Phương Pháp Thiết Kế Thành Phần Bê Tông Nặng: Nghiên Cứu Chuyên Sâu

Tìm hiểu thiết kế bê tông nặng: phương pháp trộn, ứng dụng thực tế trong xây dựng và công nghiệp. Khám phá bí quyết thi công bê tông chất lượng cao.

• Tác giả: Nguyễn Hồng Chương
• Người hướng dẫn: Gs, Tskh. Phùng Văn Lự
• Trường học: Trường Đại Học Xây Dựng
• Chuyên ngành: Vật Liệu Chi Tiết Và Sản Phẩm Xây Dựng
• Đề tài: Phương Pháp Thiết Kế Thành Phần Bê Tông Nặng
• Loại tài liệu: Chuyên Đề Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2004
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Bê Tông Nặng Tổng Quan Về Vật Liệu Ứng Dụng Thực Tế

Bê tông nặng là loại bê tông có tỷ trọng lớn hơn so với bê tông thông thường, thường vượt quá 3000 kg/m3. Sự khác biệt này đến từ việc sử dụng các cốt liệu nặng, chẳng hạn như barite, magnetit, hoặc hematit, thay vì sỏi hoặc đá dăm thông thường. Bê tông nặng được thiết kế để cung cấp khả năng bảo vệ phóng xạ hoặc tăng trọng lượng cho các công trình. Thiết kế hỗn hợp bê tông nặng đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng về lựa chọn vật liệu, tỷ lệ pha trộn và phương pháp thi công để đảm bảo tính công tác, cường độ và khả năng bảo vệ mong muốn. Một trong những thách thức lớn nhất là duy trì tính đồng nhất của hỗn hợp do sự khác biệt lớn về khối lượng riêng giữa cốt liệu nặng và xi măng. Việc kiểm soát chất lượng thi công, đặc biệt là quá trình đầm, là rất quan trọng để tránh hiện tượng phân tầng và đảm bảo hiệu quả chống phóng xạ tối ưu. Theo chuyên đề tiến sĩ của Nguyễn Hồng Chương, việc thiết kế thành phần bê tông nặng là quá trình lựa chọn, tính toán nhằm tìm ra lượng dùng các vật liệu thành phần cho một mét khối bê tông: Xi măng, Cát, đá dăm hoặc sỏi và nước hoặc tỷ lệ các lượng dùng vật liệu.

1.1. Phân Loại Tính Chất Của Vật Liệu Bê Tông Nặng

Vật liệu chính trong bê tông nặng là cốt liệu nặng. Barite (BaSO4) có tỷ trọng khoảng 4.2-4.5 g/cm3, magnetit (Fe3O4) khoảng 5.0-5.3 g/cm3, và hematit (Fe2O3) khoảng 4.9-5.2 g/cm3. Xi măng sử dụng thường là xi măng Portland thông thường hoặc xi măng chịu sunfat, tùy thuộc vào môi trường sử dụng. Cát và các phụ gia có thể được thêm vào để cải thiện tính công tác và giảm co ngót. Tính chất của bê tông nặng khác biệt đáng kể so với bê tông thường. Cường độ bê tông nặng có thể tương đương hoặc cao hơn, nhưng khả năng chịu kéo thường thấp hơn. Đặc biệt, khả năng chống phóng xạ là ưu điểm nổi bật, phụ thuộc vào loại và hàm lượng cốt liệu nặng. Khả năng chịu nhiệt và độ bền hóa học cũng cần được xem xét trong các ứng dụng đặc biệt. Việc lựa chọn cốt liệu nặng cần dựa trên các tiêu chí về độ sạch, độ cứng và tính ổn định hóa học.

1.2. Ưu Nhược Điểm Của Việc Sử Dụng Bê Tông Nặng

Ưu điểm chính của bê tông nặng là khả năng chống phóng xạ tuyệt vời, làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng cho các công trình như nhà máy điện hạt nhân, bệnh viện có thiết bị X-quang, và phòng thí nghiệm nghiên cứu. Bên cạnh đó, bê tông nặng còn được sử dụng để tăng trọng lượng cho các cấu trúc ngầm, đê chắn sóng, và các ứng dụng cần độ ổn định cao. Tuy nhiên, chi phí bê tông nặng thường cao hơn đáng kể so với bê tông thường do giá thành của cốt liệu nặng. Khó khăn trong thi công, đặc biệt là kiểm soát độ đồng nhất của hỗn hợp, cũng là một nhược điểm. Vận chuyển và xử lý cốt liệu nặng đòi hỏi thiết bị chuyên dụng và biện pháp an toàn lao động nghiêm ngặt. Do đó, việc sử dụng bê tông nặng cần được cân nhắc kỹ lưỡng dựa trên yêu cầu cụ thể của từng dự án.

II. Thiết Kế Bê Tông Nặng Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Hiệu Quả

Việc thiết kế bê tông nặng hiệu quả phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm lựa chọn cốt liệu, tỷ lệ pha trộn, phụ gia, và phương pháp thi công. Cốt liệu nặng phải đáp ứng các yêu cầu về khối lượng riêng, độ bền, và tính ổn định hóa học. Tỷ lệ xi măng/nước (N/X) cần được tối ưu hóa để đạt được cường độ bê tông nặng mong muốn mà vẫn đảm bảo tính công tác. Các phụ gia, như chất siêu dẻo, có thể được sử dụng để cải thiện khả năng thi công và giảm lượng nước cần thiết. Phương pháp đầm đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ bọt khí và đảm bảo độ đặc chắc của bê tông. Đặc biệt, cần lưu ý đến sự phân bố đều của cốt liệu nặng trong hỗn hợp để đạt hiệu quả chống phóng xạ tối ưu. Theo ACI 211.1-91, các số liệu làm cơ sở cho việc thiết kế được đưa vào trong bảng tra là cỡ hạt cốt liệu lớn nhất, mô đun độ nhỏ của cát, đường con cỡ hạt cốt liệu, độ đặc của hỗn hợp cốt liệu và lượng nước yêu cầu của chúng.

2.1. Lựa Chọn Kiểm Soát Chất Lượng Cốt Liệu Nặng

Việc lựa chọn cốt liệu nặng phù hợp là yếu tố then chốt trong thiết kế bê tông nặng. Các loại cốt liệu phổ biến như barite, magnetit, và hematit có tính chất và giá thành khác nhau. Cần xem xét nguồn gốc, độ sạch, và kích thước hạt của cốt liệu. Cốt liệu nên được kiểm tra để đảm bảo không chứa các tạp chất có hại ảnh hưởng đến cường độ và độ bền của bê tông. Kích thước hạt nên được phân bố đều để giảm độ rỗng và tăng độ đặc chắc. Cần có quy trình kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt để đảm bảo tính đồng nhất của cốt liệu từ các lô hàng khác nhau. Theo kinh nghiệm thực tế, việc sàng lọc và rửa cốt liệu trước khi sử dụng có thể cải thiện đáng kể chất lượng bê tông nặng.

2.2. Tối Ưu Hóa Tỷ Lệ Pha Trộn Bê Tông Nặng N X Hàm Lượng Xi Măng

Tỷ lệ N/X (nước/xi măng) và hàm lượng xi măng đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát cường độ bê tông nặng, độ bền, và tính công tác. Tỷ lệ N/X thấp thường dẫn đến cường độ cao hơn, nhưng cũng làm giảm tính công tác. Hàm lượng xi măng cao có thể cải thiện tính công tác và giảm co ngót, nhưng cũng làm tăng chi phí bê tông nặng. Việc tối ưu hóa tỷ lệ pha trộn đòi hỏi sự cân bằng giữa các yếu tố này, dựa trên yêu cầu cụ thể của từng ứng dụng. Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm nên được thực hiện để xác định tỷ lệ N/X và hàm lượng xi măng tối ưu. Cần lưu ý rằng việc sử dụng cốt liệu nặng có thể ảnh hưởng đến quá trình thủy hóa của xi măng, do đó cần điều chỉnh tỷ lệ pha trộn cho phù hợp.

2.3. Vai Trò Của Phụ Gia Trong Cải Thiện Tính Công Tác Bê Tông Nặng

Phụ gia đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện tính công tác của bê tông nặng, đặc biệt là khi sử dụng cốt liệu nặng với tỷ lệ N/X thấp. Chất siêu dẻo (superplasticizer) có thể làm giảm đáng kể lượng nước cần thiết để đạt được độ sụt mong muốn, mà không làm giảm cường độ bê tông nặng. Chất ổn định có thể giúp ngăn ngừa hiện tượng phân tầng và tách nước, đặc biệt quan trọng khi sử dụng cốt liệu nặng có khối lượng riêng lớn. Các loại phụ gia khác, như chất cuốn khí, có thể được sử dụng để cải thiện khả năng chống băng giá và độ bền của bê tông. Việc lựa chọn và sử dụng phụ gia cần tuân thủ theo các tiêu chuẩn kỹ thuật và hướng dẫn của nhà sản xuất.

III. Phương Pháp Thi Công Bê Tông Nặng Bí Quyết Đảm Bảo Chất Lượng

Việc thi công bê tông nặng đòi hỏi quy trình kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt để đảm bảo độ đồng nhất, độ đặc chắc, và khả năng chống phóng xạ tối ưu. Quá trình trộn cần được thực hiện kỹ lưỡng để đảm bảo cốt liệu nặng được phân bố đều trong hỗn hợp. Vận chuyển và đổ bê tông cần được thực hiện nhanh chóng để tránh hiện tượng phân tầng. Quá trình đầm là yếu tố then chốt để loại bỏ bọt khí và đảm bảo độ đặc chắc. Bảo dưỡng sau khi đổ cũng rất quan trọng để đạt được cường độ bê tông nặng mong muốn. Bất kỳ sai sót nào trong quá trình thi công đều có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu quả bảo vệ phóng xạ của bê tông.

3.1. Kỹ Thuật Trộn Hỗn Hợp Bê Tông Nặng Đảm Bảo Tính Đồng Nhất

Kỹ thuật trộn đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính đồng nhất của hỗn hợp bê tông nặng. Nên sử dụng máy trộn cưỡng bức để trộn đều cốt liệu nặng với xi măng, nước, và phụ gia. Thời gian trộn cần đủ lâu để đảm bảo các thành phần được phân bố đều, nhưng không quá lâu để tránh hiện tượng phân tầng. Nên kiểm tra độ đồng nhất của hỗn hợp sau khi trộn bằng cách lấy mẫu và kiểm tra khối lượng riêng và thành phần cốt liệu. Cần có biện pháp kiểm soát nhiệt độ trong quá trình trộn để tránh ảnh hưởng đến quá trình thủy hóa của xi măng.

3.2. Vận Chuyển Đổ Bê Tông Nặng Giảm Thiểu Phân Tầng

Quá trình vận chuyển và đổ bê tông nặng cần được thực hiện nhanh chóng và cẩn thận để giảm thiểu hiện tượng phân tầng. Nên sử dụng xe bồn hoặc băng tải để vận chuyển bê tông đến vị trí đổ. Khi đổ bê tông, nên sử dụng phễu hoặc ống đổ để kiểm soát dòng chảy và tránh va đập mạnh. Chiều cao rơi tự do nên được hạn chế để tránh hiện tượng phân tầng. Nên đổ bê tông thành nhiều lớp mỏng và đầm kỹ từng lớp để đảm bảo độ đặc chắc.

3.3. Phương Pháp Đầm Bê Tông Nặng Tối Ưu Hóa Độ Đặc Chắc

Phương pháp đầm đóng vai trò then chốt trong việc tối ưu hóa độ đặc chắc của bê tông nặng. Nên sử dụng đầm dùi hoặc đầm bàn để loại bỏ bọt khí và nén chặt bê tông. Thời gian và tần số đầm cần được điều chỉnh phù hợp với độ sụt của bê tông và kích thước của cấu kiện. Đầm quá mức có thể gây ra hiện tượng phân tầng, trong khi đầm không đủ có thể dẫn đến độ rỗng cao. Cần có quy trình kiểm tra chất lượng đầm để đảm bảo độ đặc chắc đạt yêu cầu.

IV. Ứng Dụng Bê Tông Nặng Từ Y Học Đến Công Nghiệp Hạt Nhân

Ứng dụng của bê tông nặng rất đa dạng, từ y học đến công nghiệp hạt nhân và xây dựng. Trong y học, bê tông nặng được sử dụng để xây dựng tường chắn phóng xạ cho các phòng X-quang và xạ trị. Trong công nghiệp hạt nhân, nó được sử dụng để xây dựng các lò phản ứng hạt nhân và các cơ sở lưu trữ chất thải phóng xạ. Trong xây dựng, bê tông nặng được sử dụng để tăng trọng lượng cho các cấu trúc ngầm, đê chắn sóng, và các ứng dụng cần độ ổn định cao. Theo tài liệu, bê tông nặng được sử dụng để xây dựng tường móng có cốt thép và chân tường, chân tường ít quan trọng, buồng cầu, thang va tường của tầng hầm, dầm và tường có cốt thép, cột, mặt đường và tấm, bê tông khốt lớn

4.1. Bê Tông Nặng Trong Y Học Bảo Vệ An Toàn Phóng Xạ

Trong lĩnh vực y học, bê tông nặng đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ phóng xạ cho nhân viên y tế và bệnh nhân. Các phòng X-quang, xạ trị, và y học hạt nhân cần được xây dựng bằng bê tông nặng để ngăn chặn tia X và tia gamma phát ra từ các thiết bị. Độ dày bê tông nặng cần được tính toán kỹ lưỡng dựa trên cường độ bức xạ và loại cốt liệu sử dụng. Cửa và các khe hở cũng cần được che chắn bằng vật liệu chống phóng xạ phù hợp.

4.2. Bê Tông Nặng Trong Công Nghiệp Hạt Nhân An Toàn Bền Vững

Trong công nghiệp hạt nhân, bê tông nặng là vật liệu không thể thiếu để đảm bảo an toàn và bền vững cho các công trình. Lò phản ứng hạt nhân, bể chứa nhiên liệu đã qua sử dụng, và các cơ sở xử lý chất thải phóng xạ đều được xây dựng bằng bê tông nặng để ngăn chặn sự phát tán của chất phóng xạ ra môi trường. Bê tông nặng cần có khả năng chịu nhiệt cao, chống ăn mòn hóa học, và duy trì khả năng chống phóng xạ trong thời gian dài. Quy trình kiểm soát chất lượng thi công đặc biệt nghiêm ngặt để đảm bảo tính toàn vẹn của cấu trúc.

4.3. Bê Tông Nặng Trong Xây Dựng Ổn Định Chống Lún

Trong xây dựng, bê tông nặng được sử dụng để tăng trọng lượng cho các cấu trúc ngầm, đê chắn sóng, và các ứng dụng cần độ ổn định cao. Các tường chắn đất, móng cầu, và đê chắn sóng thường được xây dựng bằng bê tông nặng để chống lại áp lực đất và sóng biển. Bê tông nặng cũng được sử dụng để giảm thiểu hiện tượng lún của các công trình xây dựng trên nền đất yếu.

V. Chi Phí Tiêu Chuẩn Bê Tông Nặng Cập Nhật Thông Tin Mới Nhất

Chi phí bê tông nặng thường cao hơn so với bê tông thường do giá thành của cốt liệu nặng. Tuy nhiên, chi phí này có thể được bù đắp bằng hiệu quả bảo vệ phóng xạ và độ bền cao mà nó mang lại. Việc lập dự toán chi phí bê tông nặng cần xem xét giá thành của cốt liệu, xi măng, phụ gia, và chi phí thi công. Các tiêu chuẩn bê tông nặng quy định các yêu cầu về vật liệu, tỷ lệ pha trộn, phương pháp thi công, và kiểm tra chất lượng. Việc tuân thủ các tiêu chuẩn này là bắt buộc để đảm bảo chất lượng và an toàn cho các công trình sử dụng bê tông nặng.Theo tài liệu, cần phải so sánh lượng dùng xi măng đã tính được với lượng dùng xi măng tối thiểu cho phép. Lượng dùng xi măng tối thiểu đối với kết cấu bê tông không thép là 200kp/m3, với kết cấu bê tông cốt thép là 220kg/m3 và với két cấu làm việc trong môi trường nước là 250kp/m3.

5.1. Phân Tích Chi Tiết Chi Phí Xây Dựng Với Bê Tông Nặng

Phân tích chi tiết chi phí bê tông nặng bao gồm chi phí vật liệu (cốt liệu nặng, xi măng, phụ gia), chi phí nhân công (trộn, vận chuyển, đổ, đầm), chi phí thiết bị (máy trộn, xe bồn, đầm), và chi phí quản lý. Chi phí cốt liệu nặng thường chiếm phần lớn trong tổng chi phí bê tông nặng. Cần so sánh giá thành của các loại cốt liệu khác nhau và lựa chọn loại phù hợp nhất với ngân sách của dự án. Chi phí nhân công và thiết bị có thể giảm thiểu bằng cách sử dụng công nghệ thi công tiên tiến và quy trình quản lý hiệu quả.

5.2. Tổng Hợp Các Tiêu Chuẩn Hiện Hành Về Bê Tông Nặng

Các tiêu chuẩn bê tông nặng quy định các yêu cầu về vật liệu, tỷ lệ pha trộn, phương pháp thi công, và kiểm tra chất lượng. Các tiêu chuẩn này được ban hành bởi các tổ chức uy tín như ASTM, ACI, và ISO. Việc tuân thủ các tiêu chuẩn này là bắt buộc để đảm bảo chất lượng và an toàn cho các công trình sử dụng bê tông nặng. Các tiêu chuẩn cũng cung cấp hướng dẫn về thiết kế bê tông nặng và phương pháp thử nghiệm để xác định các tính chất cơ lý và khả năng chống phóng xạ.

VI. Tương Lai Của Bê Tông Nặng Nghiên Cứu Vật Liệu Mới Công Nghệ

Tương lai của bê tông nặng hứa hẹn nhiều tiềm năng phát triển với các nghiên cứu về vật liệu mới và công nghệ tiên tiến. Các nhà khoa học đang nghiên cứu các loại cốt liệu nặng mới với khối lượng riêng cao hơn và khả năng chống phóng xạ tốt hơn. Các công nghệ thi công mới, như in 3D bê tông, có thể giúp giảm chi phí và thời gian thi công. Các phương pháp thiết kế bê tông nặng tiên tiến, dựa trên mô hình hóa và tối ưu hóa, có thể giúp đạt được hiệu quả bảo vệ phóng xạ tối ưu với chi phí thấp nhất. Theo Shacklock B. W, phương pháp thiết kế thành phần bê tông trước năm 1920 được dựa vào cường độ cao nhất và tính không thấm nước đã thu được từ độ đặc cao nhất của hỗn hợp, đã được ấn định là lượng dùng xi miing, phém chất xi măng.

6.1. Xu Hướng Nghiên Cứu Vật Liệu Cốt Liệu Nặng Mới

Các nhà khoa học đang tích cực nghiên cứu các loại cốt liệu nặng mới với khối lượng riêng cao hơn và khả năng chống phóng xạ tốt hơn. Các vật liệu như wolfram, chì, và bismut đang được xem xét như là các ứng viên tiềm năng. Nghiên cứu cũng tập trung vào việc cải thiện tính chất cơ lý và khả năng tương thích của các cốt liệu nặng mới với xi măng và phụ gia.

6.2. Ứng Dụng Công Nghệ In 3D Trong Thi Công Bê Tông Nặng

Công nghệ in 3D bê tông có thể mang lại nhiều lợi ích trong việc thi công bê tông nặng, bao gồm giảm chi phí, giảm thời gian thi công, và tăng tính linh hoạt trong thiết kế. Công nghệ này cho phép xây dựng các cấu kiện bê tông nặng phức tạp với độ chính xác cao và giảm thiểu lãng phí vật liệu. Tuy nhiên, cần giải quyết các thách thức về vật liệu, thiết bị, và quy trình thi công để ứng dụng công nghệ này một cách hiệu quả.

Trích đoạn nội dung tài liệu

aes ae Sessa aioe sis hail) TRUONG DAI HOC XAY DUNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG `, HOA DAO TAD 4% AeA ĐẠI “22 ⁄ CHUYÊN ĐỀ TIẾN Sĩ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ THANH PHAN BE TONG NANG PHONG TTITL-THU VIEN | 693 NG-C. -_ 2004 Hà Nội, 2004 CDTS Lễ huấn cà. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Họ và tên NCS : NGUYÊN HỒNG CHƯƠNG Chuyên ngành : Vật liệu chỉ tiết và sản phẩm xây đựng Mã số : 2.05 CHUYÊN ĐỀ TIẾN SĨ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KE THANH PHAN BE TONG NANG SO DON VI HOC TRINH : 3 Cán bộ hướng din : GS, TSKH. PHUNG VAN LU hue TS | NGUYEN MANH PHAT & Dy | + “¬.

vớ wae cuTS e OBTE MI exry Ha Not, Nam 2004 1. NHUNG VAN DFE Trong quá trình thiết kế và thi công các công trình xây dựng dùng bê tong viéc cần thiết là phải đảm bảo cho bê tông có đủ khả năng làm việc. đồng thời có giá thành xây dựng nhỏ (đảm bảo cường độ thiết kế, có độ bên lâu trong các điều kiện sử dụng, thi công dễ dàng, thuận lợi, có lượng, dùng xi măng nhỏ nhất). Muốn vậy điều quan trọng là việc tính toán, thiết kế để tìm ra lượng dùng các vật liệu hợp lý (xi măng, cát, sỏi hay đá dăm, nước va các loại phụ gia nếu có), cung cấp cho việc thị công các công trình bê tong.

Việc tính toán, thiết kế thành phần bê tông các nhà khoa học trên thế piới và Việt Nam đã áp dụng nhiều phương pháp khác nhau. Mỗi phương pháp đều có những ưu và nhược điểm riêng của nó. Chuyên đề này sẽ thống kê một số phương pháp thiết kế được áp dụng rộng rãi đánh giá và lựa chọn giải pháp thiết kế thích hợp cho từng trường hợp để có thể phần nào đem lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật cho công trình bê tông. Việc thiết kế thành phần bê tông là quá trình lựa chọn, tính toán nhằm tìm ra lượng dùng các vật liệu thành phần cho một mét khối bê tông: Xi mang (X), Cat (C), da dam hoặc sỏi (ID) và nước (N) hoặc ty lệ các lượng dùng vật liệu (lấy lượng dùng xi măng làm đơn vị) X/X : C/X : D/X (n/x) = x:y: z(n/x) nhằm phục vụ việc thi công bê tông dé đàng, sau khi rắn chắc bê tông đạt được các chỉ tiêu kỹ thuật như có cường độ cao, đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật riêng của từng môi trường sử dụng, có độ bền lâu.

đồng thời cũng có giá thành thấp. Việc thiết kế thành phần bê tông dùng bằng phương pháp nào cũng phải thoả mãn các yêu cầu kinh tế kỹ thuật đề ra từ việc sử dụng va thi cong chúng. Các yêu cầu đó là cần thiết, bao gồm: + Yêu cầu về tính năng sử dụng: Cường độ làm việc của kết cấu là yêu cầu quan trọng hàng đầu; các tính năng kỹ thuật khác như tính biến dang, kha nang chong lại sự phá hoại của các tác nhân trong môi trường sử dụng (tính chống ăn mòn hoá học, chống băng giá, tính cách nhiệt.) cũng được đề ra. + Yêu cầu về điều kiện thi công: Các thông số về tính chất kết cấu như chiều dày sản phẩm, mức độ phân bố cốt thép và điều kiện địa hình thị công cũng cần được biết để có thể tiến hành thiết kế cho phù hợp với khả năng thí công và đem lại kết quả kinh tế kỹ thuật cao.

Hỗn hợp bê tông được trộn tt cấp phối thiết kế khi có tính công tác (độ lưu động) phù hợp với điều kiện thi công có thể đổ khuôn và đầm chắc dễ dàng, sau khi rắn chắc có độ đặc cao nhất, không bị phân tầng tách nước trong quá trình vận chuyển và đổ khuôn hoặc không bị mất tính dẻo trước khi hoàn thành việc tạo hình bê tông. + Khi thiết kế cần phải quan tâm đến yêu cầu và điều kiện sử dụnp vật liệu dùng chế tạo bê tông. Đây là một khâu quan trọng, nếu chúng ta đưa ra được giải pháp hợp lý để lựa chọn vật liệu sử dụng cho việc thiết kê và thi công bê tông thì sẽ nâng cao được cường độ của bê tông, cải thiện được các tính chất kỹ thuật khác cũng như kéo dài được tuổi thọ công trình. Mặt khác, việc lựa chọn tốt vật liệu sử dụng cũng sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao.

Để phục vụ cho công tác thiết kế người thiết kế cần thiết phải biết các chỉ tiêu tính chất của các vật liệu sử dụng. NHỮNG PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG THÔNG ĐỤNG 2. Sự phát triển của các phương pháp thiết kế Các phương pháp thiết kế thành phần bê tông khác nhau được B.Bukowski người Ba Lan soạn thảo và giới thiệu và Arkady xuất bản vào năm 1972 (Kuczynski [15]). Hơn 40 phương pháp của các tác giả đã được giới thiệu một cách đầy đủ và chỉ tiết.

Giá trị về sự sưu tầm cla Arkady được đánh giá rất cao. Tuy nhiên từ năm 1972 đến nay dã có thêm nhiều phương pháp mới có ý nghĩa thực dụng đã đưa ra kết quả kiểm nghiệm mới. giới thiệu công nghệ mới có sử dụng phương pháp điện toán vào trong vic thiết kế |5] - John Smeaton's phat hién ra phát minh cũ có thể là của Roman hoặc người cùng thời gian đó - với sự thử nghiệm lần đầu của Lamblot (tàu bê tông cốt thép - 1985) và hằng sáng chế của Monier vao nam 1868 (Guerrin), về sau khái niệm về sự lựa chọn thành phần hỗn hợp bê tông đã có một sỐ thay đổi. Vào thời điểm mới bắt đầu việc thiết kế được tính toán phức tạp tỷ lệ thành phần theo thể tích và sử dụng những công thức có sẵn ví dụ như hôn hợp I : 2 : 3.

Trong sách giáo khoa năm 1932 đã đưa ra gợi ý rằng lựa chọn tỷ lệ thành phần theo thể tích có thể được sử dụng khi được biết rõ độ sụt kiểm tra, cũng như ảnh hướng chung của tỷ số N/X và đường cong đặc tính cốt liệu của Fuller đến cường độ của bê tông. Hỗn hợp thường có thể diễn tả bằng tỷ số thể tích cốt liệu - xi măng, ví dụ như 3,0 : 1,45 : I hoặc 6,0 : 1. tỷ số giữa cốt liệu nhỏ và cốt liệu lớn là 1:3, 1:2 hoặc 1:1. Kết quả cuối cùng đã được kiểm tra bằng một trong số những phương pháp về sự đặc chắc của thành phần, độ ẩm tức thời của chúng v.

Trong những tỷ lệ thành phần đã được diễn tả rõ ràng từ ban đầu, ví dụ như ý nghĩa của công thức ngắn gọn 1:2:4 là một đơn vị thể tích ximăng trên 2 đơn vị thể tích cát, trên bốn đơn vị thể tích cốt liệu lớn (Scott và các tác piả |101). Cùng với sự phát triển kỹ thuật, phương pháp xác định tỷ lệ thco.thể tích được thay thế bằng xác định tỷ lệ theo khối lượng. Trong tiêu chuẩn của Anh vào năm 1965 (CP 116), khối lượng của các thành phần cốt liệu khô được quy định cho một bao xi măng (Luydon, một bao xuất hiện ở đây như một đơn vị đo lường chính xác và chắc chắn). Một bao ở Anh tương đương 50 kp xi măng (trước đây là 112 Ib hoặc 50,8 kg), ở một số nước khác có thể hoàn toàn khác, ví dụ: ở USA một bao là 94 Ib hoặc 42,6 kp va Canada 1a 80 Ib hoặc 36,3kg (Neville.

Trong những trường hợp tỷ lệ về khối lượng được lựa chọn chính xác, được gọi là tỷ lệ tiêu chuẩn. Phương pháp thiết kế hỗn hợp được nói là thích hợp thường có lượng xi măng nhiều hơn so với hỗn hợp khác, vì người thiết kế phải tính đến sự không chắc chắn trong những trường hợp riêng biệt. Theo CP 110 năm 1972, khối lượng thành phần khô của hỗn hợp được ghi rõ phù-hợp với độ sụt đã cho, tuy nhiên sự thiết kế khi đó còn bị piới hạn bởi kết cấu bê tông nhỏ, bê tông có cường độ không lớn hơn 40 Mpa, và chỉ dùng cho hỗn hợp không cuốn khí. Phương pháp đã trình bày là dễ đàng đến nỗi người thiết kế dã không cần thiết dựa vào sự lựa chọn chỉ tiết kết cấu bê tông.

Tuy vậy, sự sửa đổi hoặc cải tiến thành phần hỗn hợp đã lựa chọn là không đễ dàng. Trong thực tế, nó cũng khóng đễ đàng để đánh giá chất lượng sản phẩm bê tông. Nhận xét về trường hợp này có thể thấy ở Popovics [1 1]. Cùng với các công việc thực tế như phương pháp đã nói ở trên, công việc nghiên cứu đã cải tiến phương pháp để lựa chọn tỷ lệ thành phần bê tông.

Theo Shacklock 8], phương pháp thiết kế thành phần bê tông trước nim 1920 dược dựa vào cường độ cao nhất và tính không thấm nước đã thu được từ độ đặc cao nhất của hỗn hợp, đã được ấn định là lượng dùng xi miing, phém chất xi măng. Người Mỹ piới thiệu thiết kế lần dầu tại ACI-613-44, đã được xuất bản vào năm 1944, Tiêu chuẩn đã được cải tiến tốt hơn vào năm 1954 va xuất bản thành tiêu chudn ACI 211. Ban dich moi day 1a Uy ban ACI 211 [12]. Tat ca nhiing tai liu nay thống nhất như nhau cùng có một số điểm cơ bán vẻ trình tự; - Giới hạn về chất lượng của hồ ximăng (tỷ số nước/ximăng) - Lựa chọn phụ gia cuốn khí cho sự chống băng piá - Ước lượng lượng đùng cốt liệu lớn, nước và xi măng - Ước lượng lượng dùng cốt liệu nhỏ - Chế tao hỗn hợp kiểm tra và quyết định hiệu chính lại.

Trong thực tế có hai phương pháp piải tích được biết rộng rãi ý nghĩa trẻn: Phương pháp Mỹ và phương pháp của người Anh. Hơn nữa, ba phương phap cla Balan cũng dược piới thiệu: phương pháp ba phương trình. phương pháp tóm tất và phương pháp lượng hồ yêu cầu, cũng như một số giải thích của các phương pháp khác. Với một số phản biện của các tên tuổi của phương pháp cũng ở mức độ chắc chin, mang tính cổ truyền và không nhất thiết được các tác gia tu ap dung.

Các phương pháp thiết kế 2. Phương pháp thiết kế của Mỹ Phương pháp thiết kế của Mỹ là pháp lệnh được áp dụng ở USA, theo Ncville [7] Mindess và Young |6] phương pháp thiết kế của Mỹ là phương pháp thiết kế hỗn hợp bê tông được Uỷ ban ÁCI 211.1-91 ban hành [ 12|, là tiêu chuẩn thực tiến. Các số liệu làm cơ sở cho việc thiết kế được đưa vào trong bảng tra là cỡ hạt cốt liệu lớn nhất, mô đun độ nhỏ của cát (cát là cốt liệu nhỏ), đường con cỡ hạt cốt liệu, độ đặc của hỗn hợp cốt liệu và lượng nước yêu cầu của chúng.