Báo cáo khoa học: "Bê tông c-ờng độ cao Thiết kế hỗn hợp bê tông cường độ cao"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Nguyễn Phương Hà Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

110
lượt xem 33
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết này giới thiệu tóm tắt công nghệ sản xuất bê tông (BT) c-ờng độ cao bằng cách sử dụng các vật liệu độn xi măng và phụ gia giảm n-ớc - một trong những tiến bộ kỹ thuật về bê tông xi măng (BTXM) đã đ-ợc áp dụng rộng rãi ở các n-ớc phát triển từ những năm 1970.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "Bê tông c-ờng độ cao Thiết kế hỗn hợp bê tông cường độ cao"

Bª t«ng c−êng ®é cao ThiÕt kÕ hçn hîp bª t«ng c−êng ®é cao PGS. NguyÔn Quang Chiªu Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶i Tãm t¾t: Bμi viÕt nμy giíi thiÖu tãm t¾t c«ng nghÖ s¶n xuÊt bª t«ng (BT) c−êng ®é cao b»ng c¸ch sö dông c¸c vËt liÖu ®én xi m¨ng vμ phô gia gi¶m n−íc - mét trong nh÷ng tiÕn bé kü thuËt vÒ bª t«ng xi m¨ng (BTXM) ®· ®−îc ¸p dông réng r·i ë c¸c n−íc ph¸t triÓn tõ nh÷ng n¨m 1970. Summary: This article introduce briefly the technology for hight-intensity concrete production by means of materials mixed with cement and additives, which is one of the technological advances on concrete production, widely applied in developed countries since the 1970s. cã c¸c tÝnh chÊt xi m¨ng vµ tÝnh chÊt puz¬lanic, Tõ nh÷ng n¨m 1970, ®· cã nhiÒu tiÕn bé l¾p ®Çy kÏ hë gi÷a c¸c h¹t xi m¨ng, t¹o thµnh c¸c trong c«ng nghÖ chÕ t¹o hçn hîp BTXM. Mét hçn hîp cã Ýt lç rçng chøa khÝ vµ n−íc nhÊt. trong nh÷ng tiÕn bé nµy lµ s¶n xuÊt ®−îc c¸c hçn hîp bª t«ng c−êng ®é rÊt cao b»ng c¸ch sö dông Sö dông c¸c vËt liÖu nµy nh»m thay thÕ mét c¸c vËt liÖu trén xi m¨ng vµ phô gia gi¶m n−íc. phÇn xi m¨ng trong bª t«ng võa gi¶m ®−îc gi¸ thµnh, võa lµm s¹ch m«i tr−êng. I.2. C¸c vËt liÖu ®én xi m¨ng ¶nh h−ëng I. VËt liÖu ®én xi m¨ng nhiÒu ®Õn c¸c tÝnh chÊt cña BTXM. Tro bay vµ c¸c puzolan kh¸c c¶i thiÖn tÝnh dÔ thi c«ng vµ I.1. C¸c lo¹i vËt liÖu trén víi xi m¨ng th−êng viÖc hoµn thiÖn bª t«ng còng nh− gi¶m sù næi dïng lµ puzowlan, chñ yÕu lµ tro bay, xØ lß cao n−íc vµ sù ph©n tÇng cña hçn hîp bª t«ng. Sù d¹ng h¹t vµ khãi silice. hydrat ho¸ cña bª t«ng ph¸t triÓn chËm, t¨ng thêi Puz¬lan lµ vËt liÖu silice - alumin hoÆc silice gian ng−ng kÕt vµ thêi gian ®«ng cøng nh−ng sau khi nghiÒn vµ trén víi n−íc, sÏ ph¶n øng víi gi¶m sù to¶ nhiÖt khi thuû ho¸. C−êng ®é ph¸t Ca(OH2) cã trong bª t«ng t¹o thµnh hçn hîp cã triÓn víi tèc ®é chËm, ®¹t c−êng ®é sau 90 ngµy, tÝnh chÊt xi m¨ng. Cã 3 lo¹i puz¬lan ®−îc ghi nh−ng cã thÓ ®¹t c−êng ®é cuèi cïng rÊt cao trong quy ®Þnh sö dông trong bª t«ng: (®Õn 100 MPa). §é thÊm cña bª t«ng gi¶m, c¶i thiÖn ®é bÒn chèng ¨n mßn sunfat, ®é bÒn ®èi víi - Lo¹i N: Puz¬lan thiªn nhiªn nh− ®¸ phiÕn c¸c ph¶n øng kiÒm vµ chèng ¨n mßn cèt thÐp. XØ silice, thuû tinh nói löa, diatomit. lß cao d¹ng h¹t còng cã ph¶n øng t−¬ng tù ®èi víi bª t«ng, tuy nhiªn sù ph©n tÇng vµ næi n−íc - Lo¹i F: Tro bay, lµ phô phÈm thu ®−îc tõ cã thÓ nghiªm träng h¬n. qu¸ tr×nh ®èt than c¸m anthracite. - Lo¹i C: Tro bay, lµ phô phÈm thu ®−îc tõ qu¸ tr×nh ®èt than n©u. II. Bª t«ng c−êng ®é cao Tro bay ®−îc sö dông réng r·i lµ c¸c phô II.1. B¶ng 1 lµ hÖ thèng ph©n cÊp kiÕn nghÞ phÈm thu ®−îc tõ c¸c nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn mµ cña bª t«ng th«ng th−êng vµ bª t«ng c−êng ®é chÊt ®èt lµ tham c¸m anthracite. cao cïng mét sè thµnh phÇn vµ ®Æc tÝnh cña chóng. XØ lß cao d¹ng h¹t lµ phô phÈm cña viÖc luyÖn thÐp, còng cã tÝnh chÊt xi m¨ng. B¶ng 2 lµ mét sè hçn hîp bª t«ng c−êng ®é cao ®iÓn h×nh ®−îc sö dông trong mét sè c«ng Khãi silice lµ vËt liÖu ®Æc biÖt mÞn, kÝch cì tr×nh x©y dùng gÇn ®©y. chØ b»ng 1% cì h¹t trung b×nh cña XM. Khãi silice
B¶ng 1 Ph©n cÊp c−êng ®é bª t«ng Bª t«ng Bª t«ng Bª t«ng c−êng ®é Th«ng sè Bª th«ng th−êng c−êng ®é cao c−êng ®é rÊt cao ®Æc biÖt cao < 50 > 150 C−êng ®é, MPa 50 - 100 100 - 150 > 0,45 < 0,25 Tû lÖ N/X 0,45 - 0,30 0,30 - 0,25 WRA/HRWR* HRWR* Phô gia ho¸ häc Kh«ng cÇn HRWR Khãi Silice** Khãi Silice** Phô gia kho¸ng vËt Kh«ng cÇn Tro bay > 10 - 10 < 10 - 13 10 - 11 10 - 12 HÖ sè thÊm, cm/s * WRA - Water reducing admixture: phô gia gi¶m n−íc; HRWR - High-rangge water reduceing: phô gia siªu dÎo ** Còng cã thÓ chøa tro bay. B¶ng 2 C¸c c«ng tr×nh x©y dùng Thµnh phÇn cña Qu¶ng tr−êng Nhµ cao tÇng CÇu Joigtly, Scotra Plaza Two Union bª t«ng th¸p n−íc Larentienne Ph¸p 1989 Toronto 1987 Square 1988 Chicago 1975 Canada, 1984 Tû lÖ N/vËt liÖu XM 0,35 0,37 0,27 0,31 0,25 3 N−íc, kg/m 195 165 135 145 130 Xi m¨ng, kg/m3 505 451 500 315 513 3 Khãi Silice, kg/m - - 30 36 43 Tro bay, kg/m3 60 - - - - 3 XØ lß cao, kg/m - - - 137 - Cèt liÖu th«, kg/m3 1030 1030 1100 1130 1080 Cèt liÖu nhá, kg/m3 630 745 700 745 685 Phô gia gi¶m n−íc, ml/m3 975 - - 900 - 3 Phô gia chËm ng−ng kÕt, l/m - 4,5 1,8 - - Phô gia siªu dÎo, l/m3 - 11,25 14 5,9 15,7 f ë 28 ngµy, MPa 64,8 79,8 92,5 83,4 119 f ë 91 ngµy, MPa 78,6 87 106,5 93,4 145 II.2 C¸c vËt liÖu, còng nh− qu¸ tr×nh r¶i hçn II.3 §Ó chän tû lÖ phèi hîp cña bª t«ng tro hîp bª t«ng c−êng ®é cao ph¶i ®−îc khèng chÕ bay c−êng ®é cao ë trong phßng thÝ nghiÖm, cã chÆt chÏ. thÓ sö dông ph−¬ng ph¸p cña ViÖn bª t«ng Mü trong tiªu chuÈn ACI 211 - 4R - 93. Tr×nh tù thiÕt §Ó ®¶m b¶o dÝnh b¸m tèt gi÷a xi m¨ng vµ kÕ hçn hîp bª t«ng c−êng ®é cao theo ph−¬ng ®¸, cèt liÖu th« th−êng dïng lµ ®¸ d¨m h¹t nhá. ph¸p ACI nh− sau: Cèt liÖu cã Dmax = 9,5 mm hoÆc 12,5 mm nãi - X¸c ®Þnh c−êng ®é thiÕt kÕ trung b×nh chung dÝnh b¸m tèt víi xi m¨ng. Cèt liÖu nhá ph¶i yªu cÇu: C−êng ®é nµy ph¶i lín h¬n c−êng ®é cã m«®uyn ®é mÞn gi÷a 2,5 vµ 3,2 vµ ph¶i h¹n chÕ hµm l−îng c¸c h¹t nhá h¬n 150 μm vµ 300 yªu cÇu cña ®Ò ¸n lµ 10 MPa ®Ó ®¶m b¶o hÖ sè μm ®Ó gi¶m l−îng n−íc yªu cÇu. Dïng c¸t thiªn v−ît c−êng ®é cÇn thiÕt. nhiªn th−êng cho c−êng ®é cao h¬n so víi dïng - Chän ®é sôt thiÕt kÕ: Víi bª t«ng dïng c¸t nghiÒn. phô gia siªu dÎo, ®Ò nghÞ dïng ®é sôt 25 ÷ 50 mm (tr−íc khi trén phô gia). Víi c¸c bª t«ng kh¸c §Ó ®¶m b¶o ®é dÔ thi c«ng cña hçn hîp bª ®é sôt ph¶i lµ 50 ÷ 100 mm t«ng khi tû lÖ N/vËt liÖu XM thÊp ph¶i dïng phô gia gi¶m n−íc (WRA) hoÆc phô gia siªu dÎo - Chän cì h¹t lín nhÊt cña cèt liÖu: Víi (HRWR). §Ó b¶o ®¶m thêi gian hoµn thiÖn ®èi víi bª t«ng c−êng ®é yªu cÇu ®Õn 60 MPa cã thÓ hçn hîp bª t«ng kh«, th−êng dïng phô gia lµm dïng cèt liÖu víi Dmax = 19 mm hoÆc 25 mm. Víi chËm ng−ng kÕt. bª t«ng c−êng ®é cao h¬n, ®Ò nghÞ dïng cèt liÖu
- X¸c ®Þnh l−îng tro bay sö dông: Víi tro cã Dmax = 9,5 mm hoÆc 12,5 mm. Ngoµi ra Dmax bay lo¹i F, ®Ò nghÞ sö dông 15 ÷ 20% vËt liÖu kh«ng ®−îc lín h¬n 1/5 chiÒu réng cña khu«n xi m¨ng tæng céng vµ 20 ÷ 35% ®èi víi tro bay mÉu, hoÆc 1/3 chiÒu dµy tÊm, hoÆc 3/4 kho¶ng lo¹i C. B¶ng 3 - TÝnh l−îng cèt liÖu th«, n−íc, vËt C¸c tû lÖ gÇn ®óng cña hçn hîp bªt«ng c−êng ®é cao liÖu XM, tro bay vμ XM theo yªu cÇu cho 1 m3 bª t«ng. Sè l−îng vËt liÖu kh¸c cã thÓ Thµnh phÇn Cì h¹t lín nhÊt Dmax (mm) x¸c ®Þnh tõ l−îng n−íc, tû lÖ N/vËt liÖu XM 9,5 12,5 19 25 vµ tû lÖ% tro bay. Cèt liÖu th« (m3/m3 BT) 0,65 0,68 0,72 0,75 - TÝnh thÓ tÝch cèt liÖu nhá yªu cÇu N−íc trén (kg/m3 BT) khi ®é sôt: tõ tæng thÓ tÝch c¸c thµnh phÇn trªn ®©y vµ - 25 ÷ 50 mm 184 175 169 166 cña khÝ tï. Sö dông träng l−îng riªng cña - 50 ÷ 75 mm 190 184 175 172 nã ®Ó x¸c ®Þnh khèi l−îng cña cèt liÖu nhá - 75 ÷ 100 mm 196 190 181 178 yªu cÇu. Hµm l−îng khÝ tï (%) - Cã phô gia siªu dÎo 3,0 2,5 2,0 1,5 - NÕu sö dông phô gia siªu dÎo - Kh«ng cã phô gia siªu dÎo 2,5 2,0 1,5 1,0 (HRWR) th× sè l−îng yªu cÇu dùa trªn quy ®Þnh cña nhµ chÕ t¹o - l−îng n−íc trén sö dông ph¶i ®−îc gi¶m theo l−îng phô gia c¸ch gi÷a c¸c thanh cèt thÐp. sö dông. - Chän tû lÖ gÇn ®óng cña cèt liÖu th«, - TÝnh to¸n c¸c sè l−îng cña hçn hîp l−îng n−íc trén vµ l−îng khÝ tõ b¶ng 3. trén thö, hiÖu chØnh l−îng n−íc trén theo thÓ tÝch - Chän tû lÖ N/XM theo h×nh 1. Gi¸ trÞ tû lÖ cña HRWR. N/XM cho c−êng ®é thiÕt kÕ trung b×nh ph¶i dÉn - HiÖu chØnh c¸c sè l−îng cña hçn hîp ®Õn kÕt qu¶ lµ c¸c c−êng ®é cña c¸c mÎ trén thÝ theo ®é Èm cña cèt liÖu. NÕu cèt liÖu kh«ng b·o nghiÖm ph¶i cao h¬n 10% so víi c−êng ®é trung hoµ th× ph¶i thªm n−íc. NÕu cèt liÖu cã n−íc mÆt b×nh trªn. §ã lµ do c−êng ®é trung b×nh thu ®−îc th× ph¶i bít n−íc. tõ c¸c mÎ trén thÝ nghiÖm, theo kinh nghiÖm th−êng cao h¬n kho¶ng 10% c−êng ®é trung b×nh - Trén c¸c vËt liÖu theo tõng mÎ. ThÝ cña hçn hîp nµy khi thi c«ng t¹i hiÖn tr−êng. nghiÖm ®é sôt (tr−íc vµ sau khi cho HRWR), ®é dÔ thi c«ng, ®é cøng vµ ®óc c¸c mÉu h×nh trô ®Ó C¸c sè liÖu trong h×nh 1 lµ c−êng ®é ë 28 thÝ nghiÖm c−êng ®é. ngµy tuæi. TrÞ sè lín nhÊt quy ®Þnh cña tû lÖ N/XM - Ph©n tÝch c¸c kÕt qu¶ cña hçn hîp thÝ nghiÖm, hiÖu chØnh c¸c tû lÖ phèi hîp NÕu cÇn råi lµm l¹i c¸c thÝ nghiÖm. Sau khi cã mét hçn hîp chÊp nhËn ®−îc th× tÝnh to¸n c¸c tû lÖ s¶n xuÊt. III. VÝ dô ¸p dông ThiÕt kÕ mét hçn hîp bª t«ng ë trong phßng thÝ nghiÖm víi c¸c vËt liÖu vµ quy ®Þnh kü thuËt sau: - C−êng ®é tèi thiÓu yªu cÇu ë 28 ngµy tuæi: 45 MPa - Tro bay sö dông, lo¹i F, H×nh 1. träng l−îng riªng 2,25 g/cm3: 20% cã thÓ t¨ng kho¶ng 0,02 víi c¸c c−êng ®é cao - Sö dông phô gia siªu dÎo (HRWR); h¬n vµ kho¶ng 0,04 víi c¸c c−êng ®é thÊp h¬n ®èi víi c−êng ®é bª t«ng dù tÝnh ë 56 ngµy tuæi. - Cèt liÖu th« (®¸ d¨m) víi c¸c th«ng sè sau:
+ N−íc: 169 kg/1000 kg/m3 = 0,169 m3 + Dmax = 19 mm + Dung träng kh«: 1650 kg/m3 + Tro bay 84 kg/(2,25 x 1000 kg/m3) = 0,037 m3 + Träng l−îng riªng: 2,63 g/cm3 + Xi m¨ng 338 kg/(3,15 x 1000 kg/m3) = + §é hót n−íc: 1,4% 0,107 m3 - Cèt liÖu nhá (c¸t) víi c¸c th«ng sè sau: + KhÝ tï: 2% x 1 m3 = 0,020 m3 3 + Träng l−îng riªng: 2,67 g/cm + Tæng céng: 0,785 m3 + §é hót n−íc: 1,2% Tõ ®ã, thÓ tÝch yªu cÇu cña cèt liÖu nhá lµ H·y tÝnh to¸n sè l−îng yªu cÇu cña c¸c vËt 1 - 0,785 = 0,215 m3 liÖu cho 0,03 m3 hçn hîp. Vµ khèi l−îng cña cèt liÖu nhá lµ: 0,215 x Víi ®Çu bμi nh− trªn, qu¸ tr×nh tÝnh to¸n (2,67 x 1000 kg/m3) = 574 kg nh− sau: - Tû lÖ cña HRWR theo quy ®Þnh cña nhµ - C−êng ®é thiÕt kÕ trung b×nh ë 28 ngµy tuæi chÕ t¹o lµ 900 ml/100 kg XM, tõ ®ã cã thÓ tÝnh = 45 + 10 = 55 MPa (c−êng ®é kú väng trung ®−îc: 900 ml/100 kg x 338 kg = 3042 ml hay b×nh ë trong phßng thÝ nghiÖm > 10%). 3,042 lÝt cho 1 m3 bª t«ng. - §é sôt thiÕt kÕ ph¶i 25 ÷ 50 mm (tr−íc khi - Sè l−îng c¸c vËt liÖu cho mÎ trén 0,03 m3 cho phô gia siªu dÎo) lµ: - Chän cì h¹t 19 mm lµ cì h¹t thÝch hîp víi + Cèt liÖu th«: 0,03 x 1188 kg = 35,6 kg bª t«ng 45 MPa + Cèt liÖu nhá: 0,03 x 574 kg = 17,2 kg C¸c tû lÖ sö dông lÊy theo b¶ng 3, cô thÓ nh− sau: + Tro bay: 0,03 x 84 kg = 2,52 kg 3 3 + Cèt liÖu th«: 0,72 m /m BT + Xi m¨ng: 0,03 x 338 kg = 10,14 kg + N−íc: 169 kg/m3 BT + HRWR: 0,03 x 3042 ml = 91 ml = 0,091 kg + KhÝ tï: 2% + N−íc: 0,03 x 169 kg - 0,091 kg = 4,98 kg Theo h×nh 1, trÞ sè cña tû lÖ N/vËt liÖu - C¸c thÝ nghiÖm cho thÊy cèt liÖu nhá chøa XM = 0,4 víi c−êng ®é bª t«ng 55 MPa, cèt liÖu 6% n−íc, cßn cèt liÖu th« ë tr¹ng th¸i kh«. N−íc cã ®−êng kÝnh Dmax = 19 mm vµ cã sö dông thõa cña cèt liÖu nhá = 6,2 - 1,2 = 5% vµ l−îng HRWR (c−êng ®é kú väng trung b×nh trong phßng n−íc thõa: 0,05 x 17,2 = 0,86 kg. thÝ nghiÖm víi tû lÖ nµy sÏ lµ 55 MPa + 10% = 60,5 MPa). - L−îng n−íc yªu cÇu ph¶i t¨ng thªm cho cèt liÖu th« lµ = 0,014 x 35,6 = 0,5 kg. - Hµm l−îng tro bay lo¹i F lÊy b»ng 20% lµ chÊp nhËn ®−îc. - L−îng cèt liÖu nhá yªu cÇu lµ: 17,2 + (0,062 x 17,2) = 18,3 kg - C¸c sè l−îng sö dông cho 1 m3 hçn hîp lµ: + Cèt liÖu th«: 0,72 x 1650 = 1188 kg/m3 - L−îng cèt liÖu th« yªu cÇu lµ: 35,6 kg 3 + N−íc 169 kg/m Tõ ®ã sè l−îng cuèi cïng cña c¸c vËt liÖu cho mét mÎ trén lµ: + VËt liÖu XM 109 kg/0,4 = 422 kg/m3 + Cèt liÖu th«: 35,6 kg Trong ®ã tro bay 20% x 422 kg = 84 kg + Cèt liÖu nhá: 18,3 kg Xi m¨ng 422 - 84 = 338 kg + N−íc: 4,62 kg KhÝ tï: 2% + Tro bay: 2,52 kg - ThÓ tÝch c¸c thµnh phÇn trªn ®©y chiÕm chç: + Xi m¨ng:10,14 kg 3 + Cèt liÖu th« 1188 kg/(2,62 x 1000 kg/m ) = + HRWR: 91 ml ♦ 0,452 m3