22TCN276:2001

Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 276:2001 về thành phần và quy trình chế tạo bê tông mác M60-M80 từ xi măng PC40 trở lên TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 22TCN 276:2001 THÀNH PHẦN VÀ QUY TRÌNH CHẾ TẠO BÊ TÔNG MÁC M60 – M80 TỪ XI MĂNG PC 40 TRỞ LÊN Chương 1. QUY ĐỊNH CHUNG 1.1. Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn này quy định về việc lựa chọn vật liệu, thiết kế thành phần bê tông, công nghệ trộn, vận chuyển, đổ, bảo dưỡng và các phương pháp kiểm tra chất lượng bê tông đối với bê tông mác M60 – M80 theo TCVN 6025 – 1995 có sử dụng phụ gia siêu dẻo, phụ gia khoáng, cốt liệu truyền thống và xi măng Poóc lăng PC 40 trở lên. 1.2. Các tiêu chuẩn trích dẫn 1.2.1. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6025-95: Bê tông – Phân mác theo cường độ nén TCVN 5439-98: Xi măng – Phân loại TCVN 2682-91: Xi măng - Poóc lăng TCVN 4031-85: Xi măng. Phương pháp xác định độ dẻo tiêu chuẩn, thời gian đông kết và tính ổn định thể tích TCVN 6108-95: (ISO 679-89E) Xi măng - Phương pháp thử xác định thời gian đông kết và độ bền TCVN 6017-95: (ISO 9597-1989 E) Xi măng - Phương pháp thử xác định độ ổn định TCVN 4030-85: Xi măng - Phương pháp xác định độ mịn của bột xi măng. TCVN 337-86: Cát xây dựng – Phương pháp lấy mẫu TCVN 339-86: Cát xây dựng – Phương pháp xác định khối lượng riêng. TCVN 340-86: Cát xây dựng – Phương pháp xác định khối lượng thể tích xốp và độ xốp TCVN 342-86: Cát xây dựng – Phương pháp xác định thành phần hạt và mô đun độ lớn TCVN 343-86: Cát xây dựng – Phương pháp xác định hàm lượng chung bụi – bùn - sét TCVN 1770-86: Cát xây dựng – Phương pháp xác định hàm lượng sunfat và sunfit TCVN 345-1986: Đá dăm, sỏi và sỏi dăm dùng trong xây dựng. Yêu cầu kỹ thuật TCVN 1771-87: Đá dăm, sỏi trong xây dựng. Phương pháp thử TCVN 1772-87: Nước cho bê tông và vữa. Yêu cầu kỹ thuật TCVN 4506-87: Xi măng Poóc lăng TCVN 3105-93: Lấy mẫu chế tạo và bảo dưỡng mẫu thử bê tông nặng. 1.2.2. Tiêu chuẩn ASTM và AASHTO và ACI ASTM 448-86, C 618-94a, C 144. C 1240-93, C 893-93, C 494-90. AASHTO T 19-88, T 84-88, T 85-88, M 43-88 ACI 211.4R-93, ACI 234 R-96, ACI 363 R-97 (Phê chuẩn lại 1997) Chương 2. LỰA CHỌN NGUYÊN VẬT LIỆU 2.1. Xi măng Dùng xi măng Poóc lăng PC 40 trở lên phù hợp với TCVN 2682-91. Thành phần hóa học và độ min của xi măng phải phù hợp với tiêu chuẩn TCVN 2682-89 (hoặc ASTM C150) Cần yêu cầu nhà máy xi măng cung cấp chứng chỉ kiểm tra xi măng trong xilô trong vòng 6 -12 tháng trước khi sử dụng bao gồm chỉ số về các đặc tính cường độ và chỉ số về độ đồng đều của xi măng. Trước khi sử dụng xi măng cần kiểm tra chất lượng của xi măng theo tiêu chuẩn Việt Nam phù hợp. Việc kiểm tra cần được tiến hành trên các mẻ trộn thử nghiệm. Các thử nghiệm này chỉ dùng những vật liệu được sử dụng cho bê tông sau này với cường độ được xác định sau 7.28 ngày và 56.91 ngày nếu cần thiết. Cần thử nghiệm cả tính tỏa nhiệt và có những chỉ dẫn cần thiết về độ tỏa nhiệt của xi măng. Cần kiểm tra tối ưu hỗn hợp xi măng với các chất phụ gia. Cần lựa chọn chính xác loại chất làm giảm nước phù hợp với đặc tính của loại xi măng. 2.2. Các hợp chất hóa học 2.2.1. Tổng quát Các hỗn hợp trộn thêm được sử dụng rộng rãi trong sản xuất bê tông Mác M60- M80 bao gồm: các hỗn hợp khoáng siêu mịn và hóa học như các lienin sunphonat, các axit cacboxielie (phenol - C 6 H 6 OH) được hydrat hóa, các hóm hydrat - cacbon, melanin, naphtalin, các chất gia tốc vô cơ và hữu cơ dưới các dạng công thức khác nhau. Sự lựa chọn đúng các hợp chất hóa học còn góp phần tăng đáng kể cường độ nén, kiểm soát tốc độ đóng rắn, thúc đẩy nhanh cường độ, cải thiện độ dẻo và độ bền lâu của bê tông 2.2.2. Chất làm chậm đông cứng (theo ASTM C 494, loại B và D) Chất làm chậm đông cứng hỗ trợ cho việc kiểm soát quá trình hydrat hóa ban đầu và cơ chế kiểm soát tốc độ rắn xi măng làm cho bê tông có thể thi công dễ dàng hơn. Liều lượng các chất làm chậm được chọn bằng phương pháp thực nghiệm theo yêu cầu tăng cường độ và yêu cầu về tốc độ đóng rắn của bê tông. Chậm làm chậm còn có tác dụng làm giảm thiểu sự biến thiên về cường độ do ảnh hưởng nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng, cường độ ở các giai đoạn sau sẽ bị giảm. Tuy nhiên, khi tăng thêm liều lượng chất làm chậm để kiểm soát tốc độ đóng rắn sẽ làm giảm nhẹ mức độ giảm cường độ gây ra bởi nhiệt độ. Ngược lại, nên giảm tỷ lệ liều lượng chất làm chậm khi nhiệt độ môi trường thấp. 2.2.3. Chất giảm nước cao – Phụ gia siêu dẻo (PGSD) Có thể sử dụng PGSD loại F và loại G hoặc phụ gia siêu dẻo do Việt Nam sản xuất phù hợp với ASTM 494: Chất làm giảm nước cao sẽ làm cường độ bê tông tăng nhanh hơn đặc biệt ở các giai đoạn đầu (trước 3 ngày). Cần sử dụng loại phụ gia siêu dẻo phù hợp với xi măng cả về loại và liều lượng. Các chất giảm nước cao (PGSD) được thêm vào bê tông tại nhà máy, tại công trình hoặc sử dụng kết hợp. Hàm lượng phụ gia siêu dẻo hoặc dẻo cao trong bê tông được xác định theo hướng dẫn của người sản xuất và thông qua thí nghiệm về phụ gia để bê tông đạt được yêu cầu kỹ thuật và hiệu quả kinh tế. Sử dụng chất PGSD có thể tăng cường độ ở độ sụt cố định hoặc tăng độ sụt. Phương pháp chung là trộn đều hỗn hợp vào bê tông và giám sát chặt chẽ quy trình sử dụng phụ gia để sử dụng thành công chất PGSD. Có thể dùng các phụ gia nước ngoài như của Thụy Sĩ, Đức, Mỹ, Nga hoặc phụ gia sản xuất trong nước như PA – 95, PA – 99 của ngành GTVT. Dùng phụ gia ở dạng bột hoặc dạng lỏng tỷ lệ thích hợp được xác định bằng thực nghiệm. Trước khi chính thức sử dụng phụ gia, phải đọc các hướng dẫn của người sản xuất và đánh giá chất lượng thông qua các mẻ trộn thử. 2.3. Các phụ gia khoáng Các phụ gia khoáng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất bê tông M60-M80 là tro hoặc muội silic. 2.3.1 Tro bay Tro bay dùng cho bê tông mác tối đa là M60 được chia thành hai loại. Tro bay loại F thường được sản xuất bằng cách thiêu kết than antraxit hoặc bitum và có các đặc tính của pyzôlan nhưng có ít hoặc không có các đặc tính kết dính. Tro bay loại C thường được sản xuất bằng cách đốt cháy than non hoặc than bitum, được cho vào để tăng các đặc tính pyzôlan và có một số đặc tính kết dính tự sinh. Các đặc tính kỹ thuật của tro bay phải phù hợp với các quy định trong tiêu chuẩn ASTM C 618. Các phương pháp lấy mẫu và kiểm tra được trình bày trong tiêu chuẩn ASTM C 311. Những biến thiên về các đặc tính vật lý hoặc hóa học của các phụ gia khoáng mặc dù nằm trong phạm vi dung sai về đặc tính kỹ thuật qui định nhưng chúng có thể gây ra sự biến thiên đáng kể cho các đặc tính của bê tông cường độ cao. Điều đặc biệt quan trọng là các phụ gia khoáng phải được kiểm tra về chất lượng, tính đồng đều và nghiên cứu cẩn thận các đặc tính tạo ra cường độ và tính tương hợp với các vật liệu khác trong hỗn hợp bê tông trước khi chúng được sử dụng trong thực tế. Yêu cầu về thành phần hóa học của 2 loại tro bay ghi trong bảng 2.1 Bảng 2.1 Thành phần Tro bay loại F Tro bay loại C Silic dioxit (SiO 2 ) + Nhôm ôxit (Al 2 O 3 ) + sắt ôxit (Fe 2 O 3 ), min, % 70 50 Sunfua trioxit (SO 2 ), max, % 5,0 5,0 Độ ẩm, max, % 3,0 3,0 Lượng mất khi nung, max, % 6,0 (1) 6,0 Độ kiềm chuyển đổi sang Na 2 O, max, % (2) 1,5 1,5 Ghi chú: (1) Có thể cho phép giá trị này tới 12%, nếu báo cáo về phẩm chất hoặc kết quả thí nghiệm chấp nhận được. (2) Chỉ áp dụng khi bê tông dùng cốt liệu có phản ứng kiềm và xi măng có hàm lượng kiềm đạt tới giới hạn. Độ mịn của tro bay được biểu thị bằng lượng lọt sàng 45 m(N* 325) tính bằng %. Chỉ tiêu này không quá 34% đối với cả hai loại tro bay. Các chỉ tiêu vật lý khác của tro bay phải phù hợp với các quy định của tiêu chuẩn ASTM C 618. 2.3.2. Muội silic Muội silic và các hỗn hợp chứa muội oxit silic được sử dụng trong bê tông mác M60 - M80 dùng xi măng PC40 trở lên nhằm tăng khả năng chịu lực, kết cấu chịu mài mòn, giảm độ thấm nước. Muội ôxit silic là một sản phẩm phụ lấy ra từ quá trình tái sản xuất thạch anh với than đá trong các lò hồ quang điện trong ngành công nghiệp sản xuất silicon và các hợp kim sắt - silicon. Muội này có hàm lượng dioxit silicon vô định hình cao và chứa các tinh thể hình cầu rất mịn thu được từ khí thoát ra khỏi lò. Muội silic bao gồm các hạt thủy tinh rất mịn với một diện tích bề mặt lên tới 20.000m 2 /kg khi được đo bằng kỹ thuật hấp phụ ni tơ. Sự phân bố về mặt kích thước hạt của một loại khói oxit silic điển hình cho thấy hầu hết các hạt đều nhỏ hơn 1 micro (1 m), đường kính trung bình khoảng 0,1 m nhỏ hơn kích thước của hạt xi măng gấp khoảng 100 lần. Khối lượng riêng của muội silic phổ biến là 2.2g/cm 3 , nhưng cũng có thể cao hơn (2.5g/cm 3 ) Theo ASTM C 1240 – 93, muội silic có thành phần hóa học được quy định như trong bảng 2.2. Bảng 2.2 Tiêu chuẩn ASTM về muội silic (Các quy định sau đây được lấy nguyên văn từ ASTM C 1240 - 93) Các yêu cầu hóa học - Hàm lượng SiO 2 tối thiểu là 85%. - Độ ẩm của muội silic, tối đa là 3%. - Lượng mất khi nung, tối đa là 6%. Diện tích bề mặt rỗng: 15 - 30m 2 g Hàm lượng Sio 2 tối thiểu là 85% - Độ ẩm của muội silic, tối đa là 3% - Lượng mất khi nung, tối đa là 6%. Diện tích bề mặt rỗng: 15 – 30 m 2 /g Các yêu cầu khác - Độ mịn: Lượng sót tích lũy trên sàng 45 m(N*325), không lớn hơn 10% - Độ hoạt hóa puzơlan: Với xi măng Poóc lăng, xác định ở tuổi 7 ngày tối thiểu 85% - Mức độ đồng nhất: Độ đặc và độ mịn của các mẫu thử được lấy từ một nguồn muội silic không thay đổi quá 5% so với trị số trung bình đã được xác lập bởi 10 kết quả thí nghiệm đã có hoặc bởi tất cả các kết quả thí nghiệm đã có nếu số kết quả thí nghiệm đó nhỏ hơn 10. * Cần chú ý tránh sự kết tụ của các hạt vật liệu cực nhỏ * Độ hoạt hóa Puzôlan được xác định từ phép đo cường độ chịu nén của bê tông dùng muội silic. Đây là phép đo phản ứng của muội silic với xi măng được cung cấp và có thể thay đổi tùy theo nguồn cung cấp của cả muội silic và xi măng. Nhà cung cấp sản phẩm muội silic cần được công bố chỉ tiêu này. với xi măng được cung cấp và có thể thay đổi tuỳ theo nguồn cung cấp của cả muội silic và xi măng. Nhà cung cấp sản phẩm muội silic cần được công bố chỉ tiêu này Muội silic có hàm lượng ôxit silic và độ mịn cực cao nên là vật liệu có tính pyzôlan cao. Muội silic phản ứng với vôi trong quá trình hydrat hóa xi măng để tạo ra hợp chất kết dính bền vững – CSH. Hàm lượng muội silic thông thường nằm trong phạm vi từ 5 – 15% hàm lượng xi măng Poóc lăng. 2.3.3. Đánh giá và lựa chọn phụ gia khoáng và phụ gia hóa học. Các phụ gia khoáng siêu mịn, được dự kiến sử dụng trong hỗn hợp bê tông mác M60-M80 được đánh giá thông qua các mẻ trộn thử trong phòng thí nghiệm để có được chất lượng mong muốn một cách tối ưu. Các mẻ trộn thử được tiến hành với các lượng xi măng và liều lượng phụ gia siêu dẻo và phụ gia khoáng siêu mịn khác nhau để thiết lập các đường cong dùng cho việc lựa chọn khối lượng xi măng phụ gia khoáng và phụ gia hóa học cần thiết. 2.4. Cốt liệu 2.4.1. Tổng quát về cốt liệu Cả cốt liệu thô và nhỏ được sử dụng trong bê tông mác M60 - M80 cần đáp ứng những yêu cầu tối thiểu của ASTM C 33; hoặc TCVN 1770-86, TCVN 1771-87. 2.4.2. Phân loại 2.4.2.1. Cốt liệu nhỏ (Cát) Cát với mô đun độ lớn nhỏ hơn 2,5 không được sử dụng cho bê tông mác M60 - M80. Cát với mô đun độ lớn khoảng 3,0 cho độ sụt và cường độ nén tốt nhất. Cốt liệu nhỏ cho bê tông M60 - M80 là cát sông sạch, loại to có mô đun độ lớn nằm trong khoảng 2,5 – 3,2 và có cấp phối tốt, không có phản ứng kiềm với xi măng. Các tính chất của cát phải đạt các yêu cầu của tiêu chuẩn TCVN 1770-86 2.4.2.2 Cốt liệu thô (đá) Bê tông có cường độ nén lớn hơn 75MPa mẫu lập phương tiêu chuẩn (62.5 MPa mẫu hình trụ tiêu chuẩn) với hàm lượng xi măng cao và tỉ lệ nước xi măng thấp thì kích thước tối đa của cốt liệu thô nên giữ ở mức tối thiểu từ 12,7 mm đến 9,5 mm. Các kích thước tối đa từ 19,0 mm đến 25,4mm được sử dụng khi cường độ bê tông nén từ 60 MPa – 75 MPa mẫu lập phương (hoặc 50 MPa – 6.25 MPa mẫu hình trụ) Cốt liệu lý tưởng cho bê tông cường độ cao là cốt liệu sạch, dạng khối, có góc cạnh, 100% đã đạt nghiền và có lượng hạt thoi dẹt nhỏ nhất so với các quy định của tiêu chuẩn, hiện hành. Các khoáng thuộc nhóm silic có khả năng liên kết tốt với xi măng Poóc lăng. Cốt liệu thô dùng cho bê tông M60 – M80 là đá dăm được sản xuất từ đá gốc là đá phún xuất và biến chất có cường độ ở trạng thái bão hòa nước lớn hơn hoặc bằng 2 lần cường độ bê tông. Khi dùng đá trầm tích nó cường độ thấp hơn yêu cầu đó, phải thí nghiệm cường độ bê tông với đá này để chứng minh rằng loại đá này có thể cho cường độ bê tông mong muốn. Nên dùng đá dăm có kích thước hạt lớn nhất (D max ) từ 10 đến 20 mm theo tiêu chuẩn Việt Nam (hoặc từ 9,5 – 25 mm theo tiêu chuẩn Mỹ) có cấp phối liên tục và thành phần đạt được quy định trong ASTM C 33 hoặc TCVN 1771-87. Các tính chất của đá dăm được thử nghiệm theo tiêu chuẩn TCVN 1772-87. 2.5. Nước Nước trộn bê tông phải phù hợp với TCVN 4506-87 hoặc AASHTO – 26 Chương 3. THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG 3.1. Quy định chung Các tỉ lệ thành phần bê tông đối với bê tông mác M60 – M80 rất đa dạng và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như mức cường độ yêu cầu theo tuổi bê tông (thời điểm kiểm tra), các tính chất của vật liệu và kiểu ứng dụng. Ngoài ra, tính kinh tế các yêu cầu về kết cấu thực tế sản xuất, điều kiện môi trường và cả thời điểm trong năm cũng ảnh hưởng đến sự lựa chọn hỗn hợp bê tông. Phương pháp xác định thành phần bê tông M60 – M80 chặt chẽ hơn so với phương pháp xác định các hỗn hợp bê tông cường độ thông thường. Đặc biệt chú ý đến việc lựa chọn phụ gia khoáng và phụ gia hóa học, xác định tỉ lệ nước/ vật liệu kết dính hợp lý. Cần có nhiều mẻ trộn thử để có được những số liệu cần thiết cho phép người nghiên cứu xác định tỉ lệ pha trộn tối ưu. Phương pháp chung để thiết kế thành phần bê tông mác M60 – M80 là phương pháp lý thuyết kết hợp với thực nghiệm (Phương pháp ACI) trên cơ sở lý thuyết về thể tích tuyệt đối và cường độ yêu cầu. 3.2. Cường độ yêu cầu Thành phần bê tông được xác định trên cơ sở kinh nghiệm ngoài thực tế hoặc thông qua các mẻ trộn thử trong phòng thí nghiệm. Để đáp ứng các yêu cầu về cường độ quy định, bê tông phải được xác định thành phần sao cho các kết quả cường độ nén trung bình phải lớn hơn cường độ nén thiết kế quy định (R b ) một giá trị đủ cao đủ xác suất của giá trị cường độ thấp là nhỏ nhất. Khi chọn phương pháp xác định thành phần bê tông M60 - M80 trên cơ sở kinh nghiệm thực tế, cường độ yêu cầu (R yc ) cần được sử dụng làm cơ sở cho việc chọn thành phần bê tông. Khi xác định thành phần bê tông M60-M80 trên cơ sở các mẻ trộn thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, thì cường độ yêu cầu R yc có thể được xác định theo công thức sau: R yc = MPa (mẫu hình trụ) R yc = MPa (mẫu hình lập phương) Hệ số 0.9 nhằm xét đến yếu tố cường độ đo được đo trong các điều kiện ngoài hiện trường chỉ đạt được 90% so với cường độ đo được trong các điều kiện của phòng thí nghiệm. Cường độ yêu cầu ngoài hiện trường R ycr được xác định theo công thức sau: R ycc = R b + 9.65 (MPa) đối với mẫu hình trụ R ycc = R b + 11.6 (MPa) đối với mẫu lập phương 3.3. Các giai đoạn kiểm tra cường độ theo tuổi của bê tông Sự lựa chọn thành phần bê tông có thể bị ảnh hưởng bởi tuổi bê tông. Tuổi bê tông có thể lựa chọn khác nhau phụ thuộc các yêu cầu công trình. Tuổi bê tông thường được các tiêu chuẩn qui định sau 28 ngày. Tuy nhiên, quá trình kiểm tra được tiến hành trước 28 ngày hoặc sau đó còn tùy thuộc vào các yêu cầu của công trình. 3.3.1. Giai đoạn ban đầu Đối với bê tông ứng suất trước có thể cần các cường độ trong vòng 12 đến 24 giờ. Các kết cấu bê tông đặc biệt cần sử dụng ngay đến yêu cầu cường độ cao ngay từ những giai đoạn đầu. Thời điểm kiểm tra tùy theo yêu cầu có thể ở 1, 3, 7 hoặc 14 ngày. 3.3.2. Giai đoạn sau 28 ngày (tuổi 28 ngày) Là một giai đoạn kiểm tra rất phổ biến đối với cường độ nén của bê tông tuổi 28 ngày. Cường độ bê tông tuổi 28 ngày được coi là cường độ tiêu chuẩn với mẫu thử tiêu chuẩn lập phương hay hình trụ. 3.3.3. Giai đoạn sau (tuổi 56 hoặc 90 ngày) Bê tông mác M60 - M80 có thể xác định ở tuổi 56 hoặc 90 ngày để có thể đạt được tính sử dụng có hiệu quả. Các mẫu thử để kiểm tra có thể được giữ lại để kiểm tra ở những giai đoạn sau lâu hơn giai đoạn đã được chấp nhận. Trong trường hợp cường độ nén đã xác định không đạt được, kiểm tra tiếp theo của giai đoạn sau hoặc giữ các mẫu kiểm tra lại để đánh giá chất lượng bê tông theo thời gian. 3.3.4. Giai đoạn kiểm tra liên quan tới sự đóng rắn Khi lựa chọn các thành phần bê tông, kiểu đóng rắn dự tính trước nên được cân nhắc cùng lúc với giai đoạn kiểm tra, đặc biệt là khi thiết kế bê tông cho các ứng dụng cần cường độ cao ở giai đoạn đầu. 3.4. Xác định tỉ lệ Nước/ Xi măng hoặc Nước/ Chất kết dính 3.4.1. Bản chất của tỉ lệ Nước/ Xi măng trong bê tông cường độ cao Khi vật liệu phụ gia khoáng được sử dụng trong bê tông thì tỉ lệ Nước/Xi măng + Chất phụ gia khoáng theo trọng lượng cần được dùng để thay thế cho tỉ lệ Nước/ Xi măng theo truyền thống. Lượng xi măng và phụ gia khoáng được qui định là lượng chất dính kết (CDK) Tổng lượng nước được xác định theo độ sụt của bê tông Bê tông M60 – M80 sử dụng chất phụ gia siêu dẻo có tỉ lệ N/CKD thấp và độ sụt cao từ 14 đến 20 cm. Tỉ lệ N/CKD về trọng lượng đối với bê tông mác M60 – M80 tùy theo cường độ bê tông và mác xi măng và D max của cốt liệu thô. Khối lượng của chất phụ gia siêu dẻo đôi khi được tính vào tỉ lệ N/CKD. 3.4.2. Xác định lượng nước trộn và hàm lượng không khí Khối lượng nước trên một đơn vị thể tích bê tông xác định phụ thuộc vào kích thước tối đa, hình dáng hạt và cấp, loại của đá, lượng xi măng và loại phụ gia làm giảm nước được sử dụng. Nếu chất PGSD được sử dụng thì hàm lượng nước trong hỗn hợp trộn này được dùng để tính toán tỷ lệ N/CKD. Bảng 3.1 đưa ra cách ước tính lượng nước trộn cần thiết cho việc sản xuất bê tông cường độ cao với các loại đá có kích thước tối đa từ 9,5 đến 25mm trước khi cho thêm bất kỳ một phụ gia hóa học nào. Bảng 3.1 Dự tính lượng nước trộn cần thiết và hàm lượng không khí của bê tông tươi trên cơ sở sử dụng cát có độ rỗng 35% Độ sụt, cm Lượng nước trộn lít/m 3 Kích thước tối đa của đá, mm 9,5 12,7 19 25 2,5 đến 5cm 5 đến 7,5 7,5 đến 10 183 189 195 174 183 189 168 174 180 165 171 177 Hàm lượng không khí lọt vào, % 3 (2.5) * 2.5 (2.0) * 2 (1.5) * 1.5 (1.0)* Ghi chú: *Các giá trị trong bảng đã cho phải được điều chỉnh đối với cát có lỗ rỗng khác 35% theo công thức sau: N lr, = (r c - 35) x 4,7 l/m 3 Trong đó: r c : độ rỗng của cát; ' - hỗn hợp có sử dụng chất PGSD Bảng trên còn cho các giá trị tương ứng đối với hàm lượng không khí lẫn vào hỗn hợp bê tông. Khối lượng nước trộn này là tối đa đối với các loại đá có góc cạnh, sạch, hình dạng phù hợp và được phân loại tốt nằm trong giới hạn của tiêu chuẩn ASTM C33 và TCVN 1771-86 3.4.3. Lựa chọn tỉ lệ N/CKD Trong hỗn hợp bê tông cường độ cao, sử dụng các vật liệu khác như muội silic (MS) hoặc tro bay (TB), được gọi chung là các chất khoáng (K). Tỉ lệ nước so với xi măng và khoáng được tính bằng chia trọng lượng của nước trộn cho trọng lượng kết hợp của xi măng và khoáng: N/CKD Cụ thể là: N/(Xi măng + Muội silic) hoặc N/(Xi măng + Tro bay) Trong bảng 3.2 và cho các giá trị tối đa của N/CKD Bảng 3.2 Giá trị tối đa N/CKD khuyên dùng đối với bê tông được sản xuất có PGSD Cường độ 28 ngày ngoài thực địa R ycc , MPa R lập phương / R trụ Tỉ lệ N/CKD Kích thước tối đa của cốt liệu thô, tính bằng mm 95 12,7 19 25 28 ngày 56 ngày 0,50 0,55 0,48 0,52 0,45 0,48 0,43 0,46 28 ngày 56 ngày 0,44 0,48 0,42 0,45 0,40 0,42 0,38 0,40 28 ngày 56 ngày 0,38 0,42 0,36 0,39 0,36 0,37 0,34 0,36 28 ngày 56 ngày 0,33 0,37 0,32 0,35 0,31 0,33 0,30 0,32 28 ngày 56 ngày 0,30 0,33 0,29 0,31 0,27 0,29 0,27 0,29 28 ngày 56 ngày 0,27 0,30 0,26 0,28 0,25 0,27 0,25 0,26 R ycc = R b + 9.65 MPa (mẫu hình trụ) R ycc = R b + 11.6 MPa (mẫu hình lập phương) Căn cứ vào R ycc và d max của đá có thể xác định được tỷ lệ N/CKD. 3.5. Tính toán hàm lượng vật liệu kết dính Trọng lượng của vật liệu kết dính cần thiết trên mẻ bê tông có thể xác định được bằng cách chia lượng nước cho N/CKD. Tuy nhiên, nếu có những yêu cầu đặc biệt như lượng xi măng tối thiểu hoặc tối đa hoặc qui định về loại phụ gia khoáng thì các yêu cầu đó cũng phải được thỏa mãn. Từ hàm lượng chất kết dính xác định lượng xi măng tối ưu dùng cho bê tông. Khối lượng xi măng hợp lý được dùng ở các hỗn hợp cường độ cao được xác định thông qua các mẻ trộn thử nghiệm. Đối với bất kỳ một tổ hợp vật liệu nào đó được sử dụng trong một hỗn hợp bê tông, cần có một hàm lượng xi măng để tạo ra cường độ bê tông là lớn nhất. Cường độ tối đa có thể không tăng nữa bằng cách thêm xi măng vào hỗn hợp nằm ngoài hàm lượng tối ưu. Cần đánh giá đúng tính năng của xi măng, muội silic, hỗn hợp hóa chất và cốt liệu ở các nồng độ khác nhau để chỉ ra hàm lượng tối ưu của xi măng và sự kết hợp tối ưu của vật liệu. Bê tông có cường độ tối đa đến 60 MPa (mẫu lập phương) và 50 MPa (mẫu hình trụ) nếu dùng tro bay thì lượng tro bay trong bê tông khoảng 15 -35% so với lượng xi măng nếu dùng muội silic thì lượng muội silic trong khoảng 5-10% so với lượng xi măng. Hàm lượng thực tế của từng loại phụ gia khoáng hoặc hỗn hợp khoáng được xác định thông qua thực nghiệm. 3.6. Xác định thành phần cốt liệu (Cát và đá) Trong quá trình định thành phần bê tông M60 - M80, cốt liệu được xem là rất quan trọng vì nó chiếm thể tích lớn nhất so với bất kỳ một thành phần nào khác trong bê tông. 3.6.1. Cốt liệu nhỏ Hàm lượng cốt liệu nhỏ thấp hơn so với hàm lượng cốt liệu thô có thể làm giảm yêu cầu về hồ xi măng và thường kinh tế hơn. Tuy nhiên, nếu tỉ lệ cát quá thấp thì sẽ gặp khó khăn về tính công tác của bê tông nhất là việc hoàn thiện bê tông cường độ cao. Hàm lượng cát trong bê tông cường độ cao được tính toán theo nguyên lý thể tích tuyệt đối, nghĩa là: V tđ = 1000 - V d - V n - V kk - V x - V k Trong đó: V d , V n , V kk , V x , V k - thể tích đặc của đá, nước, không khí, xi măng và vật liệu khoáng. Lượng cát (kg/m 3 bê tông) tính như sau: C = V tđ . p c Trong đó: p c : khối lượng riêng của cát 3.6.2. Cốt liệu thô Số lượng và kích thước tối ưu của cốt liệu thô khi được sử dụng với một loại cát sẽ phụ thuộc rất lớn vào các tính chất của cát. Đặc biệt nó sẽ phụ thuộc vào độ lớn của cát. Kích thước tối đa của cốt liệu thô được chọn theo số liệu cho trong bảng 3.4. Kích thước tối đa của cốt liệu thô không nên vượt quá 1/5 kích thước hẹp nhất giữa các bề mặt của khối lập phương, hoặc 1/3 chiều sâu của các tấm, cũng như không vượt quá 3/4 khe hở nhỏ nhất giữa các thanh tăng cứng, các bó thanh, thanh thép ứng suất trước hoặc các ống. Bảng 3.3 Đường kính lớn nhất của cốt liệu thô (đá) Cường độ bê tông yêu cầu, MPa tuổi 28 ngày, cường độ lập phương/cường độ trụ Kích thước tối đa cốt liệu thô, (đá), mm Nhỏ hơn 75/62,5 Từ 19 đến 25 Không nhỏ hơn 75/62,5 Từ 9,5 đến 12,7 Hàm lượng tối ưu của cốt liệu thô phụ thuộc vào các đặc tính cường độ của chính nó và phụ thuộc vào kích thước tối đa của cốt liệu thô. Hàm lượng cốt liệu thô tối ưu khuyên dùng được cho trong bảng 3.5 và được chọn tùy thuộc vào kích thước tối đa của cốt liệu thô (đá): Lượng đá (kg/m 3 ) cho 1m 3 bê tông được tính như sau: Đ = V đ . đ (kg/m 3 ) Trong đó: V đ - xác định theo bảng 3.4; đ - khối lượng thể tích đá ở trạng thái đầm chặt được xác định bằng thí nghiệm ASTM 39. Bảng 3.4 Thể tích của đá được đầm chặt trên một đơn vị thể tích bê tông m 3 /m 3 bê tông Thể tích tối ưu ở các đường kính lớn nhất (với cát có môđun độ lớn từ 2.5 đến 3.2) Đường kính lớn nhất của đá, mm 9,5 12,7 19 25 Thể tích của đá dăm trong 1m 3 bê tông, m 3 (V đ ) 0,65 0,68 0,72 0,75 Thể tích đầm chặt của đá được thí nghiệm theo ASTM 39 ( đ = 1,602 – 1,634 g/cm 3 ) 3.7. Xác định tỷ lệ muội silic Thành phần muội silic trong bê tông chiếm từ 5-15% theo khối lượng xi măng Tổng khối lượng chất kết dính: CKD = X + MS Chọn tỷ lệ muội silic ban đầu theo hướng dẫn của nhà sản xuất và theo các kết quả nghiên cứu ở các công trình tương tự. Các hỗn hợp thử tại phòng thí nghiệm với hai tỷ lệ muội silic cách nhau khoảng 1% - 2% để xác định hàm lượng muội silic thích hợp (% MS) MS (kg/m 3 bê tông) = % MS x CKD Khi đó: X = CKD – MS Vì muội silic có khối lượng riêng khác xi măng nên khi tính thể tích đặc của cát cần tính riêng thể tích xi măng và thể tích của muội silic. 3.8. Xác định tỉ lệ tro bay Việc sử dụng tro trong sản xuất bê tông mác tối đa là M60 (M50 theo mẫu hình trụ) có thể giảm nhu cầu nước trong bê tông, giảm nhiệt độ bê tông và giảm được chi phí. Tuy nhiên, vì sự thay đổi về các đặc tính hóa học của tro, nên các tính chất cường độ cao đạt được của bê tông có thể bị ảnh hưởng. Do đó, ít nhất cần sử dụng hai hàm lượng tro khác nhau cho các hỗn hợp trộn thử nghiệm đồng dạng. Các bước sau đây cần hoàn tất đối với một hỗn hợp đồng dạng để xác định tỉ lệ. Vì thành phần hóa học khác nhau, nên các đặc tính để có thể đạt được cường độ và làm giảm lượng nước của tro sẽ khác nhau đối với từng kiểu tro và nguồn gốc tro. Do vậy, các tính chất này cũng như khả năng có sẵn của tro cần được cân nhắc đến khi lựa chọn tro để sử dụng. Lượng xi măng được thay thế bởi tro phụ thuộc vào kiểu tro được sử dụng. Các mức thay thế khuyên dùng được cho trong bảng 3.5 áp dụng đối với hai loại tro. Với hỗn hợp thử nghiệm đồng dạng được thiết kế nêu lựa chọn phần trăm thay thế từ bảng này. Khi đã chọn được phần trăm thay thế thì trọng lượng của tro dùng cho mỗi hỗn hợp thử nghiệm đồng dạng có thể tính được bằng cách nhân tổng trọng lượng của các vật liệu kết dính với phần trăm thay thế được lựa chọn trước đó Bảng 3.5 Các giá trị khuyên dùng cho phần thay thế tro của xi măng Poóc lăng Loại tro Giá trị thay thế (% khối lượng) Tro cấp F 15 đến 25 Tro cấp C 20 đến 35 Trọng lượng còn lại của vật liệu kết dính tương ứng với trọng lượng của xi măng. Do đó, đối với mỗi hỗn hợp, trọng lượng của tro cộng với trọng lượng của xi măng phải bằng với trọng lượng các vật liệu kết dính được tính. Thể tích tro: Vì sự khác nhau về khối lượng riêng thể tích của xi măng và tro, nên thể tích của các vật liệu kết dính trên m 2 sẽ khác với dung tích tro cho dù trọng lượng của các vật liệu kết dính vẫn không thay đổi. Do vậy, đối với mỗi hỗn hợp, thể tích của các vật liệu kết dính nên được tính toán bằng cách cộng thể tích của tro với thể tích của xi măng. 3.9. Định tỷ lệ các phụ gia hóa học 3.9.1. Chất giảm nước và chất làm chậm đông cứng Khối lượng các chất này được sử dụng trong bê tông là khác nhau và phụ thuộc vào từng hỗn hợp đó cũng như ứng dụng của chúng. Nói chung, có khuynh hướng sử dụng lớn hơn bình thường hoặc khối lượng tối đa của các hỗn hợp này. Điển hình là khi dùng 1% phụ gia này, lượng nước trộn có thể giảm đi 5 đến 8%. Tăng hàm lượng cát để bù lại tổn thất về thể tích vì giảm nước trong hỗn hợp. 3.9.2. Các chất giảm nước mạnh (PGSD) Cần sử dụng các chất giảm nước mạnh (PGSD) trong hỗn hợp bê tông mác M60 – M80. Khi dùng PGSD lượng nước giảm từ 10 đến 15%. Tương ứng, cần phải tăng hàm lượng cát, để bù lại tổn thất về thể tích do giảm nước trong hỗn hợp. Hàm lượng chất PGSD sử dụng phải được xác định thông qua các thí nghiệm ở phòng thí nghiệm với các tỉ lệ liều lượng khác nhau để xác định mức độ ảnh hưởng đến cường độ bê tông, khả năng làm việc của hỗn hợp bê tông và tỉ lệ phụ gia thích hợp. Có thể sử dụng PGSD vào các hỗn hợp hiện có mà không cần điều chỉnh các tỉ lệ pha trộn để cải thiện khả năng làm việc của bê tông đó. Trong bê tông mác M60 – M80 thường sử dụng PGSD để hạ thấp tỉ lệ nước/ chất kết dính. Các hỗn hợp này có tác dụng để hạ thấp tỉ lệ nước/chất kết dính cũng như làm tăng độ sụt của bê tông. Vì khối lượng tương đối lớn chất lỏng được cho thêm vào hỗn hợp bê tông dưới dạng hợp chất làm dẻo, nên trọng lượng của những hợp chất này được gộp vào trong tính toán tỉ lệ nước/ chất kết dính. 3.10. Các mẻ trộn thử Bê tông M60 – M80 yêu cầu một số lượng lớn các mẻ trộn thử. Ngoài các mẻ trộn thử trong phòng thí nghiệm, các mẻ trộn thử với quy mô ngoài thực tế cũng cần phải được sử dụng để tái tạo lại những điều kiện sản xuất điển hình. 3.10.1. Các mẻ trộn thử trong phòng thí nghiệm Các mẻ trộn thử trong phòng thí nghiệm được chuẩn bị theo “Phương pháp tiêu chuẩn để tiến hành và xử lý các mẫu kiểm tra bê tông trong phòng thí nghiệm” ASTM C 192 hoặc TCVN 3105-93 (Lấy mẫu chế tạo và bảo dưỡng mẫu thử bê tông nặng) Lựa chọn các nguồn vật liệu đã qua sơ chế bằng cách tiến hành kiểm tra so sánh với tất cả các thông số, ngoại trừ vật liệu đó đã được sử dụng liên tục. Bằng cách kiểm tra có thể tìm được các khối lượng tối ưu của các vật liệu tối ưu, xác định được sự kết hợp tốt nhất và các tỉ lệ tốt nhất của vật liệu được sử dụng. Khi một hỗn hợp có triển vọng đã được thiết lập, các mẻ trộn thử nghiệm trong phòng thí nghiệm cần phải xác định được các tính chất của những hỗn hợp đó. Phải xác định được cường độ, độ co ngót và mô đun đàn hồi của bê tông ở các tuổi 3, 7, 14, 28 ngày hoặc 56, nếu cần 90 ngày. Cần đánh giá nhu cầu về nước, tốc độ mất độ sụt, lượng nước chảy ra ngoài, sự phân ly, khối lượng đơn vị. Về tính công tác và khả năng đổ có thể rất khó xác định, thì ít nhất cũng nên cố gắng dự báo kết quả theo phương pháp chuyên gia. Khi các kết quả không đạt, cần điều chỉnh lại thiết kế và thử lại cho đến khi đạt yêu cầu. 3.10.2. Các mẻ trộn thử nghiệm sản xuất ngoài công trường Cần tiến hành các mẻ trộn với quy mô sản xuất tại công trường. Các mẻ trộn thử trong phòng thí nghiệm thường thể hiện mức cường độ tương đối cao hơn là nó có thể đạt được trong sản xuất thực tế. Nhu cầu về nước trong thực tế, sản lượng của bê tông có thể khác với thiết kế trong phòng thí nghiệm. Nhiệt độ môi trường và các điều kiện về thời tiết có ảnh hưởng đến tính năng của bê tông. Thực tế sản xuất và các thao tác kiểm tra chất lượng sẽ được đánh giá tốt hơn khi các mẻ trộn thử nghiệm với quy mô sản xuất được chuẩn bị bằng cách sử dụng các máy móc thiết bị và con người mà nó đã từng được sử dụng trong công việc thực tế. Các kết quả thí nghiệm tại hiện trường cũng phải đạt yêu cầu mới được tiến hành sản xuất. Chương 4. QUY TRÌNH CHẾ TẠO BÊ TÔNG MÁC M60 – M80 XI MĂNG POÓC LĂNG PC 40 TRỞ LÊN 4.1. Giới thiệu chung Quy trình chế tạo bê tông mác M60 – M80 bao gồm các bước sau: Chuẩn bị mẻ trộn, trộn, vận chuyển, đổ, đóng rắn và kiểm tra chất lượng. Các công việc chuẩn bị mẻ trộn, trộn, vận chuyển, đổ và các bước kiểm tra đối với bê tông mác M60 – M80 căn bản không khác với bê tông có cường độ thông thường. Tuy vậy, cũng cần đặc biệt lưu ý các vấn đề quan trọng sau: Duy trì hàm lượng nước thấp ở mức có thể, điều chỉnh tốc độ rắn chắc bê tông phù hợp với các yêu cầu phương pháp đổ bê tông. Khi sản xuất bê tông M60 – M80 thường sử dụng hàm lượng xi măng tương đối lớn, dẫn đến tỏa nhiệt nhiều hơn, vì vậy cần áp dụng phương pháp bảo dưỡng bê tông thích hợp và chặt chẽ. Việc sản xuất và kiểm tra bê tông mác M60 – M80 rất cần các nhà sản xuất bê tông có đầy đủ trình độ chuyên môn và các phòng thí nghiệm kiểm tra với đầy đủ các trang thiết bị tốt và trình độ thí nghiệm viên phù hợp. 4.2. Chuẩn bị mẻ trộn 4.2.1. Kiểm tra, vận chuyển và cất giữ vật liệu Việc kiểm tra, vận chuyển và cất giữ các vật liệu đối với bê tông mác M60 – M80 về căn bản không khác với các bê tông có cường độ thông thường như đã được mô tả trong TCVN và ACI. Cần bảo quản các cốt liệu đúng quy cách, giữ độ ẩm đồng đều trong quá trình chuẩn bị mẻ trộn, cần thực hiện việc lấy mẫu đúng qui trình. Không được để xi măng ở nhiệt độ lớn hơn 77 0 C. Các thành phần vật liệu nên được giữ ở nhiệt độ thấp trước khi trộn. Thời gian giao vật liệu giảm xuống ở mức tối thiểu và đặc biệt chú ý đến kế hoạch thi công và thiệt bị đổ bê tông tránh tình trạng bị gián đoạn kế hoạch. 4.2.2. Cân đong vật liệu Các vật liệu dùng cho sản xuất bê tông mác M60 – M80 có thể được định dạng bằng máy bán tự động hoặc tự động hoàn toàn. Để đảm bảo chất lượng và độ chính xác, xi măng và chất phụ gia khoáng cần được cân bằng thiết bị tự động. Các thiết bị định lượng tự động và đồng hồ đo nước giúp duy trì đúng tỉ lệ nước/ CKD cần thiết. Cần phải xác định chính xác độ ẩm của cốt liệu nhỏ (cát) và cốt liệu thô (đá) để điều chỉnh lượng nước trộn. Nước trộn phải được làm mát, sử dụng nước trộn lạnh có thể làm giảm đáng kể nhiệt độ của bê tông tươi. 4.2.3. Nạp nguyên liệu Bê tông đồng đều được trộn trong máy trộn cố định hoặc xe trộn. Bê tông trộn trong máy trộn trung tâm thường được nạp nguyên liệu bằng chuyên tải và nạp cốt liệu, xi măng và nước cùng một lúc. Nếu dùng xe trộn, thì sự nạp nguyên liệu phải tránh quá trình hydrat hóa xi măng trong quá trình vận chuyển, tránh mất độ sụt bê tông. Phương pháp nạp nguyên liệu như sau: Thu nạp cốt liệu và 3/4 nước vận chuyển đến nơi đổ nạp xi măng và khởi động thùng trộn. Các chất PGSD được cho đều vào bê tông ở cuối chu kỳ trộn. Nếu độ sụt không đồng đều khi xả bê tông, thì các thao tác được sử dụng để nạp liệu lên máy trộn trung tâm hoặc xe trộn cần phải điều chỉnh để đảm bảo độ đồng đều của bê tông được trộn tiêu chuẩn ASTM C94. 4.3. Trộn Bê tông mác M60 – M80 có thể được trộn hoàn toàn tại nhà máy trộn, trong máy trộn trung tâm hay xe trộn, hoặc kết hợp cả hai. 4.3.1. Tính năng của máy trộn Tính năng của các loại máy trộn thường được xác định bởi một loạt các kiểm tra thử nghiệm độ đồng đều nhất bê tông (ASTM C94) được tiến hành trên các mẫu lấy từ hai đến ba vị trí nằm trong phạm vi mẻ trộn một thời điểm nhất định. Năng suất trộn bê tông mác M60 – M80 là thấp hơn so với bê tông thông thường. Vì hàm lượng nước thấp, lượng xi măng dùng cao hơn. 4.3.2. Thời gian trộn Thời gian trộn phụ thuộc vào tính năng của máy trộn trung tâm để cho khối bê tông đồng đều cả trong một mẻ trộn và giữa các mẻ trộn với nhau. ACI 304 qui định là 2,5 phút. Thời gian trộn được tính từ lúc tất cả các loại vật liệu được cho vào trong máy trộn. Kéo dài thời gian trộn có thể làm mất độ ẩm và do đó làm giảm cường độ. Thời gian trộn bê tông mác M60 – M80, dùng muội silic từ 3 – 5 phút. 4.3.3. Kiểm tra việc trộn bê tông mác M60 – M80 Kiểm tra chặt chẽ công việc trộn bê tông tại công trường trộn sẵn để tránh tình trạng xe phải chờ tại công trường vì hoạt động đổ chậm. Các hợp chất làm chậm được sử dụng để kéo dài thời gian bê tông phản ứng với sự rung sau khi bê tông đã ở trong khuôn. Cần giữ lại một ít nước trộn để sử dụng khi xe đến công trường. Khi đó, sau khi thêm nốt phần nước còn lại, tiến hành trộn thêm 30 vòng với tốc độ trộn để liên kết phần nước thêm vào hỗn hợp. Nếu sự mất độ sụt và khả năng làm việc không thể khắc phục được bằng các biện pháp này, thì toàn bộ quá trình chuẩn bị mẻ trộn, quá trình trộn nên được tiến hành tại công trường. Nội dung kiểm tra là: Độ đồng nhất của bê tông, thời gian trộn. 4.4. Vận chuyển 4.4.1. Chú ý chung Bê tông mác M60 – M80 có thể vận chuyển theo nhiều phương pháp và thiết bị khác nhau như xe trộn, xe trộn tại chỗ có và không có dùng thiết bị khuấy, đường ống cố định hoặc ống mềm hoặc băng tải. Mỗi kiểu vận chuyển có những ưu và nhược điểm nhất định tùy thuộc vào điều kiện sử dụng, các thành phần của hỗn hợp bê tông, khả năng đi đến vị trí của công trường, năng suất và thời gian giao bê tông, các được về thời tiết. 4.4.2. Vận chuyển bê tông bằng xe trộn Các vật liệu đã được định tỷ lệ từ nhà máy, được nạp vào xe trộn. Xe được sử dụng để trộn và vận chuyển bê tông đến công trường. Có thể sử dụng phương pháp trộn khô tức là vật liệu khô được vận chuyển đến công trường trong thùng của xe và nước trộn được mang riêng trong téc gắn trên xe. Nước được cho vào tại công trường và công việc trộn hoàn tất. Phương pháp này là một giải pháp để kèo dài thời gian chuyên chở và giảm sự chậm trễ của công việc đổ. Tuy nhiên, hàm lượng ẩm tự do trong cốt liệu hoạt động như là phần của nước trộn nó có thể gây ra sự hydrat hóa xi măng. 4.4.3. Vận chuyển bằng xe trộn cố định có và không có cách khuấy Xe trộn cố định được sử dụng để vận chuyển bê tông đã được trộn tại nhà máy thường bao gồm một thùng hở nắp phía trên gắn trên một xe tải. Thùng thường được thiết kế bằng kim loại có dạng khí động học và nhẵn để xả bê tông ở phía sau khi thùng được nghiêng lên. Một cửa xả và thiết bị rung được gắn lên trên thùng của thiết bị được hoạt động tại thời điểm xả bê tông. Một thiết bị xé tơi và trộn lẫn bê tông khi xả bê tông. 4.4.4. Bơm Bê tông mác M60 – M80 phù hợp cho việc bơm. Bê tông vì có hàm lượng xi măng cao và ít các cốt liệu có kích thước lớn (Có thể tham khảo ACT 304 hướng dẫn các sử dụng bơm để vận chuyển bê tông cường độ cao). Ngoài công trường bơm nên được để gần vị trí đổ. Đường ống dẫn từ bơm ra phải bố trí chỗ bị uốn cong ít nhất, chỗ được gia cố tăng cứng, sử dụng xen kẽ các ống mềm, vòi cho phép đổ trên một diện tích lớn trực tiếp vào khuôn mà không cần vận chuyển bằng tay. Cần có thông tin liên lạc trực tiếp từ người vận hành bơm và kíp đổ bê tông. Cần cho bơm hoạt động liên tục vì nếu bơm bị dừng thì dòng bê tông trong đường ống có thể khô hoặc khổng thể bắt đầu trở lại. 4.4.5. Băng tải Cho phép sử dụng băng tải để vận chuyển bê tông mác M60 – M80. Hướng dẫn cách sử dụng băng tải có thể tham khảo trong ACI 304.4R. Băng tải phải được gia cố đúng để đạt độ nhẵn và không rung động khi bê tông chuyển động dọc theo băng tải. Góc nghiêng lên hoặc nghiêng xuống phải được kiểm soát để tránh các cốt liệu thô bị phân lớp trong bê tông. Vì độ sụt thực tế nằm trong phạm vi 10cm và lớn hơn nên băng tải chỉ được sử dụng để vận chuyển bê tông cường độ cao trên một khoảng cách tương đối ngắn từ 60–90 m. Phải bọc và che đậy băng tải để tránh mưa, gió, ánh sáng mặt trời, nhiệt độ môi trường làm thay đổi đáng kể về độ sụt hoặc nhiệt độ của bê tông. Phải lập kế hoạch và kiểm soát chặt chẽ quá trình vận chuyển bằng băng tải 4.5. Các thao tác để đổ bê tông 4.5.1. Chuẩn bị Công việc chuẩn bị đổ bê tông mác M60 – M80 phải đảm bảo việc đổ, đóng rắn và hoàn thiện bê tông với tốc độ nhanh nhất có thể. Trước hết, việc giao bê tông tại công trường phải theo đúng kế hoạch để nó có thể được đổ ngay, đặc biệt là đối với mẻ trộn đầu tiên. Thiết bị để đổ bê tông phải có đủ công suất để thực hiện các chức năng của nó một cách có hiệu quả. Cần chuẩn bị đủ các thiết bị đầm rung và nhân công để làm chắc bê tông nhanh chóng sau khi đổ ở những khu vực khó. Tất cả các thiết bị nên được đặt trong điều kiện hoạt động tốt nhất. Do đó, cần chuẩn bị sẵn một số thiết bị đầm rung dự trữ, ít nhất là một cái dự trữ cho 3 cái sử dụng. 4.5.2. Thiết bị Yêu cầu cơ bản với thiết bị đổ bê tông là đảm bảo về chất lượng của bê tông, về tỉ lệ nước/ xi măng, độ sụt, hàm lượng không khí, độ đồng đều. Việc lựa chọn thiết bị nên dựa trên cơ sở đảm bảo khả năng kiểm soát một cách có hiệu quả khối lượng bê tông và tạo ra khả năng được làm chắc tại chỗ bằng các thiết bị rung. Xe cút kít, máng, thùng xô, phễu hoặc các phương tiện khác có thể được sử dụng để vận chuyển bê tông. Khi đó các thùng lõm đáy đặc biệt có lợi, độ dốc mặt bên phải rất dốc để tránh bị tắc nghẽn, bê tông không được phép giữ lại trong thùng quá lâu, để tránh sự đóng rắn và khó đổ ra. 4.5.3. Làm chặt Rung đúng qui cách là phương pháp hiệu quả nhất để làm chặt bê tông cường độ cao. Nên tuân theo các quy định của tiêu chuẩn ACI 309. Bê tông mác M60 – M80 là vật liệu rất bám dính, các thao tác làm chặt có hiệu quả phải xác định ngay từ quá trình thiết kế công nghệ. 4.5.4. Những chú ý đặc biệt Ở những công trường mà bê tông có cường độ khác nhau được sử dụng trong phạm vi hoặc một kết cấu hoặc giữa các kết cấu khác, thì cần phải xem xét cẩn thận quá trình đổ. Nên đổ bê tông mác M60 – M80 trước khi đổ bê tông cường độ thấp hơn. 4.6. Bảo dưỡng bê tông 4.6.1. Sự cần thiết Bảo dưỡng bê tông là một quá trình duy trì một hàm lượng ẩm vừa phải và một nhiệt độ có lợi trong bê tông trong giai đoạn hydrat hóa của vật liệu kết dính để các đặc tính cần thiết của bê tông có thể hình thành. Bảo dưỡng bê tông là cần thiết trong sản xuất bê tông, đặc biệt là đối với bê tông mác M60 – M80. Cường độ và khả năng bền lâu của bê tông chỉ có thể được hình thành đầy đủ nếu nó được bảo dưỡng đúng quy cách đủ thời gian trước khi nó được đưa vào sử dụng. Bê tông mác M60 – M80 phải được bảo dưỡng bằng nước ngay từ giai đoạn đầu khi mà sự hydrat từng phần có thể làm gián đoạn các mao dẫn. 4.6.2. Phương pháp bảo dưỡng bê tông Bảo dưỡng bê tông mác M60 – M80 bằng nước được khuyến khích vì tỉ lệ nước – xi măng thấp. Ở tỉ lệ nước – xi măng thấp hơn 0.4, mức độ tối đa của sự hydrat sẽ giảm đáng kể nếu lượng nước tự do trên bề mặt bê tông không được cung cấp. Bảo dưỡng bằng nước sẽ mang lại hiệu quả cao hơn cho quá trình hydrat hóa xi măng. Có thể bảo dưỡng bê tông bằng các phương pháp khác nếu các thử nghiệm cho thấy cường độ bê tông phát triển bình thường và đạt cường độ thiết kế. Phương pháp bảo dưỡng bằng nước được thực hiện bằng cách ngâm kết cấu trong nước, phun nước dưới dạng sương mù hoặc tưới nước liên tục. Dùng thiết bị tưới cỏ để phun là rất có hiệu quả. Sự phun gián đoạn là không thể chấp nhận. Dùng ống mềm để tưới nước như mưa là hữu ích, đặc biệt trên bề mặt theo chiều đứng. Dùng vỏ bao bì, mềm chăn, mảnh vải bông hoặc các vật liệu không thấm nước khác để giữ nước lại trên bề mặt bất kể theo phương đứng hay phương ngang. Thời gian tưới nước cho kết cấu bê tông ít nhất là 10 ngày sau khi đổ bê tông. 4.7. Các đảm bảo về chất lượng 4.7.1. Vật liệu Một khi hỗn hợp bê tông cường độ cao đã được định tỉ lệ, nhà cung cấp bê tông, cơ quan lấy mẫu và kiểm tra phải cam đoan là đảm bảo các đặc tính cần thiết của bê tông. Các cốt liệu và các hợp chất hóa học được sử dụng vào hỗn hợp phải đồng nhất và được lấy từ cùng một nguồn trong suốt quá trình xây dựng dự án. 4.7.2. Các thiết bị thông tin liên lạc Cần thiết có các thiết bị liên lạc trực tiếp giữa nơi cung cấp bê tông và nơi đổ bê tông. Nhà thầu cần có thiết bị liên lạc và các kế hoạch chi tiết trước khi bắt đầu công việc đổ bê tông. 4.7.3. Phòng thí nghiệm Phải có sẵn một phòng thí nghiệm bê tông với đầy đủ khả năng để kiểm tra bê tông giao tại chân công trình. Phòng thí nghiệm này phải được thường xuyên kiểm tra. Phòng thí nghiệm xi măng và phòng thí nghiệm bê tông và phải tuân thủ đúng các yêu cầu qui định hiện hành. Phải chuẩn bị các bộ mẫu hình trụ hoặc lập phương cho 100m 3 bê tông đã đổ, với ít nhất có ba mẫu thử được lấy cho mỗi giai đoạn kiểm tra là sau 7, 28, 56 và 91 ngày 4.8. Công tác kiểm tra chất lượng 4.8.1. Các tiêu chuẩn Chú ý đầu tiên để lựa chọn các tiêu chuẩn kiểm tra chất lượng bê tông là xác định xem sự phân bố của các kết quả kiểm tra cường độ nén có nằm trên một đường cong phân bố bình thường hay không. Các số liệu phổ biến cho thấy trong phạm vi mác từ M60 – M80 có sự phân bố cường độ nén là bình thường. Như vậy các tiêu chuẩn Việt Nam và ACI 214 sẽ là một công cụ thông dụng để kiểm tra chất lượng bê tông mác M60 – M80. 4.8.2. Phương pháp đánh giá Để đáp ứng các yêu cầu về tính năng cường độ thì cường độ trung bình của bê tông phải lớn hơn cường độ thiết kế. Lượng cường độ vượt trội phụ thuộc vào độ biến thiên của các kết quả kiểm tra và được biểu diễn bằng sai số tiêu chuẩn (S). Theo các số liệu hiện nay cho thấy sai số tiêu chuẩn đối với bê tông mác M60 – M80 trở nên đồng nhất trong phạm vi từ 4.2 đến 5.8 MPa. 4.9. Các phép đo cường độ 4.9.1. Các điều kiện Vì nhiều mối quan tâm trong bê tông mác M60 – M80 bị giới hạn với cường độ chỉ theo chiều nén, nên các phép đo cường độ nén là mối quan tâm đầu tiên trong việc kiểm tra bê tông. Các phương pháp kiểm tra theo tiêu chuẩn Việt Nam là hoàn toàn phù hợp. Cường độ và các biến đổi của bê tông chỉ có thể được xác định từ mẫu thử nghiệm được làm, được sử dụng và kiểm tra theo các điều kiện tiêu chuẩn. Khi đó các kết quả kiểm tra theo tiêu chuẩn là các số liệu bắt buộc và hợp pháp để đánh giá hỗn hợp bê tông. Các mẫu thử nghiệm bê tông đã qua xử lý tại công trường được dùng để đánh giá chất lượng của kết cấu bê tông được áp dụng. Các mẫu thử cường độ của bê tông được làm hoặc được xử lý trong các điều kiện khác điều kiện tiêu chuẩn sẽ cung cấp thêm thông tin nhưng chúng chỉ được phân tích và báo cáo riêng. 4.9.2. Kích thước và hình dạng của mẫu thử Theo các tiêu chuẩn quốc tế đều cho rằng các mẫu thử hình trụ có đường kính 152mm, chiều cao 305mm là mẫu thử tiêu chuẩn để đo cường độ. Theo tiêu chuẩn Việt Nam mẫu thử là hình lập phương có kích thước 15 x 15 x15 (cm). Với bê tông mác M60 – M80 cần lấy mẫu theo cả hai loại và kiểm tra các mẫu thử đó. 4.9.3. Các thiết bị kiểm tra Các thông số của máy kiểm tra có thể ảnh hưởng đến cường độ nén do được bao gồm độ căn chỉnh chính xác, độ cứng theo chiều dọc và chiều ngang, độ ổn định, độ thẳng hàng giữa các bộ phận của máy, kiểu mâm tải. Các phương pháp kiểm tra phải đáp ứng được các yêu cầu của TCVN 5726-93, TCVN 3118-93, ASTM C78-86, ASTM C 39. Kiểm tra và đánh giá cường độ còn có thể áp dụng theo SEV 2046-79. PHỤ LỤC VÍ DỤ 1: LỰA CHỌN THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ 60 MPa, DÙNG TRO BAY VÀ PHỤ GIA SIÊU DẺO VIỆT NAM Các dữ liệu cho trước: - Cường độ bê tông quy định 60 MPa (mẫu hình lập phương 15 x 15 x 15cm), độ sụt của hỗn hợp bê tông 18cm. - Xi măng PC 40, khối lượng riêng p x = 3.10 kg/dm 3 - Cát sông có mô đun độ lớn M dl = 2,7, khối lượng riêng p c = 2.60 kg/dm 3 , khối lượng thể tích ở trạng thái đầm chặt c dc = 1,7 kg/l, độ hấp thụ nước của cát H c = 1,2%, độ ẩm của cát W c =2% - Đá dăm bazan có khối lượng riêng bằng p đ = 2.93 kg/dm 3 , khối lượng thể tích ở trạng thái đầm chặt c dc = 1,78 kg/l, độ hấp thụ nước của cát H c = 0,5%, độ ẩm của đá W đ =1%, R đ = 1350 daN/cm 3. Cấp C theo tiêu chuẩn ASTM - Trong đó khối lượng riêng p c =2.64 kg/dm 3 - Phụ gia siêu dẻo PA-99 của Công ty tư vấn thí nghiệm công trường giao thông dạng lỏng, có tỷ trọng p d =1,15, tỷ lệ pha trộn 1.4% trọng lượng xi măng trong bê tông Các bước tính toán như sau Bước 1: Từ cường độ quy định của bê tông là R qd = 60 MPa . Lựa chọn bê tông theo phương pháp trộn tại phòng thí nghiệm, tính cường độ yêu cầu R yc = (60 + 11.6): 0,9 = 79,5 MPa; R ycc = 60 +11,6= 71,6 Bước 2: Tra bảng 3.4 chọn D max = 12.7 mm vì cường độ yêu cầu của bê tông > 75 MPa Bước 3: Tra bảng 3.1, tìm được lượng nước trộn trong bê tông là N = 174 lít chưa kể lượng nước hấp phụ trong cát đá với độ sụt S a =2.5 – 3 cm. Do dùng phụ gia siêu dẻo bớt nước 8% N = 171 – (0.08 x 174) = 160 lít Độ rỗng của cát r = (1 – 1.70/2.7) x 100%= 35% do đó không phải điều chỉnh lượng nước đã tra bảng Bước 4: Tra bảng 3.2 và nội suy xác định tỉ lệ N/X + tro bay= 0.32 Bước 6: Xác định hàm lượng chất dính kết gồm xi măng và tro bay = =500 kg Chọn tỉ lệ tro bay là 26% thì lượng tro bằng T=100 kg và lượng xi măng X = 400 kg Bước 7: Tra bảng 3.5, tìm được thể tích đầm chặt của đá trong 1m 3 bê tông bằng 0.68 m 3 và trọng lượng đá D= 0,68 x 1602 = 1089 kg Bước 8: Hàm lượng phụ gia PA – 99, PG= 500 x 1,4/100=7,0 kg hoặc 7,0/1,15= 6 lít/m 3 bê tông. Bước 9: Xác định hàm lượng cát trong 1m 3 hỗn hợp bê tông: . Thể tích tuyệt đối của xi măng V x n = 400/3,10 = 129,0 . Thể tích tuyệt đối của tro bay V tb n = 100/2,64 = 37,8 . Thể tích tuyệt đối của đá V đ n = 1089/2,76 = 394,6 . Thể tích nước V n = 160 lít . Thể tích của khoáng lẫn trong bê tông V k = 20 lít (Hàm lượng khí lấy = 2%) . Thể tích tuyệt đối của cát V n c = 1000 - 129,0 - 37,8 - 394,6 - 160 - 20 = 258,6 dm 3 . Trọng lượng của cát C = 258,6 x 2,68 = 693 kg Thành phần bê tông là: X = 400kg Đ=1089kg N=160kg TB= 100kg C=693kg PG=6,0 lít/m 3 Bước 10: Tiến hành các mẻ trộn thử tại phòng thí nghiệm và tại hiện trường theo số liệu tính toán, nếu các kết quả đạt yêu cầu thì cho phép sản xuất. Nếu không đạt yêu cầu thì phải điều chỉnh thành phần bê tông, chủ yếu là lượng nước và xi măng như đối với bê tông thông thường Tiến hành các mẻ trộn thử nghiệm theo trình tự sau Bước 10.1: Xác định bê tông làm mẫu thử Theo giả định tro loại C có thành phần từ 20 ÷ 35% lượng xi măng. Các tổ mẫu dự định chế tạo gồm 3 tổ mẫu ứng với thành phần tro loại C biến đổi theo ba cấp: 20%, 25%, 30% Tính lại thành phần xi măng và tro của bê tông thí nghiệm như sau: Dạng hỗn hợp Hàm lượng tro % Lượng tro (kg) Lượng xi măng (kg) Tổng cộng N o 1 20 100 400 800 N o 2 25 125 375 500 N o 3 30 150 350 500 Thành phần nước và đá trong 3 tổ mẫu là không thay đổi Khối lượng cát tính theo lượng xi măng và lượng tro C 1 = 693 kg C 2 =691,7 kg C 3 = 685,2kg Thành phần ba tổ mẫu như sau: Dạng hỗn hợp Tro (kg) Xi măng (kg) Cát (kg) Đá (kg) Nước (kg) PGSD (lít) N o 1 100 400 693 1089 160 6,0 N o 2 125 375 691 1089 160 6,0 N o 3 150 350 685,2 1089 160 6,0 Bước 10.2: Chế tạo và bộ mẫu thử 15 x 15 x 15cm trong điều kiện tiêu chuẩn. Bước 10.3: Thử mẫu ở tuổi 28 ngày có các kết quả sau: Dạng hỗn hợp Cường độ nén sau 28 ngày daN/cm 3 Nhiệt độ bê tông o C Độ sụt (cm) N o 1 820 35 18,2 N o 2 828 34 18,1 N o 3 823 33 18,0 Theo kết quả hỗn hợp N o 2 được lựa chọn vì có nhiệt độ bê tông thấp và cường độ cao nhất, độ sụt đảm bảo VÍ DỤ 2: THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ 70 MPa DÙNG MUỘI SILIC VÀ PHỤ GIA SIÊU DẺO THỤY SĨ Các dữ liệu cho trước: Tính toán mẻ trộn ở phòng thí nghiệm Cường độ bê tông qui định: R b = 70 MPa (mẫu 15 x 15 x 15cm) Độ sụt hỗn hợp bê tông: 15cm Xi măng PC 40, p x = 3.1 g/cm 3 Cát sông có mô đun độ lớn M k = 2.8, khối lượng riêng 2.65 g/cm 3 , khối lượng thể tích =1.7 g/cm 3 , độ hấp phụ nước 1%, độ ẩm cát W c = 2% Đá dăm granit, khối lượng riêng của đá là 2.85 kg/cm 3 , khối lượng thể tích: 1.5g/ cm 3 . Khối lượng thể tích ở trạng thái đầm chặt =1,602 g/cm 3 R d = 160 daN/cm 3 Muội silic gốc Thụy Sĩ: Hàm lượng SiO 2 =92-98% Các bước tính toán như sau Bước 1: Tính R yc = (81 + 11.6) : 0.9 = 90.6 MPa; R ycc = 70 + 11.6 = 81.6 Bước 2: Xác định đường kính lớn nhất của cốt liệu lấy D max = 9,5 mm – 12.7 mm (R yc > 75 MPa), chọn D max = 12.7 Bước 3: Tra bảng 3.2 xác định tỷ lệ X / (X + S) = 0,32 Bước 4: Tra bảng 3.1 xác định lượng nước với độ sụt ban đầu: 3cm D max = 13.7 mm là 174 lít/m 3 bê tông (độ rỗng cát là 35%) Sử dụng phụ gia siêu dẻo, lượng nước giảm 6% N= 163,6 = 164 lít Bước 5: Tính lượng xi măng + muội silic (MS) X + MS = 164 : 0.32 = 513 kg Hàm lượng muội silic là 8% Vậy: MS= 8% (X+ MS) = 0.08 x 513 = 41 kg X = 513 – 41 = 472 kg Bước 6: Xác định hàm lượng đá (kg/m 3 bê tông) Thể tích đá dăm đã đầm chặt: Tra bảng 3.4 được V d = 0.65 Lượng đá: D= 0,68 x 1602 = 1090 kg/m 3 bê tông Bước 7: Tính toán hàm lượng phụ gia siêu dẻo Thụy Sĩ loại RN ký hiệu là SD (kg) SD = 1.5 lít/100 kg Vậy SD = 490 x 0.01 lít = 4.90 lít/ m 3 bê tông Bước 8: Xác định lượng cát (kg/ m 3 bê tông) V x n = 472 : 0,015 = 152,12 lít V s s = 41 : 2,2 = 18,6 lít V N n = 164 lít V d n = 1090 : 2.85 = 382 V k k = 20 lít V t n = 1000 - (152,2 + 18,6 + 164 + 382,4 + 20) = 262,8 C = 262,8 x 2,65 = 697 kg/m 3 = 697 + 1090 +164 + 513 = 2464 kg/m 3 Bước 9: Xi măng thành phần bê tông: Thành phần bê tông: N o 1 là: X = 472 kg N = 164kg MS = 41 kg Tỉ lệ N / (N+MS) = 0,32 C = 697 kg PGSD= 7.0 lít/cm 3 Đ = 1090 kg Bước 10: Trộn thử Tiến hành các mẻ trộn thử tại phòng thí nghiệm và tại hiện trường. Nếu các kết quả thử đạt yêu cầu thì cho phép sản xuất. Nếu không đạt thì phải điều chỉnh thành phần bê tông chủ yếu là thành phần nước và xi măng như đối với bê tông thông thường. Bước 10.1: Thành phần các mẻ trộn thí nghiệm Tính toán thành phần tổ mẫu với lượng muội silic là 8, 10, 15% so với lượng chất dính kết (513 kg) Lượng MS 1 = 41 kg; MS 2 =10% x 513 = 51.0 kg; MS 3 = 15% x 513 = 77 kg. Thành phần bê tông chế tạo ba tổ mẫu như sau: Dạng hỗn hợp Muội silic (kg) Xi măng (kg) Cát (kg) Đá (kg) Nước (kg) PGSD (lít) N o 1 41 472 697 1090 164 7,0 N o 2 51 462 693 1090 164 7,0 N o 3 77 436 684 1090 164 7,0 Bước 10.2: Chế tạo ba tổ mẫu có kích thước 15 x 15 x 15 cm theo TCVN…. tuổi 28 ngày dưỡng hộ theo điều kiện tiêu chuẩn Bước 10.3: Thí nghiệm mẫu ở tuổi 28 ngày có các kết quả sau: Dạng hỗn hợp Cường độ nén sau 28 ngày daN/cm 3 Nhiệt độ bê tông o C Độ sụt (cm) N o 1 901 36 16,0 N o 2 907 37 15,5 N o 3 906 38 15,0 Bước 10.4: kết luận Theo các kết quả của thí dụ cho thấy hỗn hợp bê tông N o 2 đảm bảo cường độ và các yếu tố khác nếu được chọn.