Tài liệu Nghiên cứu thực nghiệm về tính chất cơ lý của bê tông khi sử dụng phụ gia

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ---------------------- NGU N THANH B NH NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG KHI SỬ DỤNG PHỤ GIA LUẬN VĂN THẠC S Ĩ KỸ THUẬT XÂ DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP Đà Nẵng- Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ---------------------- NGU N THANH B NH NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG KHI SỬ DỤNG PHỤ GIA Chuyên n àn K M Xây n Công 06 58 02 08 n DD&CN LUẬN VĂN THẠC S Ĩ KỸ THUẬT XÂ DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP N ƣ ƣ n n o ọ : PGS. TS. TRƢƠNG HOÀI CHÍNH Đà Nẵn - Năm 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tá N ảl n văn yễn T n Bn ii LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng dân dụng và công nghiệp, với đề tài “NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG KHI SỬ DỤNG PHỤ GIA” là kết quả của quá trình cố gắng không ngừng của bản thân và được sự giúp đỡ, động viên khích lệ của các thầy, bạn bè đồng nghiệp và người thân. Qua trang viết này, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới những người đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập - nghiên cứu khoa học vừa qua. Tôi xin tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đối với thầy giáo PGS.TS Trương Hoài Chính – Phó Hiệu trưởng Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng đã trực tiếp tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài liệu, thông tin khoa học cần thiết cho luận văn này. Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng, Khoa Xây dựng dân dụng và Công nghiệp đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt công việc nghiên cứu khoa học của mình. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, đơn vị công tác đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện Luận văn. TÁC GIẢ N yễn T n Bn iii NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG KHI SỬ DỤNG PHỤ GIA Học viên: Nguyễn Thanh Bình Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng DD&CN Mã số: 60580208 Khóa:K32 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Hiện nay với tốc độ xây dựng cùng với trình độ khoa học công nghệ phát tri n vượt bậc trong thành phần của h n hợp bê tông không ch là xi măng, đá, cát, nước mà còn sử dụng thêm nhiều loại phụ gia ... Phụ gia đã trở thành thành phần quan trọng trong h n hợp bê tông hiện đại và nó có tác động đến cấu trúc vi mô của bê tông. Khi cho phụ gia vào h n hợp thì phụ gia sẽ làm tăng độ linh động của các hạt xi măng, chúng làm giảm diện tích tiếp xúc giữa các hạt, làm giảm lực ma sát giữa các thành phần của h n hợp bê tông. Qua nghiên cứu bê tông có cấp độ bền B có sử dụng phụ gia Sika viscocrete® - (là phụ gia siêu d o, có tác dụng giảm nước đến , tăng cường độ và mô đun đàn hồi) thì cường độ, mô đun đàn hồi của bê tông tăng lên một cách r rệt, đồng thời tính d o của h n hợp của bê tông cũng tăng lên (bê tông có cấp độ bền B sử dụng xi măng PCB có độ sụt từ đến cm, khi sử dụng phụ gia độ sụt tăng lên từ đến cm). Cường độ và mô đun đàn hồi của bê tông tăng khi tăng t lệ phụ gia từ , đến , tuy nhiên khi tăng t lệ phụ gia lên đến , thì cường độ và mô đun đàn hồi của bê tăng không có quy luật. L do: Sử dụng t lệ phụ gia , đối với cấp độ bền B là không phụ hợp. STUDYING THE PROPERTIES OF CONCRETE MECHANICAL PROPERTIES WHEN USING THE SIDE Nowadays, with the speed of construction with the scientific and technological level, we have developed remarkably in the composition of concrete not only cement, stone, sand and water but also many kinds of additives. Additives have become an important component in modern concrete mix and it has an impact on the microstructure of concrete. When added to the mixture, the additive will increase the flexibility of the cement particles, reducing the contact area between the particles, reducing the friction between the components of the concrete mixture. By studying the B20 grade of concrete using Sika viscocrete® 3000-10 (a superabsorbent admixture that reduces water content by 30%, increases strength and modulus of elasticity), the strength, The elastic modulus of the concrete increases markedly, while the plasticity of the concrete mixture increases (concrete has a B20 rating using PCB40 cement with a slump of 6 to 8 cm, when using sloping additive increased from 13 to 18 cm). Strength and modulus of elasticity of concrete increases with an increase in the percentage of additives from 0.7 to 1%, but when increasing the percentage of additives up to 1.5%, the strength and modulus of elasticity of the calf increases. no rules. Reason: Using the additive rate of 1.5% for durability B20 is not compatible. iv MỤC LỤC TRANG PHỤ B A LỜI CAM ĐOAN ...........................................................................................................i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... ii MỤC LỤC .................................................................................................................... iii DANH MỤC BẢNG BIỂU ..........................................................................................vi DANH MỤC H NH VẼ.............................................................................................. vii MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 . Tính cấp thiết của đề tài ..........................................................................................1 . Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................ 1 . Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...........................................................................1 . Phương pháp nghiên cứu .........................................................................................2 . Bố cục đề tài ............................................................................................................2 CHƢƠNG 1 T NG QUAN VỀ VẬT LIỆU BÊ TÔNG ...........................................3 1.1. BÊ TÔNG .................................................................................................................3 . . . Khái niệm ..........................................................................................................3 . . . Phân loại ............................................................................................................3 . . CẤU TRÚC CỦA BÊ TÔNG ..................................................................................4 . . . Sự hình thành cấu trúc của bê tông ...................................................................4 . . . Cấu trúc vĩ mô ...................................................................................................4 . . . Cấu trúc vi mô ...................................................................................................4 . . CÁC THÀNH PHẦN CẤU TRÚC CỦA BÊ TÔNG ..............................................6 . . . Xi măng .............................................................................................................6 . . . Nước ..................................................................................................................7 1.3.3. Cát .....................................................................................................................7 . . . Đá dăm ............................................................................................................10 . . . Phụ gia bê tông ................................................................................................ 12 1.4. Kết luận...................................................................................................................14 CHƢƠNG 2 CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG .....................................16 . . C NG Đ CỦA BÊ TÔNG ...............................................................................16 . . . Khái niệm ........................................................................................................16 . . . Cường độ chịu nén của bê tông (Rn) .............................................................. 16 . . . Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tông ..................................................18 . . MÁC VÀ CẤP Đ B N CỦA BÊ TÔNG ............................................................ 20 2.2.1. Mác bê tông .....................................................................................................20 v . . . Cấp độ bền chịu nén ........................................................................................20 2.3. BI N DẠNG CỦA BÊ TÔNG...............................................................................21 2. . . Biến dạng do co ngót.......................................................................................21 . . . Biến dạng do tải trọng tác dụng ngắn hạn:......................................................22 . . . Biến dạng do tải trọng tác dụng dài hạn – từ biến ..........................................23 . . . Biến dạng nhiệt ............................................................................................... 24 . . MÔ ĐUN ĐÀN H I CỦA BÊ TÔNG ..................................................................24 . . K T LU N ............................................................................................................24 CHUƠNG 3 THÍ NGHIỆM THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG KHI SỬ DỤNG PHỤ GIA ................................................26 . . CÁC CH TIÊU K THU T CỦA V T LI U TH NGHI M ........................... 26 3.1.1 Xi măng ............................................................................................................26 3.1.2. Cát ...................................................................................................................27 . . . Đá dăm x cm ............................................................................................... 28 . . . Nước ...............................................................................................................29 . . . Phụ gia ............................................................................................................30 3.2. QUY TRÌNH TH NGHI M..................................................................................31 . . . Xác định cường độ chịu nén ...........................................................................31 . . . Xác định mô đun đàn hồi khi nén tĩnh ............................................................ 32 . . XÁC Đ NH CẤP PH I, K HOẠCH VÀ V T T ĐÚC M U ........................35 3.3.1. Thành phần cấp phối theo Quyết định số QĐ-BXD ngày của Bộ Xây dựng về việc Công bố định mức sử dụng vật liệu [15]. ............................ 35 . . . Thành phần cấp phối theo Quyết định số QĐ-BXD ngày của Bộ Xây dựng có sử dụng phụ gia ....................................................................35 . . . Xác định số lượng mẫu đúc thí nghiệm, chuẩn bị vật tư ................................ 35 3.4. PH NG PHÁP XÁC Đ NH Đ S T BÊ TÔNG ..............................................37 . . K T QUẢ TH NGHI M ......................................................................................38 . . T NG H P K T QUẢ TH NGHI M NÉN M U XÁC Đ NH C NG Đ VÀ MÔ ĐUN ĐÀN H I .............................................................................................. 41 . . K T LU N CH NG .......................................................................................43 K T LUẬN VÀ KI N NGHỊ .....................................................................................44 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 45 QUY T ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao) vi DANH MỤC BẢNG BIỂU ệ S Tên bản bản 1.1. Thành phần hạt nằm trong phạm vi cho phép theo TCVN 7570 – 2006 Trang 8 1.2. Các ch tiêu theo nhóm cát theo TCVN 7570 – 2006 9 1.3. Hàm lượng các tạp chất của cát dùng cho bê tông nặng 10 1.4. Mác của đá dăm từ đá thiên nhiên theo độ nén dập theo TCVN 7570 – 2006 . 11 1.5. Thành phần hạt của cốt liệu tích luỹ trên sàng 12 1.6. Hàm lượng bùn, bụi, sét trong cốt liệu lớn 12 3.1. Các ch tiêu yêu cầu kỹ thuật xi măng poóc lăng h n hợp 26 3.2. Các ch tiêu yêu cầu cát trộn bê tông 27 3.3. Kết quả phân tích thành phần hạt của đá dăm thí nghiệm 28 3.4. Các ch tiêu yêu cầu kỹ thuật nước đ bê tông 29 3.5. Thành phần cấp phối bê tông B , đá x cm 35 3.6. Thành phần cấp phối bê tông B , đá x cm, sử dụng phụ gia 35 3.7. Bảng xác định số lượng mẫu đúc thí nghiệm 36 3.8. Xác định khối lượng vật tư của 36 3.9. Xác định khối lượng phụ gia 36 3.10. Kết quả thí nghiệm nén mẫu và mô đun đàn hồi 38 3.11. T ng hợp kết quả thí nghiệm nén mẫu và mô đun đàn hồi 41 3.12. Bảng quy đ i cường độ chịu nén của mẫu bê tông 150x300 mm về mẫu chuẫn x x mm 42 mẫu vii DANH MỤC H NH VẼ S ệ hình 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6. 3.7. 3.8. 3.9. 3.10. 3.11. 3.12. Tên hình Trang Mô hình cấu trúc của bê tông Cấu trúc vùng chuy n tiếp giữa cốt liệu và đá xi măng Sự lan truyền vết nứt trong bê tông thường Cấu trúc l r ng trong bê tông Bi u đồ xác định thành phần hạt của cát Bi u đồ xác định nhóm cát Mẫu đ thí nghiệm cường độ nén Sự phá hoại mẫu thử khối vuông Đồ thị tăng cường độ theo thời gian Thí nghiệm và đồ thị ứng suất – biến dạng của bê tông Thí nghiệm và bi u đồ th hiện biến dạng đàn hồi – d o của bê tông Đồ thị bi u diễn từ biến của bê tông Cân cát Cân đá Cân nước Phụ gia Sika viscocrete® 3000-10 Nén mẫu đến phá hoại đ xác định cường độ Máy nén và thiết bị xác định biến dạng khi nén tĩnh theo tiêu chuẩn TCVN -1993 (gồm khung định vị và cảm biến đo biến dạng) và cân ch nh trước khi đo Đo độ sụt và thiết bị đo Vệ sinh khuôn sắt x mm, đ bê tông vào khuôn và đầm dùi Bi u đồ phát tri n cường độ của bê tông phụ gia theo thời gian Bi u đồ phát tri n mô đun đàn hồi của bê tông phụ gia theo thời gian Bi u đồ phát tri n cường độ của bê tông theo t lệ phụ gia và thời gian Bi u đồ phát tri n cường độ của bê tông theo t lệ phụ gia và thời gian 5 5 6 6 9 10 17 18 19 22 22 23 28 29 30 30 32 33 38 38 41 41 42 42 1 MỞ ĐẦU 1. T n ấp ủ à Ngày nay, sự ra đời của xi măng và bê tông xi măng cùng với sự phát tri n của công nghiệp hoá học đã làm thay đ i tính chất công nghệ trong sản xuất và sử dụng bê tông. Hàng loạt chất đã được nghiên cứu sử dụng làm phụ gia cho bê tông. Tại các nước phát tri n hơn t ng sản lượng bê tông có sử dụng phụ gia. Việc sử dụng các loại phụ gia đã thực sự trở thành một cuộc cách mạng trong lĩnh vực sản xuất và sử dụng bê tông được nhiều người, nhiều ngành quan tâm nghiên cứu nhằm tìm kiếm và phát huy những khả năng mới của phụ gia. Bằng việc sử dụng các phụ gia khác nhau người ta có th chế tạo ra bê tông có cường độ đặc biệt cao, có độ đặc chặt, khả năng chống thấm và độ d o cao. Khi sử dụng phụ gia cho bê tông sẽ cải thiện các tính chất của bê tông cũng như h n hợp bê tông, cụ th như tăng tính lưu động của h n hợp bê tông, giảm lượng dùng nước và xi măng, điều ch nh thời gian ninh kết và rắn chắc, nâng cao cường độ và tính chống thấm của bê tông ... Ngày nay người ta không còn xem thành phần của h n hợp bê tông ch là xi măng, đá, cát, nước mà còn có thêm phụ gia ... Phụ gia đã trở thành thành phần quan trọng trong h n hợp bê tông hiện đại và nó có tác động đến cấu trúc vi mô của bê tông. Khi cho phụ gia vào h n hợp thì phụ gia sẽ làm tăng độ linh động của các hạt xi măng, chúng làm giảm diện tích tiếp xúc giữa các hạt, làm giảm lực ma sát giữa các thành phần của h n hợp bê tông. Khi bị hấp thụ lên bề mặt xi măng nó sẽ kiềm chế tốc độ phản ứng thu hoá. Mặt khác phụ gia siêu d o có th cho phép giảm nước khoảng ÷ vì vậy có th tăng cường độ được khoảng . Tóm lại: khi cho phụ gia siêu d o vào h n hợp bê tông sẽ làm tăng độ linh động của dung dịch huyền phù và tăng tính nhớt của bề mặt các hạt ximăng, giảm được lượng nước dùng do đó cải thiện được cấu trúc vi mô. Kết quả là giảm độ thấm, liên kết tốt hơn với cốt liệu và cốt thép, cường độ cao hơn và nâng cao tu i thọ của kết cấu công trình bằng bê tông cốt thép. Đề tài: “N ên ứ n ệm v n ấ ơ lý ủ bê ôn ử ụn p ụ là phù hợp với thực tế và có nghĩa khoa học. 2 Mụ ê n ên ứ Nghiên cứu ảnh hưởng của các t lệ phụ gia đến sự phát tri n cường độ (Rn), Mô đun đàn hồi (E) của bê tông theo thời gian. 3 Đ ƣợn và p ạm v n ên ứ - Đối tượng nghiên cứu: Tính chất cơ l của bê tông khi sử dụng phụ gia (Rn, E). 2 - Phạm vi nghiên cứu: Bê tông sử dụng phụ gia, các t lệ phụ gia: 0,7%, 1%, 1,5% ảnh hưởng đến sự phát tri n cường độ, mô đun đàn hồi E của bê tông theo thời gian. 4 P ƣơn p áp n ên ứ - Kết hợp nghiên cứu l thuyết với thực hiện trong phòng thí nghiệm đ nghiên cứu đề tài. - Khảo sát thực nghiệm. - T ng hợp, phân tích rút ra kết luận. 5 B ụ à . . Mở đầu 5.2. Chương . . Chương . . Chương 5.5. Kết luận và kiến nghị 5.6. Danh mục tài liệu tham khảo 5.7. Phụ lục 5.8. Quyết định giao đề tài luận văn 3 CHƢƠNG 1 T NG QUAN VỀ VẬT LIỆU BÊ TÔNG 1.1. BÊ TÔNG 1.1.1. K á n ệm Bê tông là loại vật liệu đá nhân tạo gồm: xi măng, nước, cốt liệu (cát, sỏi hay đá dăm) và phụ gia. H n hợp nguyên liệu nhào trộn xong gọi là h n hợp bê tông hay bê tông tươi. Trong bê tông, cốt liệu đóng vai trò là bộ khung chịu lực. Chất kết dính và nước bao bọc xung quanh hạt cốt liệu đóng vai trò như chất bôi trơn, đồng thời lấp đầy khoảng trống giữa các hạt cốt liệu. Sau khi cứng rắn, chất kết dính gắn kết các hạt cốt liệu thành một khối đồng nhất và được gọi là bê tông. Bê tông có cốt thép gọi là bê tông cốt thép. Trong bê tông cốt liệu thường chiếm ÷ , còn xi măng chiếm từ ÷ 15%. Bê tông và bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi trong công trình xây dựng vì chúng có những ưu đi m cường độ tương đối cao, có th tạo được những loại bê tông có cường độ, hình dạng và tính chất khác nhau, giá thành r , bền vững và n định đối với mưa nắng, nhiệt độ và độ ẩm. Tuy vậy, chúng còn có những nhược đi m: nặng  v =2.200 ÷ 2.400 kG/m3, cách âm cách nhiệt kém λ0=1,05 ÷ 1,5 kCal/m.0C.h, khả năng chống ăn mòn yếu. 1 1 2 P ân loạ a. Theo dạng chất kết dính phân ra: Bê tông xi măng, bê tông silicat (chất kết dính là vôi), bê tông thạch cao, bê tông chất kết dính h n hợp, bê tông polime, bê tông dùng chất kết dính đặc biệt. b. Theo dạng cốt liệu phân ra: Bê tông cốt liệu đặc, bê tông cốt liệu r ng, bê tông cốt liệu đặc biệt (chống phóng xạ, chịu nhiệt, chịu axít). c. Theo khối lượng thể tích phân ra: Bê tông đặc biệt nặng  v >2.500 kG/m3, chế tạo từ cốt liệu đặc biệt nặng, dùng cho những kết cấu đặc biệt. Bê tông nặng  v =2.200 ÷ 2.500 kG/m3 chế tạo từ cát, đá, sỏi dùng cho kết cấu chịu lực. Bê tông tương đối nặng  v =1.800 ÷ 2.200 kG/m3 dùng cho kết cấu chịu lực. 4 Bê tông nhẹ  v =500 ÷ 1.800 kG/m3 trong đó gồm bê tông nhẹ cốt liệu r ng (nhân tạo hay tự nhiên), bê tông t ong (bê tông khí và bê tông bọt) chế tạo từ h n hợp chất kết dính, nước, silic nghiền mịn và chất tạo r ng, bê tông hốc lớn (không có cốt liệu nhỏ). Bê tông đặc biệt nhẹ cũng là loại bê tông t ong và bê tông cốt liệu r ng nhưng có  v <500 kG/m3. Do khối lượng th tích của bê tông biến đ i trong phạm vi rộng nên độ r ng của chúng cũng thay đ i đáng k , như bê tông t ong dùng đ cách nhiệt có r = ÷ , bê tông thủy công r = ÷ . d. Theo công dụng bê tông được phân ra: Bê tông thường dùng trong các kết cấu bê tông cốt thép (móng, cột, dầm, sàn…). Bê tông thủy công, dùng đ xây đập, cầu, kênh, các công trình dẫn nước… Bê tông dùng cho mặt đường, sân bay, lát v a hè. Bê tông dùng cho các kết cấu bao che (thường là bê tông nhẹ). Bê tông có công dụng đặc biệt như bê tông chịu nhiệt, chịu axít, bê tông chống phóng xạ. 1 2 CẤU TRÚC CỦA BÊ TÔNG 1.2.1. S n àn ấ ú ủ bê ôn Cấu trúc của bê tông được hình thành do sự sắp xếp các hạt cốt liệu trong bê tông cùng với sự thu hoá của xi măng. Các sản phẩm do xi măng thu hoá dần tăng lên đến một lúc nào đó cấu trúc keo tụ chuy n sang cấu trúc tinh th . Khoảng thời gian hình thành cấu trúc cũng như cường độ ban đầu của bê tông phụ thuộc vào thành phần bê tông, loại xi măng và loại phụ gia. 1.2.2. Cấ ú vĩ mô Bê tông là một loại vật liệu có cấu trúc vĩ mô phức tạp. Xét trong một đơn vị th tích h n hợp bê tông đã lèn chặt bao gồm: th tích cốt liệu Vcl, th tích hồ xi măng Vhx, th tích các l r ng khí Vk. Vcl + Vhx + Vk= , khi đầm nén hợp l có th coi Vk = 0 1.2.3. Cấ ú v mô a. Cấu trúc khung cốt liệu (Vùng 1): Được hình thành do sự chèn lấp các hạt cốt liệu nhỏ vào l r ng giữa các hạt cốt liệu lớn. Khi bê tông có cấu trúc khung cốt liệu tối ưu: bê tông có độ đặc cao; lượng xi măng và nước sẽ ít nhất. 5 Hình 1.1. Mô hình cấu trúc của bê tông Trong đó: a: Cấu trúc có khung; b: Cấu trúc không có khung b. Cấu trúc vùng chuyển tiếp giữa cốt liệu và đá xi măng (Vùng 2): Vùng này có ảnh hưởng đến tính toàn khối và độ n định của bê tông. Chiều dày δ = ÷ µm. Vùng này gồm: các l r ng do nước bay hơi đ lại, Ca(OH)2 tự do. Đối với bê tông thường: vùng này là vùng yếu nhất trong cấu trúc, khi bê tông bị phá hoại các vết nứt sẽ phát tri n từ vùng này. Đối với bê tông cường độ cao: vùng này sẽ được cải thiện bằng các chất phụ gia khoáng siêu mịn, phụ gia giảm nước, khả năng chịu lực sẽ tương đương với cốt liệu, khi bê tông bị phá hoại, các vết nứt sẽ đi xuyên qua cốt liệu. Hình 1.2. Cấu trúc vùng chuyển tiếp giữa cốt liệu và đá xi măng 6 Hình 1.3. Sự lan truyền vết nứt trong bê tông thường c. Cấu trúc của đá xi măng (Vùng 3): Vùng này chứa chủ yếu: chất kết tinh; l r ng gel, l r ng mao quản; hạt xi măng khan. d. Lỗ rỗng trong bê tông xi măng: L r ng giữa các hạt cốt liệu; L r ng trong hạt cốt liệu; L r ng trong đá xi măng (l r ng gel, l r ng mao quản) Hình 1.4. Cấu trúc lỗ rỗng trong bê tông 1.3. CÁC THÀNH PHẦN CẤU TRÚC CỦA BÊ TÔNG 1.3.1. X măn Là một loại chất kết dính thủy lực, được dùng làm vật liệu xây dựng. Xi măng được tạo thành bằng cách nghiền mịn clinker, thạch cao thiên nhiên và phụ gia. Khi tiếp xúc với nước thì xảy ra các phản ứng thủy hóa và tạo thành một dạng hồ gọi là hồ xi măng. Tiếp đó, do sự hình thành của các sản phẩm thủy hóa, hồ xi măng bắt đầu quá trình ninh kết sau đó là quá trình hóa cứng đ cuối cùng nhận được một dạng vật liệu có cường độ và độ n định nhất định. 7 Vì tính chất kết dính khi tác dụng với nước, xi măng được xếp vào loại chất kết dính thủy lực. Thật ra xi măng trong xây dựng có th là thủy lực hoặc không thủy lực. Các loại xi măng thủy lực t như xi măng Portland cứng lại dưới tác động của nước do quá trình hydrat hóa khoáng vật, ở đây các phản ứng hóa học diễn ra không phụ thuộc vào lượng nước trong h n hợp nước-xi măng; loại xi măng này có th giữ được độ cứng khi đặt chìm trong nước hoặc thường xuyên tiếp xúc với nước. Phản ứng hóa học xảy ra khi các xi măng khan được trộn với nước và sinh ra các hydrat không tan trong nước. Trong khi đó các xi măng không thủy lực như vữa thạch cao buộc phải đ khô mới giữ được độ bền vật l . Công dụng quan trọng nhất của xi măng chính là sản xuất vữa và bê tông, chất kết dính của các kết tủa tự nhiên hoặc nhân tạo đ hình thành nên vật liệu xây dựng vững chắc, chịu được tác động thường thấy của môi trường. 1.3.2. Nƣ a. Vai trò của nước: Nước là thành phần phản ứng với các khoáng vật của xi măng tạo ra các sản phẩm thủy hóa làm bê tông có cường độ. Nước còn tạo ra độ lưu động cần thiết đ việc thi công được dễ dàng. b. Yêu cầu đối với nước: Nước đ chế tạo bê tông phải đảm bảo chất lượng, không gây ảnh hưởng đến sự đông kết và rắn chắc của xi măng và không gây ăn mòn thép. Nước dùng được là loại nước dùng cho sinh hoạt như nước máy, nước giếng. Các loại nước không được dùng là nước đầm, ao, hồ, nước cống rãnh, nước chứa dầu mỡ, nước có pH< , nước có chứa muối khoáng sunfat lớn hơn , (tính theo lượng ion SO --). Tuỳ theo mục đích sử dụng hàm lượng các tạp chất khác phải thoả mãn TCVN : . Ngoài ra, về mặt định tính cũng có th đánh giá bằng so sánh cường độ của bê tông chế tạo bằng nước sạch và nước cần ki m tra. 1.3.3. Cát a. Vai trò của cát: Cát là cốt liệu nhỏ cùng với xi măng, nước tạo ra vữa xi măng đ lấp đầy l r ng giữa các hạt cốt liệu lớn (đá, sỏi) và bao bọc xung quanh các hạt cốt liệu lớn tạo ra lộ lưu động của h n hợp bê tông và làm cho khối bê tông đặc chắc. Cát cũng là thành phần cùng với cốt liệu lớn tạo ra bộ khung chịu lực cho bê tông. 8 b. Yêu cầu đối với cát: Cát dùng đ chế tạo bê tông có th là cát tự nhiên hay cát nhân tạo có cỡ hạt từ , mm ÷ mm. Chất lượng của cát phụ thuộc vào thành phần khoáng, thành phần hạt và lượng tạp chất. b.1. Thành phần hạt: Cát có thành phần hạt hợp l thì độ r ng của nó nhỏ, lượng xi măng sẽ ít, cường độ bê tông cao. Thành phần hạt của cát được xác định bằng cách lấy . g cát (đã sấy khô) lọt dưới sàng có kích thước mắt sàng mm đ sàng qua bộ lưới sàng có kích thước mắt sàng lần lượt là 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14 mm. Sau khi sàng cát trên từng lưới sàng có kích thước mắt sàng từ lớn đến nhỏ ta xác định lượng sót riêng biệt và lượng sót tích lũy trên m i sàng. Lượng sót riêng biệt a ( ), là t số lượng sót trên m i sàng so với toàn bộ lượng cát đem thí nghiệm: ai  mi 100% m Trong đó: mi: lượng cát còn sót lại trên sàng i, g. m: lượng cát đem sàng, g. Lượng sót tính lũy: Ai( ) trên m i sàng, tức là t ng lượng sót riêng biệt k từ sàng lớn nhất a , đến sàng cần xác định ai: Ai  a2,5  a1,25  ...  ai ,% ảng 1.1. Thành phần hạt nằm trong phạm vi cho phép theo TCVN 7570 – 2006 [8]. Kích thước l sàng Lượng sót tích luỹ trên sàng, khối lượng Cát thô Cát mịn 0 2,5 mm Từ đến 1,25 mm Từ đến Từ đến 630 mm Từ đến Từ đến 315 mm Từ đến Từ đến 140 mm Từ đến Từ đến Lượng qua sàng mm, không lớn hơn 10 35 Sau khi sàng phân tích và tính kết quả lượng sót tích lũy ta vẽ đường bi u diễn cấp phối hạt. 9 Nếu đường bi u diễn cấp phối hạt nằm trong phạm vi cho phép thì loại cát đó có đủ tiêu chuẩn về thành phần hạt đ chế tạo bê tông. Hình 1.5. iểu đồ xác định thành phần hạt của cát b.2. Độ lớn: Độ lớn của cát có ảnh hưởng đến lượng dùng xi măng và được xác định bằng mô đun độ lớn Mđl theo công thức sau: M đl  A2,5  A1,25  A0,63  A0,315  A0,14 100 Trong đó: A2,5  A1,25  A0,63  A0,315  A0,14 : Lượng sót tích lũy trên các sàng kích thước mắt sàng tương ứng là , ; , ; , ; , và , mm. Theo môđun độ lớn, khối lượng th tích xốp, lượng hạt nhỏ hơn ,14 mm và đường bi u diễn thành phần hạt, cát dùng cho bê tông nặng được chia ra làm nhóm: to, vừa, nhỏ và rất nhỏ. ảng 1.2. Các chỉ tiêu theo nhóm cát theo TCVN 7570 – 2006 [8]. Tên các ch tiêu Mức theo nhóm cát To Vừa Lớn hơn , đến , đến 2,5 - Khối lượng th tích xốp, kG/m3, không nhỏ hơn 1.400 1.300 1.200 1.150 - Lượng hạt nhỏ hơn , mm tính bằng khối lượng cát, không lớn hơn 10 10 20 35 - Mô đun độ lớn Nhỏ đến nhỏ hơn Rất nhỏ , đến nhỏ hơn Cát đảm bảo ch tiêu ở Bảng . thuộc nhóm to và vừa cho phép sử dụng cho bê tông tất cả các mác, cát nhóm nhỏ được phép sử dụng cho bê tông mác tới , còn cát nhóm rất nhỏ được phép sử dụng cho bê tông mác tới . 10 Hình 1.6. iểu đồ xác định nhóm cát Trong đó: : Vùng cát to và vừa; : Vùng cát nhỏ; : Vùng cát rất nhỏ b.3. Lượng tạp chất: Cát càng sạch thì chất lượng của bê tông càng tốt. Theo TCVN [8] hàm lượng các tạp chất của cát dùng cho bê tông nặng như sau: ảng 1.3. Hàm lượng các tạp chất của cát dùng cho bê tông nặng Hàm lượng tạp chất, Tạp chất - 2006 khối lượng, không lớn hơn Bê tông cấp cao Bê tông cấp thấp hơn B hơn và bằng B30 Vữa - Sét cục và các tạp chất Không được có dạng cục 0,25 0,50 - Hàm lượng bùn, bụi, sét 3,00 10,00 1,50 Khi cát ẩm th tích của nó bị biến đ i, ở độ ẩm ÷ th tích của cát có th tăng lên ÷ . Vì vậy nếu định lượng cát theo th tích thì cần hiệu ch nh lại th tích của nó theo độ ẩm thực tế. 1.3.4. Đá ăm a. Vai trò của đá dăm: Đá dăm là cốt liệu có cở hạt từ mm ÷ cho bê tông. mm, chúng tạo ra bộ khung chịu lực b. Yêu cầu đối với đá dăm: Chất lượng cốt liệu lớn được đặc trưng bởi các ch tiêu cường độ, thành phần hạt và độ lớn, lượng tạp chất. 11 b.1. Cường độ của đá dăm: Cường độ của đá dăm được xác định thông qua thí nghiệm nén một lượng đá trong xi lanh bằng thép và được gọi là độ nén dập. Đá làm cốt liệu lớn cho bê tông phải có cường độ thử trên mẫu đá nguyên khai hoặc mác xác định thông qua giá trị độ nén dập trong xi lanh lớn hơn lần cường độ chịu nén của bê tông khi dùng đá gốc phún xuất, biến chất; lớn hơn , lần cấp cường độ chịu nén của bê tông khi dùng đá gốc trầm tích. Mác đá dăm xác định theo giá trị độ nén dập trong xi lanh. ảng 1.4. Mác của đá dăm từ đá thiên nhiên theo độ nén dập theo TCVN 7570 – 2006 [8]. Độ nén dập trong xi lanh ở trạng thái bão hoà nước, Mác đá dăm Đá trầm tích 140 - 120 Đến khối lượng Đá phún xuất xâm nhập Đá phún xuất phun trào và đá biến chất Đến Đến Lớn hơn đến Lớn hơn đến 100 Lớn hơn đến Lớn hơn đến 20 Lớn hơn đến 80 Lớn hơn đến Lớn hơn đến Lớn hơn đến 60 Lớn hơn đến Lớn hơn đến 40 Lớn hơn đến - - 30 Lớn hơn đến - - 20 Lớn hơn đến - - - * Ch số mác đá dăm xác định theo cường độ chịu nén, tính bằng MPa tương đương với các giá trị ; ; ...; khi cường độ chịu nén tính bằng kG cm2. b.2. Thành phần hạt của cốt liệu lớn: Cốt liệu lớn có th được cung cấp dưới dạng h n hợp nhiều cỡ hạt hoặc các cỡ hạt riêng biệt. Thành phần hạt của cốt liệu lớn bi u thị bằng lượng sót tích luỹ trên các sàng, được quy định trong TCVN – 2006 [8].