Bài giảng môn học Công nghệ Bê tông Silicat - Chương 2: Lý thuyết bê tông nhẹ cốt liệu rỗng - Lương Lê Trung

hương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng I. GIỚI THIỆU CHUNG: 10 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng I. GIỚI THIỆU CHUNG: 11 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng I. GIỚI THIỆU CHUNG: 12 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng I. GIỚI THIỆU CHUNG:  Ưu điểm  Cách âm, cách nhiệt tốt  Giảm ô nhiễm môi trường  Linh động trong Thiết kế  Tổng giá thành công trình xây dựng thấp 13 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng II. PHÂN LOẠI VÀ TÍNH CHẤT KỸ THUẬT: 1. Phân loại a.Theo khối lượng thể tích và phạm vi sử dụng: 3 loại  Bê tông cách nhiệt (Bê tông rất nhẹ):Khối lượng thể tích ở trạng thái khô mvb k ≤ 500kg/m3, Rn = 15 – 35daN/cm 2, dùng để cách nhiệt  Bê tông công trình cách nhiệt: Rn tương đối lớn, chịu tải trọng cần thiết, hệ số dẫn nhiệt nhỏ, thỏa yêu cầu cách nhiệt cho công trình: Rn = 35 – 100 daN/cm2, mvb k = 600 – 1400 kg/m3  Bê tông công trình chủ yếu thỏa mãn yêu cầu chịu lực:Rn = 150 – 400daN/cm2, mvb k = 1400 – 1800 kg/m3 14 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng II. PHÂN LOẠI VÀ TÍNH CHẤT KỸ THUẬT: 1. Phân loại b.Theo cấu trúc : 3 loại  Bê tông nhẹ cấu trúc đặc (BT nhẹ vữa đặc):phần rỗng giữa các hạt cốt liệu rỗng được lấp đầy bằng vữa cát nhẹ hoặc cát thường hoặc phối hợp cả 2 loại trên  Bê tông nhẹ cấu trúc bán đặc chắc (BT nhẹ vữa rỗng): phần vữa cũng được tạo rỗng theo PP tạo bọt, tạo khí hay ngậm khí và có dùng cát hoặc không dùng cát.  Bê tông nhẹ cấu trúc rỗng lớn: (phần rỗng giữa các hạt cốt liệu để hổng) được tạo nên bằng cách kết khối các hạt cốt liệu rỗng bằng hồ xi măng thường không dùng cát nên gọi là bê tông nhẹ cấu trúc rỗng lớn không có cát và để giảm lượng dùng xi măng có thể dùng các loại phụ gia khoáng nghiền mịn 15 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng II. PHÂN LOẠI VÀ TÍNH CHẤT KỸ THUẬT: 1. Phân loại c.Theo loại cốt liệu rỗng : 2 loại Bê tông cốt liệu tự nhiên : cốt liệu có nguồn gốc tự nhiên VD: đá bọt (pumice)  Bê tông đá bọt Bê tông cốt liệu nhân tạo: cốt liệu có nguồn gốc nhân tạo VD: Keramzit Bê tông keramzit 16 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng II. PHÂN LOẠI VÀ TÍNH CHẤT KỸ THUẬT: 1. Phân loại Đá bọt 17 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng Hạt Keramzit II. PHÂN LOẠI VÀ TÍNH CHẤT KỸ THUẬT: 1. Phân loại 18 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng II. PHÂN LOẠI VÀ TÍNH CHẤT KỸ THUẬT: 1. Phân loại c. Ngoài ra có thể phân loại bê tông nhẹ CLR theo chất kết dính  Ví dụ khi dùng chất kết dính vôi – silic  Bê tông silicat CLR. Tuy nhiên hiện nay CKD thường dùng bê tông nhẹ là xi măng. 19 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng II. PHÂN LOẠI VÀ TÍNH CHẤT KỸ THUẬT: 1. Phân loại  Theo ACI (American concrete institute) Phân loại BT nhẹ:  Bê tông có khối lượng thể tích nhỏ mvbk ≤ 800kg/m3, Rn = 6,9 - 69 daN/cm 2, hệ số dẫn nhiệt thấp Bê tông nhẹ công trình có mvbk = 1440 - 1850kg/m3, Rn ≥ 173 daN/cm2  Bê tông nhẹ có cường độ trung bình : khối lượng thể tích và cường độ cũng như hệ số dẫn nhiệt, nằm giữa 2 loại trên ; dùng trong nững kết cấu yêu cầu khả năng chịu lực không cao hoặc làm bê tông lấp đầy 20 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng II. PHÂN LOẠI VÀ TÍNH CHẤT KỸ THUẬT: 2. Tính chất kỹ thuật Tính chất BTNCLR Khối lượng thể tích Cường độ nén mvb k = 300 – 1800kg/m3 Rn = 15 – 400 daN/cm2 Mác 25,35,50,75,100,150,200 ,250,300,400,500 21 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng II. PHÂN LOẠI VÀ TÍNH CHẤT KỸ THUẬT: 2. Tính chất kỹ thuật Bê tông dùng trong KC cách nhiệt Hệ số dẫn nhiệt  Khối lượng thể tích càng nhỏ , hệ số dẫn nhiệt  càng nhỏ BT cách nhiệt  = 0,1 – 0,2kcal/(m0c.h) BT công trình cách nhiệt  = 0,15 – 0,55kcal/(m0c.h) 22 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng III. CỐT LIỆU RỖNG 1. Phân loại: Nguồn gốc Kích thước hạt Tự nhiên Nhân tạo Cốt liệu lớn Cốt liệu bé 23 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng III. CỐT LIỆU RỖNG 1. Phân loại:  Nguồn gốc : Tự nhiên : nguồn gốc từ núi lửa 24 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng III. CỐT LIỆU RỖNG 1. Phân loại: - Núi lửa : Đá bọt , tuff núi lửa , xỉ núi lửa - Trầm tích : đá vôi, đá đôlômít rỗng, tuff đá vôi, trêpen - điatômít Tuff núi lửa Đá bọt - pumice Xỉ núi lửa- scoria 25 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng III. CỐT LIỆU RỖNG 1. Phân loại: Đá vôi Đá đôlômit Tuff đá vôi 26 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng III. CỐT LIỆU RỖNG 1. Phân loại:  Nguồn gốc : Nhân tạo  Nhóm thứ nhất CLR thu được qua gia công cơ học: - Các loại xỉ xốp - Những thải phẩm của công nghiệp luyện kim, hóa chất hoặc năng lượng  Nhóm thứ hai CLR nhân tạo chế tạo bằng: - Nung đất sét, diệp thạch, thủy tinh núi lửa làm phồng nở thành dạng hạt - Sau đó qua khâu gia công cơ học (sàng phân loại, hoặc đập nhỏ rồi sàng phân loại) để đạt được CLR kích thước và cấp phối hạt cần thiết 27 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng III. CỐT LIỆU RỖNG 1. Phân loại:  Kích thước hạt : Cốt liệu lớn (sỏi hoặc dăm xốp) và cốt liệu bé (cát xốp hoặc cát thường) Sỏi xốp : nung các viên phối liệu được chuẩn bị trước để làm phồng nở chúng, hoặc do tạo hạt chuyên dụng từ xỉ nóng chảy. bề mặt nhẵn  Dăm xốp: đập nhỏ và sàng phân loại các cục đá xốp tự nhiên hay nhân tạo, các hạt có góc cạnh, bề mặt nhám ráp, có nhiều lỗ rỗng hở  Dăm và sỏi xốp : có kích thước hạt 5- 40mm, được chia làm ba cấp hạt 5-10mm, 10-20mm,20- 40mm Cốt liệu lớn 28 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng III. CỐT LIỆU RỖNG 1. Phân loại:  Kích thước hạt Cát tự nhiên hay cát xốp với kích thước hạt 0-5mm đôi khi người ta phân ra hai cấp hạt 0-1,25 và 1,25 – 5mm Cốt liệu bé 29 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng III. CỐT LIỆU RỖNG 2. Một số loại cốt liệu rỗng thường gặp  Keramzit:  Nung nở phồng đất sét  Tạo hạt bằng máy  Dạng sỏi hình cầu, bầu dục, hình trụ  Chế tạo bằng lò quay  Có cấu trúc rỗng bé, chủ yếu các lỗ rống kín, bề mặt nhẵn do thiêu kết  Khối lượng thể tích rời tự nhiên 500 -1200kg/m3  Cường độ ép vỡ trong xy lanh 14 – 65daN/cm2  Độ hút nước 24 giờ 5- 20% khối lượng vật liệu khô 30 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng  Cát keramzit: nhận được bằng cách đập và nghiền những hạt lớn hơn sau đó sàng phân loại đạt cấp hạt cần thiết + Loại CLR xốp xó cường độ không cao + Nước yêu cầu lớn (11-18%) + Cường độ cát kerazit thấp ảnh hưởng đến cường độ bê tông nhẹ  để đạt cường độ bê tông yêu cầu, có thể thay 1 phần hay toàn bộ cát xốp bằng cát thường.  Giá thành cát keramzit cao hơn cát tự nhiên III. CỐT LIỆU RỖNG 2. Một số loại cốt liệu rỗng thường gặp 31 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng III. CỐT LIỆU RỖNG 2. Một số loại cốt liệu rỗng thường gặp  Aglôpôrít:  hạt rỗng được tạo nên do thiêu kết và kết tụ trên ghi lò đối với các loại đất sét dễ chảy , hoặc phế liệu khai thác than, cũng như các loại tro xỉ.  Ưu điểm đối với keramzit: + Nguồn nguyên liệu ban đầu dồi dào, dễ kiếm + chi phí nghiên liệu để sản xuất thấp hơn  Nhược điểm đối với keramzit: + các lỗ rỗng hở thông nhau, bề mặt hạt ghồ ghề lồi lõm nên cấu trúc kém ổn định hơn, cường độ thấp hơn + cường độ ép vỡ trong xy lanh 6 – 20daN/cm2 + độ hút nước cao hơn, lượng vữa và hồ xi măng trong bê tông lớn hơn là tăng khôi lượng thể tích của bê tông nhẹ Cát aglôpôrit : nhận được bằng cách sàng lấy phần hạt nhỏ được tạo nên do đập agloporit thành dăm 32 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng III. CỐT LIỆU RỖNG 2. Một số loại cốt liệu rỗng thường gặp 33 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng III. CỐT LIỆU RỖNG 2. Một số loại cốt liệu rỗng thường gặp  Xỉ xốp: còn gọi là đá bọt xỉ hoặc termozit  làm phồng nở xỉ nóng chảy trong là sau đó làm nguội , đập nhỏ và sàng phân loại .  Dạng cục, cường độ nén 25 – 150daN/cm2  Dăm từ đá bọt xỉ có khối lượng thể tích 600 – 1300kg/m3  Loại cốt liệu này tuy có cường độ cao hơn như có nhược điểm như aglôpôrit 34 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng III. CỐT LIỆU RỖNG 2. Một số loại cốt liệu rỗng thường gặp  Xỉ hạt :  Dạng sỏi rỗng được tạo bằng pp : + Xỉ nóng chảy có nhiệt độ ≥ 12000c được gia công với một lượng nước nhất định, qua cấp liệu rung có bộ phận làm nguội bằng nước phân phối vào một tang quay các cạnh của tang quay xé xỉ lỏng thành những hạt nhỏ bắn vào không khí rồi rắn lại thành những hạt nhỏ hình cầu chứa các lỗ rỗng bên trong lỗ rổng tạo nên do nước hóa hơi trong lòng các hạt xỉ nóng chảy. Đây là cốt liệu rỗng có chất lượng cao hơn so với xỉ xốp nói trên + Ngoài những loại cốt liệu rỗng trên có thể sử dụng nhiều loại cốt liệu rỗng khác như: đá bọt, xỉ núi lửa, tuff núi lửa, perlit phồng nở, vermiculit phồng nở, tuff đá vôi, đá sò ốc. 35 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng III. CỐT LIỆU RỖNG 3. Tính chất cốt liệu rỗng Khối lượng thể tích2 Cỡ hạt lớn nhất3 Cường độ4 Hình dạng và cấu trúc bề mặt1 Độ ẩm và độ hút nước5 36 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng III. CỐT LIỆU RỖNG 3. Tính chất cốt liệu rỗng 3.1. Ảnh hưởng của hình dạng hạt và cấu trúc bề mặt hạt  CLR có thể khác biệt lớn về hình dạng và cấu trúc bề mặt hạt.  Hình dạng cốt liệu : lập phương, tứ diện đều hay không đều cạnh, hình cầu, bầu dục, trụ  Cấu trúc bề mặt hạt có thể trơn nhẵn hoặc ghồ ghề nhám ráp nhiều vết rỗ với vô số lỗ rỗng hở. Nói chung hình dạng và cấu trúc bề mặt hạt cốt liệu rỗng ảnh hưởng đến : + tính công tác + tỷ lệ cốt liệu bé/cốt liệu lớn + Lượng dùng XM và nước của HHBT 37 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng III. CỐT LIỆU RỖNG 3. Tính chất cốt liệu rỗng 3.1. Ảnh hưởng của hình dạng hạt và cấu trúc bề mặt hạt  Dăm rỗng và cát nhẹ gồm những hạt hình dáng không xác định, bề mặt hạt ghồ ghề góc cạnh có tổng tỷ diện lớn, nhiều lỗ rỗng hở và độ rỗng giữa các hạt lớn.  Để lấp đầy phần rỗng đó và tạo một lớp đủ giãn cách và bôi trơn giữa các hạt cốt liệu để hỗn hợp không bị phân tầng và có tính công tác tốt cần phải dùng lượng hồ xi măng lớn gấp 1,5 – 2 lần so với khi dùng đá dăm và cát thường dẫn đến làm tăng đáng kể khối lượng thể tích của bê tông nhẹ.  Tuy nhiên bề mặt nhám ráp cao của cốt liệu cũng có ưu điểm là đảm bảo sự gắn kết tốt giữa đá XM và cốt liệu. 38 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng III. CỐT LIỆU RỖNG 3. Tính chất cốt liệu rỗng 3.1. Ảnh hưởng của hình dạng hạt và cấu trúc bề mặt hạt  Ngược lại sỏi keramzit có dạng hạt hình cầu, bầu dục hoặc hình trụ bề mặt hạt trơn nhẵn nhờ có màng thiêu kết không chứa các lỗ rỗng hở nên có độ hút nước nhỏ , ít hút nước từ hồ xi măng trong HHBT khi mới trộn , đảm bảo cho HHBT keramzit có tính công tác tốt mà không phải tăng đáng kể lượng dùng xi măng và nước so với hỗn hợp từ cốt liệu đặc chắc. 39 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng 3. Tính chất cốt liệu rỗng 3.2. Ảnh hưởng của Khối lượng thể tích cốt liệu rỗng - Khối lượng thể tích tự nhiên của CLR thấp hơn nhiều so với cốt liệu đặc chắc - Trong BT nhẹ CLR , Thường dùng cốt liệu lớn có khối lượng thể tích kvd ≤ 900 kg/m 3 - Cát xốp có khối lượng thể tích kvd ≤ 1100 kg/m 3 III. CỐT LIỆU RỖNG 40 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng 3. Tính chất cốt liệu rỗng 3.2. Ảnh hưởng của Khối lượng thể tích cốt liệu rỗng III. CỐT LIỆU RỖNG Khối lượng thể tích của CLR càng thấp  Bê tông nhẹ CLR có khối lượng thể tích càng nhỏ  Bê tông nhẹ có cường độ càng thấp  Thay một phần hoặc toàn bộ cát xốp bằng cát nặng để thỏa yêu cầu về cường độ Bê tông nhẹ 41 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng Bê tông nhẹ lại công trình và công trình cách nhiệt mật độ thể tích của CLR trong HHBT ( tức thể tích chiếm chỗ của dăm, sỏi rỗng trong 1 đơn vị thể tích của Bê tông) có ảnh hưởng đáng kể đến tính chất chủ yếu của BTNCLR. Để giảm nhẹ khối lượng thể tích của BT cần nâng tối đa mật độ thể tích CLR, tuy nhiên không thể vượt quá một giá trị nào đó vì cần một lượng vữa đủ để lấp đầy khoảng trống giữa các hạt cốt liệu với mức gián cách nào đó mới đảm bão được tính công tác của HHBT và yêu cầu về cường độ của BT 3. Tính chất cốt liệu rỗng 3.2. Ảnh hưởng của Khối lượng thể tích cốt liệu rỗng III. CỐT LIỆU RỖNG 42 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng 3. Tính chất cốt liệu rỗng 3.3. Ảnh hưởng của cỡ hạt lớn nhất (Dmax) III. CỐT LIỆU RỖNG Cốt liệu rỗng thông thường được phân ra ba cấp hạt 5-10, 10 – 20 và 20 – 40mm. Cỡ hạt lớn nhất của CLR cũng gây ảnh hưởng đến tính công tác, tỷ lệ cốt liệu bé/cốt liệu lớn và lượng dùng xi măng của hỗn hợp bê tông nhẹ tương tự như trong HHBT nặng; đồng thời nó còn ảnh hưởng đến cường độ và độ co ngót của bê tông nhẹ 43 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng 3. Tính chất cốt liệu rỗng 3.4. Ảnh hưởng của cường độ cốt liệu rỗng III. CỐT LIỆU RỖNG  Cường độ của các loại CLR khác nhau thay đổi theo loại và nguồn gốc của chúng  R BTN > R CLR  Cường độ CLR Rk và cường độ BT Rb còn chịu ảnh hưởng của cường độ vữa XM Rv  Cùng một loại CLR nếu tăng Rv  Rb  Mỗi loại CLR có Rghb và khi đạt tới giới hạn cường độ nếu có tăng Rv thì R b cũng tăng không đáng kể 44 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng 3. Tính chất cốt liệu rỗng 3.4. Ảnh hưởng của cường độ cốt liệu rỗng III. CỐT LIỆU RỖNG  Giới hạn cường độ Rb gh được tăng đáng kể nếu giảm kích thước Dmax của CLL. Đối với cốt liệu càng yếu và giòn quy luật càng thể hiện rõ  VD: Một loại CLR chế tạo BTN với X =450kg/m3 (cùng Rv). Giá trị cường độ nén Rb là 345, 426,524 daN/cm 2, tương ứng Dmax 19,13,10 mm. Đồng thời khối lượng thể tích trong hai trường hợp sau tăng lên so với trường hợp đầu t.ư là 48,80 kg/m3 45 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng 3. Tính chất cốt liệu rỗng 3.5. Ảnh hưởng của độ ẩm và độ hút nước của CLR III. CỐT LIỆU RỖNG  CLR sau 24h ngâm trong nước , độ hút nước đạt 5-20% khối lượng mẫu khô tùy cấu trúc rỗng hạt cốt liệu  So với CL đặc chắc, CLR có độ hút nước cao hơn và phần lớn độ ẩm trong CL được hấp thụ vào bên trong các hạt, cốt liệu đặc chắc độ ẩm chủ yếu ở trên bề mặt các hạt. Lượng ẩm trong CLR không thể nhanh chóng chuyển cho XM, trong khi đó gần như toàn bộ lượng ẩm của cát tự nhiên là ẩm bề mặt và có thể chuyển cho XM ngay sau khi trộn HHBT 46 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng 3. Tính chất cốt liệu rỗng 3.5. Ảnh hưởng của độ ẩm và độ hút nước của CLR III. CỐT LIỆU RỖNG  Khi nhào trộn HHBT, CLR hút một phần nước từ vữa XM, quá trình đó xảy ra mạnh mẽ nhất ở 10 -15 phút đầu từ khi trôn với nước. Khối lượng nước được CLR hút phụ thuộc vào loại HHBT (khối lượng đó lớn hơn với HHBT lưu động và nhỏ đối với HHBT cứng) vào độ ẩm ban đầu của CL , thường chỉ đạt 50-70% độ hút nước 24 giờ của CL ; vì hồ XM trong HHBT có năng lực giữ nước , nó hấp phụ lên bề mặt hạt CL và ngăn cản sự hấp phụ nước tiếp theo của CL 47 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng 3. Tính chất cốt liệu rỗng 3.5. Ảnh hưởng của độ ẩm và độ hút nước của CLR III. CỐT LIỆU RỖNG  Để khắc phục hiện tượng giảm độ lưu động hoặc tăng độ độ cứng do CLR hút nước, phải tăng lượng dùng nước ban đầu cho HHBT. Mức độ tăng lượng dùng nước phụ thuộc vào hàm lượng CLR, độ hút nước của CLL và vào lượng nước yêu cầu của cát xốp.  Sự hút nước của CLR cũng có tác dụng cải thiện năng lực giữ nước của HHBT, làm giảm khả năng phân tầng của hỗn hợp lưu động cho phép sử dụng HHBTN với tỷ lệ N/X cao. Với HHBT cứng CLR dễ bị phân tầng khi chấn động kéo dài 48 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng 3. Tính chất cốt liệu rỗng 3.5. Ảnh hưởng của độ ẩm và độ hút nước của CLR III. CỐT LIỆU RỖNG  Ngoài ra do chứa một lượng ẩm bên trong nên có khả năng trao đổi ẩm với hồ XM, ảnh hưởng lớn đến sự hình thành cấu trúc BT. Ở giai đoạn ban đầu sau khi trộn và tạo hình, CLR hút ẩm từ hồ XM tạo ĐK thuận lợi hình thành lớp tiếp xúc đá XM-CL đặc chắc và bền vững hơn.  Giai đoạn sau, trong quá trình rắn chắc của BT, khi nước trong XM đã giảm xuống do quá trình thủy hóa XM và do bay hơi thì CLR chuyển trả cho XM lượng nước đã hút trước đây, tạo ĐK thuận lợi để phản ứng thủy hóa tiếp tục xảy ra, đồng thời có tác dụng hạn chế hiện tượng co ngót trong đá XM. 49 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng IV. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KLTT VÀ Rb Khối lượng thể tích ở trạng thái khô mkvb và cường độ Rb là hai chỉ tiêu chất lượng quan trọng không thể tách rời của BTNCLR Chúng chịu ảnh hưởng chủ yếu của loại lượng dùng và cường độ của CLR cũng như phần vữa trong bê tông 50 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng IV. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KLTT VÀ Rb 1. Các nhân tố ảnh hưởng đến khối lượng thể tích Đối với BTNCLR cấu trúc đặc chắc và bán đặc chắc, phần rỗng giữa các hạt CLL được lấp đầy bằng vữa (đặc hoặc rỗng ), có thể xác định KLTT của bê tông theo công thức mkvb = vk .  + vv(1- ), kg/m 3 (1) vk và vv : KLTT của CLL và của vữa ở trạng thái khô, kg/m3  : mật độ thể tích của CLL m3/m3 1-  : thể tích vữa trong 1m3 BT, m3/m3  = 0,27 – 0,54 51 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng IV. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KLTT VÀ Rb 1. Các nhân tố ảnh hưởng đến khối lượng thể tích  giảm khối lượng thề tích phần vữa cũng là một biện pháp hữu hiệu để giảm KLTT củ BTNCLR và có thể thực hiện được: - Dùng cát nhẹ, sử dụng XM mác cao để giảm lượng dùng của nó - tạo rỗng cho vữa bằng PP tạo khí, tạo bọt khí hoặc ngậm khí 52 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng IV. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KLTT VÀ Rb 2. Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ Rb - Tỷ lệ N/X - Cường độ vữa Rv - Cường độ CLR Rk - Loại và mật độ () CLR 53 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng IV. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KLTT VÀ Rb 2. Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ  Tỷ lệ N/X hay (X/N) - Rk << Rv  Cường độ BTNCLR < Cường độ Bê tông CL đặc chắc -  càng lớn Rb của BTN càng giảm  Rb = f(X/N) của BTNCLR luôn ở mức thấp hơn BT nặng; đồng thời khi CLR có cường độ khác nhau thì cường độ BTN cũng khác nhau 54 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng IV. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KLTT VÀ Rb 2. Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ  Tỷ lệ N/X hay (X/N) Hình 2.1. Quan hệ giữa cường độ của BT nặng (1) và của BTNCLR(2 và 3) với tỷ lệ N/X 55 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng IV. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KLTT VÀ Rb 2. Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ  Cường độ vữa XM Rv và cường độ CLR Rk - mối quan hệ giữa Rb và Rv còn chịu ảnh hưởng của Rk. - Sự phụ thuộc này tuân theo quy luật đường thẳng trong một giới hạn nào đó; quá giới hạn này sự tăng Rv sẽ không có tác dụng làm tăng Rb , giới hạn này càng lớn khi Rk CLL càng cao (hình 2.2) 56 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng IV. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KLTT VÀ Rb Hình 2.2. 57 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng IV. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KLTT VÀ Rb  Cường độ vữa XM Rv và cường độ CLR Rk - Muốn tăng cường độ Bê tông nhẹ CLR ngoài việc tăng cường độ vữa phải tăng đồng thời cường độ CLR - Rk thực sự ảnh hưởng đến Rb (hình 2.2b). Để chế tạo bê tông nhẹ CLR đạt những mác khác nhau cần phải chọn thích hợp loại CLR, phát huy khả năng chịu lực củ cả XM và CL, tức là cần đảm bảo chế tạo BTN tương ứng vùng I trên đượng cong quan hệ Rb = f(Rv) hình 2.2a không dùng CLR có cường độ thấp chế tạo BTN mác cao để phải tăng quá nhiều giá trị Rv dẫn đến phải sử dụng vùng II. Chỉ khi có yêu cầu đặc biệt về độ đặc của BTN thì mới chế tạo BT tương ứng vùng II. 58 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng IV. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KLTT VÀ Rb 2. Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ  Mật độ thể tích cốt liệu rỗng   Mật độ thể tích CLR  là nhân tố ảnh hưởng lớn đến cường độ BTN. CLL trong BTN có độ rỗng lớn, có cường độ nhỏ hơn cường độ vữa khá nhiều, nên nếu tăng mật độ  thì cường độ BTN giảm đi hình 2.3  Tuy nhiên quy luật trên chỉ hoàn toàn đúng khi tỷ lệ Rv/Rk khá lớn; có nghĩa là quan hệ Rb = f() còn phụ thuộc vào tỷ lệ Rv/Rk 59 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng IV. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KLTT VÀ Rb Hình 2-3 60 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng IV. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KLTT VÀ Rb 2. Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ  Mật độ thể tích cốt liệu rỗng  Khi cường độ vữa Rv cao tức là tỷ lệ Rv/Rk cao thì nếu tăng giá trị  cường độ BT sẽ liên tục giảm (đường thảng 2 và 3 hình 2-3). Còn khi cường độ vữa chênh lệch ít hơn so với Rk tức là tỷ lệ Rv/Rk nhỏ hơn thì có giá trị tối ư đảm bảo cho Rb có một giá trị cực đại (đường cong 1 hình 2-3). Khi chế tạo BTN với tỷ lệ Rv/Rk thấp cần phải chọn mật độ cốt liệu lớn  sao cho có thể đạt được cường độ thiết kế của BT trùng với giá trị cực đại này 61 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng IV. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KLTT VÀ Rb 2. Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ - Một nhân tố quan trọng quyết định cường độ BTNCLR là lượng dùng XM , lượng dùng XM lại phụ thuộc chủ yếu vào lượng nước yêu cầu của HHBT . Lượng dùng nước cần thiết của hỗn hợp BTNCLR tương đối lớn dao động trong phạm vi rộng phụ thuộc vào độ rỗng , tính chất rỗng của CL , bề mặt hạt . Do tính hút nước lớn của CL nên mặc dù hỗn hợp BTNCLR có lượng dùng nước lớn vẫn ít lưu động, tính công tác kém, tương đối dễ phân tầng. - Để khắc phục điều này và giảm lượng cần nước cho HHBT nên dùng phụ gia hoạt tính bề mặt loại kỵ nước . Ngoài ra việc sử dụng phụ gia tạo khí tạo bọt khi trộn để tạo rỗng trong đá XM làm giảm KLTT bê tông nhẹ và cải thiện những đặc trưng lưu biến của HHBT. 62 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng V. THIẾT KẾ CẤP PHỐI BTNCLR THEO PP TÍNH TOÁN KẾT HỢP VỚI THỰC NGHIỆM Các thông số cần biết : - Mác Bê tông (Rb) - Khối lượng thể tích ở trạng thái khô của bê tông (mkvb) - Chỉ tiêu tính công tác (ĐS hoặc ĐC) - Loại và các chỉ tiêu tính chất của các VLSD (Mác XM, loại CLL, loại cát, KLTT CLL, khối lượng riêng của cát 63 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng V. THIẾT KẾ CẤP PHỐI BTNCLR THEO PP TÍNH TOÁN KẾT HỢP VỚI THỰC NGHIỆM 1. Những vấn đề chung khi thiết kế cấp phối sơ bộ  Tính công tác của HHBT  Cường độ và KLTT ở trạng thái khô  Lượng dùng CLL và CLN 64 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng V. THIẾT KẾ CẤP PHỐI BTNCLR THEO PP TÍNH TOÁN KẾT HỢP VỚI THỰC NGHIỆM 1. Những vấn đề chung khi thiết kế cấp phối sơ bộ  Lượng dùng XM : cấp phối hợp lý Lượng dùng XM min Mác XM căn cứ vào Mác Bê tông theo bảng 2-1 Mác BTNCLR 150 200 250 300 350 400 500 Mác XM - Nên dùng 400 400 400 500 500 500 600 - Cho phép dùng 300 500 300 500 300 500 600 400 600 400 600 400 600 500 Bảng 2-1 65 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng V. THIẾT KẾ CẤP PHỐI BTNCLR THEO PP TÍNH TOÁN KẾT HỢP VỚI THỰC NGHIỆM 1. Những vấn đề chung khi thiết kế cấp phối sơ bộ  Cường độ CLL: không thấp hơn các trị số trong bảng 2-2 Mác BTNCLR Mác CLR cho theo cường độ nén Cường độ ép vỡ của CLR trong xi lanh, (daN/cm2) Sỏi Dăm (trừ dăm aglôpôrit) Dăm aglôpôrit 150 75 15 10 6 200 100 20 12 7 250 125 25 15 8 300 150 35 18 10 350 200 45 22 12 400 250 55 27 14 500 300 65 33 16 66 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng V. THIẾT KẾ CẤP PHỐI BTNCLR THEO PP TÍNH TOÁN KẾT HỢP VỚI THỰC NGHIỆM 1. Những vấn đề chung khi thiết kế cấp phối sơ bộ  Khối lượng thể tích rời tự nhiên ( đổ đống) CLR: không vượt quá các giá trị trong bảng 2-3 Loại CLR KLTT BTNCLR ở trạng thái khô , mkvb, (kg/m 3) 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 Sỏi rỗng -/500 -/600 -/700 600/800 700/900 800/- 900/- Dăm rỗng - -/500 -/600 500/700 600/800 700/900 800/1000 Bảng 2-3 Tử số : KLTT của CLL khi dùng CLN là cát thường Mẫu số : KLTT của CLL khi dùng CLN cát nhẹ 67 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng V. THIẾT KẾ CẤP PHỐI BTNCLR THEO PP TÍNH TOÁN KẾT HỢP VỚI THỰC NGHIỆM 1. Những vấn đề chung khi thiết kế cấp phối sơ bộ  Tỷ lệ phối hợp giữa các cấp hạt trong CLL : - Khi phối hợp 2 cấp (5-10): (10-20) = 40 : 60% - Khi phối hợp 3 cấp (5-10): (10-20) : (20:40) = 20 :30 :50%  Cường độ trung bình của CLL tính theo công thức Rk = (Rk1. x1 + Rk2 . x2 + Rk3 . x3) : 100  Rk1,Rk2,Rk3: cường độ nén của từng cấp CLL quy đổi từ độ ép vỡ trong xy lanh thép ĐK 120mm, daN/cm2  x1,x2,x3: hàm lượng của mỗi cấp hạt trong hỗn hợp cốt liệu , % 68 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng V. THIẾT KẾ CẤP PHỐI BTNCLR THEO PP TÍNH TOÁN KẾT HỢP VỚI THỰC NGHIỆM 1. Những vấn đề chung khi thiết kế cấp phối sơ bộ  Cát : - Cát nhẹ , BT nhẹ M150 – 500: Mđl : 1,8 – 2,5, KLTT đổ đống ≥ 600kg/m3 - BT M 150: Cát perlit phồng nở , KLTT ≥ 200kg/m3, lượng hạt lọt sàng 0,14mm ≤ 10% theo thể tích - BT M150 -200, Mác XM vượt giá trị cho phép bảng 2.1 , dùng cát có lượng lọt sàng 0,14mm tới 25% 69 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng V. THIẾT KẾ CẤP PHỐI BTNCLR THEO PP TÍNH TOÁN KẾT HỢP VỚI THỰC NGHIỆM 1. Những vấn đề chung khi thiết kế cấp phối sơ bộ  Lượng dùng XM: sử dụng các số liệu thực nghiệm trong bảng 2-4 và 2-5 Bảng 2-4 : Lượng dùng XM cho 1m3 BTNCLR Mác BTN CLR Mác XM nên dùng Mác CLR theo cường độ hạt 75 100 125 150 200 250 300 150 400 300 280 260 240 230 220 210 200 400 - 340 320 300 280 260 250 250 400 - - 390 360 330 310 290 300 500 - - - 420 390 360 330 350 500 - - - - 450 410 380 400 500 - - - - - 480 450 500 600 - - - - - 570 540 70 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng V. THIẾT KẾ CẤP PHỐI BTNCLR THEO PP TÍNH TOÁN KẾT HỢP VỚI THỰC NGHIỆM Bảng 2-5: Hệ số hiệu chỉnh lượng dùng XM cho 1m3 BTNCLR Đặc tính vật liệu và tính công tác HHBT Mác BTNCLR 150 200 250 300 350 400 500 XM mác : 300 1,15 1,2 - - - - - 400 1 1 1 1,25 1,2 1,25 - 500 0,85 0,88 0,9 1 1 1,1 1,1 600 - - 0,85 0,88 0,88 0,9 1 Cát: thường 1 1 1 1 1 1 1 Nhẹ 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 Dmax CLR 40 0,9 0,9 0,93 0,93 0,95 0,95 0,95 20 1 1 1 1 1 1 1 10 1,1 1,1 1,07 1,0 1,05 1,05 1,05 71 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng V. THIẾT KẾ CẤP PHỐI BTNCLR THEO PP TÍNH TOÁN KẾT HỢP VỚI THỰC NGHIỆM Bảng 2-5: Hệ số hiệu chỉnh lượng dùng XM cho 1m3 BTNCLR - TT Đặc tính vật liệu và tính công tác HHBT Mác BTNCLR 150 200 250 300 350 400 500 Độ cứng HHBT: 20-30s 1 1 1 1 1 1 1 30 – 50s 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 50-80s 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 Độ lưu động SN: 1 – 2 cm 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 2 – 5 cm 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 8 – 12 cm 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 72 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng V. THIẾT KẾ CẤP PHỐI BTNCLR THEO PP TÍNH TOÁN KẾT HỢP VỚI THỰC NGHIỆM 1. Những vấn đề chung khi thiết kế cấp phối sơ bộ  Lượng dùng nước N0: Xác định theo tính công tác của HHBT và loại CLL với giả thiết là dùng cát thường bảng 2-6. sau đó hiệu chỉnh lượng dùng nước N0 đã xác định có xét đến các yếu tố khác - Ảnh hưởng của CLN : Lượng nước yêu cầu của cát nhẹ, còn gọi là lượng cần nước (Nc), xác định theo pp như đối với cát thường, cấp phối vữa XM: Cát nhẹ = 1: 2,28 theo thể tích 73 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng tc c (N / X) N N x100 2,28   V. THIẾT KẾ CẤP PHỐI BTNCLR THEO PP TÍNH TOÁN KẾT HỢP VỚI THỰC NGHIỆM 1. Những vấn đề chung khi thiết kế cấp phối sơ bộ - N/X: tỷ lệ nước /xi măng đảm bảo độ bẹt của vữa trên bàn nhảy đạt 170mm - Ntc : lượng nước tiêu chuẩn của hồ XM, (%) 74 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng V. THIẾT KẾ CẤP PHỐI BTNCLR THEO PP TÍNH TOÁN KẾT HỢP VỚI THỰC NGHIỆM 1. Những vấn đề chung khi thiết kế cấp phối sơ bộ Bảng 2-6. Hỗn hợp bê tông có Lượng dùng nước N0,(l/m 3) cho HHBT dùng cát thường (Nc = 7%) Độ sụt (cm) Độ cứng (s) Dmax,mm, đối với, Sỏi Dăm 10 20 40 10 20 40 8 - 12 - 235 220 205 265 250 235 3-7 - 220 205 190 245 230 215 1-2 10-20 205 190 175 225 210 195 - 20-30 195 180 165 215 200 185 - 30-50 185 170 160 200 185 175 50-80 175 160 150 190 175 165 75 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng V. THIẾT KẾ CẤP PHỐI BTNCLR THEO PP TÍNH TOÁN KẾT HỢP VỚI THỰC NGHIỆM 1. Những vấn đề chung khi thiết kế cấp phối sơ bộ Lượng nước yêu cầu của cát nhẹ lớn gấp 2 -2,5 lần so với cát thường. VD: cát keramzit Ncn = 13 – 16% đối với đá bọt xỉ (termôzit) Ncn = 16 – 18%  Nc  7%, Nước trong HHBT phải hiệu chỉnh:  N1 = 0,02(C/c)(Nc – 7) (3) C: lượng dùng cát,kg/m3 c: khối lượng riêng đ/v cát thường và là khối lượng riêng phần của cát trong hồ xm đ.v cát nhẹ. KL riêng phần là khối lượng 1 đ.vị thể tích hạt loại trừ thể tích hổng giữa các hạt 76 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng V. THIẾT KẾ CẤP PHỐI BTNCLR THEO PP TÍNH TOÁN KẾT HỢP VỚI THỰC NGHIỆM 1. Những vấn đề chung khi thiết kế cấp phối sơ bộ  X > 450 kg/m3 , Lượng dùng nước trong HHBT tăng lên:  N2 = 0,15(X- 450), l (4)  Đối với BT công trình,   (0,35 – 0,40), lượng nước phải hiệu chỉnh theo công thức:  N3 = 2000(- 0,37) 2 (5)  Tổng lượng dùng nước của HHBT là : N= N0 +  N1 +  N2 +  N3 (6) 77 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng V. THIẾT KẾ CẤP PHỐI BTNCLR THEO PP TÍNH TOÁN KẾT HỢP VỚI THỰC NGHIỆM 1. Những vấn đề chung khi thiết kế cấp phối sơ bộ  sau khi đã xác định được lượng X, N, lượng dùng CLL(K) và nhỏ(C) có thể tính được bằng cách giải hệ PT: Mkvb = 1,15X +C +K (7) x c vk X C K N 1000       (8) - mkvb: KLTT BTNCLR ở trạng thái khô, kg/m 3 - 1,15X: Khối lượng đá XM (kg) trong 1m3 BTNCLR tính với lượng nước liên kết hóa học bằng 15% lượng dùng X - x: KL riêng của XM - c: KL riêng của cát thường hoặc KL riêng phần của cát nhẹ trong hồ XM, kg/l - vk: KL riêng phần của CLL nhẹ trong hồ XM, kg/l - X,C,K,N: lượng dùng XM, cát, CLL và nước (kg) trong 1m3 BT 78 08.07.2020Chương 2 Bê Tông Nhẹ cốt liệu rỗng V. THIẾT KẾ CẤP PHỐI BTNCLR THEO PP TÍNH TOÁN KẾT HỢP VỚI THỰC NGHIỆM 1. Những vấn đề chung khi thiết kế cấp phối sơ bộ  Bảng 2-7 và 2-8 cho mật độ CLL  thay đổi phụ thuộc KLTT của BT ở trạng thái khô, khối lượng riêng phần của CLL t