BÀI GIẢNG -...

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TP. ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG TRUNG CẤP CHUYÊN NGHIỆP

Ý VIỆT

BÀI GIẢNG

VẬT LIỆU XÂY DỰNG

Năm 2012

BÀI GIẢNG VẬT LIỆU XÂY DỰNG TRƯỜNG

TCCN Ý VIỆT

- 0 -

MỤC LỤC

ĐỀ CƯƠNG ……………..……………………………………………………………....1

CHƯƠNG MỞ ĐẦU ……………………………………………………………….…...7

CHƯƠNG 1: CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU ……………………….9

1.1. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CHỦ YẾU ……………………………………….....9

1.2. CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC CHỦ YẾU ………………………………………..17

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU ĐÁ THIÊN NHIÊN ………………………………….…...23

2.1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI ……………………………………………….….23

2.2. THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT VÀ CÔNG DỤNG CỦA ĐÁ …………….….....24

2.3. SỬ DỤNG ĐÁ ………………………………………………………………….….27

CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU GỐM XÂY DỰNG ………………………………….…...29

3.1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI …………………………………………….…….29

3.2. NGUYÊN LIỆU VÀ SƠ LƯỢC QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO …………….………30

3.3. CÁC LOẠI SẢN PHẨM GỐM XÂY DỰNG …………………………….….….31

CHƯƠNG 4: CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ …………………………………….….…..37

4.1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI ………………………………………….….…...37

4.2. VÔI RẮN TRONG KHÔNG KHÍ …………………………………………..…...37

4.3. THẠCH CAO XÂY DỰNG ……………………………………………….……..40

4.4. XI MĂNG POOCLĂNG …………………………………………………....……42

4.5. CÁC LOẠI XIMĂNG KHÁC …………………………………………..….…….53

CHƯƠNG 5: BÊ TÔNG ……………………………………………………..…….….62

5.1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI …………………………………………………..62

5.2. VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG NẶNG ………………………………………63

5.3. CÁC TÍNH CHẤT CHỦ YẾU CỦA HỖN HỢP BÊTÔNG&BÊTÔNG ...........69

5.4. TÍNH TOÁN THÀNH PHẦN BÊTÔNG NẶNG ……………………………….78

5.5. MỘT SỐ LOẠI BÊ TÔNG KHÁC …………………………….………………..84

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP ………………………………………………...……………….91

BÀI GIẢNG VẬT LIỆU XÂY DỰNG TRƢỜNG TCCN Ý VIỆT

- 7 -

CHƢƠNG MỞ ĐẦU

I. Tầm quan trọng của vật liệu:

Trong mọi hoạt động xây dựng thì bao giờ vật liệu cũng đóng vai trò chủ yếu.Vật liệu

quyết định chất lượng, mỹ thuật, giá thành và cả thời gian thi công công trình.

Thông thường chi phí về vật liệu rất lớn trong tổng giá thành xây dựng: đối với các

công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp nó chiếm khoảng 75 - 80 %, đối với các công

trình giao thông 70 - 75%, đối với các công trình thuỷ lợi: 50- 55%, còn lại là chi phí về

nhân công, máy xây dựng, chi phí quản lý và chi phí khác v.v…

II. Sơ lƣợc hình thành phát triển ngành sản xuất vật liệu xây dựng:

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật nói chung, ngành vật liệu xây dựng

cũng đã phát triển từ thô sơ đến tinh vi, từ giản đơn đến phức tạp, chất lượng cũng được

ngày càng nâng cao.

Từ xưa loài người đã biết dùng những loại vật liệu đơn giản có sẵn trong tự nhiên

như: đất, rơm rạ, đá, gỗ… để xây nhà cửa, cung điện, cầu cống. Ở những nơi xa núi đá,

người ta đã biết dùng gạch mộc, rồi dần dần về sau đã biết dùng gạch ngói bằng đất sét

nung. Để gắn các viên gạch, đá rời rạc lại với nhau người ta dùng chất kết dính như: vôi,

thạch cao. Do nhu cầu xây dựng trong nước, người ta đã dần dần nghiên cứu tìm ra những

chất kết dính mới có khả năng rắn trong nước như : hỗn hợp gồm vôi rắn trong không khí

với chất phụ gia hoạt tính, sau đó phát minh ra vôi thuỷ và đến đầu thế kỷ 19 thì phát minh

ra ximăng Pooclăng. Đến thời kỳ này người ta cũng đã sản xuất và sử dụng nhiều loại vật

liệu kim loại: bêtông cốt thép, bêtông dự ứng lực trước, bêtông dự ứng lực sau, gạch silicát

v.v…

Kỹ thuật sản xuất và sử dụng vật liệu trên thế giới vào những năm cuối cùng của thế kỷ

20 này đã đạt đến trình độ cao, nhiều phương pháp và công nghệ tiên tiến được áp dụng

như: nung vật liệu bằng lò tuy nen, nung xi măng bằng lò quay với nhiên liệu lỏng hoặc khí,

sản xuất cấu kiện bêtông dự ứng lực trước với kích thước lớn, sản xuất vật liệu ốp lát gốm

granite bằng phương pháp ép bán khô.

Ở Việt Nam từ xưa có những công trình bằng gỗ, gạch đá xây dựng rất tinh vi, ví dụ:

công trình đá thành Nhà Hồ (Thanh Hoá), công trình đất Cổ Loa (Đông Anh - Hà Nội).

Nhưng trong suốt thời kỳ phong kiến thực dân thống trị, kỹ thuật về vật liệu xây dựng

không được đúc kết, đề cao và phát triển, sau chiến thắng thực dân Pháp (1945) và nhất là

kể từ khi Ngành Xây dựng Việt Nam ra đời (29.4.1958) đến nay Ngành công nghiệp vật

liệu xây dựng đã phát triển nhanh chóng. Trong 40 năm từ những vật liệu xây dựng truyền

thống như: gạch, ngói, đá, cát, ximăng, ngày nay ngành vật liệu xây dựng Việt Nam đã bao

gồm hàng trăm chủng loại khác nhau: từ vật liệu thông dụng nhất đến vật liệu cao cấp với

chất lượng tốt, có đủ các mẫu mã, kích thước, màu sắc đáp ứng nhu cầu xây dựng trong

nước và hướng ra xuất khẩu.

Nhờ có đường lối của Đảng, ngành vật liệu xây dựng đã chuyển sang một bước ngoặc

mới, phát huy tiềm năng, nội lực sử dụng nguồn tài nguyên phong phú, đa dạng với sức lao

động dồi dào, hợp tác liên doanh, liên kết trong và ngoài nước, ứng dụng công nghệ tiên

tiến của thế giới vào hoàn cảnh cụ thể của nước ta. Đầu tư, liên doanh với nước ngoài xây

dựng nhiều nhà máy mới trên khắp ba miền như : ximăng Bút Sơn (1,4 triệu tấn/năm),

ximăng Nghi Sơn (2,27 triệu tấn/năm), ximăng Sao Mai (1,76 triệu tấn/năm)…Về gốm sứ

xây dựng có nhà máy ceramic Hữu Hưng, Thanh Thanh, Thạch Bàn, Việt Trì, Đà Nẵng,

Đồng Tâm…Về kính xây dựng có nhà máy kính Đáp Cầu, với sản phẩm kính phẳng dày 2 -


- 8 -

5 mm, kính phản quang, kính màu, kính an toàn, gương soi đã đạt sản lượng 5,3 triệu m2

trong năm 1997.

III. Phân loại vật liệu xây dựng:

Vật liệu xây dựng có nhiều loại, nhưng đều nằm trong 3 nhóm sau đây.

1. Vật liệu vô cơ:

Vật liệu vô cơ bao gồm các loại vật liệu đá thiên nhiên, các vật liệu nung, các loại

chất kết dính vô cơ, bêtông, vữa, các loại vật liệu đá nhân tạo không nung vv…

2. Vật liệu hữu cơ:

Bao gồm các loại vật liệu gỗ, tre, các loại bitum và guđrông, vật liệu keo và chất

dẻo, các loại sơn và vécni vv…

3. Vật liệu kim loại:

Bao gồm các loại vật liệu và sản phẩm bằng gang, thép, các loại vật liệu bằng kim

loại màu và hợp kim.

Mỗi loại vật liệu có thành phần, cấu tạo và đặc tính riêng biệt, do đó phạm vi nghiên

cứu của môn học rất rộng. Tuy nhiên là môn học cơ sở, nhiệm vụ chủ yếu của môn học là

nghiên cứu các tính năng của vật liệu, cách sử dụng hợp lý các loại vật liệu và sản phẩm,

đồng thời có đề cập sơ bộ đến nguyên liệu, thành phần, dây chuyền công nghệ có ảnh

hưởng nhiều đến tính năng của chúng.


- 9 -

CHƢƠNG 1: CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU

1.1. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CHỦ YẾU

1.1.1. Khối lƣợng riêng

a) Định nghĩa: Khối lượng riêng (KLR) của vật liệu là khối lượng của một đơn vị thể

tích vật liệu ở trạng thái hoàn toàn đặc (không có lỗ rỗng).

- KLR của vật liệu được ký hiệu bằng a (g/cm3, kg/lít, kg/m

3, tấn/m

3)

- Khối lượng của vật liệu ở trạng thái khô ký hiệu bằng Ga (g, kg, tấn).

- Thể tích hoàn toàn đặc của vật liệu ký hiệu bằng Va (cm3, m

3,lít)

V

G

a

a

a

Chú ý: Trạng thái khô là trạng thái vật liệu được sấy

khô ở nhiệt độ 1050C

b) Cách xác định:

- Việc xác định khối lượng của vật liệu được thực

hiện bằng cách sấy mẫu thí nghiệm ở nhiệt độ 1050C -

1100C cho tới khi khối lượng không đổi rồi cân chính

xác đến khối lượng 0,1g.

- Thể tích đặc của vật liệu thì tuỳ theo từng loại

vật liệu mà có cách xác định khác nhau.

+ Với vật liệu (thép, kính...) có hình dạng hình học

rõ ràng ta đo chính xác 0,1mm rồi dùng công thức

hình học ta tính ra Va

Ví dụ: Hình nón: Va = (R2h)/3

Hình cầu : 3

R4V

3

a

+ Với vật liệu đặc nhưng không có hình dạng hình

học rõ ràng thì ta thả vật liệu vào bình chất lỏng, khi đó

thể tích chất lỏng dâng lên chính là thể tích của vật liệu

đặc. Với vật liệu rỗng (gạch, đá, bê tông...) thì Va được

xác định bằng phương pháp bình tỷ trọng. Mẫu được

sấy khô rồi nghiền nhỏ, sàng qua sàng tiêu chuẩn

(< 0,2mm), cân khối lượng bột vật liệu được G1, cho

bột vật liệu vào bình tỷ trọng (hình 1.1), nếu chất lỏng

trong bình là V1 sau khi cho bột vật liệu vào mức chất

lỏng dâng tới V2 đem cân lượng bột vật liệu còn lại

được G2 khi đó:

VV

GG

21

21a

; g/cm

3

Lƣu ý: Chất lỏng dùng để thí nghiệm không có phản ứng hoá học với vật liệu.

Ví dụ: Xác định thể tích đặc của bột ximăng ta dùng xăng không được dùng nước.

- KLR của vật liệu phụ thuộc vào thành phần hoá học, khoáng vật và cấu trúc của vật

liệu.

Hình 1-1 Bình tỷ trọng

xác định khối lượng riêng


- 10 -

- Giá trị KLR của vật liệu biến đổi trong phạm vi hẹp, đặc biệt những vật liệu cùng loại

có KLR tương tự nhau.

Ví dụ: + Gạch đất sét: a = 2,65 g/cm3

+ Bê tông xi măng: a = 2,6 g/cm3

+ Cát: a = 2,6 g/cm3

- Ngoài ra KLR được ứng dụng để phân biệt những vật liệu khác nhau và tính toán

thành phần của một số loại vật liệu như: vữa, bê tông.

1.1.2. Khối lƣợng thể tích

a) Định nghĩa: Khối lượng thể tích của vật liệu (KLTT) là khối lượng của một đơn vị

thể tích vật liệu ở trạng thái tự nhiên (kể cả các lỗ rỗng).

- KLTT được ký hiệu bằng 0

V

G

0

a

0 , (g/cm

3, kg/lít, kg/m

3, tấn/m

3)

Trong đó: - Ga là khối lượng vật liệu ở trạng thái khô (g, kg, tấn)

- V0 là thể tích tự nhiên của vật liệu (cm3, dm

3, lít, m

3)

b) Cách xác định:

- Xác định khối lượng của vật liệu được thực hiện bằng cách sấy mẫu thí nghiệm ở nhiệt

độ 1050C -110

0C cho đến khi khối lượng không đổi rồi cân chính xác đến 0,1 g.

- Thể tích tự nhiên của vật liệu thì tuỳ theo hình dáng của mẫu thí nghiệm mà ta có

phương pháp xác định khác nhau.

+ Với mẫu có hình dạng hình học rõ ràng ta đo chính xác đến 0,1 mm rồi dùng công

thức hình học tính được V0.

+ Với mẫu không có hình dạng hình học rõ ràng thì ta dùng phương pháp chiếm chỗ

trong chất lỏng như sau: Sau khi sấy khô cân mẫu được G1, lấy parafin đun chảy rồi nhúng

mẫu vào parafin để parafin bao bọc quanh mẫu sau đó cân mẫu được G2. Sau đó thả mẫu

vật liệu vào bình chất lỏng. Mức chất lỏng ban đầu là V1, khi cho mẫu vật liệu đã bao bọc

parafin vào, mức chất lỏng dâng lên là V2, thể tích parafin bọc quanh mẫu vật liệu là Vp.

Khi đó thể tích tự nhiên của vật được tính như sau:

V0= V2- V1- Vp

Trong đó:

op

12p

GGV ; cm

3, với op: Khối lượng thể tích của parafin op = 0,9 g/cm

3

+ Đối với vật liệu liệu rời:(ximăng, cát, sỏi,...) thì ta đổ vật liệu đã sấy khô từ một chiều

cao nhất định xuống một cái ca có thể tích biết trước, rồi cân vật liệu ở trong ca, khối lượng

thể tích sẽ bằng:

V

G

0

a

0 , (g/cm

3, kg/lít)

- Khối lượng thể tích phụ thuộc vào loại vật liệu,. cấu tạo của vật liệu, với vật liệu cùng

loại nhưng cấu tạo (đặc, rỗng) khác nhau thì giá trị khối lượng thể tích cũng khác nhau.

- Giá trị KLTT của vật liệu xây dựng biến đổi trong phạm vi rộng

Ví dụ: + Bêtông nặng o = 2400 kg/m3

+ Gạch đặc o = 1700 - 1900 kg/m3

+ Bê tông nhẹ o = 1000 kg/m3


- 11 -

+ Gạch rỗng o = 1200-1500 kg/m3

- Dựa vào KLTT của vật liệu có thể phán đoán được một số tính chất như: cường độ, độ

rỗng, độ đặc, khả năng hút nước, ...Ngoài ra KLTT còn được sử dụng để tính toán trọng

lượng bản thân của kết cấu, tính cấp phối cho bê tông, vữa, lựa chọn phương tiện vận

chuyển...

1.1.3. Độ đặc và độ rỗng

a) Độ đặc: là tỷ số giữa thể tích đặc với thể tích tự nhiên của vật liệu

- Độ đặc được ký hiệu bằng: đ và được xác định theo công thức:

%100

V

Vd

0

a hoặc %100

a

0d

,

Trong đó: Va: Thể tích hoàn toàn đặc của vật liệu

V0: Thể tích tự nhiên của vật liệu

- Đa số các loại vật liệu đều có độ đặc < 100%, riêng một số loại vật liệu như thép,

kính... thì đ = 100%.

- Độ đặc của vật liệu phụ thuộc vào mức độ rỗng của vật liệu và biến đổi trong phạm

vi rộng.

- Thông qua độ đặc của vật liệu có thể dự đoán được một số tính chất của vật liệu

như: cường độ chịu lực, khả năng cách nhiệt, âm, mức độ hút nước...

b) Độ rỗng: là tỷ số giữa thể tích rỗng với thể tích tự nhiên của vật liệu

- Độ rỗng được ký hiệu là: r

%100

V

Vr

0

r

Chú ý: độ rỗng luôn < 1 trừ kính, thép

Trong đó: Vr: Thể tích của tất cả các lỗ rỗng trong vật liệu

V0 : Thể tích tự nhiên của vật liệu

- Lỗ rỗng trong vật liệu bao gồm lỗ rỗng kín và lỗ rỗng hở:

+ Lỗ rỗng hở: là lỗ rỗng thông với môi trường bên ngoài.Vật liệu chứa nhiều

lỗ rỗng hở thì hút ẩm và hút nước cao.

+ Lỗ rỗng kín: là lỗ rỗng không thông với môi trường bên ngoài. Vật liệu

chứa nhiều lỗ rỗng kín thì cách nhiệt tốt.

- Độ rỗng của vật liệu biến động trong phạm vi rộng.

Ví dụ: + Gạch đất sét đặc r = 15-20%; kính r = 0,2%

+ Gạch đất sét rỗng r = 30-50%; bê tông nặng r =

5-10%

- Cũng giống như độ đặc thông qua độ rỗng có thể dự đoán được một số tính chất

của vật liệu như: cường độ chịu lực, khả năng cách nhiệt, độ hút nước...

* Mối quan hệ giữa KLR, KLTT và độ đặc, độ rỗng:

+ Đối với vật liệu hoàn toàn đặc thì o = a , đ = 1, r = 0

Ví dụ: nhựa đường, thuỷ tinh, parafin, thép

+ Đối với vật liệu rỗng thì o < a , đ <1, r > 0

Ví dụ: gạch, đá, bêtông, gỗ.......


- 12 -

Giá trị o và a của vật liệu càng chênh lệnh thì vật liệu đó càng rỗng.

1.1.4. Các tính chất của vật liên quan đến nƣớc

a) Độ ẩm: là chỉ tiêu đánh giá lượng nước có thật Gn trong vật liệu tại thời

điểm thí nghiệm. Là tỷ số giữa khối luợng nước có trong vật liệu với khối lượng vật liệu

khô.

- Độ ẩm được ký hiệu là W và được xác định theo công thức:

%100%100

G

GG

G

GW

k

kam

k

n

Trong đó: + Gn: là khối lượng nước có trong vật liệu do hút ẩm trong không khí tại thời

điểm thí nghiệm

+ Gam Ga: là khối lượng vật liệu khi ẩm và khi khô

- Cách xác định độ ẩm của vật liệu: Ta lấy vật liệu trong không khí đem ra cân được

Gam. Mang mẫu này sấy khô ở nhiệt độ 1050C-110

0C cho tới khối lượng không đổi khi đó

xác định khối lượng của mẫu tại thời điểm đó là Ga, rồi dùng công thức tính độ ẩm để tính.

- Trong không khí vật liệu có thể hút hơi nước của môi trường vào trong các lỗ rỗng

và ngưng tụ thành pha lỏng. Đây là quá trình thuận nghịch, hiện tưọng này xảy ra hoàn toàn

tự nhiên mà không có sự tác động nào.

- Trong cùng một điều kiện môi trường nếu vật liệu càng rỗng thì độ ẩm càng cao.

Đồng thời độ ẩm còn phụ thuộc vào bản chất vật liệu và đặc tính của lỗ rỗng. Ở môi trường

không khí khi áp lực hơi nước tăng (độ ẩm tương đối của không khí tăng) thì độ ẩm của vật

liệu tăng.

Khi độ ẩm của vật liệu tăng làm thể tích của vật tăng, khả năng thu nhiệt cũng tăng

nhưng cường độ chịu lực và khả năng cách nhiệt giảm đi.

b) Độ hút nƣớc:

- Độ hút nước của vật liệu là khả năng hút và giữ nước của nó ở điều kiện thường và

được xác định bằng cách ngâm mẫu vào trong nước ở nhiệt độ 20 50C. Trong điều kiện

đó nước có thể chui vào các lỗ rỗng hở. Do đó, thông thường độ hút nước luôn nhỏ hơn độ

rỗng của vật liệu.

Ví dụ: độ rỗng của bêtông nhẹ có thể là 50-60% nhưng độ hút nước của nó chỉ đến

20-30%

- Độ hút nước được xác định theo khối lượng và theo thể tích.

+ Độ hút nước theo khối lượng: ký hiệu là Hp (%) là tỷ số giữa khối lượng

nước mà vật liệu hút vào với khối lượng của vật liệu khô:

%100%100

G

GG

G

GH

a

au

a

np

+ Độ hút nước theo thể tích: ký hiệu: Hv (%) là tỷ số giữa thể tích nước mà vật liệu

hút vào Vn với thể tích tự nhiên V0

%100%100

ana

au

0

nv

V

GG

V

VH

Trong đó: + Gn, Vn là khối lượng và thể tích nước mà vật đó đã hút

+ an là khối lượng riêng của nước = 1g/cm3


- 13 -

+ Gu, Ga là khối lượng của vật liệu khi đã hút nước (ướt) và khi khô.

+ V0 là thể tích tự nhiên của vật liệu

- Để xác định độ hút nước của vật liệu ta lấy mẫu vật liệu đã sấy khô đem ra cân rồi

ngâm vào nước. Tuỳ từng vật liệu mà thời gian ngâm vào dài, ngắn khác nhau. Sau khi vật

liệu hút nước no, vật liệu được vớt ra đem cân rồi xác định độ hút nước theo khối lượng và

theo thể tích bằng các công thức trên.

- Độ hút nước được tạo thành khi ngâm trực tiếp vào nước, do đó với cùng một mẫu

vật liệu đem thí nghiệm thì độ hút nước sẽ lớn hơn độ ẩm. Nhưng độ hút nước theo thể tích

thì không thể vượt quá thể tích rỗng.

- Độ hút nước của vật liệu phụ thuộc vào độ rỗng, đặc tính lỗ rỗng và thành phần vật

liệu.

Ví dụ: Độ hút nước theo khối lượng của:

+ Đá granit Hv = 0,02 - 0,7%

+ Bê tông nặng Hv = 2 - 4%

+ Gạch

Hv = 8 - 18%

- Khi độ hút nước tăng lên sẽ làm cho thể tích của vật liệu và khả năng thu nhiệt

tăng nhưng cường độ chịu lực và khả năng cách nhiệt giảm.

c) Độ bão hoà nƣớc:

- Độ bão hoà nước là độ hút nước cực đại của vật liệu trong điều kiện cưỡng bức

(bằng nhiệt độ hay áp lực).

- Có hai cách xác định độ bão hoà nước: xác định theo khối lượng và theo thể tích

tương tự như độ hút nước trong điều kiện thường.

+ Xác định theo khối lượng: Hbh

p

Ga

Gbhn

100% Hay: Hbh

p

G

GG

a

a

bh

u

100%

+ Xác định theo thể tích: Hbh

v

V

v

0

bh

n 100% Hay: Hbh

V

anVo

GaGbhu

100%

- Để xác định độ bão hoà nước của vật liệu có thể thực hiện một trong hai cách sau:

+ Phương pháp nhiệt độ: luộc mẫu vật liệu đã được sấy khô trong nước, để

nguội rồi vớt mẫu ra cân và tính toán.

+ Phương pháp chân không: ngâm mẫu vật liệu đã được sấy khô trong một

bình kín đựng nước, hạ áp lực trong bình xuống còn 20mmHg cho đến khi không còn bột

khí thoát ra thì trả lại áp lực bình thường và giữ thêm 2 giờ nữa rồi vớt mẫu ra và tính toán

- Độ bão hoà nước của vật liệu không những phụ thuộc vào thành phần của vật liệu

và độ rỗng mà còn phụ thuộc vào tính chất của các lỗ rỗng, do đó độ bão hoà nước được

đánh giá bằng hệ số bão hoà Cbh

thông qua độ bão hoà nước theo thể tích Hbh

v và độ rỗng r.

r

HC

bh

nbh

Cbh

thay đổi từ 0 (tất cả các lỗ rỗng trong vật liệu là kín) ÷ 1(tất cả các lỗ rỗng trong vật

liệu là hở). Khi hệ số bão hoà lớn tức là trong vật liệu có nhiều lỗ rỗng hở.

- Độ hút nước và đặc biệt là độ bão hoà nước có ảnh hưởng xấu đến tính chất của vật

liệu xây dựng: thể tích tăng, độ dẫn nhiệt tăng, cường độ chịu lực giảm đi, do đó mức độ


- 14 -

bền của vật liệu được đánh giá bởi hệ số mềm (Km) thông qua cường độ của mẫu bão hoà

nước (Rbh

) và cường độ của mẫu khô (Ra)

Km=

R a

R bh

Km có thể thay đổi từ 0 (đất sét bị phân rã) đến 1 (kim loại). Những vật liệu có Km >

0,75 là vật liệu chịu nước, những vật liệu này dùng cho tất cả các công trình ở dưới nước.

d) Tính thấm nƣớc:

Là tính chất để cho nước thấm qua khi có độ chênh áp lực (từ phía có áp lực cao đến

phía có áp lực thấp). Tính thấm nước được đặc trưng bởi hệ số thấm (Kth) (m/giờ)

Kth = t)PP(S

aV

21

n

K th là thể tích nước thấm qua Vn (m3) một bức tường có chiều dày a = 1m, diện tích S =

1m 2, sau thời gian t = 1 giờ, khi độ chênh áp lực thuỷ tĩnh ở hai mặt là PP 21

= 1 m cột

nước.

Tùy thuộc từng loại vật liệu mà có cách đánh giá tính thấm nước khác nhau.

Ví dụ: tính thấm nước của ngói lợp được đánh giá bằng thời gian xuyên nước qua

viên ngói, tính thấm nước của bêtông được đánh giá bằng áp lực nước lớn nhất ứng với lúc

xuất hiện nuớc qua bề mặt mẫu bêtông hình trụ có đường kính và chiều cao bằng 150mm.

Mức độ thấm nước của vật liệu phụ thuộc vào bản chất của vật liệu, độ rỗng, tính

chất của lỗ rỗng và áp lực nước lên vật liệu. Nếu vật liệu có nhiều lỗ rỗng lớn và thông

nhau thì mức độ thấm sẽ lớn hơn khi vật liệu có lỗ rỗng nhỏ và cách nhau.

e) Hiện tƣợng mao dẫn: là tính dẫn nước lên cao trong các mao quản của vật liệu.

Hiện tượng này xảy ra khi ngâm một phần vật liệu vào trong nước. Chẳng hạn khi ngâm

1/2 viên gạch vào chậu nước và để một thời gian ta thấy vết ẩm của viên gạch cao hơn

mực nước trong chậu, đây là hiện tượng mao dẫn của gạch.

Nước ngầm có thể dâng lên theo các ống mao quản làm ướt phần dưới của tường

nhà. Hiện tượng mao dẫn của nền móng làm cho chân tường bị ẩm ướt làm cho công trình

kém bền vững. Để khắc phục hiện tượng này trước khi xây tường ta nên trát lên bề mặt

móng một lớp vật liệu chống ẩm bằng vữa ximăng mác cao 20-30mm hoặc quét một lớp

nhựa đường.

Độ hút nước mao quản được đặc trưng bởi chiều cao mực nước dâng trong vật liệu

(h) và được xác định bằng công thức sau:

gr

cos2h

an

Trong đó: + : Sức căng bề mặt

+ : Góc thấm ướt

+ r : Bán kính mao quản

+ an : Khối lượng riêng của nước

+ g : Gia tốc trọng trường

Việc xác định (h) theo công thức trên là vấn đề khó vì hình dáng và tiết diện mao

quản luôn luôn thay đổi nên trong thực tế người ta ít dùng mà dùng phương pháp “nguyên

tử đánh dấu” hay đo độ dẫn điện.


- 15 -

Thể tích nước V mà các mao quản vật liệu hút vào ở giai đoạn đầu sau thời gian t

tuân theo quy luật parapol.

V2

= kt

Trong đó: k là hệ số hút nước

Việc giảm độ hút nước có nghĩa là giảm hệ số k, có thể thực hiện bằng cách hoàn

thiện cấu trúc của vật liệu.

1.1.5. Các tính chất của vật liệu có liên quan đến nhiệt

a) Tính dẫn nhiệt

Tính dẫn nhiệt của vật liệu là tính chất để cho nhiệt truyền qua từ mặt này qua mặt

khác (phía có nhiệt độ cao sang nhiệt độ thấp).

Nhiệt lượng truyền qua tấm vật liệu được xác định theo công thức:

Q =

.a

)tt.(F. 21

Trong đó:F : Diện tích bề mặt của tấm vật liệu ( m2)

a : Chiều dày của tấm vật liệu (m)

t1, t2 : Nhiệt độ ở hai bề mặt của tấm vật liệu (oC)

: Thời gian nhiệt truyền qua (giờ)

: Hệ số dẫn nhiệt (kcal/m.oC.h)

Khi F= 1m2, a= 1m, t1 - t2 = 1

oC, T =1 h thì = Q

Vậy hệ số dẫn nhiệt là nhiệt lượng truyền qua một bức tường dày 1m, có diện tích 1

m2 trong một giờ khi độ chênh lệch nhiệt độ giữa hai mặt đối diện là 1

0C.

Hệ số dẫn nhiệt phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Loại vật liệu, độ rỗng và tính chất của lỗ

rỗng, độ ẩm, nhiệt độ bình quân giữa hai bề mặt vật liệu.

Như vậy khi độ rỗng càng cao, lỗ rỗng kín và cách nhau thì hệ số dẫn nhiệt thấp, khả

năng cách nhiệt của vật liệu tốt. Nếu độ ẩm của vật liệu và nhiệt độ bình quân tăng thì hệ số

dẫn nhiệt tăng lên, khả năng cách nhiệt của vật liệu kém đi. Nhưng vật liệu càng nặng (o

càng lớn) thì dẫn nhiệt càng tốt vì theo công thức của V.P.Necraxov thì:

14,022,00169,0 2o

Trong thực tế, hệ số dẫn nhiệt được dùng để lựa chọn vật liệu cho các kết cấu

bao che, tính toán kết cấu để bảo vệ các thiết bị nhiệt.

Giá trị hệ số dẫn nhiệt của một số loại vật liệu thông dụng:

Bêtông nặng : = 1,0 – 1,3 kcal/m0C.h

Bêtông nhẹ : = 0,2 – 0,3 kcal/m0C.h

Gỗ : = 0,15 – 0,2 kcal/m0C.h

Gạch đất sét đặc : = 0,5 – 0,7 kcal/m0C.h

Gạch đất sét rỗng : = 0,3 – 0,4 kcal/m0C.h

Thép xây dựng : = 50 kcal/m0C.h

b) Nhiệt dung và nhiệt dung riêng:

Nhiệt dung là nhiệt lượng mà vật liệu thu vào khi được đun nóng:

)tt( 12Ga.CQ

Trong đó :Ga : Khối lượng của vật liệu (kg)

t1, t2 : Nhiệt độ trước và sau khi đun (0C)


- 16 -

C : Nhiệt dung riêng (hệ số thu nhiệt) của vật liệu (Kcal/kg.oC)

Khi G =1 kg, t1 - t2 =10C, thì C=Q

Nhiệt dung riêng: là nhiệt lượng cần thiết để đun nóng 1 kg vật liệu lên 1oC.

Khả năng thu nhiệt của vật liệu phụ thuộc vào loại vật liệu, thành phần vật liệu và độ ẩm.

Mỗi loại vật liệu có giá trị hệ số thu nhiệt khác nhau. Vật liệu vô cơ thường có hệ số

thu nhiệt từ 0,75 ÷ 0,92 kcal/kg0C, vật liệu gỗ là 0,7 ÷ 0,92 kcal/kg

0C.

Nước có hệ số thu nhiệt lớn nhất: 1 kcal/kg0C. Do đó khi độ ẩm của vật liệu tăng thì hệ

số thu nhiệt cũng tăng.

W0,01 1

n WC01,0C

wC

Trong đó: Ca, Cw, CN :Hệ số thu nhiệt của: vật liệu khô, vật liệu có độ ẩm w và của

nước.

Khi vật liệu là hỗn hợp của nhiều vật liệu thành phần có hệ số thu nhiệt C1, C2…Cn

và khối lượng tương ứng là G1, G2… Gn thì hệ số thu nhiệt của vật liệu hỗn hợp này sẽ được

tính theo công thức:

C =

nG...2G1G

nG.nC....2G.2C1G.1C

Hệ số thu nhiệt được sử dụng để tính toán nhiệt lượng khi gia công nhiệt cho vật liệu

xây dựng và lựa chọn vật liệu trong các trạm nhiệt.

c) Tính chống cháy và tính chịu lửa:

Tính chống cháy: Là khả năng của vật liệu chịu được tác dụng của ngọn lửa trong một

thời gian nhất định. Dựa vào khả năng chống cháy, vật liệu được chia làm 4 nhóm:

+ Vật liệu không cháy: là vật liệu dưới tác dụng của ngọn lửa hay nhiệt độ cao mà

không bị cháy và không biến hình nhiều như: gạch, ngói, bêtông…

+ Vật liệu không cháy nhưng biến hình như : thép khi nhiệt độ > 600 0C (những kết

cấu như vậy cần phải được bảo vệ bằng những loại vật liệu bền chống cháy), hoặc bị phân

huỷ ở nhiệt độ cao như: đá vôi, đá đôlônít.

+ Vật liệu khó cháy: Là những vật liệu mà bản thân thì cháy được nhưng nhờ có lớp

bảo vệ nên khó cháy như: tấm vỏ bào ép có trát vữa ximăng ở ngoài.

+ Vật liệu dễ cháy: Là những vật liệu có thể cháy bùng lên dưới tác dụng của ngọn

lửa hay nhiệt độ cao như: tre, gỗ, vật liệu chất dẻo ( chúng cần phải được bảo vệ bằng

những vật liệu chống cháy)

Tính chịu lửa: là tính chất của vật liệu chịu được tác dụng lâu dài của nhiệt độ cao

mà không bị chảy và biến hình. Dựa vào khả năng chịu lửa mà người ta chia vật liệu thành

ba nhóm:

+ Vật liệu chịu lửa : Chịu được nhiệt độ >= 1580 0C

+ Vật liệu khó cháy : Chịu được nhiệt độ từ 1350 –1580 0C

+Vật liệu dễ cháy : Chịu được nhiệt độ < 1350 0C


- 17 -

1.2. CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC CHỦ YẾU

1.2.1. Cƣờng độ chịu lực của vật liệu

a) Khái niệm chung :

Cường độ là khả năng của vật liệu chống lại sự phá hoại dưới tác dụng của ngoại lực

hoặc điều kiện môi trường.

Kết cấu xây dựng chịu lực dưới nhiều hình thức khác nhau: kéo, nén, uốn, va chạm,

vv…Tương ứng với nó cường độ cũng có nhiều loại.

Cường độ của vật liệu phụ thuộc nhiều yếu tố: Thành phần cấu trúc, phương pháp thí

nghiệm, môi trường, hình dáng kích thước mẫu. Do đó để so sánh khả năng chịu lực của vật

liệu ta phải tiến hành thí nghiệm trong điều kiện tiêu chuẩn. Khi đó dựa vào cường độ giới

hạn để định ra mác của vật liệu xây dựng.

Mác (số hiệu)của vật liệu là cường độ cường độ chịu lực giới hạn của vật liệu thi

nghiệm trong điều kiện tiêu chuẩn như: kích thước mẫu, cách chế tạo mẫu, phương pháp và

thời gian bảo dưỡng trước khi thử.

b) Phƣơng pháp xác định:

Có hai phương pháp xác định cường độ của vật liệu: Phương pháp phá hoại và phương

pháp không phá hoại:

+ Phƣơng pháp phá hoại mẫu : Cường độ của vật liệu được xác định bằng cách

cho ngoại lực tác dụng vào mẫu có kích thước tiêu chuẩn (tuỳ thuộc vào từng loại vật liệu)

cho đến khi mẫu bị phá hoại rồi tính theo công thức sau:

* Cường độ nén : Rn =F

Pn ; kG/cm

2

Trong đó: Rn : Cường độ chịu nén (kG/cm2)

Pn : Lực nén đã phá hoại mẫu (kG)

F : Tiết diện chịu nén (cm2)

Mẫu để thí nghiệm cường độ nén thường có hình lập phương hoặc hình trụ.

Cường độ chịu nén là đặc trưng quan trọng nhất, vì hầu hết vật liệu dùng trong kết cấu

công trình là chịu nén. Ví dụ: Móng cột, tường chịu lực…

Hình dáng và kích thƣớc của mẫu

(mm) Hệ số chuyển đổi

Mẫu lập phƣơng

100 x 100 x 100 0,91

150 x 150 x 150 1

200 x 200 x 200 1,05

300 x 300 x 300 1,1

Mẫu trụ (d x h)

1,14 x 143 hoặc 100 x 200 1,16

150 x 300 1,2

200 x 400 1,24

* Cường độ chịu kéo: Rk =

F

kP , kG/cm

2, N/mm

2, MPa


- 18 -

Trong đó: Rk : Cường độ chịu kéo, kG/cm2

Pk : Lực kéo đã phá hoại mẫu, kG

F : Tiết diện chịu kéo, cm2

Những kết cấu chịu kéo như: dây cáp trong cầu treo, một số thanh dẫn trong kết cấu dàn,

một số thanh thép trong dàn bêtông.

Mẫu thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo của thép thường là d = 1cm, l =5cm.

Mẫu thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo của bêtông thông thường được chế tạo hình

dầm: 5 x 5 x 50 cm hoặc 1 0 x 10 x 80 cm.

* Cường độ chịu uốn : Để xác định cường độ chịu uốn người ta chế tạo các mẫu hình

dầm sau đó tiến hành thí nghiệm uốn theo 1 trong 2 dạng sơ đồ sau:

Sơ đồ dầm giản đơn chịu một lực tập trung ở giữa.

Ví dụ: Mẫu ximăng 4 x 4 x 16 cm. Mẫu gạch 11x6x18 cm.

Sơ đồ dầm đơn giản, chịu 2 lực tập trung bằng nhau, cách nhau gối tựa và cách nhau một

khoảng 1/3 khoảng cách giữa 2 gối tựa:

Ví dụ: Mẫu bêtông 15 x 15 x 60 cm. Mẫu gỗ 2 x 2 x 30 cm.

Trong 2 công thức trên:

Rk : Cường độ chịu uốn (kG/cm2)

P : Lực uốn phá hoại mẫu (kG)

l : Khoảng cách giữa hai gối tựa (cm)

B, h : Chiều rộng và chiều cao của dầm (cm)

Do vật liệu có cấu tạo không đồng nhất nên cường độ của nó được xác định bằng cường

độ trung bình của một nhóm mẫu (thường không ít hơn 3 mẫu).

Ví dụ: Mẫu bêtông: 15 x 15 x 15 cm; Mẫu gỗ : 2 x 2 x 2 cm

l/3 l/3

l

P/2 P/2

l/3

b

h

kG/cm2

P

L/2

L

b

h

L/2

; kG/cm2


- 19 -

+ Phƣơng pháp không phá hoại mẫu: Là phương pháp cho ta xác định định được

cường độ của vật liệu mà không cần phá hoại mẫu. Phương pháp này rất tiện lợi cho việc

xác định cường độ cấu kiện hoặc cường độ kết cấu trong công trình. Trong phương pháp

không phá hoại mẫu, phương pháp âm học được sử rộng rãi nhất, cường độ vật liệu được

đánh giá gián tiếp thông qua tốc độ truyền sóng siêu âm.

1.2.2. Độ cứng:

a) Định nghĩa:

Độ cứng của vật liệu là khả năng của vật liệu chống lại được sự xuyên đâm của vật

liệu khác cứng hơn nó.

Độ cứng của vật liệu ảnh hưởng đến một số tính chất khác của vật liệu, vật liệu càng

cứng thì khả năng chống cọ mòn tốt nhưng khó gia công và ngược lại.

b) Phƣơng pháp xác định:

Độ cứng của vật liệu được xác định bằng 1 trong 2 phương pháp sau:

+ Phương pháp Morh: là phương pháp dùng để xác định độ cứng của các vật

liệu dạng khoáng, trên cơ sở dựa vào bảng thang Morh bao gồm 10 khoáng vật mẫu được

sắp xếp theo độ cứng tăng dần:

Muốn tìm độ cứng của một loại vật liệu dạng khoáng nào đó ta đem những khoáng vật

trong Bảng 1-1 rạch lên vật liệu cần thử. Độ cứng của vật liệu sẽ tương ứng với độ cứng

của khoáng vật mà khoáng vật đứng ngay trước đó không rạch được vật liệu, còn khoáng

vật đứng ngay sau nó lại dễ dàng rạch được.

Độ cứng của các khoáng vật sắp xếp trong Bảng chỉ nêu ra chúng hơn kém nhau mà

thôi, không có ý nghĩa định lượng chính xác.

Bảng 1-1

Chỉ số độ

cứng

Tên khoáng vật liệu

mẫu

Đặc điểm độ cứng

1 Tan (Mg3(Si4O10) (OH)2 - Rạch dễ dàng bằng móng

2 Thạch cao (CaSO4.2H2O) - Rạch được bằng móng tay

3 Can xít (CaCO3) - Rạch dễ dàng bằng dao thép

4 Florits (CaF2) - Rạch bằng thép khi ấn nhẹ

5 Apatit (Ca5(PO4)3F - Rạch bằng giao thép khi ấn mạnh

6 Octocla (K(AlSi3O8) - Làm xước kính

7 Thạch anh (SiO2)

- Rạch được kính theo mức độ tăng dần 8 Topa (Al2(SiO4)(F,OH)2

9 Corinđon (Al2O3)

10 Kim cương (C)

+ Phương pháp Brinen : Là phương pháp dùng để xác định độ cứng của vật liệu kim loại,

gỗ, bêtông, vv…Người ta dùng hòn bi thép có đường kính là D mm đem ấn vào vật liệu

định thử với một lực P (hình 1-2) rồi dựa vào vết lõm trên vật liệu sâu hay nông mà xác

định độ cứng bằng công thức sau:

HBR = F

P=

)dDD(D.

P2

22

, kG/cm2


- 20 -

Hình 1-2

Bi Brinen

P

d

D

Trong đó: P: Lực ép viên bi vào vật liệu thí nghiệm, kG

F : Diện tích hình chỏm cầu của vết lõm, mm2

D : Đường kính viên bi thép (10; 5; 2,5; 1)mm

d : Đường kính vết lõm, mm

* P đƣợc xác định theo công thức:

P = KD2

Trong đó: K là hệ số - Đối với kim loại đen: K = 30

- Đối với kim loại màu: K = 10

- Đối với kim loại mềm: K = 3

1.2.3. Tính đàn hồi, dẻo, giòn của vật liệu

a) Tính đàn hồi: Là tính chất của vật liệu khi chịu tác dụng của ngoại lực thì

bị biến dạng nhưng khi bỏ ngoại lực thì hình dạng cũ được phục hồi. Ví dụ : dây lò xo khi

kéo (trong phạm vi đàn hồi của vật liệu) thì biến dạng, khi bỏ ngoại lực ra thì chúng trở về

trạng thái ban đầu.

b) Tính dẻo: Là tính của vật liệu khi chịu tác dụng của ngoại lực thì bị biến

dạng, khi bỏ ngoại lực thì hình dạng cũ không được phục hồi. Ví dụ: Đất sét, thanh thép ít

các bon.

c) Tính dòn: Là tính của vật liệu khi chịu tác dụng của ngoại lực tới mức nào

đó thì bị phá hoại mà trước khi xảy ra sự phá hoại thì hầu như không có sự biến dạng dẻo.

1.3. BÀI TẬP

1.3.1. Tính toán các chỉ tiêu vật lí của vật liệu.

1.3.2. Tính toán kiểm tra các đặc trƣng cơ học của vật liệu.

BÀI TẬP CHƢƠNG 1

Bài 1.1: Cho một mẫu đá khô hình dáng không rõ ràng, cân trong không khí được

80g. Sau khi bọc kín bề mặt bằng 0.72g parafin, khối lượng của nó cân trong nước được

37g. Xác định khối lượng thể tích của đá. Cho biết khối lượng riêng của parafin là

0.9g/cm3, của nước là 1.0 g/cm

3.

Bài 1.2: Một mẫu đá thiên nhiên hình trụ tròn có đường kính là 5cm, chiều cao 5cm.

Ở trạng thái khô có khối lượng là 245g. Sau khi hút no nước khối lượng tăng lên đến 249g.

Xác định khối lượng thể tích và độ hút nước (theo thể tích và theo khối lượng).


- 21 -

Bài 1.3: Một mẫu đá khô có khối lượng là 77g, sau khi hút nước cân được 79g. Tính

khối lượng thể tích, độ đặc và độ rỗng của đá nếu khối lượng riêng của nó là 2.67g/cm3, độ

hút nước theo thể tích là 4.28%.

Bài 1.4: Một mẫu đá granit có khối lượng thể tích là 2,7g/cm3. Khi cho mẫu hút nước

dưới áp lực thì mẫu có độ hút nước theo khối lượng là 3,71%. Biết Cbh = 0,8. Xác định khối

lượng riêng của đá.

Bài 1.5: Một mẫu đá khô có khối lượng 250g. Khi nhúng ngập mẫu vào ống đong

nước để thoát hết bọt khí, thì mẫu làm nước dâng lên 100ml. Nhấc mẫu ra rồi lại nhúng vào

ống đong thì mẫu chiếm chỗ của 125ml nước. Sau khi sấy khô mẫu, nghiền nhỏ, cho vào

bình tỷ trọng xác định được thể tích đặc của nó là 90cm3. Xác định khối lượng thể tích của

đá ở trạng thái khô, độ hút nước theo khối lượng và theo thể tích, khối lượng riêng, độ rỗng

hở, độ rỗng toàn phần và hệ số bão hoà của vật liệu.

Bài 1.6: Một mẫu vật liệu để trong không khí có khối lượng thể tích là 1400kg/m3 và

độ ẩm 3%. Sau khi mẫu hút nước đến bão hoà thì khối lượng thể tích của nó là 1700kg/m3.

Cho biết hệ số bão hào Cbh = 1,0. Hãy xác định độ rỗng của vật liệu này.

Bài 1.7: Một mẫu vật liệu có khối lượng 250g, bị đốt nóng từ 100C lên 45

0C tiêu tốn

một lượng nhiệt hữu ích là 2187,5 Cal. Hãy xác định nhiệt dung riêng của vật liệu này khi

nó có độ ẩm 20%. Biết nhiệt dung riêng của nước là 1kCal/kg.0C.

Bài 1.8: Một mẫu đá khô nặng 300g, sau khi hút nước ở điều kiện thường 3 ngày đêm

đem cân được 309g. Khối lượng thể tích của đá khô là 2400kg/m3. Hãy tính độ hút nước

theo khối lượng và theo thể tích, độ rỗng toàn phần và khối lượng riêng của đá này. Cho

biết Cbh = 0.7.

Bài 1.9: Một mẫu vật liệu để trong không khí có khối lượng thể tích là 1400kg/m3 và

độ ẩm 3%. Sau khi mẫu hút nước đến bảo hoà thì khối lượng thể tích của nó là 1700kg/m3.

Cho biết hệ số bảo hoà Cbh = 1.00. Hãy xác định độ rỗng của vật liệu này.

Bài 1.10: Tính độ ẩm của cát theo kết quả thí nghiệm sau đây: Đổ 1kg cát ẩm vào

ống đong có chia sẵn 520ml nước, nước trong ống dân lên đến vạch 910ml. Cho biết khối

lượng riêng của cát là 2,6g/cm3.

Bài 1.11: Thiết lập công thức tính khối lượng thể tích của vật liệu ở trạng thái khô khi

biết khối lượng thể tích ở trạng thái ẩm và độ ẩm của nó. Giả thiết khi thay đổi độ ẩm thì

thể tích của vật liệu không thay đổi.

Áp dụng: 3

0 /2650 mkgw ; W = 5%.

Bài 1.12: Hãy xác định thể tích tự nhiên và khối lượng thể tích của 1kg cát ở độ ẩm W

= 0.88%. Biết khối lượng riêng của cát là 2.6g/cm3.

Bài 1.13: Một loại vật liệu ở độ ẩm 0% có khối lượng thể tích là 2,4kg/dm3, sau khi

bão hoà nước khối lượng thể tích là 2.7kg/dm3 và hệ số bão hoà nước là 0.9.

Hãy xác định độ rỗng của vật liệu nếu lấy khối lượng thể tích của nước là

0.98g/cm3 và coi như thể tích của vật liệu không thay đổi.

Bài 1.14: Một loại vật liệu ở độ ẩm 20% có khối lượng thể tích là 1.8 kg/dm3 và ở

trạng thái bão hoà nước khối lượng thể tích là 2.0 kg/dm3. Khối lượng riêng của vật liệu là

3.0kg/dm3.


- 22 -

Hãy xác định hệ số bão hoà nước của vật liệu đó. Giả thiết thể tích của nó không

thay đỏi khi hút nước.

Bài 1.15: Lựa chọn công suất của máy ép thuỷ lực đủ để thí nghiệm uốn một dầm

bêtông tiết diện là 15x15cm, chiều dài l = 100cm, với một lực tập trung đặt giữa nhịp. Biết

giới hạn bền của bêtông khi chịu uốn đạt tới 80kG/cm2.

Bài 1.16: Hãy tính xem lực cần thiết của máy nén phải giảm đi bao nhiêu lần khi thí

nghiệm gạch và bêtông nếu như đang thí nghiệm nén thì chuyển qua thí nghiệm uốn với

một lực tập trung ở giữa nhịp. Gạch được uốn cả viên với nhịp tính toán là 18cm, Khi nén

thì cưa đôi với kích thước mặt nén là 10.5x11.0cm. Bêtông nén với mẫu lập phương có

cạnh a = 20cm và uốn với mẫu 15x15x80cm nhịp tính toán 60cm. Cho biết gạch có Ru =

0.22Rn và bêtông có Ru = 0.16Rn.

Bài 1.17: Một cột nhà làm bằng đá gabrô tiết diện vuông có cạnh 20cm, chịu tải trọng

nén đúng tâm khi làm việc là 350T. Được biết cường độ nén tiêu chuẩn của loại đá này là

1500kG/cm2 và hệ số mềm của nó là 0.70. Hãy kiểm tra mức độ an toàn của công trình khi

có nạn lụt.

Bài 1.18: Một mẫu vật liệu có tiết diện vuông chiều dài 30cm, đặt trên hai gối tựa

cách nhau 24cm. Có hai lực tập trung đặt tại điểm cách gối tựa 1/3 chiều dài nhịp (hình

1.1). Biết vật liệu này có cường độ chịu uốn Ru = 1350kG/cm2. Hãy xác định tiết diện tối

thiểu của mẫu.

Hình 1.1

P P

8cm 8cm

24cm

8cm

b h


- 23 -

CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU ĐÁ THIÊN NHIÊN

2.1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI:

2.1.1. Khái niệm:

Đá thiên nhiên có hầu hết ở khắp mọi nơi trong vỏ trái đất. Đó là những khoáng chất

chứa một hay nhiều khoáng vật khác nhau. Còn vật liệu đá thiên nhiên thì được chế tạo từ

đá thiên nhiên bằng cách gia công cơ học, do đó tính chất của vật liệu đá thiên nhiên giống

tính chất của đá gốc.

Vật liệu đá thiên nhiên được sử dụng phổ biến trong xây dựng vì chúng có cường độ cao,

khả năng trang trí tốt, bền vững trong môi trường, hơn nữa nó là vật liệu có sẵn trong địa

phương hầu như đâu cũng có, do đó giá thành tương đối thấp (không tốn công vận chuyển).

Bên cạnh những điểm cơ bản trên, vật liệu đá thiên nhiên cũng có một số những khuyết

điểm như : Khối lượng thể tích lớn, vận chuyển và thi công khó khăn, ít nguyên khối và độ

cứng cao nên quá trình gia công phức tạp.

2.1.2. Phân loại

Căn cứ vào điều kiện hình thành và tình trạng địa chấn có thể chia đá thiên nhiên

làm 3 loại: đá mác ma, đá trầm tích và đá biến chất.

a) Đá mác ma:

Đá mác ma là do khối silicát nóng chảy từ lòng trái đất xâm nhập lên phần trên của

vỏ trái đất hoặc phun ra ngoài mặt đất nguội đi tạo thành. Do vị trí và điều kiện nguội của

các khối mác ma khác nhau nên cấu tạo và tính chất của chúng cũng khác nhau. Đá mác ma

được phân ra làm hai loại xâm nhập và phún xuất.

+ Đá xâm nhập: thì ở sâu hơn, chúng nằm trong vỏ trái đất, chịu áp lực lớn hơn của

các lớp bên trên và nguội dần đi mà thành. Do đó nó có đặc điểm chung là: cấu trúc tinh thể

lớn, đá đặc trắc, cường độ cao, ít hút nước.

+ Đá phún xuất: được tạo ra do đá mắcma phun lên trên mặt đất và nguội nhanh

trong điều kiện nhiệt độ và áp suất thấp nên các khoáng vật không kịp kết tinh hoặc chỉ kết

tinh được một bộ phận với kích thước tinh thể bé, chưa hoàn chỉnh, còn đa số tồn tại ở dạng

vô định hình. Mặt khác các tính chất khí và hơi nước không kịp thoát ra, để lại nhiều lỗ

rỗng làm cho đá nhẹ, có loại nổi lên trên mặt nước.

b) Đá trầm tích:

Đá trầm tích được tạo thành trong điều kiện nhiệt động học của vỏ trái đất thay đổi.

Các loại đá khác nhau do sự tác động của các yếu tố nhiệt độ, nước và các tác dụng hoá học

mà bị phong hoá vỡ vụ ra. Sau đó chúng được gió và nước cuốn đi rồi lắng đọng lại thành

từng lớp. Dưới áp lực và trải dài qua các thời kỳ địa chấn và chúng được gắn kết lại bằng

các chất keo liên kết trong tự nhiên tạo thành đá trầm tích.

Do điều kiện tạo thành như vậy nên đá trầm tích có đặc tính chung là : có tính phân

lớp rõ rệt, chiều dày, màu sắc, thành phần, độ lớn của hạt, độ cứng của các lớp cũng khác

nhau. Độ cứng, độ đặc và cường độ chịu lực của đá trầm tích thấp hơn đá mác ma nhưng độ

hút nước lại cao hơn.

Căn cứ vào điều kiện tạo thành , đá trầm tích được chia làm ba loại như sau:

+ Đá trầm tích cơ học: là sản phẩm phong hoá của nhiều loại đá có trước,

thành phần khoáng vật rất phức tạp.

Ví dụ: cát, sỏi, đất sét vv…


- 24 -

+ Đá trầm tích hoá học: Do khoáng vật hoà tan trong nước rồi lắng đọng tạo thành. Ví dụ:

đá thạch cao, đôl lô mít, ma nhê zít.

+ Đá trầm tích hữu cơ: Được tạo thành do sự tích tụ xác vô cơ của loại động vật và thực

vật sống trong nước biển nước ngọt. Ví dụ : đá vôi, đá vôi sò, đá điatômít.

c) Đá biến chất:

Đá biến chất được tạo thành từ đá mácma, đá trầm tích do tác động của nhiệt độ cao

hay áp lực lớn.

Nói chung đá biến chất chúng rắn chắc hơn đá trầm tích, nhưng đá biến chất từ đá

mắcma thì do cấu tạo dạng phiến nên về tính chất cơ học kém hơn đá mắcma. Đặc điểm nổi

bậc của phần lớn đá biến chất (trừ đá mắcma và đá quắc zít) là quá nửa khoáng vật trong nó

có cấu tạo dạng lớp song song nhau nên dễ tách thành những phiến đá mỏng.

2.2. THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT VÀ CÔNG DỤNG CỦA ĐÁ

2.2.1. Đá mác ma

a) Thành phần khoáng vật:

Thành phần khoáng vật của đá mác ma rất phức tạp nhưng có một khoáng vật rất

quan trọng quyết định đến tính chất cơ bản của đá đó là thạch anh, fenpat và mi ca.

+ Thạch anh:( Si O2 ) ở dạng kết tinh trong suốt hoặc màu trắng và trắng sữa. Độ

cứng 7, khối lượng riêng 2,65 g/cm3, cường độ chịu nén cao 10.000 kG/cm

2, chống mài

mòn tốt, ổn định đối với axit (trừ một số axit mạnh). Ở nhiệt độ thường thạch anh không tác

dụng với vôi nhưng ở trong môi trường hơi nước bão hoà và nhiệt độ 175 -200 0C có thể

sinh ra phản ứng silicát, ở nhiệt độ 575 0C thể tích nở 15%, ở nhiệt độ 1710

0C bị chảy.

+ Fenspat : Bao gồm : fenspat kali : K2O.Al2O3.6SiO2 (octocla)

fenspat natri :

Na2O.Al2O3.6SiO2 (plagiocla)

fenspat canxi:

CaO.Al2O3.2SiO2 (fenspat canxi)

Tính chất cơ bản của fenspat : Màu biến đổi từ màu trắng, trắng xám, vàng đến hồng

và đỏ, khối lượng riêng 2,55 - 2,67 g/cm3, độ cứng 6-6,5 cường độ 1200 – 1700 kG/cm

2,

khả năng chống phong hoá kém, kém ổn định đối với nước và đặc biệt là nước có chứa

CO2.

+ Mica: là những alumosilicát ngậm nước rất dễ tách thành lớp mỏng. Mica có hai

loại: mica trắng và mica đen.

Mica trắng: (K2OAl2O3. 6SiO2.2 H2O) trong suốt như thuỷ tinh, không có màu,

chống ăn mòn hoá học tốt, cách điện, cách nhiệt tốt.

Mica đen: (K(Mg,Fe)3. Si3AlO10). (OHF)2 kém ổn định hoá học hơn mica trắng.

Mica có độ cứng từ 2-3, khối lượng riêng 0 = 2,76 ÷ 3.2g/cm3.

Khi đá có chứa nhiều mica sẽ làm cho quá trình mài nhẵn, đánh bóng sản

phẩm vật liệu đá khó hơn.

b) Tính chất và công dụng của một số loại đá mácma thƣờng dùng:

Đá granít (đá hoa cƣơng) : Thường có màu tro nhạt, vàng nhạt hoặc màu

hồng, các màu này xen những chấm đen. Đây là một loại đá rất đặc, khối lượng thể tích

2600 kg/cm3, khối lượng riêng 2700 kg/m

3, cường độ chịu nén cao 1200 – 2500 kG/cm

2, độ

hút nước nhỏ (Hp <1 %), độ cứng 6-7, khả năng chống phong hoá rất cao, độ chịu lửa kém.

Đá grannit được sử dụng rộng rãi trong xây dựng như : ốp, lát, xây tường, trụ cho các công

trình vv…


- 25 -

Đá gabrô : thường có màu xanh xám hợc xanh đen, khối lượng thể tích 200 –

3500 kg/m3, đây là loại đá đặc chắc có khả năng chịu nén cao 2000 – 2800 kG/cm

2 . Đá

gabrô được sử dụng làm đá dăm, đá tấm để lát mặt đường và ốp các công trình kiến trúc.

Đá bazan : là loại đá nặng nhất trong các loại đá mácma, khối lượng thể tích

2900 – 3500 kg/m3, cường độ chịu nén 1000 – 6000 kG/cm

2, rất cứng giòn, khả năng chống

phong hoá cao, rất khó gia công. Trong xây dựng đá bazan được sử dụng làm đá dăm, đá

tấm lát mặt đường hoặc tấm ốp. Ngoài các loại đá đặc ở trên, trong xây dựng còn sử dụng

tro núi lửa, cát núi lửa, đá bọt vv…

2.2.2. Đá trầm tích


Nhóm oxít silít bao gồm:

+ Opan (SiO2.H2O): là khoáng vô định hình, chứa 2-14% nước, Opan thường không màu

hoặc màu trắng sữa, 5,29,1a

g/cm3, độ cứng 6.

+ Chanxedon (SiO2): là họ hàng của thạch anh, cấu tạo ẩn tinh thể dạng sợi. Màu trắng

xám, vàng, sáng, tro xanh, , độ cứng 6 6,2a g/cm

3

+ Thạnh anh trầm tích: được lắng đọng trực tiếp từ dung dịch và cúng có thể do tái tạo kết

tinh từ opan và chanxedon

Nhóm cácbonát: Các khoáng vật của nhóm cacbonat rất phổ biến trong các loại đá

trầm tích. Quan trọng nhất là các khoáng vật canxit, đôlômit và manhezit.

+ Canxít (CaCO3): không màu hoặc màu trắng, xám vàng, hồng, xanh, khối lượng

riêng 2,7 g/cm3, độ cứng 3, cường độ trung bình, dễ tan trong nước, nhất là nước chứa hàm

lượng CO2 lớn.

+ Đôlômít {Ca, Mg(CO3) } là khoáng có màu hoặc màu trắng, khối lượng

riêng 2,8 g/cm2 , độ cứng 3 – 4 cường độ lớn hơn canxít. Đôlômít được dùng làm nguyên

liệu để sản xuất chất kết dính manhezit và đôlômít, dùng làm vật liệu chịu lửa đôlômít cũng

như các loại đá xây dựng.

+ Manhêzít (MgCO3 ) là khoáng vật không màu hoặc trắng xám, vàng hoặc

nâu, a= 3,0 g/cm

3 , độ cứng 3,5 – 4,5 , cường độ khá cao, khi nhào trộn manhezit với

dung dịch clorua hoặc sunfat axits manhê sẽ nhận được chất kết dính manhê sẽ nhận được

chất kết dính manhê.

Manhezit khi nung ở nhiệt độ cao 1500 - 16500C sẽ cho loại vật liệu chịu nhiệt cao,

còn khi nung ở nhiệt độ 750 – 8000C sẽ cho MgO.

Nhóm các khoáng sét: Các khoáng sét đóng vai trò rất quan trọng trong đá trầm tích,

là thành phần chính của đất sét và là tạp chất trong nhiều loại đá khác.

+ Caolinít (Al2O3.2SiO2.2H2O) là khoáng màu trắng hoặc màu xám, xanh, khối

lượng riêng 2,5 g/cm3, độ cứng 1.

+ Montmorilonit (Al2O3.2SiO2.2H2O) được tạo trong môi trường kiềm, tại các vùng biển

hoặc trên các lớp đất đá bị phong hoá. Nó là thành phần chính của bentonit (vữa sét ) và đôi

khi là chất ximăng gắn kết trong sa thạch. Cách tạp chất sét làm cho độ bền nước của đá vôi

và sa thạch giảm đi.

+ Mica ngậm nước: được hình thành do sự phân huỷ mica và một số silicat

Nhóm sunphát bao gồm :

Thạch cao (CaSO4.2H2O) là khoáng màu trắng hoặc không màu, nếu lẫn tạp chất thì có

màu xanh, vàng hoặc đỏ, độ cứng 2, khối lượng riêng 2,3 g/cm3.


- 26 -

Anhyđrít (CaSO4) là khoáng màu trắng hoặc màu xanh, độ cứng 3 – 3,5, khối lượng riêng

3,0 g/cm3.

b) Tính chất và công dụng của một số loại đá trầm tích thƣờng dùng:

Cát, sỏi : Là loại đá trầm tích cơ học, được khai thác trong thiên nhiên sử dụng để chế tạo

vữa, bêtông vv…

Đất sét: Là loại đá trầm tích có độ dẻo cao khi nhào trộn với nước, là nguyên liệu để sản

xuất gạch, ngói, ximăng,

Thạch cao: Được dùng để sản xuất chất kết dính bột thạch cao xây dựng.

Đá vôi: Bao gồm hai loại – đá vôi rỗng và đá vôi đặc.

+ Đá vôi rỗng : gồm có đá vôi vỏ sò, thạch nhũ, loại này có khối lượng thể tích 800 –

1800 kg/cm3 cường độ chịu nén 4 – 150 kG/cm

2. Các loại đá vôi rỗng thường dùng để sản

xuất vôi hoặc làm cốt liệu cho bêtông nhẹ.

+ Đá vôi đặc: bao gồm đá vôi canxit và đá vôi đôlômít {Ca Mg(CO2)2}. Đá vôi canít có

màu trắng hoặc xanh, vàng, khối lượng thể tích: 2200 – 2600 kg/cm3, Rn =100 – 1000

kG/cm2 thường để xây tường, xây móng, sản xuất đá dăm và là nguyên liệu quan trọng để

sản xuất vôi, ximăng. Đá vôi đôlômít là loại đá đặc, màu đẹp được dùng để sản xuất tấm lát,

ốp hoặc để chế tạo vật liệu chịu lửa.

2.2.3. Đá biến chất:


Các khoáng vật tạo đá biến chất chủ yếu là những khoáng vật nằm trong đá

mácma và đá trầm tích.

b) Tính chất và công dụng của một loại đá biến chất thƣờng dùng:

Đá gơnai (đá phiến ma): được tạo thành do đá granít tái kết tinh và biến chất dưới

tác dụng của áp lực cao. Loại đá này có cấu tạo phân lớp nên cường độ theo các phương

cũng khác nhau, dễ bị phong hoá và tách lớp, được dùng chủ yếu làm tấm ốp lòng hồ, bờ

kênh, lát vỉa hè.

Đá hoa: Được tạo thành do đá vôi hoặc đá đôlômít tái kết tinh và biến chất dưới tác

dụng của nhiệt độ cao và áp suất lớn. Loại này có nhiều màu sắc như: trắng, vàng ,hồng, đỏ,

đen xen kẽ những mạch nhỏ và vân hoa cường độ nén 1200 – 3000kG/cm2, dễ gia công cơ

học, được dùng để sản xuất đá ốp lát hoặc làm cốt liệu cho bêtông, granitô.

Diệp thạch sét : Được tạo thành do đất sét bị biến chất dưới tác dụng của áp suất cao.

Đá màu xanh sẫm, ổn định đối với không khí, không bị nước phá hoại và dễ tách thành lớp

mỏng. Được dùng để sản xuất tấm lợp.

2.2.4. Tính năng xây dựng của đá

a) Tính năng vật lý:

Khối khượng riêng của các loại đá xấp xỉ như nhau.

Khối lượn`g thể tich (KLTT) của đá quyết định các tính chất chủ yếu của đá như độ

đặc, cường độ chịu lực và tính bền.

Độ hút nước của đá thấp, độ hút nước theo khối lượng Hp < 1%.

Ở nhiệt độ >= 9000C đá dễ bị phân tích.

Khả năng chịu phong hoá của đá khá cao.

b) Cƣờng độ chịu lực: Đá là loại vật liệu có khả năng chịu nén cao. Dựa vào

cường độ chịu nén giới hạn trung bình của những mẫu đá hình lập phương cạnh 5 cm (hoặc

trụ d= h = 5 cm) sau khi đã bão hoà nước mà định ra mác đá.


- 27 -

2.3. SỬ DỤNG ĐÁ

2.3.1. Các hình thức sử dụng đá

Trong xây dựng vật liệu đá thiên nhiên được sử dụng dưới nhiều hình thức khác

nhau, có loại không cần gia công thêm, có loại phải qua gia công từ đơn giản đến phức tạp.

a) Các loại vật liệu đá không cần gia công:

Cát : là loại vật liệu đá trầm tích cơ học, cỡ hạt từ 0,14 – 5, sau khi khai thác

trong thiên nhiên được dùng để chế tạo vữa, bêtông, gạch silicát, kính…

Sỏi: là loại đá trầm tích cơ học, có cỡ hạt từ 5 – 70 mm, sau khi khai thác

trong thiên nhiên được dùng để chế tạo bêtông, trải đường…

b) Các loại đá có gia công:

Đá hộc: Thu được bằng phương pháp nổ minh, không gia công gọt đẽo, được

dùng để xây móng, tường chắn, móng cầu, trụ cầu, nền đường ôtô và tàu hoả hoặc làm cốt

liệu cho bêtông đá hộc.

Đá đẽo thô: Là loại đá hộc được gia công thô để cho mặt ngoài tương đối

bằng phẳng, bề mặt ngoài phải có cạnh dài nhỏ nhất là 15 cm, mặt không được lõm và

không có góc nhọn hơn 600 , được sử dụng để xây móng hoặc trụ cầu.

Đá đẽo vừa (đá chẻ): Loại đá này được đẽo phẳng các mặt, có hình dạng đều

đặn vuông vắn, thường có kích thước 10 x 10 x10 cm, 15 x 20 x 25 cm, 20x 20 x 25 cm. Đá

chẻ được dùng để xây móng, xây tường.

Đã đẽo kỹ : Là loại đá hộc được gia công kỹ mặt ngoài, chiều dày và chiều

dài của đá nhỏ nhất là 15 cm và 30 cm, chiều rộng của lớp mặt phô ra ngoài ít nhất phải gấp

rưỡi thành từng tấm có đủ kích cỡ và độ dày theo yêu cầu. Thường đá mỏng dưới 1cm để

ốp tường, đá dày trên 1cm để lát nền, kích thước đá cần chính xác để cho mạch nhỏ và

khuất tạo nên một tổng thể thống nhất như phiến đá lớn.

Đá dăm: là loại đá được nghiền cỡ 5 - 70 mm, thường được dùng làm cốt liệu cho bêtông.

2.3.2. Hiện tƣợng ăn mòn đá thiên nhiên và biện pháp khắc phục

a) Hiện tƣợng ăn mòn:

Đá dùng trong xây dựng ít bị phá hoại do tải trọng thiết kế mà thường bị phá hoại do

ăn mòn. Sự phá hoại do một số nguyên nhân chính xác như sau:

Trong môi trường nước:có chứa hàm lượng khí cacbonic cao sẽ xảy ra phản ứng hoá

học

CaCO3 +H2O +CO2 = Ca(HCO3)2

Ca(HCO3)2 : là hợp chất dễ tan nên dễ bị ăn mòn.

Ngoài ra trong môi trường nước có chứa các loại axit cũng xảy ra phản ứng hoá học

CaCO3 +HCl = CaCl2 + CO2 +H2O

CaCl2 : là hợp chất dễ tan nên bị ăn mòn.

Các dạng đá ăn mòn trên thường xảy ra đối với các loại đá cacbonát.

Nếu trong đá có chứa nhiều thành phần khoáng vật thì đá cũng có thể bị phá hoại nhanh

hơn do sự giãn nở nhiệt không đều.

b) Biện pháp khắc phục:

Để bảo vệ vật liệu đá thiên nhiên cần phải ngăn cản nước và các dung dịch thấm sâu vào

đá. Thông thường là florua hoá bề mặt đá vôi, làm tăng tính chống thấm đá bằng các chất

kết tủa mới sinh ra theo phản ứng.

2CaCO3 +MgSìF6 = 2CaF2 + SiO2 +MgF2 + 2CO2


- 28 -

Ngoài ra có thể dùng đá Guđrông hay bitum quét lên bề mặt đá, gia công thật nhẵn

bề mặt đá và thoát tốt cho công trình, các biện pháp này cũng góp phần giảm bớt sự ăn mòn

cho vật liệu đá thiên nhiên.


- 29 -

CHƢƠNG 3: VẬT LIỆU GỐM XÂY DỰNG

3.1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI

3.1.1. Khái niệm

Vật liệu gốm xây dựng là loại vật liệu đá nhân tạo nung, được sản xuất từ nguyên vật

liệu chính là đất sét bằng cách tạo hình và nung ở nhiệt độ cao.

Ngày nay để sản xuất vật liệu này bên cạnh đất sét người ta còn dùng các nguyên liệu

khoáng khác – các oxit tinh khiết. Loại vật liệu gốm mới (gốm kim loại) khắc phục được

những nhược điểm của gốm cổ truyền.

Ƣu điểm:

+ Độ bền và tuổi thọ cao

+ Từ nguyên liệu địa phương có thể có thể sản xuất ra các sản phẩm khác nhau thích

hợp với yêu cầu sử dụng.

+ Công nghệ sản xuất đơn giản, giá thành hạ

Nhƣợc điểm:

+ Gốm dễ vỡ, tương đối nặng, khó cơ giới hoá xây dựng; đặc biệt là với gạch xây và

ngói lợp

Sản xuất vật liệu gốm thu hẹp diện tích đất sản xuất nông nghiệp.

3.1.2. Phân loại

Sản phẩm gốm đa dạng về chủng loại và tính chất. Để phân loại chúng người ta dựa vào

những tiêu chí sau:

a) Theo công dụng:

- Vật liệu xây dựng: các loại gạch xây (gạch đặc, gạch lỗ) hoặc gạch block

- Vật liệu lợp: Các loại ngói

- Vật liệu lát: tấm lát nền, lát đường, lát vỉa hè

- Vật liệu ốp: ốp tường nhà, ốp cầu thang, ốp tường trang trí

- Sản phẩm kỹ thuật vệ sinh: chậu rửa, bồn tắm

- Sản phẩm cách nhiệt , cách âm: các loại gốm xốp

- Sản phẩm chịu lửa: gạch samốt, gạch đinut

- Sản phẩm chịu axit

- Sản phẩm: ống nước, thoát nước, tiêu nước…

b) Theo cấu tạo

- Gốm đặc < 5%: có loại tráng men, có loại không tráng men

- Gốm rỗng: có loại tráng men: các loại tấm ốp; có loại không tráng men: gạch xây.

c) Theo phƣơng pháp sản xuất

- Gốm tinh: thường có cấu trúc hạt mịn, sản xuất phức tạp (gách trang trí, sứ vệ sinh,

tấm ốp). Nguyên vật liệu sản xuất phải sạch, nhiệt độ nung cao.

- Gốm thô: có cấu trúc hạt lớn, sản xuất đơn giản (gạch, ngói, ống nước). Nguyên vật

liếu ản xuất: đất sét bình thường, nhiệt độ nung thấp.

3.2. NGUYÊN LIỆU VÀ SƠ LƢỢC QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO

3.2.1. Nguyên liệu

Nguyên liệu chính để sản xuất sản phẩm gốm là: đất sét. Ngoài ra tuỳ theo yêu cầu của

sản phẩm, tính chất của đất mà có thể dùng thêm các loại phụ gia phù hợp.


- 30 -

a) Đất sét: là loại đá trầm tích đa khoáng, khi nhào trộn với nước nó trở thành hỗn

hợp dẻo có thể tạo thành các sản phẩm khác nhau, sau khi gia công nhiệt nó biến thành

trạng thái đá.

Thành phần chính của đất sét:các khoáng Alumôsilicát ngậm nước (nAl2O3mSiO2nH2O).

Chúng được tạo thành do penspat bị phong hoá.

Penspat:

+ Penspat kali: K2O Al2O3 6SiO2

+ Penspat Canxi: CaO Al2O3 2SiO2

+ Penspat Natri: Na2O Al2O3 6SiO2

Tuỳ theo điều kiện môi trường (t0, P, pH) mà pensapat tạo thành các khoáng khác nhau.

Ví dụ:

+Trong môi trường axit yếu (pH = 6 ÷ 7) tạo ra Caolinit 2SiO2 Al2O3 2H2O

+Trong môi trường kiềm (pH = 7,3 ÷ 10,3) tạo ra Montmoriconit

Trong đất sét còn chứa tạp chất vô cơ và hữ cơ như: thạch anh (SiO2), cácbonat (CaCO3,

MgCO3), các hợp chất sắt (Fe(OH)3, FeS2), tạp chất hữu cơ ở dạng than bùn, bitum, các tạp

chất đều ảnh hưởng đến tính chất của đất sét.

Màu sắc: trắng, xám, xanh, nâu, đen (do tạp chất vô cơ và hữu cơ quyết định )

Tính chất chủ yếu của đất sét: bao gồm tính dẻo khi nhào trộn với nuớc, sự co thể tích

dưới tác dụng của nhiệt độ và biến đổi lý hoá khi nung.

Sau khi nung thành phần khoáng cơ bản của vật liệu gốm là mulit: 3Al2 O3 2H2O – đây

là khoáng làm cho sản phẩm có cường độ cao và bền nhiệt.

b) Các vật liệu phụ:

- Vật liệu gầy: pha vào đất sét giảm làm giảm độ dẻo, giảm độ co khi sấy và nung,

thường dùng là samốt, đất sét nung non, cát, tro, nhiệt điện, xỉ hạt hoá.

- Samốt: là vật liệu gốm dạng hạt (cỡ hạt: 0.14 ÷ 2mm) được chế tạo bằng cách nghiền

đất sét khó chảy, chịu lửa được nung trước ở nhiệt độ nung non lửa. Samốt có tác dụng cải

thiện tính chất khi sấy và nung đất sét.

- Phụ gia cháy và phụ gia tăng dẻo: như mùn cưa, tro nhiệt điện, bã giấy. Các thành

phần này có tác dụng làm tăng độ rỗng của các sán phẩm gạch và quá trình gia nhiệt được

đều hơn. Các loại phụ gia hoạt động bề mặt đóng vai trò là phụ gia tăng dẻo cho đất sét.

- Phụ gia nhiệt độ nung: có tác dụng hạ thấp nhiệt độ kết khối làm tăng nhiệt độ và độ

đặc của sản phẩm, thường dùng là penspat, canxit, đôlômit…

- Men: là lớp thuỷ tinh mỏng (chiều dày 0,1 ÷ 0,3mm) phủ lên bề mặt của sản phẩm

gốm, khi nung có khả năng bám dính tốt với sản phẩm.

3.2.2. Sơ lƣợc quá trình chế tạo gạch

Công nghệ sản xuất gạch ngói bao gồm 05 giai đoạn

a) Khai thác nguyên liệu: trước khi khai thác cần phải bỏ 0.3 ÷ 0.4m lớp đất trồng

trọt ở bên trên, việc khai thác có thể bằng thủ công hoặc bằng máy ủi, máy đào, máy cạp, để

loại trừ cỏ rác, rễ cây, sỏi đá…Đất thường khai thác gần nơi sản xuất để tiết kiệm chi phí

vận chuyển. Đất sét sau khi khai thác đyựơc ngâm trong kho nhằm tăng tính dẻo và độ đồng

đều của đất sét.

b) Nhào trọn đất sét: quá trình nhào trộn sẽ làm tăng tính dẻo và độ đồng đều của đất

sét giúp cho việc tạo hình được dễ dàng. Thường dùng các loại máy cán thô, cán mịn, máy

nhào trộn, máy 01 trục, 2 trục…


- 31 -

c) Tạo hình:

Khi tạo hình gạch thường dùng máy ép lentô (máy đùn ruột gà). Để tăng độ đặc và

cường độ của sản phẩm người ta còn dùng thiết bị có hút chất chân không.

d) Phơi sấy:

Khi mới tạo hình gạch mộc có độ ẩm lớn nếu đem nung ngay gách sẽ bị nứt tách do mất

nước đột ngột. Vì vậy phải phơi sấy để giảm độ ẩm và có độ ẩm, độ cứng cần thiết tránh

biến dạng khi xếp vào lò nung.

Nếu phơi gạch tự nhiên; thời gian phơi 45 ngày.

Nếu sấy bằng lò sấy tuynen thì thời gian sấy từ 18 d 18 ÷ 24 gìơ

e) Nung:

Đấy là công đoạn quan trọng nhất quyết định chất lượng của gạch

Quá trình nung bao gồm các công đoạn sau:

+ Đốt nóng: ở nhiệt độ t0 = 450

0C, gạch bị mất nước tạp chất hữu cơ cháy.

+ Nung và giữ nhiệt: t0 = 1000 ÷ 1050

0C, đây là quá trình biến đổi thành phần khoáng

tạo ra sản phẩm có cường độ cao, màu sắc đỏ hồng.

+ Làm nguội: phải làm nguội từ từ để tránh nứt tách sản phẩm, khi ra nhiệt độ khoảng

50 ÷ 550C

Theo nguyên tắc hoạt động lò nung gạch có hai loại: ló liên tục và lò gián đoạn.

+ Trong lò gián đoạn: gạch được nung thành mẻ, loại này s\công suất nhỏ, chất lượng

sản phẩm thấp.

+ Trong lò liên tục: gạch được xếp vào, nung và ra lò liên tục trong cùng một thời gian,

do đó năng suất cao và chếđộ nhiệt ổn định nên chất lượng sản phẩm cao. Hai loại lò liên

tục được dùng là lò vòng (Lò Hopman) và lò tuy nen.

3.3. CÁC LOẠI SẢN PHẨM GỐM XÂY DỰNG

3.3.1. Các loại gạch

a) Gạch chỉ: kích thước 220 x 105 x 60mm

Theo tiêu chuẩn VN: TCVN 1451- 1998 quy định:

+ Chiều dài sai về kích thước không quá 6mm

+ Chiều rộng sai về kích thước không quá 4mm

+ Chiều dày sai về kích thước không quá 3mm

+ Không sứt mẻ, cong vênh

+ Độ cong ở mặt đáy không lớn hơn 4mm, mặt bên không lớn hơn 5mm, trên mặt gạch

không qúa 05 đường nứt mỗi đường không quá 15mm và sâu không quá 1mm.

+ Tiếng gõ trong thanh, màu nâu tươi đồng đều. bề mặt mịn không bám phấn,

=0,5-0,8 kcal/m0C.h

0 =1700-1900 kg/m3

a =2500-2700 kg/m3

Hp=5-18%


- 32 -

Giới hạn bền khi nén và uốn của 5 mác gạch nêu trong bảng 3-1

Mác

gạch

đặc

Giới hạn bền (kG/cm2) không nhỏ hơn

Khi nén Khi uốn

Trung

bình của 5

mẫu

Nhỏ nhất

cho một mẫu

Trung bình của

5 mẫu

Nhỏ nhất cho

một mẫu

150 150 125 28 14

125 125 100 25 12

100 100 75 22 11

75 75 50 18 9

50 50 35 16 8

Trong thực tế người ta còn sử dụng gạch thẻ :200x100x50mm và 190x80x40 mm..

Ký hiệu quy ước của các loại gạch đặc đất sét như sau:

Ký hiêu gạch, chiều dày, mác gạch, ký hiệu và số ký hiệu tiêu chuẩn.

Ví dụ:gạch đặc chiều dày 60, mác 100 theo TCVN 1451-1998 được ký hiệu như sau:

GĐ60-100 TCVN 1451-1998

* Xác định cƣờng độ chịu nén của gạch

B1: - Số lượng gạch để xác định giới hạn cường độ nén của gạch là 5 mẫu.

- Nếu lấy gạch từ nơi quá ẩm, thì trước khi đem thử phải giữ trong phòng không nhỏ

hơn 3 ngày ở nhiệt độ phòng hoặc sấy mẫu thử ở nhiệt độ 105-1100C trong 4 giờ rồi mới

đem thử.

B2: Cưa đôi viên gạch và chồng hai nửa viên gạch vừa cưa xong lên nhau

B3: Dùng vữa ximăng PC30 hoặc PCB30 liên kết hai nửa viên gạch lại.

B4: Để một thời gian (mẫu được giữ trong phòng không ít hơn 3 ngày rồi đem thử)

Rn = P/F kG/cm2

Trong đó: Rn : cường độ chịu nén của mẫu

P: tải trọng phá hoại mẫu , kG

F: Diện tích mặt ép của mẫu thử, cm2

Giới hạn cường độ nén của gạch tính chính xác đến 0,1% là trị số bình quân của 5 mẫu

thử.

Trong khối xây nhiều khi gạch chịu uốn và bị phá hoại . Vì vậy chỉ tiêu cường độ uốn

của gạch rất quan trọng và cần phải xác định


- 33 -

* Phƣơng pháp xác định Ru

- Mẫu thử làm bằng viên gạch nguyên, mặt trên trát một dải vữa ximăng ở giữa, mặt

dưới trát dải ở hai đầu thử, bề rộng của dải vữa khoảng 20-30mm, bề dày không lớn hơn

3mm. Vữa trát làm bằng ximăng PC30 hoặc bằng thạch cao.

- Khi sử dụng hồ hay vữa ximăng cát, các mẫu thử được giữ trong phòng thí nghiệm

không nhỏ hơn 3 ngày đêm rồi mới đem ra thử.

2ubh2

Pl3R kG/cm

2

Trong đó: Ru cường độ của mẫu kG/cm2

P: Lực uốn, Kg

L: khoảng cách giữa các đường tâm gối tựa, cm

h,b: chiều dày và chiều rộng của mẫu, cm

- Khi thử, lực uốn đặt ở giữa mẫu, rồi tăng tải trọng đều đặn và tóc độ 15-20 kG/s cho

tới khi mẫu bị phá hoại.

- Cường độ của gạch thí nghiệm tính chính xác đến 0,1% là trị số bình quân của 5 mẫu

thử.

b) Gạch lát:

Gồm nhiều loại với công dụng khác nhau:

+ Gạch lá dừa: thường dùng để lát vỉ hè, nền nhà tắm, lối đi và ở trong các vườn hoa.

Gạch lá dừa có các kích thước như sau:200x100x35 mm; 200x100x20 mm

Trên bề mặt gạch có những vết khía và đặc chắc hơn gạch chỉ, 0 =1900-2100 kg/m3

Gạch lá dừa đƣợc chia làm 3 loại:

Chỉ tiêu Loại I Loại II Loại III

Độ hút nước, % không nhỏ hơn 1 7 10

Độ hao mòn khối lượng do ma

sát không lớn hơn, g/cm2

0,1 0,2 0,4

+ Gạch mắt na: có hình dạng. Kích thước và công dụng tương tự như gạch lá dừa.

+ Gạch lát nền: sản xuất theo phương pháp có kích thước như sau:

dài: 200 5mm

rộng 200 5mm

dày 15 2mm

Gạch có bề mặt nhẵn, vuông vắn, màu sắc đồng đều


- 34 -

c) Gạch nhẹ:

Là tên loại chung cho các loại gạch có khối lượng thể tích thấp hơn gạch chỉ

( 0 =1700 1900 kg/m3)

+ Gạch xốp: Được chế tạo bằng cách thêm vào đất sét một số phụ gia dễ cháy như: mùn

cưa, than bùn, than cám. Khi nung ở nhiệt độ cao các chất hữu cơ này dễ cháy ( khi cháy để

lại nhiều lỗ rỗng trong viên gạch)

Loại gạch này dùng để xây tường cách âm, cách nhiệt chúng có các đặc trưng như sau:

0 =1200 kg/m3

= 0,4 kcal/m0Ch

Rn =50 kG/cm2

+ Gạch nhiều lỗ rỗng:

- 0 =1300 1400 kg/m3

- Gạch này có cường độ cao hơn gạch xốp nhưng thấp hơn gạch chỉ, thường được dùng

để xây tường ngăn, tường nhà, khung chịu lực, sản xuất các tấm tường đúc sẵn.

- Theo TCVN1450-1998 gạch rỗng thường có các mác: 35-50-70-100-125

- Khí hiệu quy ước các loại gạch rống theo thứ tự: tên kiểu gạch - chiều dày- số lỗ- đặc

điểm lỗ- độ rỗng- mác gạch, ký hiệu và số liệu tuiêu chuẩn

Ví dụ :GR 90-4V47-M50-TCVN1950-1998

d) Gạch chịu lửa: là laọi sản phẩm gỗ chịu được tác dụng lâu dài của các tác nhân cơ

học và hoá lý ở nhiệt độ cao

Gạch chịu lửa có nhiều loại và được sản xuất tư nhiều loại nguyên liệu khác nhau.

Loại gạch chịu lửa từ đất sét phổ biến là gạch samốt (samốt là loại vật liệu gốm dạng hạt

0,14 2 mm)

Gạch chịu lửa dùng để xây lò nung ximăng, lò nấu thuỷ tinh và các công trình chịu

nhiệt, dùng trong công nghiệp luyện kim và các ngành công nghiệp khác.

Gạch chịu lửa phải được bảo quản trong kho theo từng lô và không bị ẩm ướt và không

bị lẩn các loại vật liệu khác. Khi vận chuyển phải đảm bảo cho gạch không bị va đập làm

sứt góc cạnh, vận chuyển nhẹ nhàng.

3.3.2. Ngói đất sét

a) Phân loại: là loại vật liệu lợp phổ biến trong các công trình xây dựng. Thường có

các loại ngói như: ngói vẩy cá, ngói có gờ và ngói bò.

+ Ngói vẩy cá: có kích thước nhỏ, khi lợp viên nọ chồng lên viên kia 40 50% diện

tích bề mặt, cách nhiệt tốt, nhưng mái sẽ nặng

+ Ngói có gờ và ngói úp:

Loại ngói này phổ biến hiện nay là ngói có gờ 22viên/m2

b) Yêu cầu kỹ thuật:

- Ngói trong một lô phải có màu sắc đồng đều, khi dùng búa kim loại gõ nhẹ có tiếng

kêu trong và chắc.

- Các chỉ tiêu cơ lý:

+ Tải trọnguốn gãy theo chiều rộng không nhỏ hơn 35N/cm

+ Hp không lớn hơn 16%.

- Thời gian xuyên nước, có vết ẩm nhưng không hình thành giọt nước dưới viên ngói

không nhỏ hơn 2 giờ.


- 35 -

- Khối lượng 1m2 ngói ở trạng thái bão hoà nước không lớn hơn 55kg.

3.3.3. Các loại sản phẩm khác

a) Sản phẩm sành dạng đá: là loaij sản phẩm cs cường độ cao, độ đặc lớn cấu trúc

hạt bé, chống mài mòn tốt, chịu được tác dụng của axít, được dùng rộng rãi trong xây dựng

công nghiệp, hoá học và các công trình khác

+ Gạch clinke: có nhiều loại: loại vuông có kích thước 50x50x10mm, 100 x 100 x

10mm và 150 x 150 x 13mm; loại chữ nhật 100 x 50 x 10mmm 150 x 75x 13mm; loại lục

giác, loại bát giác

Gạch này có khối lượng thể tích lớn hơn gạch thường (1900kg/m3).

Gạch clinke được dùng để lát đường, làm móng, cuốn vòm và tường chịu lực

+ Vật liệu chịu axit: gồm các loại

- Gạch chịu axit dùng để xây dựng các loại bể chứa, tháp, các thiết bị dẫn

- Tấm chịu axit được dùng để lát nền, ốp tường, máng.

- Ống dẫn bền axit được dùng để làm đường ống dẫn hoá chất dạng lỏng, khí.

b) KeRamzit gồm những hạt tròn hay bầu dục được sản xuất bằng cách nung phòng

đất sét dễ chảy, đồng nhất về thành phần và tính chất .

KeRamzit được dùng làm cốt liệu nnhẹ cho bêtông nhẹ chúng có hai loại: cát cỡ hạt nhỏ

hơn 5mm và sỏi cỡ hạt từ 5 – 40mm

c) Sản phẩm tráng men: sản phẩm này rất đa dạng về chủng loại, kích thước, màu

sắc và được dùng rộng rãi trong xây dựng.

+ Gạch sứ tráng men: là gạch đất sét trắng nung ở nhiệt độ >10000C và có tráng men,

gạch sứ nkhông thấm nước, sức chịu mài mòn hoá chất tốt và mang lai vẻ đẹp cho công

trình …

+ Gạch men Saique: là một loại dạng của gạch sứ, thay vì dùng một viên gạch sứ to,

người ta dùng nhiều viên gạch sứ mỏng và nhỏ liti với màu sắc khác nhau gắn vào một tấm

giấy dai. Khi lát ốp chỉ việc ốp ngược tấm giấy và lớp vữa lót hoàn chỉnh., loại gạch này

không những tạo được nhiều hoa văn rất đẹp mà còn có tác dụng chống trơn trượt ở nền

nhà.

d) Gạch Granite

+ Nguyên liệu sản xuất bao gồm:

- Đất sét

- Cao lanh (đất sét chỉ chưa caolinit)

- Fensapat

- Thạch anh

+ Qúa trình sản xuất:

- Hỗn hợp trên được nghiền kỹ dưới dạng hồ lỏng cho thật nhuyễn, sau đó sấy khô và

dùng máy ép thuỷ lực lớn (400kG/Cm2).

- Sản phẩm nung ở nhiệt độ 1220 – 12800C

- Thời gian 60-70 phút

+ Sản phẩm

- Granit là loại gạch đồng chất

- Độ bòng của gạch là do màu chứ không phải tráng men

- Gạch rất bóng nhưng ít trơn


- 36 -

+ Công dụng: dùng để ốp lát các phòng khách, phòng lễ tân, hành lang, văn phòng, ốp

mặt tiền vv.

Các tính năng kỹ thuật của gạch gốm graníte và gạch gốm tráng men đƣợc so sánh ở

bảng sau:

TT Tính năng kỹ thuật Gốm granite Gốm tráng men

1 - Cường độ chịu nén 500 kG/cm2 250 kG/cm

2

2 - Cường độ chịu uốn 27N/mm2 20N/mm

2

3 - Độ cứng bề mặt 7 Mor h 5 Mor h

4 - Độ hút nước 0,5% 3-6%

5 - Độ bền hoá học - Bền axit, bazơ vĩnh cửu - Chỉ chịu axit, bazơ khi men

chưa bong nứt

6 - Độ bền với môi trường - Khó nứt rạn - Dễ nứt rạn bề mặt men

e) Gạch trang trí đất sét nung:

+ Gạch trang trí đất sét nung có kiểu dáng và kích thước đa dạng.

+ Gạch trang trí dùng để xây các mảng tường có tính chất vách ngăn, thống gió, trang

trí, không có tính chất chịu lực

+ Được bảo quản trong kho có mái che, nền nhà khô ráo.

+ Khi vận chuyển, bốc dỡ phải nhẹ tay, cẩn thận tránh gây sứt mẻ, đổ vỡ, giữa 2 chồng

gạch cạnh nhau nên có lớp đệm lót.


- 37 -

CHƢƠNG 4: CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ


4.1.1. Khái niệm

Chất kết dính cô cơ (CKDVC) là loại vật liệu thường ở dạng bột, khi nhào trộn với

nước hoặc dung môi hợp lý thì tạo thành loại hồ dẻo, dưới tác dụng của quá trình hoá lý tự

nó có thể rắn chắc và chuyển sang trạng thái đá. Do khả năng này của chất dính vô cơ mà

người ta sử dụng chúng để gắn các loại vật liệu rời rạc (cát, đá, sỏi) thành một khối đồng

nhất trong công ngệ chế tạo bêtông, vữa xây dựng, gạch silícát, các loại vật liệu đá nhân tạo

không nung và sản phẩm xi măng amimăng,

Có loại chất kết dính vô cơ không tồn tại ở dạng bột như: vôi cục, thuỷ tinh loảng, có

loại khi nhào trộn với nước thì quá trình rắn chắc xảy ra rất chậm như CKD ma nhê, nhưng

nếu trộn với dung dịch MgCl2 hoặc MgSO4 thì quá trình rắn chắc xảy ra nhanh, cường độ

chịu lực cao.

4.1.2. Phân loại

Căn cứ vào môi trường rắn chắc, CKDVC được chia làm hai loại:

a) Chất kết dính vô cơ rắn trong không khí

CKDVC rắn trong không khí là loại CKD chỉ có thể rắn chắc và giữ được cường độ lâu

dài trong môi trường không khí.

Ví dụ: Vôi rắn trong không khí, thạch cao, thủy tinh lỏng – silicat natri, CKD ma nhê

b) Chất kết dính vô cơ trong nƣớc

CKDVC rắn trong nước là loại CKD không những có khả năng rắn chắc và giữ được

cường độ lâu dài trong môi trường không khí mà còn có khả năng rắn chắc và giữ được

cường độ lâu dài trong nước.

Ví dụ : vôi thuỷ, các loại xi măng

4.2. VÔI RẮN TRONG KHÔNG KHÍ:

4.2.1. Khái niệm

Vôi rắn trong không khí (gọi tắt là vôi) là chất kết dính vô cơ rắn trong không khí.

+ Nguyên kiệu để sản xuất vôi:

- Các loại đá giàu khoáng can xít (CaCO3,..)

- Đá phấn

- Đá vôi (CaCO3)

- Đôlômít (Mg Ca(CO3))

- Hàm lượng đát sét không lớn hơn 6%

- Hay dùng nhất là đá vôi đặc chắc

+ Quá trình sản xuất vôi:

- Đập đá thành những cục nhỏ có kích thước 10-20cm

- Nung ở nhiệt độ 900-11000C

CaCO3 CaO +

CO2 - Q

- Sản phẩm của quá trình nung ngoài CaO (thành phần chủ yếu) còn có MgO hình

thành do MgCO3 phân dải.

Chú ý: sản phẩm sau khi nung có thể có vôi non lửa hay vôi già lửa.


- 38 -

4.2.2. Các hình thức sử dụng vôi trong xây dựng

a) Vôi chín:Là vôi được tôi trước khi dùng, khi cho vôi vào nước quá trình tôi sẽ

xảy ra phản ứng:

CaO + H2O = Ca(OH)2 + Q (Q = 211 kCal/kg)

Những hạt vôi Ca(OH)2 là vô cùng mịn ( mịn hơn cả ximăng)

Tuỳ thuộc vào lượng nước cho vào nhào trộn với vôi sẽ có 3 dạng vôi chín thường

gặp như sau:

+ Bột vôi chín: Được tạo thành khi lượng nước vừa đủ để phản ứng với vôi :

- Tính theo phương trình phản ứng thì lượng nước khoảng 32,14% so với lượng vôi.

- Do phản ứng với vôi toả nhiệt nên nước bốc hơi, do đó lượng nước thực tế này

khoảng 70%

- Vôi bột có khối lượng thể tích 400-1400 kg/m3

+ Vôi nhuyễn: được tạo thành khi lượng nước tác dụng cho vào nhiều hơn đến mức

sinh ra một loại vữa sệt chứa khoảng 50% là Ca(OH)

+ Vôi sữa: Được tạo thành khi lượng nước nhiều hơn so với vôi nhuyễn, có khoảng

ít hơn 50% Ca(OH)2 và hơn 50% là nước.

Trong xây dựng chủ yếu thường dùng là vôi nhuyễn và vôi sữa, còn vôi chín thì

được dùng trong y học và nông nghiệp

Ưu điểm của vôi chín: sử dụng và bảo quản đơn giản.

Nhược điểm: Cường độ chịu lực thấp, khó hạn chế được tác hại của hạt sạn già lửa,

khi sửdụng phải lọc kỹ.

Vôi nhuyễn: được tạo thành khi lượng nước tác dụng cho vào nhiều hơn đến mức sinh

ra một loại vữa sệt chứa khoảng 50% là Ca(OH)

b) Bột vôi sống: Được tạo thành khi đem vôi cục nghiền nhỏ, độ mịn của bột vôi sống

khá cao, biểu thị bằng lượng lọt qua sàng 4900 lỗ/cm2 , khôpng nhỏ hơn 90%. Sau khi

nghiền bột vôi sống được đóng bao, bảo quản và sử dụng.

Ưu điểm:

- Rắn chắc nhanh, cường độ cao hơn vôi chín

- Tận dụng được nhiệt lượng tạo ra để tạo ra phản ứng silicát

- Không bị ảnh hưởg của hạt sạn

- Không tốn thời gian tôi

Nhược điểm: - Tốn thiết bị nghiền

- Khi sản xuất và khi sử dụng có nhiều bụi gây ảnh

hưởng đến môi trường và sức khoẻ.

4.2.3. Các chỉ tiêu đáng giá chất lƣợng vôi

Chất lượng vôi càng tốt khi hàm lượng CaO càng cao và cấu trúc của nó càng tốt (dễ tác

dụng được với nước). Do đó để đánh giá chất lượng của vôi người ta dùng các chỉ tiêu sau:

a) Độ hoạt tính của vôi

Độ hoạt tính của vôi được đánh giá bằng chỉ tiêu tổng hàm lượng CaO và MgO, khi hàm

lượng CaO và MgO càng lớn thì sản lượng vôi vữa càng nhiều và ngược lại.

b) Nhiệt độ tôi và tốc độ tôi

Nhiệt độ tôi: là nhiệt độ cao nhất trong quá trình tôi

Tốc độ tôi (thời gian tôi): là thời gian tính từ lúc vôi tác dụng với nước đến khi được

nhiệt độ cao nhất khi tôi.


- 39 -

c) Sản lƣợng vôi: là lượng vôi nhuyễn tính bằng lít do 1 kg vôi sống sinh ra. Sản

lượng càng nhiều vôi càng tốt.

Sản lượng vôi phụ thuộc vào: Lượng CaO, Nhiệt độ tôi, Tốc độ tôi

d) Lƣợng hạt sạn : là những hạt vôi chưa tôi được trong vôi vữa. Hạt sạn có thể là

vôi già lửa, non lửa hoặc bã than

e) Độ mịn của bột vôi sống: Bột vôi sống càng mịn càng tốt vì: nó sẽ thuỷ hoá với

nước càng nhanh và càng triệt để, nhiệt độ tôi và tốc độ tôi càng lớn thì sản lượng vữa vôi

càng nhiều.

Các chỉ tiêu cơ bản đánh giá chất lượng của vôi đưwcj quy định theo TCVN 2231-1989

4.2.4. Quá trình rắn chắc của vôi

Trong không khí vôi rắn chắc lại do ảnh hưởng dồng thời của 2 quá trình:

+ Mất nước của vữa làm cho Ca(OH)2 chuyển từ trạng thái keo sang trạng thấi

ngưng keo và kết tinh.

+ Các bonát hoá vôi dưới sự tác dụng của khí Cacbonát trong không khí

Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

4.2.5. Công dụng và bảo quản

a) Công dụng:

+ Trong xây dựng vôi được dùng để sản xuất vữa xây, vữa trát cho các bộ phận công

trình trên khô, có yêu cầu chịu lực không cao lắm.

+ Dùng để sản xuất ghạch silicát hoặc quét trần quét tường lớp trang trí bảo vệ vật liệu.

b) Bảo quản: Tuỳ từng hình thức sử dụng mà có cách bảo quản thích hợp

+ Với vôi cục: Nên tôi ngay hoặc nghiền mịn đưa vào bao, không nên dự trữ vôi cục lâu.

Tên chỉ tiêu Vôi cục và vôi bột nghiền Vôi Hyđrat

Loại I Loại II Loại III Loại I Loại II

1. Tốc độ tôi vôi (phút)

a. Tôi nhanh, không lớn hơn 10 10 10 - -

b. Tôi trung bình 20 20 20 - -

c. Tôi chậm, lớn hơn 20 20 20 - -

2. Hàm lượng MgO, %, không lớn hơn 5 5 5 - -

3.Tổng hàm lượng (CaO+MgO) hoạt

tính, %, không nhỏ hơn

88 80 70 67 60

4. Độ nhuyễn của vôi tôi, l/kg, không

nhỏ hơn

2,4 2,0 1,6 - -

5. hàm lượng hạt không tôi được của

vôi cục,%, không lớn hơn

5 7 10 - -

6. Độ mịn của vôi bột,5, không lớn hơn: 6 8

+ Trên sàng 0,063 2 2 2 - -

+ Trên sàng 0,008 10 10 10 6 6

7. Độ ẩm,%, không lớn hơn - - -


- 40 -

+ Với vôi nhuyễn: phải được ngâm trong hố có cát hoặc nước phủ bên trêndày 10-20 cm

để ngăn cản sự tiếp xúccủa vôi với không khí CO2 trong không khí theo phản ứng:

Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

Khi vôi bị hoá đá (CaCO3) chất lượng vôi giảm, vôi ít dẻo, khả năng liên kết kém.

4.3. THẠCH CAO XÂY DỰNG

4.3.1. Khái niệm

Thạch cao xây dựng là một chất kết dính đông kết được trong không khí, chế tạo bằng

cách nung thạch cao hai phân tử nước (CaSO4.2H2O) ở nhiệt độ 140-1700C đến khi biến

thành thạch cao nửa phân tử nước (CaSO4.0,5H2O).

Nếu nung ở nhiệt độ cao 600 –700 oC

thì thạch cao 2 nước biến thành thạch cao cứng

CaSO4, loại này có tốc độ cứng rắn chậm hơn so với thạch cao xây dựng.

4.3.2. Quá trình rắn chắc

Khi nhào trộn thạch cao với nước sẽ sinh ra mọt loại vữa dẻo có tính lưu động tốt rồi dần

dần sau một quá trình biến đổi lý hoá, tính dẻo mất dần, quá trình đó gọi là quá trình động

kết. Sau đó thạch cao trở thành cứng rắn, cường độ chịu lực tăng dần đây là quá trình rắn

chắc, Cả hai quá trình trên được gọi là quá trình rắn chắc của thạch cao.

CaSO4.0,5H2O +1,5 H2O = CaSO4.2H2O

Quá trình rắn chắc của thạch cao chia làm 3 thời kỳ:

+ Thời kỳ hoà tan

+ Thời kỳ hoá keo

+ Thời kỳ kết tinh

Hai thời kỳ đầu gọi là thời kỳ đông kết, thời kỳ thứ 3 gọi là thời kỳ rắn chắc và thạch

cao có khả năng chị lực.

Ba thời kỳ của quá trình rắn chắc không phân chia tách biệt và xảy ra sen kẽ với nhau

4.3.3. Các tính chất cơ bản

a) Độ mịn: Thạch cao nung xong được nghiền mịn thành bột, thạch cao càng mịn thì

quá trình thuỷ hoá càng nhanh, cứng rắn càng sớm và cường độ càng cao.

Độ mịn của thạch cao phải đạt chỉ tiêu lượng sót trên sàng 918 lỗ/cm2 :

+ Đối với thạch cao loại I không lớn hơn 25%

+ Đối với thạch cao loại II không lớn hơn 35%

b) Khối lƣợng riêng và khối lƣợng thể tích:

a =2600 - 2700 kg/m3

o =800 - 1000 kg/m3

c) Lƣợng nƣớc tiêu chuẩn

Khi nhào trộn thạch cao với nước để tạo vữa, nếu trộn ít nước quá thì vữa sẽ

khô, khó thi công, nếu lượng nước nhào trộn quá nhiều thì vữa sẽ nháo dễ thi công nhưng

thừa nhiều khi bay hơi để lại nhiều lỗ rỗng làm cho cường độ chịu lực của vữa giảm. Do

vậy phải trộn lượng thích hợp.

Lượng nước nhào trộn phải đảm bảo cho vữa thạch cao đạt được hai yêu cầu:

+ Dễ thi công

+ Đạt được cường độ chịu lực cao

Lượng nước nhào trộn đó được gọi là lượng nước tiêu chuẩn (được tính bằng tỷ lệ phần

trăm so với khối lượng của thạch cao).


- 41 -

7,05,0TC

N Hay %7050

TC

N

Lượng nước tiêu chuẩn của thạch cao được xác định như sau:

+ Dùng dụng cụ xuttard gồm một ống làm bằng đồng có đường kính trong d=5,0cm,

cao 10cm và một tấm kính vuông có cạnh bằng 20cm.

+ Trên tấm kính hoặc trên miếng giấy dán dưới tấm kính vẽ các vòng tròn đồng tâm

có đường kính D=14cm, vẽ cách nhau 1cm, các vòng tròn to hơn vẽ cách nhau 2cm.

+ Cân 300g thạch cao trộn với 50-70% nước

+ Cho thạch cao vào nước và trộn nhanh (trong voàng 30 giây) từ dưới lên trên cho

đến khi hỗn hợp đồng đều rồi để yên trong vòng 1phút.

+ Trộn mạnh 2 cái rồi đổ nhanh hồ thạch cao vào ống trụđặt trên tấm kính nằm

ngang, dùng dao gạt bằng mặt thạch cao ngang mép hình trụ. 9tất cả các động tác trên làm

trong vòng 30giây).

+ Rút ống trụ lên theo phương thẳng đứng, khi đó hồ thạch cao chảy xuống tấm kính

thành hình nón cụt.

+ Đo đường kính đáy nón cụt, nếu d=12 cm thì hồ đã đạt độ đặc tiêu chuẩn,

lượng nước đã nhào trộn gọi là lượng nước tiêu chuẩn.

+ Nếu đường kính đáy nón cụt 12cm thì phải trộn hồ thạch cao khác với lượng

nước ít hơn hoặc nhiều hơn và tiếp tục thí nghiệm như trên để tìm được lượng nước tiêu

chuẩn.

d) Thời gian đông kết:

+ Thời gian bắt đầu đông kết: Là khoảng thời gian từ khi bắt đầu trộn thạch cao với

nước đến khi mất tính dẻo. Ứng với lúc kim Vika cắm sâu cách tấm kính 0,5 mm.

+ Thời gian kết thúc đông kết: là khoảng thời gian từ khi bắt đầu nhào trộn thạch cao

với nước đến khi hồ có cường độ nhất định. Ứng với lúc kim Vika lần đầu tiên cắm sâu vào

hồ 0,5 mm.

e) Cƣờng độ chịu lực: Để đánh giá cường độ chịu lực (lực nén) của thạch cao người

ta đúc 3 mẫu hình lập phương cạnh 7,07 cm, và đem nén sau 1,5 giờ bảo dưỡng. Cách tiến

hành như sau:

+ Trộn thạch cao với một lượng nước tương ứng với dộ đặc tiêu chuẩn của hồ thạch cao

cho tới khi đồng nhất sau đó đổ ngay vào các khuôn.

+ Sau khi đổ đầy khuôn miết phẳng mặt, sau 1 giờ tính từ lúc bắt đầu trộn thạch cao với

nước thì tháo mẫu ra khỏi khuôn , sau 1,5 giờ đem thí nghiệm nén các mẫu.

+ Giới hạn cường độ chịu nén của thạch cao bằng trị số trung bình cộng của các kết

quả thí nghiệm 3 mẫu.

4.3.4. Công dụng và bảo quản

a) Công dụng: Thạch cao là chất kết dính chỉ rắn và giữ được độ bền trong không

khí, nhưng có độ bóng, mịn, đẹp do đó được dùng để chế tạo vữa trát ở nơi khô ráo, làm mô

hình hay vữa trang trí.

b) Bảo quản: Thạch cao ở dạng bột mịn, nếu dự trữ lâu và bảo quản không tốt thì

thạch cao sẽ hút ẩm làm giảm cường độ chịu lực. Do đó để chống ẩm cho thạch cao ta phải

bảo quản bằng cách chứa bột thạch cao trong các bao kín có lớp cách nước và để trong khô

nơi khô ráo.


- 42 -

4.4. XI MĂNG POOCLĂNG

4.4.1. Khái niệm

a) Ximăng poclăng: Ximăng poclăng là chất kết dính rắn trong nước chứa khoảng

70-80% Silicat canxi nên còn có tên gọi là ximăng silicat. Nó là sản phẩm nghiền mịn của

Clinke với phụ gia thạch cao (3-5%).

Thạch cao có tác dụng điều chỉnh tốc độ đông kết của ximăng để phù hợp với thời gian

thi công.

b) Clinke: clinke thường ở dạng hạt có đường kính 20-40 mm, được sản xuất bằng

cách nung hỗn hợp đá vôi, đất sét và quặng sát đã nghiền mịn đến nhiệt độ kết khối,

(14500C).

Chất lượng clinke phụ thuộc vào thành phần khoáng vật hoá học và công nghệ sản xuất.

tính chất của ximăng do chất lượng clin ke quyết định.

Thành phần hoá học:

Thành phần hoá học của clinke biểu thị bằng hàm lượng phần trăm các ôxit có trong

clinke dao động trong giới hạn sau:

CaO : 63-66%

Al2O3: 4-8%

SiO2:21-24%

Fe2O3: 2-4%

Ngoài ra còn có một số ôxit khác như MgO, SO3, K2O, Na2O, TiO2, Cr2O3,P2O5… chúng

chiếm tỷ lệ không lớn nhưng ít nhiều có hại đến ximăng.

Thành phần hoá học của clinke thay đổi thì tính chất của ximăng cũng thay đổi

Ví dụ: tăng CaO thì ximăng thường trắng hơn, kém bền nước, tăng SiO2 thì ngược lại.

Thành phần khoáng vật:

Trong quá trình nung đến nhiệt độ kết khối các oxit chủ yếu kết hợp lại tạo thành các

khoáng vật silicat canxi, aluminat canxi, alumoferit canxi ở dạng cấu trúc tinh thể hoặc vô

định hình.

Clinke có 04 khoáng vật chính như sau:

Alit: 3CaO. SiO2 (Viế tắt: C3S): chiếm hàm lượng 45-60% trong clinke. Anlit là khoáng

vật chính của clinke, nó quyết định cường độ và các tính chất khác của ximăng. Alit có tốc

độ rắn chắc nhanh, cường độ cao, toả nhiều nhiệt, dễ bị ăn mòn.

Belit: 2CaO. SiO2 (Viết tắt:C2S): chiếm hàm lượng 20-30% trong clinke Anlit là khoáng

vật quan trọng thứ hai của clinke, đặc điểm rắn chắc chậm, nhưng đạt cường độ cao ở tuổi

muộn, toả nhiệt ít, ít bị ăn mòn.

Aluminat canxi: 2CaO. Al2O3 (viết tắt C3A): chiếm hàm lượng 4-12% trong clinke, đặc

điểm rắn chắc rất nhanh nhưng cường độ rất thấp, toả nhiệt rất nhiều và dễ bị ăn mòn .

Feroaluminat canxi: 2CaO. Al2O3.Fe2O3 (viết tắt C4 AF): chiếm hàm lượng 10-12%

trong clinke, tốc độ rắn chắc, cường độ chịu lực, nhiệt lượng toả ra và khả năng chống ăn

mòn trung bình.

Ngoài các khoáng vật chính trên trong clinke còn có một số thành hần khác như CaO,

Al2O3, Fe2O3, MgO, K2O, Na2O tổng hàm lượng các thành phần này chiếm 5-15% và có

ảnh hưởng xấu đến tính chất của ximăng làm cho ximăng kém bền nước.

Khi hàm lượng các khoáng vật thay đổi thì tính chất của ximăng cũng thay đổi.

Ví dụ: Khi hàm lượng C3S nhiều lên thì ximăng rắn càng nhanh, cường độ càng cao. Hàm

lượng C3A càng tăng thì ximăng rắn càng nhanh và dễ gây nứt công trình.


- 43 -

Hìn

h 3

– 1

: S

ơ đ

ồ l

ò q

uay

1 -

Hỗ

n h

ợp

ph

ối

liệu

; 2 -

Kh

í n

óng

; 3

- L

ò q

uay

; 4 -

X

ích t

reo;

5 -

Tru

yền

động

6 -

Nư

ớc

làm

ng

uộ

i v

ùn

g k

ết k

hối

của

lò;

7 -

N

gọn l

ửa;

8 -

Tru

yền

nhiê

n l

iệu;

10

– L

àm n

guộ

i; 1

1 -

Gố

i đ

ỡ

4.4.2. Sơ lƣợc quá trình sản xuất

a) Nguyên liệu và nhiên liệu sản xuất:

Nguyên liệu sản xuất clinke là đá vôi có hàm lượng caxi lớn như đá vôi đặc, đá phấn, đá

macnơ và đất sét.

Trung bình để sản xuất 1 tấn ximăng cần khoảng 1,5 tấn nguyên liệu,

Tỷ lệ giữa thành phần cácbonat và đất sét vào khoảng 3 ÷ 1.

Ngoài 2 thành phần chính là đá vôi và đất sét người ta có thể cho thêm vào thành phần

khối liệu các nguyên liệu phụ để điều chính thành phần hoá học, nhiệt độ kết khối và kết

tinh của các khoáng vật.

Ví dụ: cho treben để tăng hàm lượng SiO2, cho quặng sắt để tăng Fe2O3…

Nhiên liệu chủ yếu và hiệu quả nhất trong sản xuất ximăng ở nhiều nước là khí thiên

nhiên có nhiệt trị cao. Ở nước ta nhiên liệu được dùng phổ biến là than dầu.

b) Các giai đoạn của quá trình sản xuất:

Quá trình sản xuất ximăng gồm các công đoạn chuẩn bị phối liệu, nung và nghiền.


- 44 -

- Chuẩn bị phối liệu: gồm các khâu nghiền mịn, nhào trộn hỗn hợp với tỷ lệ yêu

cầu để đảm bảo cho các phản ứng hoá học được xảy ra và clinke có chất lượng đồng nhất.

Thông thường có ba phương pháp chuẩn bị phối liêu:

+ Phương pháp khô: khâu nghiền và trộn đều thực hiện ở trạng thái khô hoặc sấy

trước. Đá vôi và đất sét được nghiền và sấy đồng thời cho tới độ ẩm 1-2% trong máy

nghiền bi. Sau khi nghiền, bột phối liệu được đưa vào si lo để liểm tra hiệu chỉnh lại thành

phần và để dự trữ đảm bảo cho lò nung làm việc liên tục.

Khi chuẩn bị phối liệu bằng phương pháp khô thì quá trình nung tốn ít nhiệt, mặt

bằng sản xuất gọn, nhưng những thành phần hỗn hợp khó đồng đều ảnh hưởng đến chất

lượng ximăng. Phương pháp này thích hợp khi đá vôi và đất sét có độ ẩm thấp (10-15%).

+ Phương pháp ướt: Đất sét được máy khuấy tạo huyền phù sét, đá vôi được dadạp

nhỏ rồi cho vào nghiền chung với đất sét ở trạng thái lỏng (lượng nước chiếm 35-45%)

trong máy nghiền bi cho đến khi độ mịn đạt yêu cầu từ máy nghiền hỗn hợp được bơm vào

bể bùn để kiểm tra và điều chỉnh thành phần trước khi cho vào lò nung.

Khi chuẩn bị phối liệu bằng phương pháp ướt thì thành phần của hỗn hợp được đồng

đều, chất lượng của ximăng tốt nhưng quá trình nung tốn nhiều nhiệt.

Phương pháp này thích hợp khi đá vôi và đất sét có độ ẩm lớn.

- Nung: Quá trình nung phối liệu được thực hiện chủ yếu trong lò quay. Nếu

nguyên liệu chuẩn bị theo phương pháp khô có thể nung trong lò đứng.

Lò quay: là ống trụ bằng thép đặt nghiêng 3- 40, trong lót bằng vật liệu chịu lửa Hình

3.1.

Chiều dài lò 95-185m, đường kính 5-7m.

Lò quay làm việc theo nguyên tắc ngược chiều. Hỗn hợp nguyên liệu được đưa vào

đầu cao, khí nóng được phun lên từ đầu thấp.

Khi lò quay hạt động phối liệu được chuyển dần xuống và tiếp xúc với các vùng có

nhiệt độ khác nhau, tạo ra những quá trình hoá lý phù hợp để cuối cùng hình thành clinke.

Tốc độ quay của lò 1-2 vòng / phút.

Clinke khi ra khỏi lò ở dạng màu sẫm hoặc vàng sáng được làm nguội từ 10000C

xuống còn 100-200 0C trong các thiết bị làm nguội bằng không khí rồi giữ trong kho 1-2

tuần.

- Nghiền: việc nghiền clinke thành bột mịn được thực hiện trong máy nghiền

bi làm việc theo chu trình hở hoặc chu trình kín. Máy nghiền bi là máy hình trụ bằng thép

bền trong có những vách ngăn thép để chia máy ra 2 – 4 buồng (hình 3-2) . Máy nghiền loại

lớn có kích thước 3,95 x 11m (năng suất 100 tấn/h) và 4,6 x 16,4m (năng suất 135 tấn/h).

Clinke được nghiền dưới tác dụng của bi thép hình cầu (nghiền thô) và bi thép hình

trụ (nghiền mịn). Khi máy quay bi thép được nâng lên đến độ cao nhất định rồi rơi xuống

và va đập và chà xát làm vụn hạt vật liệu (clinke, thạch cao, phụ gia)Ximăng sau khi có

nhiệt độ (80 ÷ 120 0C) được hệ thống vận chuyển bằng khí nén đưa lên xi lô. Xi lô là bể

chứa bêttông bằng cốt thép đường kính 8 – 15 m, đường kónh 25-30m. Xilô lớn có thể chứa

được 4000 –10.000 tấn ximăng.


- 45 -

Hình 3 – 2: Máy nghiền Clinke nhiều buồng 1- Phễu nạp liệu ; 4 - Tấm thép

2 - Vách ngăn có lưới ; 5 - Thiết bị dỡ tải

3 - Vỏ thép ; 6 - Bộ truyền động

hai bậc

4.4.3. Tính chất của ximăng pooclăng

a) Khối lƣợng riêng, khối lƣợng thể tích:

Khối lượng riêng của ximăng poclăng (không có phụ gia khoáng) a =3,05 ÷ 3,15g/cm3.

Khối lượng thể tích có giá trị dao động khá lớn tuỳ thuộc vào độ lèn chặt, đối với bột

ximăng ở trạng thái xốp tự nhiên 0= 1100kg/ m3, lèn chặt trung bình 0= 1300kg/m

3, lèn

chặt mạnh 0= 1600 kg/m3.

b) Độ mịn:

Xi măng có độ mịn sẽ dễ tác dụng với nước, các phản ứng thuỷ hoá sẽ xảy ra triệt để, tốc

độ rắn chắc nhanh, cường độ chịu lực cao. Như vậy độ mịn là một chỉ tiêu đánh giá chất

lượng của ximăng.

Độ mịn có thể xác định bằng cách sàng trên sàng 4900lỗ/cm2 (đường kính 0,08mm) thì

độ mịn của ximăng thông thường phải đạt chỉ tiêu lượng lọt qua sàng lớn hơn hoặc bằng

85%, lượng sót nhỏ hơn hoặc bằng 15% .

Tỷ diện bề mặt của ximăng là tổng diện tích của các hạt trong 1 gam ximăng. Ximăng

càng mịn tỷ diện càng lớn, do đó người ta dùng tỷ diện để biểu thị độ mịn của ximăng theo

TCVN 2682-1999 tỷ diện bề mặt của ximăng phải đạt lớn hơn hoặc bằng 2700cm2/g.

c) Lƣợng nƣớc tiêu chuẩn:

Lượng nước tiêu chuẩn của ximăng là lượng nước tính bằng % so với khối lượng

ximăng đảm bảo cho hồ ximăng đạt độ dẻo tiêu chuẩn. Độ dẻo tiêu chuẩn được xác định

bằng dụng cụ Vica (hình 3-3)

Hồ ximăng đảm bảo độ cắm sâu của kim Vica (đường kính kim 10 0,02 mm) từ 33 –

35 mm thì hồ đó có độ dẻo tiêu chuẩn và lúc đó đạt lượng nước tiêu chuẩn.

Lượng nước tiêu chuẩn của ximăng: phụ thuộc vào thành phần khoáng vật và độ mịn của

nó và dao động 22 - 28%. Nếu ximăng có phụ gia vô cơ hạt tính thì lượng nước tiêu chuẩm

có thể: 32 - 37%. Lượng nước tiêu chuẩn càng lớn thì sau này lượng nước trộn trong bêtông

và vữa càng nhiều.


- 46 -

Hình 3-3: Dụng cụ ViKa

1 - Thanh chạy ; 5 - Thước chia độ

2 - Lỗ trượt ; 6 - Kim Vika

3 - Vít điều chỉnh ; 7- Khâu Vika

4 – Kim chỉ vạch ; 8 - Bàn để dụng cụ

Vika

Mỗi loại ximăng có lượng nước tiêu chuẩn nhất định tuỳ thuộc vào thành phần khoáng

vật, độ mịn, hàm lượng phụ gia.

Ximăng để lâu bị bón cục thì lượng nước tiêu chuẩn sẽ giảm.

Lượng nước tiêu chuẩn của ximăng được biểu thị bằng tỷ lệ N/X = 0,22 - 0,32.

* Cách xác định Lƣợng nƣớc tiêu chuẩn:

- Trộn 400g ximăng với một lượng

nước đã ước tính sơ bộ (trong khoảng

N/X = 0,22-0,32).

- Thời gian trộn kéo dài 5 phút kể

từ lúc đổ nước vào ximăng

- Sau khi trộn xong đặt khuôn lên

tấm kính, dùng bay xúc hồ ximăng

đổ đầy khuôn 1 lần rồi đập tấm kính

lên mặt bàn 5-6 cái, dùng dao đã lau

ẩm gạt cho hồ bằng miệng khuôn.

Đặt khuôn vào dụng cụ vica, hạ

đầu kim (có đường kính 10

0,02mm và dài 50mm) xuống sát mặt

hồ ximăng và vặn vit để giữ kim, sau

đó mở vit cho kim tự do cắm vào hồ

ximăng. Qua 30 giây vặn chặt vít và

đọc trị số kim chỉ trên thước chia độ

để biết độ cắm sâu của kim trong hồ

ximăng.

Nếu kim cắm cách đáy 5-7mm (cắm sâu 33-35mm) thì hồ ximăng đạt độ dẻo tiêu chuẩn.

Nếu kim cắm nông hoặc sâu hơn thì phải trộn mẻ khác với lượng nước nhiều hơn hoặc ít

hơn. Cứ thí nghiệm dò tìm như vậy cho dến khi được lượng nước ứng với độ dẻo tiêu

chuẩn của hồ ximăng

d) Thời gian đông kết của ximăng.

Sau khi trộn ximăng với nước, hồ ximăng dần dần đông kết lại. Thời gian tính từ lúc

trộn ximăng với nước cho đến khi hồ ximăng mất dẻo và đông kết lại, bắt đầu chịu lực

được gọi là thời gian đông kết.

Thời gian đông kết của ximăng bao gồm hai giai đoạn: là thời gian bắt đầu đông kết và

thời gian kết thúc đông kết.

+ Thời gian bắt đầu đông kết: là khoảng thời gian tính từ lúc trộn ximăng với nước

cho đến khi hồ ximăng mất tính dẻo ứng với lúc kim vika có đường kính 1,1 0,04 mm

lần dầu tiên cắm cách tấm kính 1-2mm.

+ Thời gian kết thúc đông kết: là khoảng thời gian tính từ lúc bắt đầu trộn ximăng

với nước cho đến khi hồ ximăng hiìnhthành các tinh thể, hồ cứng lại và bắt đầu chịu lực

được ứng với lúc kim vika có đường kính 1,1 0,04mm lần đầu tiên cắm sâu 1-2mm.

Thời gian đông kết của ximăng phụ thuộc vào thành phần khoáng, độ mịn, hàm lượng

phụ gia, thời gian lưu giữ trong kho.

Các loại ximăng có thời gian đông kết khác nhau. Trong thi công bằng bêtông và vữa

cần phải biết thời gian bắt đầu đông kết và kết thúc đông kết của ximăng để định ra chế độ


- 47 -

thi công hợp lý (nhào trộn, vận chuyển, đổ khuôn, đầm chặt): thời gian bắt đầu đông kết

45 phút

Khi ximăng bắt đầu đông kết nó mất tính dẻo nên tất cả các khâu vận chuyển, đổ khuôn

và đầm chặt bêtông phải tiến hành xong trước khi ximăng bắt đầu đông kết do đó thời gian

bắt đầu đông kết phải đủ dài để kịp thi công.

Khi ximăng kết thúc đông kết là lúc nó đạt cuờng độ nhất định, do đó thời gian kết thúc

đông kết không nên quá dài vì ximăng cứng chậm ảnh hưởng đến tiến độ thi công.

Để tạo ra thời gian ninh kết bình thường khi nghiền clinke người ta cho thêm 3 -5 %

thạch cao hai nước (CaSO4. 2H2O)

Từ những ý nghĩa trên mà TCVN 2682-1999 đã quy định:

+ Thời gian bắt đầu đông kết không được sớm hơn 45 phút

+ Thời gian kết thúc đông kết không được chậm hơn 375 phút

Cách xác định: thời gian đông kết của hồ ximăng được thực hiện như sau:

Dụng cụ thí nghiệm là dụng cụ Vika (hình 3-3) nhưng đường kính của kim bằng 1,1

0,04mm.

Trộn ximăng với lượng nước tiêu chuẩn(hồ ximăng) và đổ vào khuôn, giống như khi xác

định độ dẻo tiêu chuẩn của ximăng. Cần ghi lại thời điểm trộn ximăng với nước.

Sau khi cho hồ vào khuôn và đặt trên tấm kính và đặt trên tấm kính của dụng cụ thì hạ

kim xuống sát mặt hồ và vặn chặt vít hãm, sau đó mở vít cho kim tự do cắm vào hồ ximăng.

Cứ 5 phút cho kim cắm một lần, khi cắm cách đáy 1 ÷ 2 mm thì ghi lại thời điểm đó và tính

được thời gian bắt đầu đông kết của hồ ximăng .

Sau đó cứ 15 phút cho cắm kim một lần cho đến khi chỉ cắm vào hồ ximăng không quá 1

÷ 2mm, ghi lại thời điểm lúc đó và tính thời gian kết thúc đông kết của hồ ximăng.

e) Tính ổn định thể tích

Ximăng phải đảm bảo tính ổn định thể tích để không bị biến dạng và nứt nẻ. Nguyên

nhân gây nên hiện tượng không ổn định thể tích là hàm lượng CaO, MgO tự do và khoáng

aluminat canxi (2CaO.Al2O3) lớn, các chất này khi cứng rắn thường nở thể tích. Mặt khác

nếu lượng nước sử dụng nhiều quá cũng gây nên hiện tượng co cho đá ximăng cũng như

bêtông và vữa.

Thông thường nếu ximăng rắn trong không khí thì bị co càn rắn trong nước thì có thể

không co hoặc bị nở chút ít.

Để xác định tính ổn định thể tích bằng phương pháp mẫu bánh đa, người ta trộn 300g

ximăng với nước thành hồ dẻo tiêu chuẩn, chia hồ ximăng thành 4 phần bằng nhau, nặn

mỗi phần thành 1 viên bi, đặt mỗi viên bi lên một tấm kính đã lau bằng dầu nhờn rồi rung

tấm kính cho đến khi các viên tạo thành hình tròn dẹt có đường kính 7 ÷ 8cm. bề dày chỗ

giữa chừng 1cm.

Dùng dao ẩm miết từ cạnh vào giữa để để mép mẫu mỏng và nhẵn mặt.

Đặt các mẫu đó vào thùng giữ mẫu (hình 3-4) rồi đậy nắp kín và giữ trong 24 ÷ 2 giờ kể

từ lúc tạo mẫu. Sau đó lấy ra khỏi thùng và tách mẫu ra khỏi tấm kính. Đặt hai mẫu trên

lưới thép trên, 2 mẫu trên lưới thép dưới của thùng chưng và luộc mẫu (hình 3-5).

Sau khi xếp mẫu, đun sôi nước trong 4 giờ liền, thời gian từ kúc đun đến lúc sôi không

quá 30 – 40 phút. Để mẫu nguội trong thùng đến nhiệt độ trong phòng rồi lấy ra quan sát.

Khi quan sát nếu thấy mẫu thử bị cong vênhvà có những vết nứt chạy xuyên tâm ra đến

mép thì ximăng được coi không ổn định thể tích (hình 3-6)


- 48 -

Hình 3-4: Thùng giữ mẫu

Hình 3 –6: Mẫu ximăng không

ổn định thể tích

Hình 3 –7: Mẫu ximăng ổn

định thể tích

Hình 3 –5: Thùng chưng và luộc

mẫu

Nếu các mẫu không bị cong vênh không có vết nứt hoặc chỉ có các chấm nhỏ và một

vài vết nứt ở giữa mẫu không chạy ra đến mép, thì ximăng được coi là có tính ổn định thể

tích (hình 3-7)

Ngoài phương pháp xác định tính ổn định thể tích bằng mẫu bánh đa còn có thể đô độ ổn

định thể tích bằng phương pháp Lơsatơlie.

f) Cƣờng độ chịu lực và mác của ximăng:

- Khái niệm: Ximăng dùng để chế tạo bêtông và vữa. Trong kết cấu bêtông và vữa

có thể chịu nén, chịu uốn. Cường độ chịu nén và chịu uốn của vữa ximăng càng cao thì

cường độ nén và uốn của bêtông và vữa càng lớn.

Giới hạn cường độ uốn và nén của vữa ximăng được dùng làm cơ sở để xác định mac

ximăng. Mác ximăng là chỉ tiêu cần thiết khi tính thành phần cấp phối bêtông và vữa. Theo

TCVN 6016-1995, mác của ximăng được xác định theo cường độ chịu uốn của các mẫu


- 49 -

Hình 4-8: Sơ đồ uốn mẫu Hình 4-9: Sơ đồ nén mẫu

hình dầm kích thước 40 x 40 x 160mm và cường độ chịu nén của các nửa mẫu hình dầm

sau khi uốn, các mẫu thí nghiệm này được bảo dưỡng 28 ngày trong điều kiện tiêu chuẩn

(một ngày trong khuôn ở môi trường nhiệt độ 27 10C, 27 ngày trong nước có nhiệt độ

bình thường).

Cường độ chịu lực của Ximăng pooclăng gồm các mác sau: PC30, PC40, PC50

Trong đó: + PC; ký hiệu cho Ximăng pooclăng (Portland Cement)

+ Các chỉ số 30,40,50 là giới hạn bề nén sau 28 ngày, tính bằng MPa

(N/mm2), xác định theo TCVN 6016-1995.

Cường độ ximăng phát triển không đều:

+ 3 ngày đầu đạt 40- 50% mac ximăng

+ 7 ngày sau đạt 60 - 70% mac ximăng

+ sau 7 ngày tốc độ đạt cường độ chậm, đến 28 ngày đạt mac ximăng

Trong quá trình vận chuyển ximăng hút ẩm dần dần bón cục, cường độ giảm đi, do dó

trước khi dử dụng ximăng nhất thiết phải thử lại cường độ và sử dụng nó theo kết quả kiểm

tra chứ không sử dụng vào mác ghi trên bao.

- Phƣơng pháp xác định:

Mác ximăng được xác định theo TCVN 6016-1995 là phương pháp dẻo (phương pháp

mềm).

Muốn xác định cường độ nén và uốn của ximăng phải đúc các mẫu thử hình lăng trụ tiêu

chuẩn (dầm) 40 x 40 x 160mm bằng vữa ximăng cát với tỷ lệ 1/3 theo khối lượng, tỷ lệ

N/X = 0,5. Lượng vật liệu trong một mẻ trộn là 450 2g ximăng, 1350 5g cát, 225 1g

nước.

Dùng các khuôn thép có kích thước 40x 40x160mm đúc 3 mẫu, gạt bằng và miết phẳng

bề mặt các mẫu, đặt các khuôn mẫu đó vào thùng giữ ẩm sau 24 2 giờ thì tháo khuôn lấy

mẫu ra ngâm vào nước, thể tích nước chứa trong thùng phải bằng 4 lần thể tích các mẫu thử

và mực nước phải cao hơn mặt mẫu không nhỏ hơn 5cm, thỉnh thoảng thêm nước để mực

nước không đổi. Sau 27 ngày lấy mẫu ra khỏi thùng nước, lau khô mặt mẫu rồi thử cường

độ ngay không để chậm quá 30 phút.

- Xác định cƣờng độ chịu uốn của mẫu thử: Đặt mẫu trên 2 gối tựa của máy thí

nghiệm theo sơ đồ (hình 3-8).

Sau khi uốn gãy các mẫu, lấy các nửa mẫu đem thử cường độ nén như sơ đồ (hình 3-9).

Cường độ chịu nén của mẫu ép tính bằng công thức:

1600

P

F

PRn ( Mpa, N/mm

2)


- 50 -

Diện tích mặt chịu nén ép là: 16cm2. cường độ chịu nén của vữa ximăng là chỉ số trung

bình của 6 kết quả nén được.

Từ giới hạn cường độ chịu nén trung bình của vữa ximăng tìm được, xác định mác

ximăng bằng cách so sánh cường độ với các mác ximăng quy định. Ví dụ cường độ chịu

nén trung bình của nhóm mẫu ximăng sau khi thí nghiệm là 34N/mm2, vậy ximăng thuộc

loại mác PC30. Ngoài phương phảp dẻo để xác định mác của ximăng như trên còn có thể

sử dụng phương pháp khô (cứng) với các mẫu hình lập phương cạnh 7,07cm và phương

pháp thử nhanh với các mẫu lập phương cạnh 2cm. Hiện nay các mẫu ximăng của nước ta

đều sử dụng phương pháp dẻo để xác định mác theo đúng tiêu chuẩn quy định của nhà

nước..

- Các yếu tố ảnh hƣởng đến cƣờng độ chịu lực của ximăng:

Cường độ chịu lực của ximăng phát triển không đều, trong 3 ngày đầu có thể đạt 40-

50%, 7 ngày đạt 60-70%, những ngày sau tốc độ tăng cường độ chậm đi, đến 28 ngày đạt

được mác. Tuy nhiên trong những điều kiện thuận lợi sự rắn chắc của nó có thể kéo dài vài

tháng và thậm chí hằng năm, cường độ cuối cùng có thể vượt gấp 2-3lần cường độ 28 ngày.

Cường độ của ximăng và tốc độ cứng rắn của nó phụ thuộc vào thành phần khoáng

cảu clinke, độ mịn của ximăng, độ ẩm và nhiệt độ của môi trường, thời gian bảo quản

ximăng.

Thành phần khoáng: Tốc độ phát triển cường độ của các khoáng rất khác nhau (hình

3-10). C3S (Bản thân nó có cường độ thấp nhưng lại phát triển nhanh ở thời kỳ đầu ) có tốc

độ nhanh nhất, sau 7 ngày nó đạt đến 70% cường độ 28 ngày, sau đó thì chậm lại. Trong

thời kỳ đầu (đến tuổi 28 ngày) C2S có tốc độ phát triển chậm (15% cường độ của C3S )

nhưng thời kỳ sau tốc độ này tăng lên và có thể vượt cả cường độ C3S. Khoáng C3S có

cường độ thấp nhưng lại phát triển nhanh ở thời kỳ đầu.

Độ mịn: độ mịn tăng thì mức độ thuỷ hoá của ximăng tăng và nâng cao cường độ

của nó.

Độ ẩm và nhiệt độ môi trường: có ảnh hưởng đến quá trình rắn chắc của ximăng vì

giai đoạn đầu của quá trình rắn chắc là thuỷ hoá. Để tạo môi trường ẩm, trong thực tế dùng

những phương pháp khác nhau như: tưới nước, phủ kết cấu bêtông bằng mùn cưa, phơi bào

hay cát ẩm, rồi định kỳ tưới nước, phủ bằng nhủ tương bitum hoặc vật liệu khác để tạo ra

lớp màng không cho hơi nước đi qua.

Tốc độ của các phản ứng giữa các khoáng clinke với nước tăng lên theo nhiệt độ quá

trình rắn chắc của ximăng có thể diễn ra ở một vùng nhiệt độ rộng: ở nhiệt độ bình thường

15-20oC

, chưng hơi (80-90oC

), gia công otocla (170-200oC

) và thậm chí ở cả nhiệt độ âm.

Trong Otocla, chỉ sau 4-6 giờ là bêtông đạt cường độ mac, còn chưng hơi thì chậm

hơn 2 lần

Thời gian bảo quản trong kho: càng dài thì cường độ của ximăng càng giảm đi dù

có bảo quản trong điều kiện tốt nhất. Thông thường trong điều kiện khí hậu của nước ta sau

03 tháng cường độ giảm đi 15-20%, sau 1 năm giảm đi 30-40%. Khi độ mịn của ximăng

càng lớn thì cường độ càng giảm nếu để dự trữ lâu.

Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của ximăng được quy định trong TCVN 2682-1999 Bảng

3-1.


- 51 -

Bảng 3-1

TÊN CHỈ TIÊU Mác

PC30 PC40 PC50

1.Giới hạn nén N/mm2 không nhỏ hơn

Sau 3 ngày

Sau 28 ngày

16

30

21

40

31

50

2. Độ nghiền mịn

- Phần còn lại trên sàng 0,08mm, nhỏ hơn (%)

- Bề mặt riêng xác định theo phương pháp Blaine

lớn hơn (cm2/g )

15

2700

15

2700

12

2800

3.Thời gian đông kết

- Bắt đầu không sớm hơn (phút)

- Kết thúc không muộn hơn (phút)

45

375

45

375

45

375

4. Độ ổn định thể tích được xác định theo phương

pháp Lơsatơie không lớn hơn (mm)

10

10

10

g) Khả năng chống ăn mòn của đá ximăng:

- Nguyên nhân:

Đá ximăng là loại vật liệu có cường độ chịu lực cao, khá bền trong môi trường ,tuy

nhiên sau một thời gian sử dụng đá ximăng thường bi ăn mòn làm giảm chất lượng công

trình.

Đá ximăng bị ăn mòn chủ yếu là do tác dụng của các chất khí và chất lỏng lên

các bộ phận cấu thành ximăng đã rắn chắc (chủ yếu là Ca(OH)2 và 3CaO. Al2O3. 6H2O).

Trong thực tế có hàng chục chất gây ra ăn mòn đá ximăng mặc dù chất gây ăn mòn rất đa

dạng nhưng có thể phân ra 3 nguyên nhân sau đây:

+ Sự phân rã các thành phần của đá ximăng, sự hoà tan và rửa trôi hyđrôxit

canxi.

+ Tạo thành các muối dễ tan do hyđrôxit canxi và các thành phần khác của đá

ximăng tác dụng với các chất xâm thực và sự rửa trôi các muối đó (ăn mòn axit, ăn mòn

manhezit).

+ Sự hình thành những liên kết mới trong các lỗ rỗng có thể tích lớn hơn thể

của các chất tham gia phản ứng tạo ra ứng suất gây nứt bêtông (ăn mòn sunpho anominat)

- Các dạng ăn mòn cụ thể:

+ Ăn mòn hoà tan: do sự tan của chủ yếu là Ca(OH)2 xảy ra nhanh, mạnh

dưới sự tác dụng của nước mềm (nước chứa ít các chất tan như nước ngưng tụ, nước mưa,

nước sông, nước đầm lầy). Sau 3 tháng rắn chắc hàm lượng Ca(OH)2 vào khoảng 10-15%

(tính theo CaO). Nếu sau khi hoà tan và rửa trôi mà nồng độ Ca(OH)2 giảm xuống thấp hơn

0,11% thì CSH và C3AH6 cũng bị phân huỷ. Khi Ca(OH)2 15-30% thì cường độ của đá

ximăng giảm đến 40- 50%.

+ Ăn mòn cacbonít: xảy ra khi nước có chứa CO2 (ở dạng áxit yếu). Lượng

CO2 tăng hơn mức bình thường sẽ làm vỡ màng cácbonát để tạo thàng bicácbonát axit canxi

dễ tan theo phản ứng:

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2


- 52 -

+ Ăn mòn axít: xảy ra trong dung dịch axits có PH<7. Axits tự do thường có trong

nước thải công nghiệp và cũng có thể tạo thành từ khí chứa lưu huỳnh trong các buồng đốt,

trong không gian của các xí nghiệp công nghiệp, ngoài SO2 còn có thể có các anhyđrít của

các axits khác, còn có Clo và các hợp chất chứa Clo. Khi chúng hoà tan vào nước bám trên

bề mặt bêtông cốt thép sẽ tạo nên các axit, ví dụ như: HCL, H2SO4. Axits tác dụng với

Ca(OH)2 trong đá ximăng tạo ra những muối tan (CaCl2), muối tăng thể tích (CaSO4.

2H2O)

HCl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2H2O

H2SO4 + Ca(OH)2 = CaSO4.2H2O

Ngoài ra axit có thể phá huỷ cả silicat canxi.

+ Ăn mòn manhê: Do các loại muối chứa manhê trong nước biển, nước ngầm, nước

chứa khoáng tác dụng với Ca(OH)2 tạo ra các sản phẩm dễ tan (CaCl2, CaSO4.2H2O) hoặc

không có khả năng dính kết [ Mg(OH)2].

+ Ăn mòn phân khoáng: là do nitrat amôn

2NH4NO3 + Ca(OH)2 +2 H2O = Ca(NO3)2.4H2O

Nitrat canxi tan rất tốt trong nước nên dễ bị rửa trôi. Phân kali gây ra ăn mòn đá

ximăng là do làm tăng độ hoà tan của Ca(OH)2 . Supephotpha là chất xâm thực mạnh là do

trong thành phần của nó có chứa Ca(H2PO4) thạch cao và cả áit photphoric.

+ Ăn mòn sunphát: sự ăn mòn nàt xảy ra khi hàm lượng sunphát >250 mg/l (tính

theo SO42-

)

3CaO.Al2O3.6H2O + 3CaSO4 + 25 H2O = 3CaO.Al2O3.3CaSO4.3H2O

Ăn mòn sunphát luôn xảy ra đối với công trình ven biển, công trình tiếp xúc với nước

thải công nghiệp và nước ngầm.

+ Ăn mòn của các chất hữu cơ: Đó là các axit béo (olein, stearin) khi tác dụng với

vôi gây ra rửa trôi. Dầu mỏ và các sản phẩm của nó (xăng, dầu hoả, dầu mazut) sẽ không có

hại cho ximăng nếu chúng không có chứa các loại ãit hữu cơ và các chất lưu huỳnh.

+ Ăn mòn do kiềm: có trong đá ximăng xảy ra ngay trong lòng khối bêtông giữa các

cấu tử với nhau. Bản thân clinke luôn chứa một lượng kiềm nhất định. Chúng có thể tác

dụng với kiềm của ximăng ngay ở nhiệt độ thường làm cho bề mặt của hạt cốt liệu nở ra

một hệ thống vết nứt, bạc màu. Sự phá hoại này có thể xảy ra khi kết thúc xây dựng 10 - 15

năm.

- Biện pháp hạn chế sự ăn mòn: Để bảo vệ ximăng khỏi bị ăn mòn một cách có

hiệu quả, phải tuỳ từng trường hợp cụ thể mà áp dụng những biện pháp thích hợp sau đây:

+ Giảm các thành phần khoáng gây ăn mòn: (CaO tự do, C3A, C3S) bằng cách lựa

chọn thành phần nguyên liệu thích hợp và áp dụng bịên pháp gia công nhiệt thích hợp

+ Giảm thành phần gây ăn mòn lớn nhất [Ca(OH)2]: bằng cách tiến hành cacbonat

hoá (cho tác dụng với CO2 để tạo thành CaCO3 hay silicat hoá (cho tác dụng với SiO2 vô

định hình) trên bề mặt sản phẩm.

+ Sử dụng các biện pháp cấu trúc: để tăng cường độ đặc chắc cho vật liệu (bằng

cách gia công kết hợp với lựa chọn thành phần vật liệu phù hợp).

+ Làm cho bề mặt nhẵn bóng, đặc sít: ngăn vật liệu với môi trường bằng cách ốp

vật liệu chống ăn mòn tốt hoặc làm thay đổi môi trường gây ăn mòn.

+ Thoát nước cho công trình

+ Tuỳ thuộc vào tính chất của môi trường ăn mòn mà lựa chọn sử dụng loại ximăng

cho phù hợp.


- 53 -

4.4.4. Sử dụng và bảo quản

a) Sử dụng:

Ximăng pooclăng là chất kết dính vô cơ quan trọng nhất trong xây dựng, nó được sử

dụng rộng rãi cho hầu hết các các công trình vì có tốc độ cứng rắn nhanh, cường độ chịu

lực cao, đông cứng được cả trên khô và trong nước, có khả năng dính bám tốt với cốt thép

(40daN/cm2), bảo vệ cho cốt thép không bị ăn mòn…Bên cạnh những ưu điểm trên, ximăng

pooclăng còn có một số nhược điểm:

+ Dễ bị ăn mòn do nước mặn, nước thải công nghiệp.

+ Toả nhiệt nhiều

+ Cường độ giảm đi khi thời gian dự trữ ximăng kéo dài.

Chú ý : + Không nên dùng ximăng mác cao để xây dựng các công trình bêtông có thể

tích lớn.

+ Các công trình xây dựng trong môi trường nước ăn mòn mạnh (nước biển,

nước thải công nghiệp).

+ Công trình chịu nhiệt, chịu axit.

Những loại công trình này cần phải sử dụng những loại ximăng đặc biệt.

b) Bảo quản

Ximăng mác cao có độ mịn cao nên dễ hút nước trong không khí làm cho ximăng bị

ẩm đóng vón thành cục, cường độ giảm, do đó ximăng phải bảo quản tốt bằng cách:

+ Khi vận chuyển ximăng rời phải dùng xe chuyên dụng

+ Kho chứa ximăng phải đảm bảo không dột, không hắt, xung quanh có rãnh

thoát nước, sàn kho cách đất 0,5m, cách tường ít nhất 20 cm.

+ Trong kho các bao ximăng không được xếp quá 10 bao mà phải xếp riêng

theo từng lô.

4.5. CÁC LOẠI XIMĂNG KHÁC

4.5.1.Ximăng poóclăng trắng và màu

a) Ximăng trắng: Sản xuất từ đá vôi và đất sét trắng. có các mác PCW25;

PCW30; PCW40. Phương pháp xác định mác ximăng tương tự như ximăng poóclăng và

được qui định theo tiêu chẩn TCVN4032 - 1985.

Dùng chế tạo vữa trang trí, vữa granite, sản xuất gạch hoa …

b) Ximăng màu: Chế tao bàng cách nghiền chung clinke ximăng trắng với

các chất tạo màu vô cơ. Sử dụng chế tạo vữa và bê tông trang trí.

4.5.2. Ximăng poóclăng puzơlan

a) Sản xuất: Ximăng puzơlan được chế tạo bằng cách cùng nghiền mịn hỗn hợp

clinke xi măng pooclăng với phụ gia hạt tính puzơlan đã nghiền mịn với ximăng pooclăng.

Tùy theo bản chất của phụ gia hạt tính puzơlan mà tỷ lệ pha vào clinke ximăng hoặc

Ximăng pooclăng được quy định từ 15-40% tính theo khối lương ximăng poclăng puzơlan.

b) Tính chất cơ bản: Theo độ bền nén Ximăng pooclăng puzơlan được phân làm 3

mác PCPUZ20, PCPUZ30, PCPUZ40.

Trong đó: + PCPUZ30: là ký hiệu cho Ximăng poclăng puzơlan.

+ Các trị số: 20,30,40 là giới hạn bền nén của mẫu chuẩn sau 28

ngày dưỡng hộ và được tính bằng N/mm2 , xác định theo TCVN 4032-1985.

Ximăng pooclăng pulozan phải đảm bảo các yêu cầu theo TCVN 4033-1995 quy định

như Bảng 3-2.


- 54 -

Bảng 3-2

Tên Chỉ tiêu Mác

PCPUZ20 PCPUZ30 PCPUZ40

1. Giới hạn bền nén, N/mm2 không nhỏ hơn

- Sau 7 ngày đêm 13 18 25

- Sau 28 ngày 20 30 40


- Phần còn lại trên sàng có kích thước lỗ 0,08mm,

%, không lớn hơn

15

15

15


cm2/g, không nhỉ hơn

2600

2600

2600

3. Thời gian đông kết

- Bắt đầu không sớm hơn (phút) 45 45 45

- Kết thúc không muộn hơn (giờ) 10 10 10

4. Độ ổn định thể tích, xác định theo phương pháp

Lơsatơlie không lớn hơn (mm)

10

10

10

Ximăng poclăng puzolan khi thủy hoá tỏa ra một lượng nhiệt ít hơn so với Ximăng

poclăng và khả năng chống ăn mòn cũng tốt hơn.

c) Sử dụng và bảo quản

- Sử dụng: Do tính chất trên nên Ximăng pooclăng poluzan được sử dụng cho các

công trình trong nước như hải cảng, kênh mương, đập nước, ngoài ra còn dùng Ximăng

poclăng poluzan cho những công trình có kết cấu khối lượng lớn vì nó toả nhiệt ít.

- Bảo quản: giống như Ximăng poclăng thường, Ximăng poclăng pulozan cũng cần

đựơc bảo quản tốt để chống ẩm để hạn chế mức độ giảm cường độ.

4.5.3. Ximăng poóclăng bền sunphát:

a) Sản xuất: Ximăng pooclăng bền sun phát là sản phẩm được nghiền mịn từ Clinke

Ximăng poclăng bền sun phát với thạch cao

Clinke Ximăng poclăng sun phat được sản xuất như clinke ximăng trắng nhưng thành

phần khoáng vật được quy định chặt chẽ hơn, đặc biệt là phải hạn chế thành phần C3A

(Bảng 3-3)

Bảng 3-3

Chỉ tiêu

Mác (%)

Bền sunphat

thƣờng

Bền sun phat

cao

PCS30 PCS40 PCHS30 PCHS40

Hàm lượng manhê ôixit (MgO), không lớn

hơn

5

5

5

5

Hàm lượng Sắt oxit (Fe2O3), không lớn hơn 6 6 - -

Hàm lượng Silic ôxit(SiO2), không nhỏ hơn 20 20 - -

Hàm lượng Anhyđric Sunphuric (SO3)

không lớn hơn

3

3

2,3

3


- 55 -

Hàm lượng trị canxi aluminat (C3A) không

lớn hơn

8

8

5

5

Tổng hàm lượng khoáng (C4AF + 2C3A),

không lớn hơn

-

-

25

25

Tổng hàm lượng khoáng (C3S + C3A),

không lớn hơn

58

58

-

-

b) Tính chất cơ bản:

Ximăng pooclăng bền sun phat gồm hai nhóm:

+ Ximăng pooclăng bền sunphat thường: PCs30; PCs40

+ Ximăng pooclăng bền sunphat cao : PCHS30; PCHS40

Trong đó: + PCs là ký hiệu Ximăng pooclăng bền sun phát

+ Các tri số 30,40 là giưói hạn bền nén của mẫu chuẩn sau 28 ngày dưỡng

hộ, tính bằng N/ mm2 và xác định theo TCVN 4032-1985

Chất lượng Ximăng poclăng bền sunphat phải đảm bảo các yêu cầu theo TCVN 6067-

1995 quy định như bảng 3-4

Bảng 3-4

Chỉ tiêu

Mức (%)

Bền sunphat

thƣờng

Bền sun phat

cao

PCs30 PCs40 PCHS30 PCHS40

1. Độ nở sunphat sau 14 ngày không lớn

hơn (%)

0,04

0,04

2. Giới hạn bền nén, N/mm2 không nhỏ hơn

- Sau 3 ngày đêm

- Sau 28 ngày

11

30

14

40

11

30

14

40


- - Phần còn lại trên sàng có kích thước lỗ

0,08mm, %, không lớn hơn

- - Bbè mặt riêng xác định theo phương

pháp Blaine cm2/g, không nhỏ hơn

15

2500

12

2800

15

2500

12

2800



- Kết thúc không muộn hơn (giờ)

45

375

45

375

45

375

45

375

Ximăng pooclăng bền sunphat toả nhiệt ít hơn và có khả năng chống ăn mòn sunphat tốt

hơn Ximăng thường.


- Sử dụng:

+ Sử dụng cho các công trình xây dựng trong môi trường xâm thực sunphat.

+ Sử dụng cho các công trình xây dựng trong môi trường khô, môi trường nước

ngọt.

- Bảo quản: Giống như ximăng pooclăng thường


- 56 -

4.5.4. Ximăng poóclăng ít toả nhiệt

a) Sản xuất:

Ximăng pooclăng ít toả nhiệt là sản phẩm nghiền mịn từ clinke của ximăng pooclăng ít

toả nhiệt với thạch cao.

Clinke ximăng ít toả nhiệt được sản xuất như clinke thường nhưng thành phần hoá

học, khoáng được quy định ở TCVN 6069-1995 (bảng 3-5)

Bảng 3-5

Tên chỉ tiêu Loại xi măng

PCLH30A PCLH30 PCLH40A

1. Hàm lượng anhyđric sunfuric (SO3), %

không lớn hơn

2. Hàm lượng khoáng C3S, % không lớn hơn



2,3

35

40

7

-

-

-

-

-

-

-

-

b) Tính chất cơ bản

Ximăng ít toả nhiệt là tên gọi chung cho loại ximăng toả nhiệt ít và toả nhiệt

vừa.

Tuỳ theo nhiệt thuỷ hoá và cường độ chịu nén, ximăng pooclăng ít toả nhiệt

được phân ra làm 3 loại: PCLH30A, PCLH30, PCLH40.

Trong đó: + PCLH30A : là kí hiệu của ximăng pooclăng ít tỏa nhiệt với giới hạn bền nén sau

28 ngày dưỡng hộ, không nhỏ hơn 28 ngày.

+ PCLH30, PCLH40 : là kí hiệu của ximăng pooclăng toả nhiệt vừa giới hạn

bền nén sau 28 ngày dưỡng hộ, không nhỏ hơn 30N/mm2 và 40Nmm

2

Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của ximăng pooclăng ít toả nhiệt được quy định ở TCVN

6069- 1995 như bảng 3-6

Bảng 3-6

Tên Chỉ tiêu Loại ximăng

PCLH30A PCLH30 PCLH40

1. Nhiệt thuỷ hoá, Cal/g, không lớn hơn

- Sau bảy ngày

- Sau 28 ngày

60

70

70

80

70

80

2. Giới hạn bền nén, N/mm2, không nhỏ hơn

- Sau bảy ngày

- Sau 28 ngày

18

30

21

30

28

40

3. Độ mịn

- Phần còn lại trên sàng 0,08mm, %, không lớn hơn


cm2/g, không nhỏ hơn

15

2500

15

2500

15

2500




45

10

45

10

45

10

5. Độ ổn định thể tích, xác định theo phương pháp

Lơsatơlie không lớn hơn (mm)

10

10

10


- 57 -


- Sử dụng: + Dùng để thi công các công trình thuỷ điện, thuỷ lợi, giao thông,vv…

+ Các công trình có thể tích bêtông khối lớn

- Bảo quản: Giống như các loại ximăng pooclăng

4.5.5.Ximăng xỉ hạt lò cao

a) Sản xuất:

Được sản xuất bằng cách nghiền mịn hỗn hợp clinke ximăng pooclăng với xỉ hạt lò

cao và một lượng thạch cao cần thiết hoặc bằng cách trộn thật nhiều xỉ hạt lò cao đã nghiền

mịn với ximăng pooclăng. Hàm lượng sử dụng pha trộn bằng 20-60% khối lượng ximăng.

Xỉ hạt lò cao là loại xỉ thu được khi luyện gang và được làm lạnh nhanh tạo thành các hạt

nhỏ, xỉ này chứa nhiều các oxít như: Fe2O3, Al2O3 , SiO2 , CaO , MgO , TiO2 ,vv…

b) Tính chất cơ bản

Ximăng poolăng xỉ hạt lò cao có hàm lượng CaO tự do thấp nên bền hơn ximăng

pooclăng thường, lượng nhiệt toả ra khi rắn chắc cũng nhỏ hơn 2-2,5 lần.

Theo cường độ chịu nén ximăng pooclăng xỉ hạt lò cao được chia làm 5 mác: PC20,

PC25 , PC30 , PC35, PC40

Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của ximăng pooclăng xỉ hạt lò cao được quy định trong TCVN

4316- 1986 (bảng 3-7)

Bảng 3-7

Tên chỉ tiêu Mác ximăng

PC20 PC25 PC30 PC35 PC40

1. Giới hạn bền nén sau 28 ngày đêm,

N/mm2 không nhỏ hơn

20

25

30

35

40

2. Giới hạn bền uốn sau 28 ngày đêm,

N/mm2, kông nhỏ hơn

3,5

4,5

5,5

6,0

6,5




45

10

45

10

45

10

45

10

45

10

4. Tính ổn định thể tích

- Thử theo phương pháp bánh đa

- Thử theo phương pháp Lơsatơlie, mm,

không lớn hơn

Tốt

10

Tốt

10

Tốt

10

Tốt

10

Tốt

10

Độ mịn: Phần còn lại trên sàng 0,08 mm,

không lớn hơn (%)

15

15

15

15

15

c) Công dụng và bảo quản

- Công dụng:

+ Do lượng nhiệt toả ra ít nên ximăng pooclăng xỉ hạt lò cao được sử dụng để

xây dựng các công trình có thể tích bêtông khối lớn.

+ Ngoài ra ximăng này còn được sử dụng để xây dựng các loại công trình

khác như :ximăng pooclăng thường.

- Bảo quản:

+ Ximăng pooclăng xỉ hạt lò cao cần được bảo quản tốt để tránh ẩm như các

loại ximăng khác.

+ Kho chứa ximăng phải đảm bảo khô, sạch, cao, có tường bao che chắn.


- 58 -

+ Kho ximăng, các bao không được xếp cao quá 10 bao, xếp cách tường ít

nhất 20cm và để riêng từng lô.

4.5.6. Ximăng poóclăng hỗn hợp

a) Sản xuất: Ximăng pooclăng hỗn hợp là loại chất kết dính thuỷ, được chế tạo

nghiền mịn hỗn hợp clike ximăng pooclăng với các phụ gia khoáng và một lượng thạch cao

cần thiết hoặc bằng cách trộn đều các phụ gia khoáng đã nghiền mịn với ximăng pooclăng

không chứa phụ gia.Clinke ximăng pooclăng dùng để sản xuất ximăng pooclăng hỗn hợp có

hàm lượng manhê oxit (MgO) không lớn hơn 5%.

Phụ gia khoáng bao gồm phụ gia khoáng hạt tính và phụ gia đầy. Phụ gia khoáng hạt

tính điển hình như puzolan, phụ gia đầy chủ yếu đóng vai trò cốt liệu mịn, làm tốt thành

phần hạt và cấu trúc của đá ximăng pooclăng hỗn hợp. Tổng hàm lượng các khoáng (không

kể thạch cao) không lớn hơn 40%tính theo khối lượng ximăng.

b) Tính chất cơ bản: Theo cường độ chịu nén mác của đá ximăng hỗn hợp gồm

PCB30 và PCB40. Trong đó: PCB là quy ước cho ximăng hỗn hợp.

Các trị số 30 và 40 là giới hạn cường độ nén của các mẫu vữa ximăng sau 28 ngày

bảo dưỡng tính bằng N/mm2 , xác định theo tiêu chuẩn TCVN 6016-1995.

Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của ximăng pooclăng hỗn hợp được quy định trong

TCVN 6260-1997 như bảng 3-8

Bảng 3-8

Các chỉ tiêu Mác

PCB30 PCB40

1. Cường độ nén, N/mm2 , không nhỏ hơn

- 72 giờ ± 5 phút 14 18

- 28 ngày ± 2 giờ 30 40


- Bắt đầu không nhỏ hơn (phút) 45 45

- Kết thúc không lớn hơn (giờ) 10 10

3. Độ mịn

- Phần còn lại trên sàng 0,08mm, không lớn hơn (%) 12 12

- Bề mặt riêng, xác định theo phương pháp Blaine, cm2/g không

lớn hơn (%)

2700

2700

4. Độ ổn định thể tích

- Xác định theo phương pháp Lơsatơlie, mm, không nhỏ hơn (%) 10 10

5. Hàm lượng anhyđrit sunphuric (SO3), %, không lớn hơn (%) 3,5 3,5

c) Công dụng và bảo quản

- Công dụng:

+ Ximăng pooclăng hỗn hợp có khả năng chịu phèn, mặn , do đó rất thích hợp để

xây dựng các công trình thoát lũ ra biển, các công trình ngăn mặn,vv…

+ Ximăng hỗn hợp cũng được sử dụng để xây dựngcác công trình bình thường khác

giống như ximăng pooclăng thường.

- Bảo quản:

+ Ximăng này cần được bảo quản tránh ẩm.

+ Kho chứa ximăng phải đảm bảo khô, sạch, cao, có tường bao và mí che chắn.

+ Trong kho các bao ximăng không được xếp cao quá 10 bao, cách tường ít nhất 20

cm và riêng theo từng lô.


- 59 -


Bài 4.1: Hãy tính lượng đá thạch cao thiên nhiên cần thiết để sản xuất 10 tấn thạch

cao xây dựng (không có tạp chất). Biết đá thạch cao có 85% CaSO4.2H2O và độ ẩm là 2%.

Bài 4.2: Khi nung thạch cao xây dựng từ đá thạch cao thiên nhiên ( ở trạng thái khô)

có 80% CaSO4.2H2O. Lượng thạch cao xây dựng sẽ thu được là bao nhiêu? (% khối lượng

so với đá thạch cao thiên nhiên).

Bài 4.3: Cần bao nhiêu đá vôi có hàm lượng CaCO3 là 92% và độ ẩm 5% để sản xuất

10 tấn CaO. Nếu năng suất toả nhiệt của than đá 6300kcal/kg, thì cần bao nhiêu than để sản

xuất 10T CaO này. Giả thiết bỏ qua lượng nhiệt mất vô ích và sự cháy không hoàn toàn.

Bài 4.4: Hãy xác định (% khối lượng) của CaO so với đá vôi khi nung vôi. Biết đá có

độ ẩm 3% và chứa lượng CaCO3 là 85%.

Bài 4.5: Tính độ hoạt tính của vôi thu được khi nung đá vôi có độ ẩm 2%, lượng

CaCO3 là 80% và mất khi nung là 5% (chủ yếu là các tạp chất cháy, không kể phần CO2

bay hơi do phân huỷ đá vôi).

Bài 4.6: Tính (% khối lượng) vôi thu được từ đá vôi có độ ẩm 2%; lượng CaCO3:

85%. Độ hoạt tính cao nhất có thể có là bao nhiêu nếu lượng mất khi nung là 4% (không kể

phần CO2 bay hơi do phân huỷ đá vôi)

Bài 4.7: Tính hàm lượng Ca(OH)2 theo % khối lượng thu được khi tôi loại vôi được

sản xuất từ đá vôi có độ ẩm 3% và hàm lượng CaCO3 là 80%.

Bài 4.8: Tính lượng vôi nhuyển thu được từ 10 tấn vôi, Vôi này có độ hoạt tính 100%.

Biết trong vôi nhuyễn có 52% là Ca(OH)2. Nếu khối lượng riêng của Ca(OH)2 là 2T/m3,

khối lượng riêng của nước là 1T/m3, và trong vôi nhuyễn chứa 2% bọt khí thì khối lượng

thể tích của loại vôi này là bao nhiêu?

Bài 4.9: Cần bao nhiêu vôi sống có độ hoạt tính 100% để thu được 1,5m3 vôi nhuyễn

tinh khiết có khối lượng thể tích 1400kg/m3. Biết khối lượng riêng của Ca(OH)2 là

2,05 g/cm3, của nước là 1,0g/cm

3 và trong vôi nhuyễn có 1% bọt khí.

Bài 4.10: Để sản xuất ximăng pooclăng nhà máy nhận được hai loại nguyên liệu chính

có thành phần hoá học ở bảng dưới đây:

Hãy tính sơ bộ tỉ lệ phối hợp giữa đá vôi và đất sét để clinke ximăng có hệ số bão hoà

Kbh = 0,9. Kiểm tra hàm lượng MgO trong nguyên liệu sau khi phối hợp với tỉ lệ tính toán

ấy.

Bài 4.11: Cần bao nhiêu phụ gia tăng dẻo để chế tạo 20 tấn ximăng pooclăng tăng

dẻo. Biết khối lượng phụ gia tăng dẻo cho vào ximăng (theo chất khô) là 0,2 % và dung

dịch của phụ gia tăng dẻo chứa 50% nước.

Bài 4.12: Xác định độ rỗng của một loại đá ximăng rắn chắc từ hồ ximăng có lượng

nước nhào trộn 28% (so với khối lượng ximăng ). Biết lượng nước tham gia vào thành phần

Nguyên liệu CaO (%) MgO (%) SiO2 (%) Al2O3 (%) Fe2O3 (%)

Đá vôi 48 5 8 1 0,7

Đất sét 6 1 55 10 6


- 60 -

của đá là 20% (so với khối lượng ximăng ); Khối lượng riêng của ximăng là 3,1 T/m3 , của

nước là 1T/m3; trong hồ ximăng có 2% bọt khí ; khi rắn chắc hồ ximăng co thể tích 1%. giả

thiết trong đá ximăng không có nước tự do và sự sai lệch khi quan niệm đá ximăng là hỗn

hợp cơ học giữa ximăng và nước liên kết sai số so với thực tế là không đáng kể.

Bài 4.13: Xác định khối lượng thể tích và khối lượng riêng của đá ximăng rắn chắc từ

hồ ximăng có tỷ lệ nước nhào trộn và nước liên kết là 31% và 16% (so với khối lượng

ximăng ). Biết khối lượng riêng của ximăng và nước là 3,1 T/m3 và 1,0T/m

3. Khi rắn chắc

hồ ximăng co thể tích 0,5 % và trong hồ ximăng có 1,9 bọt khí, các giả thiết như bài 12.

Bài 4.14: Để chế tạo ximăng poolăng có các hệ số về thành phần hoá học là: m = 1,9

÷ 2,4; n = 1,7 ÷ 3,5 và p = 1 ÷ 3. Nhà máy đã sử dụng nguyên liệu có thành phần hoá học

theo bảng sau đây:

Nguyên liệu CaO (%) MgO(%) SiO2(%) Al2O3(%) Fe2O3(%)

Đá vôi 48 4.8 9 2 0,5

Đất sét 10 0 54 10 4

Theo kiến nghị tỉ lệ giữa đất sét và đá vôi là 1:5. Hãy kiểm tra cấp phối này theo các hệ

số trên và kiểm tra thành phần MgO trong nguyên liệu.

Bài 4.15: Xác định độ co ngót của một loại hồ ximăng khi rắn chắc thành đá ximăng.

Biết lượng nước nhào trộn trong hồ ximăng là 32% và nước tham gia vào thành phần của đá

ximăng là 20% (so với khối lượng ximăng). Đá ximăng có độ rỗng là 12%; hồ ximăng có

2% bọt khí. Khối lượng riêng của ximăng và của nước là 3,1g/cm3 và 1,0g/cm

3. Giả thiết

như bài 12.

Bài 4.16: Hãy xác định mác cho một loại ximăng theo tiêu chuẩn hiện hành. Biết việc

chế tạo mẫu, bảo quản và thí nghiệm theo TCVN2682-92 và kết quả nén 6 nữa mẫu thí

nghiệm có kết quả là (ở tải trọng phá hoại): 8,0T; 7,88T; 8,2T; 8,1T; 8,0T và 7,9T.


- 61 -

CHƢƠNG 5: BÊ TÔNG


5.1.1. Khái niệm

- Bê tông là loại vật liệu đá nhân tạo do hỗn hợp của các chất kết dính vô cơ (xi

măng, vôi silic, thạch cao…) nước và cát hạt rời rạc của cát, sỏi, đá dăm (được gọi là cốt

liệu - bộ khung chịu lực) nhào trộn theo một tỷ lệ thích hợp rắn chắc lại mà thành. Cũng có

thể dùng chất kết dính hữu cơ như bitum, guđrông chế tạo nên bê tông atphan hoặc chất

dẻo (pôlime) chế tạo nên bêtông polime.

- Trong bêtông ngoài các thành phần cơ bản trên (chất kết dính, nước, cốt liệu) có

thể thêm vào các chất phụ gia nhằm cải thiện các tính chất của bê tông như: tăng tính lưu

động của hỗn hợp bêtông, giảm lượng dùng nước và ximăng, điều chỉnh thời gian ninh kết

và rắn chắc, nâng cao tính chống thấm của bêtông…

- Trong bêtông ximăng cốt liệu thường chiếm 80-85%, còn ximăng chiếm từ 15-

20% khối lượng

- Bê tông và bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi trong xây dựng hiện đại

Ưu điểm: + Cường độ tương đối cao

+ Có thể tạo mọi hình dáng khác nhau

+ Tính chịu lực tốt

+ Giá thành tương đối rẻ vì sử dụng rộng rãi nguồn nguyên liệu địa phương

+ Ổn định đối với nắng mưa, nhiệt độ ẩm

Nhược điểm: + Nặng từ 0= 2200 - 2500 kg/m3

+ Cách âm, cách nhiệt kém

5.1.2. Phân loại

có nhiều cách phân loại

a) Theo dạng chất kết dính

- Bê tông ximăng: chất kết dính là ximăng và chủ yếu là ximăng Pooclăng và các

dạng khác của nó.

- Bê tông silicat: chế tạo từ nguyên liệu vôi và cát silic nghiền, qua xử lý chưng hấp

ở nhiệt độ và áp suất cao.

- Bêtông xỉ: chất kết dính là các loại xỉ lò cao trong công nghiệp luyện thép hoặc xỉ

nhiệt điện, có thể không dùng clinke ximăng, phải qua xử ký nhiệt ẩm ở áp suất thường hay

áp suất cao

- Bêtông polime: chất kết dính là chất dẻo hoá học và phụ gia vô cơ.

b) Theo dạng cốt liệu:

- Bêtông cốt liệu đặc

- Bêtông cốt liệu rỗng

- Bêtông cốt liệu đặc biệt (chống phóng xạ, chịu nhiệt và chịu axit)

c) Theo khối lƣợng thể tích:

- Bêtông đặc biệt nặng: 0 > 2500 kg/m3, được chế tạo bằng các cốt liệu đặc chắc và

từ các loại đá chứa quặng. Bêtông này ngặn chặn đựơc các tia X và tia Y.

- Bêtông nặng: (0= 1800-2500 kg/m3) loại này đựơc sử dụng phổ biến trong xây dựng

cơ bản và dùng sản xuất các loại vật liệu chịu lực.


- 62 -

- Bêtông nhẹ (0= 500- 1800 kg/m3) : gồm bêtông chế tạo từ cốt liệu rỗng thiên

nhiên, nhân tạo và bêtông tổ ong không cốt liệu.

- Bêtông đặc biệt nhẹ: cũng là bê tông tổ ong và bêtông cốt liệu rỗng nhưng có 0<

500 kg/m3.

Do khối lượng thể tích của bêtông biến trong phạm vi rộng nên độ rỗng của chúng cũng

thay đổi đáng kể như: bêtông tổ ong dùng để cách nhiệt có r = 70- 85%, bêtông thuỷ công r

= 8- 10 %.

d) Theo công dụng

- Bêtông dùng trong kết cấu bêtông cốt thép (móng, cột, dầm, sàn).

- Bêtông thuỷ công dùng để xây đập, phủ mái kênh và các công trình dẫn nước.

- Bêtông dùng cho mặt đường, sân bay, lát vỉa hè.

- Bêtông dùng cho kết cấu bao che (thường là bêtông nhẹ)

- Bê tông có công dụng đặc biệt như bêtông chịu nhiệt, chịu axit, chống phóng xạ.

5.2. VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG NẶNG

5.2.1. Ximăng

a) Vai trò của ximăng: Ximăng là thành phần chất kết dính để liên kết các

hạt cốt liệu với nhau tạo ra cường độ cho bê tông. Chất lượng và hàm lượng ximăng là yếu

tố quan trọng quyết định cường độ chịu lực của bêtông.

b) Yêu cầu đối với ximăng: Để tạo ra ximăng ta có thể dùng: ximăng

pooclăng bền sunphat, ximăng pooclăng xỉ hạt lò cao, ximăng puzolan, ximăng pooclăng

hỗn hợp, ximăng ít toả nhiệt và các loại ximăng khác thoả mản các yêu cầu quy phạm

Khi sử dụng ximăng để chế tạo bêtông ta phải lựa chọn mác ximăng (thông thường

ta chọn mác ximăng theo mác bêtông (bảng 5 -1) để đảm bảo mác bêtông thiết kế và kinh

tế.

* Chú ý

+ Không nên dùng ximăng mác thấp để chế tạo bêtông mác cao và ngược lại.

+ Lượng ximăng tối thiểu cho 1 m3 bêtông (kg) phải phù hợp với bảng 5 -2.

Bảng 5-1

Mác Bêtông 100 150 200 250 300 350 400 500 600

Mác xi măng 200 300 300

-

400

400 400

-

500

400

-

500

500

-

600

600 600

Bảng 5-2

Điều kiện làm việc của kết cấu công

trình

Phƣơng pháp đầm chặt

Bằng tay Bằng máy

- Trực tiếp tiếp xúc với nước 265 240

- Bị ảnh hưởng của mưa gió không có

phương tiện bảo vệ 250 220

- Không bị ảnh hưởng của mưa gió 220 200

Chú ý: Nếu bêtông có sử dụng phụ gia thì chúng ta cần phải đánh giá sự tương thích

giữa phụ gia và ximăng một cách đúng đắn để lựa chọn tỷ lệ thích hợp.


- 63 -

5.2.2. Nƣớc

a) Vai trò của nƣớc: là là thành phần giúp cho ximăng phản ứng tạo ra sản phẩm

thuỷ hoá làm cho cường độ bêtông tăng lên. Nước còn tạo ra độ lưu động cần thiết để quá

trình thi công đựơc dễ dàng.

b) Yêu cầu đối với nƣớc:

- Nước phải đảm bảo chất lượng tốt: không gây phản ứng xấu đến thời gian đông kết

và rắn chắc của ximăng, không gây ăn mòn cho cốt thép.

- Nước phải dùng được là loại nước dùng cho sinh hoạt: nước máy, nước giếng

- Các loại nước không đựơc dùng: nước ao, hồ, cống rãnh, nước chứa dầu mỡ,

đường nước có độ PH < 4 (môi trường axit) nước có chứa suphat lớn hơn 0,27% (tính theo

lượng SO2-

4 )

- Nước biển có thể dùng để chế tạo bêtông cho những kết cấu làm việc trong nước

biển nếu tổng các loại muối trong nước biển không lớn hơn 32g/1lít nước.

- Chất lượng của nước được đánh giá bằng phân tích hoá học, ngoài ra về mặt định

tính cũng có thể đánh giá sơ bộ bằng cách so sánh cường độ của bêtông chế tạo bằng nước

sạch và nước cần kiểm tra.

5.2.3. Cát

a) Vai trò của cát: cát là cốt liệu nhỏ cùng với ximăng để lấp đầy lỗ rỗng

giữa các hạt cốt liệu lớn (đá, sỏi) và bao bọc xung quanh các hạt cốt liệu lớn tạo ra khối

lượng đặc chắc. Cát là thành phần cùng với cốt liệu tạo ra khung chịu lực cho bêtông.

b) Yêu cầu:

- Cát dùng để chế tạo bêtông có thể là cát thiên nhiên hay cát nhân tạo (được nghiền

từ các loại đá đặc hoặc đá rỗng) có cỡ hạt từ 0,14 đến 5mm.

- Chất lượng của cát để chế tạo bêtông nặng phụ thuộc chủ yếu vào thành phần hạt,

độ lớn và hàm lượng tạp chất.

+ Thành phần hạt: của cát được xác định bằng cách lấy 1000g cát (đã sấy

khô) sàng qua bộ sàng tiêu chuẩn 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14 mm. Sau đó tính lượng sót

riêng biệt trên mỗi sàng ai (%) đó là tỷ số % lượng sót trên mỗi sàng (mi) so với toàn bộ

lượng cát đem thí nghiệm (m).

%100m

ami

i

Sau đó tính lượng sót tích luỹ Ai (%) trên mỗi sàng, tức là tổng luợng sót riêng biệt kể rừ

sàng lớn nhất a2,5 đến sàng cần xác định ai

Ai = a2,5 + a1,25 + …….+ ai

Thành phần hạt của cát phải thoả mãn theo TCVN 1770-1986 (Bảng 5-3).

Bảng 5-3

Kích thƣớc mắt sàng (mm) 2,5 1,25 0,63 0,315 0,14

Lƣợng sót tích luỹ trên sàng 0-20 15-45 35-70 70-90 90-100

Từ yêu cầu về thành phần hạt ta xây dựng biểu đồ chuẩn:. (hình 5 -1)

Sau khi sàng phân tích và tính

kết quả lượng sót tích luỹ ta vẽ đường

biểu diễn cấp phối hạt. Nếu đường biểu


- 64 -

Hình 4-1:

Hình 5.1:Biểu đồ thành phần hạt của cát

diễn cấp phối hạt nằm trong phạm vi

cho phép thì loại cát đủ tiêu chuẩn về

thành phần hạt.

+ Độ lớn: độ lớn của cát có ảnh

hưởng đến lượng dùng ximăng và

đựơc biểu thị bằng môđun độ lớn.

Môđun độ lớn (Mdl) được xác

định bằng công thức:

100

14,0315,063,025,15,2 AAAAAM dl

Trong đó: A2,5 , A1,25 , A0,63, A0,315 , A0,14 : là lượng sót tích luỹ trên các sàng có kích thước

mắt sàng tương ứng là 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14 mm.

Theo mô đun độ lớn, khối lượng thể tích xốp, lượng hạt nhỏ hơn 0,14mm và đường biểu

diễn thành phần hạt cát dùng cho bêtông nặng được chia ra làm 04 nhóm: to, vừa, nhỏ và

rất nhỏ như Bảng 5 - 4.

Bảng 5-4

Tên các tiêu đề Mức theo nhóm cát

To Vừa Nhỏ Rất nhỏ

1.Mô đun độ lớn Lớn hơn

2,5 đến 3,3

2 đến

2,5

1 đến nhỏ

hơn 2

0,7 đến

nhỏ hơn 1

2. Khối lượng thể tích xốp (kg/m3) 1400 1300 1200 1150

3. Lượng hạt nhỏ hơn 0,14mm tính

bằng % khối lượng cát không lớn hơn

10

10

20

35

Tuỳ theo nhóm cát mà đường biểu diễn thành phần hạt nằm trong vùng gạch của

biểu đồ sau (Bảng 5-5)

Bảng 5-5

Nhóm cát


Vùng 1 Vùng 1 Vùng 2 Vùng 3

Cát phải đảm bảo chỉ tiêu ở Bảng 5-4, thuộc nhóm to và vừa cho phép sử dụng cho

bêtông tất cả các mác, cát nhóm nhỏ được phép sử dụng cho bêtông mác tới 300, còn cát

nhóm rất nhỏ được sử dụng cho bêtông mác tới 100

Lượng tạp chất: cát càng sạch thì chất lượng của bêtông càng tốt

Theo TCVN 1770-1986 cát dùng cho bêtông nặng phải đảm bảo độ sạch theo đúng

quy định ở Bảng 5-6.


- 65 -

Bảng 5-6

Tên chỉ tiêu

Mức theo mác bêtông

Nhỏ hơn

100

150-

200

Lớn hơn

200

1. Sét, á sét, các tạp chất khác ở dạng cục Không Không Không

2. Lượng hạt trên 5mm, tính bằng % khối lượng

cát , không lớn hơn

10 10 10

3. Hàm lượng muối gốc sunphat, sunphit tính ra

SO3, tính bằng % khối lượng cát, không lớn hơn

1 1 1

4. Hàm lượng mica, tính bằng % khối lượng cát

không lớn hơn

1,5 1 1

5. Hàm lượng bùn, bụi, sét tính bằng % khối

lượng cát không lớn hơn

5 3 3

Đối với bêtông mác 400 trở lên hàm lượng bùn, bụi sét không được lớn hơn 1%

khối lượng cát.

Khi cát ẩm thì thể tích của nó bị biến đổi, ở độ ẩm 5 7% thể tích của cát có thể tăng

lên 20-30%. Vì vậy định lượng cát theo thể tích thì cần phải hiệu chỉnh lại thể tích của nó

theo độ ẩm thực tế.

5.2.4. Đá (sỏi)

a) Vai trò của đá (sỏi):

Đá, sỏi là cốt liệu lớn có cỡ hạt 5 70mm, chúng tạo ra bộ khung chính chịu lực cho

bêtông. Sỏi có đặc điểm hạt tròn nhẵn, độ rỗng và diện tích mặt ngoài nhỏ, nên cần ít nước

và tốn ít ximăng mà vẫn dễ đầm, dễ đổ, nhưng lực dính kết với vữa ximăng nhỏ nên cường

độ của bêtông thấp hơn bêtông dùng đá dăm.

Ngoài đá dăm và sỏi khi chế tạo bêtông còn có thể dùng sỏi dăm (đá dăm đập từ

cuội).

b) Yêu cầu đối với đá (sỏi):

Chất lượng của cốt liệu lớn được đặc trưng bởi các chỉ tiêu cường độ, thành phần hạt

và độ lớn, lượng tạp chất.

Cường độ của dá dăm và sỏi dùng cho bêtông đựơc xác định thông qua thí nghiệm

nén một lượng đá (hoặc sỏi) trong xilanh bằng thép và được gọi là độ nén đập.

Tuỳ theo độ nén đập trong xilanh, mác của đá dăm từ đá thiên nhiên được chia thành

8 mác và xác định theo Bảng 5-7 (TCVN 1771-1987).

Bảng 5-7

Mác của

đá dăm

Độ nén đập ở trạng thái bão hoà nƣớc, %

Đá trầm tích Đá mác xâm nhập và đá biến chất Đá mácma phun trào

1.400 - Đến 12 Đến 9

1.200 Đến 11 Lớn hơn 12 dến 16 Lớn hơn 9 đến 11

1.000 Lớn hơn 11 đến 13 Lớn hơn 16 dến 20 Lớn hơn 11 dến 13

800 Lớn hơn 13 đến 15 Lớn hơn 20 dến 25 Lớn hơn 13 dến 15

600 Lớn hơn 15 đến 20 Lớn hơn 25 dến 34 Lớn hơn 15 dến 20

400 Lớn hơn 20 đến 28 - -


- 66 -

Hình 5-3: Biểu đồ thành phần hạt của cốt liệu lớn

Kích thước lỗ sàng,mm

Lư

ợng s

ót

tích

luỹ,%

300 Lớn hơn 28 đến 38 - -

200 Lớn hơn 38 đến 54 - -

Mác của đá dăm thiên nhiên xác định theo độ nén đập trong xilanh (105N/m

2) phải

cao hơn mác bêtông, không dưới 1,5 lần đối với bêtông mác dưới 300, không dưới 2 lần đối

với bêtông mác 300 và trên 300.

Mác của sỏi và sỏi dăm theo độ nén đập trong xilanh dùng cho bêtông mác khác

nhau cần phù hợp yêu cầu như Bảng 5-8 (TCVN 1771-1987).

Bảng 5-8

Mác Bêtông Độ nén đập ở trạng thái bão hoà nƣớc, %

Sỏi Sỏi dăm

400 và cao hơn 8 10

300 12 14

200 và thấp hơn 16 18

Thành phần hạt: của cốt liệu được xác định thông qua thí nghiệm sàng 3kg đá (sỏi)

khô trên bộ sàng tiêu chuẩn có kích thước lỗ sàng lần lượt là 70, 40, 20, 10, 5 mm.

Sau khi sàng người ta xác định lượng sót riêng biệt (ai) và lượng sót tích luỹ (Ai),

đồng thời xác định được đường kính lớn nhất Dmax và đường kính nhỏ nhất Dmin của cốt

liệu.

Dmax là đường kính lớn nhất của cốt liệu tương ứng với cỡ sàng có lượng sót tích luỹ

nhỏ hơn và gần 10% nhất.

Dmin là đường kính nhỏ nhất của cốt liệu tương ứng với cỡ sàng có lượng sót tích luỹ

lớn hơn và gần 90% nhất.

Thành phần hạt của đá (sỏi) phải thoả mãn theo TCVN 1771 - 1987 như bảng 5-9

Bảng 5-9

Kích thƣớc lỗ sàng

Dmin

2

1(Dmin + Dmax) Dmax 1,25Dmax

Lƣợng sót tích luỹ trên sàng % 90 ÷ 100 40 ÷ 70 0 ÷ 10 0

Từ yêu cầu về thành phần hạt

theo tiêu chuẩn trên người ta xây

dựng biểu đồ chuẩn (hình 4-3).

Sau khi sàng phân tích và tính

kết quả lượng sót tích luỹ, ta vẽ

đường biểu diễn cấp phối hạt nếu

đưòng biểu diễn cấp phối hạt nằm

trong phạm vi cho phép thì loại đá

(sỏi) đó có đủ tiêu chuẩn về thành

phần hạt để chế tạo bêtông.

Đường kính cỡ hạt lớn nhất

của đá ( sỏi dăm) được chọn để sử


- 67 -

dụng phải đảm bảo đồng thời các

yêu cầu sau đây:

+ Không vượt quá 1/3 kích thước tiết diện nhỏ nhất của kết cấu.

+ Không vượt quá 3/4 khoảng cách gần nhất giữa hai thanh cốt thép.

+ Cho phép bằng 1/2 chiều dày đối với các kết cấu bêttông bảng mỏng.

+ Không vượt quá 1/3 đường kính trong của ống bơm bêtông (với bêtông sử dụng

công nghệ bơm).

Trong thực tế đá dăm, sỏi được phân ra các cỡ hạt sau:

+ Từ 5 đến 10mm

+ Lớn hơn 10mm đến 20mm



Trong thành phần hạt của cốt liệu lớn hàm lượng hạt thoi, dẹt không vượt quá 35% theo

khối lượng, hàm lượng hạt mềm yếu và phong hoá không được lớn hơn 10% theo kối

lượng.

Lượng tạp chất:

Theo quy phạm hàm lượng tạp chất sunphat và sunphít (tính theo SO3) trong đá dăm, sỏi

và sỏi dăm không đuợc vượt quá 1% theo khối lượng.

Hàm lượng hạt sét, bùn, bụi xác định bằng cách rửa không vượt quá trị số ghi ở bảng 5 -

10. Trong đó cục sét không vượt quá 0,25%. Không cho phép có màng sét bao phủ các hạt

đá dăm, sỏi và những tạp chất bẩn khác như gỗ mục, lá cây, rác rưởi… lẫn vào.

Ghi chú:

+ Hạt thoi dẹt là hạt có chiều rộng hoặc chiều dày nhỏ hơn hay bằng 1/3 chiều dài.

+ Hạt mềm yếu là các hạt đá dăm có giới hạn bền khi nén ở trạng thái bão hoà nuớc

nhỏ hơn 200.105N/mm

2.

+ Hạt phong hoá là các hạt đá dăm nguồn gốc mácma có giới hạn bền khi nén ở trạng

thái bão hoà nước nhỏ hơn 800.105N/mm

2, hoặc các hat đá dăm nguồn gốc biến chất có

giới hạn bền nén ở trạng thái bão hoà nước nhỏ hơn 400.105N/mm

2.

Bảng 5-10

Loại cốt liệu

Hàm lƣợng sét, bùn, bụi cho phép không lớn hơn,

% khối lƣợng

Đối với bêtông mác

dƣới 300

Đối với bêtông mác 300

và cao hơn

- Đá dăm từ đá mác ma và

đá biến chất 2 1

- Đá dăm từ đá trầm tích 3 2

- Sỏi và sỏi dăm 1 1

5.2.5. Phụ gia

Trong công nghệ chế tạo bêtông hiện nay, phụ gia đựơc sử dụng khá phổ biến. Phụ

gia thường sử dụng có hai loại: loại rắn nhanh và loại hạt động bề mặt.

+ Phụ gia rắn nhanh: thường là các loại muối gốc clo (ví dụ: NaCl, CaCl2,

FeCl3…) hoặc là hỗn hợp của chúng. Do làm tăng nhanh quá trình thủy hoá mà phụ gia rắn


- 68 -

nhanh có khả năng rút ngắn quá trình rắn chắc của bêtông trong điều kiện tự nhiên cũng

như nâng cao cường độ bêtông sau khi bảo dưỡng nhiệt và ở tuổi 28 ngày.

+ Phụ gia hạt động bề mặt: mặc dù sử dụng một lượng nhỏ nhưng có khả năng cải

thiện đáng kể tính dẻo của hỗ hợp bêtông và tăng cường nhiều tính chất khác của bêtông.

phụ gia hóa dẻo thường dùng là KĐT – 2, LK – 1.

Ngoài ra trong công nghệ bêtông người ta còn sử dụng phụ gia đa chức năng- hỗn

hợp giữa phụ gia rắn nhanh và phụ gia hạt động bề mặt như SiKA, MBT…

5.3. CÁC TÍNH CHẤT CHỦ YẾU CỦA HỖN HỢP BÊTÔNG VÀ BÊTÔNG

5.3.1. Tính dẻo của hỗn hợp bêtông

a) Khái niệm: tính dẻo hay còn gọi là tính dễ tạo hình, là tính chất kỹ thuật

hỗn hợp của bêtông nó biểu thị khả năng lấp đầy khuôn nhưng vẫn đảm bảo đựơc độ đồng

nhất trong một điều kiện đầm nén nhất định.

Để đánh giá tính dẻo của hỗn hợp bêtông người ta thường dùng hai chỉ tiêu: độ lưu

dộng và độ cứng.

- Độ lƣu động: là chỉ tiêu quan trọng nhất của hỗn hợp bêtông, nó đánh giá

khả năng dễ chảy của hỗn hợp bêtông dưới tác dụng của trọng lượng bản thân hoặc rung

động. Độ lưu động được xác định bằng độ sụt (SN,cm) của khối hỗn hợp bêtông trong

khuôn hình nón cụt có kích thước tuỳ thuộc vào cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu (hình 5 -4)

Bảng 5-11

Loại khuôn Kích thƣớc

D D H

N0

1 100 2 200 2 300 2

N0

2 150 2 300 2 450 2

Độ cứng: (s)

Độ cứng của hỗn hợp bêtông là thời gian rung động cần thiết (s) để san bằng và lèn

chặt hỗn hợp bêtông trong bộ khuôn hình nón cụt và hình lập phương (hình 5-6).

b) Cách xác định tính dẻo của hỗn hợp bêtông

Xác định độ lưu động SN (cm) theo TCVN 3106-1993:

Dùng côn N01 để thử hỗn hợp bêtông cớ cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu tới 40mm. Côn

N02 để thử hỗn hợp bêtông có ỡ hạt lớn nhất của côt liệu bằng 70 hoặc 100mm.

Hình 5-4: Khuôn nón cụt

1- Tay cầm 3- Gối đặt chân

2 - Thành khuôn 4 - Đƣờng hàn hoặc tán


- 69 -

Trước khi xác định phải tẩy sạch bêtông cũ, dùng giẻ ước lau sạch mặt trong của

khuôn và các dụng cụ khác mà trong quá trình thử sẽ tiếp xúc với hỗn hợp bêtông.

Đặt khuôn lên nền ẩm, cứng, phẳng, không thấm nước. Đứng lên khối đặt chân để

cho khuôn cố định trong quá trình đổ và đầm hỗn hợp bêtông trong khuôn.

Đổ hỗn hợp bêtông qua phểu vào

khuôn làm ba lớp, mỗi lớp chiếm 1/3

chiều cao của khuôn. Sau khi đổ từng lớp

ta dùng thanh thép tròn có Ø16mm và dài

60cm chọc đều trên toàn bề mặt hỗ hợp

bêtông và từ xung quanh vào giữa. Khi

dùng khuôn N01 mỗi lớp chọc 25 lần, khi

dùng khuôn N02 mỗi lớp chọc 56 lần, lớp

đầu chọc suốt chiều sâu, các lớp sau chọc

xuyên sâu vào lớp trước 2-3 cm. Sau khi

đổ và đần xong lớp thứ ba, nhất phểu ra đổ

thêm hỗn hợp bêtông cho đầy lấy bay gạt

phẳng miệng khuôn và dọn sạch chung

quanh đáy khuôn. Dùng tay ghì chặt

khuôn xuống nền rồi thả chân khỏi gối đặt

chân, từ từ nhất khuôn thẳng đứng trong

khoảng thời gian 5-10 giây.

Đặt khuôn sang bên cạnh khối hỗn

hợp bêtông và đo chênh lệch chiều cao

giữa miệng khuôn với điểm cao nhất với

khối hỗn hợp (hình 5 -5). Khi dùng khuôn

N01 số liệu đo được làm tròn tới 0,05cm

chính là độ sụt của hỗn hợp bêtông cần

thử. Khi dùng khuôn N02 số liệu đo được

phải chuyển về kết quả thử theo khuôn

N01 bằng cách nhân với hệ số 0,67.

Hỗn hợp bêtông có độ sụt bằng 0 hoặc dưới 1cm đựơc coi không có tính lưu động

khi đó đặc trưng tính dẻo của hỗn hợp bêtông được xác định bằng cách thử độ cứng (ĐC,

s).

Xác định độ cứng (ĐC, s) theo TCVN 3107-1993 bằng phương pháp đơn giản:

Dụng cụ chính để xác định độ cứng bao gồm khuôn hình nón cụt và khuôn hình lập

phương có kích thước 200 x 200 x 200mm (hình 5-6).

Kẹp chặt khuôn lập phương lên bàn rung, đặt khuôn hình nón cụt vào trong khuôn

lập phương, đổ hỗn hợp bêtông, đầm chặt và nhất khuôn hình nón cụt lên như khi xác định

độ lưu động. Sau đó đồng thời bật đầm rung và bấm giây đồng hồ. Tiến hành rung cho tới

khi hỗn hợp bêtông san đầy các góc và tạo thành mặt phẳng trong khuôn thì tắt đồng hồ và

đầm rung, ghi lại thời gian đo được.

Thời gian đo được nhân với hệ số 0,7 chính là độ cứng của bêtông (tính theo độ cứng

xác định bằng nhớt kế Vebe.

c) Cơ sở lựa chọn tính dẻo cho hỗn hợp bêtông

Các chỉ tiêu tính dẻo của hỗn hợp bêtông được lựa chọn theo loại kết cấu, mật độ kết

cấu và phương pháp thi công (Bảng 5 -12)

Hình 5 – 5

Đo độ sụt của hỗn hợp bêtông

Hình 5-6: Dụng cụ xác định độ

cứng của hỗn hợp bêtông


- 70 -

Hình 5 – 7: Lượng nước dùng cho 1m3 bêtông phụ

thuộc vào cốt liệu

a) Hỗn hợp bêtông dẻo; b) Hỗn hợp bêtông cứng

1. dmax = 70mm 3. dmax = 20mm

2. dmax = 40mm 4. dmax = 10mm

Lư

ợn

g n

ướ

c, k

g/m

3

Độ cứng ĐC,S

Bảng 5-12

Loại kết cấu

Phƣơng pháp thi công

Cơ giới Thủ công

SN, cm ĐC, s SN, cm

- Bêtông nền – móng công trình 1 ÷2 25 ÷ 35 2 ÷ 3

- Bêtông khối lớn ít hay không có cốt thép 2 ÷ 4 15 ÷ 25 3 ÷ 6

- Bảng, dầm, cột, lanh tô, ôvang… 4 ÷ 6 12 ÷15 3 ÷ 6

- Bêtông có hàm lượng cốt thép trung bình 6 ÷8 10 ÷12 8 ÷ 12

- Bêtông có hàm cốt thép dày 8 ÷12 5 ÷ 10 12 ÷15

- Bêtông đổ trong nước 12 ÷18 <5 -

- Bêtông Ximăng mặt đường 1 ÷4 25 ÷35 2 ÷6

d) Các yếu tố ảnh hƣởng đến tính dẻo hỗn hợp bêtông

Lượng nước nhào trộn: là yếu tố quan trọng quyết định tính dẻo của hỗn hợp

bêtông. Lượng nước nhào trộn bao gồm: lượng nước tạo ra hồ ximăng và lượng nước dùng

cho cốt liệu (độ cần nước) để tạo ra độ dẻo cần thiết cho quá trình thi công.

Khả năng hấp thụ nước (độ cần nước) của cốt liệu là một đặc tính công nghệ của nó. Khi

diện tích bề mặt các hạt cốt liệu thay đổi, hay nói cách khác tỷ lệ các cấp hạt của cốt liệu,

độ lớn của nó và đặc trưng bề mặt của cốt liệu thay đổi thì độ cần nước cũng thay đổi. Vì

Độ lưu động SN, cm

Lư

ợn

g n

ướ

c, k

g/m

3


- 71 -

vậy khi xác định thành phần bêtông thì việc xác định tỷ lệ cốt liệu nhỏ - cốt liệu lớn tối ưu

để đảm bảo cho hồ ximăng nhỏ nhất là rất quan trọng.

Để đảm bảo cho bêtông có cường độ yêu cầu thì tỷ lệ nước- ximăng phải giữ ở giá trị

không đổi và do đó khi độ cần nước của cốt liệu tăng thì dẫn đến chi phí quá nhiều ximăng.

Việc xây dựng lượng nước nhào trộn phải thông qua các chỉ tiêu về tính dẻo có tính đến

loại và độ lớn của cốt liệu (hình 5 -7)

Khi lượng nước còn quá ít dưới tác dụng của lực hút phân tử, nước chỉ đủ để hấp thụ trên

bề mặt vật rắn mà chưa tạo ra độ lưu động của hỗn hợp. Lượng nước tăng lên đến một giới

hạn nào đó sẽ xuất hiện lượng nước tự do, màng nước trên bề mặt vật rắn dày thêm, nội mà

sát giữa chúng giảm đi, độ lưu động tăng lên. Lượng nước ứng với lúc hỗn hợp bêtông có

độ lưu động tốt nhất mà không bị phân tầng gọi là khả năng giữ nước của hỗn hợp bêtông.

Đối với hỗn hợp bêtông dùng Ximăng pooclăng lượng nước đó khoảng 1,65NTC (NTC -

lượng nước tiêu chuẩn của ximăng).

Loại và lượng ximăng : Nếu hỗn hợp bêtông có đủ ximăng để cùng với nước lấp đầy lỗ

rỗng cốt liệu, bọc và bôi trơn bề mặt của chúng thì độ dẻo sẽ tăng. Độ lưu động còn phụ

thuộc vào loại ximăng và phụ gia vô cơ nghiền mịn, vì bản thân mỗi loại ximăng sẽ có đặt

tính riêng về các chỉ tiêu lượng nước tiêu chuẩn, độ mịn, thưòi gian đông kết và rắn chắc.

Lượng vữa ximăng : Nếu vữa ximăng (hồ ximăng + cốt liệu nhỏ) chỉ đủ để lấp đầy lỗ

rỗng của cốt liệu lớn thì hỗn hợp bêtông rất cứng, qúa trình thi công sẽ khó khăn. Để tạo

cho hỗn hợp có độ dẻo cần thiết thì phải đẩy xa các hạt cốt liệu lớn và bọc xung quanh

chúng một lớp vữa ximăng, do đó thể tích phần vữa ximăng sẽ bằng thể tích phần rỗng

trong cốt liệu lớn nhân với hệ số trượt α (1,05 ÷ 1,15 đối với hỗn hợp bêtông cứng, 1.2 ÷

1,5 đối với hỗn hợp bêtông dẻo).

Phụ gia hạt động bề mặt (phụ gia tăng dẻo): chỉ cần dùng với một lượng nhỏ (0,05 ÷

0,3% khối lượng ximăng ) nhưng độ lưu động của hỗn hợp cũng tăng lên đáng kể, hoặc khi

sử dụng các loại phụ gia này ta có thể giảm được 10 ÷ 12% lượng nước, nếu là phụ gia siêu

dẻo thì có thể giảm được 15 ÷ 20 % lượng nước và nâng cao các đặc tính kỹ thuật cho

bêtông.

Gia công chấn động: là biện pháp có hiệu quả để làm cho hỗn hợp bêtông cứng và kém

dẻo trở thành dẻo và chảy dễ đổ khuôn và đầm chặt.

5.3.2. Cƣờng độ và mác của bêtông

a) Cƣờng độ của bêtông

Cường độ là một đặc trưng cơ bản của bêtông, phản ánh khả năng chịu lực của nó.

Trong kết cấu xây dựng, bêtông có thể làm việc ở nhiều trạng thái khác nhau: nén, kéo,

uốn, trượt…Trong đó bêtông làm việc ở trạng thái chịu nén là tốt nhất, còn khả năng chịu

kéo của bêtông là rất kém chỉ bằng 1/15 ÷ 1/10 khả năng chịu nén.

Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén Rn (TCVN 3118-1993)

Để xác định cường độ nén của bêtông người ta đúc các viên mẫu chuẩn hình lập

phương cạnh 15cm, cũng có thể đúc các viên mẫu có dạng và kích thước khác.

Kích thước cạnh nhỏ nhất của mỗi viên tuỳ theo cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu dùng để

chế tạo bêtông được quy định trong bảng 5-13


- 72 -

Bảng 5-13

Cỡ hạt lớn nhất

của cốt liệu

Kích thƣớc cạnh nhỏ nhất của viên mẫu (cạnh mẫu hình lập

phƣơng, cạnh thiết diện mẫu lăng trụ, đƣờng kính mẫu trụ)

10 và 20 100

40 150

70 200

100 300

Khi tiến hành thí nghiệm cường độ nén bằng các viên mẫu khác viên mẫu chuẩn ta phải

chuyển về cường độ của viên mẫu chuẩn.

Cường độ nén của viên mẫu chuẩn được xác định theo công thức sau:

,F

PKR n kG/cm

2

Trong đó:

- P tải trọng phá hoại mẫu (kG)

- F: diện tích chịu lực nén của viên mẫu (cm2)

- K: hệ số chuyển đổi kết quả thử nén các mẫu có kích thước

khác chuẩn về cường độ của viên mẫu chuẩn kích thước 150 x 150 x 150mm. Giá trị K

lấy theo bảng 5-14

Khi nén các mẫu nửa dầm giá trị hệ số chuyển cũng được lấy như mẫu hình lập

phương cùng diện tích chịu nén.

Bảng 5-14

Hình dáng và kích thƣớc của mẫu (mm) Hệ số chuyển đổi

Mẫu lập phƣơng

100 x 100 x 100 0,91

150 x 150 x 150 1

200 x 200 x 200 1,05

300 x 300 x 300 1,1

Mẫu trụ (d x h)

1,14 x 143 hoặc 100 x 200 1,16

150 x 300 1,2

200 x 400 1,24

Khi thử các mẫu trụ khoan cắt từ các cấu kiện hoặc sản phẩm mà tỷ số chiều cao so

với đường kính của chúng nhỏ hơn 2 thì kết quả cũng tính theo công thức và hệ số K ở

trên nhưng được nhân thêm với hệ số K

lấy bảng 5-15

Bảng 5-15

Tỷ lệ H/d 1,9 1,7 1,8 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1

Giá trị K 0,99 0,98 0,97 0,95 0,94 0,93 0,92 0,91 0,90 0,89

Cường độ chịu nén của bêtông được xác định từ các giá trị cường độ nén của các

viên trong tổ mẫu bêtông như sau:


- 73 -

So sánh các giá trị cường độ nén lớn nhất và nhỏ nhất với cường độ nén của viên

mẫu trung bình nếu hai giá trị đó đều không chênh lệch quá 15% so với cường độ nén của

viên mẫu trung bình thì cường độ nén của bêtông đựơc tính bằng trung bình số học của ba

kết quả thử trên ba viên mẫu. Nếu môt trong hai giá trị đó lệch quá 15% so với cường độ

nén của viên mẫu trung bình thì bỏ cả hai kết quả lớn nhất và nhỏ nhất. Khi đó cường độ

nén của bêtông là cường độ nén của một viên mẫu còn lại.

Trong trường hợp tổ mẫu bêtông chỉ có hai viên thì cường độ nén của bêtông được tính

bằng trung bình số học kết quả thử của hai viên mẫu đó.

Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bêtông:

Đá ximăng (mác ximăng

và tỷ lệ N

X) có ảnh hưởng lớn đến

cường độ của bêtông. Sự phụ thuộc

của cường độ bêtông vào tỷ lệ N

X

thực chất là phụ thuộc vào thể tích

rỗng tạo ra do lượng nước dư thừa.

Hình 5-8 biểu thị mối quan hệ

giữa cường độ bêtông và lượng

nước nhào trộn.

Độ rỗng tạo ra do lượng

nước thừa có thể xác định bằng

công thức:.

1001000

X.Nr

%

Trong đó:

+ N, X: lượng nước và lượng ximăng trong 1m3 bêtông (kg)

+ : Lượng nước liên kết hhoá học tính bằng % khối lượng ximăng. Ở tuối 28

ngày lượng nước liên kết hoá học khoảng 15-20%

Mối quan hệ giữa cường độ bêtông với mác ximăng , tỷ lệ N

X được biểu thị qua

công thức Bolomey – Skramtaev sau:

+ Đối với bêtông thường có: 5,24,1N

X Thì: Rb = ARX

5,0N

X

+ Đối với bêtông cường độ cao có: N

X > 2,5 Thì: Rb = A1RX

5,0N

X

Trong đó:

+ Rb: Cường độ nén của bêtông ở tuổi 28 ngày, (kG/cm2)

+ Rx: Mác của ximăng (cường độ) (kG/ cm2)

Hình 5- 8: Sự phụ thuộc của cƣờng độ bêtông

vào lƣợng nƣớc nhào trộn a. Vùng hỗn hợp bêtông cứng không đầm chặt được b. Vùng hỗn hợp bêtông có cường dộ và độ đặc cao

c. Vùng hỗn hợp bêtông dẻo

d. Vùng hỗn hợp bêtông chảy

Lượng nước nhào trộn, kg/m3

Cư

ờng

độ

giớ

i h

ạn c

ủa

bêt

ôn

g,

Mp

a


- 74 -

+ A, A1 ; hệ số được xác định theo tính chất cốt liệu và phương pháp xác

định mác ximăng (bảng 4-16)

N

X : Tỷ lệ ximăng / nước

Bảng 5-16

Chất lƣợng cốt liệu A khi mác ximăng xác định

theo phƣơng pháp

A1 khi mác ximăng xác

định theo phƣơng pháp

Cứng Mềm Cứng Mềm

Chất lượng cao 0.5 0.65 0.33 0.43

Chất lượng trung bình 0.45 0.6 0.3 0.4

Chất lượng thấp 0.4 0.55 0.27 0.37

Hai công thức trên chỉ dùng cho bêtông đặc chắc, sử dụng Ximăng pooclăng, nước

và cốt liệu đạt yêu cầu quy phạm.

Cốt liệu: Sự phân bố giữa các hạt cốt liệu và tính chất của nó (độ nhám, số lượng lỗ

rỗng, tỷ lệ diện tích) có ảnh hưởng đến cường độ bêtông. Bình thường hồ ximăng lấp đầy

lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu và đẩy chúng ra xa nhau với cự ly bằng 2-3 lần đường kính hạt

ximăng. Trong trường hợp do phát huy được vai trò của cốt liệu nên cường độ của bêtông

khá cao và yêu cầu cốt liệu có cường độ cao hơn cường độ bêtông 1.5 ÷ 2 lần. Khi bêtông

chứa hồ ximăng lớn hơn, các hạt cốt liệu bị đẩy ra xa nhau hơn đến mức hầu như không có

tác dụng tương hỗ với nhau. Khi đó cường độ của đá ximăng và cường độ vùng tiếp xúc

đóng vai trò quyết định đến cường độ bêtông, nên yêu cầu về cường độ của cốt liệu ở mức

thấp hơn.

Với cùng một liều lượng pha trộn như nhau thì bêtông dùng đá dăm có thành phần

hạt hợp quy phạm sẽ cho cường độ cao hơn khi dùng sỏi.

Cấu tạo của bêtông: biểu thị bằng độ đặc của nó có ảnh hưởng đến cường độ của

bêtông. độ đặc càng cao cường độ của bêtông càng lớn. Khi thiết kế thành phần bêtông

ngoài việc đảm bảo cho bêtông có độ đặc cao thì việc lựa chọn độ dẻo và phương pháp thi

công thích hợp có ý nghĩa quan trọng.

Đối với mỗi hỗn hợp bêtông, ứng với một điều kiện đầm nén nhất định sẽ có một tỷ

lệ nước thích hợp. Nếu tăng mức độ đầm nén thì tỷ lệ nước thích hợp sẽ giảm xuống và

cường độ bêtông tăng lên.

Cường độ bêtông phụ thuộc vào mức độ đầm chặt thông qua hệ số lèn K1

o

'o

K1

Trong đó:+ 'o : Khối lượng thể tích thực tế của hỗn hợp bêtông sau khi lèn chặt,

kg/m3

+ 0 : Khối lượng thể tích tính toán của hỗn hợp bêtông,

kg/m3

Thông thường hệ số lèn chặt K1 = 0.9 ÷ 0.95, riêng với hỗn hợp bêtông cứng thì

công phù hợp hệ số lèn chặt có thể đạt 0.95 ÷ 0.98.

Phụ gia tăng dẻo: có tác dụng làm tăng tính dẻo cho hỗn hợp bêtông nên có thể giảm

bớt lượng nước nhào trộn, do đó cường độ của bêtông sẽ tăng lên đáng kể.


- 75 -

Phụ gia rắn nhanh: có tác dụng đẩy nhanh quá trình rắn quá trình thuỷ hoá của

ximăng nên làm tăng nhanh sự phát triển cường độ bêtông bảo dưỡng trong điều kiện tự

nhiên cũng như ngay sau khi dưỡng hộ nhiệt.

Cường độ bêtông tăng theo tuổi của nó: Trong quá trình rắn chắc cường độ của

bêtông không ngừng tăng lên. Từ 7 đến 14 ngày đầu cường độ phát triển nhanh, sau 28

ngày chậm dần và có thể tăng đến vài năm gần như theo quy luật logarit:

28lg

ylg

R28

R y ; với y>3 và ≤ 90 ngày

Trong đó:

- Ry , R28 : Cường độ bêtông ở tuổi y và tuổi 28 ngày, kG/cm2.

- y : tuổi của bêtông (ngày).

Điều kiện môi trường bảo dưỡng:

+ Trong môi trường nhiệt độ cao, độ ẩm cao sự tăng cường độ có thể kéo dài

trong nhiều năm, còn trong điều kiện khô hanh hoặc nhiệt độ thấp sự tăng cường độ trong

thời gian sau này không đáng kể.

+ Khi dùng hơi nước nóng để bảo dưỡng bêtông làm cho cường độ bêtông

tăng rất nhanh trong thời gian vài ngày đầu nhưng làm cho bêtông trở nên giòn hơn và có

cường độ cuối cùng thấp hơn so với bêtông được bảo dưỡng trong điều kiện tiêu chuẩn.

Điều kiện thì nghiệm:

+ Khi bị nén, ngoài biến dạng co ngắn theo phương lực tác dụng, bêtông còn

bị nở ngang. Do sự nở ngang quá mức của bê tông làm cho bị phá vỡ, nếu khống chế được

sự nở ngang của bêtông có thể làm cho cường độ chịu nén của bêtông tăng lên.

+ Trong thí nghiệm, nếu không bị bôi trơn mặt tiếp xúc giữa các mẫu và bàn

máy nén thì tại mặt đó sẽ xuất hiện lực ma sát có tác dụng cản trở sự nở ngang và làm tăng

cường độ của mẫu so với khi bôi trơn mặt tiếp xúc, ảnh hưởng của lực ma sát giảm dần từ

mặt tiếp xúc đến khoảng giữa mẫu. Vì vậy mẫu khối vuông có khích thước bé sẽ có cường

độ cao hơn so mẫu có kích thước lớn và mẫu hình lăng trụ có cường độ chỉ bằng khoảng

0,8 lần cường độ mẫu khối vuông cùng cạnh đáy.

+ Nếu thí nghiệm với mặt tiếp xúc được bôi trơn để bêtông được tự do nở

ngang sẽ không có sự khác biệt như phần nêu trên.

+ Tốc độ gia tải khi thí nghiệm cũng ảnh hưởng đến cường độ mẫu. Khi gia

tải rất chậm cường độ bê tông chỉ đạt khoảng 0,85 trị số bình thường.

b) Mác của bêtông theo cƣờng độ chịu nén

Định nghĩa: Mác bêtông theo cường độ chịu nén là trị số giới hạn cường độ chịu nén

trung bình của các mẫu thí nghiệm hình khối lập phương cạnh 15 cm được chế tạo và bảo

dưỡng 28 ngày trong điều kiện tiêu chuẩn (nhiệt độ 27 20C và độ ẩm 95 ÷100%).

Mác theo cường độ chịu nén ký hiệu bằng chữ M (kG/cm2)

Phân loại mác: Mác (M) là chỉ tiêu cơ bản nhất đối với mọi loại bêtông, theo tiêu

chuẩn TCVN 6025 - 1995 các mác bêtông nặng được xác lập trên cơ sở cường độ nén được

phân loại như sau (bảng 5-17)


- 76 -

Bảng 5-17

Mác bêtông Cƣờng độ chịu nén ở tuổi 28 ngày không nhỏ hơn (kG/cm2)

M10 100

M12,5 125

M15 150

M20 200

M25 250

M30 300

M35 350

M40 400

M45 450

M60 600

M80 800

Ngoài việc quy định mác theo cường độ chịu nén tuỳ thuộc vào từng loại bêtông có

yêu cầu khác nhau còn có quy định về mác theo khả năng chịu kéo, khả năng chống thấm

5.3.3. Tính chịu nhiệt

Không nên sử dụng bêtông nặng trong môi trường chịu tác dụng lâu dài của nhiệt độ

lớn hơn 2500 C. Khi gặp nhiệt độ 250 ÷300

0C tác dụng lâu dài, cường độ bêtông giảm đi rõ

rệt do nước tự do, nước liên kết trong đá ximăng bị tách ra làm cho đá ximăng co lại dẫn

đến phá hoại cấu trúc của bêtông.

Khi nâng nhiệt độ đến 500 ÷5500C hoặc cao hơn bêtông sẽ bị phá hoại nhanh.

Trong thực tế bêtông nặng có thể chịu được nhiệt độ đến 12000C trong bột thời gian

ngắn do bêtông gặp nhiệt độ cao, lớp ngoài cùng của kết cấu bị phá hoại và tạo nên một

màng xốp có tác dụng cách nhiệt, làm cho nhiệt truyền vào bên trong rất chậm. Nhưng nếu

nhiệt độ tác dụng lên bêtông cao hơn hoặc lâu hơn thì bêtông sẽ tiếp tục bị phá hoại.

Do vậy khi xây dựng các công trình hay bộ phận kết cấu thường xuyên tiếp xúc với

nhiệt độ cao người ta phải sử dụng các loại bêtông chịu nhiệt.

5.3.4. Tính co nở thể tích

Trong quá trình rắn chắc, bêtông thường phát sinh biến dạng thể tích, nở ra trong

nước và co lại trong không khí. Về giá trị tuyệt đối độ co lớn hơn 10 lần. Ở một giới hạn

nhất định độ nở có thể làm tốt hơn cấu trúc của bêtông, còn hiện tượng co ngót luôn kéo

theo hiện tượng xấu.

Bêtông bị co ngót do nhiều nguyên nhân: Trước hết là do sự mất nước trong các gen

đá ximăng. Khi mất nước các mầm tich thể xích lại gần nhau và đồng thời các gen cũng bị

dịch chuyển làm cho bêtông bị co. Quá trình cacbonat hoá hyđrôxit canxi trong đá ximăng

cũng là nhuyên nhân gây co ngót, co ngót là hậu quả của việc giảm thể tích tuyệt đối của hệ

ximăng - nước.

Do bị co ngót nên bêtông bị nứt, giảm cường độ, độ chống thấm, độ ổn định của bêtông

và bêtông cốt thép trong môi trường xâm thực. Do vậy đối với những công trình có chiều

dài lớn, để tránh nứt người ta phân đoạn để tạo thành các khe co giãn.

Độ co ngót phát triển trong thời gian đầu và giảm dần theo thời gian sau đó tắt hẳn.


- 77 -

Hình 5-9 : Độ co ngót

1. Của đá ximăng

2. Của vữa ximăng 3. Của bêtông

Co n

gót,

mm

/m

Thời gian rắn chắc ,

ngày

Trị số co ngót phụ thuộc

vào lượng, loại ximăng, lượng

nước, tỷ lệ cát trong hỗn hợp cốt

liệu và chế độ bảo dưỡng. Độ co

ngót trong đá ximăng lớn hơn

trong vữa và bêtông (hình 5 -9) .

Ngoài ra độ co ngót còn

phụ thuộc vào chế độ dưỡng hộ,

khi dưỡng hộ nhiệt ẩm độ co ngót

xảy ra mạnh và nhanh chóng hơn

trong điều kiện thường như trị số

cuối cùng lại nhỏ hơn 10 ÷15%.

Nhiệt độ trưng hấp càng cao, độ co

ngót cuối cùng càng nhỏ.

Khi trưng áp, độ co ngót còn nho hơn 2 lần so với trong không khí.

Nếu như bêtông trước đây cứng rắn trong điều kiện thường, sau đó đem đặt trong

nước hay trong môi trường có độ ẩm cao hơn độ ẩm của bêtông thì thể tích của nó tăng lên

đó là hiện tượng biến dạng nở của bêtông. Biến dạng nở của bêtông trong nước là do tăng

chiều dày của màng nước hấp phụcủa các tinh thể trong cấu trúc gel của đá ximăng.

Cũng như co ngót, biến dạng nở phát triển mạnh trong thời kỳ đầu và goảm dần theo

thời gian sau đó tắt hẳn.

5.4. TÍNH TOÁN THÀNH PHẦN BÊTÔNG NẶNG

5.4.1.Khái niệm chung

a) Khái niệm: Tính toán thành phần bêtông là tìm ra tỷ lệ pha trộn giữa các loại

nguyên vật liệu: nước, ximăng , cát đá hoặc sỏi sao cho có được loại bêtông đạt các chỉ tiêu

kỹ thuật và tiết kiệm vật liệu nhất.

b) Cách biểu thị cấp phối: Thành phần của bêtông được biểu thị bằng khối

lượng các loại vật liệu dùng trong 1 m3 bêtông hay bằng tỷ lệ về khối lượng (hoặc thể tích)

trên một đơn vị khối lượng (hoặc thể tích) ximăng.

c) Các điều kiện cần biết:

Để tính toán được thành phần của bêtông cần phải dựa vào một số điều kiện như:

+ Cường độ bêtông yêu cầu (mác bêtông) : thông thường người ta lấy cường độ chịu

nén của bêtông sau 28 ngày dưỡng hộ làm cường độ yêu cầu.

+ Tính chất công trình: phải bíêt được công trình làm việc trong môi trường nào,

trên khô hay dưới nước, có ở trong môi trường xâm thực mạnh không?

+ Đặc điểm của kết cấu công trình: kết cấu có cốt thép hay không có cốt thép, cốt

thép dày hay thưa, tiết diện của công trình dày hay hẹp… Mục đích là để lựa chọn độ dẻo

của hỗn hợp bêtông và độ lớn của đá (sỏi) cho hợp lý.

+ Điều kiện nguyên vật liệu: như mác và loại ximăng , loại cát, đá dăm hay sỏi và

các chỉ tiêu cơ lý của chúng.

+ Điều kiện thi công: thi công bằng máy hay thủ công.

5.4.2. Tính toán thành phần bêtông bằng phƣơng pháp tính toán kết hợp với thực

nghiệm theo thể tích tuyệt đối

Tính toán thành phần hay cấp phối bêtông có thể thực hiện được bằng nhiều phương

pháp, song hiện nay người ta thường dùng ba phương pháp sau: tra bảng, tính toán kết hợp

với thực nghiệm và thực nghiệm hoàn toàn.


- 78 -

Trong giáo trình này sẽ trình bày phương pháp Bolomey - Skramtaev là phương

pháp sử dụng phổ biến nhất ở Việt Nam và một số nước khác.

a) Nguyên tắc của phƣơng pháp

Phương pháp của Bolomey- Skramtaev là phương pháp tính toán lý thuyết k ết hợp

với việc tiến hành kiểm tra bằng thực nghiệm dựa trên cơ sở lý thuyết “thể tích tuyệt đôi”

có nghĩa là tổng thể tích tuyệt đối (hoàn toàn đặc) của vật liệu trong 1 m3 bêtông bằng 1000

l.

Vax + Van + Vac + Vađ = 1000 l

Trong đó: Vax; Van; Vac; Vađ : Thể tích hoàn toàn đặc của ximăng, nước, cát, đá trong

1m3 bêtông.

b) Các bƣớc thực hiện

+ Bước1: Tính toán sơ bộ

+ Bước 2 :Kiểm tra bằng thực nghiệm

+ Bước 3 : Xác định lại lượng vật liệu cho 1 m3 bêtông

c) Hệ số sản lƣợng bêtông và liều lƣợng vật liệu cho một mẻ trộn bằng máy

+ Hệ số sản lượng bêtông: Trong thực tế khi chế tạo bêtông vật liệu được sử dụng ở

trạng thái tự nhiên (Vox , Voc , Vođ) cho nên thể tích hỗn hợp bêtông sau khi nhào trộn (Vb)

luôn luôn nhỏ hơn tổng thể tích tự nhiên của các nguyên vật liệu, điều đó được thể hiện

bằng hệ số sản lượng bêtông .

VodVocVox

Vb

Khi đã biết nguyên vật liệu cho 1m3 bêtông tại hiện trường thì hệ số sản lượng

bêtông được xác định theo công thức sau:

od

Dht

oc

Cht

ox

Xht

1000

Trong đó:

+ Xht, Cht ,Đht: khối lượng ximăng, cát, đá (sỏi) dùng cho 1m3 bêtông tại hiện trường

(kg)

+ ht

ox , ht

oc , ht

ođ : khối kượng thể tích của ximăng, cát, đá (sỏi) tại hiện trường

(kg/l)

Tuỳ thuộc vào độ rỗng của cốt liệu, giá trị nằm trong khoảng 0,55 ÷ 0,75.

+ Xác định liều lƣợng vật liệu cho một mẻ trộn bằng máy

Hệ số sản lượng bêtông được sử dụng trong việc tính toán lượng nguyên vật liệu cho

một mẻ trộn của máy có dung tích thùng trộn Vo (l).

XhtVo

Xo1000

(kg)

XhtVo

No1000

(kg)


- 79 -

ChtVo

Xo1000

(kg)

DhtVo

No1000

(kg)

Trong đó:

+ Xo, No, Co, Đo : Lượng ximăng, nước, cát, đá (sỏi) dùng cho một mẻ

trộn

+ Xht, Nht, Cht, Đht : Lượng ximăng, nước, cát, đá (sỏi) dùng cho 1 m3

bêtông tại hiện trường (kg).

d) Ví dụ tính toán: Xác định thành phần vật liệu cho 1 m3 bêtông mác 200 dùng cho

kết cấu có hàm lượng cốt thép trung bình, bị ảnh hưởng của mưa gió, thi công cơ giới .

Vật liệu sử dụng như sau:

- Ximăng pooclăng PC 30 (xác định theo phương pháp mềm) 3000ax

kg/cm3.

- Cát trung bình có Nyc = 7% ; da= 2500 kg/m

3

- Đá dăm Dmax =40 mm ; da= 2500 kg/m

3 ;

do= 1500 kg/cm

3

- Cốt liệu hợp quy phạm, chất lượng trung bình - Nước sạch

Giải

Bƣớc 1: tính toán sơ bộ

- Lựa chọn độ dẻo (SN): Theo bảng 5-12

- Xác định lượng nước:

Từ độ sụt đã chọn với đá dăm Dmax = 40mm, tra Bảng 5-18

Bảng 5-18

Chỉ tiêu độ dẻo Khi sỏi có Dmax là,mm Khi đá có Dmax là,mm

SN, cm ĐC, S 10 20 40 70 10 20 40 70

9 12 < 5 215 200 185 170 230 215 200 185

6 8 5 10 205 190 175 160 220 205 190 175

3 5 10 15 195 180 165 150 210 195 180 165

1 2 15 30 185 170 155 140 200 185 170 155

- 30 50 165 160 150 - 175 170 160 -

- 50 80 155 150 140 - 165 160 150 -

- 80 120 145 140 135 - 160 155 140 -

- 120 200 135 130 128 - 150 145 135 -

Chú ý: N/X không được quá giá trị cho trong bảng sau:

Bảng 5-19

Tính chất môi trƣờng Bêtông cốt thép Bêtông thƣờng

Kết cấu có mái che 0,75 -

Kết cấu chịu mưa gió 0,65 -


- 80 -

Tỷ lệ nước ximăng (N/X)

Hệ

số t

rượ

t

Hình 5-10:Biểu đồ để xác định hệ số trƣợt

Kết cấu ngập nước 0,65 0,75

Kết cấu bị ăn mòn mạnh 0,50 0,65

Bêtông đổ trong nước - 0,50

- Xác định lượng ximăng (X) : tính theo công thức trang 67 rồi sau đó so sánh với

lượng ximăng trong bảng 5-2, nếu giá trị X < Xmin thì lấy X = Xmin.

- Xác định lƣợng cốt liệu lớn và nhỏ: Tra biểu đồ hình 5-10 xác định được = 1,36 ,

dùng công thức tính được r , Đ và C.

Bƣớc 2: kiểm tra bằng thực nghiệm

- Tính liều lượng cho một mẻ trộn thí nghiệm

+ Thể tích mẻ trộn (đúc 3 mẫu): Tra bảng 5-20 xác định được trể tích hỗn hợp cần trộn.

Mẫu lập phƣơng kích thƣớc cạnh,

cm

Thể tích mẻ trộn với số viên mẫu cần

đúc, l

3 6 9 12

10 x 10 x 10 6 8 12 16

15 x 15 x 15 12 24 36 48

20 x 20 x 20 25 50 75 100

30 x 30 x 30 85 170 255 340

+ Liều lượng cho một mẻ trộn (ướng với thể tích hỗn hợp ở trên) X, C, Đ, N

+ Kiểm tra tính dẻo của hỗn hợp bêtông (SN)

Chú ý đến lượng nước phải thêm hay bớt, lượng ximăng cũng vậy.

+ Kiểm tra cường độ của bêtông

+ Tính thể tích thực của mẻ trộn thí nghiệm

Bƣớc 3: xác định lại lƣợng vật liệu cho 1 m3 bêtông

Do chúng ta tính toán sơ bộ và kiểm tra bằng thực nghiệm nguyên vật liệu đều ở

trạng thái khô. D đó thành phần vật liệu khô cho 1 m3 bêtông sau khi đã kiểm tra bằng thực

nghiệm sẽ là: X’ , C

’ , Đ

’ , N

’


- 81 -

Kết quả ví dụ chỉ dừng ở phần tính toán được thành phần vật liệu ở điều kiện khô cho 1

m3 sau khi đã ki ểm tra đạt độ sụt và cường độ. Tuỳ thuộc vào độ ẩm của cát, đá (sỏi) trên

hiện trường mà ta điều chỉnh lại thành phần vật liệu và biểu thị cấp phối cho phù hợp với

điều kiện thực tế.

5.4.3. Phƣơng pháp tra bảng có sẵn

Ngoài phương pháp tính toán kết hợp với thực nghiệm trên bằng phương pháp tra

bảng (theo định mức) ta cũng xác định được thành phần vật liệu cho 1m3 bêtông.

a) Định mức cấp phối cho 1 m3 bêtông khi dùng ximăng PC30

*Khi độ sụt của vữa bêtông 2-4 cm

Đá dăm dmax = 20 mm

(40 70) cỡ 0,5 x 1cm và (60 30) cỡ 1 x 2cm

Sau khi tra bảng ta có kết quả như sau:

Thành phần vật liệu Đơn vị Mác bêtông

100 150 200 250 300

Ximăng Kg 218 281 342 405 439

Cát vàng m3 0,516 0,493 0,469 0,444 0,444

Đá dăm m3 0,905 0,891 0,878 0,865 0,865

Nước Lít 185 185 185 185 174

Phụ gia Phụ gia hoá dẻo

b) Cách sử dụng bảng tra

Căn cứ vào mác ximăng, cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu, độ sụt và mác của bêtông cần

chế tạo, tra bảng để xác định sơ bộ thành phần vật liệu cho 1 m3 bêtông. Để đảm bảo tính

chính xác ta cũng cần tiến hành kiểm tra bằng thực nghịêm và điều chỉnh lại thành phần vật

liệu cho phù hợp với điều kiện thực tế.

5.4.4. Tính thành phần vật liệu cho một mẻ trộn

a) Thành phần vật liệu cho mẻ trộn bằng máy

Với mỗi loại máy trộn bêtông có dung tích thùng trộn V0 khác nhau ta cần xác định

liều lượng vật liệu thích hợp cho mỗi mẻ trộn.

Ví dụ: Sau khi tính toán sơ bộ, kiểm tra bằng thực nghiệm và điều chỉnh lại theo độ

ẩm thực tế của cát, đá trên hiện trường, 1 m3 bêtông mác 200, độ sụt 4 cm dùng ximăng

PC30, đá dăm dmax =20 mm và cát vàng có thành phần vật liệu như sau:

- Ximăng :336 kg

- Cát :560 kg

- Đá dăm :1256 kg

- Nước : 185 lít

Hãy tính thành phần vật liệu cho 1 mẻ trộn của máy có dung tích thùng trộn Vo =250 lít.

Biết 1,10

x kg/l ; 30,1

0

C kg/l 45,1

0

d kg/l

Giải

- Tính hệ số sản lượng (): VodVocVox

Vb


- 82 -

Hoặc

od

Dht

oc

Cht

ox

Xht

1000

- Tính liều lượng cho một mẻ trộn: C hoặc thể tích cát, Đ hoặc thể tích đá , nước

XhtVo

Xo1000

(kg)

XhtVo

No1000

(kg)

ChtVo

Xo1000

(kg)

DhtVo

No1000

(kg)

b) Thành phần vật liệu cho mẻ trộn thủ công:

Khi trộn bêtông bằng thủ công ta thường trộn một mẻ trộn tính theo số lượng

ximăng là một bao, hai bao hoặc tính theo thể tích bêtông bất kỳ. cách xácđịnh liều lượng

cho một mẻ trộn như sau:

* Mẻ trộn tính theo số lượng bao ximăng

- Khối lượng ximăng X1 = số bao x 50 (Kg)

- Thể tích cát X

CX1C1

(m

3)

- Thể tích đá X

DX1D1

(m

3)

- Thể tích nước X

NX1N1

(lít)

Trong đó:

+ X1 ,C1, Đ1, N1 : là lượng vật liệu cho một mẻ trộn

+ X, C, Đ, N : Là lượng vật liệu cho 1 m3 bêtông.

Ví dụ: Sau khi tra bảng, kiểm tra bằng thực nghiệm và điều chỉnh lại theo độ ẩm

thực tế của cát, đá, 1 m3 bêtông mác 200, độ sụt 4cm, ximăng PC30, đá dăm dmax = 20mm

và cát vàng có thành phần vật liệu như sau:

+ Ximăng : 336 kg

+ Cát : 0,43 kg

+ Đá dăm : 0,886 kg

+ Ximăng : 185 kg

Hãy tính thành phần cho vật liệu cho 1 mẻ trộn dùng 2 bao ximăng. Biết khối lượng của

1 bao ximăng là 50 kg.

Giải

Thành phần vật liệu cho mẻ trộn dùng 2 bao ximăng là:

Ximăng : X = 2 x 50 = 100 kg


- 83 -

Cát : C = 128,0336

43,0100

m

3

Đá : Đ = 258,0336

866,0100

m

3

Nước : C= 55366

185100

lít

* Mẻ trộn tính theo thể tích bêtông

Khi biết thành phần vật liệu cho 1m3

bêtông ta dễ dàng xác định được thành phần

vật liệu cho 1 mẻ trộn có thể tích bêtông bất kỳ.

Ví dụ : Sau khi tra bảng, kiểm tra bằng thực nghiệm và điều chỉnh lại theo độ ẩm

thực tws của cát, đá, 1 m3 bêtông mác 200, độ sụt 4cm, ximăng PC30, đá dăm dmax = 20mm

và cát vàng có thành phần vật liệu như sau:

- Ximăng :336 kg

- Cát :0,43 m3

- Đá dăm : 0,866 m3


c) Tính tỷ lệ pha trộn theo thể tích

Khi nhào trộn bêtông bằng thủ công có thể pha trộn ximăng, cát, đá, nước theo một

tỷ lệ tính theo thể tích, lấy thể tích của ximăng làm chuẩn.

Tỷ lệ này được biểu diễn như sau:

X : C : Đ : N = Vox

Vn

Vox

Vod

Vox

Voc

Vox

Vox :::

Trong đó:

+ Vox, Voc ,Vođ , Vn : thể tích tự nhiên của ximăng, cát, đá, nước cho 1 m3

bêtông.

Ví dụ: Sau khi tra bảng, kiểm tra bằng thực nghiệm và điều chỉnh lại theo độ ẩm

thực tế của cát, đá, một m3 bêtông mác 200, độ sụt 4 cm, ximăng PC30, đá dăm dmax

=20mm và cát vàng có thành phần vật liệu như sau:

- Ximăng : 336 kg

- Cát : 0,43 kg

- Đá dăm : 0,866 kg


Hãy xác định tỷ lệ pha trộn theo thể tích của loại bêtông này.

Biết ox

=1100 kg/m3

Giải

Thể tích tự nhiên của ximăng:

Vox = 1100

336= 0,365 m

3

Vậy tỷ lệ pha trộn thể thể tích của bêtông này là:

X:C:Đ:N = 6,0:8,2:4,1:1305,0

185,0:

305,0

866,0:

305,0

43,0:

305,0

305,0


- 84 -

5.5. MỘT SỐ LOẠI BÊTÔNG KHÁC

5.5.1. Bêtông nhẹ

a) Khái niệm: Bêtông nhẹ có khối lượng thể tích 0= 500 ÷1800 kg/m3 và

cường độ nén từ 15 ÷ 500kG/cm2. Loại bêtông nhẹ phổ biến nhất thường có khối

lượng thể tích 900 ÷ 1400kg/m3 và cường độ nén 50 ÷ 200 kG/cm

2.

Bêtông nhẹ thường được sử dụng làm tường ngoài, tường ngăn, trần ngăn nhằm mục

đích giảm bớt trọng lượng bản thân công trình và tăng khả năng cách nhiệt của các kết cấu

bao che.

Theo công dụng bêtông nhẹ được phân ra:

+ Bêtông nhẹ chịu lực: Chỉ tiêu quan trọng của bêtông loại này là cường độ

chịu nén.

+ Bêtông nhẹ chịu lực cách nhiệt: Các chỉ tiêu quan trọng của bêtông này là

cường độ chịu nén và khối lượng thể tích.

+ Bêtông nhẹ cách nhiệt : chỉ tiêu quan trọng để đánh giá loại này là khối

lượng thể tích.

Các chỉ tiêu tính chất của bêtông nhẹ được giới thiệu ở bảng 4-21

Bảng 5-21

Loại bêtông 0 ở trạng thái

khô Mác theo cƣờng độ chịu nén

Hệ số dẫn

nhiệt

kcal/moC.h

Chịu lực 1400 ÷1800 150, 200, 250, 300 và 400 -

Chịu lực – cách nhiệt 500 ÷1400 35,50,75 và 100 0,5

Cách nhiệt 300 ÷500 10, 20 và 25 0,25

b) Các loại bêtông nhẹ

- Bêtông nhẹ cốt liệu rỗng

Nguyên liệu chế tạo: để chế tạo bêtộng người ta dùng ximăng poóclăng

thường, ximăng pooclăng rắn nhanh, ximăng pooclăng xỉ, cốt liệu chủ yếu là cốt liệu rỗng

vô cơ. Đối với bêtông nhẹ cách nhiệt và một số bêtông nhẹ chịu lực cách nhiệt có thể dùng

cốt liệu hữu cơ chế tạo từ gỗ, thân cây bông, hạt polistion bọt…

Cốt liệu rỗng vô cơ có nhiều loại: loại thiên nhiên như sỏi đá bọt, tup núi lửa, đá vôi

vỏ sò. Loại nhân tạo như keramzit, agloporit, xỉ lò cao nở phồng

Loại có cốt liệu này có đặc tính chung là chứa nhiều lỗ rỗng.

Tính chất của bêtông nhẹ cốt liệu rỗng:

+ Cường độ: tuỳ theo cường độ nén, bêtông nhẹ cốt liệu rỗng được phân ra các loại mác

M25, M35, M50, M75, M100, M150, M200, M250, M300, M350, M400.

Cường độ của nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như mác ximăng , cường độ và

đặc trưng bề mặt của cốt liệu.

+ Khối lượng thể tích: đặc trưng cho khả năng cách nhiệt và mứuc độ nhẹ của

bêtông. Khối lượng thể tích của bêtông nhẹ có thể giảm đi nếu ta lựa chọn thành phần cốt

liệu có độ rỗng cao, dùng ximăng mác cao hoặc sử dụng một lượng nhỏ phụ gia tạo khí và

tạo bọt.

+ Tính dẫn nhiệt của bêtông nhẹ phụ thuộc chủ yếu vào khối lượng thể tích

và độ ẩm của nó. Khi độ ẩm tăng lên 1% thì độ dẫn nhiệt tăng lên 0,014 ÷ 0,03kcal/m.o.C.h.

- Bêtông khí:


- 85 -

Nguyên vật liệu: Bêtông khi được tạo từ hỗn hợp ximăng pooclăng (thươbgf

cho thêm vôi rắn trong không khí hoặc Na2CO3), cát thạch anh nghiền mịn, tro nhiệt điện,

xỉ lò cao nghiền mịn và chất tạo khí. Chất tạo khí thường dùng là bột nhôm, dung dịch

H2O2, bột đá vôi và axit clohydric .

Tính chất của bêtông khí: bêtông khí (hay bêtông tổ ong) là một dạng đặc biệt

của bêtông nhẹ. Cấu trúc tổ ong gồm những lỗ rỗng nhỏ kích thước 0,5 – 2mm phân bố đều

thành lỗ rỗng mỏng bền chắc, nhờ đó mà bêtông có khối lượng thể tích nhẹ, độ dẫn nhiệt

thấp và khả năng chịu lực tốt.

- Bêtông bọt:

Nguyên vật liệu: bêtông bọt được chế tạo bằng hỗn hợp vữa ximăng và hỗn

hợp bọt đã được chuẩn bị trước.

Hỗn hợp vữa ximăng được chế tạo từ chất kết dính (ximăng hoặc vôi), cát

thạch anh nghiền mịn, tro nhiệt điện hoặc xỉ hạt lò cao nghiền mịn và nước.

Hỗn hợp bọt được chế tạo từ chất tạo bọt như alumosunfonaftan, keo nhựa

thông và các chất tạo bột tổng hợp.

Tính chất: tínhchất củ bêtông bọt tương tự như bêtông khí nhưng lỗ rỗng của

chúng lớn hơn khả năng cách nhiệt kém hơn,. Hệ số dẫn nhiệt của bêtông bọt dao động từ

0,08-0,6kcal/m.oC.h.

5.5.2. Bêtông bền axit

a) Nguyên vật liệu chế tạo

Chất kết dính trong bêtông bền axit là thuỷ tinh lỏng- loại silicat natri hoặc kali ở

dạng lỏng có khối lượng riêng khoảng 1,4 kg/l.

Chất độn là bột khoáng bền axit nghiền từ cát thchj anh tinh khiết, bazan và đi aba.

Chất đóng rắn thường là floruasilicat natri (Na2SiF6)

Cốt liệu dùng cho bêtông bền axit là cát thạch anh, đá dăm nghiền từ đá granit,

anđêzit vv..thành phần hạt phải đảm bảo để chế tạo bêtông có độ đặc cao.

b) Tính chất

Bêtông bền axit khá bền vững với axit đậm đặc, kém bền vững với dung dịch kiềm.

Nước có thể phá huỷ bêtông bền axit trong vòng 5 ÷10 năm.

Bêtông bền axit được dùng làm lớp bảo vệ cho bêtông cốt thép và kim loại, xây dựng

các bể chứa, đường ống các thiết bị khác trong công nghiệp hoá học, thay thế cho các loại

vật liệu đắt tiền như chì lá, gốm chịu axit.

5.6. BÀI TẬP

5.6.1. Tính toán kiểm tra thành phần cấp phối cát, đá dùng cho bêtông.

5.6.2. Thiết kế thành phần bêtông nặng.

5.6.3. Tính toán thành phần bêbông nặng theo vật liệu ở hiện trƣờng.


Bài 5.1: Kiểm tra thành phần hạt của hai loại cát dựa vào kết quả sàng phân tích

1000g cát khô mỗi loại cho ở bảng 1 dưới đây. Căn cứ vào qui phạm của nhà nước TCVN

1770-86 đối với cấp phối liên tục của cát dùng để chế tạo bêtông nặng.

Bảng 1

Loại

cát

Lƣợng sót riêng biệt (gam) trên sàng

5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,14


- 86 -

1 0 160 240 320 210 70

2 93 137 421 219 100 20

Bài 5.2: Thí nghiệm sàng 3 kg đá (khô) trên sàng tiêu chuẩn. Biết lượng sót riêng biệt

(gam) cho trong bảng 2 như sau:

Bảng 2

Lƣợng sót riêng biệt (gam) trên sàng

Cỡ sàng 70 40 20 10 5

Lƣợng sót 90 60 120 2550 180

Xác định lượng sót riêng biệt, lượng sót tích luỹ, Dmax , Dmin và kiểm tra thành phần

hạt của chúng theo yêu cầu của cấp phối

Bài 5.3: Cho số liệu như ở trong bảng 3. Với mỗi loại cát hãy xác định luợng sót riêng

biệt trên mỗi cỡ sàng tiêu chuẩn, kiểm tra thành phần hạt theo yêu cầu của cấp phối liên tục

tiêu chẩn.

Bảng 3

Loại cát Lƣợng sót riêng biệt (gam) trên sàng

5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,14

1 0 16 40 70 88 97

2 9 37 70 86 100 -

Bài 5.4: Hãy thiết kế sơ bộ thành phần một loại bêtông nặng mác 300 dùng cho kết

cấu lớn không có cốt thép, công trình không tiếp xúc với nước ngầm. Vật liệu sử dụng có

những đặc trưng kỹ thuật sau:

- Ximăng pooclăng (cứng); ax =3100 kg/m3

- Cát có Nyc = 7,8%, chất lượng chung bình, thành phần hạt và hàn lượng tập chất

hợp quy phạm; ac = 2600 kg/m3

- Đá dăm granit Rn = 1300kG/cm2 , Dmax = 40mm, ođ = 1500kg/m

3 ; rđ = 40% , cấp

phối hợp quy phạm, tạp chất không đáng kể.

Bêtông thi công cơ giới, điều kiện khí hậu tốt.

Bài 5.5: Thiết kế sơ bộ thành phần một loại bêtông nặng mác 200 dùng cho kết cấu

móng nhà công nghiệp tác dụng của nước ngầm có tính ăn mòn mạnh, hàm lượng cốt thép

> 1%. Công trình thi công bằng cơ giới và dùng các loại vật liệu như sau:

- Ximăng pooclăng puzôlan PP400(cứng); ax = 2900 kg/m3

- Đá dăm từ đá vôi canxit Rn = 800 kG/cm2, ađ

= 2600 kg/m

3, ođ = 1600

kg/m3 , Dmax = 40mm. Đá sạch, cấp phối hợp quy phạm.

- Cát vàng Nyc = 7%, ac = 2650kg/m3 , tạp chất ít, cấp phối hợp quy phạm.

- Nước máy thành phố đã sử lí sạch.

Bài 5.6: Tính toán dự trù sơ bộ lượng vật liệu để thi công 2000 m3 bêtông móng đập

tràn cho công trình thuỷ điện Ialy (Tây Nguyên) theo các tài liệu sau đây:


- 87 -

- Bêtông khối lớn không có cốt thép; mác bêtông 250.

- Nước môi trường không chứa muối ăn mòn.

- Ximăng poóclăng puzolan PP400 (cứng), γax = 2850kg/m3.

- Cát vàng: Nyc = 6%, γac = 2600kg/m3, sạch, cấp phối tốt.

- Đá bazan nghiền: Rđ = 3000kG/cm2, Dmax = 80mm, γ0đ =1600kg/m

3, rđ = 40%, cấp

phối hợp qui phạm.

- Nước sông sạch không lẫn tạp chất.

- Thi công cơ giới, thời tiết thuận lợi.

Bài 5.7: Một loại bêtông nặng sau khi tính toán sơ bộ có lượng dùng vật liệu cho 1m3

bêtông là: X = 320kg, N = 195l, C = 580kg, Đ = 1350kg. sau khi kiểm tra độ dẻo bằng thí

nghiệm hình nón cụt tiêu chuẩn, kỹ thuật viên phải tăng 12% lượng dùng nước và 12%

lượng dùng ximăng mới đạt SNyc. Hãy tính lượng dùng vật liệu đủ cho thí nghiệm kiểm tra

cường độ bêtông. Biết γax = 3100kg/m3, γan = 980kg/m

3.

Bài 5.8: Một loại bêtông nặng có lượng dùng vật liệu khi thí nghiệm kiểm tra độ dẻo

như sau: x = 3,2kg; n = 1,9l; c = 5,72kg; đ

= 13,5kg.

kỹ thuật viên thí nghiệm quyết định tăng thêm 10% ximăng để đảm bảo an toàn cho

mác thiết kế. Hãy tính lại cấp phối bêtông và cho biết nếu sử dụng cấp phối bêtông trên cho

một công trình có dung tích tổng hợp là 100m3 bêtông thì lượng ximăng sẽ phải tiêu phí

thêm là bao nhiêu theo quyết định của kỹ thuật viên này?

Cho biết: γax = 3.1T/m3; γan = 1000kg/m

3; γac = 2.6T/m

3; γađ = 2.5T/m

3.

Bài 5.9: Tính toán lượng dùng vật liệu thực tế cho một mẻ trộn của máy trôn bêtông

Vm = 425lít, nếu lượng dùng vật liệu khô cho 1m3 bêtông theo thiết kế là X = 312kg, N =

182l, C = 612kg, Đ = 1296kg. Tại công trường vật liệu có độ ẩm Wc = 2% và Wđ = 0.5%.

Hệ số sản lượng bêtông β theo thí nghiệm xác định được là 0,70.

Bài 5.10: Đội thi công công trường B nhận được cấp phối bêtông theo thiết kế là:

1 : x : y = 1 : 1,8 : 4,2. tỉ lệ N/X = 0,70. Tại hiện trường độ ẩm của cát và đá lần lược là 2%

và 1%. Hãy tính lượng dùng vật liệu cho 1m3 bêtông thực tế tại hiện trường khi các số liệu

thí nghiệm xác định được là:

γ0c = 1,5g/cm3, γac=2,5g/cm

3.

γ0đ = 1,6g/cm3, γađ = 2,6g/cm

3.

γ0x = 1,2g/cm3, γax = 3,0g/cm

3.

γ0n = γan = 1T/m3.

Bài 5.11: Hổn hợp bêtông sau khi đầm chặt có khối lượng thể tích là 2420kg/m3. Tỉ lệ

thành phần vật liệu 1 : x : y = 1 : 2 : 4. Tỉ lệ N/X = 0,50. Đá dăm có r = 36% và

γađ = 2600kg/m3. Hãy tính thành phần cấp phối bêtông trên theo khối lượng và xác định hệ

số dư vữa α của bêtông?

Bài 5.12: Một mét khối hổn hợp bêtông thực tế sau khi đầm chặt dùng lượng vật liệu

như sau: X = 300kg; C = 685kg; Đ = 1200kg; N = 165lít.Khối lượng riêng của nó như sau:

γax = 3,1kg/l; γađ = 2,6kg/l; γac = 2,65kg/l. Tính hệ số lèn chặc của hổn hợp bêtông.

Bài 5.13: Theo thiết kế 1m3 bêtông phải dùng lượng vật liệu như sau: X = 300kg;

C = 685kg; Đ = 1200kg; N = 186 lít. Khối lượng riêng của vật liệu là: γax = 3100kg/m3;


- 88 -

γađ = 2610kg/m3; γac = 2650kg/m

3; γan = 1000kg/m

3. Quá trình thi công, do đầm chặt không

kĩ trong bêtông mới đổ khuôn còn 3% bọt khí chưa thoát ra hết. Hãy tính xem những người

thi công công trình 1000m3 bêtông này đã bớt đi bao nhiêu vật liệu so với dự toán ban đầu?

Khối lượng thể tích bêtông mới bay giờ là bao nhiêu?

Bài 5.14: Tính lượng vật tư cần để đổ 4 dầm bêtông kích thước 200x200x3500mm

nếu theo thiết kế kỹ thuật cấp phối bêtông là 1 : x : y = 1 : 2,1 : 3,5; tỉ lệ N/X = 0,70; hổn

hợp bêtông sau khi đầm chặt có γ0b = 2400kg/m3. Độ ẩm của cát và đá xác định được Wc =

3% và Wđ = 1%.

Bài 5.15: Một loại bêtông nặng theo thiết kế có lượng dùng vật liệu cho 1m3 hổn hợp

bêtông là: X = 300kg; C = 685kg; Đ = 1200kg; N = 185lít. Vật liệu dùng chế tạo bêtông có

các chỉ tiêu:

Nước: γ0n = γan = 1,00g/cm3

Ximăng: γ0x = 1,2g/cm3

γax = 3,1g/cm3

Cát: γ0c = 1,60g/cm3

γac = 2,65g/cm3

Đá: γ0đ = 1,56g/cm3

γađ = 2,61g/cm3

Khi thi công người ta đúc 3 mẫu để thử cường độ tiêu chuẩn của bêtông và xác định

được các số liệu:

kgGkhuon 18

kgG maukhuon 900,72

Hãy xác định hệ số sản lượng β của loại bêtông này?

Bài 5.16: Một loại bêtông nặng có tỉ lệ dùng vật liệu theo thiết kế là

1 : x : y=1 : 2,2 : 4; tỉ lệ N/X = 0.80. Lượng nước dùng cho mỗi mét khối bêtông là 240lít.

Bêtông dùng cốt liệu chất lượng trung bình, ximăng poóclăng P400(cứng). Sau khi đưa máy

trộn và máy đầm vào thi công thay cho thủ công, người ta giảm độ dẻo của hổn hợp bêtông

xuống do đó lượng nước trộn giảm đi 15%. Hỏi khi đó nếu không giảm lượng ximăng thì

mác bêtông tăng bao nhiêu phần trăm? Nếu giữ nguyên mác bêtông thì mỗi mét khối

bêtông sẽ tiết kiệm được bao nhiêu ximăng nhờ đưa cơ giới vào thi công?

Bài 5.17: Một loại bêtông nặng có thành phần cấp phối 1 : x : y = 1 : 2 : 4 theo khối

lượng. Tỉ lệ N/X = 0.70. Khối lượng riêng của các vật liệu thành phần ximăng, cát, đá, nước

lần lượt là 3,1; 2,55; 2,6; 0,98T/m3. Sau khi đầm chắc bêtông còn chứa 4% bọt khí. Trong

quá trình rắn chắc, bêtông co ngót 1% và có 20% lượng nước (tính theo khối lượng ximăng)

tham gia vào cấu trúc đá ximăng trong bêtông. Hãy xác định khối lượng thể tích tiêu chuẩn

của đá bêtông, độ đặc, độ rỗng và khối lượng riêng của nó?

Bài 5.18: Một loại bêtông nặng có thành phần cấp phối như sau:X = 300kg; N =180lít;

C = 358kg; Đ = 1260kg. Bêtông dùng cốt liệu chất lượng trung bình và ximăng poóclăng

P400 (mác cứng). Bằng thực nghiệm thấy, nếu thêm vào hỗn hợp bêtông 0,2% chất phụ gia

tăng dẻo CCB thì có thể giảm 10% lượng nước nhào trộn mà vẫn giữ nguyên độ dẻo của

hỗn hợp bêtông.

Hãy xác định % của hỗn hợp bêtông sau khi đầm chặc và Rb tiêu chuẩn trong cả hai

trường hợp có và không có phụ gia CCB.

Bài 5.19: Một loại bêtông nặng có tỉ lệ dùng vật liệu theo khối lượng 1: x : y = 1 : 2:

4. Tỉ lệ N/X = 0,61. Lượng dùng ximăng X = 320kg/m3

bê tông. Khi cho thêm vào hỗn hợp


- 89 -

bêtông 0,15% phụ gia tăng dẻo hữu cơ mà vẫn giữ nguyên cường độ của hỗn hợp bêtông,

thì tỷ lệ N/X giảm được 8%. Hãy tính lượng dùng vật liệu cho một mẻ trộn 425l khi bêtông

đã có phụ gia. Vật liệu có các chỉ tiêu cơ lí như sau:

γ0c = 1,6T/m3, γac=2,6T/m

3.

γ0đ = 1,65T/m3, γađ = 2,8T/m

3.

γ0x = 1,3T/m3, γax = 3,1T/m

3.

γ0n = γan = 1000kg/m3.

Bài 5.20: Một loại bêtông nặng có cấp phối thiết kế ban đầu 1: x : y = 1 : 2: 4, tỉ lệ

N/X = 0,70. Hổn hợp bêtông có γ0 = 2400kg/m3. khi cho thêm vào hổn hợp bêtông một

lượng nhỏ phụ gia CCB và giữ nguyên độ dẻo người ta bớt được 30 lít nước nhào trộn cho

1m3 bêtông. Hỏi khi đó mác của bêtông tăng được bao nhiêu phần trăm theo lí thuyết (bỏ

qua tác dụng phụ của CCB đến cường độ của bêtông). Biết rằng bêtông dùng ximăng PC40

(mềm) và vật liệu sử dụng có chất lượng trung bình.


- 90 -

ĐỀ CƢƠNG ÔN TẬP MÔN VẬT LIỆU XÂY DỰNG

A/ LÝ THUYẾT:

Câu 1: Tình bày định nghĩa khối lượng riêng, khối lượng thể tích, độ đặc, độ rỗng của

vật liệu? (Định nghĩa, công thức, đại lượng và đơn vị các đại lượng).

Câu 2: Trình bày khái niệm về độ ẩm, độ hút nước và độ bão hoà nước?

Câu 3: Hệ số bão hoà là gì? hệ số mềm là gì?

Câu 4: Tình bày phương pháp xác định cường độ chịu lực của vật liệu? (cường độ chịu

uốn và cường độ chịu nén).

Câu 5: Điều kiện hình thành và phân loại đá trầm tích?

Câu 6: Trình bày phương pháp xác định cường độ chịu nén và cường độ chịu uốn của

gạch chỉ? (vẽ hình).

Câu 7: Độ mịn của ximăng được đánh giá như thế nào?

Câu 8: Trình bày lượng nước tiêu chuẩn của ximăng?

Câu 9: Trình bày thời gian đông kết của ximăng?

Câu 10: Vì sao ximăng phải đảm bảo tính ổn định thể tích?

Câu 11: Phân tích ảnh hưởng của sự toả nhiệt của ximăng đến sản phẩm của ximăng?

Câu 12: Trình bày cường độ chịu lực và mác của ximăng?

Câu 13: Trình bày phương pháp xác định mác của ximăng?

Câu 14: Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ chịu lực của ximăng?

Câu 15: Trình bày vai trò và yêu cầu về thành phần hạt của cát dùng cho bê tông nặng?

Câu 16: Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo của hổn hợp bêtông?

Câu 17: Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ chịu lực của bêtông?

Câu 18: Định nghĩa mác của bêtông theo cường độ chịu nén?

B/ BÀI TẬP:

Dạng 1: Tính toán xác định các chỉ tiêu vật lí của vật liệu?

Dạng 2: Tính toán kiểm tra các đặc trưng cơ học của vật liệu?

Dạng 3: Tính toán kiểm tra thành phần cấp phối cát, đá dùng cho bêtông?

Dạng 4: Tính toán thiết kế thành phần bêtông nặng?

Dạng 5: Tính toán thành phần bêtông nặng theo vật liệu ở hiện trường?

Dạng 6: Tính toán cấp phối vữa cho mẻ trộn?

1

BẢNG TRA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

Chương 1:

1. KLR: a

aV

G 2. KLTT:

0

0V

G

3. Độ đặc: %100.0V

Vd a %100.0

a

d

4. Độ rỗng: d

V

Vr r 1%100.

0

5. Độ hút nước: %100.0V

GGH n

v

%100.

G

GGH n

p

0

0

V

G

H

H

p

v

%100.0V

VH n

v

6. Độ bão hòa nước: r

H

Vr

GG

V

VC vn

r

nbh

0. 7. Độ ẩm: %100.

G

GGW w

Chương 5:

Bảng 5-3

Kích thước mắt sàng (mm) 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,14

Lượng sót tích lũy trên sàng (%) 0 0-20 15-45 35-70 70-90 90-100

Bảng 5-4

Tên các tiêu đề Mức theo nhóm cát


1.Mô đun độ lớn Lớn hơn 2,5 đến 3,3 2 đến 2,5 1 đến nhỏ hơn 2 0,7 đến nhỏ hơn 1

Bảng 5-9

Kích thước mắt sàng (mm)

Dmin

2

1(Dmin + Dmax) Dmax 1,25Dmax

Lượng sót tích luỹ trên sàng (%) 90 ÷ 100 40 ÷ 70 0 ÷ 10 0

Bảng 5-12

Loại kết cấu

Phương pháp thi công

Cơ giới Thủ công

SN, cm ĐC, s SN, cm

- Bêtông nền - móng công trình 1 ÷2 25 ÷ 35 2 ÷ 3

- Bêtông khối lớn ít hay không có cốt thép 2 ÷ 4 15 ÷ 25 3 ÷ 6

- Bảng, dầm, cột, lanh tô, ôvang… 4 ÷ 6 12 ÷15 3 ÷ 6

- Bêtông có hàm lượng cốt thép trung bình 6 ÷8 10 ÷12 8 ÷ 12

- Bêtông có hàm cốt thép dày 8 ÷12 5 ÷ 10 12 ÷15

- Bêtông đổ trong nước 12 ÷18 <5 -

- Bêtông Ximăng mặt đường 1 ÷4 25 ÷35 2 ÷6

2 Tỷ lệ nước ximăng (N/X)

Hệ

số t

rượ

t

Hình 5-10:Biểu đồ để xác định hệ số trượt

Bảng 5-18

Chỉ tiêu độ dẻo Khi sỏi có Dmax là,mm Khi đá có Dmax là,mm

SN, cm ĐC, S 10 20 40 70 10 20 40 70

9 12 < 5 215 200 185 170 230 215 200 185

6 8 5 10 205 190 175 160 220 205 190 175

3 5 10 15 195 180 165 150 210 195 180 165

1 2 15 30 185 170 155 140 200 185 170 155

- 30 50 165 160 150 - 175 170 160 -

- 50 80 155 150 140 - 165 160 150 -

- 80 120 145 140 135 - 160 155 140 -

- 120 200 135 130 128 - 150 145 135 -

Bảng 5-1

Mác Bêtông 100 150 200 250 300 350 400 500 600

Mác xi măng 200 300 300-400 400 400-500 400-500 500-600 600 600

Bảng 5-16

Chất lượng cốt

liệu

A khi mác ximăng xác định theo

phương pháp

A1 khi mác ximăng xác định theo

phương pháp

Cứng Mềm Cứng Mềm

Chất lượng cao 0.5 0.65 0.33 0.43

Chất lượng

trung bình

0.45 0.6 0.3 0.4

Chất lượng thấp 0.4 0.55 0.27 0.37

Bảng 5-2

Điều kiện làm việc của kết cấu công trình Phương pháp đầm chặt

Bằng tay Bằng máy

- Trực tiếp tiếp xúc với nước 265 240

- Bị ảnh hưởng của mưa gió không có phương tiện bảo vệ 250 220

- Không bị ảnh hưởng của mưa gió 220 200

D

oD aD

1000D

.r 1

oDD

aD

r 1

28

B x

XR A.R . 0,5

N

1000 ac

aD ax

D XC N

BÀI GIẢNG -...

Documents

Transcript of BÀI GIẢNG -...