Chuong 5-Betong Dung Chat Ket Dinh Vo Co

Bµi gi¶ng VËt LiÖu X©y Dùng

BÊ TÔNG DÙNG CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ

5.1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI

5.1.1. Khái niệm:

Bê tông dùng CKD vô cơ là những loại vật liệu đá nhân tạo không nung, thành phần bao gồm CKD vô cơ, dung môi (nước), cốt liệu (cát, sỏi hay đá dăm) và phụ gia, được nhào trộn theo một tỷ lệ nhất định, rắn chắc lại mà thành.

Hình 5-1. Bêtông và thành phần vật liệu: ximăng, cát, đá, nước.

Hỗn hợp nguyên liệu mới nhào trộn xong gọi là hỗn hợp bê tông hay bê tông tươi.

Ưu điểm của bê tông:

Cường độ tương đối cao.

Có thể chế tạo được những loại bê tông đáp ứng cấu kiện có cường độ, hình dạng và yêu cầu tính chất khác nhau.

Giá thành rẻ, bền vững với điều kiện thời tiết.

Có khả năng làm việc đồng thời với vật liệu thép.

Nhược điểm:

Khối lượng thể tích lớn.

GVC.Ths Trương Thị Kim Xuân - 1 -

Cách âm, cách nhiệt kém, không chịu được nhiệt độ cao.

Khả năng chống ăn mòn yếu.

5.1.2. Phân loại:

Theo CKD sử dụng:

Bê tông xi măng: chất kết dính là xi măng.

Bê tông Silicat: chất kết dính là vôi.

Bê tông thạch cao ….

Theo dạng cốt liệu sử dụng:

Bê tông cốt liệu đặc.

Bê tông cốt liệu rỗng.

Bê tông cốt liệu đặc biệt: chống axit, chống phóng xạ, chịu nhiệt.

Theo khối lượng thể tích:

Bê tông đặc biệt nặng: > 2500kg/m3.

Bê tông nặng: = 25001800kg/m3.

Bê tông nhẹ: = 1800500kg/m3.

Bê tông đặc biệt nhẹ: < 500kg/m3.

Theo công dụng:

Bê tông chịu nhiệt.

Bê tông thường chịu lực.

Bê tông thuỷ công,...

Theo cường độ (mẫu trụ D=15, H=30cm, tuổi 28ngày):

Bêtông thường, cường độ từ 15-60Mpa.

Bêtông cường độ cao, cường độ nén 60-100MPa.


5.2. VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG XI MĂNG

5.2.1. Xi măng:

Hình 5-1. Ximăng Poóclăng.

2. Vai trò:

Cùng với nước tạo thành hồ dẻo bao bọc các hạt cốt liệu thành lớp bôi trơn, tạo ra độ dẻo ban đầu cho hỗn hợp bê tông mới trộn.

Nhét đầy khoảng trống còn lại giữa các hạt cốt liệu để tạo độ đặc cho bê tông.

Khi rắn chắc liệu liên kết các hạt cốt lại tạo khối đồng nhất có cường độ.

Xi măng đóng vai trò chính trong các hiện tượng biến dạng và xâm thực đối với bê tông, quy định giá thành bê tông.

3. Yêu cầu kỹ thuật của xi măng: phù hợp theo TCVN 2682-99

Chủng loại: có thể dùng tất cả các loại xi măng pooclăng và các dạng đặc biệt của nó. Tuy nhiên, loại xi măng dùng phải phù hợp với môi trường của công trình sử dụng: môi trường ăn mòn, xâm thực,…

Mác xi măng: Việc lựa chọn mác xi măng là đặc biệt quan trọng, nó vừa đảm bảo đạt mác bê tông thiết kế, vừa đảm bảo yêu cầu kinh tế.

Không nên dùng xi măng mác thấp chế tạo bê tông mác cao dùng nhiều xi măng giá thành tăng.

Không dùng xi măng mác cao để chế tạo xi măng mác thấp, vì như thế có thể xảy ra hiện tượng không đủ lượng xi măng đẻ bao bọc cốt liệu cường độ bê tông giảm.

Vậy lượng xi măng phải dùng [Xmin] <X < [Xmax]


[Xmin]: là lượng xi măng nhỏ nhất giới hạn do yêu cầu về phẩm chất và độ bền của bê tông đặt ra và phụ thuộc đặc tính của môi trường sử dụng bê tông.

Bảng 5-1. Quy định lượng ximăng tối thiểu, X(kg/m3 bêtông)

Điều kiện làm việc của kết cấu công trìnhPhương pháp lèn chặt

Bằng tay Bằng máy

Trực tiếp tiếp xúc với nước 265 240

Ảnh hưởng trực tiếp mưa gió 250 220

Không ảnh hưởng mưa gió 220 200

[Xmax]: là lượng xi măng lớn nhất giới hạn đảm bảo giá thành bê tông hợp lý, hạn chế nhiệt thuỷ hoá lớn của xi măng trong bê tông khối lớn; hạn chế hiện tượng xâm thực và biến dạng của đá bê tông.

Mác XM yêu cầu đối với: Bê tông dẻo cao: RX = 1,53,0Rb (Rb ≥300 RX = 1,5Rb). Bê tông ít dẻo: RXmin = Rb Hiện nay có thể chế tạo các loại bê tông có mác cao hơn mác XM.

Thời gian ninh kết: phải đảm bảo đủ thời gian để thi công trong những điều kiện cụ thể.

Bảng 5-2. Mác ximăng chế tạo bêtông

Mác bêtông, MPa 20 30 40 50 60 và lớn hơn

Mác ximăng, MPa 20 30 40 50 và lớn hơn

5.2.2. Nước:

1. Vai trò:

Cùng với xi măng tạo độ dẻo ban đầu cho hỗn hợp bê tông.

Tham gia vào quá trình thuỷ hoá, rắn chắc của xi măng và bê tông.

Tham gia liên kết các hạt cốt liệu thành khối bê tông.

2. Yêu cầu:

Phải có đủ phẩm chất để không ảnh hưởng xấu đến thời gian ninh kết rắn chắc của xi măng và không gây ăn mòn cốt thép. Theo TCVN 4506-87:

Độ PH ≥ 4.


Tổng lượng muối hoà tan ≤ 35g/l, riêng muối SO42- ≤ 0,27%.

Không chứa các chất đường, dầu, mỡ.

Hình 5-1. Nước

Lượng nước nhào trộn N phải đảm bảo và phụ thuộc vào:

Loại kết cấu.

Tính chất kết cấu.

Môi trường sử dụng.

Phương pháp thi công.

5.2.3. Phụ gia

1. Vai trò:

Cải thiện một hoặc một số đặc tính kỹ thuật của hỗn hợp bê tông và bê tông theo hướng có lợi cho người sử dụng như: tính công tác, thời gian rắn chắc của bê tông, khả năng chống thấm của bê tông.


http://images.google.com.vn/imgres?imgurl=http://vzone.vn/Resources/StyleOld/2009_04_29/2549/History-Historiographies-Glass-of-water.jpg&imgrefurl=http://vzone.vn/Default.aspx%3FPage%3DNewsDetail%26NewsId%3D7434&usg=__U0DIyYvbCPLhfBJtkYHvuDefyPg=&h=2302&w=1573&sz=368&hl=vi&start=9&um=1&tbnid=wCwNr6Z_PydV2M:&tbnh=150&tbnw=102&prev=/images%3Fq%3Dn%25C6%25B0%25E1%25BB%259Bc%26hl%3Dvi%26um%3D1

Hình 5-1. Phụ gia khoáng (tro bay, muội silic …)

2. Các loại thường dùng:

Phụ gia vô cơ nghiền nhỏ:

Phụ gia hoạt tính: là chất phụ gia có khả năng tác dụng với Ca(OH)2 sinh ra thuỷ hoá xi măng, để tạo thành các hợp chất bền vững trong nước. VD: puzzolan, silicafume, tro trấu, tro bay ...

Hình 5-1. Phụ gia hoá học

Phụ gia trơ: là chất phụ gia không có khả năng tương tác hoá học với sản phẩm thuỷ hoá CKD nhưng có khả năng làm tăng tính dẻo của hỗn hợp bê tông, làm bê tông có cấu tạo đặc chắc, giảm lượng dùng xi măng.

Phụ gia hoá học:

Phụ gia rắn nhanh: là chất PG có tác dụng tăng tốc độ rắn chắc của xi măng trong bê tông. Có 2 loại: phụ gia điện li và phụ gia tạo mầm tinh thể.

Phụ gia tăng dẻo: là phụ gia có tác dụng giảm nội ma sát trong hỗn hợp bê tông mới trộn, kết quả làm tăng độ dẻo của hỗn hợp bê tông, giảm lượng


nước nhào trộn, tăng cường độ bê tông. Có hai loại: phụ gia dẻo thường và phụ gia siêu dẻo.

Phụ gia chống thấm: là phụ gia có tác dụng hạn chế nước thấm qua bê tông, tăng khả năng chống thấm của bê tông. Có 2 loại chính là: kết tủa và tạo màng.

5.2.4. Cốt liệu

1. Tổng quan về cốt liệu

a. Khái niệm và phân loại

Cốt liệu cho bê tông là tất cả các hạt rời có nguồn gốc từ các loại đá tự nhiên hoặc nhân tạo. Có kích thước cỡ hạt từ 0,14150mm (khi cỡ hạt 0,145mm là cát và 5150mm là sỏi hay đá dăm).

Hình 5-1. Các kích thước hạt cốt liệu sử dụng trong bêtông.

Phân loại cốt liệu:

Theo nguồn gốc: Cốt liệu thiên nhiên và cốt liệu nhân tạo.

Cát, sỏi do đá thiên nhiên bị phong hoá tạo thành gọi là cốt liệu thiên nhiên.

Cát, sỏi do nghiền từ đá thiên nhiên gọi là cốt liệu nhân tạo (cát nghiền, đá dăm).

Theo cỡ hạt:

Cốt liệu thô (đá): 510, 1020, 2040, 4080, 80150.

Cốt liệu nhỏ (cát): 0,140,315; 0,3150,63; 0,631,25; 1,252,5; 2,55.


b. Vai trò của cốt liệu

Làm khung chịu lực: các hạt cốt liệu sắp xếp xen kẽ với nhau làm tăng độ đồng nhất và tăng độ ổn định thể tích.

Chiếm không gian làm giảm lượng dùng CKD, hạ giá thành bê tông.

Chống co ngót và các hình thức biến dạng khác: từ biến, biến dạng dẻo,…

c. Yêu cầu kỹ thuật của cốt liệu:

Khối lượng thể tích: chỉ tiêu ảnh hưởng KLTT của HHBT và bê tông, là chỉ tiêu cần thiết cho việc thiết kế thành phần cấp phối bê tông.

KLTT hạt cốt liệu gần bằng KLTT đá mẹ, với các loại đá đặc dùng cho bê tông có thể coi gần đúng: v

hạt = cl.

KLTT đổ đống (đổ dời tự nhiên): là KLTT của 1 đơn vị thể tích cốt liệu ở trạng thái đổ dời tự nhiên.

KLTT lèn chặt: là KLTT của 1 đơn vị thể tích cốt liệu ở trạng thái lèn chặt hoàn toàn.

Khối lượng riêng: khối lượng riêng của CL bằng khối lượng riêng của đá gốc.

Đặc tính bề mặt: là chỉ tiêu đánh giá mức độ nhám giáp trên bề mặt CL. Cho nên nó ảnh hưởng đến nội ma sát của hỗn hợp bê tông, khả năng dính bám giữa CL và đá xi măng, vữa xi măng.

Cường độ cốt liệu

Thành phần hạt: là yếu tố quyết định sự xắp xếp của khung cốt liệu trong bê tông; ảnh hưởng đến tính dẻo của hỗn hợp bê tông. Để đánh giá một thành phần hạt cốt liệu tốt thường thông qua 3 chỉ tiêu:

Số cấp hạt trong cốt liệu.

Tương quan đường kính giữa hai cấp hạt.

Tương quan hàm lượng giữa các cấp hạt:

Cấp hạt liên tục:

Cấp hạt gián đoạn:


Độ lớn của cốt liệu: có ảnh hưởng đến tính dẻo của hỗn hợp bê tông, cường độ và phạm vi sử dụng của bê tông. Vì nó ảnh hưởng đến tổng diện tích bề mặt hạt cốt liệu và cường độ của cốt liệu.

2. Cốt liệu nhỏ (cát)

Cát dùng để chế tạo bêtông có thể là cát thiên nhiên hay cát nhân tạo có cỡ hạt từ 0,14 đến 5mm – theo TCVN; từ 0,15 đến 4,75mm – theo TC Mỹ và từ 0,08 đến 5mm theo TC Pháp.

Chất lượng cát phụ thuộc vào thành phần khoáng, thành phần hạt và hàm lượng tạp chất.

Hình 5-1. Cát

a. Thành phần hạt và độ lớn của cát

Cát có thành phần hạt hợp lý sẽ tiết kiệm được xi măng, cường độ bêtông sẽ cao. Thành phần hạt của cát được xác định bằng cách sàng 1000g cát khô trên bộ sàng tiêu chuẩn từ 5 – 0,14mm, lượng sót riêng biệt trên mỗi sàng a i (%) là tỷ lệ % lượng sót trên mỗi sàng mi so với toàn bộ lượng cát đem thí nghiệm (m):

Lượng sót tích luỹ Ai (%) trên mỗi sàng, là tổng lượng sót riêng biệt kể từ sàng lớn nhất đến sàng cần xác định ai:

Số cấp hạt càng tăng, tỷ lệ giữa các cấp hạt hợp lý thì tăng mức độ ổn định của khung cốt liệu, độ rỗng trong cốt liệu giảm.

Thành phần hạt của cát cần phải nằm trong phạm vi cho phép của tiêu chuẩn:


Bảng 5-1. Thành phần hạt của cát (theo TCVN 7570-2006)

Sàng, mm

5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,14

Ai cát thô, (%)

0 0-20 15-45 35-70 65-90 90-100

Ai cát mịn, (%)

0 0 0-15 0-35 5-65 65-90

b. Môđun độ lớn của cát

Môđun độ lớn của cát tính theo công thức:

Mđl =

c. Đường kính trung bình:

dtb = 0,5 (mm)

d. Tỷ diện tích:

S = (cm2/g).

e. Lượng nước yêu cầu:

Ny/c = (%).

Trong đó: N/X tỷ lệ nước trên ximăng, Ntc – lượng nước tiêu chuẩn của ximăng.

f. Luợng ngậm tạp chất

Hạt nhỏ (bùn, bụi, sét) sẽ làm tăng lượng ximăng sử dụng trong bêtông. Hạt bụi, bùn, sét biến đổi thể tích lớn khi độ ẩm thay đổi, co thể dẫn đến phá hoại cấu trúc bêtông nên phải khống chế chặt chẽ (không được lớn hơn 3%). Tạp chất mica không lớn hơn 1,5%, hàm lượng hữu cơ thấp, đặc biệt chú ý hàm lượng SO3

không được vượt quá 1%. Hàm lượng Cl- trong cát theo khối lượng % không lớn hơn 0,01 với bêtông ứng suất trước, bêtông dung cho BTCT không lớn hơn 0,05%.

3. Cốt liệu lớn (đá)

Theo tiêu chuẩn Việt Nam thì cốt liệu lớn có kích thước của hạt từ 5 đến 70mm; theo tiêu chuẩn Mỹ từ 2,36 đến 63mm.


Độ lớn của cốt liệu lớn được đánh giá theo giá trị đường kính lớn nhất Dmax (ADmax

≤10%) và đường kính hạt nhỏ nhất Dmin (ADmin ≥90%).

Hình 5-1. Sỏi và đá dăm

Khi dùng cốt liệu lớn chế tạo bê tông trong công trình thì đường kính hạn chế dùng là: Dmax ≤ 1/3 kích thước nhỏ nhất của tiết diện công trình và trong bê tông cốt thép thì Dmax ≤ 3/4 khoảng cách giữa các cốt thép. Với cấu kiện là tấm panen mỏng, sàn nhà, bản mặt cầu thì cho phép Dmax = 1/2 chiều dày tiết diện.

Hàm lượng tạp chất:

Là thành phần có hại trong cốt liệu, nó tồn tại chủ yếu ở dạng bụi bùn sét, tạp chất hữu cơ, muối, đá silic vô định hình, mi ca, đá phiến thạch silic.

Lượng tạp chất trong cốt liệu ngăn cản liên kết giữa đá xi măng và vữa với bề mặt các hạt cốt liệu, gây ăn mòn, môi trường xâm thực đá xi măng và đá bê tông.

Hình 5-2. Biểu đồ thành phần hạt của cốt liệu lớn.

Bảng 5-2. Độ nén dập của đá dăm và sỏi


Cấp bêtôngĐộ nén dập bão hoà nước, % khối lượng không lớn

hơn25 và lớn hơn 8 10

từ 15 – 25 12 14thấp hơn 15 16 18

Những hạt thoi dẹt (chiều rộng hoặc chiều dày nhỏ hơn 1/3 chiều dài) và những hạt mềm yếu, hạt bị phong hoá có ảnh hưởng đến cường độ bêtông.

Lượng hạt dẹt không được vượt quá 35% với bêtông cấp cao hơn 30 và thấp hơn không lớn hơn 15% với bêtông từ B35 trở lên.

Bảng 5-3. Thành phần hạt của cốt liệu lớn theo TCVN 7570 – 2006

Sàng, mm

Lượng sót tích luỹ trên sang, % khối lượng ứng với kích thước hạt cốt liệu nhỏ nhất và lớn nhất, mm

5-10 5-20 5-40 5-70 10-40 10-70 20-70100 - - - 0 - 0 070 - - 0 0-10 0 0-10 0-1040 - 0 0-10 40-70 0-10 40-70 40-7020 0 0-10 40-70 … 40-70 … 90-10010 0-10 40-70 … … 90-100 90-100 -5 90-100 90-100 90-100 90-100 - - -

5.3. CÁC TÍNH CHẤT CỦA BÊTÔNG XI MĂNG

5.3.1. Tính công tác của HHBT.

Tính công tác của HHBT là tính dễ tạo hình, nó biểu thị khả năng lấp đầy khuôn nhưng vẫn đảm bảo được độ đồng nhất trong một điều kiện đầm nén nhất định.

Để đánh giá tính công tác của HHBT dùng 2 chỉ tiêu:

Độ dẻo

Độ giữ nước

1. Độ dẻo của HHBT

a. Khái niệm độ dẻo hợp lý:

Để bê tông sau này được đồng nhất, chặt, đạt R cao và bền vững thì khi thi công hỗn hợp bê tông cần phải lèn chặt đến độ đặc lớn nhất HHBT phải có độ dẻo hợp lý.

Để đánh giá tính hợp lý của độ dẻo dựa vào 5 tính chất:


Dễ nhào trộn

Dễ đổ khuôn

Dễ đầm chặt

Dễ làm phẳng mặt

Không phân tầng

Việc lựa chọn độ dẻo hợp lý dựa vào:

Tính chất kết cấu sử dụng: hình dạng, kích thước, diện tích cốp pha.

Phương pháp thi công, biện pháp thi công.

Tính chất của môi trường sử dụng kết cấu bê tông.

Theo độ dẻo người ta chia HHBT ra làm hai loại: HHBT dẻo và HHBT cứng

b. Phương pháp xác định độ dẻo.

Độ dẻo tĩnh:

Là khả năng tự biến dạng của hỗn hợp bê tông do trọng lực.

Dụng cụ xác định dùng côn Abraham: Theo TCVN 3106-93 có hai loại côn tiêu chuẩn:

Hình 5-1. Côn thử độ dẻo bêtông ximăng

Loại côn D1 D2 H


No1 100 200 300

No2 150 300 450

Chỉ số độ dẻo tĩnh được biểu thị bằng độ sụt SN (cm)

Độ dẻo động:

Là độ dẻo được xác định khi HHBT có chấn động.

Dụng cụ xác định: nhớt kế Vebe, TCVN 3107-1993

Chỉ số độ dẻo động được biểu thị bằng độ cứng ĐC (sec). Khi ĐC càng lớn thì độ dẻo của HHBT càng kém, còn khi SN tăng thì độ dẻo tăng.

Hình 5-2. Dụng cụ Vebe

c. Hai loại hỗn hợp bê tông:

Căn cứ vào SN và ĐC chia HHBT làm 2 loại:

HHBT dẻo

HHBT cứng

Trên thực tế hiện nay chủ yếu dùng HHBT cứng. Vì HHBT cứng ưu việt hơn HHBT dẻo:

Khi lượng xi măng như nhau thì cường độ của bêtông dùng hỗn hợp cứng sẽ cao hơn. Nếu giữ nguyên cường độ thì lượng dùng ximăng sẽ thấp hơn.

Khi lèn chặt tốt, khả năng chống thấm của hỗn hợp bêtông cứng cao hơn, và tính bền vững của nó cao hơn.


Thời gian tháo khuôn nhanh hơn, vì độ bền cấu trúc của hỗn hợp bêtông cứng tăng lên và quá trình rắn chắc của bêtông trong giai đoạn đầu nhanh.

Tuy nhiên HHBT cứng có nhược điểm là: khi trộn hỗn hợp bêtông cứng máy trộn phải có tác dụng cưỡng bức, thời gian trộn lâu hơn, phải dùng các thiết bị máy móc.

2. Các yếu tố ảnh hưởng tính dẻo của HHBT:

Loại xi măng: xi măng có Ntc cao thì tính dẻo của HHBT càng giảm.

Lượng dùng xi măng: chủ yếu ảnh hưởng khi X >400kg/m3 bê tông, khi X SN.

Lượng nước N và tỷ lệ N/X khi X = const

Hồ xi măng (X+N) khi N/X = const.

Lượng dùng C/Đ khi X+N=const

Loại cốt liệu lớn (sỏi, đá dăm)

Loại, lượng phụ gia

Cấp phối hạt của cốt liệu

Tạp chất trong cốt liệu

Gia công chấn động.

Bảng 5-1. Phân loại hỗn hợp bêtông theo chỉ tiêu tính công tác

Loại hỗn hợp

bê tông SN(cm) ĐC(s)Loại hỗn hợp

bê tông SN(cm) ĐC(s)

Đặc biệt cứng

Cứng caoCứng

Cứng vừa

-

--

-

>300

150-20060-100

30-45

Kém dẻo

DẻoRất dẻo

Nhão

1-4

5-810-12

15-18

15-20

0-10-

-

5.3.2. Tính co nở thể tích của bêtông

Trong quá trình rắn chắc, bê tông thường phát sinh biến dạng thể tích, nở ra trong nước và co lại trong không khí. Về giá trị tuyệt đối độ co lớn hơn nở 10 lần. Ở một giới hạn nhất định độ nở có thể làm tốt hơn cấu trúc của bê tông, còn hiện tượng co ngót luôn luôn kéo theo hậu quả xấu.


Bê tông bị co ngót do nhiều nguyên nhân, trước hết là sự mất nước trong các gel đá xi măng. Khi mất nước các mầm tinh thể xích lại gần nhau và đồng thời các gel cùng dịch chuyển làm cho bê tông bị co. Quá trình cacbonat hóa hyđrôxit can xi trong đá xi măng cũng là nguyên nhân gây ra co ngót, co ngót còn là hậu quả của việc giảm thể tích tuyệt đối của hệ xi măng - nước.

Do bị co ngót nên bê tông bị nứt, giảm cường độ, độ chống thấm, độ ổn định của bê tông và bê tông cốt thép trong môi trường xâm thực.

Vì vậy đối với những kết cấu bê tông có chiều dài và diện tích lớn, để tránh nứt người ta phân đoạn để tạo thành các khe co giãn.

Độ co ngót phát triển mạnh trong thời kỳ đầu và giảm dần theo thời gian sau đó tắt hẳn.

Trị số co ngót phụ thuộc vào lượng, loại xi măng, lượng nước, tỷ lệ cát trong hỗn hợp cốt liệu và chế độ bảo dưỡng. Độ co ngót trong đá xi măng lớn hơn trong hỗn hợp và bê tông.

Ngoài ra độ co ngót còn phụ thuộc vào chế độ bảo dưỡng.

5.3.3. Tính biến dạng vì nhiệt của bêtông khi rắn chắc

Khi rắn chắc, ximăng toả nhiều nhiệt làm cho bêtông bị nóng lên. Lượng nhiệt này phụ thuộc vào hàm lượng thành phần khoáng vật, mác ximăng, nhiệt độ của môi trường …

Trị số biến dạng nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ lớn nhất trong bêtông và hệ số nở dài của bêtông. Biến dạng nhiệt độ có liên quan tới sự phát triển nội ứng suất trong bêtông. ứng suất đó tăng lên khi trong bêtông có gradient nhiệt độ.

Đối với những cấu kiện bêtông có kích thước lớn, thì lớp bên trong bị đốt nóng do nhiệt độ cao nên thể tích tăng, lớp bên ngoài nguội lạnh nên kích thước giảm. Sự tăng giảm đó gây ra ứng suất kéo trong bêtông, ứng suất này vượt quá giới hạn sẽ gây ra hiện tượng nứt nẻ.

5.3.4. Cường độ bêtông.

Bêtông có thể làm việc dưới dạng chịu nén, kéo, uốn, cắt, nhưng bêtông làm việc tốt nhất là dưới dạng chịu nén. Đó là yếu tố đặc trưng quan trọng nhất cho cường độ bêtông.

1. Sự hình thành và phát triển cường độ bê tông:

Theo lý thuyết: Rb xuất hiện còn phụ thuộc vào nội ma sát trong khối HHBT mới trộn:


Đối với bê tông cứng SN=0, xi măng chưa kết thúc ninh kết thì sau khi đầm chặt, nội ma sát lớn thì Rb bắt đầu xuất hiện.

Với hỗn hợp bê tông dẻo, sự phát triển R của bê tông gần giống với sự phát

triển của Rx: . Quy luật logarit này đúng với m, n = 390 ngày,

HHBT dẻo, không có phụ gia đóng rắn; to=255oC, =90%.

Hiện nay quy luật logarit không còn hoàn toàn đúng vì:

Xi măng có độ tinh khiết tăng.

Độ mịn xi măng tăng

HHBT cứng có tốc độ phát triển R nhanh hơn nhiều HHBT dẻo.

2. Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tông:

Phẩm chất đá xi măng trong bê tông:

Mác xi măng: đặc biệt ảnh hưởng trong HHBT dẻo.

Tỷ lệ nước nhào trộn, N/X

Chất lượng cốt liệu dùng cho bê tông:

Cấp phối cốt liệu

Cường độ cốt liệu

Tính chất bề mặt cốt liệu

Hàm lượng tạp chất có trong cốt liệu

Sai số cân đong đảm bảo tỷ lệ cấp phối các thành phần vật liệu.

Quá trình đầm chặt

Chế độ bảo dưỡng

Chất lượng thi công

3. Các công thức xác định cường độ bê tông:

Công thức đầu tiên tìm ra vào cuối thế kỷ 19.


Năm 1935 Belaep đưa ra quy luật đường cong hypecbol dùng cho HHBT dẻo(N/X > 0,4):

K: phụ thuộc chất lượng cốt liệu dùng cho bê tông (sỏi: K=4, đá dăm K = 3,5)

Năm 1936 Bôlômây: Rb = A.RX(N/X – 0,5)

Quy luật đường thẳng đúng với HHBT dẻo N/X = 0,41 (N/X = 12,5)

Năm 1945 Skramtaev: Quy luật đường thẳng đúng cho HHBT cứng

Rb =A1.RX( );

Năm 19551960 kết hợp cả 2 công thức:

Rb =A.RX( )

A: hệ số phụ thuộc loại HHBT (N/X), chất lượng dùng bê tông, phương pháp xác định mác XM. (Tra bảng 8.5 – p160)

4. Phương pháp xác định cường độ bê tông và mác bê tông:

Phương pháp phá hoại: chế tạo mẫu nén vỡ mẫu tính R: TCVN 3118-93.

Phương pháp không phá hoại: không tạo mẫu, xác định R trực tiếp trên kết cấu bằng: súng bật nẩy, siêu âm,…

Để tiêu chuẩn hoá người ta đưa ra khái niệm mác của bêtông là cường độ chịu nén giới hạn của mẫu bêtông hình khối có kích thước 15x15x15mm chế tạo và dưỡng hộ sau 28 ngày trong điều kiện tiêu chuẩn.

Bê tông được phân mác: 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500, 600, 800, 1000, 1200,...

5.3.5. Tính thấm nước

Dưới áp lực thuỷ tĩnh nước có thể thấm qua những lỗ rỗng mao quản. Thực tế nước chỉ thấm qua những lỗ rỗng có đường kính lớn hơn 1μm, vì màng nước hấp phụ trong các mao quản đã có chiều dày đến 0,5μm.


Đối với các công trình có yêu cầu về độ chống thấm nước thì cần phải xác định độ chống thấm theo áp lực thuỷ tĩnh thực dụng. Căn cứ vào chỉ tiêu này chia bê tông thành các loại mác chống thấm: W2, W4, W6, W8, W10, W12.

Để kiểm tra mức độ chống thấm của bê tông cần chuẩn bị 6 mẫu thí nghiệm hình trụ d = h = 150 mm. Sau khi lắp các mẫu vào thiết bị thí nghiệm (hình 5-9) sẽ bơm nước tạo áp lực tăng dần từng cấp, mỗi cấp 2 daN/cm2. Thời gian giữ mẫu ở mỗi cấp áp lực nước là 16 giờ. Tiến hành tăng áp tới khi thấy trên bề mặt viên mẫu nào xuất hiện nước thấm qua thì khoá van và ngừng thử viên mẫu đó. Sau đó tiếp tục thử các mẫu còn lại.

Hình 5-1. Thiết bị xác định tính chống thấm của bêtông1.Bơm ; 2.Thùng đẳng áp ; 3.Đồng hồ áp lực ; 4.Van chịu áp lực ; 5.Mẫu thử ; 6. Áo mẫu.

Độ chống thấm nước của bê tông được xác định bằng áp lực nước tối đa (atm) mà ở áp lực đó có 4 trong 6 mẫu thử chưa bị nước thấm qua.

5.3.6. Tính chịu nhiệt

Không nên sử dụng bê tông nặng trong môi trường chịu tác dụng lâu dài của nhiệt độ lớn hơn 2500C. Khi có nhiệt độ 2500C - 3000C tác dụng lâu dài, cường độ bê tông giảm đi rõ rệt do nước tự do, nước liên kết trong đá xi măng bị tách ra làm cho đá xi măng co lại dẫn đến phá hoại cấu trúc của bê tông.

Khi nâng nhiệt độ đến 500 - 5500C hoặc cao hơn bê tông sẽ bị phá hoại nhanh. Trong thực tế bê tông nặng có thể chịu được nhiệt độ đến 12000C trong một thời gian ngắn do bê tông gặp nhiệt độ cao, lớp ngoài cùng của kết cấu bị phá hoại và tạo nên một màng xốp có tác dụng cách nhiệt, làm cho nhiệt truyền vào bên trong chậm. Nhưng nếu nhiệt độ tác dụng lên bê tông cao hơn hoặc lâu hơn thì bê tông sẽ tiếp tục bị phá hoại.

Như vậy khi xây dựng các công trình hay bộ phận kết cấu thường xuyên tiếp xúc với nhiệt độ cao người ta phải dùng các loại bê tông chịu nhiệt.


5.3.7. Tính biến dạng của bêtông

Bêtông là một vật liệu đàn hồi dẻo. Biến dạng gồm có 2 phần: biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo:

Biến dạng đàn hồi tuân theo định luật Húc:

, kG/cm2

trong đó:

- ứng suất trong bêtông; - biến dạng tương đối, cm/cm

E – môđun đàn hồi của bêtông.

Biến dạng đàn hồi của bêtông xảy ra khi tải trọng tác dụng rất nhanh và tạo ra ứng suất không lớn lắm (nhỏ hơn 0,2 cường độ giới hạn). Tính đàn hồi ở giai đoạn này được đặc trưng bằng môđun đàn hồi ban đầu và có thể tính theo công thức:

trong đó: Rb28 – cường độ chịu nén của bêtông ở tuổi 28 ngày, kG/cm2.

Môđun đàn hồi của bêtông tăng lên khi hàm lượng cốt liệu lớn, cường độ và môđun đàn hồi của cốt liệu tăng lên và hàm lượng ximăng, tỉ lệ N/X giảm.

5.4. TÍNH TOÁN THÀNH PHẦN BÊ TÔNG.

5.4.1. Khái niệm.

Thiết kế thành phần bê tông là đi tìm tỷ lệ vật liệu thành phần đã biết trước tính năng để thu được 1 loại HHBT và bê tông có những tính chất kỹ thuật thoả mãn những yêu cầu cho trước của kết cấu.

Các dạng biểu diễn thành phần cấp phối bê tông:

Biểu diễn bằng khối lượng dùng các vật liệu thành phần tính cho 1m3 bê tông sau đầm chặt: N, X, C, Đ.

Biểu diễn bằng tỷ lệ khối lượng các TPVL cho 1 đơn vị xi măng:

1:x:y(:z) =


vb = X + N + C + Đ = (1+x+y+z).X X =

5.4.2. Các phương pháp thiết kế thành phần bê tông .

Từ khi vật liệu bê tông ra đời, đã có rất nhiều phương pháp tính toán thiết kế cấp phối, song hiện nay người ta thường dùng 3 phương pháp sau: phương pháp tra bảng hoàn toàn, phương pháp thực nghiệm hoàn toàn và phương pháp tính toán kết hợp thực nghiệm.

5.4.2.1. Phương pháp tra bảng hoàn toàn

Là phương pháp dựa vào các bảng biểu lập sẵn; căn cứ vào mác xi măng, cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu, độ sụt và mác bê tông cần chế tạo, tra bảng để xác định sơ bộ thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông.

Phương pháp này đơn giản, thuận lợi cho người sản xuất nhưng không bám sát thực tế vật liệu. Do đó, phương pháp này chỉ nên áp dụng khi khối lượng bê tông ít, mác bê tông thấp và thông thường để lập dự toán xây dựng.

5.4.2.2. Phương pháp thực nghiệm hoàn toàn

Phương pháp thực nghiệm hoàn toàn dựa vào một số vật liệu nhất định, tiến hành chế tạo mẫu với các cấp phối khác nhau. Đem các mẫu đi kiểm tra các yêu cầu kỹ thuật và lập bảng cấp phối ứng với cường độ tương ứng cho riêng loại vật liệu đó.

Phương pháp này tốn kém chi phí cho công tác thí nghiệm và phạm vi sử dụng hạn hẹp (vì chỉ áp dụng được đối với loại vật liệu thí nghiệm) nhưng cho kết quả chính xác và phù hợp với thực tế vật liệu. Người ta dùng phương pháp này khi khối lượng bê tông lớn hoặc thiết kế cấp phối một loại bê tông đặc biệt chưa có trong quy phạm.

5.4.2.3. Phương pháp tính toán kết hợp với thực nghiệm

Dựa vào một số bảng tra có sẵn tiến hành tính toán cấp phối bê tông theo trình tự:

Lựa chọn và tính toán các thành phần vật liệu sơ bộ. Kiểm tra các yêu cầu kỹ thuật, điều chỉnh lại cấp phối cho hợp lý và chế tạo

mẫu.

Lựa chọn thành phần vật liệu chính thức.

Thí nghiệm hiện trường cấp phối bê tông trong phòng.


Phương pháp này có nhiều ưu điểm hơn vì vừa kết hợp tính toán vừa kết hợp thực tế vật liệu nhưng không tốn kém nhiều chi phí thí nghiệm.

5.4.3. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN KẾT HỢP VỚI THỰC NGHIỆM

1. Các thông số đầu vào

Để tính toán thành phần bêtông cần phải biết trước những điều kiện sau:

Cường độ và các tính chất yêu cầu khác của bêtông và hỗn hợp bêtông (Mác bê tông theo tuổi yêu cầu, độ sụt, độ cứng, độ chống thấm, độ mài mòn, cường độ uốn ...).

Đặc tính của nguyên vật liệu sử dụng (mác xi măng, cấp phối cốt liệu, đường kính hạt lớn nhất, khối lượng riêng, khối lượng thể tích ...).

Đặc điểm và điều kiện làm việc của kết cấu (hình dáng, kích thước kết cấu, mật độ bố trí cốt thép, làm việc trong môi trường nước hay không khí ...).

2. Cơ sở lý thuyết tính toán

Hiện nay trên thế giới sử dụng rộng rãi và phổ biến các phương pháp thiết kế thành phần bêtông sau:

Phương pháp của Ban môi trường Anh Phương pháp của Viện Bêtông Mỹ

Phương pháp D-G (Dreux-Gorisse) của Pháp,

Phương pháp của Hội Bêtông xi măng Pooclăng Niuzilân ZPCA (The New Zealand Porland Concrete Association),

Phương pháp B-S (Bolomey-Skramtaev) (Nga).

Phương pháp của Viện Bê tông và bê tông cốt thép Nga.

Các phương pháp đều là phương pháp lý thuyết kết hợp với thực nghiệm dựa trên cơ sở lý thuyết “thể tích tuyệt đối”, có nghĩa là “tổng thể tích tuyệt đối (hoàn toàn đặc) của vật liệu trong 1m3 bêtông thì bằng 1000 lít”. Chúng chỉ khác nhau ở chỗ lựa chọn thành phần và tỉ lệ các cấp hạt cốt liệu. Mỗi phương pháp đều có một ưu điểm nhất định và có một phạm vi thích dụng riêng. Trong bài giảng này chỉ tập trung giới thiệu một phương pháp được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam và một số nước khác – đó là phương pháp B-S (Bolomey-Skramtaev) của Nga.

3. Các bước thiết kế cấp phối bê tông theo phương pháp Bolomey – Skramtaev


Phương pháp Bolomey-Skramtaev là phương pháp tính toán lý thuyết kết hợp với thực nghiệm dựa trên cơ sở lý thuyết “thể tích tuyệt đối”.

4. Thiết kế sơ bộ - thành phần định hướng

a. Lựa chọn tính công tác (độ sụt, độ cứng) cho hỗn hợp bê tông

Độ sụt thích hợp cho các dạng kết cấu cơ bản, đầm bê tông bằng máy được ghi trên bảng (Bảng 5-1).

Bảng 5-1. Độ sụt hỗn hợp bê tông nên dùng cho các dạng kết cấu

Dạng kết cấuĐộ sụt, SN (cm)

Tối đa Tối thiểuMóng và tường móng BTCT 9 10 3 4Móng bêtông, giếng chìm, tường phần ngầm 9 10 3 4Dầm, tường bêtông cốt thép 11 12 3 4Cột 11 12 3 4Đường, nền, sàn 9 10 3 4Khối lớn 7 8 3 4

Bảng trên áp dụng để chọn độ sụt của hỗn hợp bêtông ngay sau khi trộn (đã có dự phòng tổn thất độ sụt 2cm) cho thời gian thi công dưới 45 phút ở thời tiết nóng (t>300C), dưới 60 phút cho thời tiết mát (t<300C).

b. Xác định lượng nước (N)

Dựa vào độ cứng (ĐC) hoặc độ lưu động (SN) yêu cầu, lượng nước nhào trộn được xác định trên (Hình 5-1) hoặc tra bảng (giáo trình VLXD).

a) Hỗn hợp dẻo b) Hỗn hợp cứng


Hình 5-1. Lượng nước dùng cho hỗn hợp bê tông sử dụng xi măng Poóclăng, đá dăm Dmax tương ứng: 1 – 70mm; 2 – 40mm; 3 –

20mm; 4 – 10mm.

Lượng nước xác định được ứng với cát trung bình (Nyc=7%) và sỏi. Nếu là đá dăm thì lượng nước cần tăng lên 10-15 lít và nếu Nyc của cát tăng lên hoặc giảm đi cứ 1% thì lượng nước tăng lên hay giảm đi 5 lít.

Bảng 5-2. Bảng tra lượng dùng nước sơ bộ

Độ sụt, cm Độ cứng, sKích thước lớn nhất của cốt liệu lớn, mm10 20 40 70

9-12 <5 230 215 200 1856-8 5 10 220 205 190 1753-5 10 15 210 195 180 1651-2 15 30 200 185 170 155

- 30 50 175 170 160 -- 50 80 165 160 150 -- 80 120 160 155 140 -- 120 200 150 145 135 -

Tỉ lệ N/X được tính theo các công thức sau:

Khi hoặc ta có:

Khi ta có:

Trong đó:

Rb = mác của bê tông yêu cầu; Rx = mác của xi măng;

A, A1 = Hệ số, được xác định theo bảng sau:

Phẩm chất cốt liệu A A1

Chất lượng tốt 0,65 0,43Chất lượng trung bình 0,6 0,40Chất lượng kém 0,55 0,37


c. Xác định lượng xi măng (X)

d. Tính lượng dùng cốt liệu lớn (Đ)

Thể tích 1m3 (hoặc 1000lít) hỗn hợp bê tông sau khi đầm chặt bao gồm toàn bộ là thể tích hoàn toàn đặc của cốt liệu, thể tích hồ xi măng, có nghĩa là:

Quan niệm rằng xi măng khi tương tác với nước tạo thành hồ ximăng sẽ lấp đầy lỗ rỗng giữa các chạt cốt liệu nhỏ (cát) và bao bọc cát tạo thành vữa xi măng (coi như vữa xi măng hoàn toàn đặc). Vữa xi măng lại lấp đầy lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu lớn (đá) và bao quanh chúng thành một lớp có chiều dày nhất định để cho hỗn hợp bê tông đạt được độ dẻo cần thiết. Như vậy, thể tích vữa xi măng tạo thành phải lớn hơn tổng thể tích các lỗ rỗng của đá, nghĩa là (α>1):

Suy ra ta có:

Vậy lượng dùng cốt liệu lớn là:

, kg

e. Tính lượng dùng cốt liệu nhỏ (C)


, kg

Trong đó:

, , = khối lượng của xi măng, cát, đá, kg/l.

r = độ rỗng của cốt liệu lớn.

= hệ số dư vữa.

Đối với hỗn hợp bê tông cứng = 1.05-1.15 (trung bình 1.1), đối với hỗn hợp bê tông dẻo được tra theo bảng hoặc biểu đồ.

Bảng 5-1. Bảng tra hệ số dư vữa

Lượng dùng xi măng, kg

Loại cốt liệu lớnĐá dăm Sỏi

250 1,30 1,34300 1,36 1,42350 1,42 1,48400 1,47 1,52

f. Xác định khối lượng thể tích lý thuyết của hỗn hợp bê tông

Cấp phối chuẩn được viết dưới dạng sau:

5. Kiểm tra bằng thực nghiệm

Kiểm tra độ dẻo và cường độ:

a. Kiểm tra độ dẻo:

Để kiểm tra độ dẻo người ta tính lượng vật liệu dùng cho 1mẻ trộn 10lít, từ số liệu tính toán trên, rồi tiến hành kiểm tra. Có thể xảy ra hai trường hợp:

SNtt = SNyc

SNtt ≠ SNyc

Nếu SNtt > SNyc thì tăng lượng cát và đá sao cho C/Đ không đổi cho đến khi SNtt = SNyc


Nếu SNtt < SNyc thì tăng lượng nước và ximăng sao cho N/X không đổi cho đến khi SNtt = SNyc

b. Kiểm tra cường độ

Sau khi đã đạt độ dẻo yêu cầu (sau khi kiểm tra SN và đã điều chỉnh) lấy vữa bêtông đã điều chỉnh đúc 3 hoặc 6 mẫu 15x15x15 dưỡng hộ trong điều kiện chuẩn, sau đó xác định R. Nếu Rtt = Ryc thì đạt yêu cầu, nếu Rtt<Ryc thì tính lại. Trường hợp lớn hơn 15% cũng phải tính lại vì không kinh tế.

c. Đo khối lượng thể tích hỗn hợp bêtông ở trạng thái đã lèn chặt.

6. Tính lại lượng vật liệu dùng cho 1m3 bêtông

Sau khi kiểm tra bằng thực nghiệm và xác định độ đặc của hỗn hợp bêtông ở trạng thái lèn chặt tiêu chuẩn thì lượng vật liệu cho 1m3 bêtông thay đổi do đó phải tính lại.

Liều lượng thực tế của bêtông theo khối lượng:

Trong đó: X1, N1, C1, Đ1, là lượng ximăng, nước, cát, đá dùng cho 1 mẻ trộn thực tế sau khi đã kiểm tra.

Vm thể tích của một mẻ trộn hỗn hợp bêtông sau khi đã kiểm tra.

- khối lượng thể tích của hỗn hợp bêtông đã lèn chặt (kg/lít).

Biểu diễn thành phần theo khối lượng so với xi măng:

1:x:y(:z) =

7. Tính hệ số sản lượng


Khi chế tạo bêtông dùng vật liệu ở trạng thái thể tích tự nhiên V0X, V0C, V0Đ, để nhào trộn, thực tế thể tích hỗn hợp bêtông sau khi trộn bao giờ cũng nhỏ hơn tổng thể tích tự nhiên của cát, đá, ximăng ban đầu.

Sự hao hụt đó có thể biểu diễn:

Để cân bằng bất đẳng thức đó người ta dùng hệ số sản lượng:

Trong đó: Vb thể tích thực tê của bêtông. Hệ số sản lượng phụ thuộc vào thể tích lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu và thường dao động từ 0,55-0,75.

5.5. THI CÔNG BÊ TÔNG.

Quá trình thi công bê tông có các công đoạn sau:

Cân đong các vật liệu thành phần theo cấp phối. Nhào trộn vật liệu chế tạo hỗn hợp bê tông.

Vận chuyển hỗn hợp bê tông đến công trình.

Đổ khuôn.

Đầm chặt.

Dưỡng hộ.

Kiểm tra chất lượng của bê tông.

5.5.1. Cân đong

Theo quy định, sai số cho phép khi cân đong vật liệu không được vượt quá 1% theo trọng lượng đối với X và N.

Không quá 2% theo trọng lượng đối với cát và đá dăm (sỏi).

Đối với cốt liệu rỗng do trọng lượng, thể tích dao động lớn vì cấu tạo không đồng nhất, ảnh hưởng đến thành phần hỗn hợp nên cân đong theo thể tích hay theo cách hỗn hợp :

Theo trọng lượng đối với cát


Theo thể tích đối với cốt liệu lớn.

Phải chú ý độ ẩm của cốt liệu.

5.5.2. Nhào trộn

Nhào trộn là một khâu quan trọng làm cho hỗn hợp bêtông đồng nhất để nhào trộn bêtông người ta dùng các máy trộn :

Máy trộn tự do Máy trộn cưỡng bức

Thời gian trộn dài hay ngắn phụ thuộc vào độ dẻo yêu cầu và tính chất của hỗn hợp bêtông và loại máy trộn.

5.5.3. Vận chuyển

Sau khi chế tạo xong cần vận chuyển hỗn hợp bêtông đến vị trí đổ khuôn. Để vận chuyển, người ta dùng otô, xe cútkit, xe goòng. Khi vận chuyển phải bảo toàn tính đồng nhất và mức độ dẻo của hỗn hợp, không được gây ra lực xung kích và thời gian vận chuyển phải nằm trong một giới hạn nhất định. Thời gian này phụ thuộc vào nhiệt độ của hỗn hợp bêtông.

5.5.4. Đổ khuôn và đầm chặt

Đổ khuôn là một khâu quan trọng, nặng nhọc nhất. Hiện nay người ta dùng các máy đổ khuôn vừa rót vừa san hỗn hợp.

Khi đổ khuôn phải chú ý nhét đầy các góc khuôn. Chiều cao cần khống chế vừa phải tránh phân tầng.

Để lèn chặt bêtông, người ta dùng các loại máy đầm rung. Tuỳ theo kết cấu công trình mà người ta chọn từng loại đầm rung thích hợp.

5.5.5. Dưỡng hộ bêtông

Quá trình rắn chắc của bêtông là quá trình rắn chắc của hồ ximăng. Quá trình rắn chắc tốt nhất là trong môi trường nhiệt ẩm :

Phủ lên bề mặt cấu kiện 1 lớp cát, bao tải, rơm rạ sau đó tưới nước Dưỡng hộ trong các bể nước nóng

Dưỡng hộ bằng điện


5.5.6. Kiểm tra chất lượng bêtông

Là khâu quan trọng để cho bêtông đạt chất lượng cao, gồm :

Kiểm tra nguyên vật liệu chế tạo bêtông Kiểm tra độ dẻo và cường độ bêtông trong khi thi công

Kiểm tra tất cả các khâu : cân đông, nhào trộn, đổ khuôn, đầm chặt và dưỡng hộ.

Kiểm tra bêtông sau khi thi công xong bằng các phương pháp âm học và cơ học.

5.6. BÊTÔNG CỐT THÉP

5.6.1. Khái niệm chung về bêtông cốt thép

Bêtông cốt thép (BTCT) là một loại vật liệu xây dựng trong đó bêtông và cốt thép làm việc như một thể thống nhất.

Hiện nay cấu kiện BTCT phát triển mạnh trên toàn thế giới phục vụ cho các công trình xây dựng bằng phương pháp lắp ghép.

Các công trình xây dựng bằng BTCT có ưu điểm sau :

Giá thành giảm do sử dụng vật liệu địa phương. BTCT bền vững với môi trường, dễ bảo dưỡng

Có các tính năng cơ lý đạt yêu cầu, được sử dụng rộng rãi

Tiến độ thi công nhanh (sử dụng cấu kiện bêtông đúc sẵn).

Nhược điểm là cấu kiện BTCT nặng cho nên chi phí vận chuyển tốn kém và vốn xây lắp cao. Để khắc phục nhược điểm này người ta chế tạo các cấu kiện BTCT ứng lực trước, bêtông nhẹ, hoàn chỉnh tổ chức quá trình công nghệ, nâng cao mức độ cơ giới hoá, tự động hoá.

5.6.2. Nguyên lý làm việc của bêtông cốt thép

BTCT là một loại vật liệu cùng làm việc, khi xuất hiện một tải trọng. Bêtông là một loại vật liệu chịu nén cao, nhưng chịu kéo kém. Ngược lại thép chịu kéo tốt, vì vậy nếu dùng cốt thép kết hợp với bêtông trong vùng chịu kéo của những cấu kiện chịu uốn thì rất có lợi, tạo cho BTCT có khả năng chịu uốn cao.

Ví dụ : Một dầm, khi chịu tải trọng tập trung P đặt ở giữa. Lúc đó phần trên trục trung hoà chịu nén, vùng dưới chịu kéo : nếu như vật liệu đó có cường độ nén và GVC.Ths Trương Thị Kim Xuân - 30 -

kéo bằng nhau thì sự phá hoại của 2 vùng sẽ xảy ra khi ứng suất bằng nhau. Ngược lại dầm bị biến dạng hoàn toàn, nếu như vật liệu đó có cường độ khác nhau. Nếu dầm đó không có cốt thép, khi chịu tải trọng, vùng chịu kéo, tiết diện làm việc của dầm giảm xuống, trục chuyển dần về phía chịu nén, vết nứt to hơn, cuối cùng dầm phá hoại hoàn toàn. Nếu trong vùng chịu kéo có thép, thì thép sẽ tiếp nhận ứng suất kéo, bêtông tiếp nhận ứng suất nén ở vùng trên. Như vậy dầm bêtông cốt thép có khả năng chịu đựng một tải trọng lớn hơn.

Bêtông có khả năng liên kêt tốt với cốt thép. Do đó khi trong cấu kiện bêtông cốt thép xuất hiện ứng suất, thì cả hai loại vật liệu sẽ cùng nhau làm việc như một thể thống nhất.

Mặt khác thép và bêtông có hệ số dãn nở nhiệt gần như nhau nên đảm bảo được tính toàn khối của BTCT. Bêtông có khả năng bảo vệ được cốt thép khỏi bị rỉ do nước và khi ăn mòn gây nên.

Hình 5-1. Cấu tạo kết cấu BTCT

5.6.3. Yêu cầu chung và phân loại bêtông cốt thép

1. Yêu cầu chung

Cấu kiện bêtông và bêtông cốt thép thường chế tạo ở nhà máy hàng loạt với những thiết bị cơ giới hoá và tự động hoá cao thì nó phải thoả mãn yêu cầu cơ bản sau :

Thoả mãn yêu cầu của nhà nước về thiết kế và thi công Cấu kiện sản xuất hàng loạt cần điển hình hoá tiêu chuẩn hoá cao để áp dụng

rộng rãi.

Phải hoàn thiện ở mức độ cao bề mặt các cấu kiện trong nhà máy.

Các cấu kiện BTCT không được có vết nứt, gồ ghề đặc biệt là hở cốt thép.

2. Phân loại

Theo dạng cốt thép : BTCT thường, BTCT ứng lực trước.GVC.Ths Trương Thị Kim Xuân - 31 -

Theo loại bêtông : BT nặng, BT nhẹ

Theo cấu tạo : BTCTđặc, BTCT rỗng

Theo công dụng : 4 nhóm chính :

Nhóm cấu kiện dùng cho các công trình công cộng : các bloc panen tường.

Nhóm cấu kiện dùng cho công trình công nghiệp.

Nhóm cấu kiện dùng cho công trình thuỷ công.

Nhóm cấu kiện dùng cho công trình giao thông.

5.6.4. Quá trình chế tạo kết cấu bêtông cốt thép

Các công đoạn chính của quá trình sản xuất các cấu kiện BTCT bao gồm : chuẩn bị hỗn hợp bêtông, chế tạo cốt thép (khung, lưới, thanh), đặt cốt thép và khuôn, đúc cấu kiện (đổ, đầm chặt) và bảo dưỡng bêtông (thường dùng phương pháp gia công nhiệt ẩm).

Cốt thép được chế tạo từ các loại thép khác nhau.

Tạo hình bêtông cốt thép có thể thực hiện bằng hai phương pháp : phương pháp khuôn di động và cố định.

Phương pháp khuôn di động : tất cả các khâu (làm sạch và bôi dầu khuôn, đặt cốt thép, tạo hình và dưỡng hộ sản phẩm, tháo khuôn) đều được thực hiện tại các bệ riêng có bố trí những thiết bị theo một dây chuyền liên tục. Ván khuôn cùng với sản phẩm được di chuyển tuần tự từ bệ này sang bệ khác. Phương pháp khuôn di động lại có thể được chia làm hai loại : phương pháp di động theo nhóm máy và phương pháp di động trên xe.

Phương pháp di động theo nhóm máy : khuôn cùng sản phẩm được cần cẩu nhắc từ bệ này sang bệ khác với khoảng thời gian có thể là vài phút (ví dụ : bôi dầu khuôn) đến vài giờ (dưỡng hộ sản phẩm trong buồng chưng hơi), tuỳ thuộc vào yêu cầu của công việc tại vị trí đó. Phương pháp này thích hợp với nhà máy có công suất trung bình và đặc biệt là khi chế tạo nhiều loại sản phẩm.

Phương pháp di động trên xe dùng trong các nhà máy công suất lớn và chỉ sản xuất một loại sản phẩm. Khuôn cùng với sản phẩm được chuyển từ bệ này sang bệ khác trong khoảng thời gian cần thiết để hoàn thành công đoạn lâu dài nhất.


Phương pháp khuôn cố định (bệ) : sản phẩm được chế tạo tại các khuôn đặt tại chỗ. Sản phẩm nằm tại một chỗ cho đến khi bảo dưỡng, còn thiết bị dùng để hoàn thành từng công đoạn thì chuyển từ khuôn này sang khuôn khác. phương pháp khuôn cố định dùng để chế tạo các cấu kiện có kích thước lớn như giàn, dầm v.v… cho xây dựng nhà công nghệ, cầu và các công trình thuỷ lợi.


Documents

Chuong 5-Betong Dung Chat Ket Dinh Vo Co