài viết này trình bày tổng quan về các vật liệu bê tông, liên kết các tính chất cơ bản với cấu trúc của chúng và thảo luận về một số vấn đề mới dựa trên kết quả của các thí nghiệm gần đây Ngoài ra, bài viết cũng nêu ra một số dự định triển vọng về việc áp dụng bê tông cường độ cao trong các công trình cầu đường Bê tông cường độ cao có chất lượng vượt trội hơn so với bê tông thông thường, cả về cường độ và độ bền lâu dài, mặc dù giá thành của nó cao hơn khoảng 1.65 - 2 lần so với bê tông thông thường.
