Tải bản đầy đủ

Giáo trình bài tập 6 bài tập cơ học 02

Bê-tông và công nghệ bê-tông

Vật Liệu Xây Dựng
(Construction Materials)
Bộ môn Vật liệu Silicat
Khoa Công Nghệ Vật Liệu
Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-2

Vật liệu bê-tông

Đập ItapulItapul- Brasil

CỐT LIỆU
> 8mm

BEÂ
TOÂNG


CHẤT KẾT
DÍNH

NƯỚC + PHỤ
GIA

Định nghĩa:
Bê tông là compozit giữa pha nền là chất kết dính và pha phân tán là các loại
cốt liệu (cát, đá, sợi…)

Sân vận động San Fransico
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-3

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-4


Nước
ước

VD Bê-tông

Lỗ rỗng,
bọt
bọt khí
khí

Phụ gia

Chất kết dính
Là những thành phần có khả năng tạo kết dính với
các thành phần khác

Xi măng
Tp nề
nền kế

kết dí
dính

Một số chất kết dính thường sử dụng: CKD thủy lực,
CKD silicat, CKD Polymer
Cát
Cát
Tp phân tá
tán
làm
làm khung
chịu
chịu lự
lực
Đá, sỏ
sỏi….

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-5

6-6

PHÂN LOẠI

Cốt liệu
Là những thành phần không có khả năng tạo kết dính và có
khả năng làm tăng một số tính chất của bê tông (kinh tế, nứt..)

Phân loại bê tông theo khối lượng thể tích:
- Bê tông rất nặng: trên 2500kg/m3
- Bê tông nặng:1800 – 2500 kg/m3
- Bê tông nhẹ: 500 – 1800 kg/m3
- Bê tông rất nhẹ: khối lượng thể tích nhỏ hơn 500 kg/m3.
Phân loại theo chất kết dính:
- Bê tông xi măng
Chất kết dính sử dụng là các loại xi măng porland và các loại xi măng trên
cơ sở xi măng porland

Cốt liệu sử dụng trong bê tông có thể phân theo hình dạng gồm
- Cốt liệu dạng hạt
- Cốt liệu dạng sợi
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-7

Cơ chế đóng rắn là đóng rắn thủy lưc
- Bê tông silicat
Trên cơ sở chất kết dính là vôi
- Bê tông polyme
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-8


PHÂN LOẠI
Phân loại bê tông theo công nghệ sản xuất :
BT tươi, cấu kiện đúc sẵn và một số loại đặc biệt.

BÊ TÔNG THƯỜNG TRÊN NỀN
CHẤT KẾT DÍNH XI MĂNG

Phân loại theo công dụng
bê tông làm đường, dân dụng….
Phân loại theo khả năng làm việc
Bê tông thường, bê tông tự chảy, bê tông tự lèn, bê
tông khối lớn,
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-9

6-10

HỒ XI MĂNG, VỮA VÀ BÊ TÔNG

HỖN HỢP BÊ TÔNG XI MĂNG
Định nghĩa:
Là hỗn hợp bao gồm hồ xi măng và cốt liệu
- Hồ xi măng: là hỗn hợp của nước, chất kết dính, phụ gia và pha khí
- Cốt liệu: không gây phản ứng phụ với xi măng.

Ximăng

Nước

Phụ gia

Hồ xi măng
Cốt liệu mịn

Cốt liệ
liệu lớ
lớn

Vữa

Bê tông
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-11

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-12


Vữa XM kế
kết dí
dính; ~40
~40--30% th
thể tích.
tích.

Nước;
ước; ~70
~70--50% th
thể tích
tích

Cốt liệ
u lự
liệu khung chị
chịu
lực; ~60~60-70% th
thể tích
tích

Xi măng;
măng; ~30
~30-50% th
thể tích
tích

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

Hạt
Hạt xi măng

nước
ước

Sp thủ
thủy hó
hóa

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-13

6-14

THÀNH PHẦN

Khái niệm theo cấu trúc
Là hỗn hợp compozit của 3 thành phần:

• Khung chịu lực
• Pha kết dính
• Thành phần chuyển tiếp giữa chúng
Chất lượng cũng như tính chất bê-tông phụ thuộc
đồng thời vào 3 thành phần cấu tạo nêu trên.
- Hồ xi măng: chiếm từ 30- 40% thể tích của bê tông
-VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-15

Cốt liệu :chiếm từ 60- 70 % thể tích của bê tông.
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-16


NHÀO
O TR
TRỘ
ỘN
NHÀ

0h0h-3/5h
trạng
trạng
thái
thái vữ
vữa

RẮ
ẮN
ĐÓNG R

Tính chất theo thời gian

Thành phần và chi phí

3/5h – 28ngà
y
28ngày
cấu trú
c
trúc
khung chị
chịu lự
lực

Kết cấ
cấu
chịu
chịu lự
lực
và tính
tính bề
bền

Phát
ng
Phát triể
triển cườ
cường
độ
độ chậ
chậm
khi có
có nước
ước

x2
x2
1 ngà
y
ngày

3 ngà
y
ngày

Tháo
Tháo khuôn, cố
cốp-pha
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

Hỗn hợp BT: là hỗn hợp giữa hồ xi măng và cốt liệu.

Chịu
c
Chịu lự
lực đượ
được

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-17

CÁC TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP BÊTÔNG

28 ngà
ngày

6-18

CÁC TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP BÊTÔNG
1. Tính công tác

1. Tính công tác

Độ sụt: là giá trị xác định tính công tác của hỗn hợp BT thông qua côn

Là khả năng lấp đầy khuôn nhưng vẫn đảm bảo cho hỗn hợp bê tông một độ
đồng nhất nhất định

hình nón chuẩn.

Theo thời gian: tính công tác của bê tông giảm dần:

- Là sự chênh lệch chiều cao của khối hỗn hợp BT và côn hình nón.

- Độ phân tán của pha rắn tăng

Tổn thất độ sụt: là khả năng giảm độ sụt theo thời gian của hỗn hợp BT

- Độ nhớt tăng do sự tạo thành các khoáng có khả năng kết dính

- Theo thời gian, tổn thất độ sụt của hỗn hợp BT càng lớn.

- Do quá trình mất nước

- Khả năng tổn thất độ sụt của hỗn hợp BT càng bé thì tính công tác

→ Giảm độ nhớt của hỗn hợp BT, làm tính công tác của BT GIẢM

của hỗn hợp BT càng cao

Thông số kĩ thuật thể hiện tính công tác của bê tông

Độ xòe: là giá trị xác định tính công tác của hỗn hợp vữa bằng bàn dằn

- Độ sụt.

Độ xòe được xác định thông qua đường kính trung bình của bề mặt

- Khả năng tổn thất độ sụt và độ xòe (cho vữa)
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-19

khối vữa.

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-20


CÁCH THỬ ĐỘ SỤT

DỤNG CỤ XÁC ĐỊNH

Kích thước côn hình nón cụt ,mm

N0 - 1

N0 - 2

Đường kính đáy nhỏ
Đường kính đáy lớn
Chiều cao

100
200
300

150
300
450

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-21

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-22

6-23

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-24

Tay cầm
Thân
Quai đế

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông


CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
1.1 Tỉ lệ N/X (W/C)

ĐC (m m )

- Lượng nước nhào trộn = Lượng nước cho phản ứng thủy hóa +
lượng nước tạo độ linh động.
- Lượng nước tạo độ linh động → quyết định tính công tác

Tăng tỉ lệ N/X, tính công tác của hỗn
hợp BT tăng. Tuy nhiên, một số hạn
chế khi tăng N/X:

140
130
120

- Làm giảm cường độ

110
100
0.42

0.44

0.46

0.48

0.5

0.52
N/X

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-25

- Tăng khả năng tách nước của hỗn
hợp.
- Tăng khả năng nứt của bê tông

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-26

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
1.2 Loại ximăng
Type of
portland
cement
I (mean)
II (mean)
III (mean)
IV (mean)
V (mean)
White (mean)

C3S

C2S

C3A

C4AF

Blaine
fineness
m2/kg

54
55
55
42
54

18
19
17
32
22

10
6
9
4
4

8
11
8
15
13

369
377
548
340
373

63

18

10

1

482

Potential compound composition,%

Ảnh hưởng của tp khoáng đến tính công tác

Ảnh hưởng của loại XM đến tính công tác do:
-

Khác nhau về thành phần khoáng

-

Khác nhau về độ mịn

-

Hàm lượng phụ gia đầy
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-27

Hydrated
cement
compound

Nonevaporable
(combined) water content
(g water/g cement
compound)

C3S hydrate

0.24

C2S hydrate

0.21

C3A hydrate

0.40

C4AF hydrate

0.37

Free lime
(CaO)

0.33

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-28


CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

CÁC TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP BÊTÔNG

1.3 Phụ gia
- Phụ gia hóa dẻo, siêu dẻo: Tác dụng làm giảm lượng nước,
tăng tính công tác.
- Phụ gia khoáng hoạt tính và phụ gia đầy: Ảnh hưởng đến độ
mịn và thành phần khoáng
1.4 Cốt liệu
- Tính công tác của hỗn hợp BT phụ thuộc vào:
+ Kích thước của cốt liệu.
+ Bề mặt và hình dáng của cốt liệu
+ Hàm lượng tạp chất.
+ Đặc tính của cốt liệu
1.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm

2. Độ giữ nước
- Là khả năng giữ nước và đảm bảo độ đồng nhất của hỗn hợp trong
suốt thi công và gia công chấn động
- Độ giữ nước được xác định bằng khả năng tách nước phân tầng của
hỗn hợp BT
- Cách xác định khả năng tách nước
% tachnuoc
-

H
=

1

− H
H C

0

Hc: Chiều cao của 400ml hồ xi măng
H0: Chiều cao của lớp nước bề mặt lúc ban đầu
H1: Chiều cao của lớp nước sau khi tách nước

Nhiệt độ càng cao, tính công tác của hỗn hợp BT càng giảm
1.6 Ảnh hưởng của gia công chấn động
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-29

6-30

CÁC TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP BÊTÔNG
2. Độ giữ nước (khả năng tách nước)

Sự tách
c
tách nướ
nước

Nguyên nhân của hiện tượng tách nước

Lớp nướ
c nổ
nước
nổi

- Do lực liên kết giữa các phần tử (xi măng, cốt liệu…)
không đủ lớn để giữ lớp nước liên kết bề mặt. Dẫn đến
hiện tượng nước tách lên bề mặt.

lên tren mặ
mặt

Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tách nước.
- Tỉ lệ N/X
Lượng nước nhào trộn lớn nhất không gây tách nước là
1,65N (N: lượng nước tiêu chuẩn của xi măng).
- Bề mặt cốt liệu lớn.
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-31

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-32


Sự tách nước
Sự tách
c
tách nướ
nước
Lớp nướ
c nổ
nước
nổi

g
ron
c t uản

nư o q
ch ma
T á ỗng
r
lỗ

lên tren mặ
mặt

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-33

6-34

CÁC TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP BÊTÔNG
3. Hàm lượng bọt khí và khối lượng thể tích

Sự phân tầ
tầng

- Hàm lượng bọt khí: là % thể tích bọt khí chứa trong 1m3
hỗn hợp bê tông.
- Với hỗn hợp BT nặng. Hàm lượng bọt khí chứa trong 1m3
không vượt quá 8%.
Các yếu tố ảnh hưởng
- Vật liệu chế tạo.
- Phương pháp đầm chặt.
- Phụ gia.
Hàm lượng bọt khí và khối lượng thể tích của hỗn hợp bê
tông tỉ lệ nghịch với nhau.
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-35

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-36


CẤU TRÚC BÊ TÔNG ĐÓNG RẮN

Trong bê tông đóng rắn:
- Xi măng đã đóng rắn có vai trò là nền đóng vai trò liên kết các hạt cốt liệu
với nhau
- Cốt liệu đóng vai trò là khung xương chịu lực
- Vùng chuyển tiếp: Là lớp ximăng đóng rắn mỏng (50µm bao xung
quanh các hạt cốt liệu thô)
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-37

Portland Cement Compound Hydration Reactions (Oxide Notation)

Ca(OH)2

Monosunfat

2 (3CaO•SiO2)
Tricalcium silicate

+ 11 H2O
Water

= 3CaO•2SiO2•8H2O
Calcium silicate
hydrate (C-S-H)

+ 3 (CaO•H2O)
Calcium hydroxide

2 (2CaO•SiO2)
Dicalcium silicate

+ 9 H2O
Water

= 3CaO•2SiO2•8H2O
Calcium silicate
hydrate (C-S-H)

+ CaO•H2O
Calcium hydroxide

3CaO•Al2O3
Tricalcium aluminate

+ 3 (CaO•SO3•2H2O)
Gypsum

+ 26 H2O
Water

= 6CaO•Al2O3•3SO3•32H2O
Ettringite

2 (3CaO•Al2O3)
Tricalcium aluminate

+
+ 4 H2O
6CaO•Al2O3•3SO3•32H
Water
2O
Ettringite

= 3 (4CaO•Al2O3•SO3•12H2O)
Calcium monosulfoaluminate

3CaO•Al2O3
Tricalcium aluminate

+ CaO•H2O
Calcium hydroxide

+ 12 H2O
Water

= 4CaO•Al2O3•13H2O
Tetracalcium aluminate hydrate

4CaO• Al2O3•Fe2O3
Tetracalcium
aluminoferrite

+ 10 H2O
Water

+ 2 (CaO•H2O)
Calcium hydroxide

= 6CaO•Al2O3•Fe2O3•12H2O
Calcium aluminoferrite
hydrate

6-38

CSH
Ettringite
Ettringite

Ca(OH)2
Monosunfat tấm

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-39

CSH
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-40


CẤU TRÚC
PHA KHÍ BÊ
TÔNG ĐÓNG
RẮN
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-41

6-42

CÁC TÍNH CHẤT BÊ TÔNG ĐÓNG RẮN

CẤU TRÚC CỦA BÊ TÔNG ĐÓNG RẮN

1.1 Cường độ nén

Pha khí

- Cường độ chịu nén thường được hiểu là Mác bê tông

Pha thủy tinh : CSH ở dạng gel

Mác BT : là cường độ chịu nén trung bình ( giới hạn thấp nhất) của một
tổ mẫu chuẩn, trong điều kiện thí nghiệm chuẩn

Pha tinh thể
- Tinh thể CSH
- Tinh thể Ca(OH)2, Mg(OH)2: 20 -25% thể tích pha rắn của hồ xi
măng đóng rắn

Rn = a

- Tinh thể ettringite, monosunfat…: 15 -20% thể tích pha rắn của hồ xi
măng đóng rắn

Hình dạng và kích thước mẫu (mm)

- Cốt liệu và các hạt xi mang chưa hydrate hóa

Mẫu lập phương

Cường độ của bê tông đóng rắn được quyết định:
- Mật độ và kích thước của pha khí

Mẫu trụ

- Cấu trúc pha tinh thể
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-43

F
S

100 x100x100
150x150x150
200 x200x200
300x300x300
100 x200
150 x300
200 x 400
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

Hệ số qui đổi α
0,91
1,00
1,05
1,10
1,16
1,20
1,24
6-44


CÁC TÍNH CHẤT BÊ TÔNG ĐÓNG RẮN

CÁC TÍNH CHẤT BÊ TÔNG ĐÓNG RẮN
1. 1 Cường độ nén
Các yếu tố ảnh hưởng
Cốt liệu

1. 1 Cường độ nén

Qui luật phát triển cường độ theo thời gian
- Theo thời gian, cường độ chịu nén của đá bê tông sẽ tăng dần
- Cường độ của bê tông phát triển theo quy luật logarit
RBn = RB28 x lgn / lg28
Các yếu tố ảnh hưởng
Tỉ lệ N/X
- Mối quan hệ giữa N/X và
cường độ chịu nén (Rb )
RB = ARX (X/N + 0,5)

- Phẩm chất của cốt liệu: cường độ của cốt liệu, độ hút nước, phân bố kích
thước hạt, hàm lượng tạp chất…

Điều kiện bảo dưỡng và tạo mẫu.

A: Hệ số phụ thuộc vào cốt liệu.
RX : Cường độ nén xi măng
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-45

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-46

CÁC TÍNH CHẤT BÊ TÔNG ĐÓNG RẮN

CÁC TÍNH CHẤT BÊ TÔNG ĐÓNG RẮN

2. Khả năng thay đổi thể tích của BT

1.2 Cường độ chịu uốn và chịu kéo của BT
Bê tông có cường độ chịu uốn và kéo kém. Thông thường
- Cường độ chịu kéo của BT chỉ bằng 0,06 – 0,11 cường độ
chịu nén BT
- Cường độ chịu uốn của BT chỉ bằng 0,1 – 0,2 cường độ chịu
nén BT

Nguyên nhân:
- Do sự thành và phát triển cấu trúc đá xi măng
- Do các phản ứng hóa học: Kiềm – cốt liệu, cacbonat hóa, sulfat
hóa…

Cường độ chịu kéo và chịu uốn phụ thuộc chủ yếu vào
phẩm chất của cốt liệu tạo nên BT
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-47

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-48


CÁC TÍNH CHẤT BÊ TÔNG ĐÓNG RẮN

CÁC TÍNH CHẤT BÊ TÔNG ĐÓNG RẮN
2. Khả năng thay đổi thể tích của BT

2. Khả năng thay đổi thể tích

Hiện tượng
- Khi đóng rắn, bêtông bị co lại.
- Xảy ra nhanh trong thời gian đầu (vài ngày tuổi…). Trong vài ngày đầu độ co
khoảng 60-70% độ co của một tháng tuổi.
Các yếu tố ảnh hưởng
- Hàm lượng và loại xi măng.
+ Hàm lượng XM càng cao, khả năng thay đổi thể tích cao.
+ Khác nhau về cấu trúc khoáng → thể tích khác nhau khi hydarte hóa
+ Do nhiệt hydrate hóa của XM

- Cốt liệu sử dụng : Ảnh hưởng đến các phản ứng kiềm - cốt liệu, cacbonat
hóa…
- Điều kiện bảo dưỡng.
- Tỉ lệ W/C (N/X)
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-49

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-50

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-52

CÁC TÍNH CHẤT BÊ TÔNG ĐÓNG RẮN
3. Tính thấm nước của bê tông
Là khả năng cho nước đi qua các lỗ rỗng dưới áp lực nước thủy tĩnh
Tính thấm nước phụ thuộc
- Cấp phối bê tông (Tỉ lệ N/X, cốt liệu, phụ gia…)
- Điều kiện dưỡng hộ
- Qúa trình nhào trộn
Mối quan hệ giữa tính chống thấm và cường độ BT như sau:
Rn(MPa)
Độ chống thấm
B hay CT

15

20

25

30

35

40

45

Cấp 1

2

4

6

8

10

12

>12

Cấp 2

4

6

8

10

12

>12

>12

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-51


CÁC TÍNH CHẤT BÊ TÔNG ĐÓNG RẮN
4. Tính chịu nhiệt của bê tông
Là khả năng chịu nhiệt độ cao và khả năng chống cháy
của đá bê tông.
Khi tăng nhiệt độ cao, bê tông bị phá hủy do
- Sự khác nhau về hệ số giãn nở nhiệt của vữa xi măng và
cốt liệu.
- Có phản ứng phân hủy Ca(OH)2
- Có hiện tượng thay đổi thể tích do quá trình biến đổi thù
hình của SiO2
- Do sự phân hủy của các khoáng CSH
- Do quá trình bay hơi nước.
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-53

VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông

6-54



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×