CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CỦA BÊ TÔNG 1. Khái niệm chung về bê tông 1. Bê tông là loại vật liệu đá nhân tạo, nhận được bằng cách đổ khuôn và làm rắn chắc một hỗn hợp hợp lý của chát kết dính (CKD), nước, cốt liệu (cát, sỏi hay đá dăm) và phụ gia. Hỗn hợp nguyên liệu mới nhào trộn xong gọi là hỗn hợp bê tông hay bê tông tươi.
[3] Trong bê tông, cốt liệu đóng vai trò là bộ khung chịu lực. Hồ CKD (chất kết dính và nước) bao bọc xung quanh hạt cốt liệu đóng vai trò là chất bôi trơn, đồng thời lấp đầy khoảng trống giữa các hạt cốt liệu. Sau khi cứng hóa hồ CKD gắn kết các hạt cốt liệu thành một khối dạng đá và được gọi là bê tông. Bê tông có cốt thép gọi là bê tông cốt thép.
Bê tông và bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi trong xây dựng hiện đại vì chúng có những ưu điểm sau: cường độ tương đối cao, có thể chế tạo được những loại bê tông có cường độ, hình dạng và tính chất khác nhau, giá thành rẻ, bền vững và ổn định đối với mưa và nắng, nhiệt độ, độ ẩm. Tuy vậy chúng còn tồn tại nhược điểm: nặng, cách âm cách nhiệt kém, khả năng chống ăn mòn yếu. Phân loại bê tông. Phân loại theo dung trọng bê tông + Bê tông đặc biệt nặng có khối lượng thể tích > 2500 kg/m3 + Bê tông nặng (còn gọi là bê tông thường) có khối lượng thể tích = 1800- 2500 kg/m3 + Bê tông nhẹ có khối lượng thể tích = 600-1800 kg/m3 + Bê tông đặc biệt nhẹ có khối lượng thể tích < 600 kg/m3 Các loại bê tông đặc biệt nặng chế tạo bằng các cốt liệu nặng - thoi sắt hoặc các vảy cán thép (bê tông thép), quặng sắt (bê tông magiêtit và limonhit) hoặc quặng barit (bêtông barit).
[3] Trong xây dựng bê tông nặng được sử dụng rộng rãi nhất có dung trọng 4 2100-2500 kg/m3 sử dụng cốt liệu nặng đặc chắc từ đá (granit, đá vôi, điabaz V. Bê tông thường có dung trọng từ 1800-2000 kg/m3 được chế tạo từ đá dăm với dung trọng của chúng 1600-1900 kg/m3 hoặc không có cát (bê tông lổ rỗng lớn). Bê tông nhẹ được chế tạo từ cốt liệu rỗng (keramdit, aglôporit, xỉ phồng nở, pemza, tup .) ứng dụng bê tông nhẹ làm giảm khôi lượng của kết cấu xây dựng. Bê tông đặc biệt nhẹ gồm các loại bê tông tổ ong (bê tông khí, bê tông bọt), được chế tạo bằng làm phồng nở hổn hợp chất kết dính, phụ gia nghiền mịn và nước với sự trợ giúp của các phượng pháp đặc biệt, bê tông lỗ rỗng lớn dùng cốt liêu nhẹ.
Trong bê tông tổ ong cốt liệu thực chất là không khí được nằm trong các hốc nhân tao tạo ra. Theo dạng cốt liệu Theo dạng của chất kết dính chúng được phân ra: bê tông xi măng, silicat, thạch cao, xỉ kiểm, polime bê tông, polime xi măng, và các loại đặc biệt khác. + Bê tông xi măng được chế tạo từ xi măng và được sử dụng phổ biến nhất trong xây dựng + Bê tông silicat được chế tạo trên cơ sở đá vôi + Bê tông thạch cao sử dụng làm các vách ngăn bên trong, các trần treo và các chi tiết trang trí hoàn thiện công trình. Các loại khác nhau của bê tông này có bê tông thạch cao xi măng puzơlan, chúng có tính bền nước cao hơn và được sử dụng khá rộng rãi (các blốc không gian góc vệ sinh, các kết cấu nhà thấp tầng V.
+ Bê tông xỉ kiểm được chế tạo sử dụng xỉ nghiền mịn, được hoà trộn với dung dịch kiềm. Loại bê tông này chỉ mới. được bắt đầu sử dụng trong xây dựng. + Polime bê tông được chế tạo từ các dạng khác nhau của chất dính kết polime, gốc của chúng là nhựa (polieste, epoxi, acrin, cacbamit v.) hoặc mônome (furfurolaxetôn V.), chúng đóng rắn trong bêtông với sự có mặt của các phụ gia chuyên dụng.
Các loại bêtông nàý dùng trong các môi trường xâm thực và các điều kiện đặc biệt khắc nghiệt (mài mòn, khử xâm thực v.) 5 + Polime ximăng bê tông được chế tạo từ chất kết dính hỗn hợp, gồm xi măng và chất pôlime. Các chất pôlime được sử dụng gồm nhựa và các mủ, nhựa cây tan trong nước. Các tính chất của bê tông chất kết dính vô cơ có thể được nâng cao bằng cách tẩm mỏnôme và làm đóng rắn chúng sau đó ở trong các lỗ rỗng và mao quản của bêtông. Các loại vật liệu tương tự được gọi là bê tông polime.
Các bê tông chuyên dụng được chế tạo sử dụng các chất kết dính đặc biệt. Đối với bê tông bền nhiệt và bê tông chịu nhiệt sử dụng thuỷ tinh lỏng cùng với nátri ílosilicát, phốt phát, magiê và các chất kết dính khác. Chất kết dính chuyên dụng có thể là 1 nhephelin, thủy tinh kiềm v.v, được chế tạo từ phế thải công nghiệp nên chúng có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong việc tiết kiệm xi măng và bảo vệ môi trường. Một dạng khác của bê tông là bê tông nung, nhận được khi đốt nóng ở nhiệt độ cao có xuất hiện pha lỏng, sau khi đóng rắn chúng đóng vai trò chất kết dính, liên kết các hạt cốt liệu với nhau và tạo thành bê tông.
Cốt liệu để chế tạo loại bê tông này cẩn ổn định nhiệt, U.J xẩy ra các phản ứng phân giải khi nung. Vật liệu thành phần cho bê tông. Xi măng Xi măng là chất kết dính có nhiệm vụ: liên kết các hạt cốt liệu với nhau, đảm bảo cho hỗn hợp bê tông khi mới trộn có độ dẻo. Chất lượng và hàm lượng xi măng là yếu tố quyết định cường độ chịu lực của bê tông.
[3] Tùy theo yêu cầu, chỉ tiêu kỹ thuật của bê tông để chọn loại xi măng cho thích hợp. Ví dụ như: bê tông yêu cầu chống xâm thực: chọn xi mawnbg Po – Pu, xi măng Po – xỉ; bê tông yêu cầu chịu nhiệt thì chọn xi măng Po – xỉ… Với công trình thủy công, làm việc trong môi trường nước phải tiến hành phân tích mẫu nước rồi tra bảng xâm thực để lựa chọn loại xi măng cho thích hợp. Trong việc lựa chọn mác xi măng cần lưu ý không nên sử dụng xi măng mác thấp để chế tạo bê tông mác cao vì như vậy không an toàn về kỹ thuật, lượng xi măng nhiều làm cho độ co ngót của bê tông tăng lên làm cho bê tông dễ nứt nẻ 6 và không kinh tế. Ngược lại không nên sử dụng xi măng mác cao để chế tạo bê tông mác thấp vì lượng xi măng ít không đủ để bao bọc các hạt cốt liệu.
Nếu lượng xi măng tính toán ít hơn lượng xi măng tối thiểu phải dùng lượng xi măng tối thiểu theo quy định như vậy sẽ không kinh tế, mặt khác khi sử dụng xi măng mác quá cao thì hàm lượng C 3 S nhiều làm cho bê tông dễ bị xâm thực trong quá trình đưa công trình vào khai thác và sử dụng. Nước Trong sản xuất bê tông, nước đóng vai trò quan trọng. Nước được dùng để rửa cốt liệu, trộn hỗn hợp bê tông, rửa máy trộn và bảo dưỡng. Nước sản xuất bê tông phải thỏa mãn tiêu chuẩn TCVN 4506 – 2012, nước phải có chất lượng tốt (không được chứa axit, muối và dầu mỡ) để không ảnh hưởng đến thời gian đông kết, khả năng rắn chắc của xi măng và không gây ăn mòn cốt thép đối với kết cấu bê tông cốt thép.
[3] Nói chung nước sinh hoạt có thể dùng để chế tạo bê tông. Các loại nước sau đây không sử dụng để chế tạo bê tông. - Nước ở đầm ao, cống rãnh có nhiều tạp chất hữu cơ. - Nước nhiều axit, mỡ, đường.
- Nước thải công nghiệp có độ pH < 4 (tính axit cao) 1. Cốt liệu Thành phần cốt liệu của hỗn hợp bê tông chiếm từ 60 – 80% thể tích của bê tông, và những đặc tính của cốt liệu ảnh hưởng trực tiếp đến các tính chất của bê tông. Việc lựa chọn cốt liệu sẽ quyết định tới tỷ lệ hỗn hợp bê tông, tính chất kỹ thuật và tính kinh tế của bê tông thiết kế, vì vậy cần hiểu được tầm quan trọng của việc lựa chọn, thí nghiệm và sử dụng cốt liệu. Các yếu tố liên quan đến cốt liệu có ảnh hưởng đến tính chất của hỗn hợp bê tông, bê tông và thành phần bê tông thiết kế gồm: - Cường độ và độ đặc chắc của cốt liệu.
- Khối lượng riêng và khối lượng thể tích. - Hình dạng hạt và bề mặt hạt. 7 - Thành phần hạt và kích thước hạt. - Tạp chất trong cốt liệu.
Phụ gia Phụ gia bê tông là một loại vật liệu, được cho vào mẻ trộn hỗn hợp bê tông ngay trước khi trộn hoặc trong quá trình trộn ngoài xi măng, nước và cốt liệu. Phụ gia bị tiêu tốn cùng lượng bê tông được sản xuất. Bê tông được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau tùy các điều kiện, song trong thực tế bê tông thông thường lại không đáp ứng được các yêu cầu riêng về công nghệ hay về chất lượng và độ bền. Khi đó phụ gia được sử dụng để thay đổi các đặc tính của bê tông.
Trong một số trường hợp, các phụ gia ảnh hưởng đồng thời đến một vài đặc tính của bê tông, vì thế khi sử dụng các loại phụ gia phải thí nghiệm trong điều kiện thực tiễn cụ thể. [3] Liều lượng phụ gia hóa học vào khoảng 0,3 – 1,5% so với khối lượng xi măng. Ngoài ra còn có các phụ gia khoảng được cho vào bê tông với liều lượng khá lớn (5% - 15%). Như vậy khi thiết kế cấp phối có thể không xét đến phụ gia hóa học nhưng phải xét đến thể tích của phụ gia khoáng.
Đặc điểm của bê tông bản mặt , các vấn đề đặt ra đối với cấp phối của bê tông này 1. Kết cấu đập đá đổ bê tông bản mặt (CFRD). Đập đá đổ bản mặt bê tông (Concrete Face Rockfill Dams – CFRD) là loại đập cải tiến của đập đá đổ truyển thống (thường được chống thấm bằng tường nghiêng hoặc lõi giữa là đất sét). Mái của đập loại này tương đối dốc (1:1,0 ÷ 1:1,5) do đó tiết kiệm được một lượng lớn vật liệu đất đắp đập so với đập đá đổ truyền thống.
Đập CFRD thường áp dụng cho các loại đập cao (H>40m) và đặt trên nền đá. Việc thiết kế các đập CFRD ban đầu chủ yếu dựa trên kinh nghiệm và được hiệu chỉnh dần dần.