Giáo trình Vật liệu xây dựng & Hướng dẫn thí nghiệm vật liệu xây dựng - Trần Thị Huyền Lương

8/20/2019 Giáo trình Vật liệu xây dựng & Hướng dẫn thí nghiệm vật liệu xây dựng - Trần Thị Huyền Lương

http://slidepdf.com/reader/full/giao-trinh-vat-lieu-xay-dung-huong-dan-thi-nghiem-vat 1/279

LỜ I NÓI ĐẦ U

S ự phát triể n của các ngành k ỹ thuật nói chung và ngành xây d ự ng nói riêngđề u liên quan đế n vật liệu. Ở l ĩ nh vự c nào cũng cần đế n nhữ ng vật liệu vớ i tínhnăng ngày càng đ a d ạng và chấ t l ượ ng ngày càng cao. Vì vậ y, sự phát triể n ngànhcông nghiệ p sản xuấ t vật liệu xây d ự ng đ ã tr ở thành một trong nhữ ng hướ ng mũi

nhọn của nề n kinh t ế mỗ i nướ c.Trong l ĩ nh vự c xây d ự ng, vật liệu xây d ự ng chiế m vị trí đặc biệt, quyế t định

chấ t l ượ ng và tuổ i thọ của công trình xây d ự ng. Do đ ó trong chươ ng trình đ ào t ạocao đẳ ng và đại học, kiế n thứ c về vật liệu xây d ự ng đ ã tr ở thành yêu cầu quantr ọng. Ng ườ i cán bộ k ỹ thuật cần phải có nhữ ng hiể u biế t cơ bản về vật liệu xâyd ự ng nói chung, các tính năng và phạm vi sử d ụng của t ừ ng nhóm vật liệu nóiriêng, t ừ đ ó có thể l ự a chọn đ úng loại vật liệu cần thiế t sử d ụng cho mục đ ích cụ thể , đ áp ứ ng các yêu cầu k ỹ thuật và kinh t ế của công trình xây d ự ng.

Giáo trình V Ậ T LI Ệ U XÂY DỰ NG đượ c biên soạn theo đề cươ ng của chươ ng

trình đ ào t ạo cao đẳ ng xây d ự ng do Bộ Xây d ự ng ban hành. Giáo trình giớ i thiệunhữ ng vấ n đề chung về quá trình sản xuấ t, mố i t ươ ng quan giữ a thành phần, cấ utrúc và tính chấ t, các chỉ tiêu, yêu cầu k ỹ thuật của t ừ ng loại vật liệu xây d ự ng cơ bản. Bên cạnh nhữ ng nội dung chủ yế u trên phần phụ l ục của cuố n sách cũng giớ ithiệu danh mục các tiêu chuẩ n về yêu cầu k ỹ thuật và phươ ng pháp thử các chỉ tiêu cơ lý chủ yế u của một số loại vật liệu thông thườ ng theo hệ thố ng tiêu chuẩ nhiện hành của Việt Nam và tiêu chuẩ n nướ c ngoài có liên quan. Cuố n sách nàychủ yế u dùng làm tài liệu học t ậ p cho sinh viên cao đẳ ng ngành xây d ự ng dând ụng và công nghiệ p, ngoài ra có thể là tài liệu tham khảo cho nhữ ng ng ườ i làmcông tác xây d ự ng nói chung.

M ặc dù đ ã có nhiề u cố g ắ ng song giáo trình vẫ n không tránh khỏi nhữ ngthiế u sót k ể cả về nội dung l ẫ n hình thứ c, r ấ t mong nhận đượ c nhiề u ý kiế n đ óng

góp của đồng nghiệ p và độc giả.Tr ườ ng Cao đẳ ng Xây d ự ng số 3 xin chân thành cảm ơ n lãnh đạo Bộ Xây

d ự ng, V ụ T ổ chứ c cán bộ , các V ụ chứ c năng của Bộ Xây Dự ng đ ã t ạo đ iề u kiện và giúp đỡ nhà tr ườ ng để cuố n giáo trình sớ m đượ c hoàn thành.

KS.VLXD Tr ần Thị Huyề n Lươ ng

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM

WW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

óng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú



BÀI MỞ ĐẦU

I . Tầm quan trọng của vật liệu Trong công tác xây dựng bao giờ vật liệu cũng đóng vai trò chủ yếu. Vật liệu

là một trong các yếu tố quyết định chất lượ ng, giá thành và thờ i gian thi công công

trình.

Thông thườ ng chi phí về vật liệu xây dựng chiếm một tỷ lệ tươ ng đối lớ ntrong tổng giá thành xây dựng: 75 - 80% đối vớ i các công trình dân dụng và công

nghiệ p, 70-75% đối vớ i các công trình giao thông, 50 - 55% đối vớ i các công trình

thủy lợ i.

II . Sơ lượ c tình hình phát triển ngành sản xuất vật liệu xây dự ng Cùng vớ i sự phát triển của khoa học k ỹ thuật nói chung, ngành vật liệu xây

dựng cũng đã phát triển từ thô sơ đến hiện đại, từ giản đơ n đến phức tạ p, chất

lượ ng vật liệu ngày càng đượ c nâng cao.

Từ xưa loài ngườ i đã biết dùng những loại vật liệu đơ n giản có trong thiênnhiên như đất, r ơ m r ạ, đá, gỗ v.v... để xây dựng nhà cửa, cung điện, thành quách,cầu cống. Ở những nơ i xa núi đá, ngườ i ta đã biết dùng gạch mộc, r ồi dần về sau

đã biết dùng gạch ngói bằng đất sét nung. Để gắn các viên đá, gạch r ờ i r ạc lại vớ inhau, từ xưa ngườ i ta đã biết dùng một số chất k ết dính r ắn trong không khí như vôi, thạch cao. Do nhu cầu xây dựng những công trình tiế p xúc vớ i nướ c và nằm

trong nướ c, ngườ i ta đã dần dần nghiên cứu tìm ra những chất k ết dính mớ i, có

khả năng r ắn trong nướ c, đầu tiên là chất k ết dính hỗn hợ p gồm vôi r ắn trongkhông khí vớ i chất phụ gia hoạt tính, sau đó phát minh ra vôi thủy và đến đầu thế

k ỷ 19 thì phát minh ra xi măng pooc lăng. Đến thờ i k ỳ này ngườ i ta cũng đã sản

xuất và sử dụng nhiều loại vật liệu kim loại, bê tông cốt thép, bê tông ứng lựctr ướ c, gạch silicat, bê tông xỉ lò cao v.v...

K ỹ thuật sản xuất và sử dụng vật liệu trên thế giớ i vào những năm cuối cùng

của thế k ỷ 20 và đầu thế k ỷ 21 đã đạt đến trình độ cao, nhiều phươ ng pháp côngnghệ tiên tiến đượ c áp dụng như nung vật liệu gốm bằng lò tuy nen, nung xi măng

bằng lò quay vớ i nhiên liệu lỏng, sản xuất các cấu kiện bê tông dự ứng lực vớ ikích thướ c lớ n, sản xuất vật liệu ố p lát gốm granit bằng phươ ng pháp ép bán khôv.v...

Ở Việt Nam từ xưa đã có những công trình bằng gỗ, gạch đá xây dựng r ất

công phu, ví dụ công trình đá thành nhà Hồ (Thanh Hóa), công trình đất Cổ Loa(Đông Anh - Hà Nội). Nhưng trong suốt thờ i k ỳ phong kiến thực dân thống tr ị, k ỹ

thuật về vật liệu xây dựng không đượ c đúc k ết, đề cao và phát triển, sau chiến

thắng thực dân Pháp (1954) và nhất là k ể từ khi ngành xây dựng Việt Nam ra đờ i(29.4.1958) đến nay ngành công nghiệ p vật liệu xây dựng đã phát triển nhanh

chóng. Trong 45 năm, từ những vật liệu xây dựng truyền thống như gạch, ngói, đá,

cát, xi măng, ngày nay ngành vật liệu xây dựng Việt Nam đã bao gồm hàng tr ăm

chủng loại vật liệu khác nhau, từ vật liệu thông dụng nhất đến vật liệu cao cấ p vớ ichất lượ ng tốt, có đủ các mẫu mã, kích thướ c, màu sắc đáp ứng nhu cầu xây dựng

trong nướ c và hướ ng ra xuất khẩu . Nhờ có đườ ng lối phát triển kinh tế đúng đắn của Đảng, ngành vật liệu xây

dựng đã đi tr ướ c một bướ c, phát huy tiềm năng, nội lực sử dụng nguồn tài nguyên







phong phú, đa dạng vớ i sức lao động dồi dào, hợ p tác, liên doanh, liên k ết trong và

ngoài nướ c, ứng dụng công nghệ tiên tiến, k ỹ thuật hiện đại của thế giớ i vào hoàn

cảnh cụ thể của nướ c ta, đầu tư, liên doanh vớ i nướ c ngoài xây dựng nhiều nhà

máy mớ i trên khắ p ba miền như xi măng Bút Sơ n (1,4 triệu tấn/năm), xi măng

Chinfon - Hải Phòng (1,4 triệu tấn/năm), xi măng Sao Mai (1,76 triệu tấn/năm), xi

măng Nghi Sơ n (2,27 triệu tấn/năm). Về gốm sứ xây dựng có nhà máy ceramic

Hữu Hưng, Thanh Thanh, Thạch Bàn, Việt Trì, Đà Nẵng, Đồng Tâm, TaiceraShiJar v.v... Năm 1992 chúng ta mớ i sản xuất đượ c 160.000 m

2 loại Ceramic tráng

men ố p tườ ng 100 x 100 mm, thì năm 2002 đã cung cấ p cho thị tr ườ ng hơ n 15

triệu m2 loại: 300x300, 400x400, 500x500 mm.

Một thành tựu quan tr ọng của ngành gốm sứ xây dựng là sự phát triển đột

biến của sứ vệ sinh. Hai nhà máy sứ Thiên Thanh và Thanh Trì đã nghiên cứu sản

xuất sứ từ nguyên liệu trong nướ c, tự vay vốn đầu tư trang bị dây chuyền công

nghệ tiên tiến, thiết bị hiện đại đưa sản lượ ng hai nhà máy lên 800000 sản

phẩm/năm. Nếu k ể cả sản lượ ng của các liên doanh thì năm 2002 đã sản xuất đượ c

1405 triệu sản phẩm sứ vệ sinh có chất lượ ng cao.Về kính xây dựng có nhà máy kính Đáp Cầu, vớ i các sản phẩm kính phẳng

dày 2 -5 mm, kính phản quang, kính màu, kính an toàn, gươ ng soi đã đạt sản

lượ ng 7,2 triệu m2 trong năm 2002.

Ngoài các loại vật liệu cơ bản trên, các sản phẩm vật liệu trang trí hoàn thiệnnhư đá ố p lát thiên nhiên sản xuất từ đá cẩm thạch, đá hoa cươ ng, sơ n silicat, vật

liệu chống thấm, vật liệu làm tr ần, vật liệu lợ p đã đượ c phát triển vớ i tốc độ cao,

chất lượ ng ngày càng đượ c cải thiện.Tuy nhiên, bên cạnh các nhà máy vật liệu xây dựng đượ c đầu tư vớ i công

nghệ tiên tiến, thiết bị hiện đại thì cũng còn nhiều nhà máy vẫn phải duy trì công

nghệ lạc hậu, thiết bị quá cũ, chất lượ ng sản phẩm không ổn định.Phươ ng hướ ng phát triển ngành công nghệ vật liệu trong thờ i gian tớ i là phát

huy nội lực về nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú, lực lượ ng lao động dồi

dào, tích cực huy động vốn trong dân, tăng cườ ng hợ p tác trong nướ c, ngoài nướ c,

đầu tư phát triển nhiều công nghệ tiên tiến, sản xuất các mặt hàng mớ i thay thế hàng nhậ p khẩu như vật liệu cao cấ p, vật liệu cách âm, cách nhiệt, vật liệu trang trí

nội thất, hoàn thiện để tạo lậ p một thị tr ườ ng vật liệu đồng bộ phong phú, thỏamãn nhu cầu của toàn xã hội vớ i tiềm lực thị tr ườ ng to lớ n trong nướ c, đủ sức cạnh

tranh, hội nhậ p thị tr ườ ng khu vực và thế giớ i.Mục tiêu đến năm 2010 là sản xuất 40-45 triệu tấn xi măng, 40-50 triệu m2

gạch men lát nền, ố p tườ ng, 4-5 triệu sản phẩm sứ vệ sinh vớ i phụ kiện đồng bộ,

80-90 triệu m2 kính xây dựng các loại, 18 -20 tỷ viên gạch, 30-35 triệu m

2 tấm lợ p,

35- 40 triệu m3 đá xây dựng, 2 triệu m

2 đá ố p lát, 50.000 tấm cách âm, cách nhiệt,

bông, sợ i thủy tinh, vật liệu mớ i, vật liệu tổng hợ p.

III. Phân loại vật liệu xây dự ng Vật liệu xây dựng đượ c phân theo 2 cách chính:

1.Theo bản chất

Theo bản chất vật liệu xây dựng đượ c phân ra 3 loại chính sau đây:







(1) Vật liệu vô cơ bao gồm các loại vật liệu đá thiên nhiên, các loại vật liệunung, các chất k ết dính vô cơ , bê tông, vữa và các loại vật liệu đá nhân tạo không

nung khác.

(2) Vật liệu hữu cơ : bao gồm các loại vật liệu gỗ, tre, các loại nhựa bitum và

guđrông, các loại chất dẻo, sơ n, vecni v.v...

(3) Vật liệu kim loại: bao gồm các loại vật liệu và sản phẩm bằng gang, thép,

kim loại màu và hợ p kim.

2.Theo nguồn gốcTheo nguồn gốc vật liệu xây dựng đượ c phân ra 2 nhóm chính: vật liệu đá

nhân tạo và vật liệu đá thiên nhiên.

Theo tính toán, vật liệu sử dụng trong các công trình xây dựng có tớ i hơ n90% là vật liệu đá nhân tạo và gần 10% là vật liệu khác.

Vật liệu đá nhân tạo là một nhóm vật liệu r ất phong phú và đa dạng, chúng

đượ c phân thành 2 nhóm phụ: vật liệu đá nhân tạo không nung và vật liệu đá nhân

tạo nung.Vật liệu đá nhân tạo không nung: nhóm vật liệu mà sự r ắn chắc của chúng

xảy ra ở nhiệt độ không cao lắm và sự hình thành cấu trúc là k ết quả của sự biến

đổi hóa học và hóa lý của chất k ết dính, ở tr ạng thái dung dịch (phân tử, keo, lỏng

và r ắn, pha loãng và đậm đặc).

Vật liệu đá nhân tạo nung: nhóm vật liệu mà sự r ắn chắc của nó xảy ra chủ

yếu là quá trình làm nguội dung dịch nóng chảy. Dung dịch đó đóng vai trò là chấtk ết dính.

Đối vớ i vật liệu đá nhân tạo khi thay đổi thành phần hạt của cốt liệu, thành

phần khoáng hóa của chất k ết dính, các phươ ng pháp công nghệ và các loại phụ

gia đặc biệt thì có thể làm thay đổi và điều chỉnh cấu trúc cũng như tính chất củavật liệu.







CHƯƠ NG ICÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰ NG

1.1. Khái niệm chung

1.1.1. Phân loại tính chất của vật liệu xây dự ng (VLXD)Quá trình làm việc trong k ết cấu công trình, vật liệu phải chịu sự tác dụng

của tải tr ọng bên ngoài và môi tr ườ ng xung quanh. Tải tr ọng sẽ gây ra biến dạng

và ứng suất trong vật liệu. Do đó, để k ết cấu công trình làm việc an toàn thì

tr ướ c tiên vật liệu phải có các tính chất cơ học theo yêu cầu. Ngoài ra, vật liệucòn phải có đủ độ bền vững chống lại các tác dụng vật lý và hóa học của môi

tr ườ ng. Trong một số tr ườ ng hợ p đối vớ i vật liệu còn có một số yêu cầu riêng về

nhiệt, âm, chống phóng xạ v.v... Như vậy, yêu cầu về tính chất của vật liệu r ất

đa dạng. Song để nghiên cứu và sử dụng vật liệu, có thể phân tính chất của nó

thành những nhóm như: nhóm tính chất đặc tr ưng cho tr ạng thái và cấu trúc,

nhóm tính chất vật lý, tính chất cơ học, tính chất hóa học và một số tính chấtmang ý ngh ĩ a tổng hợ p khác như tính công tác, tính tuổi thọ v.v...

Các tham số đặc tr ưng cho tr ạng thái và cấu trúc của vật liệu là những tính

chất đặc tr ưng cho quá trình công nghệ, thành phần pha, thành phần khoáng hóa,thí dụ khối lượ ng riêng, khối lượ ng thể tích, độ r ỗng, độ đặc, độ mịn, v.v...

Những tính chất vật lý xác định mối quan hệ của vật liệu vớ i môi tr ườ ng

như tính chất có liên quan đến nướ c, đến nhiệt, điện, âm, tính lưu biến của vậtliệu nhớ t, dẻo...

Những tính chất cơ học xác định quan hệ của vật liệu vớ i biến dạng và sự

phá hủy nó dướ i tác dụng của tải tr ọng như cườ ng độ, độ cứng, độ dẻo v.v...Các tính chất hóa học có liên quan đến những biến đổi hóa học và độ bền

vững của vật liệu đối vớ i tác dụng của các nhân tố hóa học.

Để tránh những ảnh hưở ng của các yếu tố khách quan trong quá trình thí

nghiệm, các tính chất của vật liệu phải đượ c xác định trong điều kiện và phươ ng

pháp chuẩn theo quy định của tiêu chuẩn nhà nướ c Việt Nam. Khi đó tính chất

đượ c xác định là những tính chất tiêu chuẩn. Ngoài các tiêu chuẩn nhà nướ c còn

các tiêu chuẩn cấ p ngành, cấ p bộ.

Các tiêu chuẩn có thể đượ c bổ sung và chỉnh lí tùy theo trình độ sản xuất và

yêu cầu sử dụng vật liệu.Hiện nay ở nướ c ta, đối vớ i 1 số loại VLXD chưa có tiêu chuẩn và yêu cầu

k ỹ thuật quy định thì có thể dùng các tiêu chuẩn của nướ c ngoài.

1.1.2 Quan hệ giữ a cấu trúc và tính chấtCấu trúc của vật liệu đượ c biểu thị ở 3 mức: cấu trúc v ĩ mô (cấu trúc có thể

quan sát bằng mắt thườ ng), cấu trúc vi mô (chỉ quan sát bằng kính hiển vi) và

cấu trúc trong hay cấu tạo chất (phải dùng những thiết bị hiện đại để quan sát và

nghiên cứu như kính hiển vi điện tử, phân tích r ơ ngen)

C ấ u trúc vĩ mô .Bằng mắt thườ ng ngườ i ta thể phân biệt các dạng cấu trúcnày như: đá nhân tạo đặc, cấu trúc tổ ong, cấu trúc dạng sợ i, dạng lớ p, dạng hạt

r ờ i...

3







V ật liệu đ á nhân t ạo đặc r ất phổ biến trong xây dựng như bê tông nặng,

gạch ố p lát, gạch silicat. Những loại vật liệu này thườ ng có cườ ng độ, khả năng

chống thấm, chống ăn mòn tốt hơ n các loại vật liệu r ỗng cùng loại, nhưng nặng

và tính cách âm, cách nhiệt kém hơ n. Bằng mắt thườ ng cũng có thể nhìn thấy

những liên k ết thô của nó, ví dụ: thấy đượ c lớ p đá xi măng liên k ết vớ i hạt cốtliệu, độ dày của lớ p đá, độ lớ n của hạt cốt liệu: phát hiện đượ c những hạt, vết

r ạn nứt lớ n, v.v...

V ật liệu cấ u t ạo r ỗ ng có thể là những vật liệu có những lỗ r ỗng lớ n như bê

tông khí, bê tông bọt, chất dẻo tổ ong hoặc những vật liệu có những lỗ r ỗng bé(vật liệu dùng đủ nướ c, dùng phụ gia cháy). Loại vật liệu này có cườ ng độ, độ

chống ăn mòn kém hơ n vật liệu đặc cùng loại, nhưng khả năng cách nhiệt, cách

âm tốt hơ n. Lượ ng lỗ r ỗng, kích thướ c, hình dạng, đặc tính và sự phân bố của lỗ r ỗng có ảnh hưở ng lớ n đến tính chất của vật liệu.

V ật liệu có cấ u t ạo d ạng sợ i, như gỗ, các sản phẩm có từ bông khoáng và

bông thủy tinh, tấm sợ i gỗ ép v.v... có cườ ng độ, độ dẫn nhiệt và các tính chấtkhác r ất khác nhau theo phươ ng dọc và theo phươ ng ngang thớ .

V ật liệu có cấ u trúc d ạng l ớ p, như đá phiến ma, diệ p thạch sét v.v... là vật

liệu có tính dị hướ ng (tính chất khác nhau theo các phươ ng khác nhau).V ật liệu hạt r ờ i như cốt liệu cho bê tông, vật liệu d ạng bột (xi măng, bột vôi

sống) có các tính chất và công dụng khác nhau tùy theo thành phần độ lớ n và

tr ạng thái bề mặt hạt.C ấ u trúc vi mô của vật liệu có thể là cấu tạo tinh thể hay vô định hình.

Cấu tạo tinh thể và vô định hình chỉ là hai tr ạng thái khác nhau của cùng một

chất. Ví dụ oxyt silic có thể tồn tại ở dạng tinh thể thạch anh hay dạng vô địnhhình (opan). Dạng tinh thể có độ bền và độ ổn định lớ n hơ n dạng vô định hình.

SiO2 tinh thể không tươ ng tác vớ i Ca(OH)2 ở điều kiện thườ ng, trong khi đó

SiO2 vô định hình lại có thể tươ ng tác vớ i Ca(OH)2 ngay ở nhiệt độ thườ ng.

C ấ u t ạo bên trong của các chất là cấu tạo nguyên tử, phân tử, hình dạng

kích thướ c của tinh thể, liên k ết nội bộ giữa chúng. Cấu tạo bên trong của các

chất quyết định cườ ng độ, độ cứng, độ bền nhiệt và nhiều tính chất quan tr ọng

khác.

Khi nghiên cứu các chất có cấu tạo tinh thể, ngườ i ta phải phân biệt chúng

dựa vào đặc điểm của mối liên k ết giữa các phần tử để tạo ra mạng lướ i khônggian. Tùy theo kiểu liên k ết, mạng lướ i này có thể đượ c hình thành từ các

nguyên tử trung hòa (kim cươ ng, SiO2) các ion (CaCO3 , kim loại), phân tử

(nướ c đá) .

Liên k ế t cộng hóa tr ị đượ c hình thành từ những đôi điện tử dùng chung,

trong những tinh thể của các chất đơ n giản (kim cươ ng, than chì) hay trong các

tinh thể của hợ p chất gồm hai nguyên tố (thạch anh). Nếu hai nguyên tử giống

nhau thì cặ p điện tử dùng chung thuộc cả hai nguyên tử đó. Nếu hai nguyên tử

có tính chất khác nhau thì cặ p điện tử bị lệch về phía nguyên tố có tính chất á

kim mạnh hơ n, tạo ra liên k ết cộng hóa tr ị có cực (H2O). Những vật liệu có liênk ết dạng này có cườ ng độ, độ cứng cao và r ất khó chảy.

4







Liên k ế t ion đượ c hình thành trong các tinh thể vật liệu mà các nguyên tử

khi tươ ng tác vớ i nhau nhườ ng điện tử cho nhau hình thành các ion âm và ion

dươ ng. Các ion trái dấu hút nhau để tạo ra phân tử. Vật liệu xây dựng có liên k ết

loại này (thạch cao, anhiđrit) có cườ ng độ và độ cứng thấ p, không bền nướ c,

trong những loại VLXD thườ ng gặ p như canxit, fenspat vớ i những tinh thể phứctạ p gồm những tinh thể gồm cả liên k ết cộng hóa tr ị và liên k ết ion. Bên trong

ion phức tạ p là liên k ết cộng hóa tr ị. Nhưng chính nó liên k ết vớ i Ca−2

3CO 2+

bằng liên k ết ion (CaCO3) có cườ ng độ khá cao. Liên k ế t phân t ử đượ c hình thành chủ yếu trong những tinh thể của các chất

có liên k ết cộng hóa tr ị. Liên k ế t silicat là liên k ết phức tạ p, đượ c tạo thành từ khối 4 mặt SiO4 liên

k ết vớ i nhau bằng những đỉnh chung (những nguyên tử oxi chung) tạo thành

mạng lướ i không gian ba chiều vớ i những tính chất đặc biệt cho VLXD. Điều đó

cho phép coi chúng như là các polime vô cơ .

1.1.3. Quan hệ giữ a thành phần và tính chấtVật liệu xây dựng đượ c đặc tr ưng bằng 3 thành phần: Hóa học, khoáng vật

và thành phần pha.

Thành phần hóa học đượ c biểu thị bằng % hàm lượ ng các oxyt có trongvật liệu. Nó cho phép phán đoán hàng loạt các tính chất của VLXD: tính chất

chịu lửa, bền sinh vật, các đặc tr ưng cơ học và các đặc tính k ỹ thuật khác. Riêng

đối vớ i kim loại hoặc hợ p kim thì thành phần hóa học đượ c tính bằng % các

nguyên tố hóa họcThành phần hóa học đượ c xác định bằng cách phân tích hóa học (k ết quả

phân tích đượ c biểu diễn dướ i dạng các oxyt)

Các oxyt trong vật liệu vô cơ liên k ết vớ i nhau thành các muối kép, đượ cgọi là thành phần khoáng vật.

Thành phần khoáng vật

Thành phần khoáng vật quyết định các tính chất cơ bản của vật liệu.

Khoáng 3CaO.SiO2 và 3CaO.Al2O3 trong xi măng pooc lăng quyết định tính

đóng r ắn nhanh, chậm của xi măng, khoáng 3Al2O3 2SiO2 quyết định tính chất

của vật liệu gốm.

Biết đượ c thành phần khoáng vật ta có thể ta có thể phán đoán tươ ng đối

chính xác các tính chất của VLXD.

Việc xác định thành phần khoáng vật khá phức tạ p, đặc biệt là về mặt định

lượ ng. Vì vậy ngườ i ta phải dùng nhiều phươ ng pháp để hỗ tr ợ cho nhau : phân

tích nhiệt vi sai, phân tích phổ r ơ nghen, laze, kính hiển vi điện tử v.v...

Thành phần pha

Đa số vật liệu khi làm việc đều tồn tại ở pha r ắn. Nhưng trong vật liệu luôn

chứa một lượ ng lỗ r ỗng, bên ngoài pha r ắn nó còn chứa cả pha khí (khi khô) và

pha lỏng (khi ẩm). Tỉ lệ của các pha này trong vật liệu có ảnh hưở ng đến chất

lượ ng của nó, đặc biệt là các tính chất về âm, nhiệt, tính chống ăn mòn, cườ ngđộ v.v...

5







Thành phần các pha biến đổi trong quá trình công nghệ và dướ i sự tác động

của môi tr ườ ng. Sự thay đổi pha làm cho tính chất của vật liệu cùng thay đổi. Ví

dụ nướ c chứa nhiều trong các lỗ r ỗng của vật liệu sẽ ảnh hưở ng xấu đến tính

chất nhiệt, âm và cườ ng độ của vật liệu, làm cho vật liệu bị nở ra v.v...

Ngoài vật liệu r ắn, trong xây dựng còn loại vật liệu phổ biến ở tr ạng tháinhớ t dẻo. Các chất k ết dính khi nhào tr ộn vớ i dung môi (thườ ng là nướ c), khi

chưa r ắn chắc có cấu trúc phức tạ p và biến đổi theo thờ i gian: giai đoạn đầu ở tr ạng thái dung dịch, sau đó ở tr ạng thái keo. Tr ạng thái này quyết định các tính

chất chủ yếu của hỗn hợ p. Trong hệ keo, mỗi hạt keo gồm có nhân keo, lớ p hấ pthụ và ngoài cùng là lớ p khuyếch tán. Chúng đượ c liên k ết vớ i nhau bằng các

lực phân tử, lực ma sát, lực mao dẫn, v.v... mỗi loại chất k ết dính khi nhào tr ộn

vớ i dung môi thích hợ p sẽ cho một hệ keo nhất định.

1.2. Tính chất vật lý1.2.1. Các thông số trạng thái

Khố i l ượ ng riêng

Khối lượ ng riêng của vật liệu là khối lượ ng của một đơ n vị thể tích vật liệu

ở tr ạng thái hoàn toàn đặc (không có lỗ r ỗng).

Khối lượ ng riêng đượ c ký hiệu bằng ρ và tính theo công thức :

33 kg/mkg/l;;g/cmV

mρ =

Trong đó :

m : Khối lượ ng của vật liệu ở tr ạng thái khô, g, kgV : Thể tích hoàn toàn đặc của vật liệu, cm3, l, m

3.

Tuỳ theo từng loại vật liệu mà

có những phươ ng pháp xác định

khác nhau. Đối vớ i vật liệu hoàn

toàn đặc như kính, thép v.v..., ρ

đượ c xác định bằng cách cân và đo

mẫu thí nghiệm, đối những vật liệu

r ỗng thì phải nghiền đến cỡ hạt <

0,2 mm và những loại vật liệu r ờ icó cỡ hạt bé (cát, xi măng...) thì ρ

đượ c xác định bằng phươ ng pháp bình tỉ tr ọng (hình 1.1).

Khối lượ ng riêng của vật liệu phụ thuộc vào thành phần và cấu

trúc vi mô của nó, đối vớ i vật liệu

r ắn thì nó không phụ thuộc vàothành phần pha. Khối lượ ng riêng

của vật liệu biến đổi trong một Hình 1-1: Bình t ỉ tr ọng

6







phạm vi hẹ p, đặc biệt là những loại vật liệu cùng loại sẽ có khối lượ ng riêng

tươ ng tự nhau. Ngườ i ta có thể dùng khối lượ ng riêng để phân biệt những loại

vật liệu khác nhau, phán đoán một số tính chất của nó.

Khố i l ượ ng thể tích

Khối lượ ng thể tích của vật liệu là khối lượ ng của một đơ n vị thể tích vậtliệu ở tr ạng thái tự nhiên (k ể cả lỗ r ỗng).

Nếu khối lượ ng của mẫu vật liệu là m và thể tích tự nhiên của mẫu là Vv

thì: )T/m,kg/m,g/cm(V

mρ 333

V

V =

Bảng 1-1

Tên VLXDρ,

(g/cm3)

ρv,

(g/cm3)

r, (%)Hệ số dẫn nhiệt λ,

(kCal/m°Ch)

Bê tông

-nặng-nhẹ -tổ ong

Gạch :

-thườ ng-r ỗng ruột

-granit

-túp núi lửaThuỷ tinh:

-kính cửa sổ -thuỷ tinh bọt

Chất dẻo

-chất dẻo cốt thuỷ tinh

-mipo

Vật liệu gỗ :

-gỗ thông

-tấm sợ i gỗ

2,62,62,6

2,652,65

2,67

2,7

2,652,65

2,0

1,2

1,53

1,5

2,41,00,5

1,81,3

1,4

1,4

2,650,30

2,0

0,015

0,5

0,2

1061,5

81

3,2

512,40

52

0,088

0,0

98

67

86

1,000,300,17

0,690,47

0,43

0,500,10

0,43

0,026

0,15

0,05

Từ số liệu ở bảng 1-1, ta thấy: ρ v của vật liệu xây dựng dao động trong mộtkhoảng r ộng. Đối vớ i vật liệu cùng loại có cấu tạo khác nhau thì ρv khác nhau,

ρv còn phụ thuộc vào độ ẩm của môi tr ườ ng. Vì vậy, trong thực tế buộc phải xác

định ρv tiêu chuẩn. Việc xác định khối lượ ng mẫu đượ c thực hiện bằng cách

cân, còn Vv thì tùy theo loại vật liệu mà dùng một trong ba cách sau : đối vớ imẫu vật liệu có kích thướ c hình học rõ ràng ta dùng cách đo tr ực tiế p; đối vớ imẫu vật liệu không có kích thướ c hình học rõ ràng thì dùng phươ ng pháp chiếm

chỗ trong chất lỏng; đối vớ i vật liệu r ờ i (xi măng, cát, sỏi) thì đổ vật liệu từ một

chiều cao nhất định xuống một dụng cụ có thể tích biết tr ướ c.

Dựa vào khối lượ ng thể tích của vật liệu có thể phán đoán một số tính chấtcủa nó, như cườ ng độ, độ r ỗng, lựa chọn phươ ng tiện vận chuyển, tính toán

tr ọng lượ ng bản thân k ết cấu.

7







1.2.2. Đặc trư ng cấu trúcĐặc tr ưng cấu trúc của vật liệu xây dựng là độ r ỗng và độ đặc. Độ r ỗ ng r (số thậ p phân, %) là thể tích r ỗng chứa trong một đơ n vị thể tích

tự nhiên của vật liệu.

Nếu thể tích r ỗng là Vr và thể tích tự nhiên của vật liệu là Vv thì :v

r

V

Vr =

Trong đó : Vr = Vv-V

Do đó :ρ

ρ−=−=

−= v

vr

v 1V

V1

V

VVr

Lỗ r ỗng trong vật liệu gồm lỗ r ỗng kín và lỗ r ỗng hở . Lỗ r ỗng hở là lỗ r ỗng

thông vớ i môi tr ườ ng bên ngoài.

Đối vớ i vật liệu dạng hạt còn phân ra lỗ r ỗng trong hạt và lỗ r ỗng giữa cáchạt.

Độ r ỗ ng hở (r h ) là tỉ số giữa tổng lỗ r ỗng chứa nướ c bão hòa và thể tích tự

nhiên của vật liệu:

nv

12h

1

V

mmr

ρ×

−=

Trong đó: m1 và m2 là khối lượ ng của mẫu ở tr ạng thái khô và tr ạng thái

bão hòa nướ c.

Lỗ r ỗng hở có thể thông vớ i nhau và vớ i môi tr ườ ng bên ngoài, nên chúng

thườ ng chứa nướ c ở điều kiện bão hòa bình thườ ng như ngâm vật liệu trongnướ c. Lỗ r ỗng hở làm tăng độ thấm nướ c và độ hút nướ c, giảm khả năng chịulực. Tuy nhiên trong vật liệu và các sản phẩm hút âm thì lỗ r ỗng hở và việc

khoan lỗ lại cần thiết để hút năng lượ ng âm.

Độ r ỗ ng kín (r k ): r k = r-r hVật liệu chứa nhiều lỗ r ỗng kín thì cườ ng độ cao, cách nhiệt tốt.

Độ r ỗng trong vật liệu dao động trong một phạm vi r ộng từ 0 đến 98%. Dựa

vào độ r ỗng có thể phán đoán một số tính chất của vật liệu: cườ ng độ chịu lực,

tính chống thấm, các tính chất có liên quan đến nhiệt và âm.

Độ đặc (đ) là mức độ chứa đầy thể tích vật liệu bằng chất r ắn: đ ρ

ρv

=

Như vậy r + đ = 1 ( hay 100%), có ngh ĩ a là vật liệu khô bao gồm bộ khung

cứng để chịu lực và lỗ r ỗng không khí. Độ m ị n hay độ lớ n của vật liệu dạng hạt, dạng bột là đại lượ ng đánh giá

kích thướ c hạt của nó.

Độ mịn quyết định khả năng tươ ng tác của vật liệu vớ i môi tr ườ ng (hoạt

động hóa học, phân tán trong môi tr ườ ng), đồng thờ i ảnh hưở ng nhiều đến độ

r ỗng giữa các hạt. Vì vậy tuỳ theo từng loại vật liệu và mục đích sử dụng ngườ ita tăng hay giảm độ mịn của chúng. Đối vớ i vật liệu r ờ i khi xác định độ mịnthườ ng phải quan tâm đến từng nhóm hạt, hình dạng và tính chất bề mặt hạt, độ nhám, khả năng hấ p thụ và liên k ết vớ i vật liệu khác.

8







Độ mịn thườ ng đượ c đánh giá bằng tỷ diện bề mặt (cm2/g) hoặc lượ ng lọt

sàng, lượ ng sót sàng tiêu chuẩn (%). Dụng cụ sàng tiêu chuẩn có kích thướ c của

lỗ phụ thuộc vào từng loại vật liệu.

1.2.3. Nhữ ng tính chất có liên quan đến môi trườ ng nướ c Liên k ế t gi ữ a nướ c và vật li ệu

Trong vật liệu luôn chứa một lượ ng nướ c nhất định. Tuỳ theo bản chất của

vật liệu, thành phần, tính chất bề mặt và đặc tính lỗ r ỗng của nó mà mức độ liên

k ết giữa nướ c vớ i vật liệu có khác nhau. Dựa vào mức độ liên k ết đó, nướ c trongvật liệu đượ c chia thành 3 loại: Nướ c hoá học, nướ c hoá lý và nướ c cơ học.

N ướ c hoá học là nướ c tham gia vào thành phần của vật liệu, có liên k ết bền

vớ i vật liệu. Nướ c hoá học chỉ bay hơ i ở nhiệt độ cao (trên 500°C). Khi nướ choá học mất thì tính chất hóa học của vật liệu bị thay đổi lớ n.

N ướ c hoá lý có liên k ết khá bền vớ i vật liệu, nó chỉ thay đổi dướ i sự tác

động của điều kiện môi tr ườ ng như nhiệt độ, độ ẩm và khi bay hơ i nó làm cho

tính chất của vật liệu thay đổi ở một mức độ nhất định. N ướ c cơ học (nướ c tự do), loại này gần như không có liên k ết vớ i vật liệu,

dễ dàng thay đổi ngay trong điều kiện thườ ng. Khi nướ c cơ học thay đổi, không

làm thay đổi tính chất của vật liệu.

Độ ẩ m Độ ẩm W (%) là chỉ tiêu đánh giá lượ ng nướ c có thật mn trong vật liệu tại

thờ i điểm thí nghiệm. Nếu khối lượ ng của vật liệu lúc ẩm là ma và khối lượ ngcủa vật liệu sau khi sấy khô là mk thì:

(%)100m

mWhay(%)100

m

mmW

k

n

k

k a ×=×−

= .

Trong không khí vật liệu có thể hút hơ i nướ c của môi tr ườ ng vào trong các

lỗ r ỗng và ngưng tụ thành pha lỏng. Đây là một quá trình có tính chất thuận

nghịch. Trong cùng một điều kiện môi tr ườ ng nếu vật liệu càng r ỗng thì độ ẩm

của nó càng cao. Đồng thờ i độ ẩm còn phụ thuộc vào bản chất của vật liệu, đặc

tính của lỗ r ỗng và vào môi tr ườ ng. Ở môi tr ườ ng không khí khi áp lực hơ i nướ ctăng (độ ẩm tươ ng đối của không khí tăng) thì độ ẩm của vật liệu tăng.

Độ ẩm của vật liệu tăng làm xấu đi tính tính chất nhiệt k ỹ thuật, giảmcườ ng độ và độ bền, làm tăng thể tích của một số loại vật liệu. Vì vậy tính chất

của vật liệu xây dựng phải đượ c xác định trong điều kiện độ ẩm nhất định.

Độ hút nướ c Độ hút nướ c của vật liệu là khả năng hút và giữ nướ c của nó ở điều kiện

thườ ng và đượ c xác định bằng cách ngâm mẫu vào trong nướ c có nhiệt độ 20 ±

0,5oC. Trong điều kiện đó nướ c chỉ có thể chui vào trong lỗ r ỗng hở , do đó mà

độ hút nướ c luôn luôn nhỏ hơ n độ r ỗng của vật liệu. Thí dụ độ r ỗng của bê tông

nhẹ có thể là 50 ÷ 60%, nhưng độ hút nướ c của nó chỉ đến 20 ÷ 30% thể tích.

Độ hút nướ c đượ c xác định theo khối lượ ng và theo thể tích. Độ hút nướ c theo khố i l ượ ng là tỷ số giữa khối lượ ng nướ c mà vật liệu hút

vào vớ i khối lượ ng vật liệu khô.

9







Độ hút nướ c theo khối lượ ng ký hiệu là HP (%) và xác định theo công thức:

(%)100m

mm(%)100

m

mH

k

k u

k

nP ×

−=×=

Độ hút nướ c theo thể tích là tỷ số giữa thể tích nướ c mà vật liệu hút vào vớ ithể tích tự nhiên của vật liệu.

Độ hút nướ c theo thể tích đượ c ký hiệu là HV(%) và xác định theo công

thức : (%)100V

VH

v

nV ×= hay (%)100

V

mmH

nv

k−

V ××

−=

ρ

Trong đ ó : mn, Vn : Khối lượ ng và thể tích nướ c mà vật liệu đã hút .

ρ n : Khối lượ ng riêng của nướ c ρ n = 1g/cm3

mư, mk : Khối lượ ng của vật liệu khi đã hút nướ c (ướ t) và khi khô

Vv : Thể tích tự nhiên của vật liệu .

Mỗi quan hệ giữa HV và HP như sau :n

v pv

n

v

p

v HHhayHH

ρρ=

ρρ=

( ρ v: khối lượ ng thể tích tiêu chuẩn).

Để xác định độ hút nướ c của vật liệu, ta lấy mẫu vật liệu đã sấy khô đem

cân r ồi ngâm vào nướ c. Tùy từng loại vật liệu mà thờ i gian ngâm nướ c khác

nhau. Sau khi vật liệu hút no nướ c đượ c vớ t ra đem cân r ồi xác định độ hút nướ ctheo khối lượ ng hoặc theo thể tích bằng các công thức trên.

Độ hút nướ c đượ c tạo thành khi ngâm tr ực tiế p vật liệu vào nướ c, do đó vớ icùng một mẫu vật liệu đem thí nghiệm thì độ hút nướ c sẽ lớ n hơ n độ ẩm.

Độ hút nướ c của vật liệu phụ thuộc vào độ r ỗng, đặc tính của lỗ r ỗng vàthành phần của vật liệu.

Ví dụ: Độ hút nướ c theo khối lượ ng của đá granit 0,02 ÷ 0,7% của bê tông

nặng 2 ÷ 4% của gạch đất sét 8 ÷ 20%.

Khi độ hút nướ c tăng lên sẽ làm cho thể tích của một số vật liệu tăng vàkhả năng thu nhiệt tăng nhưng cườ ng độ chịu lực và khả năng cách nhiệt giảm

đi.

Độ bão hòa nướ cĐộ bão hòa nướ c là chỉ tiêu đánh giá khả năng hút nướ c lớ n nhất của vật

liệu trong điều kiện cưỡ ng bức bằng nhiệt độ hay áp suất.Độ bão hòa nướ c cũng đượ c xác định theo khối lượ ng và theo thể tích,

tươ ng tự như độ hút nướ c trong điều kiện thườ ng.

Độ bão hòa nướ c theo khố i l ượ ng :

(%)100m

mH

k

bh

Nbh

P ×= hay (%)100m

mmH

k

k

bh

− bh

P ×−

=

Độ bão hòa nướ c theo thể tích :

(%)100

V

VH

V

bh

N bh

V ×= hay (%)100

V

mmH

NV

k

bh

− bh

v ×−

=

ρ

Trong các công thức trên :bh

Nm , : Khối lượ ng và thể tích nướ c mà vật liệu hút vào khi bão hòa. bh

NV

10







bh

− m , : Khối lượ ng của mẫu vật liệu khi đã bão hòa nướ c và khi khô.k m

VV : Thể tích tự nhiên của vật liệu.

Để xác định độ bão hòa nướ c của vật liệu có thể thực hiện một trong 2

phươ ng pháp sau:

Phươ ng pháp nhiệt độ: Luộc mẫu vật liệu đã đượ c lấy khô trong nướ c 4giờ , để nguội r ồi vớ t mẫu ra cân và tính toán.

Phươ ng pháp chân không : Ngâm mẫu vật liệu đã đượ c sấy khô trong một

bình kín đựng nướ c, hạ áp lực trong bình xuống còn 20 mmHg cho đến khi

không còn bọt khí thoát ra thì tr ả lại áp lực bình thườ ng và giữ thêm 2 giờ nữa

r ồi vớ t mẫu ra cân và tính toán.

Độ bão hòa nướ c của vật liệu không những phụ thuộc vào thành phần của

vật liệu và độ r ỗng mà còn phụ thuộc vào tính chất của các lỗ r ỗng, do đó độ bão

hòa nướ c đượ c đánh giá bằng hệ số bão hòa C bh thông qua độ bão hòa nướ c theo

thể tích và độ r ỗng r : bhVH

rHC

bh

V

bh =

C bh thay đổi từ 0 đến 1. Khi hệ số bão hòa lớ n tức là trong vật liệu có nhiều

lỗ r ỗng hở .Khi vật liệu bị bão hòa nướ c sẽ làm cho thể tích vật liệu và khả năng dẫn

nhiệt tăng, nhưng khả năng cách nhiệt và đặc biệt là cườ ng độ chịu lực thì giảm

đi. Do đó mức độ bền nướ c của vật liệu đượ c đánh giá bằng hệ số mềm (K m)

thông qua cườ ng độ của mẫu bão hòa nướ c R bh

và cườ ng độ của mẫu khô R k :

k

bh

m

R

RK =

Những vật liệu có K m > 0,75 là vật liệu chịu nướ c có thể dùng cho các công

trình thủy lợ i.Tính thấ m nướ cTính thấm nướ c là tính chất để cho nướ c thấm qua từ phía có áp lực cao

sang phía có áp lực thấ p. Tính thấm nướ c đượ c đặc tr ưng bằng hệ số thấm K th

(m/h):

)tpS(p

.aVK

21

n

th−

=

Như vậy, K th là thể tích nướ c thấm qua Vn (m3) một tấm vật liệu có chiềudày a=1m, diện tích S = 1m

2, sau thờ i gian t = 1 giờ , khi độ chênh lệch áp lực

thuỷ t ĩ nh ở hai mặt là p1 - p2 = 1m cột nướ c.Tùy thuộc từng loại vật liệu mà có cách đánh giá tính thấm nướ c khác

nhau.

Ví dụ: Tính thấm nướ c của ngói lợ p đượ c đánh giá bằng thờ i gian xuyênnướ c qua viên ngói, tính thấm nướ c của bê tông đượ c đánh giá bằng áp lực nướ clớ n nhất ứng vớ i lúc xuất hiện nướ c qua bề mặt mẫu bê tông hình tr ụ có đườ ng

kính và chiều cao bằng 150 mm.

Mức độ thấm nướ c của vật liệu phụ thuộc vào bản chất của vật liệu, độ r ỗng và tính chất của lỗ r ỗng. Nếu vật liệu có nhiều lỗ r ỗng lớ n và thông nhau

thì mức độ thấm nướ c sẽ lớ n hơ n khi vật liệu có lỗ r ỗng nhỏ và cách nhau.

11







Bi ế n d ạng ẩ mKhi độ ẩm thay đổi thì thể tích và kích thướ c của vật liệu r ỗng hữu cơ hoặc

vô cơ cũng thay đổi: bị co khi sấy khô và tr ươ ng nở khi hút nướ c.

Trong thực tế ở điều kiện khô ẩm thay đổi thườ ng xuyên, biến dạng co nở

lặ p đi lặ p lại sẽ làm phát sinh vết nứt và dẫn đến phá hoại vật liệu. Những loại vật liệu có độ r ỗng cao (gỗ, bê tông nhẹ), sẽ có độ co lớ n :

Dạng vật liệu Độ co, mm/m

Gỗ (ngang thớ ) 30-100

Vữa xây dựng 0,5-1

Gạch đất sét 0,03-0,1

Bê tông nặng 0,3-0,7

Đá granit 0,02-0,06

1.2.4. Các tính chất của vật liệu liên quan đến nhiệtTính d ẫ n nhi ệt

Tính dẫn nhiệt của vật liệu là tính chất để cho nhiệt truyền qua từ phía có

nhiệt độ cao sang phía có nhiệt độ thấ p.

Khi chế độ truyền nhiệt ổn định và vật liệu có dạng tấm phẳng thì nhiệt

lượ ng truyền qua tấm vật liệu đượ c xác định theo công thức:

( )Kcal,τ.

δ

ttFλQ 21 −⋅= .

Trong đ ó : F : Diện tích bề mặt của tấm vật liệu, m2.

δ : Chiều dày của tấm vật liệu, m.t1, t2 : Nhiệt độ ở hai bề mặt của tấm vật liệu,0C.

τ : Thờ i gian nhiệt truyền qua, h.

λ : Hệ số dẫn nhiệt , Kcal/m .0C.h .

Khi F = 1m2; δ = 1m; t1 - t2 = 1oC; τ = 1h thì λ = Q .

Vậy hệ số dẫn nhiệt là nhiệt lượ ng truyền qua một tấm vật liệu dày1m có

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

là 1oC.

Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố : Loại vật liệu, độ

r ỗng và tính chất của lỗ r ỗng, độ ẩm, nhiệt độ bình quân giữa hai bề mặt vậtliệu.

Do độ dẫn nhiệt của không khí r ất bé (λ = 0,02 Kcal/m.°C.h) so vớ i độ dẫn

nhiệt của vật r ắn vì vậy khi độ r ỗng cao, lỗ r ỗng kín và cách nhau thì hệ số dẫn

nhiệt thấ p hay khả năng cách nhiệt của vật liệu tốt. Khi khối lượ ng thể tích củavật liệu càng lớ n thì dẫn nhiệt càng tốt. Trong điều kiện độ ẩm của vật liệu là

5÷7%, có thể dùng công thức của V.P.Necraxov để xác định hệ số dẫn nhiệt của

vật liệu.

14,0ρ22,00196,0λ 2

v −+=

Trong đó: ρ v là khối lượ ng thể tích của vật liệu, T/m3.

12







Nếu độ ẩm của vật liệu tăng thì hệ số dẫn nhiệt tăng lên, khả năng cách

nhiệt của vật liệu kém đi vì nướ c có λ = 0,5 Kcal/m.°C.h.

Khi nhiệt độ bình quân giữa 2 mặt tấm vật liệu tăng thì độ dẫn nhiệt cũng

lớ n, thể hiện bằng công thức của Vlaxov: λt = λ0 (1+0,002 t)

Trong đó :λ0- hệ số dẫn nhiệt ở 0°C;

λt - hệ số dẫn nhiệt ở nhiệt độ bình quân t.

Nhiệt độ t thích hợ p để áp dụng công thức trên là trong phạm vi dướ i100°C.

Trong thực tế, hệ số dẫn nhiệt đượ c dùng để lựa chọn vật liệu cho các k ếtcấu bao che, tính toán k ết cấu để bảo vệ các thiết bị nhiệt.

Giá tr ị hệ số dẫn nhiệt của một số loại vật liệu thông thườ ng :

Bê tông nặng λ = 1,0 - 1,3 Kcal/m.0C.h .

Bê tông nhẹ λ = 0,20 - 0,3 Kcal/m.0

C.h .Gỗ λ = 0,15 - 0,2 Kcal/m.

0C.h .

Gạch đất sét đặc λ = 0,5 - 0,7 Kcal/m.0C.h .

Gạch đất sét r ỗng λ = 0,3 - 0,4 Kcal/m.0C.h .

Thép xây dựng λ = 50 Kcal/m.0C.h .

Nhi ệt dung và nhi ệt dung riêng

Nhiệt dung là nhiệt lượ ng mà vật liệu thu vào khi đượ c đun nóng. Nhiệt

lượ ng vật liệu thu vào đượ c xác định theo công thức :

Q = C . m. (t2 - t1) , Kcal.

Trong đ ó:m : Khối lượ ng của vật liệu, kg .

t1 ,t2 : Nhiệt độ của vật liệu tr ướ c và sau khi đun ,0C .

C : Hệ số thu nhiệt (còn gọi là nhiệt dung riêng hay tỷ nhiệt), Kcal/kg.0C.

Khi m = 1kg; t2 - t1 = 10C; thì C = Q.

Vậy hệ số thu nhiệt là nhiệt lượ ng cần thiết để đun nóng 1kg vật liệu lên

10C.

Khả năng thu nhiệt của vật liệu phụ thuộc vào loại vật liệu, thành phần của

vật liệu và độ ẩm.

Mỗi loại vật liệu có giá tr ị hệ số thu nhiệt khác nhau. Vật liệu vô cơ thườ ngcó hệ số thu nhiệt từ 0,75 đến 0,92 Kcal/kg.0C, của vật liệu gỗ là 0,7 Kcal/kg

.0C.

Nướ c có hệ số thu nhiệt lớ n nhất: 1 Kcal/kg.0C. Do đó khi độ ẩm của vật

liệu tăng thì hệ số thu nhiệt cũng tăng:

0,01W1

C0,01WCC nK

W+

⋅+=

Trong đ ó : CK , Cw , Cn : Hệ số thu nhiệt của vật liệu khô, vật liệu có độ ẩm

W và của nướ c.

Khi vật liệu là hỗn hợ p của nhiều vật liệu thành phần có hệ số thu nhiệt C1,C2 ... Cn và khối lượ ng tươ ng ứng là m1, m2 ... mn thì hệ số thu nhiệt của vật liệu

hỗn hợ p này sẽ đượ c tính theo công thức :

13







n21

nn2211

mmm

mCmCmCC

+⋅⋅⋅++

+⋅⋅⋅++= .

Hệ số thu nhiệt đượ c sử dụng để tính toán nhiệt lượ ng khi gia công nhiệtcho vật liệu xây dựng và lựa chọn vật liệu trong các tr ạm nhiệt .

Tính chố ng cháy Là khả năng của vật liệu chịu đượ c tác dụng của ngọn lửa trong một thờ i

gian nhất định.

Dựa vào khả năng chống cháy, vật liệu đượ c chia ra 3 nhóm:

V ật liệu không cháy: Là những vật liệu không cháy và không biến hình khi

ở nhiệt độ cao như gạch, ngói, bê tông hoặc không cháy nhưng biến hình như

thép, hoặc bị phân hủy ở nhiệt độ cao như: đá vôi, đá đôlômit.

V ật liệu khó cháy: Là những vật liệu mà bản thân thì cháy đượ c nhưng nhờ có lớ p bảo vệ nên khó cháy, như tấm vỏ bào ép có trát vữa xi măng ở ngoài.

V ật liệu d ễ cháy : Là những vật liệu có thể cháy bùng lên dướ i tác dụngcủa ngọn lửa hay nhiệt độ cao, như: tre, gỗ, vật liệu chất dẻo.

Tính ch ị u l ử a Là tính chất của vật liệu chịu đượ c tác dụng lâu dài của nhiệt độ cao mà

không bị chảy và biến hình. Dựa vào khả năng chịu lửa chia vật liệu thành 3

nhóm.

V ật liệu chịu l ử a : Chịu đượ c nhiệt độ ≥ 15800C trong thờ i gian lâu dài.

V ật liệu khó chả y : Chịu đượ c nhiệt độ từ 1350 - 15800C trong thờ i gian

lâu dài.

V ật liệu d ễ chả y : Chịu đượ c nhiệt độ < 1350

0

C trong thờ i gian lâu dài.

1.3. Tính chất cơ học 1.3.1. Tính biến dạng của vật liệuTính biến dạng của vật liệu là tính chất của nó có thể thay đổi hình dáng,

kích thướ c dướ i sự tác dụng của tải tr ọng bên ngoài.

Dựa vào đặc tính biến dạng, ngườ i ta chia biến dạng ra 2 loại: Biến dạng

đàn hồi và biến dạng dẻo.

Bi ế n d ạng đ àn hồi

Là tính chất của vật liệu khi chịu tác dụng của ngoại lực thì bị biến dạng

nhưng khi bỏ ngoại lực đi thì hình dạng cũ đượ c phục hồi.

Biến dạng đàn hồi thườ ng xảy ra khi tải tr ọng tác dụng bé và trong thờ igian ngắn .

Biến dạng đàn hồi xảy ra khi ngoại lực tác dụng lên vật liệu chưa vượ t quá

lực tươ ng tác giữa các chất điểm của nó.

Bi ế n d ạng d ẻ oLà biến dạng của vật liệu xảy ra khi chịu tác dụng của ngoại lực mà sau khi

bỏ ngoại lực đi thì hình dạng cũ không đượ c phục hồi.

Nguyên nhân của biến dạng dẻo là lực tác dụng đã vượ t quá lực tươ ng tác

giữa các chất điểm, phá vỡ cấu trúc của vật liệu làm các chất điểm có chuyểndịch tươ ng đối do đó biến dạng vẫn còn tồn tại khi loại bỏ ngoại lực.

14







Dựa vào quan hệ giữa ứng suất và biến dạng ngườ i ta chia vật liệu ra loại

dẻo, loại giòn và loại đàn hồi (hình 1 - 2).

Vật liệu dẻo là vật liệu tr ướ c khi phá hoại có hiện tượ ng biến hình dẻo rõ

r ệt (thép), còn vật liệu giòn tr ướ c khi phá hoại không có hiện tượ ng biến hình

dẻo rõ r ệt (bê tông).

Hình 1 - 2: S ơ đồ biế n d ạng:

a) Thép; b) Bêtông; c) Chấ t đ àn hồi

Tính dẻo và tính giòn của vật liệu biến đổi tuỳ thuộc vào nhiệt độ, lượ ng

ngậm nướ c, tốc độ tăng lực v.v... Ví dụ: bitum khi tăng lực nén nhanh hay nén ở nhiệt độ thấ p là vật liệu có tính giòn, khi tăng lực từ từ hay nén ở nhiệt độ cao là

vật liệu dẻo. Đất sét khi khô là vật liệu giòn, khi ẩm là vật liệu dẻo.

Tính giòn

Là tính chất của vật liệu khi chịu tác dụng của ngoại lực tớ i mức nào đó thì

bị phá hoại mà tr ướ c khi xảy ra sự phá hoại thì hầu như không có hiện tượ ng

biến dạng dẻo. Ví dụ : Khi tác dụng 1 lực lớ n vào khoảng giữa của viên ngói đặt

trên 2 gối tựa thì viên ngói sẽ bị gãy mà không có hiện tượ ng cong tr ướ c khigãy.

1.3.2. Cườ ng độ chịu lự c Khái ni ệm chung

Cườ ng độ là khả năng của vật liệu chống lại sự phá hoại của ứng suất xuất

hiện trong vật liệu do ngoại lực hoặc điều kiện môi tr ườ ng.

Cườ ng độ của vật liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Thành phần cấu trúc,

phươ ng pháp thí nghiệm, điều kiện môi tr ườ ng, hình dáng kích thướ c mẫu v.v...

Do đó để so sánh khả năng chịu lực của vật liệu ta phải tiến hành thí nghiệmtrong điều kiện tiêu chuẩn. Khi đó dựa vào cườ ng độ giớ i hạn để định ra mác

của vật liệu xây dựng.

Mác của vật liệu (theo cườ ng độ) là giớ i hạn khả năng chịu lực của vật liệu

đượ c thí nghiệm trong điều kiện tiêu chuẩn như: kích thướ c mẫu, cách chế tạo

mẫu, phươ ng pháp và thờ i gian bảo dưỡ ng tr ướ c khi thử .

Phươ ng pháp xác đị nh

Có hai phươ ng pháp xác định cườ ng độ của vật liệu: Phươ ng pháp phá hoại

và phươ ng pháp không phá hoại.

Phươ ng pháp phá hoại: Cườ ng độ của vật liệu đượ c xác định bằng cáchcho ngoại lực tác dụng vào mẫu có kích thướ c tiêu chuẩn (tùy thuộc vào từng

loại vật liệu) cho đến khi mẫu bị phá hoại r ồi tính theo công thức.

15







Hình dạng, kích thướ c mẫu và công thức tính khi xác định cườ ng độ chịulực của một số loại vật liệu đượ c mô tả trong bảng 1-2.

Bảng 1-2

Hình dạng mẫu Công thức Tiêu chuẩnKích thướ c mẫu

(mm)Cườ ng độ nén

Bê tông

TCVN 3118 : 1993

a = 100, 150,

200, 300

VữaTCVN 3121 : 1979

a = 70,72na

PR =

Đá thiên nhiên

TCVN 1772 : 1987a = 40 ÷ 50

Bê tôngTCVN 3118 : 1993

d × h = 71,4 × 143

=100 × 200= 150 × 300

= 200 × 4002nd

P4R

π=

Đá thiên nhiên

TCVN 1772 : 1987

d × h = (40 ÷ 50)

× (40 ÷ 110)

2na

R R =

Gỗ

TCVN 363 : 1970a × h = 20 × 30

ba

PR n

×=

Gạch

TCVN 6355-1 : 1998

Cườ ng độ uốn

Xi măng

TCVN 6016 : 199540 × 40 × 160

2u bh2

Pl3R = Gạch đặc

TCVN 6355-2 : 1998220 × 105 × 60

Bê tôngTCVN 3119 : 1993

150 × 150 ×600

2u bh

PlR =

Gỗ TCVN 365: 1970 20 × 20 × 300

Cườ ng độ kéo

ba

pR K

×= Gỗ TCVN 364 : 1970

a × b = 4 × 20

l = 35

2K

d

P4R

π=

Thép

TCVN 197 : 1985

16







Vì vật liệu có cấu tạo không đồng nhất nên cườ ng độ của nó đượ c xác định

bằng cườ ng độ trung bình của một nhóm mẫu ( thườ ng không ít hơ n 3 mẫu) .

Hình dạng, kích thướ c, tr ạng thái bề mặt mẫu có ảnh hưở ng lớ n đến k ết

quả thí nghiệm, vì vậy các mẫu thí nghiệm phải đượ c chế tạo và gia công đúng

theo tiêu chuẩn qui định. Tốc độ tăng tải cũng có ảnh hưở ng đến cườ ng độ mẫu,nếu tốc độ tăng tải nhanh hơ n tiêu chuẩn thì k ết quả thí nghiệm sẽ tăng lên vì

biến dạng dẻo không tăng k ị p vớ i sự tăng tải tr ọng.

Phươ ng pháp không phá hoại : Là phươ ng pháp cho ta xác định đượ ccườ ng độ của vật liệu mà không cần phải phá hoại mẫu. Phươ ng pháp này r ấttiện lợ i cho việc xác định cườ ng độ cấu kiện hoặc cườ ng độ k ết cấu trong công

trình. Trong các phươ ng pháp không phá hoại, phươ ng pháp âm học đượ c dùng

r ộng rãi nhất, cườ ng độ vật liệu đượ c đánh giá gián tiế p thông qua tốc độ truyềnsóng siêu âm qua nó.

1.3.3. Độ cứ ngĐộ cứng của vật liệu là khả năng của vật liệu chống lại đượ c sự xuyên đâm

của vật liệu khác cứng hơ n nó.

Độ cứng của vật liệu ảnh hưở ng đến một số tính chất khác của vật liệu, vậtliệu càng cứng thì khả năng chống cọ mòn tốt nhưng khó gia công và ngượ c lại.

Độ cứng của vật liệu thườ ng đượ c xác định bằng 1 trong 2 phươ ng pháp sau

đây: Phươ ng pháp Morh Là phươ ng pháp dùng để xác định độ cứng của các vật

liệu dạng khoáng, trên cơ sở dựa vào bảng thang độ cứng Morh bao gồm 10

khoáng vật mẫu đượ c sắ p xế p theo mức độ cứng tăng dần (bảng 1-3).Bảng 1 - 3

Chỉ số độ cứ ng

Tên khoáng vật mẫu Đặc điểm độ cứ ng

1 Tan ( phấn ) - R ạch dễ dàng bằng móng tay

2 Thạch cao - R ạch đượ c bằng móng tay

3 Can xit - R ạch dễ dàng bằng dao thép

4 Fluorit - R ạch bằng dao thép khi ấn nhẹ

5 Apatit - R ạch bằng dao thép khi ấn mạnh

67

OctoclaThạch anh

- Làm xướ c kính

89

10

Tô paCorin đo

Kim cươ ng

- R ạch đượ c kính theo mức độ tăng

dần

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

khoáng vật chuẩn r ạch lên vật liệu cần thử. Độ cứng của vật liệu sẽ tươ ng ứng

vớ i độ cứng của khoáng vật mà khoáng vật đứng ngay tr ướ c nó không r ạch đượ c

vật liệu, còn khoáng vật đứng ngay sau nó lại dễ dàng r ạch đượ c vật liệu.Độ cứng của các khoáng vật xế p trong bảng chỉ nêu ra chúng hơ n kém

nhau mà thôi, không có ý ngh ĩ a định lượ ng chính xác.

17







Phươ ng pháp Brinen Là phươ ng pháp dùng để xác định độ cứng của vật

liệu kim loại, gỗ bê tông v.v... Ngườ i ta dùng hòn bi thép có đườ ng kính là D

mm đem ấn vào vật liệu định thử vớ i một lực P (hình 1- 3) r ồi dựa vào độ sâu

của vết lõm trên vật liệu xác định độ cứng bằng công thức:

2

22mm/kG

)dDD(DπP2

−−FPHB ==

Hình 1-3: Bi Brinen

Trong đó :

P - Lực ép viên bi vào vật liệu thí nghiệm, kG.

F - Diện tích hình chỏm cầu của vết lõm, mm2.

D - Đườ ng kính viên bi thép, mm .d - Đườ ng kính vết lõm, mm .

1.3.4. Độ mài mòn

Độ mài mòn (Mn) phụ thuộc vào độ cứng, cườ ng độ và cấu tạo nội bộ củavật liệu. Nếu khối lượ ng của mẫu tr ướ c khi thí nghiệm là m1, khối lượ ng của

mẫu sau khi cho máy (hình 1-4) quay 1000 vòng trên mâm quay có r ắc 2,5 lít cát

cỡ hạt 0,3-0,6 mm là m2 và diện tích tiết diện mài mòn là F thì:

221n g/cm,

F

mmM

−=

Tính chất này r ất quan tr ọng đối vớ i vật liệu làm đườ ng, sàn, cầu thang.

Hình 1-4: Máy mài mòn

1. Phễ u cát thạch anh; 2. Bộ phận để k ẹ p mẫ u; 3. Đĩ a ngang

1.3.5. Độ hao mònĐộ hao mòn Q(%) đặc tr ưng cho độ hao hụt vật liêu vừa do cọ mòn vừa do

va chạm. Độ hao mòn đượ c thí nghiệm trên máy Đêvan (hình 1.5).

Nếu khối lượ ng của hỗn hợ p vật liệu tr ướ c khi thí nghiệm là m1 (5kg) và

sau khi thí nghiệm (cho máy quay 10.000 vòng r ồi sàng qua sàng 2mm) là m2

thì: 100(%)mmmQ1

21 ×−=

18







Hình 1-5: Thiế t bị để xác định độ hao mòn của vật liệu:

1.3.6. H ệ số phẩ m chấ tHệ số phẩm chất K PC (kG/cm

2) hay còn gọi là hệ số chất lượ ng k ết cấu của

vật liệu là một đại lượ ng đặc tr ưng bằng tỷ số giữa cườ ng độ tiêu chuẩn

(kG/cm2) và khối lượ ng thể tích tiêu chuẩn (T/m

3).

K PC là chỉ tiêu có tính chất tươ ng đối tổng quát, vì đối vớ i vật liệu bình

thườ ng khi cườ ng độ cao thì ρ v phải lớ n, do đó nặng nề, các tính chất về nhiệt và

âm kém và K PC nhỏ. Còn vật liệu muốn có K PC lớ n thì nó vừa phải có khả năng

chịu lực tốt vừa phải nhẹ, các tính chất về âm và nhiệt tốt.

Đối vớ i một số loại vật liệu xây dựng có K PC như sau: gỗ 100/0,5 =

200kG/cm2; thép cườ ng độ cao 10.000/7,85 = 1.270kG/cm2; thép thườ ng3900/7,85= 497kG/cm

2.

Đối vớ i vật liệu đá nhân tạo, giá tr ị K PC thườ ng là: bê tông nặng 400/2,4 =

167kG/cm2; bê tông nhẹ 100/0,8 = 125kG/cm

2; gạch 100/1,8 = 56kG/cm

2.

19







CHƯƠ NG IIVẬT LIỆU ĐÁ THIÊN NHIÊN

2.1. Khái niệm và phân loại

2.1.1. Khái niệmĐá thiên nhiên có hầu hết ở khắ p mọi nơ i trong vỏ trái đất, đó là nhữngkhối khoáng chất chứa một hay nhiều khoáng vật khác nhau. Còn vật liệu đáthiên nhiên thì đượ c chế tạo từ đá thiên nhiên bằng cách gia công cơ học, do đótính chất cơ bản của vật liệu đá thiên nhiên giống tính chất của đá gốc.

Vật liệu đá thiên nhiên từ xa xưa đã đượ c sử dụng phổ biến trong xây dựng,vì nó có cườ ng độ chịu nén cao, khả năng trang trí tốt, bền vững trong môitr ườ ng, hơ n nữa nó là vật liệu địa phươ ng, hầu như ở đâu cũng có do đó giáthành tươ ng đối thấ p.

Bên cạnh những ưu điểm cơ bản trên, vật liệu đá thiên nhiên cũng có mộtsố nhượ c điểm như: khối lượ ng thể tích lớ n, việc vận chuyển và thi công khókhăn, ít nguyên khối và độ cứng cao nên quá trình gia công phức tạ p.

2.1.2. Phân loạiTính chất cơ lý chủ yếu cũng như phạm vi ứng dụng của vật liệu đá thiên

nhiên đượ c quyết định bở i điều kiện hình thành và thành phần khoáng vật của đáthiên nhiên.

Căn cứ vào điều kiện hình thành và tình tr ạng địa chất có thể chia đá tự nhiên làm ba nhóm: Đá mác ma, đá tr ầm tích và đá biến chất.

Đá mác maĐá mác ma là do các khối silicat nóng chảy từ lòng trái đất xâm nhậ p lên

phần trên của vỏ hoặc phun ra ngoài mặt đất nguội đi tạo thành. Do vị trí và điềukiện nguội của các khối mác ma khác nhau nên cấu tạo và tính chất của chúngcũng khác nhau . Đá mác ma đượ c phân ra hai loại xâm nhậ p và phún xuất.

Đá xâm nhậ p thì ở sâu hơ n trong vỏ trái đất, chịu áp lực lớ n hơ n của cáclớ p trên và nguội dần đi mà thành. Do đượ c tạo thành trong điều kiện như vậynên đá mác ma có đặc tính chung là: cấu trúc tinh thể lớ n, đặc chắc, cườ ng độ cao, ít hút nướ c.

Đá phún xuấ t đượ c tạo ra do mác ma phun lên trên mặt đất, do nguộinhanh trong điều kiện nhiệt độ và áp suất thấ p, các khoáng không k ị p k ết tinhhoặc chỉ k ết tinh đượ c một bộ phận vớ i kích thướ c tinh thể bé, chưa hoàn chỉnh,còn đa số tồn tại ở dạng vô định hình. Trong quá trình nguội lạnh các chất khí vàhơ i nướ c không k ị p thoát ra, để lại nhiều lỗ r ỗng làm cho đá nhẹ.

Đá tr ầm tích Đá tr ầm tích đượ c tạo thành trong điều kiện nhiệt động học của vỏ trái đất

thay đổi. Các loại đất đá khác nhau do sự tác động của các yếu tố nhiệt độ, nướ cvà các tác dụng hóa học mà bị phong hóa vỡ vụn. Sau đó chúng đượ c gió và

nướ c cuốn đi r ồi lắng đọng lại thành từng lớ p. Dướ i áp lực và tr ải qua các thờ ik ỳ địa chất chúng đượ c gắn k ết lại bằng các chất keo k ết thiên nhiên tạo thànhđá tr ầm tích.

24







Do điều kiện tạo thành như vậy nên đá tr ầm tích có các đặc tính chung là:Có tính phân lớ p rõ r ệt, chiều dày, màu sắc, thành phần, độ lớ n của hạt, độ cứngcủa các lớ p cũng khác nhau. Độ cứng, độ đặc và cườ ng độ chịu lực của đá tr ầmtích thấ p hơ n đá mác ma nhưng độ hút nướ c lại cao hơ n.

Căn cứ vào điều kiện tạo thành, đá tr ầm tích đượ c chia làm 3 loại: Đá tr ầm tích cơ học: Là sản phẩm phong hóa của nhiều loại đá có tr ướ c. Vídụ như: cát, sỏi, đất sét v.v...

Đá tr ầm tích hóa học: Do khoáng vật hòa tan trong nướ c r ồi lắng đọng tạothành. Ví dụ: đá thạch cao, đôlômit, magiezit v.v...

Đá tr ầm tích hữ u cơ : Do một số động vật trong xươ ng chứa nhiều chấtkhoáng khác nhau, sau khi chết chúng đượ c liên k ết vớ i nhau tạo thành đá tr ầmtích hữu cơ . Ví dụ: đá vôi, đá vôi sò, đá điatômit.

Đá bi ế n chấ tĐá biến chất đượ c hình thành từ sự biến tính của đá mác ma, đá tr ầm tích

do tác động của nhiệt độ cao hay áp lực lớ n. Nói chung đá biến chất thườ ng cứng hơ n đá tr ầm tích nhưng đá biến chất từ

đá mác ma thì do cấu tạo dạng phiến nên về tính chất cơ học của nó kém đá mácma. Đặc điểm nổi bật của phần lớ n đá biến chất (tr ừ đá mác ma và đá quăczit) làquá nửa khoáng vật trong nó có cấu tạo dạng lớ p song song nhau, dễ tách thànhnhững phiến mỏng.

2.2. Thành phần, tính chất và công dụng của đá2.2.1. Đá mác maThành phần khoáng vậtThành phần khoáng vật của đá mác ma r ất phức tạ p nhưng có một số

khoáng vật quan tr ọng nhất, quyết định tính chất cơ bản của đá đó là thạch anh,fenspat và mica.

Thạch anh: Là SiO2 ở dạng k ết tinh trong suốt hoặc màu tr ắng và tr ắng sữa.Độ cứng 7Morh, khối lượ ng riêng 2,65 g/cm3, cườ ng độ chịu nén cao 10.000kG/cm2, chống mài mòn tốt, ổn định đối vớ i axit (tr ừ một số axit mạnh). Ở nhiệtđộ thườ ng thạch anh không tác dụng vớ i vôi nhưng ở trong môi tr ườ ng hơ i nướ c

bão hòa và nhiệt độ to=175-2000C có thể sinh ra phản ứng silicat, ở t0 = 5750C

nở thể tích 15%, ở t0

= 17100

C sẽ bị chảy. Fenspat : Bao gồm : fenspat kali : K 2O.Al2O3.6SiO2 ( octocla ) .

fenspat natri : Na2O.Al2O3.6SiO2 (plagiocla )fenspat canxi : CaO.Al2O3.2SiO2 .

Tính chất cơ bản của fenspat: Màu biến đổi từ màu tr ắng, tr ắng xám, vàngđến hồng và đỏ, khối lượ ng riêng 2,55-2,76 g/cm3, độ cứng 6 - 6,5 Morh, cườ ngđộ 1200-1700 kG/cm2, khả năng chống phong hóa kém, kém ổn định đối vớ inướ c và đặc biệt là nướ c có chứa CO2.

Mica: Là những alumôsilicát ngậm nướ c r ất dễ tách thành lớ p mỏng. Mica

có hai loại: mica tr ắng và mica đen.Mica tr ắng trong suốt như thủy tinh, không có mầu, chống ăn mòn hóa họctốt, cách điện, cách nhiệt tốt.

25







Mica đen kém ổn định hóa học hơ n mica tr ắng.Mi ca có độ cứng từ 2 - 3 Morh, khối lượ ng riêng 2,76 - 2,72 g/cm3.Khi đá chứa nhiều Mica sẽ làm cho quá trình mài nhẵn, đánh bóng sản

phẩm vật liệu đá khó hơ n.

Tính chấ t và công d ụng của một số loại đ á mác ma thườ ng dùng Đá granit ( đ á hoa cươ ng): Thườ ng có màu tro nhạt, vàng nhạt hoặc màuhồng, các màu này xen lẫn những chấm đen. Đây là loại đá r ất đặc, khối lượ ngthể tích 2500 - 2600 kg/m3, khối lượ ng riêng 2700 kg/m3, cườ ng độ chịu nén cao1200 - 2500 kG/cm2, độ hút nướ c thấ p (HP < 1%), độ cứng 6 - 7 Morh, khả năng chống phong hóa r ất cao, khả năng trang trí tốt nhưng khả năng chịu lửakém.

Đá granit đượ c sử dụng r ộng rãi trong xây dựng vớ i các loại sản phẩm như:tấm ố p, lát, đá khối xây móng, tườ ng, tr ụ cho các công trình, đá dăm để chế tạo

bê tông v.v... Đá gabrô : Thườ ng có màu xanh xám hoặc xanh đen, khối lượ ng thể tích

2000 - 3500 kg/m3, đây là loại đá đặc, có khả năng chịu nén cao 2000 - 2800kG/cm2. Đá gabrô đượ c sử dụng làm đá dăm, đá tấm để lát mặt đườ ng và ố p cáccông trình.

Đá bazan: Là loại đá nặng nhất trong các loại đá mác ma, khối lượ ng thể tích 2900-3500 kg/m3 cườ ng độ nén 1000 - 5000 kG/cm2, r ất cứng, giòn, khả năng chống phong hóa cao, r ất khó gia công. Trong xây dựng đá bazan đượ c sử dụng làm đá dăm, đá tấm lát mặt đườ ng hoặc tấm ố p.

Ngoài các loại đá đặc ở trên, trong xây dựng còn sử dụng tro núi lửa, cát

núi lửa, đá bọt, túp dung nham, v.v...Tro núi l ử a thườ ng dùng ở dạng bột màu xám, những hạt lớ n hơ n gọi là cát

núi lửa.Thành phần của tro và cát núi lửa chứa nhiều SiO2 ở tr ạng thái vô địnhhình, chúng có khả năng hoạt động hoá học cao. Tro núi lửa là nguyên liệu phụ gia dùng để chế tạo xi măng và một số chất k ết dính vô cơ khác.

Đá bọt là loại đá r ất r ỗng đượ c tạo thành khi dung nham nguội lạnh nhanhtrong không khí. Các viên đá bọt có kích thướ c 5 - 30 mm, khối lượ ng thể tíchtrung bình 800 kg/m3, đây là loại đá nhẹ, nhưng các lỗ r ỗng lớ n và kín nên độ hút nướ c thấ p, hệ số dẫn nhiệt nhỏ (0,12 - 0,2 kcal/m.0C.h).

Cát núi lửa và đá bọt thườ ng đượ c dùng làm cốt liệu cho bê tông nhẹ.

2.2.2. Đá trầm tíchThành phần khoáng vật

Nhóm oxyt Silic bao gồm: Ôpan (SiO2. 2H2O ) không màu hoặc màu tr ắngsữa. Chan xedon (SiO2) màu tr ắng xám, vàng sáng, tro, xanh.

Nhóm cacbonat bao g ồm : canxit (CaCO3) không màu hoặc màu tr ắng, xámvàng, hồng, xanh, khối lượ ng riêng 2,7 g/cm3, độ cứng 3Morh, cườ ng độ trung

bình, dễ tan trong nướ c, nhất là nướ c chứa hàm lượ ng CO2 lớ n .

Đôlômít [CaMg(CO3)2] có màu hoặc màu tr ắng, khối lượ ng riêng 2,8g/cm3

,độ cứng 3-4 Morh, cườ ng độ lớ n hơ n canxit.

26







Magiêzít (MgCO3) là khoáng không màu hoặc màu tr ắng xám, vàng hoặcnâu, khối lượ ng riêng 3,0 g/cm3, độ cứng 3,5 - 4,5 Morh, cườ ng độ khá cao.

Nhóm các khoáng sét bao gồm: Caolinit (Al2O3.2SiO2.2H2O) là khoáng màu tr ắng hoặc màu xám, xanh,

khối lượ ng riêng 2,6 g/cm

3

, độ cứng 1 Morh.Montmorialonit ( 4SiO2.Al2O3.nH2O) là khoáng chủ yếu của đất sét. Nhóm sunfat bao g ồm :Thạch cao (CaSO4.2H2O) là khoáng màu tr ắng hoặc không màu, nếu lẫn tạ p

chất thì có màu xanh, vàng hoặc đỏ, độ cứng 2 Morh, khối lượ ng riêng 2,3g/cm3.

Anhyđrít (CaSO4) là khoáng màu tr ắng hoặc màu xanh, độ cứng 3 - 3,5Morh, khối lượ ng riêng 3,0 g/cm3.

Tính chấ t và công d ụng của một số loại đ á tr ầm tích thườ ng dùng

Cát, sỏi: Là loại đá tr ầm tích cơ học, đượ c khai thác trong thiên nhiên sử dụng để chế tạo vữa, bê tông v.v...

Đấ t sét : Là loại đá tr ầm tích có độ dẻo cao khi nhào tr ộn vớ i nướ c, lànguyên liệu để sản xuất gạch, ngói, xi măng.

Thạch cao: Đượ c sử dụng để sản xuất chất k ết dính bột thạch cao xâydựng.

Đá vôi: Bao gồm hai loại - Đá vôi r ỗng và đá vôi đặc.Đá vôi r ỗng gồm có đá vôi vỏ sò, thạch nhũ, loại này có khối lượ ng thể tích

800- 1800 kg/m3 cườ ng độ nén 4 - 150 kG/cm2. Các loại đá vôi r ỗng thườ ngdùng để sản xuất vôi hoặc làm cốt liệu cho bê tông nhẹ.

Đá vôi đặc bao gồm đá vôi canxit và đá vôi đôlômit.Đá vôi can xít có màu tr ắng hoặc xanh, vàng, khối lượ ng thể tích 2200 -

2600 kg/m3, cườ ng độ nén 100-1000 KG/cm2.Đá vôi đặc thườ ng dùng để chế tạo đá khối xây tườ ng, xây móng, sản xuất

đá dăm và là nguyên liệu quan tr ọng để sản xuất vôi, xi măng.Đá vôi đôlômit là loại đá đặc, màu đẹ p, đượ c dùng để sản xuất tấm lát, ố p

hoặc để chế tạo vật liệu chịu lửa, sản xuất đá dăm.

2.2.3. Đá biến chất

Thành phần khoáng vậtCác khoáng vật tạo đá biến chất chủ yếu là những khoáng vật nằm trong đá

mác ma và đá tr ầm tích.Tính chấ t và công d ụng của một số loại đ á bi ế n chấ t thườ ng dùng

Đá g ơ nai ( đ á phiế n ma) : Đượ c tạo thành do đá granit tái k ết tinh và biếnchất dướ i tác dụng của áp lực cao. Loại đá này có cấu tạo phân lớ p nên cườ ng độ theo các phươ ng cũng khác nhau, dễ bị phong hóa và tách lớ p, đượ c dùng chủ yếu làm tấm ố p lòng hồ, bờ kênh, lát vỉa hè.

Đá hoa: Đượ c tạo thành do đá vôi hoặc đá đôlômít tái k ết tinh và biến chất

dướ i tác dụng của nhiệt độ cao và áp suất lớ n. Loại đá này có nhiều màu sắc như tr ắng, vàng, hồng, đỏ, đen xen k ẽ những mạch nhỏ và vân hoa, cườ ng độ nén

27







1200 - 3000 kG/cm2, dễ gia công cơ học, đượ c dùng để sản xuất đá ố p lát hoặcsản xuất đá dăm làm cốt liệu cho bê tông, đá xay nhỏ để chế tạo vữa granitô.

Diệ p thạch sét : Đượ c tạo thành do đất sét bị biến chất dướ i tác dụng của áplực cao. Đá màu xanh sẫm, ổn định đối vớ i không khí, không bị nướ c phá hoại

và dễ tách thành lớ p mỏng. Đượ c dùng để sản xuất tấm lợ p.

2.3 . Sử dụng đá2.3.1. Các hình thứ c sử dụng đáTrong xây dựng vật liệu đá thiên nhiên đượ c sử dụng dướ i nhiều hình thức

khác nhau, có loại không cần gia công thêm, có loại phải qua quá trình gia côngtừ đơ n giản đến phức tạ p.

V ật li ệu đ á d ạng khố i Đá hộc: Thu đượ c bằng phươ ng pháp nổ mìn, không gia công gọt đẽo,

đượ c dùng để xây móng, tườ ng chắn, móng cầu, tr ụ cầu, nền đườ ng ôtô và tàuhỏa hoặc làm cốt liệu cho bê tông đá hộc.

Đá gia công thô: Là loại đá hộc đượ c gia công thô để cho mặt ngoài tươ ngđối bằng phẳng, bề mặt ngoài phải có cạnh dài nhỏ nhất là 15 cm, mặt khôngđượ c lõm và không có góc nhọn hơ n 600, đượ c sử dụng để xây móng hoặc tr ụ cầu.

Đá gia công vừ a ( đ á chẻ ) : Loại đá này đượ c gia công phẳng các mặt, cóhình dạng đều đặn vuông vắn, thườ ng có kích thướ c 10 x 10 x 10cm, 15 x 20 x25 cm, 20 x 20 x 25cm. Đá chẻ đượ c dùng để xây móng, xây tườ ng.

Đá gia công k ỹ : Là loại đá hộc đượ c gia công k ỹ mặt ngoài, chiều dày và

chiều dài của đá nhỏ nhất là 15 cm và 30 cm, chiều r ộng của lớ p mặt phô rangoài ít nhất phải gấ p r ưỡ i chiều dày và không nhỏ hơ n 25 cm, các mặt đá phải

bằng phẳng vuông vắn. Đá gia công k ỹ đượ c dùng để xây tườ ng, vòm cuốn . Đá “Kiể u: đượ c chọn lọc cẩn thận và phải là loại đá có chất lượ ng tốt,

không nứt nẻ, gân, hà , phong hóa, đạt yêu cầu thẩm mỹ cao.V ật li ệu đ á d ạng t ấ m Vật liệu đá dạng tấm thườ ng có chiều dầy bé hơ n nhiều lần so vớ i chiều dài

và chiều r ộng.T ấ m ố p lát trang trí có bề mặt chính hình vuông hay hình chữ nhật. Các

tấm ố p trang trí đượ c xẻ ra từ những khối đá đặc và có màu sắc đẹ p, đánh bóng bề mặt r ồi cắt thành tấm theo kích thướ c quy định. Tấm đượ c dùng để ố p và látcác công trình xây dựng. Ngoài chức năng trang trí nó còn có tác dụng bảo vệ khối xây hay bảo vệ k ết cấu.

Kích thướ c cơ bản của các tấm đá đượ c TCVN 4732 :1989 quy định trong5 nhóm (bảng 2.1).

Nhóm t ấ m ố p công d ụng đặc biệt : những tấm ố p đượ c sản xuất từ các loạiđá đặc có khả năng chịu axit (như granit, siênit, điôrit, quăczit, bazan, điabaz, sathạch, silic...) hay có những khả năng chịu kiềm (như đá hoa, đá vôi, đá

magiezit...). Việc gia công loại tấm ố p này giống như gia công đá trang trí songkích thướ c các cạnh không vượ t quá 300mm.

28







Bảng 2.1Kích thướ c (mm)

NhómChiều r ộng Chiều dài Chiều dày

I

IIIIIIVV

Lớ n hơ n 600 đến 800

Lớ n hơ n 400 đến 600Lớ n hơ n 300 đến 400Lớ n hơ n 200 đến 300Từ 100 đến 200

Từ 600 đến 1200

Từ 400 đến 1200Từ 300 đến 600Từ 200 đến 400Từ 100 đến 200

Từ 20 đến 100

Từ 15 đến 100Từ 10, 15, 20, 25, 305, 10, 15, 205, 10, 15, 20

Các tấm ố p công dụng đặc biệt đượ c sử dụng để lát nền và ố p tườ ng chonhững nơ i thườ ng xuyên có tác dụng của axit, hay kiềm .

T ấ m l ợ p mái đượ c gia công từ đá diệ p thạch sét bằng cách tách ra và cắt các phiến đá theo hình dạng kích thướ c quy định. Thông thườ ng tấm lợ p có kích

thướ c hình chữ nhật 250×

150 mm và 600×

300 mm. Chiều dày tấm tuỳ thuộcchiều dày phiến đá có sẵn (4 -100mm). Đây là vật liệu bền và đẹ p.V ật li ệu d ạng hạt r ờ iCát, sỏi thiên nhiên là loại đá tr ầm tích cơ học dạng hạt r ờ i r ạc thườ ng nằm

trong lòng suối, sông hay bãi biển. Chúng đượ c khai thác bằng thủ công hay cơ giớ i.

Cát thiên nhiên: có cỡ hạt từ 0,14 - 5 mm, sau khi khai thác trong thiênnhiên đượ c dùng để chế tạo vữa, bê tông, gạch silicat, kính v.v…

S ỏi: có cỡ hạt từ 5 - 70 mm, sau khi khai thác trong thiên nhiên đượ c phânloại theo cỡ hạt, dùng để chế tạo bê tông.

Đá d ăm và cát nhân t ạo: đượ c sản xuất bằng cách khai thác, nghiền và sàng phân loại thành các cỡ hạt, đá dăm có cỡ hạt từ 5 - 70 mm, cát có cỡ hạt 0,14-5mm, cỡ hạt nhỏ hơ n 0,14 mm gọi là bột đá. Tính chất của vật liệu đá dạng này

phụ thuộc vào tính chất của đá gốc. Vật liệu đá dạng r ờ i nhân tạo đượ c dùng để chế tạo bê tông, vữa, đá granitô. Ngoài ra còn đượ c dùng làm chất độn cho sơ nvà pôlyme.

2.3.2. Hiện tượ ng ăn mòn đá thiên nhiên và biện pháp bảo vệ Hi ện t ượ ng ăn mòn

Đá dùng trong xây dựng ít bị phá hoại do tải tr ọng thiết k ế mà thườ ng bị phá hoại do ăn mòn. Sự phá hoại do một số nguyên nhân chính như sau :

Môi tr ườ ng nướ c chứ a hàm l ượ ng khí cacbonic l ớ n (hơ n 35mg/l) sẽ xảy ra phản ứng hóa học: CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2

Ca(HCO3)2 là hợ p chất dễ tan nên dần dần đá bị ăn mòn. Môi tr ườ ng nướ c có chứ a các loại axit cũng xảy ra phản ứng hóa học:CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 + H2O .CaCl2 là hợ p chất dễ tan nên đá bị ăn mòn.Các dạng ăn mòn trên thườ ng xảy ra đối vớ i các loại đá cacbonat.

Đá có chứ a nhiề u thành phần khoáng vật khác nhau thì đá cũng có thể bị phá hoại nhanh hơ n do sự giãn nở nhiệt không đều.

29







Các loại bụi bẩ n nguồn g ố c vô cơ và hữ u cơ từ các chất thải công nghiệ phoặc đờ i sống tích tụ trên bề mặt hoặc trong các lỗ r ỗng của đá là môi tr ườ ng để cho vi khuẩn phát triển và phá hoại đá bằng chính axit của chúng tiết ra.

Bi ện pháp bảo vệ

Để bảo vệ vật liệu đá thiên nhiên cần phải ngăn cản nướ c và các dung dịchthấm sâu vào đá. Thông thườ ng là florua hóa bề mặt đá vôi, làm tăng tính chốngthấm của đá bằng các chất k ết tủa mớ i sinh ra theo phản ứng:

2CaCO3 + MgSiF6 = 2CaF2 + SiO2 + MgF2 ↓ + 2CO2.Các hợ p chất CaF2, MgF2 và SiO2 không tan trong nướ c sẽ bịt kín lỗ r ỗng

các khe nhỏ làm tăng độ đặc bề mặt đá. Ngoài ra có thể dùng guđrông hay bi tum quét lên bề mặt đá, gia công thật

nhẵn bề mặt vật liệu đá và thoát nướ c tốt cho công trình, các biện pháp này cũnggóp phần giảm bớ t sự ăn mòn cho vật liệu đá thiên nhiên.

Gần đây ngườ i ta còn dùng các dung dịch trong nướ c hay trong dung môihữu cơ bay hơ i của các hợ p chất silic hữu cơ có tính k ị nướ c như: hydrôxilôxan,mêtinsilicol-natri v.v... để làm đặc bề mặt vật liệu đá thiên nhiên.

30







CHƯƠ NG IIIVẬT LIỆU GỐM XÂY DỰ NG

3.1. Khái niệm và phân loại

3.1.1. Khái niệmVật liệu nung hay gốm xây dựng là loại vật liệu đượ c sản xuất từ nguyênliệu chính là đất sét bằng cách tạo hình và nung ở nhiệt độ cao. Do quá trìnhthay đổi lý, hóa trong khi nung nên vật liệu gốm xây dựng có tính chất khác hẳnso vớ i nguyên liệu ban đầu.

Trong xây dựng vật liệu gốm đượ c dùng trong nhiều chi tiết k ết cấu củacông trình từ khối xây, lát nền, ố p tườ ng đến cốt liệu r ỗng (keramzit) cho loại bêtông nhẹ. Ngoài ra các sản phẩm sứ vệ sinh là những vật liệu không thể thiếuđượ c trong xây dựng. Các sản phẩm gốm bền axít, bền nhiệt đượ c dùng nhiềutrong công nghiệ p hóa học, luyện kim và các ngành công nghiệ p khác.

Ư u điểm chính của vật liệu gốm là có độ bền và tuổi thọ cao, từ nguyên liệuđịa phươ ng có thể sản xuất ra các sản phẩm khác nhau thích hợ p vớ i các yêu cầusử dụng, công nghệ sản xuất tươ ng đối đơ n giản, giá thành hạ. Song vật liệugốm vẫn còn những hạn chế là giòn, dễ vỡ , tươ ng đối nặng, khó cơ giớ i hóatrong xây dựng đặc biệt là vớ i gạch xây và ngói lợ p.

3.1.2. Phân loạiSản phẩm gốm xây dựng r ất đa dạng về chủng loại và tính chất. Để phân

loại chúng ngườ i ta dựa vào những cơ sở sau :Theo công d ụng vật liệu gốm đượ c chia ra :V ật liệu xây : Các loại gạch đặc, gạch 2 lỗ, gạch 4 lỗ.V ật liệu l ợ p : Các loại ngói.V ật liệu lát : Tấm lát nền . lát đườ ng, lát vỉa hè.V ật liệu ố p : Ố p tườ ng nhà, ố p cầu thang, ố p trang trí.S ản phẩ m k ỹ thuật vệ sinh : Chậu r ửa, bồn tắm, bệ xí.S ản phẩ m cách nhiệt, cách âm : Các loại gốm xố p.S ản phẩ m chịu l ử a : Gạch samốt, gạch đi nát.Theo cấ u t ạo vật liệu gốm đượ c chia ra :

Gố m đặc : Có độ r ỗng r ≤ 5% như gạch ố p, lát, ống thoát nướ c.Gố m r ỗ ng : Có độ r ỗng r > 5% như gạch xây các loại, gạch lá nem.Theo phươ ng pháp sản xuấ t vật liệu gốm đượ c chia ra:Gố m tinh: thườ ng có cấu trúc hạt mịn, sản xuất phức tạ p như gạch trang trí,

sứ vệ sinh.Gố m thô: thườ ng có cấu trúc hạt lớ n, sản xuất đơ n giản như gạch ngói, tấm

lát, ống nướ c.

3.2. Nguyên liệu và sơ lượ c quá trình chế tạo

3.2.1. Nguyên vật liệu

31







Nguyên liệu chính để sản xuất vật liêu nung là đất sét. Ngoài ra tùy thuộcvào yêu cầu của sản phẩm và tính chất của đất sét mà có thể dùng thêm các loại

phụ gia cho phù hợ p. Đấ t sét

Thành phần chính của đất sét là các khoáng alumôsilicát ngậm nướ c(nAl2O3.mSiO2.pH2O) chúng đượ c tạo thành do fenspát bị phong hóa. Tùy theođiều kiện của từng môi tr ườ ng mà các khoáng tạo ra có thành phần khác nhau,khoáng caolinit 2SiO2.Al2O3.2H2O và khoáng montmôrilonit 4SiO2.Al2O3.nH2Olà hai khoáng quyết định những tính chất quan tr ọng của đất sét như độ dẻo, độ co, độ phân tán, khả năng chịu lửa v.v...

Ngoài ra trong đất sét còn chứa các tạ p chất vô cơ và hữu cơ như thạch anh(SiO2), cacbonat (CaCO3, MgCO3), các hợ p chất sắt Fe(OH)3, FeS2, tạ p chất hữucơ ở dạng than bùn, bi tum v.v... các tạ p chất đều ảnh hưở ng đến tính chất củađất sét.

Màu sắ c của đất sét là do tạ p chất vô cơ và hữu cơ quyết định. Màu của đấtsét chứa ít tạ p chất thườ ng là tr ắng, chứa nhiều tạ p chất thì đất sét có màu xámxanh, nâu, xám đen.

Tính chất chủ yếu của đất sét bao gồm tính dẻo khi nhào tr ộn vớ i nướ c, sự co thể tích dướ i tác dụng của nhiệt và sự biến đổi lý hóa khi nung. Chính nhờ cósự thay đổi thành phần khoáng vật trong quá trình nung mà sản phẩm gốm cótính chất khác hẳn tính chất của nguyên liệu ban đầu. Sau khi nung, thành phầnkhoáng cơ bản của vật liệu gốm là mulit 3Al2O3.2SiO2 (A3S2) đây là khoáng làmcho sản phẩm có cườ ng độ cao và bền nhiệt.

Các vật li ệu phụ Để cải thiện tính chất của đất sét cũng như tính chất của sản phẩm, trong

quá trình sản xuất ta có thể sử dụng một số loại vật liệu phụ sau:V ật liệu g ầ y pha vào đất sét nhằm giảm độ dẻo, giảm độ co khi sấy và nung,

thườ ng dùng là bột samốt, đất sét nung non, cát, tro nhiệt điện, xỉ hạt hóa. Phụ gia cháy như mùn cưa, tro nhiệt diện, bã giấy. Các thành phần này có

tác dụng làm tăng độ r ỗng của sản phẩm gạch và giúp cho quá trình gia nhiệtđồng đều hơ n.

Phụ gia t ăng d ẻo như các loại đất sét có độ dẻo cao như cao lanh đóng vai

trò là chất tăng dẻo cho đất sét. Phụ gia hạ nhiệt độ nung có tác dụng hạ thấ p nhiệt độ k ết khối làm tăng

nhiệt độ và độ đặc của sản phẩm, phụ gia hạ nhiệt độ nung thườ ng dùng làfenspát, pecmatit, canxit đôlomit.

Men là lớ p thủy tinh lỏng phủ lên bề mặt của sản phẩm, bảo vệ sản phẩm,chống lại tác dụng của môi tr ườ ng. Men dùng để sản xuất vật liệu gốm r ất đadạng, có màu và không màu, tr ắng và đục, bóng và không bóng, có loại dùngcho đồ sứ (men sứ) có loại dùng sản phẩm sành (men sành) và có loại men trangtrí v.v...Vì vậy việc chế tạo men là r ất phức tạ p.

3.2.2. Sơ lượ c quá trình sản xuất một số loại sản phẩm thông dụng S ản xuấ t g ạch

32







Gạch xây là loại vật liệu gốm phổ biến thông dụng nhất, có công nghệ sảnxuất đơ n giản. Công nghệ sản xuất gạch bao gồm 5 giai đoạn: Khai thác nguyênliệu, nhào tr ộn, tạo hình, phơ i sấy, nung và làm nguội ra lò.

Khai thác nguyên liệu

Tr ướ c khi khai thác cần phải loại bỏ 0,3 - 0,4 m lớ p đất tr ồng tr ọt ở bêntrên. Việc khai thác có thể bằng thủ công hoặc dùng máy ủi, máy đào, máy cạ p.Đất sét sau khi khai thác đượ c ngâm ủ trong kho nhằm tăng tính dẻo và độ đồngđều của đất sét.

Nhào tr ộn đấ t sétQuá trình nhào tr ộn sẽ làm tăng tính dẻo và độ đồng đều cho đất sét giúp

cho việc tạo hình đượ c dễ dàng. Thườ ng dùng các loại máy cán thô, cán mịn,máy nhào tr ộn, máy một tr ục, 2 tr ục để nghiền đất.

T ạo hình

Để tạo hình gạch ngườ i ta thườ ng dùng máy đùn ruột gà. Trong quá trìnhtạo hình còn dùng thiết bị có hút chân không để tăng độ đặc và cườ ng độ của sản

phẩm. Phơ i sấ yKhi mớ i đượ c tạo hình gạch mộc có độ ẩm r ất lớ n, nếu đem nung ngay

gạch sẽ bị nứt tách do mất nướ c đột ngột. Vì vậy phải phơ i sấy để giảm độ ẩm,giúp cho sản phẩm mộc có độ cứng cần thiết, tránh biến dạng khi xế p vào lònung.

Nếu phơ i gạch tự nhiên trong nhà giàn hay ngoài sân thì thờ i gian phơ i từ 8đến 15 ngày.

Nếu sấy gạch bằng lò sấy tuy nen thì thờ i gian sấy từ 18 đến 24 giờ . Việcsấy gạch bằng lò sấy giúp cho quá trình sản xuất đượ c chủ động không phụ thuộc vào thờ i tiết, năng suất cao, chất lượ ng sản phẩm tốt, điều kiện làm việccủa công nhân đượ c cải thiện, nhưng đòi hỏi phải có vốn đầu tư lớ n, tốn nhiênliệu.

Nung

Đây là công đoạn quan tr ọng nhất quyết định chất lượ ng của gạch.Quá trình nung gồm có ba giai đoạn.1. Đố t nóng : Nhiệt độ đến 4500C, gạch bị mất nướ c, tạ p chất hữu cơ cháy.

2.Nung : Nhiệt độ đến 1000 - 10500

C, đây là quá trình biến đổi của cácthành phần khoáng tạo ra sản phẩm có cườ ng độ cao, màu sắc đỏ hồng.

3.Làm nguội : Quá trình làm nguội phải từ từ tránh đột ngột để tránh nứttách sản phẩm, khi ra lò nhiệt độ của gạch khoảng 50 - 550C.

Theo nguyên tắc hoạt động, lò nung gạch có hai loại: Lò gián đoạn và lòliên tục.

Trong lò nung gián đoạn gạch đượ c nung thành mẻ, loại này có công suấtnhỏ, chất lượ ng sản phẩm thấ p.

Trong lò liên tục gạch đượ c xế p vào, nung và ra lò liên tục trong cùng một

thờ i gian, do đó năng suất cao mặt khác chế độ nhiệt ổn định nên chất lượ ng sản phẩm cao. Hai loại lò liên tục đượ c dùng nhiều là lò vòng (lò hopman) và lò tuynen.

33







S ản xuấ t ngói K ỹ thuật sản xuất ngói cũng gần giống như sản xuất gạch. Nhưng do ngói

có hình dạng phức tạ p, mỏng, yêu cầu chất lượ ng cao, không sứt mẻ, nứt vỡ , ítthấm...), nên k ỹ thuật sản xuất ngói có một số yêu cầu khác gạch.

Nguyên liệu dùng loại đất sét có độ dẻo cao, dễ chảy. Đất không chứa tạ pchất cacbonat. Trong sản xuất ngói có thể dùng 15 - 25% phụ gia cát, 10 - 20% phụ gia samốt.

Gia công nguyên liệu và chuẩn bị phối liệu đượ c thực hiện chủ yếu theo phươ ng pháp dẻo và cũng có thể theo phươ ng pháp bán khô và cả phươ ng phápướ t (khi trong nguyên liệu có lẫn tạ p chất). Gia công và chuẩn bị phối liệu k ỹ hơ n nhằm làm cho độ ẩm đồng đều hơ n và phá vỡ tối đa cấu trúc của nguyênliệu đất sét bằng cách ngâm ủ dài ngày hơ n.

Tr ướ c khi tạo hình phải tạo ra những viên galet trên máy ép lentô, r ồi ủ để độ ẩm đồng đều sau đó mớ i tạo hình ngói từ những viên gạch galét.

Ngói đượ c sấy trong các nhà sấy tự nhiên (các nhà kho sấy có giá phơ i) haysấy nhân tạo (trong các thiết bị sấy phòng, sấy tunen, sấy băng chuyền giá treo).Để tránh nứt nẻ cho sản phẩm, ngói đượ c sấy theo chế độ sấy dịu. Khi nungngói, nhiệt đượ c nâng lên từ từ, nung lâu hơ n, làm nguội chậm hơ n.

S ản xuấ t g ạch g ố m ố p lát

Nguyên liệu chủ yếu trong sản xuất gạch gốm ố p lát là loại đất sét chấtlượ ng cao, có nhiệt độ k ết khối thấ p, khả năng liên k ết cao và có khoảng k ếtkhối r ộng (không nhỏ hơ n 80-100oC, có thể đến 200oC). Về thành phần khoáng,đất sét tốt nhất là caolinit-thuỷ mica (hàm lượ ng mi ca lớ n, thạch anh thấ p), các

loại đất sét caolinit-montmôrilonit (hàm lượ ng montmôrilonit tớ i 20%, hàmlượ ng thạch anh thấ p không đáng k ể) cũng là nguyên liệu để sản xuất sản phẩmsứ vệ sinh cao cấ p và gạch gốm ố p lát (quy định trong tiêu chuẩn Việt NamTCVN 6300 : 1997).

Ngoài đất sét, tr ườ ng thạch cũng là nguyên liệu thiết yếu đóng vai trò làchất chảy. Khi nóng chảy tr ườ ng thạch tạo ra pha thuỷ tinh hoà tan một phầnthạch anh, bao bọc và gắn các tinh thể tạo nên độ bền cần thiết cho vật liệu. Khilàm nguội từ pha lỏng này, mulit thứ sinh hình kim sẽ k ết dính tạo nên cốt chovật liệu. Theo TCVN 6598 : 2000 tr ườ ng thạch làm xươ ng cần phải đảm bảo

một số chỉ tiêu về hàm lượ ng silic đioxit, nhôm oxyt, kiềm oxyt và sắt oxyt.Thạch anh là phụ gia gầy, có tác dụng làm giảm độ co sấy, co nung, làm

tăng các mao mạch thúc đẩy quá trình sấy bán thành phẩm. Nó là thành phần tạonên k ết cấu của xươ ng.

Tal là phụ gia trong xươ ng gốm (hàm lượ ng nhỏ) có tác dụng hoá học vớ i phối liệu chính trong quá trình nung và thúc đẩy quá trình tạo thành mulit, tăngđộ bền uốn và độ bền va đậ p.

Ở nướ c ta, cho đến năm 2002, cả nướ c đã có trên 40 cơ sở sản xuấtceramic vớ i tổng công suất hơ n 80 tr.m2/năm đều sử dụng đất sét trong nướ c

như Hải Dươ ng, Quảng Ninh, Hà Bắc, Phú Thọ, Lào Cai, Hà Tây, Thanh Hoá,Đồng Nai, Sông Bé... để sản suất gạch ố p lát nền bằng công nghệ tiên tiến (nungnhanh 1 lần) của Tây Ban Nha, Italia, CHLB Đức... Đặc điểm của công nghệ

34







này là tất cả các công đoạn đều đượ c điều khiển tự động bằng điện tử hoặcComputer cho phép kiểm tra chính xác, linh hoạt các thông số công nghệ cài đặt.

Các công đoạn chính của quá trình công nghệ bao gồm: nghiền ướ t, sấy phun, ép tạo hình, sấy, tráng men - in hoa, nung nhanh.

Phối liệu đượ c chuẩn bị bằng phươ ng pháp nghiền ướ t trong máy nghiền bi.Công đoạn này đảm bảo tạo độ mịn cần thiết và sự đồng nhất phối liệu. Độ mịnsau khi nghiền cần đạt lượ ng lọt sàng 10.000 lỗ/cm2 là /94%. Hồ xươ ng có độ ẩm 33-34%.

Trong sấy phun, hồ đượ c loại bỏ nướ c, độ ẩm của xươ ng còn 5-6% và tạo bột ép vớ i cỡ hạt thích hợ p.

Gạch ố p lát đượ c tạo hình theo phươ ng pháp ép bán khô bằng máy ép thuỷ lực vớ i cườ ng độ ép 250-300 kG/cm2. Viên gạch sau tạo hình có cườ ng độ mộc12-15 kG/cm2.

Công đoạn sấy đượ c thực hiện ngay sau khi tạo hình nhằm giảm độ ẩm củagạch mộc và tạo cho viên gạch có độ ẩm cần thiết để thực hiện các công đoạntiế p theo. Quá trình này thườ ng do máy sấy đứng, sấy băng chuyền, sấy bằngtuynen đảm nhiệm.

Trong công nghệ nung nhanh một lần, việc tráng men và in hoa trang tríđượ c thực hiện bằng nhiều phươ ng pháp khác nhau. Để thực hiện công đoạn nàyviên gạch mộc cần có đủ độ bền để chịu đượ c các quá trình lặ p đi lặ p lại nhiềulần, men đượ c tướ i phun, in hay biến thành dạng bụi khô phủ lên bề mặt tấm látđã sấy.

Nung nhanh là công đoạn chính trong sản xuất gạch ố p lát nền. Xươ ng và

men đượ c nung nhanh đồng thờ i trong một khoảng thờ i gian ngắn (45-55 ph).Tại công đoạn này xảy ra các biến đổi hoá lý phức tạ p, hình thành nên cấu trúccủa sản phẩm. Các biến đổi hoá lý đó là: biến đổi thể tích kèm theo sự mất nướ clý học, biến đổi thành phần khoáng, tạo các pha mớ i, k ết khối.

3.3. Các loại sản phẩm gốm xây dự ng3.3.1. Các loại gạch xâyG ạch chỉ (g ạch đặc tiêu chuẩ n) Có kích thướ c 220 x 105 x 60 mm .Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1451-1998 gạch đặc phải đạt những yêu

cầu sau:Hình dáng vuông vắn, sai lệch về kích thướ c không lớ n quá qui định, về

chiều dài ±7mm về chiều r ộng ± 5 mm, về chiều dày ±3 mm, gạch không sứtmẻ, cong vênh. Độ cong ở mặt đáy không quá 4 mm, ở mặt bên không quá 5mm, trên mặt gạch không quá 5 đườ ng nứt, mỗi đườ ng dài không quá 15 mm vàsâu không quá 1mm. Tiếng gõ phải trong thanh, màu nâu tươ i đồng đều, bề mặt mịn không bám phấn. Khối lượ ng thể tích 1700 - 1900 kg/m3, khối lượ ngriêng 2500-2700 kg/m3, hệ số dẫn nhiệt λ = 0,5 - 0,8 KCal /m.0C.h, độ hútnướ c theo khối lượ ng 8-18%,

Giớ i hạn bền khi nén và uốn của 5 mác gạch đặc trên nêu trong bảng 3 - 1. Ngoài ra còn có gạch đặc kích thướ c 190 x 90 x 45 mm và một số loại gạch

không qui cách khác.

35







Bảng 3 - 1Giớ i hạn bền ( kG/cm2 ) không nhỏ hơ n

Khi nén Khi uốnMácgạchđặc Trung bình của

5 mẫu

Nhỏ nhất cho

1 mẫu

Trung bình của

5 mẫu

Nhỏ nhất cho

1 mẫu200 200 150 34 17150 150 125 28 14125 125 100 25 12100 100 75 22 1175 75 50 18 950 50 35 16 8

Ký hiệu quy ướ c của các loại gạch đặc đất sét nung như sau: Ký hiệu kiểu

gạch, chiều dày, mác gạch, ký hiệu và số hiệu tiêu chuẩn.Ví dụ : Gạch đặc chiều dày 60, mác 100 theo TCVN 1451:1998 đượ c kýhiệu như sau :

GĐ 60 - 100. TCVN 1451:1998Gạch chỉ đượ c sử dụng r ộng rãi để xây tườ ng, cột, móng, ống khói, lát nền.G ạch có l ỗ r ỗ ng t ạo hình Các loại gạch này có khối lượ ng thể tích nhỏ hơ n 1600 kg/m3. Theo yêu

cầu sử dụng, khi sản xuất có thể tạo 2, 4, 6, ... lỗ. Loại gạch này thườ ng đượ cdùng để xây tườ ng ngăn, tườ ng nhà khung chịu lực, sản xuất các tấm tườ ng đúcsẵn.

Tiêu chuẩn TCVN 1450 : 1998 quy định kích thướ c cơ bản của gạch r ỗngđất sét nung như sau (bảng 3-2).

Bảng 3-2Tên kiểu gạch Dài R ộng Dày

Gạch r ỗng 60Gạch r ỗng 90Gạch r ỗng105

220190220

10590105

6090

105

Ngoài các loại kích thướ c cơ bản trên còn 1 số loại gạch có kích thướ c khácnhư 220 x 105 x 90, 220 x 105 x 200.

Gạch r ỗng đất sét nung phải có hình hộ p chữ nhật vớ i các mặt bằng phẳng.Trên các mặt của gạch có thể có rãnh hoặc gợ n khía. Sai số cho phép kích thướ cviên gạch r ỗng đất sét nung không đượ c vượ t quá qui định như sau:

Theo chiều dài ± 7 mm; theo chiều r ộng ± 5 mm; theo chiều dày ± 3 mm .Độ hút nướ c theo khối lượ ng HP = 8 - 18% .Theo TCVN 1450 :1998 gạch r ỗng có các loại mác 35; 50; 75; 100; 125.Độ bền nén và uốn của gạch r ỗng đất sét nung quy định trong bảng 3 - 3.Ký hiệu quy ướ c các loại gạch r ỗng theo thứ tự sau : Tên kiểu gạch, chiều

dày, số lỗ r ỗng, đặc điểm lỗ, độ r ỗng, mác gạch, ký hiệu và số hiệu của tiêuchuẩn.

36







Ví dụ : Ký hiệu quy ướ c của gạch r ỗng dày 90, bốn lỗ vuông, độ r ỗng 47%,mác 50 là : GR 90 - 4V 47 - M 50 . TCVN 1450 :1998.

Bảng 3 - 3Giớ i hạn bền ( kG/cm2 )

Khi nén Khi uốn

Mác

gạchr ỗng Trung bình của 5

mẫu Nhỏ nhất cho 1

mẫuTrung bình của 5

mẫu Nhỏ nhất cho 1

mẫu125 125 100 18 9100 100 75 16 875 75 50 14 750 50 35 12 6

G ạch nhẹ

Gạch nhẹ là tên gọi chung cho các loại gạch có khối lượ ng thể tích thấ p hơ ngạch chỉ và gạch có lỗ r ỗng tạo hình. Loại gạch này đượ c chế tạo bằng cáchthêm vào đất sét một số phụ gia dễ cháy như : mùn cưa, than bùn, than cám. Khinung ở nhiệt độ cao, các chất hữu cơ này bị cháy để lại nhiều lỗ r ỗng nhỏ trongviên gạch. Khối lượ ng thể tích của loại gạch này khoảng 1200-1300 kg/m3, hệ số dẫn nhiệt λ 0,3- 0,4 kCal/m0C.h.

Loại gạch này có cườ ng độ chịu lực thấ p nên chỉ đượ c sử dụng để xâytườ ng ngăn, tườ ng cách nhiệt, lớ p chống nóng cho mái bê tông cốt thép.

G ạch ch ị u l ử aGạch chịu lửa là loại sản phẩm gốm chịu đượ c tác dụng lâu dài của các tác

nhân cơ học và hóa lý ở nhiệt độ cao.Theo TCVN 5441-1991 vật liệu chịu lửa chia ra làm 3 loại:- Chịu lửa trung bình: có độ chịu lửa từ 1580 - 1770oC.-

Chịu lửa cao: có độ chịu lửa từ 1770 - 2000oC.- Chịu lửa r ất cao: có độ chịu lửa lớ n hơ n 2000oC.

Bảng 3 - 4Kích thướ c, mm

Kiểu gạcha b c c1

230 113 20230 113 30230 113 40

Gạch chữ nhật

230 113 65230 113 65 45230 113 65 55230 113 75 55

Gạch vát dọc

230 113 75 65113 230 65 45113 230 65 50113 230 65 55113 230 75 35

Gạch vát ngang

113 230 75 65

37







Gạch chịu lửa sản xuất từ đất sét phổ biến nhất là gạch samốt, loại gạch này

thườ ng có kiểu và kích thướ c cơ bản đượ c qui định theo TCVN 4710 - 1989 như bảng 3-4 và hình 3-1, 3-2 và 3-3.

Gạch chịu lửa có nhiều loại và đượ c sản xuất từ nhiều loại nguyên liệu khácnhau.

Hình 3-1: Gạch chữ nhật Hình 3-2: Gạch vát d ọc Hình 3-3: G ạch vát ngang

3.3.2. Gạch ốp lát Phân loại

Gạch ố p lát bao gồm nhiều loại vớ i các công dụng khác nhau có thể có men

hoặc không có men.Theo TCVN 7132:2002, gạch gốm ố p lát đượ c phân thành các nhóm dựa

theo phươ ng pháp tạo hình và theo độ hút nướ c.Theo phươ ng pháp t ạo hình có 3 nhóm gạch:

Nhóm A: Gạch tạo hình dẻo, là loại gạch đượ c tạo hình bằng phươ ng phápdẻo qua máy đùn và đượ c cắt theo kích thướ c nhất định.

Nhóm B: Gạch tạo hình ép bán khô, là gạch đượ c tạo hình từ hỗn hợ p bộtmịn ép bán khô trong khuôn ở áp lực cao.

Nhóm C: gạch tạo hình bằng các phươ ng pháp khác, là gạch đượ c tạo hình

không phải bằng phươ ng pháp dẻo hoặc phươ ng pháp ép bán khô.Theo độ hút nướ c :( E hoặc HP ) : có 3 nhóm gạch:

Nhóm I: gạch có độ hút nướ c thấ p. Vớ i E ≤ 3 %. Đối vớ i gạch ép bán khô,nhóm 1 đượ c chia thành 2 nhóm nhỏ là BIa có E≤0,5% và BIb có 0,5%<E ≤3%.

Nhóm II: gạch có độ hút nướ c trung bình. Vớ i 3% ≤ E ≤ 10%. Đối vớ i gạchđượ c sản xuất theo phươ ng pháp dẻo, nhóm 1 đượ c chia thành 2 nhóm nhỏ làAIIa có 3% ≤ E ≤ 6 % và AIIb có 6% < E ≤ 10%.

Nhóm III: gạch có độ hút nướ c cao. Vớ i E>10%.Dướ i đây giớ i thiệu một số loại gạch thườ ng dùng để lát hoặc ố p trong công

trình xây dựng hiện nay.G ạch lá d ừ a (hình 3-4) : Là loại gạch đượ c sản xuất từ đất sét có phụ gia

hoặc không có phụ gia, tạo hình bằng phươ ng pháp dẻo.Theo TCXD 85:1981

38







gạch có kích thướ c 200 x 100 x35mm, sai lệch cho phép của kíchthướ c không đượ c vượ t quá:

Hình 3-4: Gạch lá d ừ a

-Theo chiều dài: ± 4mm

-Theo chiều r ộng: ± 3mm-Theo chiều dày: ± 2mmGạch phải đượ c nung chín đều,

không phân lớ p, không phồng r ộ p,màu sắc viên gạch trong cùng một lô

phải đồng đều, không đượ c có vếthoen ố ở mặt có rãnh, khi dùng búagõ nhẹ, gạch phải có tiếng kêu trongvà chắc.

Gạch lá dừa đượ c chia ra 3 loại(bảng 3-5).Bảng 3 -5

Chỉ tiêu Loại I Loại II Loại IIIĐộ hút nướ c ,% , không lớ n hơ n 1 7 10Độ mài mòn, không lớ n hơ n, g/cm2 0,1 0,2 0,4

Gạch lá dừa thườ ng dùng để lát vỉa hè, lối đi các vườ n hoa, lối ra vào sân bãi trong các công trình dân dụng.

G ạch ố p lát có độ hút nướ c thấ pLoại gạch này ký hiệu là BIb đượ c sản xuất bằng phươ ng pháp ép bán khôcó độ hút nướ c thấ p (nhóm I), theo tiêu chuẩn TCVN 6884 : 2001 loại gạch này

phải đạt các yêu cầu theo bảng 3-6 và 3-7. M ứ c sai l ệch giớ i hạn về kích thướ c, hình d ạng và chấ t l ượ ng bề mặt

của g ạch ố p lát có ký hiệu BIb đượ c qui định như sau:

Bảng 3-6Diện tích bề mặt của sản phẩm, S, cm2

Tên chỉ tiêu90 < S ≤ 190 190 < S ≤ 410 S >410

Sai lệch kích thướ c, hình dáng sovớ i kích thướ c danh ngh ĩ a tươ ngứng,%, không lớ n hơ n1. Kích thướ c cạnh bên (a, b) ± 1,00 ± 0,75 ± 0,602. Chiều dày (d): ± 10 ± 5 ± 53. Độ vuông góc: ± 0,6 ± 0,6 ± 0,6Chất lượ ng bề mặt:Đượ c tính bằng phần diện tích bề mặt quan sát không có khuyết tậttrông thấy, %, không nhỏ hơ n

95

39







Các chỉ tiêu cơ lý của g ạch ố p lát có ký hiệu BIb

Bảng 3-7Tên chỉ tiêu Mức

1.

Độ hút nướ c, %, không lớ n hơ n- Trung bình- Của mẫu cao nhất

0,5 < E ≤ 33,3

2. Độ bền uốn, N/mm2, không nhỏ hơ n- Trung bình- Của mẫu thấ p nhất

3027

3. Độ cứng vạch bề mặt, tính theo thang Morh

- Loại không phủ men, không nhỏ hơ n- Loại có phủ men, lớ n hơ n

65

M ứ c sai l ệch giớ i hạn về kích thướ c, hình d ạng và chấ t l ượ ng bề mặt

của g ạch ố p lát có ký hiệu BIIb

Bảng 3-8Diện tích bề mặt của sản phẩm, S, cm2

Tên chỉ tiêu90<S≤190 190<S≤410 S>410

Sai lệch kích thướ c, hình dáng so vớ ikích thướ c danh ngh ĩ a tươ ng ứng,%,không lớ n hơ n

1. Kích thướ c cạnh bên (a, b):±

1,00±

0,75±

0,602. Chiều dày (d) ± 10 ± 5 ± 53. Độ vuông góc ± 0,6 ± 0,6 ± 0,6Chất lượ ng bề mặt:Đượ c tính bằng phần diện tích bề mặt quan sát không có khuyết tậttrông thấy, %, không nhỏ hơ n

95

Các chỉ tiêu cơ lý của g ạch ố p lát có ký hiệu BIIb

Bảng 3-9Tên chỉ tiêu Mức1.Độ hút nướ c, %, không lớ n hơ n

-

Trung bình- Của mẫu cao nhất

6 < E ≤ 1011


1816

3. Độ cứng vạch bề mặt men, tính theo thang Morh,

không nhỏ hơ n

3

G ạch g ố m granit

40







Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất gốm granite bao gồm đất sét, cao lanh,fenfpat, quarz (thạch anh). Hỗn hợ p trên đượ c nghiền k ỹ dướ i dạng hồ lỏng chothật nhuyễn, tiế p theo hỗn hợ p đượ c sấy khô và dùng máy ép áp lực lớ n(400kG/cm2) để tạo hình sản phẩm. Sản phẩm đượ c nung ở nhiệt độ 1220 -

1280

0

C vớ i thờ i gian của mỗi chu k ỳ nung từ 60 - 70 phút. Granite là loại gạchđồng chất (từ đáy đến bề mặt viên gạch cùng chất liệu), độ bóng của gạch là domài chứ không phải tráng men như gạch gốm sứ tráng men, vì vậy gạch r ất bóngnhưng không tr ơ n, kích thướ c chính xác giúp cho việc ố p lát đượ c dễ dàng.

Theo tiêu chuẩn TCVN 6883 : 2001 loại gạch này phải đạt các yêu cầu theo bảng 3-10 và 3-11.

M ứ c sai l ệch giớ i hạn về kích thướ c, hình d ạng và chấ t l ượ ng bề mặt

của g ạch ố p lát granit:Bảng 3-10

Diện tích bề mặt của sản phẩm , S,cm2Tên chỉ tiêu

90 < S ≤ 190 190 < S ≤ 410 S>410Sai lệch kích thướ c, hình dáng :1. Kích thướ c cạnh bên (a, b): Sai lệchkích thướ c trung bình của mỗi viên mẫuso vớ i kích thướ c danh ngh ĩ a tươ ng ứng,%, không lớ n hơ n

± 1,00 ± 0,75±

0,60

2. Chiều dày (d): Sai lệch chiều dày trung bình của mỗi viên mẫu so vớ i chiều dày

danh ngh ĩ a, %, không lớ n hơ n

± 10 ± 5 ± 5

3. Độ vuông góc: Sai lệch lớ n nhất của độ vuông góc so vớ i kích thướ c làm việctươ ng ứng, (%), không lớ n hơ n

± 0,6 ± 0,6 ± 0,6

Chất lượ ng bề mặt:Đượ c tính bằng phần diện tích bề mặtquan sát không có khuyết tật trông thấy,%, không nhỏ hơ n

95

Các chỉ tiêu cơ lý của g ạch ố p lát granit

Bảng 3-11Tên chỉ tiêu Mức

1. Độ hút nướ c, %, không lớ n hơ n- Trung bình- Của mẫu cao nhất

0,50,6


3532

3. Độ cứng vạch bề mặt, tính theo thang Morh

- Loại không phủ men, không nhỏ hơ n- Loại có phủ men, lớ n hơ n

75

41







Gạch lát đất sét nungGạch lát đất sét nung cũng là loại gạch đượ c sản xuất từ đất sét, tạo hình

bằng phươ ng pháp dẻo, không có phụ gia và đượ c nung chín. Gạch này còn

đượ c gọi là gạch lá nem, thườ ng dùng lát lớ p trên của mái bê tông cốt thép hoặclát nền nhà.Theo TCXD 90 : 1982 gạch có kích thướ c 200 x 200 x 15mm, sai lệch cho

phép của kích thướ c không đượ c vượ t quá:-Theo chiều dài: ± 5 mm-Theo chiều r ộng: ± 5mm-Theo chiều dày: ± 2mmGạch phải đượ c nung chín đều, không phồng r ộ p, màu sắc, âm thanh của

các viên gạch trong cùng một lô phải đồng đều, không đượ c có vết hoen ố ở

mặt. Tùy theo các chỉ tiêu về độ hút nướ c và độ mài mòn khối lượ ng do ma sát,gạch lát đượ c chia ra hai loại theo bảng 3 -12.

Bảng 3 -12Chỉ tiêu Loại I Loại II

Độ hút nướ c,% , không lớ n hơ n 3 12Độ mài mòn khối lượ ng do ma sát,không lớ n hơ n, g/cm2 0,2 0,4

3.3.3. Ngói đất sét Phân loại

Ngói đất sét là loại vật liệu lợ p phổ biến trong các công trình xây dựng.Thườ ng có các loại ngói vẩy cá, ngói có gờ và ngói bò.

Ngói vẩ y cá :Có kích thướ c nhỏ, khi lợ p viên nọ chồng lên viên kia 40 - 50 % diện tích

bề mặt do đó khả năng cách nhiệt tốt nhưng mái sẽ nặng và tốn tre, gỗ. Ngói g ờ và ngói úp :Loại ngói phổ biến hiện nay là ngói có gờ và ngói úp. Loại ngói gờ thườ ng

có 3 loại: 13 v/m2 (420x260); 16 v/m2 (420 x 205) và 22 v/m2.Kiểu và kích thướ c cơ bản của ngói 22v/m2 và ngói úp nóc đượ c quy định

theo TCVN 1452:1995 ( hình 3 - 5 và bảng 3 -13 ).Bảng 3 -13

Kích thướ c đủ ,mm

Kích thướ c có ích , mmKiểungói

Chiều dài l Chiều r ộng b Chiều dài L Chiều r ộng B340 205 250 180

Ngói lợ p335 210 260 170360 - 333 150

Ngói úp 450 - 425 200

42







Sai số về kích thướ c quy định của viên ngói không lớ n hơ n ± 2%. Ngói phải có lỗ xâu dây thép ở vị trí (T) vớ i đườ ng kính 1,5 ÷ 2,0 mm.Chiều cao mấu đỏ (C) không nhỏ hơ n 10 mm.Chiều sâu các rãnh nối khớ p (d) không nhỏ hơ n 5 mm.

Yêu cầu k ỹ thuật

Hình 3-5: Hình d ạng và kích thướ c cơ bản của ngói

Ngói trong cùng 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 của ngói phải phù hợ p vớ i quy định sau :-Tải tr ọng uốn gãy theo chiều r ộng viên ngói (hình 3-6) không nhỏ hơ n

35N/cm.- Độ hút nướ c không lớ n

hơ n 16%.- Thờ i gian xuyên nướ c,

có vết ẩm nhưng không hìnhthành giọt nướ c ở dướ i viên

ngói không nhỏ hơ n 2 giờ .- Khối lượ ng 1m2 ngói ở tr ạng thái bão hòa nướ c khônglớ n hơ n 55kg.

Hình 3-6: Mãu ngói xác định t ải tr ọng uố n gãy

Các chỉ tiêu cơ lý của ngói đượ c xác định theo TCVN 4313:1995Khi lưu kho ngói phải đượ c xế p ngay ngắn và nghiêng theo chiều dài thành

từng chồng. Mỗi chồng ngói không đượ c xế p quá 10 hàng. Khi vận chuyển ngóiđượ c xế p ngay ngắn sát vào nhau và đượ c lèn chặt bằng vật liệu mềm .

3.3.4. Các loại sản phẩm khác Ngoài những loại sản phẩm đã nêu ở trên, vật liệu nung còn nhiều loại sản

phẩm khác đượ c sử dụng trong xây dựng.

43







S ản phẩ m sành d ạng đ áĐây là sản phẩm có cườ ng độ cao, độ đặc lớ n cấu trúc hạt bé, chống mài

mòn tốt, chịu đượ c tác dụng của axít, chúng đượ c dùng khá r ộng rãi trong xâydựng công nghiệ p, hóa học và các công trình khác.

Gạch clinke: Có nhiều loại, loại vuông 50 x 50 x 10 mm; 100 x 100 x10mm và 150x15 x13mm, loại chữ nhật 100 x 50 x 10 mm, 150 x 75 x 13 mm,loại lục giác và bát giác. Gạch này có khối lượ ng thể tích lớ n hơ n gạch thườ ng(1900kg/m3). Gạch clinke đượ c dùng để lát đườ ng, làm móng, cuốn vòm vàtườ ng chịu lực.

Gạch chịu axít : Đượ c sản xuất theo 2 dạng: gạch khối và gạch tấm lát. Kíchthướ c của gạch đượ c qui định như sau:

Gạch khối: 230 x113 x 65 mmGạch tấm lát: 100 x100 x11 mm và 450 x 150 x11 mmGạch chịu axít đượ c chia làm 3 loại: loại A dùng cho các công trình lâu dài,

khó sửa chữa và luôn luôn tiế p xúc vớ i hoá chất, loại B và C dùng cho các côngtrình dễ sửa chữa, làm việc có tính chất không liên tục.

Theo TCXD 86 : 1981 gạch chịu axít phải đạt các chỉ tiêu cơ lý sau (bảng3-14).

Bảng 3-14 Mức

Chỉ tiêuA B C

Độ chịu axít,%, không nhỏ hơ n- Gạch khối- Gạch tấm lát

9696

9494

9292

Độ hút nướ c,%, không lớ n hơ n- Gạch khối- Gạch tấm lát

76

98

1212

Độ bền nén (daN/cm2), không nhỏ hơ n- Gạch khối- Gạch tấm lát

400400

300300

300300

Keramzit Keramzit gồm những hạt tròn hay bầu dục đượ c sản xuất bằng

cách nung phồng đất sét dễ chảy đồng nhất về thành phần và tính chất, có độ phân tán cao, có thành phần hoá học:Al2O3: 15-22%; SiO2: 50-60%; Fe2O3:6-12%; MgO+CaO:3-6%.

Keramzit đượ c dùng làm cốt liệu nhẹ cho bê tông nhẹ. Chúng có 2 loại: cát(cỡ hạt nhỏ hơ n 5mm) và sỏi keramzit (các cỡ hạt 5÷10; 10÷20; 20÷30;30÷40mm)

Mác của keramzit xác định theo khối lượ ng thể tích (kg/m3) giớ i thiệu ở bảng 3-15

Đặc điểm cơ bản của keramzit là lỗ r ỗng dạng kín. Mặc dù độ r ỗng lớ n ( ρ v

= 150-1200 kg/m3) nhưng nó vẫn có cườ ng độ cao, độ hút nướ c nhỏ và lượ ngnướ c nhào tr ộn bê tông keramzit tăng không đáng k ể so vớ i bê tông thườ ng.

44







Gạch trang trí đượ c dùng để xây các mảng tườ ng có tính chất vách ngăn,thông gió, trang trí, không có tính chất chịu lực.

Gạch trang trí đượ c bảo quản trong kho có mái che, nền nhà khô ráo.Bảng 3-15

Cườ ng độ nén, kG/cm2

Mác Loại A Loại B Độ hút nướ c, %

50200250300350400450

500550600650700

45810141720

2530354045

3468

101417

2025303540

-252525252520

2020201515

G ạch trang trí đấ t sét nung

Là loại gạch đượ c sản xuất từ đất sét có phụ gia hay không có phụ gia, tạohình bằng phươ ng pháp dẻo hay phươ ng pháp bán khô và đượ c nung chín. TheoTCXD 111:1983, gạch phải đảm bảo các yêu cầu sau :

Mầu sắc của gạch trong cùng một lô phải đồng đều, bề mặt không đượ c cóvết bẩn hoặc hoen ố. Chiều dày thành ngoài của viên gạch không đượ c nhỏ hơ n15mm. Chiều dày thành trong của viên gạch không đượ c nhỏ hơ n 10mm.

Độ hút nướ c của gạch trang trí không lớ n hơ n 15%.Cườ ng độ chịu nén của mỗi kiểu gạch trang trí đượ c ghi theo hình 3-7.Khi vận chuyển và bốc dỡ gạch trang trí phải nhẹ tay, cẩn thận tránh gây

sứt, mẻ, đổ vỡ , giữa hai chồng gạch xế p cạnh nhau nên có lớ p đệm lót. S ản phẩ m sứ vệ sinh

Theo chức năng sử dụng, sản phẩm sứ vệ sinh có 2 loại chính:

Bệ xí : gồm xí bệt có két nướ c liền hoặc không có két nướ c liền và xí xổm xi phông liền hoặc không có chân đỡ

Chậu r ử a có chân đỡ hoặc không có chân đỡ . Ngoài các loại sản phẩm trên còn có nhiều loại sản phẩm khác như bồn

tắm, âu tiểu, v.v...Các sản phẩm sứ vệ sinh có men phải phủ đều khắ p trên bề mặt chính, bề

mặt làm việc của sản phẩm, men láng bóng, có màu tr ắng hoặc màu theo mẫu. Những chỗ không phủ men theo bề mặt kín hoặc bề mặt lắ p ráp quy định

riêng theo từng dạng sản phẩm.

Kiểu, kích thướ c cơ bản và các yêu cầu k ỹ thuật chủ yếu của sản phẩm sứ vệ sinh đượ c quy định theo TCVN 6073:1995.

45







GẠCH HẠ UY DIký hiệu 01

Kích thướ c L = B = 200mmH = 60mm

Độ chịu nén /120daN/vTiêu thụ cho 1m2 = 25v

GẠCH HOA THỊ ký hiệu 02

Kích thướ c L = B = 200mm H = 60mmĐộ chịu nén /120daN/vTiêu thụ cho 1m2 = 25v

GẠCH 8 GÓC LỖ TRÒNký hiệu 03



GẠCH HOA ĐÀOký hiệu 04


Độ chịu nén /60daN/v

Tiêu thụ cho 1m2 = 26v

GẠCH HOA MAIký hiệu 05

Kích thướ c L = B = 200mm H = 60mmĐộ chịu nén /40daN/v

Tiêu thụ cho 1m2

= 25v

GẠCH TAM GIÁCký hiệu 06


Độ chịu nén /120daN/v

Tiêu thụ cho 1m2

= 34vGẠCH BÔNG VUÔNG

ký hiệu 07



GẠCH TỨ KIẾTký hiệu 08

Kích thướ c L = B = 200mm H = 60mmĐộ chịu nén /120daN/vTiêu thụ cho 1m2 = 25v

GẠCH LỤC GIÁCký hiệu 09

Kích thướ c L = B = 90mmH = 60mmĐộ chịu nén /200daN/vTiêu thụ cho 1m2 = 50v

Hình 3-7: M ột số loại g ạch trang trí t ừ đấ t sét nung

46







CHƯƠ NG IVCHẤT K ẾT DÍNH VÔ CƠ

4.1. Khái niệm và phân loại4.1.1. Khái niệmChất k ết dính vô cơ là loại vật liệu thườ ng ở dạng bột, khi nhào tr ộn vớ i

nướ c hoặc các dung môi khác thì tạo thành loại hồ dẻo, dướ i tác dụng của quátrình hóa lý tự nó có thể r ắn chắc và chuyển sang tr ạng thái đá. Do khả năng nàycủa chất k ết dính vô cơ mà ngườ i ta sử dụng chúng để gắn các loại vật liệu r ờ ir ạc (cát, đá, sỏi) thành một khối đồng nhất trong công nghệ chế tạo bê tông, vữaxây dựng, gạch silicat, các vật liệu đá nhân tạo không nung và các sản phẩm ximăng amiăng.

Có loại chất k ết dính vô cơ không tồn tại ở dạng bột như vôi cục, thủy tinhlỏng. Có loại khi nhào tr ộn vớ i nướ c thì quá trình r ắn chắc xảy ra r ất chậm như

chất k ết dính magie, nhưng nếu tr ộn vớ i dung dịch MgCl2 hoặc MgSO4 thì quátrình r ắn chắc xảy ra nhanh, cườ ng độ chịu lực cao.

4.1.2. Phân loạiCăn cứ vào môi tr ườ ng r ắn chắc, chất k ết dính vô cơ đượ c chia làm 3 loại:

chất k ết dính r ắn trong không khí, chất k ết dính r ắn trong nướ c và chất k ết dínhr ắn trong Ôtôcla.

Chấ t k ế t dính vô cơ r ắn trong không khíChất k ết dính vô cơ r ắn trong không khí là loại chất k ết dính chỉ có thể r ắn

chắc và giữ đượ c cườ ng độ lâu dài trong môi tr ườ ng không khí.Ví dụ: Vôi không khí, thạch cao, thủy tinh lỏng, chất k ết dính magie.Theo thành phần hoá học chúng đượ c chia thành 4 nhóm:(1) Vôi r ắn trong không khí (thành phần chủ yếu là CaO);(2) Chất k ết dính magie (thành phần chủ yếu là MgO);(3) Chất k ết dính thạch cao (thành phần chủ yếu là CaSO4)(4) Thuỷ tinh lỏng là các silicat natri hoặc kali (Na2O.nSiO2 hoặcK 2O.mSiO2) ở dạng lỏng;Chấ t k ế t dính vô cơ r ắn trong nướ c

Chất k ết dính vô cơ r ắn trong nướ c là loại chất k ết dính không những cókhả năng r ắn chắc và giữ đượ c cườ ng độ lâu dài trong môi tr ườ ng không khí màcòn có khả năng r ắn chắc và giữ đượ c cườ ng độ lâu dài trong môi tr ườ ng nướ c.

Ví dụ: Vôi thủy, các loại xi măng.Về thành phần hoá học chất k ết dính r ắn trong nướ c là một hệ thống phức

tạ p bao gồm chủ yếu là liên k ết của 4 oxyt CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3. Các liên k ếtđó hình thành ra 3 nhóm chất k ết dính chủ yếu sau :

(1) Xi măng Silicat : các khoáng chủ yếu là Silicat canxi (đến 75%).Trong nhóm này gồm có xi măng pooc lăng và các chủng loại của nó (nhóm

chất k ết dính chủ yếu trong xây dựng)(2)

Xi măng alumin: Aluminat canxi là các khoáng chủ yếu của nó.(3) Vôi thuỷ và xi măng La mã.

47







Chấ t k ế t dính r ắn trong Ôtôcla Bao gồm những chất có khả năng trong môi tr ườ ng hơ i nướ c bão hoà có

nhiệt độ 175÷200oC và áp suất 8÷12 atm để hình thành ra “đá xi măng“. Chấtk ết dính này có 2 thành phần chủ yếu là CaO và SiO2. Ở điều kiện thườ ng chỉ có

CaO đóng vai trò k ết dính nhưng trong điều kiện ôtôcla thì CaO tác dụng vớ iSiO2 tạo thành các khoáng mớ i có độ bền nướ c và khả năng chịu lực cao. Cácchất k ết dính thườ ng gặ p trong nhóm này là: chất k ết dính vôi silic; vôi tro; vôixỉ, ...

4.2. Vôi rắn trong không khí4.2.1. Khái niệmVôi r ắn trong không khí (gọi tắt là vôi) là chất k ết dính vô cơ r ắn trong

không khí, dễ sử dụng, giá thành hạ, quá trình sản xuất đơ n giản. Nguyên liệu để sản xuất vôi là các loại đá giàu khoáng canxit cacbonat

CaCO3 như đá san hô, đá vôi, đá đôlômit vớ i hàm lượ ng sét không lớ n hơ n 6%.Trong đó hay dùng nhất là đá vôi đặc.

Để nung vôi tr ướ c hết phải đậ p đá thành cục 10-20 cm, sau đó nung ở nhiệtđộ 900 - 11000C, thực chất của quá trình nung vôi là thực hiện phản ứng:

CaCO3 CaO + CO2 ↑ - Q .Phản ứng trên là phản ứng thuận nghịch vì vậy khi nung vôi phải thông

thoáng lò để khí cacbonic bay ra, phản ứng theo chiều thuận sẽ mạnh hơ n vàchất lượ ng vôi sẽ tốt hơ n.

Phản ứng nung vôi là phản ứng xảy ra từ ngoài vào trong nên các cục đávôi đem nung phải đều nhau để đảm bảo chất lượ ng vôi, hạn chế hiện tượ ng vôinon lửa (vôi sống) và vôi già lửa (vôi cháy). Khi vôi non lửa thì bên trong cáccục vôi sẽ còn một phần đá vôi (CaCO3 ) chưa chuyển hóa thành vôi do đó saunày sẽ kém dẻo, nhiều hạn sạn đá. Nếu kích thướ c cục đá quá nhỏ hoặc nhiệt độ nung quá cao thì CaO sau khi sinh ra sẽ tác dụng vớ i tạ p chất sét tạo thànhmàng keo silicat canxi và aluminat canxi cứng bao bọc lấy hạt vôi làm vôi khóthủy hóa khi tôi, khi dùng trong k ết cấu hạt vôi sẽ hút ẩm tăng thể tích làm k ếtcấu bị r ỗ, nứt, các hạt vôi đó gọi là hạt già lửa.

4.2.2. Các hình thứ c sử dụng vôi trong xây dự ngVôi đượ c sử dụng ở hai dạng vôi chín và bột vôi sống.Vôi chín Là vôi đượ c tôi tr ướ c khi dùng, khi cho vôi vào nướ c quá trình tôi sẽ xảy ra

theo phản ứng : CaO + H2O = Ca(OH)2 + Q .Tùy thuộc vào lượ ng nướ c cho tác dụng vớ i vôi sẽ có 3 dạng vôi chín

thườ ng gặ p: Bột vôi chín: Đượ c tạo thành khi lượ ng nướ c vừa đủ để phản ứng vớ i vôi.

Tính theo phươ ng trình phản ứng thì lượ ng nướ c đó là 32,14% so vớ i lượ ng vôi,

nhưng vì phản ứng tôi vôi là tỏa nhiệt nên nướ c bị bốc hơ i do đó thực tế lượ ngnướ c này khoảng 70%. Vôi bột có khối lượ ng thể tích 400 - 450 kg/m3.

48







Vôi nhuyễ n: Đượ c tạo thành khi lượ ng nướ c tác dụng cho vào nhiều hơ nđến mức sinh ra một loại vữa sệt chứa khoảng 50% là Ca(OH)2 và 50% là nướ ctự do. Vôi nhuyễn có khối lượ ng thể tích 1200 - 1400 kg/m3.

Vôi sữ a : Đượ c tạo thành khi lượ ng nướ c nhiều hơ n so vớ i vôi nhuyễn, có

khoảng ít hơ n 50% Ca(OH)2 và hơ n 50% là nướ c.Trong xây dựng thườ ng dùng chủ yếu là vôi nhuyễn và vôi sữa còn bột vôichín hay dùng trong y học hay nông nghiệ p. Sử dụng vôi chín trong xây dựng cóưu điểm là sử dụng và bảo quản đơ n giản nhưng cườ ng độ chịu lực thấ p và khóhạn chế đượ c tác hại của hạt sạn già lửa, khi sử dụng phải lọc k ỹ các hạt sạn.

Bột vôi số ngBột vôi sống đượ c tạo thành khi đem vôi cục nghiền nhỏ, độ mịn của bột

vôi sống khá cao biểu thị bằng lượ ng lọt qua sàng 4900 lỗ/cm2 không nhỏ hơ n90%. Sau khi nghiền bột vôi sống đượ c đóng thành từng bao bảo quản và sử dụng như xi măng.

Sử dụng bột vôi sống trong xây dựng có ưu điểm là r ắn chắc nhanh và chocườ ng độ cao hơ n vôi chín do tận dụng đượ c lượ ng nhiệt tỏa ra khi tôi vôi để tạora phản ứng silicat, không bị ảnh hưở ng của hạt sạn, không tốn thờ i gian tôinhưng loại vôi này khó bảo quản vì dễ hút ẩm giảm chất lượ ng, mặt khác tốnthiết bị nghiền, khi sản xuất và sử dụng bụi vôi đều ảnh hưở ng đến sức khỏecông nhân.

4.2.3. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượ ng vôi

Chất lượ ng vôi càng tốt khi hàm lượ ng CaO càng cao và cấu trúc của nócàng tốt (dễ tác dụng vớ i nướ c). Do đó để đánh giá chất lượ ng của vôi ngườ i tadụng các chỉ tiêu sau :

Độ hoạt tính của vôiĐộ hoạt tính của vôi đượ c đánh giá bằng chỉ tiêu tổng hàm lượ ng CaO và

MgO, khi hàm lượ ng CaO và MgO càng lớ n thì sản lượ ng vôi vữa càng nhiều vàngượ c lại.

Nhi ệt độ tôi và t ố c độ tôiKhi vôi tác dụng vớ i nướ c (tôi vôi) phát sinh phản ứng tỏa nhiệt, nhiệt

lượ ng phát ra làm tăng nhiệt độ của vôi, vôi càng tinh khiết (nhiều CaO) thì phátnhiệt càng nhiều, nhiệt độ vôi càng cao và tốc độ tôi càng nhanh, sản lượ ng vôivữa cũng càng lớ n như vậy phẩm chất của vôi càng cao.

Nhiệt độ tôi : Là nhiệt độ cao nhất trong quá trình tôi.T ố c độ tôi (thờ i gian tôi) : Là thờ i gian tính từ lúc vôi tác dụng vớ i nướ c

đến khi đạt đượ c nhiệt độ cao nhất khi tôi. S ản l ượ ng vôiSản lượ ng vôi vữa là lượ ng vôi nhuyễn tính bằng lít do 1kg vôi sống sinh

ra. sản lượ ng vôi vữa càng nhiều vôi càng tốt.

Sản lượ ng vôi vữa thườ ng có liên quan đến lượ ng ngậm CaO, nhiệt độ tôivà tốc độ tôi của vôi. Vôi có hàm lượ ng CaO càng cao, nhiệt độ tôi và tốc độ tôicàng lớ n thì sản lượ ng vôi vữa càng nhiều.

49







Lượ ng hạt sạnHạt sạn là những hạt vôi chưa tôi đượ c trong vôi vữa. Hạt sạn có thể là vôi

già lửa, non lửa hoặc bã than v.v...Lượ ng hạt sạn là tỷ số giữa khối lượ ng hạt sạn so vớ i khối lượ ng vôi sống

(các hạt còn lại trên sàng 124 lỗ /cm

2

), tính bằng %.Lượ ng hạt sạn liên quan đến nhiệt độ tôi và và sản lượ ng vôi vữa, khi lượ nghạt sạn càng lớ n thì phần vôi tác dụng vớ i nướ c càng ít đi do đó nhiệt độ tôi vàsản lượ ng vôi vữa càng nhỏ.

Độ m ị n của bột vôi số ngBột vôi sống càng mịn càng tốt vì nó sẽ thủy hóa vớ i nướ c càng nhanh và

càng triệt để, nhiệt độ tôi và tốc độ tôi càng lớ p sản lượ ng vữa vôi càng nhiều.Các chỉ tiêu cơ bản đánh giá chất lượ ng của vôi đượ c quy định theo TCVN

2231 - 1989 bảng 4 - 1.Bảng 4 - 1

Vôi cục và vôi bột nghiềnTên chỉ tiêu

Loại I Loại II Loại III1 . Tốc độ tôi vôi, phúta . Tôi nhanh, không lớ n hơ n 10 10 10

b . Tôi trung bình, không lớ n hơ n 20 20 20c . Tôi chậm, lớ n hơ n 20 20 20

2 .Hàm lượ ng MgO,%,không lớ n hơ n 5 5 53. Tổng hàm lượ ng (CaO+MgO) hoạt tính, % ,không nhỏ hơ n

88 80 70

4 . Độ nhuyễn của vôi tôi, l/kg, không nhỏ hơ n 2,4 2,0 1,65 . Hàm lượ ng hạt không tôi đượ c của vôi cục,%, không lớ n hơ n

5 7 10

6 . Độ mịn của vôi bột,%, không lớ n hơ n :- Trên sàng 0,063 2 2 2- Trên sàng 0,008 10 10 10

4.2.4. Quá trình rắn chắc của vôiVôi đượ c sử dụng chủ yếu trong vữa. Trong không khí vữa vôi r ắn chắc lại

do ảnh hưở ng đồng thờ i của hai quá trình chính: 1, sự mất nướ c của vữa làmCa(OH)2 chuyển dần từ tr ạng thái keo sang ngưng keo và k ết tinh; 2, cacbonathóa vôi dướ i sự tác dụng của khí cacbonic trong không khí.

Quá trình r ắn chắc của vôi không khí xảy ra chậm do đó khối xây bị ẩm ướ tkhá lâu. Nếu dùng biện pháp sấy sẽ tăng nhanh đượ c quá trình r ắn chắc.

4.2.5. Công dụng và bảo quảnCông d ụng Trong xây dựng vôi dùng để sản xuất vữa xây, vữa trát cho các bộ công

trình ở trên khô, có yêu cầu chịu lực không cao lắm. Ngoài ra vôi còn đượ c dùng để sản xuất gạch silicat hoặc quét tr ần, quéttườ ng, là lớ p trang trí và bảo vệ vật liệu phía trong.

50







Bảo quảnTùy từng hình thức sử dụng mà có cách bảo quản thích hợ p.Vớ i vội cục nên tôi ngay hoặc nghiền mịn đưa vào bao, không nên dự tr ữ

vôi cục lâu.

Vôi nhuyễn phải đượ c ngâm trong hố có lớ p cát hoặc nướ c phủ bên trêndày 10 - 20 cm để ngăn cản sự tiế p xúc của vôi vớ i khí CO2 trong không khítheo phản ứng:

Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O .Khi vôi bị hóa đá (CaCO3), chất lượ ng vôi sẽ giảm, vôi ít dẻo khả năng liên

k ết kém.

4.3. Thạch cao xây dự ng4.3.1. Khái niệm Thạch cao xây dựng là một chất k ết dính cứng r ắn đượ c trong không khí,

chế tạo bằng cách nung thạch cao hai phân tử nướ c (CaSO4.2H2O) ở nhiệt độ 140-1700C đến khi biến thành thạch cao nửa phân tử nướ c (CaSO4.0,5H2O) r ồinghiền thành bột nhỏ. Cũng có thể nghiền thạch cao hai nướ c tr ướ c r ồi mớ i nungthành thạch cao nửa nướ c. Trong một số sơ đồ công nghệ việc nghiền và nungđượ c tiến hành cùng trong một thiết bị:

OH5,1OH5,0.CaSOOH2.CaSO224

C 170140

24

0

+ ⎯ ⎯ ⎯ → ⎯ − Khi nung thạch cao xây dựng đượ c tạo thành theo phản ứng :

Nếu nhiệt độ nung cao 600 - 7000C thì đá thạch cao hai nướ c biến thành

thạch cao cứng CaSO4, loại này có tốc độ cứng r ắn chậm hơ n so vớ i thạch caoxây dựng.

4.3.2. Quá trình rắn chắcKhi nhào tr ộn thạch cao vớ i nướ c sẽ sinh ra một loại vữa dẻo có tính linh

động tốt r ồi dần dần sau một quá trình biến đổi lý, hóa, tính dẻo mất dần, quátrình đó gọi là quá trình đông k ết, sau đó thạch cao tr ở thành cứng r ắn, độ chịulực tăng dần, đây là quá trình r ắn chắc. Cả hai quá trình này đượ c gọi chung làquá trình r ắn chắc của thạch cao.

Thạch cao tác dụng vớ i nướ c theo phươ ng trình phản ứng sau :CaSO4.0,5H2O + 1,5 H2O = CaSO4. 2H2O .

Quá trình r ắn chắc của thạch cao chia làm 3 thờ i k ỳ :Thờ i k ỳ hòa tan.Thờ i k ỳ hóa keo.Thờ i k ỳ k ết tinh.Hai thờ i k ỳ đầu gọi là thờ i k ỳ đông k ết, thờ i k ỳ thứ 3 gọi là thờ i k ỳ r ắn chắc

và thạch cao có khả năng chịu lực.Ba thờ i k ỳ của quá trình r ắn chắc không phân chia tách biệt và xảy ra xen

k ẽ vớ i nhau.

51







4.3.3. Các tính chất cơ bản Độ m ị nThạch cao nung xong đượ c nghiền thành bột mịn, thạch cao càng mịn

thì quá trình thủy hóa càng nhanh, cứng r ắn càng sớ m và cườ ng độ càng cao.

Độ mịn của thạch cao phải đạt chỉ tiêu lượ ng sót trên sàng 918 lỗ/cm

2

đốivớ i thạch cao loại I không lớ n hơ n 25% đối vớ i loại II không lớ n hơ n 35% Khố i l ượ ng riêng và khố i l ượ ng thể tíchKhối lượ ng riêng : ρ = 2600 - 2700 kg/m3.Khối lượ ng thể tích : ρ v = 800 - 1000 kg/m3.

Lượ ng nướ c tiêu chuẩ nKhi nhào tr ộn thạch cao vớ i nướ c để tạo ra vữa, nếu tr ộn ít nướ c quá thì vữa

sẽ khô khó thi công, nếu lượ ng nướ c tr ộn nhiều quá thì vữa sẽ nhão dễ thi côngnhưng nướ c thừa nhiều khi bay hơ i đi để lại nhiều lỗ r ỗng làm cho cườ ng độ

chịu lực của vữa giảm. Vì vậy phải nhào tr ộn vớ i một lượ ng nướ c thích hợ pnhằm đảm bảo hai yêu cầu vừa dễ thi công vừa đạt đượ c cườ ng độ chịu lực cao.Lượ ng nướ c đảm bảo cho vữa thạch cao đạt đượ c hai yêu cầu trên gọi là

lượ ng nướ c tiêu chuẩn. Lượ ng nướ c đó đảm bảo cho hồ thạch cao có độ đặc tiêuchuẩn và đượ c biểu thị bằng tỷ lệ % nướ c so vớ i khối lượ ng của thạch cao:

7,05,0X

N÷=

Lượ ng nướ c tiêu chuẩn của thạch cao đượ c xác định như sau :Dùng dụng cụ Xuttard gồm một ống làm bằng đồng, đườ ng kính trong

bằng 5,0 cm; cao 10 cm và một tấm kính vuông có cạnh bằng 20 cm. Trên tấmkính hoặc trên miếng giấy dán dướ i tấm kính vẽ một loạt các vòng tròn đồngtâm có đườ ng kính dướ i 14cm, các vòng tròn cách nhau 1cm, các vòng tròn tohơ n vẽ cách nhau 2cm.

Cân 300g thạch cao tr ộn vớ i 50 - 70% nướ c, cho thạch cao vào nướ c vàtr ộn nhanh (trong 30 giây) từ dướ i lên trên cho đến khi hỗn hợ p đồng đều r ồi để yên trong một phút. Sau đó tr ộn mạnh 2 cái r ồi đổ nhanh hồ thạch cao vào ốngtr ụ đặt trên tấm kính nằm ngang, dùng dao gạt bằng mặt thạch cao ngang méphình tr ụ. Tất cả các động tác này làm không quá 30 giây, rút ống tr ụ lên theo

phươ ng thẳng đứng, khi đó hồ thạch cao chảy xuống tấm kính thành hình nón

cụt. Nếu đườ ng kính đáy nón cụt bằng 12 cm thì hồ đã đạt độ đặc tiêu chuẩn,lượ ng nướ c đã nhào tr ộn gọi là lượ ng nướ c tiêu chuẩn. Nếu đườ ng kính đáy nóncụt lớ n hơ n hoặc nhỏ hơ n 12 cm, phải tr ộn hồ thạch cao khác vớ i lượ ng nướ c íthơ n hoặc nhiều hơ n và tiế p tục thí nghiệm như trên để tìm đượ c lượ ng nướ c tính

bằng % so vớ i khối lượ ng của thạch cao ứng vớ i hồ có độ đặc tiêu chuẩn.Thờ i gian đ ông k ế tSau khi tr ộn thạch cao vớ i nướ c hồ thạch cao dần dần đông đặc lại .Thờ i gian từ khi bắt đầu nhào tr ộn thạch cao vớ i nướ c cho tớ i khi hồ thạch

cao mất dẻo và bắt đầu có khả năng chịu lực gọi là thờ i gian đông k ết.

Thờ i gian đông k ết của thạch cao bao gồm hai giai đoạn:

52







Thờ i gian bắ t đầu đ ông k ế t : Là khoảng thờ i gian từ khi bắt đầu nhào tr ộnthạch cao vớ i nướ c đến khi hồ mất tính dẻo. Ứ ng vớ i lúc kim vika có đườ ngkính 1,1mm lần đầu tiên cắm sâu cách tấm kính ≤ 0,5 mm.

Thờ i gian k ế t thúc đ ông k ế t : Là khoảng thờ i gian từ khi bắt đầu nhào tr ộn

thạch cao vớ i nướ c đến khi hồ có cườ ng độ nhất định, ứng vớ i lúc kim vika cóđườ ng kính 1,1 mm lần đầu tiên cắm sâu vào hồ ≤ 0,5 mm.Ý nghĩ a của thờ i gian đ ông k ế t của hồ thạch caoSau khi đã bắt đầu đông k ết hồ, vữa và bê tông thạch cao không đượ c đổ

vào khuôn hoặc dùng để trát bề mặt, đặc biệt sau khi thạch cao đã k ết thúc đôngk ết, vì khi đó các thao tác của quá trình thi công sẽ phá vỡ cấu trúc mớ i đượ chình thành của hồ thạch cao làm cho cườ ng độ chịu lực giảm đi nhiều. Chính vìvậy phải thi công vữa và bê tông thạch cao trong khoảng thờ i gian từ lúc tr ộnđến lúc bắt đầu đông k ết.

Các loại thạch cao có thờ i gian đông k ết khác nhau. Nếu đông k ết sớ m quáthì việc thi công phải hết sức khẩn tr ươ ng, có khi thi công không k ị p nhưngcườ ng độ lúc đầu cao và ngượ c lại.

Vớ i ý ngh ĩ a như trên nên thờ i gian đông k ết của hồ thạch cao đượ c quyđịnh Thờ i gian bắt đầu đông k ết / 6 phút. Thờ i gian k ết thúc đông k ết ≤ 30

phút. Để có chế độ thi công hợ p lý và đảm bảo chất lượ ng công trình thờ i gianđông k ết của thạch cao cần phải đượ c xác định cụ thể bằng cách sau :

Dụng cụ thử : Là máy cắm kim vika (hình 4-1) gồm bộ phận chính làthanh chạy có gắn kim chỉ thị dichuyển theo phươ ng thẳng đứng bêncạnh thướ c khắc độ từ 0 đến 40 mmgắn trên giá. Ở đầu dướ i thanh chạygắn một cái kim thép đườ ng kính1,1mm, chiều dài 50 mm, khối lượ ngcủa thanh và kim bằng 120 g.

Ngoài ra còn có một khâu hìnhcôn làm bằng nhựa ebonit hoặc bằngđồng thau cao 40mm, đườ ng kính trên65mm, đườ ng kính dướ i 75 mm và

một tấm kính vuông có kích thướ c10 x 10 mm.

Cách xác định: Thờ i gian bắt đầuđông k ết và thờ i gian k ết thúc đôngk ết đượ c xác định như sau :

Hình 4 - 1 : Dụng cụ vi ka1. Thanh chạ y; 2. Lỗ tr ượ t; 3. Vít đ iề u chỉ nh;

4. Kim chỉ vạch; 5. Thướ c chia độ; 6. Kim vika;7. Khâu vika; 8. Bàn để d ụng cụ vika

Đổ một lượ ng nướ c tươ ng ứng vớ i độ đặc tiêu chuẩn của hồ thạch cao vàomột chậu bằng kim loại hoặc bằng sứ; Sau đó đổ vào chậu 200g thạch cao, bắtđầu tính thờ i gian r ồi tr ộn đều bằng tay. Phải đổ từ từ trong 30 giây cho hồ thạchcao vào khâu của máy đặt trên tấm kính, cắt hồ thừa bằng dao và miết bằng mặt.

Sau đó đặt khâu dướ i kim của máy cho đầu kim xuống sát mặt hồ, mở ốchãm thanh chạy và kim tự do r ơ i xuống cắm vào hồ thạch cao. Cứ 30 giây cho

53







kim r ơ i một lần, cắm ở các vị trí khác nhau, tr ướ c khi cho kim r ơ i phải lau sạchkim. Dùng đồng hồ theo dõi thờ i gian trong suốt quá trình tr ộn và thả kim r ơ i.

Thờ i gian bắt đầu đông k ết là khoảng thờ i gian từ lúc bắt đầu tr ộn thạchcao vớ i nướ c cho đến khi lần đầu tiên kim cắm cách tấm kính đáy ≤ 0,5 mm.

Thờ i gian k ết thúc đông k ết là khoảng thờ i gian từ lúc bắt đầu tr ộn thạchcao vớ i nướ c cho đến khi lần đầu tiên kim cắm sâu vào hồ thạch cao ≤ 0,5 mm.Có thể dùng chất làm tăng nhanh hoặc làm chậm đông k ết, pha vào hồ

thạch cao vớ i liều lượ ng bằng 0,5 - 2% khối lượ ng thạch cao để thay đổi thờ igian đông k ết của thạch cao. Chất làm chậm đông k ết là vôi và chất làm nhanhđông k ết là natri sunfat (Na2SO4).

C ườ ng độ ch ị u l ự cKhi sử dụng trong công trình, đá thạch cao có thể chịu nén hoặc chịu kéo,

v.v... Tuy nhiên cườ ng độ chịu nén vẫn là chủ yếu và nó đặc tr ưng cho cườ ng độ

của thạch cao, cườ ng độ nén là một chỉ tiêu để đánh giá phẩm chất của thạchcao. Do đó quy định cườ ng độ nén sau 1,5 giờ đối vớ i thạch cao loại 1 khôngnhỏ hơ n 45 kG/cm2 và đối vớ i thạch cao loại 2 không nhỏ hơ n 35 kG/cm2.

Để đánh giá cườ ng độ nén của thạch cao ngườ i ta đúc 3 mẫu hình lậ p phươ ng cạnh 7,07 cm và đem nén sau 1,5 giờ bảo dưỡ ng. Cách tiến hành như sau :

Tr ộn thạch cao vớ i một lượ ng nướ c tươ ng ứng vớ i độ đặc tiêu chuẩn của hồ thạch cao cho tớ i khi đồng nhất sau đó đổ ngay vào các khuôn. Sau khi đổ đầykhuôn miết phẳng mặt, sau 1 giờ tính từ lúc bắt đầu tr ộn thạch cao vớ i nướ c thìtháo mẫu ra khỏi khuôn, sau 1,5 giờ đem thí nghiệm nén các mẫu.

Giớ i hạn cườ ng độ chịu nén của thạch cao bằng tr ị số trung bình cộng củacác k ết quả thí nghiệm trên 3 mẫu.

4.3.4. Công dụng và bảo quảnCông d ụng Thạch cao là chất k ết dính chỉ r ắn và giữ đượ c độ bền trong không khí,

nhưng có độ bóng, mịn, đẹ p do đó đượ c dùng để chế tạo vữa trát ở nơ i khô ráo,làm mô hình hay vữa trang trí.

Bảo quản

Thạch cao ở dạng bột mịn do đó nếu dự tr ữ lâu và bảo quản không tốt thạchcao sẽ hút ẩm làm giảm cườ ng độ chịu lực. Để chống ẩm cho thạch cao ta phải

bảo quản bằng cách chứa bột thạch cao trong các bao kín có lớ p cách nướ c và để trong kho nơ i khô ráo.

4.4. Một số loại chất k ết dính vô cơ khác rắn trong không khí4.4.1. Chất k ết dính magie

Khái ni ệmChất k ết dính magie thườ ng ở dạng bột mịn có thành phần chủ yếu là oxyt

magie (MgO), đượ c sản xuất bằng cách nung đá magiezit MgCO3 hoặc đáđôlômit (CaCO3.MgCO3) ở nhiệt độ 750 - 850 0C.

54







2C850750

3 COMgOMgCOO

+ ⎯ ⎯ ⎯ → ⎯ − Tính chấ tKhi nhào tr ộn chất k ết dính magie vớ i nướ c thì quá trình r ắn chắc xảy ra r ất

chậm, nhưng nếu nhào tr ộn vớ i dung dịch clorua magie hoặc các loại muối

magie khác thỉ quá trình cứng r ắn xảy ra nhanh hơ n và làm tăng đáng k ể cườ ngđộ của chất k ết dính, vì sản phẩm thủy hóa ngoài Mg(OH)2 còn có cả loại muốikép ngậm nướ c 3MgO.MgCl2.6H2O.

Cườ ng độ chịu lực của chất k ết dính magie tươ ng đối cao, tùy thuộc vàothành phần khoáng của nó mà cườ ng độ chịu nén ở tuổi 28 ngày đạt 100 - 600kG/cm2.

Chất k ết dính magie chỉ r ắn chắc trong môi tr ườ ng không khí vớ i độ ẩmkhông lớ n hơ n 60%.

Công d ụng

Chất k ết dính magie đượ c dùng để sản xuất các tấm cách nhiệt, tấm lát, tấmố p bên trong nhà.

4.4.2. Thủy tinh lỏng Khái ni ệmThủy tinh lỏng là chất k ết dính vô cơ r ắn trong không khí có thành phần

là Na2O.nSiO2 hoặc K 2O.mSiO2 .Trong đ ó : n; m là môđun silicat; n = 2,5 - 3 , m = 3 - 4 .Thủy tinh lỏng natri r ẻ hơ n nên trong thực tế nó đượ c dùng r ộng rãi hơ n.

Thủy tinh lỏng natri đượ c sản xuất bằng cách nung cát thạch anh SiO2 vớ i Na2CO3 (hoặc Na2SO4 + C ) ở nhiệt độ 1300 - 14000C.nSiO2 + Na2CO3 → Na2O.SiO2 + CO2 .

hoặc nSiO2 + Na2SO4 + C → Na2O.nSiO2 + CO + SO2

Sau đó hỗn hợ p đượ c cho vào thiết bị chứa hơ i nướ c ở áp suất 3 - 8 atm để tạo thành thủy tinh lỏng.

Tính chấ tThủy tinh lỏng có khối lượ ng riêng 1,3 - 1,5 g/cm3, tồn tại ở dạng keo trong

suốt không màu.

Thủy tinh lỏng không cháy, không mục nát , bền vớ i tác dụng của axít.Công d ụngThủy tinh lỏng dùng để sản xuất vữa hay bê tông chịu axít, xây dựng các bộ

phận của công trình tr ực tiế p tiế p xúc vớ i axít.Để thúc đẩy quá trình r ắn chắc của thủy tinh lỏng có thể cho thêm Na2SiF6.

Phụ gia Na2SiF6 còn làm tăng độ bền nướ c và bền axít của thủy tinh lỏng.

4.4.3. Chất k ết dính hỗn hợ p Khái ni ệmChất k ết dính hỗn hợ p r ất đa dạng. Trong xây dựng chất k ết dính hỗn hợ p

đượ c sử dụng ở dạng hỗn hợ p của vôi và phụ gia vô cơ hoạt tính nghiền mịn,

55







chúng đượ c sản xuất bằng cách nghiền chung vôi sống vớ i phụ gia hoạt tínhhoặc tr ộn lẫn vôi nhuyễn vớ i phụ gia nghiền mịn.

Phụ gia vô cơ hoạt tính có hai nhóm chính. Phụ gia vô cơ hoạt tính thiên nhiên: điatômit, Trepen, túp núi lửa, tro núi

lửa. Phụ gia hoạt tính nhân t ạo: Tro xỉ trong công nghiệ p nhiệt điện hoặc luyệnkim.

Nói chung phụ gia vô cơ hoạt tính là những loại vật liệu chứa nhiều SiO2 vôđịnh hình. Độ hoạt tính của chúng đượ c đánh giá thông qua độ hút vôi.

Tỷ lệ phối hợ p của chất k ết dính hỗn hợ p là vôi sống 15 - 30 %, phụ gia vô cơ hoạt tính 70 - 80% (có thể thêm cả thạch cao).

Tính chấ tChất k ết dính hỗn hợ p có cườ ng độ tươ ng đối cao nhờ có phản ứng tạo ra

silicat canxi ngậm nướ c ở ngay nhiệt độ thườ ngCa(OH)2 + SiO2 + H2O → nCaO.mSiO2.pH2O

Khoáng nCaO.mSiO2.pH2O (viết tắt CSH) là khoáng bền nướ c hơ n các sản phẩm tạo thành khi vôi r ắn chắc trong không khí.

Công d ụngChất k ết dính hỗn hợ p có khả năng bền nướ c tốt hơ n vôi không khí, do đó

phạm vi sử dụng của nó r ộng rãi hơ n. Có thể dùng chúng để chế tạo bê tông mácthấ p, vữa xây dựng trong môi tr ườ ng không khí và cả môi tr ườ ng ẩm ướ t.

4.5. Vôi thủy4.5.1. Khái niệm Vôi thủy là chất k ết dính vô cơ không những có khả năng r ắn chắc trong

không khí mà còn có khả năng r ắn chắc trong nướ c, nhưng mức độ r ắn chắctrong nướ c yếu hơ n nhiều so vớ i xi măng pooc lăng.

Vôi thủy đượ c sản xuất bằng cách nung đá mácnơ (chứa nhiều sét 6-20%) ở nhiệt độ 900 - 11000C.

Ở nhiệt độ 9000C đầu tiên đá vôi bị phân hủy tạo ra CaO, sau đó CaO tácdụng vớ i SiO2, Al2O3 , Fe2O3 có trong sét để tạo ra khoáng mớ i theo phản ứng :

2CaO + SiO2 = 2CaO.SiO2 .

2CaO + Fe2O3 = 2CaO.Fe2O3 .CaO + Al2O3 = CaO. Al2O3 .CaO + Fe2O3 = CaO. Fe2O3 .

Nếu trong đá vôi có lẫn tạ p chất MgCO3 thì trong thành phần của vôi thủycòn có MgO.

Như vậy sau khi nung trong thành phần của vôi thủy gồm có:- 2CaO.SiO2 (C2S);- 2CaO. Fe2O3 (C2F);- CaO.Al2O3 (CA);

- CaO.Fe2O3 (CF);- CaO và MgO .

56







Nhờ có khoáng C2S, C2F, CA và CF mà vôi thủy r ắn chắc đượ c trong môitr ườ ng ẩm ướ t và trong nướ c.

Thành phần CaO và MgO không r ắn chắc đượ c trong môi tr ườ ng nướ cnhưng nó làm cho vôi thủy dễ tôi hơ n.

4.5.2. Tính chất Khố i l ượ ng riêng , khố i l ượ ng thể tích

Khối lượ ng riêng : ρ = 2200 - 3000 kg/m3 .Khối lượ ng thể tích : ρv = 500 - 800 kg/m3 .

Độ m ị nKhi độ mịn càng cao thì quá trình cứng r ắn xảy ra càng nhanh, triệt để,

cườ ng độ chịu lực tốt. Do đó độ mịn của vôi thủy phải đảm bảo chỉ tiêu lượ nglọt qua sàng 4900 lỗ /cm2 ≥ 85% (tươ ng đươ ng như xi măng pooc lăng). Bột vôi

thủy có màu hồng nhạt. Khả năng r ắn chắc trong nướ cKhả năng r ắn chắc trong nướ c của vôi thủy yếu hơ n xi măng và phụ thuộc

vào hàm lượ ng các khoáng C2S; C2F ; CA ; CF, các khoáng này càng nhiều thìkhả năng r ắn chắc trong nướ c càng mạnh.

C ườ ng độ ch ị u l ự cKhả năng chịu lực của vôi thủy cao hơ n vôi không khí nhưng thấ p hơ n xi

măng pooc lăng và đượ c đánh giá thông qua cườ ng độ chịu nén.Cườ ng độ chịu nén của vôi thủy thườ ng từ 20 - 50 kG/cm2.Giớ i hạn cườ ng độ nén của vôi thủy là cườ ng độ nén trung bình của các

mẫu thí nghiệm hình lậ p phươ ng có cạnh 7,07 cm đượ c chế tạo bằng vữa vôithủy: cát, tỷ lệ 1:3 (theo khối lượ ng) ở tuổi 28 ngày.

Cách xác định cườ ng độ nén của vôi thủy như sau:Tr ộn 900g bột vôi thủy vớ i 2700g cát thông thườ ng và 360 g nướ c. Cho

hỗn hợ p vữa vào 3 khuôn mẫu hình lậ p phươ ng cạnh 7,07cm thành 2 lớ p, đầmchặt, gạt bằng và miết phẳng bề mặt các mẫu. Để các khuôn mẫu trong thùngdưỡ ng hộ ẩm 24 ± 2 giờ , sau đó tháo khuôn và dưỡ ng hộ ẩm 6 ngày, ngâm tiế ptrong nướ c thêm 21 ngày nữa.

Sau 28 ngày k ể từ ngày đúc mẫu đượ c vớ t lên lau khô bằng vải r ồi đem thí

nghiệm xác định cườ ng độ chịu nén.

4.5.3. Công dụng và bảo quảnCông d ụngVôi thủy đượ c dùng để sản xuất vữa xây, vữa trát, sản xuất bê tông mác

thấ p.Tr ướ c khi cho vữa vôi thủy tiế p xúc vớ i môi tr ườ ng nướ c phải để trong môi

tr ườ ng không khí 2- 5 ngày (nếu là vôi thủy mạnh), 2 - 3 tuần (nếu là vôi thủyyếu) sau đó mớ i cho tiế p xúc vớ i nướ c để thành phần CaO r ắn chắc theo cách

cacbonat hóa.

57







Bảo quảnDo có độ mịn cao nên nếu bảo quản không tốt vôi thủy sẽ hút ẩm đóng cục,

giảm cườ ng độ chịu lực. Để bảo quản vôi thủy phải đượ c đóng thành bao kín, để nơ i khô ráo, không dự tr ữ lâu phươ ng pháp bảo quản giống như xi măng.

4.6. Xi măng pooc lăng4.6.1. Khái niệmXi măng pooc lăng là chất k ết dính r ắn trong nướ c, chứa khoảng 70 - 80%

silicat canxi nên còn có tên gọi là xi măng silicat. Nó là sản phẩm nghiền mịncủa clinke vớ i phụ gia đá thạch cao (3 - 5%).

Đá thạch cao có tác dụng điều chỉnh tốc độ đông k ết của xi măng để phùhợ p vớ i thờ i gian thi công.

ClinkeClinke thườ ng ở dạng hạt có đườ ng kính 10 - 40 mm đượ c sản xuất bằng

cách nung hỗn hợ p đá vôi, đất sét và quặng sắt đã nghiền mịn đến nhiệt độ k ếtkhối (khoảng 1450oC).

Chất lượ ng clinke phụ thuộc vào thành phần khoáng vật, hóa học và côngnghệ sản xuất. Tính chất của xi măng do chất lượ ng clinke quyết định.

Thành phần hóa học Thành phần hóa học của clinke biểu thị bằng hàm lượ ng (%) các oxyt có

trong clinke, giao động trong giớ i hạn sau:CaO: 63 - 66%; Al2O3: 4 - 8%; SiO2: 21 - 24%; Fe2O3: 2 - 4%.

Ngoài ra còn có một số oxyt khác như MgO; SO3; K 2O; Na2O; TiO2;

Cr 2O3; P2O5,... Chúng chiếm một tỷ lệ không lớ n nhưng ít nhiều đều có hại choxi măng.

Thành phần hóa học của clinke thay đổi thì tính chất của xi măng cũng thayđổi. Ví dụ: Tăng CaO thì xi măng thườ ng r ắn nhanh nhưng kém bền nướ c, tăngSiO2 thì ngượ c lại.

Thành phần khoáng vậtTrong quá trình nung đến nhiệt độ k ết khối các oxyt chủ yếu k ết hợ p lại tạo

thành các khoáng vật silicat canxi, aluminat canxi, alumôferit canxi ở dạng cấutrúc tinh thể hoặc vô định hình.

Clinke có 4 khoáng vật chính như sau : Alit : silicat canxi : 3CaO.SiO2 ( viết tắt là C3S).Chiếm hàm lượ ng 45 - 60% trong clinke.Alit là khoáng quan tr ọng nhất của clinke, nó quyết định cườ ng độ và các

tính chất khác của xi măng.Đặc điểm: Tốc độ r ắn chắc nhanh, cườ ng độ cao, tỏa nhiều nhiệt, dễ bị ăn

mòn. Bêlit : silicat canxi 2CaO.SiO2 (viết tắt là C2S).Chiếm hàm lượ ng 20 - 30% trong clinke.

Bêlit là khoáng quan tr ọng thứ hai của clinke.Đặc điểm: R ắn chắc chậm nhưng đạt cườ ng độ cao ở tuổi muộn, tỏa nhiệtít, ít bị ăn mòn.

58







Aluminat canxi : 3CaO.Al2O3 (viết tắt là C3A ).Chiếm hàm lượ ng 4 - 12 % trong clinke.Đặc điểm: R ắn chắc r ất nhanh nhưng cườ ng độ r ất thấ p, tỏa nhiệt r ất nhiều

và r ất dễ bị ăn mòn.

Feroaluminat canxi : 4CaO.Al2O3.Fe2O3 ( viết tắt là C4AF ).Chiếm hàm lượ ng 10 - 12% trong clinke.Đặc điểm: Tốc độ r ắn chắc, cườ ng độ chịu lực, nhiệt lượ ng tỏa ra và khả

năng chống ăn mòn đều trung bình. Ngoài các khoáng vật chính trên trong clinke còn có một số thành phần

khác như CaO; Al2O3; Fe2O3; MgO; K 2O và Na2O, tổng hàm lượ ng các thành phần này khoảng 5-15% và có ảnh hưở ng xấu đến tính chất của xi măng làm choxi măng kém bền nướ c.

Khi hàm lượ ng các khoáng thay đổi thì tính chất của xi măng cũng thay đổitheo.

Ví dụ: Khi hàm lượ ng C3S nhiều lên thì xi măng r ắn càng nhanh, cườ ng độ càng cao. Nhưng nếu hàm lượ ng C3A tăng thì xi măng r ắn r ất nhanh và dễ gâynứt cho công trình.

4.6.2. Sơ lượ c quá trình sản xuất Nguyên li ệu sản xuấ t Nguyên liệu sản xuất clinke là đá vôi có hàm lượ ng canxi lớ n như đá vôi

đặc, đá phấn, đá macnơ và đất sét. Trung bình để sản xuất 1 tấn xi măng cầnkhoảng 1,5 tấn nguyên liệu. Tỷ lệ giữa thành phần đá vôi và đất sét vào khoảng

3 : 1 . Ngoài hai thành phần chính là đá vôi và đất sét ngườ i ta có thể cho thêm

vào thành phần phối liệu các nguyên liệu phụ để điều chỉnh thành phần hóa học,nhiệt độ k ết khối và k ết tinh của các khoáng.

Ví dụ: Cho trepen để tăng hàm lượ ng SiO2 , cho quặng sắt để tăng Fe2O3,... Nhiên liệu chủ yếu và hiệu quả nhất trong sản xuất xi măng ở nhiều nướ c là

khí thiên nhiên có nhiệt tr ị cao. Ở nướ c ta nhiên liệu đượ c dùng phổ biến nhất làthan và dầu.

Các giai đ oạn của quá trình sản xuấ t

Quá trình sản xuất xi măng gồm các công đoạn chuẩn bị phối liệu, nung vànghiền. Sơ dồ công nghệ sản xuất xi măng pooc lăng đượ c tóm tắt trên hình 4-2

Chuẩn bị phối liệu Gồm có khâu nghiền mịn, nhào tr ộn hỗn hợ p vớ i tỷ lệ yêu cầu để đảm bảo

cho các phản ứng hóa học đượ c xảy ra và clinke có chất lượ ng đồng nhất.Thông thườ ng có hai phươ ng pháp chuẩn bị phối liệu: Khô và ướ t.

Phươ ng pháp khô: Khâu nghiền và tr ộn đều thực hiện ở tr ạng thái khô hoặcđã sấy tr ướ c. Đá vôi và đất sét đượ c nghiền và sấy đồng thờ i cho đến độ ẩm 1-2% trong máy nghiền bi. Sau khi nghiền, bột phối liệu đượ c đưa vào xi lô để

kiểm tra hiệu chỉnh lại thành phần và để dự tr ữ đảm bảo cho lò nung làm việcliên tục.

59







Khi chuẩn bị phối liệu bằng phươ ng pháp khô thì quá trình nung tốn ítnhiệt, mặt bằng sản xuất gọn nhưng thành phần hỗn hợ p khó đồng đều ảnhhưở ng tớ i chất lượ ng xi măng. Phươ ng pháp này thích hợ p khi đá vôi và đất sétcó độ ẩm thấ p (10 - 15%).

Phươ ng pháp ướ t: Đất sét đượ c máy khuấy tạo huyền phù sét, đá vôi đượ cđậ p nhỏ r ồi cho vào nghiền chung vớ i đất sét ở tr ạng thái lỏng (lượ ng nướ cchiếm 35-45%) trong máy nghiền bi cho đến khi độ mịn đạt yêu cầu. Từ máynghiền hỗn hợ p đượ c bơ m vào bể bùn để kiểm tra và điều chỉnh thành phầntr ướ c khi cho vào lò nung.

Hình 4-2: S ơ đồ sản xuấ t ximăng poocl ăngt bằ ng phươ ng pháp ướ t1. Đấ t sét, đ á vôi t ừ mỏ về ; 2. Chuẩ n bị phố i liệu; 3. Định l ượ ng; 4. Lò quay;

5. Truyề n nhiên liệu; 6. Chuyể n Clinke; 7. Kho Clinke;

Khi chuẩn bị phối liệu bằng phươ ng pháp ướ t thì thành phần của hỗn hợ pđồng đều, chất lượ ng xi măng tốt nhưng quá trình nung tốn nhiều nhiệt. Phươ ng

pháp này thích hợ p khi đá vôi và đất sét có độ ẩm lớ n. NungQuá trình nung phối liệu đượ c thực hiện chủ yếu trong lò quay. Nếu nguyên

liệu chuẩn bị theo phươ ng pháp khô có thể nung trong lò đứng. Lò quay là ốngtr ụ bằng thép đặt nghiêng 3-4o, trong lót bằng vật liệu chịu lửa (hình 4 - 3).

Chiều dài lò 95-185m, đườ ng kính 5-7m.Lò quay làm việc theo nguyên tắc ngượ c chiều. Hỗn hợ p nguyên liệu đượ c

đưa vào đầu cao, khí nóng đượ c phun lên từ đầu thấ p.Khi lò quay, phối liệu đượ c chuyển dần xuống và tiế p xúc vớ i các vùng có

nhiệt độ khác nhau, tạo ra những quá trình hóa lý phù hợ p để cuối cùng hìnhthành clinke. Tốc độ quay của lò 1 - 2 vòng/phút.

60







Clinke khi ra khỏi lò ở dạng màu sẫm hoặc vàng xám đượ c làmnguội từ 10000C xuống đến 100 - 2000C trong các thiết bị làm nguội bằngkhông khí r ồi giữ trong kho 1- 2 tuần.

Nghi ền

Hình 4 - 3 : S ơ đồ lò quay sản xuấ t xi măng theo phươ ng pháp ướ t

1 -H ỗ n hợ p phố i liệu; 2 - Khí nóng; 3- Lò quay; 4-Xích treo;5 - Truyề n động;6-N ướ c làm nguội vùng k ế t khố i của lò ; 7-Ng ọn l ử ; 8 - Truyề n nhiên liệu ;

9 – Clinke; 10 - Làm nguội; 11- Gố i đỡ .

Việc nghiền clinke thành bột mịn đượ c thực hiện trong máy nghiền bi làmviệc theo chu trình hở hoặc chu trình kín. Máy nghiền bi là ống hình tr ụ bằngthép bên trong có những vách ngăn thép để chia máy ra nhiều buồng. Máynghiền loại lớ n có kích thướ c 3,95 x 11 m (năng suất 100T/giờ ) và 4,6 x 16,4 m(năng suất 135t/giờ ).

Sơ đồ nghiền clinke đượ c thể hiện trên hình 4-4.

Clinke đượ c nghiền dướ i tác dụng của bi thép hình cầu (nghiền thô) và bithép hình tr ụ (nghiền mịn). Khi máy quay bi thép đượ c nâng lên đến một độ caonhất định r ồi r ơ i xuống va đậ p và trà sát làm vụn hạt vật liệu (clinke, thạch caovà phụ gia).

Hình 4-4: S ơ đ ò nghiề n clinke theo chu trình kína) V ớ i hai máy nghiề n: 1. Máy nghiề n thô; 2. Gầu nâng;

3. Thiế t bị phân loại li tâm; 4. Máy nghiề n mịn;b) V ớ i một máy nghiề n: 1. Gầu nâng; 2. Thiế t bị phân loại;

3. Máy nghiề n; 4. H ạt thô; 5. Ximăng

Xi măng sau khi nghiền có nhiệt độ 80 - 1200

C đượ c hệ thống vận chuyển bằng khí nén đưa lên xilô. Xilô là bể chứa bằng bê tông cốt thép đườ ng kính 8 -15 m, cao 25 - 30m, những xi lô lớ n có thể chứa đượ c 4000 - 10000 tấn xi măng.

61







4.6.3. Lý thuyết về sự rắn chắc của xi măng.

Phản ứ ng thu ỷ hoáKhi nhào tr ộn xi măng vớ i nướ c, ở giai đoạn đầu xảy ra quá trình tác dụng

nhanh của khoáng alit vớ i nướ c tạo ra hyđrosilicat canxi và hyđroxit canxi.2(3CaO.SiO2) + 6H2O = 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2.Vì đã có hyđroxit canxi tách ra từ khoáng alit nên khoáng belit thuỷ hoá

chậm hơ n alit và tách ra ít Ca(OH)2 hơ n. :2(2CaO.SiO2) + 4H2O = 3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2.

Hyđrosilicat canxi hình thành khi thuỷ hoá hoàn toàn đơ n khoáng silicattricanxi ở tr ạng thái cân bằng vớ i dung dịch bão hoà hyđroxit canxi. Tỷ lệ CaO/SiO2 trong các hyđrosilicat trong hồ xi măng có thể thay đổi phụ thuộc vàothành phần vật liệu, điều kiện r ắn chắc và các yếu tố khác. Pha chứa alumô chủ yếu trong xi măng là aluminat tricanxi 3CaO.Al2O3, đây là pha hoạt động nhất.

Ngay sau khi tr ộn vớ i nướ c, trên bề mặt các hạt xi măng đã có lớ p sản phẩmxố p, không bền có tinh thể dạng tấm mỏng lục giác của 4CaO.Al2O3.9H2O và2.CaO.Al2O3.8H2O. Cấu trúc dạng tơ i xố p này làm giảm độ bền nướ c của ximăng. Dạng ổn định của nó là hyđroaluminat 6 nướ c có tinh thể hình lậ p

phươ ng đượ c tạo thành từ phản ứng:3CaO.Al2O3 + 6H2O = 3CaO.Al2O3.6H2O

Để làm chậm quá trình đông k ết khi nghiền clinke cần cho thêm một lượ ngđá thạch cao (3% ÷ 5% so vớ i khối lượ ng xi măng). Sunfat canxi sẽ đóng vai tròlà chất hoạt động hoá học của xi măng, tác dụng vớ i aluminat tricanxi ngay từ

đầu để tạo thành sunfoaluminat canxi ngậm nướ c (khoáng etringit) :

3CaO.Al2O3 + 3 (CaSO4.2H2O) + 26H2O = 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2OTrong dung dịch bão hoà Ca(OH)2, ngay từ đầu etringit sẽ tách ra ở dạng

keo phân tán mịn đọng lại trên bề mặt 3CaO.Al2O3 làm chậm sự thuỷ hoá của nóvà kéo dài thờ i gian đông k ết của xi măng. Sự k ết tinh của Ca(OH)2 từ dung dịchquá bão hoà sẽ làm giảm nồng độ hyđroxit canxi trong dung dịch và etringitchuyển sang tinh thể dạng sợ i, tạo ra cườ ng độ ban đầu cho xi măng. Etringit cóthể tích lớ n gấ p 2 lần so vớ i thể tích các chất tham gia phản ứng, có tác dụngchèn lấ p lỗ r ỗng của đá xi măng, làm cườ ng độ và độ ổn định của đá xi măng

tăng lên. Cấu trúc của đá xi măng cũng sẽ tốt hơ n do hạn chế đượ c những chỗ yếu của hyđroaluminat canxi. Sau đó etringit còn tác dụng vớ i 3CaO.Al2O3 cònlại sau khi đã tác dụng vớ i đá thạch cao để tạo ra muối kép của sunfat :2(3CaO.Al2O3)+3CaO.Al2O3.3Ca.SO4.32H2O+22H2O = (3CaO.Al2O3.CaSO4.18H2O).

Feroaluminat tetracanxi tác dụng vớ i nướ c tạo ra hyđroaluminat vàhyđroferit canxi :

4CaO.Al2O3.Fe2O3 + mH2O = 3CaO.Al2O3.6H2O + CaO.Fe2O3.nH2O.Hyđroferit sẽ nằm lại trong thành phần của gen xi măng, còn hyđro-

aluminat sẽ tác dụng vớ i đá thạch cao như phản ứng trên.

Tính chấ t và sự hình thành cấ u trúc của hồ xi măng H ồ xi măng tạo thành sau khi nhào tr ộn xi măng vớ i nướ c là loại huyền phùđặc của nướ c. Tr ướ c khi tạo hình hỗn hợ p bê tông và bắt đầu đông k ết, hồ xi

62







măng có cấu trúc ngưng tụ. Trong đó những hạt r ắn hút nhau bằng lựcVanđecvan và liên k ết vớ i nhau bằng lớ p vỏ hyđrat. Cấu trúc này sẽ bị phá huỷ khi có lực cơ học tác dụng (nhào, tr ộn, rung…) nó tr ở thành chất lỏng nhớ t, dễ tạo hình. Việc chuyển hồ sang tr ạng thái chảy mang đặc tr ưng xúc biến, có ngh ĩ a

là khi loại bỏ tác dụng của lực cơ học thì liên k ết cấu trúc trong hệ lại đượ c phụchồi.Tính chấ t cơ học - cấ u trúc của hồ xi măng tăng theo mức độ thuỷ hoá xi

măng. Thí dụ ứng suất tr ượ t của hồ đo đượ c sau khi nhào tr ộn là 0,1kG/cm2, khi bắt đầu đông k ết tăng lên 15 lần (1,5 kG/cm2), còn khi k ết thúc đông k ết lên 50lần (5kG/cm2). Như vậy, hồ xi măng có khả năng thay đổi nhanh tính lưu biếntrong khoảng 1 ÷ 2 giờ .

S ự hình thành cấ u trúc của hồ xi măng và cườ ng độ của nó xảy ra như sau : Những phân tố cấu trúc đầu tiên đượ c hình thành sau khi nhào tr ộn xi măng vớ inướ c là etringit, hyđroxit canxi và các sợ i gen CSH. Etringit dạng lăng tr ụ lụcgiác đượ c tạo thành sau 2 phút, còn mầm tinh thể Ca(OH)2 xuất hiện sau vàigiờ . Phần gen của hyđrosilicat canxi đầu tiên ở dạng ‘bó”. Những lớ p gen mỏngtạo thành xen giữa các tinh thể Ca(OH)2 làn đặc chắc thêm hồ xi măng.

Đến cuối giai đoạn đông k ết cấu trúc cơ bản của hồ xi măng đượ c hìnhthành làm cho nó biến đổi thành đá xi măng.

Gi ải thích quá trình r ắn chắc của xi măngKhi xi măng r ắn chắc, các quá trình vật lý và hoá lý phức tạ p đi kèm theo

các phản ứng hoá học có một ý ngh ĩ a r ất lớ n và tạo ra sự biến đổi tổng hợ p,khiến cho xi măng khi nhào tr ộn vớ i nướ c, lúc đầu chỉ là hồ dẻo và sau biến

thành đá cứng có cườ ng độ. Tất cả các quá trình tác dụng tươ ng hỗ của từngkhoáng vớ i nướ c để tạo ra những sản phẩm mớ i xảy ra đồng thờ i, xen k ẽ và ảnhhưở ng lẫn nhau. Các sản phẩm mớ i cũng có thể tác dụng tươ ng hỗ vớ i nhau vàvớ i các khoáng khác của clinke để hình thành những liên k ết mớ i. Do đó hồ ximăng là một hệ r ất phức tạ p cả về cấu trúc thành phần cũng như sự biến đổi. Để giải thích quá trình r ắn chắc ngườ i ta thườ ng dùng thuyết của Baikov –Rebinder. Theo thuyết này, quá trình r ắn chắc của xi măng đượ c chia làm 3 giaiđoạn:

Giai đ oạn hoà tan : Khi nhào tr ộn xi măng vớ i nướ c các thành phần

khoáng của clinke sẽ tác dụng vớ i nướ c ngay trên bề mặt hạt xi măng. Nhữngsản phẩm mớ i tan đượ c [Ca(OH)2; 3CaO.Al2O3.6H2O] sẽ tan ra. Nhưng vì độ tan của nó không lớ n và lượ ng nướ c có hạn nên dung dịch nhanh chóng tr ở nênquá bão hoà.

Giai đ oạn hoá keo : Trong dung dịch quá bão hoà, các sản phẩmCa(OH)2; 3CaO.Al2O3.6H2O mớ i tạo thành sẽ không tan nữa mà tồn tại ở tr ạngthái keo. Còn các sản phẩm etringit, CSH vốn không tan nên vẫn tồn tại ở thể keo phân tán. Nướ c vẫn tiế p tục mất đi (bay hơ i, phản ứng vớ i xi măng), các sản

phẩm mớ i tiế p tục tạo thành, tỷ lệ r ắn/lỏng ngày một tăng, hỗn hợ p mất dần tính

dẻo, các sản phẩm ở thể keo liên k ết vớ i nhau thành thể ngưng keo.

63







Giai đ oạn k ế t tinh : Nướ c ở thể ngưng keo vẫn tiế p tục mất đi , các sản phẩm mớ i ngày càng nhiều. Chúng k ết tinh lại thành tinh thể r ồi chuyển sang thể liên tinh làm cho cả hệ thống hoá cứng và cườ ng độ tăng.

4.6.4. Tính chất của xi măng pooc lăng Khố i l ượ ng riêng khố i l ượ ng thể tích Khố i l ượ ng riêng của xi măng pooc lăng (không có phụ gia khoáng) ρa =

3,05- 3.15 g/cm3. Khố i l ượ ng thể tích có giá tr ị dao động khá lớ n tùy thuộc vào độ lèn chặt,

đối vớ i bột xi măng ở tr ạng thái xố p tự nhiên ρv = 1100kg/m3, lèn chặt trung bình ρv= 1300 kg/m3, lèn chặt mạnh ρv= 1600kg/m3.

Độ m ị nXi măng có độ mịn cao sẽ dễ tác dụng vớ i nướ c, các phản ứng thủy hóa sẽ

xảy ra triệt để, tốc độ r ắn chắc nhanh, cườ ng độ chịu lực cao. Như vậy độ mịn làmột chỉ tiêu đánh giá phẩm chất của xi măng.Độ mịn có thể xác định bằng cách sàng trên sàng 4900 lỗ/cm2 và đo tỷ diện

bề mặt của xi măng.Theo TCVN 2682 - 1999, khi sàng bằng sàng 4900 lỗ/cm2 thì độ mịn của xi

măng thông thườ ng PC30 và PC40 phải đạt chỉ tiêu lượ ng lọt qua sàng lớ n hơ nhoặc bằng 85% (lượ ng sót trên sàng ≤ 15%).

Tỷ diện bề mặt của xi măng là tổng diện tích của các hạt trong 1g xi măng.Xi măng càng mịn tỷ diện càng lớ n do đó ngườ i ta dùng tỷ diện để biểu thị độ mịn của xi măng.

Cũng theo TCVN 2682-1999 tỷ diện bề mặt của xi măng PC30 và PC40 phải đạt ≥ 2700cm2/g

Hình 4-5: Dụng cụ Vika để xác định độ d ẻo tiêu chuẩ n

và thờ i gian đ ông k ế t của ximănga) Xác định độ d ẻo tiêu chuẩ n và thờ i gian bắ t đầu đ ông k ế t.

b) Xác định thờ i gian k ế t thúc đ ông k ế t.

Lượ ng nướ c tiêu chuẩ nLượ ng nướ c tiêu chuẩn

của xi măng là lượ ng nướ c tính bằng % so vớ i khối lượ ng ximăng đảm bảo cho hồ xi măngđạt độ dẻo tiêu chuẩn.

Độ dẻo tiêu chuẩn đượ cxác định bằng dụng cụ vi ka(hình 4 - 5), phươ ng pháp xácđịnh theo TCVN 6017:1995

Hồ xi măng đảm bảo độ cắm sâu của kim vi ka (đườ ngkính kim 10 ± 0,05 mm) từ 33-35mm trong khuôn có đườ ngkính trên 70 ± 5mm, đườ ngkính dướ i 80 ± 5mm và chiều

cao 40 ± 0,2mm thì hồ đó có độ dẻo tiêu chuẩn và lượ ng đã

64







nhào tr ộn là lượ ng nướ c tiêu chuẩn.Lượ ng nướ c tiêu chuẩn của xi măng càng lớ n thì lượ ng nướ c nhào tr ộn

trong bê tông và vữa càng nhiều.Mỗi loại xi măng có lượ ng nướ c tiêu chuẩn nhất định tùy thuộc vào thành

phần khoáng vật, độ mịn, hàm lượ ng phụ gia, thờ i gian đã lưu kho và điều kiện bảo quản xi măng.Xi măng để lâu bị vón cục thì lượ ng nướ c tiêu chuẩn sẽ giảm.

Lượ ng nướ c tiêu chuẩn của xi măng biểu thị bằng tỷ lệ: 0,320.22X

N÷= .

Cách thự c hiện:Tr ộn 500g xi măng vớ i một lượ ng nướ c đã ướ c tính sơ bộ (trong khoảng

0,320,22 N

X÷= ). Thờ i gian tr ộn kéo dài 5 phút k ể từ lúc đổ nướ c vào xi măng.

Ngay sau khi tr ộn xong đặt khuôn lên tấm kính, dùng bay xúc hồ xi măngđổ đầy khuôn một lần r ồi đậ p tấm kính lên mặt bàn 5 - 6 cái, dùng dao đã lau ẩmgạt cho hồ bằng miệng khuôn.

Đặt khuôn vào dụng cụ vika, hạ đầu kim (có đườ ng kính 10 ± 0,05 mm vàdài 50 ± 1 mm) xuống sát mặt hồ xi măng và vặn vít để giữ kim, sau đó mở vítcho kim tự do cắm vào hồ xi măng. Qua 30 giây vặn chặt vít và đọc tr ị số kimchỉ trên thướ c chia độ để biết độ cắm sâu của kim trong hồ xi măng.

Nếu kim cắm cách tấm đế 6±1mm thì hồ xi măng đạt độ dẻo tiêu chuẩn. Nếu kim căm nông hoặc sâu hơ n thì phải tr ộn mẻ khác vớ i lượ ng nướ c nhiều

hơ n hoặc ít hơ n. Cứ thí nghiệm nhiều lần như vậy cho đến khi tìm đượ c lượ ngnướ c ứng vớ i độ dẻo tiêu chuẩn của hồ xi măng.Thờ i gian đ ông k ế t của xi măngSau khi tr ộn xi măng vớ i nướ c, hồ xi măng có tính dẻo cao nhưng sau đó

tính dẻo mất dần. Thờ i gian tính từ lúc tr ộn xi măng vớ i nướ c cho đến khi hồ ximăng mất dẻo và bắt đầu có khả năng chịu lực gọi là thờ i gian đông k ết.

Thờ i gian đông k ết của xi măng bao gồm 2 giai đoạn là thờ i gian bắt đầuđông k ết và thờ i gian k ết thúc đông k ết.

Thờ i gian bắ t đầu đ ông k ế t: Là khoảng thờ i gian tính từ lúc bắt đầu tr ộn xi

măng vớ i nướ c cho đến khi hồ xi măng mất tính dẻo, ứng vớ i lúc kim vika nhỏ có đườ ng kính 1,13 ± 0,05 mm lần đầu tiên cắm cách tấm kính 4 ± 1 mm.Thờ i gian k ế t thúc đ ông k ế t: Là khoảng thờ i gian tính từ lúc bắt đầu tr ộn xi

măng vớ i nướ c cho đến khi trong hồ xi măng hình thành các tinh thể, hồ cứnglại và bắt đầu có khả năng chịu lực, ứng vớ i lúc kim vika có đườ ng kính 1,13 ± 0,05 mm lần đầu tiên cắm sâu vào hồ 0,5 mm.

Thờ i gian đông k ết của xi măng phụ thuộc vào thành phần khoáng, độ mịn,hàm lượ ng phụ gia, thờ i gian lưu giữ trong kho và điều kiện bảo quản xi măng.

Các loại xi măng có thờ i gian đông k ết khác nhau. Khi thi công bê tông vàvữa cần phải biết thờ i gian bắt đầu đông k ết và thờ i gian k ết thúc đông k ết của ximăng để định ra k ế hoạch thi công hợ p lý.

65







Khi xi măng bắt đầu đông k ết nó mất tính dẻo nên tất cả các khâu vậnchuyển, đổ khuôn và đầm chặt bê tông phải tiến hành xong tr ướ c khi xi măng

bắt đầu đông k ết, do đó thờ i gian bắt đầu đông k ết phải đủ dài để k ị p thi công.Khi xi măng k ết thúc đông k ết là lúc xi măng đạt đượ c cườ ng độ nhất định,

do đó thờ i gian k ết thúc đông k ết không nên quá dài vì xi măng cứng chậm, ảnhhưở ng đến tiến độ thi công.Từ những ý ngh ĩ a trên mà TCVN 2682 - 1999 đã quy định :Thờ i gian bắt đầu đông k ết không đượ c sớ m hơ n 45 phút.Thờ i gian k ết thúc đông k ết không quá 375 phút.Cách xác định: Thờ i gian đông k ết của hồ xi măng đượ c thực hiện theo

TCVN 6017: 1995 như sau:Dụng cụ thí nghiệm là dụng cụ vika (hình 4 - 5) đườ ng kính của kim bằng

1,13 ±0,05 mm.Tr ộn hồ xi măng vớ i lượ ng nướ c tiêu chuẩn

và đổ vào khuôn, giống như khi xác định độ dẻocủa tiêu chuẩn của xi măng. Cần ghi lại thờ i điểmtr ộn xi măng vớ i nướ c.

Sau khi cho hồ vào khuôn và đặt trên tấmkính của dụng cụ thì hạ kim xuống sát mặt hồ vàvặn chặt vít hãm, sau đó mở vít cho kim tự do cắmvào hồ xi măng. Cứ 10 phút cho kim cắm một lần,khi kim cắm cách đáy 4 ± 1mm thì ghi lại thờ iđiểm đó và tính đượ c thờ i gian bắt đầu đông k ếtcủa hồ xi măng.

Sau đó thay kim nhỏ khác có lắ p sẵn vòngnhỏ, đồng thờ i lật úp khuôn để tiến hành xác địnhthờ i gian k ết thúc đông k ết. Cứ 30 phút cho cắmkim một lần cho đến khi kim chỉ cắm vào hồ ximăng 0,5mm đó chính là thờ i điểm mà vòng gắntrên kim, lần đầu tiên không còn để lại dấu trênmẫu. Ghi lại thờ i điểm lúc đó và tính thờ i gian k ếtthúc đông k ết của hồ xi măng.

Hình 4-6: Thùng giữ mẫ u

Hình 4-7: Thùng chư ng và luộc mẫ u

Tính ổ n đị nh thể tíchXi măng phải đảm bảo tính ổn định thể tích để không bị biến dạng và nứt

nẻ, nguyên nhân gây nên hiện tượ ng không ổn định thể tích là hàm lượ ng CaO;MgO tự do và khoáng aluminat canxi lớ n, các chất này khi khi cứng r ắn thườ ngnở thể tích. Mặt khác nếu lượ ng nướ c sử dụng nhiều quá cũng gây hiện tượ ng cocho đá xi măng cũng như bê tông và vữa.

Để xác định tính ổn định thể tích bằng phươ ng pháp mẫu bánh đa theoTCVN 4031:1985 ngườ i ta tr ộn 300g xi măng vớ i nướ c thành hồ dẻo tiêu chuẩn,chia hồ xi măng thành 4 phần bằng nhau, nặn mỗi phần thành một viên bi, đặt

mỗi viên bi lên một tấm kính đã lau bằng dầu nhờ n r ồi rung tấm kính cho đếnkhi các viên tạo thành hình tròn dẹt như các bánh đa (bánh tráng) có đườ ng kính7-8cm, bề dày chỗ giữa chừng 1 cm.

66







Dùng dao ẩm miết từ cạnh vào giữa để mép mẫu mỏng và nhẵn mặt.Đặt các mẫu đó vào thùng giữ mẫu (hình 4-6) r ồi đậy nắ p kín và giữ trong

24 ± 2 giờ k ể từ lúc tạo mẫu. Sau đó lấy ra khỏi thùng và tách mẫu ra khỏi tấmkính. Đặt 2 mẫu trên lướ i thép trên, 2 mẫu trên lướ i thép dướ i của thùng chưng

và luộc mẫu (hình 4-7).Sau khi xế p mẫu, đun sôi nướ c trong thùng 4 giờ liền, thờ i gian từ lúc đunđến lúc sôi không quá 30 - 40 phút. Để mẫu nguội trong thùng đến nhiệt độ trong phòng r ồi lấy ra quan sát.

Khi quan sát nếu thấy mẫu thử bị cong vênh và có những vết nứt chạyxuyên tâm ra đến mép thì xi măng đượ c coi không ổn định thể tích (hình 4 -8).

Nếu các mẫu không bị cong vênh không có vết nứt hoặc chỉ có các chấmnhỏ và một vài vết nứt ở giữa mẫu không chạy ra đến mép, thì xi măng đượ c coilà có tính ổn định thể tích (hình 4 - 9).

Ngoài phươ ng pháp xác định tính ổnđịnh thể tích bằng mẫu bánh đa còn có thể đo

độ ổn định thể tích bằng phươ ng phápLơ satơ lie theo TCVN 6016:1995. Dụng cụ Lơ satơ lie (hình 4 -10) có khuôn bằng đồngđàn hồi có càng đo. Để xác định độ ổn định

bằng phươ ng pháp này cần chế tạo hồ ximăng có độ dẻo tiêu chuẩn r ồi cho vào khuônđã đượ c lau dầu, gạt bằng mặt hồ r ồi đậykhuôn bằng đĩ a thuỷ tinh (cũng đượ c quétdầu). Cho ngay khuôn vào buồng ẩm, giữ trong 24 ±0,5 giờ ở độ ẩm không nhỏ hơ n 98% và nhiệt độ 27 ±1oC r ồi đo khoảng cách A giữa các đầu chóp của càngkhuôn. Giữ khuôn ngậ p trong nướ c, đun dần đến sôi trong suốt 30 ± 5 phút vàduy trì nhiệt độ sôi trong 3 giờ ± 5 phút. Để khuôn nguội đến 27 ± 2oC r ồi đokhoảng cách B giữa các đầu chóp của càng khuôn. Hiệu số B - A (mm) chính làđộ ổn định thể tích.

S ự t ỏa nhi ệt

Hình 4-8: M ẫ u ximăng ổ n định thể tích Hình 4-9: M ẫ u ximăng không ổ n định thể tích

Hình 4-10: Dụng cụ Lơ sat ơ lie1. Khuôn đồng; 2. T ấ m kính; 3.Càng khuôn

Khi nhào tr ộn vớ i nướ c hồ xi măng tỏa ra một lượ ng nhiệt nhất định, lượ ngnhiệt đó phụ thuộc vào thành phần khoáng vật, độ mịn của xi măng và hàmlượ ng thạch cao.

Lượ ng nhiệt tỏa ra khi thủy hoá của xi măng có lợ i trong tr ườ ng hợ p thicông các k ết cấu bê tông mỏng, nhỏ vào mùa lạnh vì lượ ng nhiệt đó sẽ làm cho

bê tông r ắn nhanh, nhưng không có lợ i khi thi công các k ết cấu bê tông khối lớ n

67







trong điều kiện nhiệt độ môi tr ườ ng thấ p, vì chúng dễ gây r ạn nứt cho công trìnhdo chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt và trong lòng khối bê tông. Vì vậy đối vớ inhững công trình bêtông khối lớ n phải chú ý đến k ỹ thuật thi công phân đoạn,mặt khác nếu cần thiết phải dùng loại xi măng có hàm lượ ng thành phần khoáng

C3S và C3A thấ p vì đây là 2 loại khoáng có lượ ng nhiệt tỏa ra nhiều nhất.C ườ ng độ ch ị u l ự c và mác của xi măng Khái niệm: Xi măng thườ ng dùng để chế tạo bê tông, vữa và nhiều loại vật

liệu đá nhân tạo khác. Trong k ết cấu bê tông, vữa và vật liệu đá nhân tạo sử dụng xi măng, chúng có thể chịu nén, chịu uốn. Cườ ng độ chịu nén và chịu uốncủa vữa xi măng càng cao thì cườ ng độ nén và uốn của bê tông cũng càng lớ n.

Giớ i hạn cườ ng độ uốn và nén của vữa xi măng đượ c dùng làm cơ sở để xác định mác xi măng và mác xi măng là chỉ tiêu cần thiết khi tính thành phầncấ p phối bê tông và vữa.

Theo TCVN 6016-1995, mác của xi măng đượ c xác định theo cườ ng độ chịu uốn của các mẫu hình dầm kích thướ c 40 x 40 x 160 mm và cườ ng độ chịunén của các nửa mẫu hình dầm sau khi uốn, các mẫu thí nghiệm này đượ c bảodưỡ ng trong điều kiện tiêu chuẩn (1 ngày trong khuôn ở môi tr ườ ng nhiệt độ 27±1°C, độ ẩm không nhỏ hơ n 90%, 27 ngày sau trong nướ c ở nhiệt độ 27±1°C).

Theo cườ ng độ chịu lực, xi măng pooc lăng gồm các mác sau: PC30; PC40;PC50.

Trong đ ó : PC : Ký hiệu cho xi măng pooc lăng.Các tr ị số 30; 40; 50 là giớ i hạn bền nén sau 28 ngày tính bằng N/mm2, xác

định theo TCVN 6016-1995.Trong quá trình vận chuyển và cất giữ, xi măng hút ẩm dần dần vón cục,

cườ ng độ giảm đi, do đó tr ướ c khi sử dụng xi măng nhất thiết phải thử lại cườ ngđộ và sử dụng xi măng theo k ết quả kiểm tra chứ không dựa vào mác ghi trên

bao. Phươ ng pháp xác định :Mác xi măng đượ c xác định theo tiêu chuẩn TCVN 6016-1995 là phươ ng

pháp dẻo (phươ ng pháp mềm).Muốn xác định cườ ng độ nén và uốn của xi măng phải đúc các mẫu thử

hình lăng tr ụ tiêu chuẩn (dầm) 40 x 40 x 160 mm bằng vữa xi măng cát vớ i tỷ lệ 1:3 theo khối lượ ng. Tỷ lệ nướ c/xi măng bằng 0,5.

Dùng các khuôn tiêu chuẩn bằng thép 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 vàonướ c, thể tích nướ c chứa trong thùng phải bằng 4 lầnthể tích các mẫu thử và mực nướ c phải cao hơ n mặtmẫu tối thiểu 5cm, thỉnh thoảng thêm nướ c để mựcnướ c không đổi, 27 ngày thì lấy mẫu ra khỏi thùng

nướ c, lau khô mặt mẫu r ồi thử cườ ng độ ngay không để chậm quá 30 phút.

Xác định cườ ng độ chịu uốn của mẫu thử như sau:Hình 4-11: S ơ đồ đặt mẫ u uố n

68







Đặt mẫu trên 2 gối tựa của máy thí nghiệm uốntheo sơ đồ (hình 4-11).

Hình 4-12: S ơ đồ đặt mẫ u nén

Sau khi uốn gãy các mẫu, lấy các nửa mẫu đemthử cườ ng độ nén như sơ đồ (hình 4-12).

Cườ ng độ chịu nén của mẫu tính bằng côngthức:

2n mm

N,

1600

P

F

PR ==

Diện tích mặt chịu nén F là 16 cm2.Giớ i hạn cườ ng độ chịu nén của vữa xi măng là tr ị số trung bình của 6 k ết

quả thí nghiệm .Từ giớ i hạn cườ ng độ chịu nén và uốn của vữa xi măng tìm đượ c, xác định

mác xi măng bằng cách so sánh cườ ng độ vớ i các loại mác xi măng quy định. Ví

dụ cườ ng độ nén trung bình của nhóm mẫu xi măng sau khi thí nghiệm là34N/mm2 vậy xi măng này thuộc loại PC 30. Ngoài phươ ng pháp dẻo để xác định mác của xi măng như trên còn có thể

dùng phươ ng pháp khô (cứng) vớ i các mẫu hình lậ p phươ ng cạnh 7,07 cm và phươ ng pháp thử nhanh vớ i các mẫu 2 x 2 x 2 cm.

Nhưng hiện nay các loại xi măng của nướ c ta đều dùng phươ ng pháp dẻođể xác định mác theo đúng tiêu chuẩn của nhà nướ c quy định.

Các yế u t ố ảnh hưở ng đế n cườ ng độ chịu l ự c của xi măng :Cườ ng độ chịu lực của xi măng phát triển không đều, trong 3 ngày đầu có

thể đạt 40-50%; 7 ngày đạt 60-70%, những ngày sau tốc độ tăng cườ ng độ chậm đi, đến 28 ngày đạt cườ ng độ chuẩn. Tuy nhiên trong những điều kiệnthuận lợ i sự r ắn chắc của nó có thể kéo dài vài tháng và thậm chí hàng năm,cườ ng độ cuối cùng có thể vượ t gấ p 2 - 3 lần cườ ng độ 28 ngày.

Cườ ng độ của đá xi măng và tốc độ cứng r ắn của nó phụ thuộc vào thành phần khoáng của clinke, độ mịn của xi măng, độ ẩm và nhiệt độ của môi tr ườ ng,thờ i gian bảo quản xi măng.

Hình 4-13 : S ự t ăng cườ ng độ của các khoáng của Clinke

1-C 3S; 2-C 4 FA; 3-C 2S; 4 - C 3 A

Thành phần khoáng : Tốc độ phát triểncườ ng độ của các khoáng r ất khác nhau (hình 4 -13) .

C3S có tốc độ nhanh nhất, sau 7 ngày nó đạtđến 70% cườ ng độ 28 ngày, sau đó thì chậm lại.Trong thờ i k ỳ đầu (đến tuổi 28 ngày) C2S có tốcđộ phát triển cườ ng độ chậm nhưng thờ i k ỳ sautốc độ này tăng lên và có thể vượ t xa cườ ng độ của C3S.

Khoáng C3A là loại khoáng có cườ ng độ thấ p nhưng lại phát triển r ất nhanh ở thờ i k ỳ đầu.

Độ mịn tăng thì cườ ng độ của đá xi măng

cũng tăng vì mức độ thủy hóa của các hạt ximăng đượ c tăng lên. Độ ẩ m và nhiệt độ môi tr ườ ng r ắ n chắ c có

69







ảnh hưở ng đến quá trình r ắn chắc của đá xi măng vì giai đoạn đầu của quá trìnhr ắn chắc là thủy hóa, mặt khác quá trình thuỷ hoá cũng là quá trình xảy ra lâudài.

Để tạo môi tr ườ ng ẩm, trong thực tế đã dùng những phươ ng pháp khác

nhau như tướ i nướ c, phủ k ết cấu bêtông bằng mùn cưa, phoi bào hay cát ẩm,v.v... Thờ i gian bảo quản xi măng trong kho càng dài thì cườ ng độ của đá xi

măng càng giảm đi dù có bảo quản trong điều kiện tốt nhất. Thông thườ ng trongđiều kiện khí hậu của nướ c ta sau 3 tháng cườ ng độ giảm đi 15 - 20%, sau mộtnăm giảm đi 30 - 40%.

Khi độ mịn của xi măng càng lớ n thì cườ ng độ của đá xi măng càng giảmnếu để dự tr ữ lâu. Vì độ mịn cao làm cho xi măng dễ hút ẩm hơ n.

Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của xi măng pooc lăng đượ c quy định trongTCVN 2682-1999 (bảng 4 -2).

Bảng 4 - 2Mác

Tên chỉ tiêuPC 30 PC 40 PC 50

1 - Giớ i hạn bền nén, N/mm2 , không nhỏ hơ n- Sau 3 ngày 16 21 31- Sau 28 ngày 30 40 50

2 - Độ nghiền mịn- Phần còn lại trên sàng 0,08 mm, %, không lớ n hơ n 15 15 12- Bề mặt riêng xác định theo phươ ng pháp Blaine,

cm2/g, không nhỏ hơ n. 2700 2700 28003 - Thờ i gian đông k ết

- Bắt đầu, phút, không nhỏ hơ n 45 45 45- K ết thúc, phút, không lớ n hơ n 375 375 375

4 - Độ ổn định thể tích, xác định theo phươ ng pháplơ satơ lie, mm, không lớ n hơ n

10 10 10

Khả năng chố ng ăn mòn của đ á xi măng Nguyên nhân

Đá xi măng là loại vật liệu có cườ ng độ chịu lực cao, khá bền vững trongmôi tr ườ ng, tuy nhiên sau một thờ i gian sử dụng đá xi măng thườ ng bị ăn mònlàm giảm chất lượ ng của công trình.

Đá xi măng bị ăn mòn chủ yếu là do sự tác dụng của các chất khí và chấtlỏng lên các bộ phận cấu thành xi măng đã r ắn chắc (chủ yếu là Ca(OH)2 và3CaO.Al2O3.6H2O). Trong thực tế có tớ i hàng chục chất gây ra ăn mòn đá ximăng. Mặc dù các chất gây ăn mòn r ất đa dạng, nhưng có thể phân ra 3 nguyênnhân cơ bản sau đây:

Sự phân rã các thành phần của đá xi măng, sự hòa tan và r ửa trôi hyđroxit

canxi.

70







Tạo thành các muối dễ tan do hyđroxit canxi và các thành phần khác của đáxi măng tác dụng vớ i các chất xâm thực và sự r ửa trôi các muối đó (ăn mòn axit,ăn mòn magiezit).

Sự hình thành những liên k ết mớ i trong các lỗ r ỗng có thể tích lớ n hơ n thể

tích của các chất tham gia phản ứng tạo ra ứng suất gây nứt bê tông (ăn mònsunpho-aluminat).Các dạng ăn mòn cụ thể : Ă n mòn hòa tan : Do sự tan của Ca(OH)2 xảy ra nhanh mạnh dướ i sự tác

dụng của nướ c mềm (chứa ít các chất tan) như nướ c ngưng tụ, nướ c mưa, nướ csông, nướ c đầm lầy. Sau 3 tháng r ắn chắc hàm lượ ng Ca(OH)2 vào khoảng 10 -15 % (tính theo CaO). Nếu sau khi hòa tan và r ửa trôi mà nồng độ Ca(OH)2 giảm xuống thấ p hơ n 0,11% thì CSH và C3AH6 cũng bị phân hủy. Khi hàmlượ ng Ca(OH)2 có trong đá xi măng tớ i15 - 30% thì cườ ng độ của đá xi mănggiảm đến 40 - 50%.

Ă n mòn Cacbonic : Xảy ra khi nướ c có chứa CO2 (ở dạng axit yếu). Lượ ngCO2 tăng hơ n mức bình thườ ng sẽ làm vỡ màng cacbonat để tạo thành

bicacbonat axit canxi dễ tan theo phản ứng: CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2 . Ă n mòn axit: Xảy ra trong dung dịch axit, có pH < 7. Axit tự do thườ ng có

trong nướ c thải công nghiệ p và cũng có thể đượ c tạo thành từ khí chứa lưuhuỳnh trong các buồng đốt, trong không gian của các xí nghiệ p công nghiệ p,ngoài SO2 còn có thể có các anhyđrit của các axit khác, còn có clo và các hợ pchất chứa clo. Khi chúng hòa tan vào nướ c bám trên bề mặt k ết cấu bê tông cốtthép sẽ tạo nên các axit, ví dụ như HCl; H2SO4 axit tác dụng vớ i Ca(OH)2 trong

đá xi măng tạo ra những muối tan (CaCl2) , muốn tăng thể tích (CaSO4.2H2O ).HCl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2H2O .H2SO4 + Ca(OH)2 = CaSO4.2H2O .

Ngoài ra axit có thể phá hủy cả silicat canxi. Ă n mòn magie: Gây ra do các loại muối chứa magie trong nướ c biển, nướ c

ngầm, nướ c chứa muối khoáng tác dụng vớ i Ca(OH)2 tạo ra các sản phẩm dễ tan(CaCl2; CaSO4.2H2O) hoặc không có khả năng dính k ết [Mg(OH)2] :

MgCl2 + Ca(OH)2 = CaCl2 + Mg(OH)2 .MgSO4 + Ca(OH)2 = CaSO4.2H2O + Mg(OH)2 .

Ă n mòn phân khoáng: Là do nitrat amôn phản ứng vớ i Ca(OH)2 có trong đáxi măng: 2NH4 NO3 + Ca(OH)2 + 2H2O = Ca( NO3)2.4H2O + 2NH3 .

Nitrat canxi tan r ất nhiều trong nướ c nên dễ bị r ửa trôi. Phân kali gây ra ănmòn đá xi măng là do làm tăng độ hòa tan của Ca(OH)2. Supephotphat là chấtxâm thực mạnh do trong thành phần của nó có chứa Ca(H2PO4)2, thạch cao và cả axit photphoric.

Ă n mòn sunfat : Xảy ra khi hàm lượ ng sunfat lớ n hơ n 250mg/l (tính theo): 3CaO.Al−2

4SO 2O3.6H2O + 3CaSO4 + 25H2O = 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O .

Sự hình thành trong các lỗ r ỗng đá xi măng loại sản phẩm ít tan etringit vớ i

thể tích lớ n hơ n hai lần sẽ gây áp lực tách lớ p bê tông bảo vệ làm cốt thép bị ănmòn. Ăn mòn sunfat luôn luôn xảy ra đối vớ i công trình ven biển, công trìnhtiế p xúc vớ i nướ c thải công nghiệ p và nướ c ngầm.

71







Nếu trong nướ c có chứa Na2SO4 thì đầu tiên nó tác dụng vớ i vôi sau đó mớ itác dụng etringit: Na2SO4 + Ca(OH)2 CaSO4 + 2NaOH

Ă n mòn của các chấ t hữ u cơ : Các loại axit hữu cơ cũng gây phá hủy cáccông trình bê tông xi măng. Các axit béo (olein, stearin, pannmitin) khi tác dụng

vớ i vôi gây ra r ửa trôi. Dầu mỏ và các sản phẩm của nó (xăng, dầu hỏa, dầumazut) sẽ không có hại cho bê tông xi măng nếu chúng không chứa các loại axithữu cơ và các chất lưu huỳnh.

Ă n mòn do kiề m có trong đá xi măng xảy ra ngay trong lòng khối bê tônggiữa các cấu tử vớ i nhau. Bản thân clinke luôn chứa một lượ ng các chất kiềm.Trong khi đó trong cốt liệu bê tông, đặc biệt là trong cát, lại hay gặ p hơ n chấtsilic vô định hình (opan, chanxeđon, thủy tinh núi lửa). Chúng có thể tác dụngvớ i kiềm của xi măng ở ngay ở nhiệt độ thườ ng làm cho bề mặt hạt cốt liệu nở ra một hệ thống vết nứt, bạc màu. Sự phá hoại này thườ ng xảy ra khi thi côngxong từ 10 - 15 năm.

Biện pháp hạn chế sự ăn mòn Để bảo vệ đá xi măng khỏi bị ăn mòn một cách có hiệu quả, phải tùy từng

tr ườ ng hợ p cụ thể mà áp dụng những biện pháp thích hợ p sau đây :Giảm các thành phần khoáng gây ăn mòn (CaO tự do, C3A; C3S) bằng cách

lựa chọn thành phần nguyên liệu và áp dụng các biện pháp gia công nhiệt phùhợ p.

Giảm thành phần gây ăn mòn lớ n nhất [Ca(OH)2] bằng cách tiến hànhcacbonat hóa trên bề mặt sản phẩm (cho tác dụng vớ i CO2 để tạo thành CaCO3)hay silicat hóa (cho tác dụng vớ i SiO2 vô định hình) có trong các loại phụ gia.

S ử d ụng các biện pháp cấ u trúc để tăng cườ ng độ đặc chắc cho vật liệu đánhân tạo bằng công nghệ thi công k ết hợ p vớ i lựa chọn thành phần vật liệu phùhợ p.

Làm cho bề mặt vật liệu nhẵn phẳng. Ngăn cách vật liệu vớ i môi tr ườ ng ăn mòn bằng cách ố p lớ p vật liệu chống

ăn mòn tốt bên ngoài.Thoát nướ c cho công trình.Tùy thuộc vào tính chấ t của môi tr ườ ng ăn mòn mà lựa chọn sử dụng loại xi

măng cho phù hợ p.

4.6.5. Sử dụng và bảo quảnXi măng pooclăng là chất k ết dính vô cơ quan tr ọng nhất trong xây dựng,

nó đượ c sử dụng r ộng rãi cho hầu hết các công trình vì có tốc độ r ắn chắc nhanh,cườ ng độ chịu lực cao, r ắn chắc đượ c cả trên khô và trong nướ c, có khả năng

bám dính tốt vớ i cốt thép, bảo vệ cho cốt thép không bị ăn mòn. Bên cạnh nhữngưu điểm trên, xi măng pooclăng có một số nhượ c điểm:

Dễ bị ăn mòn do nướ c mặn, nướ c thải công nghiệ p.Tỏa nhiều nhiệt.

Cườ ng độ đá xi măng giảm đi khi thờ i gian để dự tr ữ xi măng kéo dài.Vớ i những đặc tính ưu nhượ c điểm như trên xi măng đượ c sử dụng để xâydựng r ất nhiều loại công trình. Tuy nhiên không nên dùng xi măng pooclăng

72







mác cao để xây dựng các công trình có thể tích bê tông lớ n, các công trình xâydựng trong môi tr ườ ng nướ c ăn mòn mạnh (nướ c biển, nướ c thải công nghiệ p),công trình chịu axit, công trình chịu nhiệt. Vớ i những loại công trình này cần

phải sử dụng những loại xi măng đặc biệt.

Xi măng pooclăng có độ mịn cao nên dễ hút hơ i nướ c trong không khí làmcho xi măng bị ẩm đóng vón thành cục, cườ ng độ của xi măng bị giảm, do đó ximăng phải đượ c bảo quản tốt bằng cách:

Khi vận chuyển xi măng r ờ i phải dùng xe chuyên dụng.Kho chứa xi măng phải đảm bảo không dột, không hắt, xung quanh có rãnh

thoát nướ c, sàn kho cách đất 0,5 m, cách tườ ng ít nhất 20 cm.Trong kho các bao xi măng không đượ c xế p cao quá 10 bao và riêng theo

từng lô.Khi chứa ximăng r ờ i bằng xi lô phải đảm bảo chứa riêng từng loại xi măng.

4.7. Xi măng pooclăng hỗn hợ p4.7.1. Khái niệm Xi măng pooclăng hỗn hợ p là loại chất k ết dính thủy, đượ c chế tạo bằng

cách nghiền mịn hỗn hợ p clinke xi măng pooclăng vớ i các phụ gia khoáng vàmột lượ ng thạch cao cần thiết hoặc bằng cách tr ộn đều các phụ gia khoáng đãnghiền mịn vớ i xi măng pooclăng không chứa phụ gia.

Clinke xi măng pooclăng dùng để sản xuất xi măng pooclăng hỗn hợ p cóhàm lượ ng magie oxit (MgO) không lớ n hơ n 5%.

Phụ gia khoáng bao gồm phụ gia khoáng hoạt tính và phụ gia đầy. Phụ gia

khoáng hoạt tính điển hình như puzolan, phụ gia đầy chủ yếu đóng vai trò cốtliệu mịn, làm tốt thành phần hạt và cấu trúc của đá xi măng pooclăng hỗn hợ p.Tổng hàm lượ ng các phụ gia khoáng (không k ể thạch cao) không lớ n hơ n 40%tính theo khối lượ ng xi măng.

4.7.2. Tính chất cơ bảnTheo cườ ng độ chịu nén mác của xi măng pooclăng hỗn hợ p gồm PCB 30;

PCB 40.Trong đ ó: PCB là quy ướ c cho xi măng pooclăng hỗn hợ p.

Các tr ị số 30 và 40 là giớ i hạn cườ ng độ nén của các mẫu vữa ximăng sau28 ngày dưỡ ng hộ tính bằng N/mm2, xác định theo TCVN 6016 -1995.

Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của xi măng pooclăng hỗn hợ p đượ c quy địnhtrong TCVN 6260 - 1997 như bảng 4 - 3.

4.7.3. Công dụng và bảo quảnCông d ụng :Xi măng pooclăng hỗn hợ p có khả năng chịu phèn, mặn do đó sử dụng r ất

thích hợ p để xây dựng các công trình thoát lũ ra biển, các công trình ngăn mặn,

v.v... Ngoài ra xi măng pooclăng hỗn hợ p cũng đượ c sử dụng để xây dựng cáccông trình bình thườ ng khác giống như xi măng pooclăng thườ ng.

73







Bảo quản :Xi măng pooclăng hỗn hợ p cũng cần đượ c bảo quản tốt để tránh ẩm. Kho

chứa xi măng phải đảm bảo khô, sạch, cao có tườ ng bao và mái che chắn, trongkho các bao xi măng không đượ c xế p cao quá 10 bao, cách tườ ng ít nhất 20 cm

và riêng theo từng lô. Bảng 4 -3MứcCác chỉ tiêu

PCB 30 PCB 401 - Cườ ng độ nén, N/mm2, không nhỏ hơ n

- 72 giờ ± 45 phút 14 18- 28 ngày ± 2 giờ 30 40

2 – Thờ i gian đông k ết- Bắt đầu, phút, không nhỏ hơ n 45 45

- K ết thúc, giờ , không lớ n hơ n 10 103 - Độ mịn- Phần còn lại trên sàng 0,08mm; %, không lớ n hơ n 12 12- Bề mặt riêng, xác định theo phươ ng pháp Blaine, cm2/g,

không nhỏ hơ n2700 2700

4 - Độ ổn định thể tích10 10- Xác định theo phươ ng pháp lơ satơ lie, mm;%, không lớ n hơ n

5 – Hàm lượ ng anhyđric sunfuric (SO3); %, không lớ n hơ n 3,5 3,5

4.8. Các loại xi măng khác4.8.1. Xi măng pooclăng trắngClinke của xi măng pooclăng tr ắng đượ c sản xuất từ đá vôi và đất sét tr ắng

(hầu như không có các oxit tạo màu như oxit sắt và oxit mangan), nung bằngnhiên liệu có hàm lượ ng tro bụi ít (dầu và khí đốt), khi nghiền tránh không để lẫn bụi sắt, thườ ng dùng bi sứ để nghiền.

Xi măng pooclăng tr ắng đượ c chế tạo bằng cách nghiền mịn clinke của ximăng pooclăng tr ắng vớ i lượ ng đá thạch cao cần thiết, có thể pha hoặc không

pha phụ gia khác.Theo độ bền nén, xi măng pooclăng tr ắng đượ c chia làm 3 mác: PCW25,

PCW30; PCW40. Trong đó PCW ký hiệu xi măng pooclăng tr ắng, các tr ị số 25;30; 40 là giớ i hạn bền nén của các mẫu chuẩn sau 28 ngày đêm bảo dưỡ ng tính

bằng N/mm2, xác định theo TCVN 4032 - 1985.Các chỉ tiêu cơ bản của xi măng pooclăng tr ắng theo TCVN 5691 - 2000

quy định như bảng 4 - 4.Xi măng pooclăng tr ắng đượ c dùng để chế tạo vữa trang trí, vữa granitô,

sản xuất gạch hoa v.v...Xi măng màu đượ c chế tạo bằng cách nghiền chung các chất tạo màu vô cơ

vớ i clinke xi măng tr ắng.

Các tính chất cơ bản của xi măng màu cũng giống như tính chất của ximăng tr ắng.

Xi măng màu đượ c dùng để chế tạo vữa và bê tông trang trí.

74







Bảng 4 - 4MứcTên chỉ tiêu

PCW 25 PVW 30 PCW 401. Giớ i hạn bền nén, N/mm2, không nhỏ hơ n 25 30 40

2. Độ nghiền mịn- Phần còn lại trên sàng 0,08mm; %, không lớ n hơ n 12 12 12-Bề mặt riêng xác định theo phươ ng pháp Blaine,

cm2/g, không nhỏ hơ n2500 2500 2500

3. Thờ i gian đông k ết- Bắt đầu, phút, không sớ m hơ n 45 45 45- K ết thúc, giờ , không muộn hơ n 10 10 10

4. Độ ổn định thể tích, xác định theo phươ ng phápLơ satơ lie, mm, không lớ n hơ n

10 10 10

4.8.2. Xi măng pooclăng puzolanKhái niệmXi măng pooclăng puzolan đượ c chế tạo bằng cách cùng nghiền mịn hỗn

hợ p clinke xi măng pooclăng vớ i phụ gia hoạt tính puzolan và một lượ ng thạchcao cần thiết hoặc bằng cách tr ộn đều puzolan đã nghiền mịn vớ i xi măng

pooclăng. Tùy theo bản chất của phụ gia hoạt tính puzolan mà tỷ lệ pha vàoclinke xi măng hoặc xi măng pooclăng đượ c quy định từ 15 - 40% tính theo khốilượ ng xi măng pooclăng puzolan.

Tính chất cơ bảnTheo độ bền nén xi măng pooclăng puzolan đượ c phân làm 3 mác PCPUZ20,

PCPUZ30; PCPUZ40.Trong đ ó: PCPUZ: Là ký hiệu cho xi măng pooclăng puzolan.Các tr ị số 20 , 30 , 40 là giớ i hạn bền nén của mẫu chuẩn sau 28 ngày đêm

dưỡ ng hộ và đượ c tính bằng N/mm2, xác định theo TCVN 4032 - 1985.Xi măng pooclăng puzolan phải đảm bảo các yêu cầu theo TCVN 4033

- 1995 quy định như bảng 4 - 5.Tính chất cơ bảnTheo độ bền nén xi măng pooclăng puzolan đượ c phân làm 3 mác PCPUZ20,

PCPUZ30; PCPUZ40.

Trong đ ó: PCPUZ: Là ký hiệu cho xi măng pooclăng puzolan.Các tr ị số 20 , 30 , 40 là giớ i hạn bền nén của mẫu chuẩn sau 28 ngày đêm

dưỡ ng hộ và đượ c tính bằng N/mm2, xác định theo TCVN 4032 - 1985.Xi măng pooclăng puzolan phải đảm bảo các yêu cầu theo TCVN 4033 -

1995 quy định như bảng 4 - 5.Xi măng pooclăng puzolan khi thủy hóa tỏa ra một lượ ng nhiệt ít hơ n so

vớ i ximăng pooclăng và khả năng chống ăn mòn cũng tốt hơ n.Sử dụng và bảo quảnS ử d ụng: Do những tính chất trên nên xi măng pooclăng puzolan đượ c sử

dụng cho các công trình trong nướ c như hải cảng, kênh mươ ng, đậ p nướ c, ngoàira còn dùng xi măng pooclăng puzolan cho những công trình có k ết cấu khốilượ ng lớ n vì nó tỏa nhiệt ít.

75







Bảo quản: Giống như xi măng pooclăng thườ ng, xi măng pooclăng puzolancũng đượ c cần bảo quản tốt để chống ẩm, hạn chế mức độ giảm cườ ng độ.

Bảng 4 - 5Mức

Tên chỉ tiêu

PCPUZ 20 PCPUZ 30 PCPUZ 401 - Giớ i hạn bền nén, N/mm2 không nhỏ hơ n- Sau 7 ngày đêm 13 18 25- Sau 28 ngày 20 30 402 - Độ nghiền mịn- Phần còn lại trên sàng có kích thướ c lỗ 0,08mm;%, không lớ n hơ n

15 15 15

- Bề mặt riêng xác định theo phươ ng phápBlaine, cm2/g, không nhỏ hơ n

2600 2600 2600

3 - Thờ i gian đông k ết- Bắt đầu, phút, không sớ m hơ m 45 45 45- K ết thúc, giờ , không muộn hơ n 10 10 104 - Độ ổn định thể tích, xác định theo

phươ ng pháp Lơ Satơ lie, mm, không lớ n hơ n10 10 10

4.8.3. Xi măng pooclăng bền sunfatSản xuấtXi măng pooclăng bền sunfat là sản phẩm đượ c nghiền mịn từ clinke xi

măng pooclăng bền sunfat vớ i thạch cao.Clinke xi măng pooclăng bền sunfat đượ c sản xuất như clinke xi măng

pooclăng nhưng thành phần khoáng vật đượ c quy định chặt chẽ hơ n, đặc biệt là phải hạn chế thành phần C3A (bảng 4 - 6).

Bảng 4 - 6Mức , %

Bền sunfat thườ ng Bền sunfat caoTên chỉ tiêuPCS 30 PCS 40 PCHS 30 PCHS 40

- Hàm lượ ng magie oxit(MgO), không lớ n hơ n

5 5 5 5

- Hàm lươ ng sắt oxit (Fe2O3),không lớ n hơ n

6 6 - -

- Hàm lượ ng silic ôxit (SiO2),không nhỏ hơ n

20 20 - -

- Hàm lượ ng anhyđrit sunfuric(SO3), không lớ n hơ n

3 3 2,3 2,3

- Hàm lượ ng tri canxi aluminat(C3A), không lớ n hơ n

8 8 5 5

- Tổng hàm lượ ng khoáng

(C4AF +2C3A), không lớ n hơ n- - 25 25

- Tổng hàm lượ ng khoáng (C3S+ C3A), không lớ n hơ n

58 58 - -

76







Tính chất cơ bảnXi măng pooclăng bền sunfat gồm hai nhóm :Xi măng pooclăng bền sunfat thườ ng : PCS 30; PCS 40.

Xi măng pooclăng bền sunfat cao : PCHS 30; PCHS 40.Trong đ ó: PCS: Là ký hiệu xi măng pooclăng bền sunfat.Các tr ị số 30, 40, là giớ i hạn bền nén của mẫu chuẩn sau 28 ngày dưỡ ng hộ,

tính bằng N/mm2 và xác định theo TCVN 4032-1985.Chất lượ ng của ximăng pooclăng bền sunfat phải đảm bảo các yêu cầu theo

TCVN 6067 - 1995 quy định như bảng 4 - 7.Bảng 4- 7

Mức , %Bền sunfat thườ ng Bền sunfat caoTên chỉ tiêu

PCS 30 PCS 40 PCHS 30 PCHS 401-Độ nở sunfat sau 14 ngày; %,không lớ n hơ n

- - 0,040 0,040

2-Giớ i hạn bền nén, N/mm2, khôngnhỏ hơ n

- Sau 3 ngày 11 14 11 14- Sau 28 ngày 30 40 30 40

3 - Độ nghiền mịn- Phần còn lại trên sàng kích thướ c

lỗ 0,08 mm; % không lớ n hơ n15 12 15 12

- Bề mặt riêng xác định theo phươ ng pháp Blaine, cm2, khôngnhỏ hơ n

2500 2800 2500 2800

4 - Thờ i gian đông k ết- Bắt đầu, phút, không sớ m hơ n 45 45 45 45- K ết thúc, phút, không muộn hơ n 375 375 375 375

Ximăng pooclăng bền sunfat tỏa nhiệt ít hơ n và khả năng chống ăn mònsunfat tốt hơ n xi măng pooclăng thườ ng.

S ử d ụng và bảo quảnS ử d ụng: Xi măng pooclăng bền sunfat đượ c sử dụng tốt nhất cho các công

trình xây dựng trong môi tr ườ ng xâm thực sunfat, ngoài ra cũng có thể dùng để xây dựng các công trình trong môi tr ườ ng khô, môi tr ườ ng nướ c ngọt, v.v...

Bảo quản: Xi măng pooclăng bền sunfat phải đượ c bảo quản giống như cácloại xi măng pooclăng thườ ng để chống ẩm.

4.8.4. Xi măng pooclăng ít tỏa nhiệtKhái niệm

Xi măng pooclăng ít tỏa nhiệt là sản phẩm nghiền mịn từ clinke của ximăng pooclăng ít tỏa nhiệt vớ i thạch cao.

77







Clinke xi măng pooclăng ít tỏa nhiệt đượ c sản xuất như clinke thườ ngnhưng thành phần hóa, khoáng đượ c quy định ở TCVN 6069-1995 (bảng 4 - 8).

Bảng 4 - 8Loại xi măng

Tên chỉ tiêu

PCLH30A PCLH30 PCLH401-Hàm lượ ng anhyđric sunfuric (SO3); %,không lớ n hơ n

2,3 - -

2-Hàm lượ ng khoáng C3S; %, không lớ n hơ n 35 - -3-Hàm lượ ng khoáng C2S ; %, không nhỏ hơ n 40 - -4-Hàm lượ ng khoáng C3A ; %, không lớ n hơ n 7 - -

Tính chất cơ bảnXi măng ít tỏa nhiệt là tên gọi chung cho loại xi măng tỏa nhiệt ít và tỏa

nhiệt vừa.Tùy theo nhiệt thủy hóa và cườ ng độ chịu nén, xi măng pooclăng ít tỏa

nhiệt đượ c phân ra làm ba loại: PCLH30A, PCLH30, PCLH40.Trong đ ó: - PCLH30A là ký hiệu của xi măng pooclăng tỏa nhiệt ít vớ i giớ i

hạn bền nén sau 28 ngày dưỡ ng hộ, không nhỏ hơ n 30 N/mm2.- PCLH30; PCLH40 là ký hiệu của xi măng pooclăng tỏa nhiệt vừa vớ i giớ i

hạn bền nén sau 28 ngày dưỡ ng hộ, không nhỏ hơ n 30 N/mm2 và 40 N/mm2.Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của xi măng pooclăng ít tỏa nhiệt đượ c quy định

ở TCVN 6069 - 1995 như bảng 4 - 9.Bảng 4 - 9

Loại xi măng Tên chỉ tiêuPCLH30A PCLH30 PCLH40

1. Nhiệt thủy hóa, Cal/g, không lớ n hơ n- Sau 7 ngày 60 70 70- Sau 28 ngày 70 80 80

2. Giớ i hạn bền nén, N/mm2 không nhỏ hơ n- Sau 7 ngày 18 21 28- Sau 28 ngày 30 30 40

3. Độ mịn

- Phần còn lại trên sàng 0,08mm; %,không lớ n hơ n

15 15 15

- Bề mặt riêng, xác định theo phươ ng pháp Blaine, cm2/g, không nhỏ hơ n

2500 2500 2500

4. Thờ i gian đông k ết- Bắt đầu, phút, không sớ m hơ n 45 45 45- K ết thúc, giờ , không muộn hơ n 10 10 10

5. Độ ổn định thể tích, xác định theo phươ ng pháp Lơ satơ lie, mm, không lớ n hơ n

10 10 10

78







Sử dụng và bảo quảnS ử d ụng: Xi măng pooclăng ít tỏa nhiệt đượ c sử dụng để thi công các công

trình

xây dựng thủy điện, thủy lợ i, giao thông, v.v... công trình có thể tích bê tôngkhối lớ n. Bảo quản: Xi măng pooclăng ít tỏa nhiệt phải bảo quản giống như các loại

xi măng pooclăng thườ ng để chống ẩm.

4.8.5. Xi măng pooclăng xỉ hạt lò caoKhái niệm

Xi măng poocl ăng xỉ hạt lò cao đượ c sản xuất bằng cách cùng nghiền mịnhỗn hợ p clinke xi măng pooclăng vớ i xỉ hạt lò cao và một lượ ng thạch cao cầnthiết hoặc bằng cách tr ộn thật đều xỉ hạt lò cao đã nghiền mịn vớ i xi măng

pooclăng. Hàm lượ ng sử dụng pha tr ộn bằng 20 - 60% khối lượ ng xi măng. X ỉ hạt lò cao là loại xỉ thu đượ c khi luyện gang và đượ c làm lạnh nhanh tạo

thành dạng hạt nhỏ, xỉ này chứa nhiều các ôxit như: Al2O3; SiO2; CaO; MgO;TiO2; v.v...

Tính chất cơ bản Xi măng pooclăng xỉ hạt lò cao có hàm lượ ng CaO tự do thấ p nên bền hơ n

xi măng pooclăng thườ ng, lượ ng nhiệt tỏa ra khi r ắn chắc cũng nhỏ hơ n 2 - 2,5lần.

Theo cườ ng độ chịu nén xi măng pooclăng xỉ hạt lò cao đượ c chia làm 5

mác : PC20; PC25; PC30; PC35; PC40.Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của xi măng pooclăng xỉ hạt lò cao đượ c quy

định trong TCVN 4316 - 1986 (bảng 4-10).Bảng 4 -10

Mác xi măngTên chỉ tiêu

PC 20 PC 25 PC 30 PC 35 PC 401.Giớ i hạn bền nén sau 28 ngày đêm,

N/mm2, không nhỏ hơ n.20 25 30 35 40

2.Giớ i hạn bền uốn sau 28 ngày đêm,

N/mm2, không nhỏ hơ n 3,5 4,5 5,5 6,0 6,53.Thờ i gian đông k ết

- Bắt đầu, phút, không sớ m hơ n 45 45 45 45 45- K ết thúc, giờ , không muộn hơ n 10 10 10 10 10

4.Tính ổn định thể tích.-Thử theo phươ ng pháp mẫu bánh đa. Tốt Tốt Tốt Tốt Tốt-Thử theo phươ ng pháp Lơ satơ le,

mm, không lớ n hơ n.10 10 10 10 10

5.Độ mịn

-Phần còn lại trên sàng 0,08mm,%,không lớ n hơ n.

15 15 15 15 15

79







Công dụng và bảo quảnDo lượ ng nhiệt tỏa ra ít nên xi măng pooclăng xỉ hạt lò cao đượ c sử dụng

để xây dựng các công trình có thể tích bê tông khối lớ n. Ngoài ra xi măng nàycòn đượ c sử dụng để xây dựng các loại công trình khác như xi măng pooclăng

thườ ng.Xi măng pooclăng xỉ hạt lò cao cần đượ c bảo quản tốt để tránh ẩm như cácloại xi măng khác. Kho chứa xi măng phải đảm bảo khô, sạch, cao, có tườ ng

bao, có mái che chắn, trong kho xi măng các bao không đượ c xế p cao quá 10 bao, cách tườ ng ít nhất 20cm và riêng từng lô.

4.8.6. Xi măng aluminat Khái ni ệm Xi măng aluminat có đặc tính là cườ ng độ cao và r ắn chắc r ất nhanh. Nó

đượ c sản xuất bằng cách nghiền clinke chứa aluminat canxi thấ p kiềmCaO.Al2O3 là chất quyết định tính r ắn nhanh và các tính chất khác của xi măngaluminat. Trong xi măng còn chứa tỷ lệ nhỏ các aluminat canxi khác như CaO.2Al O2 3, 2CaO.Al2O3.SiO2 và một ít khoáng belit (C2S).

Để sản xuất xi măng aluminat thườ ng dùng đá vôi và đá vôi giàu nhôm(Al2O3.nH2O) như quặng bauxit. Hỗn hợ p nguyên liệu đượ c nung đến nhiệt độ k ết khối (1300oC) hoặc nhiệt độ chảy (1400oC). Clinke xi măng aluminat r ất khónghiền nên tốn năng lượ ng, bauxit lại hiếm, đắt nên giá thành xi măng khá cao.Để sản xuất có thể dùng phế liệu của công nghiệ p sản xuất nhôm.

Tính chấ t cơ bản

Xi măng aluminat có cườ ng độ cao chỉ khi nó r ắn chắc trong điều kiệnnhiệt độ ôn hoà (không lớ n hơ n 25oC). Vì vậy xi măng không nên dùng cho bêtông khối lớ n và không nên gia công nhiệt ẩm.

Ở nhiệt độ thườ ng (< 25oC), trong khi r ắn chắc xi măng tạo ra chất cócườ ng độ cao : 2(CaO.Al O2 3) + 11H2O = 2CaO.Al O2 3.8H2O + 2Al(OH)3.

Còn nếu ở nhiệt độ cao hơ n (25 - 30oC) nó lại tạo thành 3CaO.Al2O3.6H2O, phát sinh nội ứng suất làm cườ ng độ của xi măng giảm đến 2 lần.

Mác của xi măng aluminat đượ c xác định ở độ tuổi 3 ngày như sau: 400;500 và 600 (xi măng poolăng thườ ng phải sau 28 ngày mớ i đạt đượ c mác như

vậy).Yêu cầu về thờ i gian bắt đầu đông k ết : không nhỏ hơ n 30 phút; đông k ết

xong : không muộn hơ n 12 giờ . Lượ ng nhiệt phát ra khi r ắn chắc lớ n hơ n ximăng pooclăng thườ ng 1,5 lần.

Trong đá xi măng (nếu r ắn chắc ở nhiệt độ thích hợ p) thườ ng không cóCa(OH)2 và C A.6H3 2O nên nó bền hơ n trong một số môi tr ườ ng, nhưng không

bền trong môi tr ườ ng kiềm và môi tr ườ ng axit. Vì vậy không nên dùng lẫn ximăng aluminat vớ i xi măng pooc lăng thườ ng và vôi.

Công d ụng

Xi măng aluminat đượ c sử dụng để chế tạo bê tông, vữa r ắn nhanh và chịunhiệt, chế tạo xi măng nở .

80







4.8.7. Xi măng nở Xi măng nở là loại chất k ết dính tổ hợ p của một số chất k ết dính hoặc của

nhiều loại ximăng. Có nhiều thành phần gây nở , nhưng hiệu quả nhất là3CaO.Al O2 3.3CaSO4.31H2 O.

Xi măng nở chố ng thấ m nướ c là chất k ết dính r ắn nhanh. Nó đượ c sảnxuất bằng cách tr ộn lẫn xi măng aluminat (70%), thạch cao (20%) vàhyđroaluminat canxi cao kiềm (10%).

Xi măng poocl ăng nở chố ng thấ m nướ c cũng là chất k ết dính trong nướ c,đượ c chế tạo bằng cách nghiền chung clinke của xi măng poolăng (58 – 63%), xỉ hoặc clinke aluminat (5-7%), xỉ lò cao hoạt hóa hoặc các phụ gia hoạt tính khác(23 – 28%). Nó r ắn nhanh trong điều kiện dưỡ ng hộ hơ i ngắn, có độ đặc và tínhchống thấm nướ c cao, có khả năng nở trong nướ c và trong không khí.

81







CHƯƠ NG VBÊ TÔNG


Bê tông là loại vật liệu đá nhân tạo nhận đượ c bằng cách đổ khuôn và làmr ắn chắc một hỗn hợ p hợ p lí bao gồm chất k ết dính, nướ c, cốt liệu (cát, sỏi hay

đá dăm) và phụ gia. Thành phần hỗn hợ p bê tông phải đảm bảo sao cho sau một

thờ i gian r ắn chắc phải đạt đượ c những tính chất cho tr ướ c như cườ ng độ, độ

chống thấm v.v...Hỗn hợ p nguyên liệu mớ i nhào tr ộn gọi là hỗn hợ p bê tông hay bê tông

tươ i.Hỗn hợ p bê tông sau khi cứng r ắn, chuyển sang tr ạng thái đá đượ c gọi là bê

tông

Trong bê tông, cốt liệu đóng vai trò là bộ khung chịu lực. Hồ chất k ết dính

bao bọc xung quanh hạt cốt liệu, chúng là chất bôi tr ơ n, đồng thờ i lấ p đầykhoảng tr ống và liên k ết giữa các hạt cốt liệu. Sau khi cứng r ắn, hồ chất k ết

dính gắn k ết các hạt cốt liệu thành một khối tươ ng đối đồng nhất và đượ c gọi là

bê tông. Bê tông có cốt thép gọi là bê tông cốt thép.Bê tông là loại vật liệu giòn, cườ ng độ chịu nén lớ n, cườ ng độ chịu kéo

thấ p (chỉ bằng10

1

15

1− cườ ng độ chịu nén). Để khắc phục nhượ c điểm này,

ngườ i ta thườ ng đặt cốt thép vào để tăng cườ ng khả năng chịu kéo của bê tôngtrong các k ết cấu chịu uốn, chịu kéo. Loại bê tông này gọi là bê tông cốt thép. Vì

bê tông và cốt thép có lực bám dính tốt, có hệ số dãn nở nhiệt xấ p xỉ nhau, nên

chúng có thể làm việc đồng thờ i. Nếu cốt thép đượ c bảo vệ chống gỉ tốt thì sẽ cùng vớ i bê tông tạo nên loại vật liệu có tuổi thọ cao. Cốt thép đặt trong bê tông

có thể ở tr ạng thái thườ ng, hoặc ở tr ạng thái ứng suất tr ướ c (dự ứng lực).

Chất k ết dính có thể là xi măng các loại, thạch cao, vôi và cũng có thể làchất k ết dính hữu cơ (polime).

Trong bê tông xi măng cốt liệu thườ ng chiếm 80 - 85%, còn xi măng chiếm

10 - 20% khối lượ ng.Bê tông và bê tông cốt thép đượ c sử dụng r ộng rãi trong xây dựng vì chúng

có những ưu điểm sau: Cườ ng độ chịu lực cao, có thể chế tạo đượ c những loại bê tông có cườ ng độ, hình dạng và tính chất khác nhau. Giá thành r ẻ, khá bền

vững và ổn định đối vớ i mưa nắng, nhiệt độ, độ ẩm.

Tuy vậy chúng còn tồn tại những nhượ c điểm:

Nặng (ρv=2200-2400kg/m3), cách âm, cách nhiệt kém (λ=1,05-

1,5kCal/m.0C.h), khả năng chống ăn mòn yếu.

Để phân loại bê tông thườ ng dựa vào những đặc điểm sau:

Theo d ạng chấ t k ế t dính phân ra: Bê tông xi măng, bê tông silicat (chất k ết

dính là vôi), bê tông thạch cao, bê tông chất k ết dính hỗn hợ p, bêtông polime, bê

tông dùng chất k ết dính đặc biệt.Theo d ạng cố t liệu phân ra: Bê tông cốt liệu đặc, bê tông cốt liệu r ỗng, bê

tông cốt liệu đặc biệt (chống phóng xạ, chịu nhiệt, chịu axit).

82







Theo khố i l ượ ng thể tích phân ra:Bê tông đặc biệt nặng (ρv > 2500kg/m

3), chế tạo từ cốt liệu đặc biệt, dùng

cho những k ết cấu đặc biệt.

Bê tông nặng ( ρv = 2200 - 2500 kg/m3), chế tạo từ cát, đá, sỏi thông thườ ng

dùng cho k ết cấu chịu lực.Bê tông tươ ng đối nặng (ρv = 1800 - 2200 kg/m

3), dùng chủ yếu cho k ết

cấu chịu lực.

Bê tông nhẹ ( ρv = 500 - 1800 kg/m3), trong đó gồm có bê tông nhẹ cố t liệu

r ỗ ng (nhân tạo hay thiên nhiên), bê tông t ổ ong (bê tông khí và bê tông bọt), chế

tạo từ hỗn hợ p chất k ết dính, nướ c, cấu tử silic nghiền mịn và chất tạo r ỗng, và

bê tông hố c l ớ n (không có cốt liệu nhỏ).Bêtông đặc biệt nhẹ cũng là loại bê tông tổ ong và bê tông cốt liệu r ỗng

nhưng có ρv < 500 kg/m3.

Do khối lượ ng thể tích của bê tông biến đổi trong phạm vi r ộng nên độ r ỗngcủa chúng cũng thay đổi đáng k ể, như bê tông tổ ong dùng để cách nhiệt có r =70 - 85%, bê tông thủy công r = 8 - 10%.

Theo công d ụng phân ra :Bê tông thườ ng dùng trong các k ết cấu bê tông cốt thép (móng, cột, dầm,

sàn).

Bê tông thủy công, dùng để xây đậ p, âu thuyền, phủ lớ p mái kênh, các công

trình dẫn nướ c...Bê tông dùng cho mặt đườ ng, sân bay, lát vỉa hè.

Bê tông dùng cho k ết cấu bao che (thườ ng là bê tông nhẹ).Bê tông có công dụng đặc biệt như bê tông chịu nhiệt, chịu axit, bê tông

chống phóng xạ.

Trong phạm vi chươ ng trình ta chỉ chủ yếu nghiên cứu về bê tông nặng

dùng chất k ết dính xi măng.

5.2. Vật liệu chế tạo bê tông nặng5.2.1. Xi măng Xi măng là thành phần chất k ết dính để liên k ết các hạt cốt liệu vớ i nhau tạo

ra cườ ng độ cho bê tông. Chất lượ ng và hàm lượ ng xi măng là yếu tố quan tr ọng

quyết định cườ ng độ chịu lực của bê tông.

Để chế tạo bê tông ta có thể dùng xi măng pooclăng, xi măng pooclăng bền

sunfat, xi măng pooclăng xỉ hạt lò cao, xi măng pooclăng puzolan, xi măng

pooclăng hỗn hợ p, xi măng ít tỏa nhiệt và các loại xi măng khác thỏa mãn các

yêu cầu quy phạm.

Khi sử dụng xi măng để chế tạo bê tông, việc lựa chọn mác xi măng là đặc

biệt quan tr ọng vì nó vừa phải đảm bảo cho bê tông đạt mác thiết k ế, vừa phải

đảm bảo yêu cầu kinh tế.

Nếu dùng xi măng mác thấ p để chế tạo bê tông mác cao thì lượ ng xi măng

sử dụng cho 1m3 bê tông sẽ nhiều nên không đảm bảo kinh tế. Nếu dùng xi măng mác cao để chế tạo bê tông mác thấ p thì lượ ng xi măng

tính toán ra để sử dụng cho 1m3 bê tông sẽ r ất ít không đủ để liên k ết toàn bộ các

83







hạt cốt liệu vớ i nhau, mặt khác hiện tượ ng phân tầng của hỗn hợ p bê tông dễ xảy

ra, gây nhiều tác hại xấu cho bê tông.

Vì vậy cần phải tránh dùng xi măng mác thấ p để chế tạo bê tông mác cao

và ngượ c lại cũng không dùng xi măng mác cao để chế tạo bê tông mác thấ p.

Theo kinh nghiệm nên chon mác xi măng theo mác bê tông như sau là thíchhợ p (bảng 5-1)

Bảng 5-1Mác bê tông 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

Trong tr ườ ng hợ p dùng xi măng mác cao để chế tạo bê tông mác thấ p thì

cần khống chế lượ ng xi măng tối thiểu cho 1m3 bê tông (kg) phải phù hợ p vớ i

quy định (bảng 5-2).

Bảng 5 - 2Kích thướ c lớ n nhất của cốt liệu, Dmax, mm 10 20 40 70

Độ sụt của hỗn hợ p bê tông 1÷10 cm 220 200 180 160

Độ sụt của hỗn hợ p bê tông 11÷16 cm 240 220 210 180

5.2.2. Nướ c Nướ c là thành phần giúp cho xi măng phản ứng tạo ra các sản phẩm thủy

hóa làm cho cườ ng độ của bê tông tăng lên. Nướ c còn tạo ra độ lưu động cần

thiết để quá trình thi công đượ c dễ dàng.

Nướ c để chế tạo bê tông phải đảm bảo chất lượ ng tốt, không gây ảnh hưở ngxấu đến thờ i gian đông k ết và r ắn chắc của xi măng và không gây ăn mòn cho

cốt thép.

N ướ c dùng đượ c là loại nướ c dùng cho sinh hoạt như nướ c máy, nướ cgiếng.

Các loại nướ c không đượ c dùng là nướ c đầm, ao, hồ, nướ c cống rãnh, nướ cchứa dầu mỡ , đườ ng, nướ c có độ pH < 4, nướ c có chứa sunfat lớ n hơ n 0,27%

(tính theo hàm lượ ng ion ), lượ ng hợ p chất hữu cơ vượ t quá 15mg/l, độ pH

nhỏ hơ n 4 và lớ n hơ n 12,5.

-2

4SO

Tuỳ theo mục đích sử dụng hàm lượ ng các tạ p chất khác phải thoả mãnTCVN 4506 :1987.

Nướ c biển có thể dùng để chế tạo bê tông cho những k ết cấu làm việc trong

nướ c biển, nếu tổng các loại muối không vượ t quá 35g trong 1 lít nướ c biển.

Tuỳ theo mục đích sử dụng hàm lượ ng các tạ p chất khác phải thoả mãnTCVN 4506 : 1987.

Chất lượ ng của nướ c đượ c đánh giá bằng phân tích hóa học, ngoài ra về

mặt định tính cũng có thể đánh giá sơ bộ bằng cách so sánh cườ ng độ của bê

tông chế tạo bằng nướ c sạch và nướ c cần kiểm tra.

5.2.3. Cát

84







Cát là cốt liệu nhỏ cùng vớ i xi măng, nướ c tạo ra vữa xi măng để lấ p đầy lỗ

r ỗng giữa các hạt cốt liệu lớ n (đá, sỏi) và bao bọc xung quanh các hạt cốt liệu

lớ n tạo ra khối bê tông đặc chắc. Cát cũng là thành phần cùng vớ i cốt liệu lớ ntạo ra bộ khung chịu lực cho bê tông.

Cát dùng để chế tạo bê tông có thể là cát thiên nhiên hay cát nhân tạo có cỡ hạt từ 0,14 đến 5 mm.

Chất lượ ng của cát để chế tạo bê tông nặng phụ thuộc chủ yếu vào thành

phần hạt, độ lớ n và hàm lượ ng tạ p chất, đó cũng là những yêu cầu k ỹ thuật đối

vớ i cát.

Thành phần hạt: Cát có thành phần hạt hợ p lý thì độ r ỗng của nó nhỏ,

lượ ng xi măng sẽ ít, cườ ng độ bê tông sẽ cao.

Thành phần hạt của cát đượ c xác định bằng cách lấy 1000g cát (đã sấy khô)lọt dướ i sàng có kích thướ c mắt sàng 5 mm để sàng qua bộ lướ i sàng có kích

thướ c mắt sàng lần lượ t là 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14 mm.

Sau khi sàng cát trên từng lướ i sàng có kích thướ c mắt sàng từ lớ n đến nhỏ ta xác định lượ ng sót riêng biệt và lượ ng sót tích lũy trên mỗi sàng.

Lượ ng sót riêng biệt: ai (%) đó là tỷ số giữa lượ ng sót trên mỗi sàng so vớ i

toàn bộ lượ ng cát đem thí nghiệm: 100(%)m

ma i

i ⋅= .

Trong đ ó : mi - lượ ng cát còn sót lại trên sàng i, g.

m - lượ ng cát đem sàng, g.

Tính lượ ng sót tích lũy : ai (%) trên mỗi sàng, là tổng lượ ng sót riêng biệtk ể từ sàng lớ n nhất a2,5 đến sàng cần xác định ai.

Ai = a2,5 + a1,25 + ... + ai , %

Thành phần hạt của cát cần phải thỏa mãn theo TCVN 1770 - 1986 (bảng 5-3).

Bảng 5 - 3Kích thướ c mắt sàng, mm 2,5 1,25 0,63 0,315 0,14

Lượ ng sót tích lũy trên sàng, % 0-20 15-45 35-70 70-90 90-100

Hình 5-1: Biể u đồ xác định thành phần hạt của cát

Từ yêu cầu về thành phần

hạt theo TCVN 1770 - 1986

ngườ i ta xây dựng biểu đồ chuẩn (hình 5-1).

Sau khi sàng phân tích vàtính k ết quả lượ ng sót tích lũy ta

vẽ đườ ng biểu diễn cấ p phối hạt.

Nếu đườ ng biểu diễn cấ p phốihạt nằm trong phạm vi cho phép

thì loại cát đó có đủ tiêu chuẩn về

thành phần hạt.

Độ l ớ n: Độ lớ n của cát có ảnh hưở ng đến lượ ng dùng xi măng và đượ c biểu thị

bằng môđun độ lớ n.

85







Mô đun độ lớ n (Mđl) đượ c xác định bằng công thức:

Mđl =100

AAAAA 14,0315,063,025,125 ++++

Trong đó: A2,5; A1,25; A0,63; A0,315; A0,14: Lượ ng sót tích lũy trên các sàng có

kích thướ c mắt sàng tươ ng ứng là 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14 mm.Theo môđun độ lớ n, khối lượ ng thể tích xố p, lượ ng hạt nhỏ hơ n 0,14 mm

và đườ ng biểu diễn thành phần hạt, cát dùng cho bê tông nặng đượ c chia ra làm

4 nhóm: to, vừa, nhỏ và r ất nhỏ (bảng 5-4).

Bảng 5 - 4Mứ c theo nhóm cát

Tên các chỉ tiêuTo Vừa Nhỏ R ất nhỏ

1 - Mô đun độ lớ nLớ n hơ n 2,5

đến 3,3

2 đến

2,5

1 đến nhỏ

hơ n 2

0,7 đến

nhỏ hơ n 1

2 - Khối lượ ng thể tích xố p,kg/m

3, không nhỏ hơ n

1400 1300 1200 1150

3 - Lượ ng hạt nhỏ hơ n 0,14

mm tính bằng % khối lượ ng

cát, không lớ n hơ n10 10 20 35

Tùy theo nhóm cát mà đườ ng biểu diễn thành phần hạt nằm trong vùng

gạch của biểu đồ sau (bảng 5-5 và hình 5-2).

Bảng 5 -5

Nhóm cátTo Vừ a Nhỏ R ất nhỏ Vùng 1 Vùng 1 Vùng 2 Vùng 3

Hình 5-2: Biể u đồ xác định nhóm cát

Cát đảm bảo chỉ tiêu ở bảng 5 - 4, thuộc nhóm to và vừa cho phép sử dụng

cho bê tông tất cả các mác, cát nhóm nhỏ đượ c phép sử dụng cho bê tông mác

tớ i 300, còn cát nhóm r ất nhỏ đượ c phép sử dụng cho bê tông mác tớ i 100.

Lượ ng t ạ p chấ t: Cát càng sạch thì chất lượ ng của bê tông càng tốt.

86







Theo TCVN 1770-1986 cát dùng cho bê tông nặng phải đảm bảo độ sạch

theo đúng quy định ở bảng 5 - 6.

Bảng 5 - 6Mứ c theo mác bê tông

Tên chỉ tiêu Nhỏ hơ n 100 150 - 200 Lớ n hơ n 200

1 - Sét, á sét, các tạ p chất khác ở dạng cục

Không Không Không

2 - Lượ ng hạt trên 5mm, tính

bằng % khối lượ ng cát, khôngnhỏ hơ n

10 10 10

3 - Hàm lượ ng muối gốc sunfat,

sunfit tính ra SO3, tính bằng %

khối lượ ng cát, không lớ n hơ n1 1 1

4 - Hàm lượ ng mi ca, tính bằng% khối lượ ng cát, không lớ n hơ n 1,5 1 1

5 - Hàm lượ ng bùn, bụi, sét tính

bằng % khối lượ ng cát, không

lớ n hơ n5 3 3

Đối vớ i bê tông mác 400 tr ở lên hàm lượ ng bùn, bụi sét không đượ c lớ nhơ n 1% khối lượ ng cát.

Khi cát ẩm thể tích của nó bị biến đổi, ở độ ẩm 5 - 7% thể tích của cát có

thể tăng lên 20 ÷ 30%. Vì vậy nếu định lượ ng cát theo thể tích thì cần phải hiệuchỉnh lại thể tích của nó theo độ ẩm thực tế.

5.2.4. Đá (sỏi)Đá, sỏi là cốt liệu lớ n có cỡ hạt từ 5 - 70mm, chúng tạo ra bộ khung chịu

lực cho bê tông. Sỏi có đặc điểm là do hạt tròn nhẵn, độ r ỗng và diện tích mặt

ngoài nhỏ nên cần ít nướ c, tốn ít xi măng mà vẫn dễ đầm, dễ đổ, nhưng lực dính

k ết vớ i vữa xi măng nhỏ nên cườ ng độ của bê tông thấ p hơ n bê tông dùng đádăm.

Ngoài đá dăm và sỏi khi chế tạo bê tông còn có thể dùng sỏi dăm (dăm đậ ptừ sỏi).

Chất lượ ng hay yêu cầu k ỹ thuật của cốt liệu lớ n đượ c đặc tr ưng bở i các chỉ tiêu cườ ng độ, thành phần hạt, độ lớ n và hàm lượ ng tạ p chất.

C ườ ng độ của đá dăm và sỏi dùng cho bê tông đượ c xác định thông qua thínghiệm nén một lượ ng đá (hoặc sỏi) trong xi lanh bằng thép và đượ c gọi là độ

nén đậ p.

Tùy theo độ nén đậ p trong xi lanh, mác của đá dăm từ đá thiên nhiên đượ cchia thành 8 mác và xác định theo TCVN 1771-1987 (bảng 5-7). Mác của đá

dăm thiên nhiên xác định theo độ nén đậ p trong xi lanh (105 N/m

2) phải cao hơ n

mác bê tông, không dướ i 1,5 lần đối vớ i bê tông mác dướ i 300, không dướ i 2 lầnđối vớ i bê tông mác 300 và trên 300.

87







Mác của sỏi và sỏi dăm theo độ nén đậ p trong xi lanh dùng cho bê tông mác

khác nhau cần phù hợ p TCVN 1771 - 1987 (bảng 5 - 8).

Bảng 5 - 7Độ nén đậ p ở tr ạng thái bão hòa nướ c, %

Mác của

đá dăm Đá tr ầm tích Đá mác ma xâmnhậ p và đá biến chất Đá mác ma phun

trào

1400 - Đến 12 Đến 9

1200 Đến 11 Lớ n hơ n 12 đến 16 Lớ n hơ n 09 đến 11

1.000 Lớ n hơ n 11 đến 13 Lớ n hơ n 16 đến 20 Lớ n hơ n 11 đến 13

800 Lớ n hơ n 13 đến 15 Lớ n hơ n 20 đến 25 Lớ n hơ n 13 đến 15

600 Lớ n hơ n 15 đến 20 Lớ n hơ n 25 đến 34 Lớ n hơ n 15 đến 20

400 Lớ n hơ n 20 đến 28 - -

300 Lớ n hơ n 28 đến 38 - -

200 Lớ n hơ n 38 đến 54 - -

Bảng 5 - 8Độ nén đậ p ở tr ạng thái bão hòa nướ c, không lớ n hơ n, %

Mác bê tôngSỏi Sỏi dăm

400 và cao hơ n 8 10

300 12 14

200 và thấ p hơ n 16 18

Thành phần hạt của cốt liệu lớ n đượ c xác định thông qua thí nghiệm sàng 3kg đá (sỏi) khô trên bộ sàng tiêu chuẩn có kích thướ c lỗ sàng lần lượ t là70; 40; 20; 10; 5 mm.

Sau khi sàng ngườ i ta xác định lượ ng sót riêng biệt (ai ) và lượ ng sót tích

lũy (Ai), đồng thờ i cũng xác định đườ ng kính lớ n nhất Dmax và đườ ng kính nhỏ nhất Dmin của cốt liệu.

Dmax là đườ ng kính lớ n nhất của cốt liệu tươ ng ứng vớ i cỡ sàng có lượ ng

sót tích lũy nhỏ hơ n và gần 10% nhất.Dmin là đườ ng kính nhỏ nhất của cốt liệu tươ ng ứng vớ i cỡ sàng có lượ ng

sót tích lũy lớ n hơ n và gần 90 nhất.

Thành phần hạt của đá (sỏi) phải thỏa mãn theo TCVN 177 -1987 như bảng5 - 9.

Bảng 5 - 9

Kích thướ c lỗ sàng Dmin ( maxmin DD2

1+ ) Dmax 1,25Dmax

Lượ ng sót tích lũy trên sàng % 90 - 100 40 - 70 0 - 10 0

Từ yêu cầu về thành phần hạt theo tiêu chuẩn trên ngườ i ta xây dựng biểu

đồ chuẩn (hình 5-3).

88







Sau khi sàng phân tích và tính k ết quả lượ ng sót tích lũy, ta vẽ đườ ng biểu

diễn cấ p phối hạt nếu đườ ng biểu diễn cấ p phối hạt nằm trong phạm vi cho phép

thì loại đá (sỏi) đó có đủ tiêu chuẩn về thành phần hạt để chế tạo bê tông.

Đườ ng kính cỡ hạt l ớ n nhấ t của đá

(sỏi, sỏi dăm) đượ c chọn để sử dụng phảiđảm bảo đồng thờ i các yêu cầu sau đây:

Không vượ t quá 1/5 kích thướ c nhỏ

nhất giữa các mặt trong của ván khuôn.

Không vượ t quá 3/4 kích thướ cthông thuỷ giữa hai thanh cốt thép k ề

nhau.

Không vượ t quá 1/3 chiều dày tấm, bản.Hình 5-3: Biể u đồ thành hần hạt của cố t liệu l ớ n

Không vượ t quá 1/3 đườ ng kính trong của ống bơ m bê tông (vớ i bê tông sử

dụng công nghệ bơ m).

Trong thực tế đá dăm, sỏi đượ c phân ra các cỡ hạt sau :Từ 5 đến 10 mm.

Lớ n hơ n 10 đến 20 mm .

Lớ n hơ n 20 đến 40 mm .Lớ n hơ n 40 đến 70 mm .

Trong thành phần hạt của cốt liệu lớ n hàm lượ ng hạt thoi, dẹt không vượ tquá 35% theo khối lượ ng, hàm lượ ng hạt mềm yếu và phong hóa không đượ clớ n hơ n 10% theo khối lượ ng.

Hàm l ượ ng t ạ p chấ t: Theo quy phạm hàm lượ ng tạ p chất sunfat và sunfit (tính theo SO3) trong

đá dăm, sỏi và sỏi dăm không đượ c vượ t quá 1% theo khối lượ ng.

Hàm lượ ng hạt sét, bùn, bụi xác định bằng cách r ửa không vượ t quá tr ị số

ở bảng 5-10. Trong đó cục sét không vượ t qúa 0,25%. Không cho phép có màngsét bao phủ các hạt đá dăm, sỏi và những tạ p chất bẩn khác như gỗ mục, lá cây,

rác... lẫn vào.

Bảng 5 - 10Hàm lượ ng sét, bùn, bụi cho phép không lớ n hơ n,

% khối lượ ng

Loại cốt liệu Đối vớ i bê tông mác dướ i300

Đối vớ i bê tông mác 300và cao hơ n

Đá dăm từ đá mác ma

và đá biến chất2 1

Đá dăm từ đá tr ầm tích 3 2

Sỏi và sỏi dăm 1 1

* Ghi chú :

H ạt thoi d ẹt là hạt có chiề u r ộng hoặc chiề u dày nhỏ hơ n hay bằ ng 1/3

chiề u dài. H ạt mề m yế u là các hạt đ á d ăm có giớ i hạn bề n khi nén ở tr ạng thái bão

hòa nướ c nhỏ hơ n 200.105 N/mm2 .

89







H ạt phong hóa là các hạt đ á d ăm nguồn g ố c mácma có giớ i hạn bề n khinén ở tr ạng thái bão hòa nướ c nhỏ hơ n 800.105 N/mm2 , hoặc các hạt đ á d ămnguồn g ố c biế n chấ t có giớ i hạn bề n nén ở tr ạng thái bão hòa nướ c nhỏ hơ n400.105 N/mm2.

5.2.5 . Phụ giaTrong công nghệ chế tạo bê tông hiện nay, phụ gia đượ c sử dụng khá phổ

biến. Phụ gia thườ ng sử dụng có 2 loại: Loại r ắn nhanh và loại hoạt động bề

mặt.

Phụ gia r ắ n nhanh thườ ng là các loại muối gốc clo (ví dụ CaCl2, NaCl,

FeCl3...) hoặc là hỗn hợ p của chúng. Do làm tăng nhanh quá trình thủy hóa mà

phụ gia r ắn nhanh có khả năng rút ngắn quá trình r ắn chắc của bê tông trong

điều kiện của bê tông trong điều kiện tự nhiên cũng như nâng cao cườ ng độ bê

tông sau khi bảo dưỡ ng nhiệt và ở tuổi 28 ngày.

Phụ gia hoạt động bề mặt mặc dù chỉ sử dụng một lượ ng nhỏ nhưng có khả năng cải thiện đáng k ể tính dẻo của hỗn hợ p bê tông và tăng cườ ng nhiều tính

chất khác của bê tông như tăng cườ ng độ chịu lực, tăng khả năng chống thấm

v.v... Trong đa số các tr ườ ng hợ p phụ gia dẻo và siêu dẻo là polime tổng hợ p:các dẫn xuất của nhựa melamin hoặc của axit naftalin sunforic và các loại khác.

Chúng nhận đượ c trên cơ sở của sản phẩm phụ của quá trình tổng hợ p hoá học.

Ngoài ra trong công nghệ bê tông ngườ i ta còn sử dụng phụ gia đa chức năng-hỗn hợ p của phụ gia r ắn nhanh và phụ gia hoạt động bề mặt.

5.3. Tính chất cơ bản của hỗn hợ p bê tôngTính công tác hay còn gọi là tính dễ tạo hình, là tính chất k ỹ thuật cơ bản

của hỗn hợ p bê tông, nó biểu thị khả năng lấ p đầy khuôn nhưng vẫn đảm bảo

đượ c độ đồng nhất trong một điều kiện đầm nén nhất định.Để đánh giá tính công tác của hỗn hợ p bê tông ngườ i ta thườ ng dùng hai

chỉ tiêu: Độ lưu động và độ cứng.

5.3.1. Độ l ư u động Là chỉ tiêu quan tr ọng nhất của

hỗn hợ p bê tông, nó đánh giá khả năng dễ chảy của hỗn hợ p bê tông

dướ i tác dụng của tr ọng lượ ng bản

thân hoặc rung động. Độ lưu động

đượ c xác định bằng độ sụt (SN, cm)

của khối hỗn hợ p bê tông trong khuôn hình nón cụt có kích thướ c tùy thuộc vào

cỡ hạt lớ n nhất của cốt liệu (hình 5-4 và bảng 5-11).

Hình 5-4: Khuôn nón cụt

Bảng 5 - 11Kích thướ c , mm

Loại khuônd D h

N01 100 ± 2 200 ± 2 300 ± 2

No2 150 ± 2 300 ± 2 450 ± 2

90







Cách xác định độ l ư u động của hỗ n hợ p bê tông Xác định độ lưu động SN (cm) theo TCVN 3106 - 1993 .

Dùng côn No1 để thử độ lưu động của hỗn hợ p bê tông hỗn hợ p bê tông có

cỡ hạt lớ n nhất của cốt liệu tớ i 40 mm, còn N

o

2 để thử hỗn hợ p bê tông có cỡ hạtlớ n nhất của cốt liệu bằng 70 hoặc 100mm. Tr ướ c khi xác định phải tẩy sạch bê

tông cũ, dùng giẻ ướ t lau sạch mặt trong của khuôn và các dụng cụ khác mà

trong quá trình thử sẽ tiế p xúc vớ i hỗn hợ p bê tông.

Đặt khuôn lên nền ẩm, cứng, phẳng, không thấm nướ c. Đứng lên gối đặtchân để cho khuôn cố định trong quá trình đổ và đầm hỗn hợ p bê tông trong

khuôn.

Đỗ hỗn hợ p bê tông qua phễu vàokhuôn làm 3 lớ p, mỗi lớ p chiếm 1/3 chiều

cao của khuôn. Sau khi đổ từng lớ p dùng

thanh thép tròn φ 16 mm và dài 60 cm

chọc đều trên toàn bề mặt hỗn hợ p bê tông

từ xung quanh vào giữa. Khi dùng khuôn N

o1 mỗi lớ p chọc 25 lần, khi dùng khuôn

No2 mỗi lớ p chọc 56 lần, lớ p đầu chọc suốt

chiều sâu, các lớ p sau chọc xuyên sâu vào

lớ p tr ướ c 2 - 3 cm. Sau khi đổ và đầm

xong lớ p thứ 3, nhấc phễu ra, đỗ thêm hỗnhợ p bê tông cho đầy lấy bay gạt phẳng miệng khuôn và dọn sạch xung quanh

đáy khuôn. Dùng tay ghì chặt khuôn xuống nền r ồi thả chân khỏi gối đặt chân,từ từ nhấc khuôn thẳng đứng trong khoảng thờ i gian 5 - 10 giây.

Hình 5-5: Cách đ o độ sụt của hỗ n hợ p bêtông

Đặt khuôn sang bên cạnh khối hỗn hợ p bê tông và đo chênh lệch chiều cao

giữa miệng khuôn vớ i điểm cao nhất của khối hỗn hợ p (hình 5 -5).

Khi dùng khuôn No1 số liệu đo đượ c làm tròn tớ i 0,5 cm chính là độ sụt của

hỗn hợ p bê tông cần thử. Khi dùng khuôn No2 số liệu đo đượ c phải chuyển về

k ết quả thử theo khuôn No1 bằng cách nhân vớ i hệ số 0,67.

Hỗn hợ p bê tông có độ sụt bằng 0 hoặc dướ i 1,0 cm đượ c coi như không có

tính lưu động khi đó đặc tr ưng tính dẻo của hỗn hợ p bê tông đượ c xác định

bằng cách thử độ cứng (ĐC, s).

5.3.2. Độ cứ ng

Hình 5-6: Dụng cụ xác định độ cứ ng củahỗ n hợ bê tôn

Độ cứng của hỗn hợ p bê tông (ĐC) là thờ igian rung động cần thiết (s) để san bằng và lèn

chặt hỗn hợ p bê tông trong bộ khuôn hình nón

cụt và hình lậ p phươ ng (hình 5- 6).

Xác định độ cứ ng (ĐC, s) theo TCVN 3107-

1993 bằng phươ ng pháp đơ n giản.

Dụng cụ chính để xác định độ cứng bao gồmkhuôn hình nón cụt và khuôn hình lậ p phươ ng có

kích thướ c trong 200 x 200 x 200 mm (hình 5-6).

91







K ẹ p chặt khuôn lậ p phươ ng lên bàn rung, đặt khuôn hình nón cụt vào trong

khuôn lậ p phươ ng, đổ hỗn hợ p bê tông, đầm chặt và nhấc khuôn hình nón cụt

lên như khi xác định độ lưu động. Sau đó đồng thờ i bật đầm rung và bấm đồng

hồ giây. Tiến hành rung cho tớ i khi hỗn hợ p bê tông san đầy các góc và tạo

thành mặt phẳng trong khuôn thì tắt đồng hồ và đầm rung, ghi lại thờ i gian đođượ c.

Thờ i gian đo đượ c nhân vớ i hệ số 0,7 chính là độ cứng của hỗn hợ p bê tông

(tính theo độ cứng xác định bằng nhớ t k ế Vebe) .

Theo chỉ tiêu độ lưu động và độ cứng ngườ i ta chia hỗn hợ p bê tông ra cácloại (bảng 5-12).

Bảng 5-12Loại hỗn hợ p

bê tôngSN(cm) ĐC(s)

Loại hỗn hợ p bê tông

SN(cm) ĐC(s)

Đặc biệt cứng

Cứng cao

Cứng

Cứng vừa

-

-

-

-

>300

150-200

60-100

30-45

Kém dẻo

Dẻo

R ất dẻo

Nhão

1-4

5-8

10-12

15-18

15-20

0-10

-

-

5.3.3. Khả năng giữ nướ cĐây là tính chất nhằm để đảm bảo độ đồng nhất của hỗn hợ p bê tông trong

quá trình vận chuyển, đổ khuôn và đầm nén. Khi đầm nén hỗn hợ p bê tông dẻo,

các hạt cốt liệu có khuynh hướ ng chìm xuống và xích lại gần nhau, nướ c bị ép

tách ra khỏi cốt liệu và cốt thép, nổi lên phía trên cùng vớ i xi măng chui qua k ẽ

hở của cố p pha ra ngoài, tạo thành những lỗ r ỗng, làm khả năng chống thấm

nướ c của bê tông giảm. Một phần nướ c thừa đọng lại bên trong hỗn hợ p tạo

thành những hốc r ỗng, ảnh hưở ng xấu đến cấu trúc và tính chất của bêtông.

Việc giảm lượ ng nướ c nhào tr ộn và nâng cao khả năng giữ nướ c của hỗn

hợ p bêtông có thể thực hiện bằng sử dụng phụ gia hoạt động bề mặt và lựa chọnthành phần hạt cốt liệu một cách hợ p lý.

5.3.4. Các yếu tố ảnh hưở ng đến tính công tác của hỗn hợ p bê tông Lượ ng nướ c nhào tr ộn: Là yếu tố quan tr ọng quyết định tính công tác của

hỗn hợ p bê tông. Lượ ng nướ c nhào tr ộn bao gồm lượ ng nướ c tạo ra hồ xi măngvà lượ ng nướ c dùng cho cốt liệu (độ cần nướ c) để tạo ra độ dẻo cần thiết cho

quá trình thi công.

Khả năng hấ p thụ nướ c (độ cần nướ c) của cốt liệu là một đặc tính công

nghệ quan tr ọng của nó. Khi diện tích bề mặt các hạt cốt liệu thay đổi, hay nói

cách khác tỷ lệ các cấ p hạt của cốt liệu, độ lớ n của nó và đặc tr ưng bề mặt của

cốt liệu thay đổi thì độ cần nướ c cũng thay đổi. Vì vậy, khi xác định thành phần

bê tông thì việc xác định tỷ lệ cốt liệu nhỏ-cốt liệu lớ n tối ưu để đảm bảo cho hồ

xi măng nhỏ nhất là r ất quan tr ọng.

Để đảm bảo cho bê tông có cườ ng độ yêu cầu thì tỷ lệ nướ c - xi măng phải

giữ ở giá tr ị không đổi và do đó khi độ cần nướ c của cốt liệu tăng thì dẫn đến chi

phí quá nhiều xi măng.

92







Việc xây dựng lượ ng nướ c nhào

tr ộn phải thông qua các chỉ tiêu về tính

công tác có tính đến loại và độ lớ n của

cốt liệu (hình 5 - 7).

Khi lượ ng nướ c còn quá ít, dướ itác dụng của lực hút phân tử, nướ c chỉ đủ để hấ p phụ trên bề mặt vật r ắn mà

chưa tạo ra độ lưu động của hỗn hợ p.

Lượ ng nướ c tăng lên đến một giớ i hạnnào đó sẽ xuất hiện nướ c tự do, màng

nướ c trên bề mặt vật r ắn dày thêm, nội

ma sát giữa chúng giảm xuống, độ lưu

động tăng lên. Lượ ng nướ c ứng vớ i lúc

hỗn hợ p bê tông có độ lưu động tốt nhất

mà không bị phân tầng gọi là khả nănggiữ nướ c của hỗn hợ p bê tông. Đối vớ ihỗn hợ p bê tông dùng xi măng

pooclăng, lượ ng nướ c đó khoảng 1,65 NTC (NTC-lượ ng nướ c tiêu chuẩn của ximăng).

Hình 5-7: Lượ ng nướ c dùng cho 1m3 bê tông

phụ thuộc vào cố t liệu.a) H ỗ n hợ p bê tông d ẻo; b)H ỗ n hợ p bê tông cứ ng1. d max=70mm; 2. d max=40mm;3. d max=20mm; 4. d max=10mm

Loại và l ượ ng xi măng : Nếu hỗn hợ p bê tông có đủ xi măng để cùng vớ inướ c lấ p đầy lỗ r ỗng của cốt liệu, bọc và bôi tr ơ n bề mặt của chúng thì độ dẻo sẽ tăng.

Độ lưu động còn phụ thuộc vào loại xi măng và phụ gia vô cơ nghiền mịn,

vì bản thân mỗi loại xi măng sẽ có đặc tính riêng về các chỉ tiêu lượ ng nướ c tiêuchuẩn, độ mịn, thờ i gian đông k ết và r ắn chắc.

Lượ ng hỗ n hợ p xi măng: Nếu vữa xi măng (hồ xi măng + cốt liệu nhỏ) chỉ đủ để lấ p đầy lỗ r ỗng của cốt liệu lớ n thì hỗn hợ p bê tông r ất cứng, quá trình thicông sẽ khó khăn.

Để tạo cho hỗn hợ p có độ dẻo cần thiết thì phải đẩy xa các hạt cốt liệu lớ nvà bọc xung quanh chúng một lớ p hỗn hợ p xi măng, do đó thể tích phần hỗn hợ psẽ bằng thể tích phần r ỗng trong cốt liệu lớ n nhân vớ i hệ số tr ượ t α (1,05 - 1,15

đối vớ i hỗn hợ p bê tông cứng; 1,2 - 1,5 đối vớ i hỗn hợ p bê tông dẻo) .

Phụ gia hoạt động bề mặt (phụ gia dẻo hoặc siêu dẻo) mặc dù cho vào hỗnhợ p bê tông vớ i một lượ ng nhỏ (0,15-1,2% khối lượ ng ximăng) nhưng có tác

dụng pha loãng hỗn hợ p bê tông. Phụ gia siêu dẻo cho phép sử dụng để chế tạo

các sản phẩm bê tông khi thi công bằng bơ m và vận chuyển bê tông trong các

đườ ng ống, đồng thờ i giảm đáng k ể tỉ lệ N/X mà vẫn đảm bảo độ lưu động và có

thể tạo ra các loại bê tông mác cao. Cũng cần chú ý r ằng phụ gia hoạt động bề

mặt phần nào làm kéo dài quá trình thuỷ hoá của xi măng và làm chậm tốc độ

phát triển của bê tông. Khi sử dụng các loại phụ gia dẻo ta có thể giảm đượ c 10

- 15% lượ ng nướ c so vớ i bê tông thườ ng, nếu là phụ gia siêu dẻo thì có thể giảm

đượ c 15- 30% lượ ng nướ c và nâng cao các đặc tính k ỹ thuật cho bê tông.Gia công chấ n động: Là biện pháp có hiệu quả để làm cho hỗn hợ p bê tông

cứng và kém dẻo tr ở thành dẻo và chảy, dễ đổ khuôn và đầm chặt.

93







5.3.5. Cách lự a chọn tính công tác cho hỗn hợ p bê tôngKhi thiết k ế cấ p phối cũng như khi thi công bê tông, cần lựa chọn các chỉ

tiêu tính công tác của hỗn hợ p bê tông cho thích hợ p. Chọn các chỉ tiêu tính

công tác của hỗn hợ p bê tông phải tuỳ theo loại k ết cấu, mật độ cốt thép, phươ ng pháp chế tạo, khoảng cách vận chuyển và điều kiện thờ i tiết.

Dựa vào loại k ết cấu, mật độ cốt thép, có thể tham khảo cách lựa chọn ở bảng 5-13.

Bảng 5 -13Độ sụt SN (cm)

Dạng k ết cấuTối đa Tối thiểu

Móng và tườ ng móng bê tông cốt thép 9 ÷ 10 3 ÷ 4

Móng bê tồng, giếng chìm, tườ ng phần ngầm 9 ÷ 10 3 ÷ 4

Dầm, tườ ng, cột bê tông cốt thép 11 ÷ 12 3 ÷ 4Đườ ng, nền 9 ÷ 10 3 ÷ 4

Bê tông khối lớ n, sàn bê tông cốt thép 7 ÷ 8 3 ÷ 4

5.4. Cấu trúc của bê tông5.4.1. Sự hình thành cấu trúc của bê tôngSau khi tạo hình các cấu tử của hỗn hợ p bê tông đượ c sắ p xế p chặt chẽ hơ n.

Cùng vớ i sự thuỷ hoá của xi măng, cấu trúc của bê tông đượ c hình thành. Giai

đoạn này gọi là giai đoạn hình thành cấu trúc.

Khoảng thờ i gian hình thành cấu trúc, cũng như cườ ng độ đầu tiên của bê

tông phụ thuộc vào thành phần của bê tông, dạng chất k ết dính và phụ gia hoá

học. Hỗn hợ p bê tông cứng và kém dẻo vớ i tỷ lệ nướ c-xi măng không lớ n có

giai đoạn hình thành cấu trúc ngắn. Việc dùng xi măng và phụ gia r ắn nhanh rútngắn giai đoạn hình thành cấu trúc. Trong tr ườ ng hợ p cần duy trì tính công tác

của hỗn hợ p bê tông trong lúc vận chuyển cũng như thờ i tiết nóng có thể dùng

phụ gia chậm cứng r ắn.

5.4.2. Cấu trúc v ĩ mô và cấu trúc vi mô C ấ u trúc vĩ mô: Bê tông là loại vật liệu có cấu trúc v ĩ mô phức tạ p. Trong

một đơ n vị thể tích hỗn hợ p bê tông đã lèn chặt bao gồm thể tích của cốt liệuVcl, thể tích hồ xi măng Vh và thể tích lỗ r ỗng khí Vk : Vcl + Vh + Vk = 1

Khi thi công nếu đầm nén tốt thể tích lỗ r ỗng khí sẽ giảm đi, điều đó cho phép tăng cườ ng độ chịu lực, tăng khả năng chống thấm và cải thiện nhiều tính

chất k ỹ thuật khác. Cần lưu ý đến tỷ lệ N/X, lượ ng nướ c, lượ ng xi măng phải

thích hợ p để đảm bảo cấu trúc của bê tông đượ c đặc chắc.C ấ u trúc vi mô của bê tông đượ c đặc tr ưng bằng cấu trúc của vật r ắn, độ

r ỗng và đặc tr ưng của lỗ r ỗng trong từng cấu tử tạo nên bê tông (cốt liệu, đá xi

măng) cũng như cấu tạo của lớ p tiế p xúc giữa chúng.

Lượ ng nướ c nhào tr ộn một phần dùng để bôi tr ơ n hạt cốt liệu, một phầndùng để tạo thành hồ của đá ximăng, còn một phần bị cốt liệu r ỗng hút vào. Vì

vậy hỗn hợ p bê tông dẻo sau khi đổ khuôn còn có xảy ra sự tách nướ c ở bên

94







trong, nướ c sẽ đọng lại trên bề mặt hạt cốt liệu lớ n và làm yếu mối liên k ết giữa

chúng vớ i phần vữa.

Độ bền của mối liên k ết giữa cốt liệu và đá xi măng phụ thuộc vào bản chất

của cốt liệu, vào độ r ỗng, độ nhám của bề mặt, độ sạch của cốt liệu, cũng như

vào loại xi măng và độ hoạt tính của nó; vào tỷ lệ N/X và điều kiện r ắn chắc của bê tông.

Độ r ỗng trong bê tông bao gồm những lỗ r ỗng nhỏ li ti và lỗ r ỗng mao

quản. Độ r ỗng của nó có thể lên tớ i 10 -15% và bao gồm:

- Lỗ r ỗng trong đá xi măng (lỗ r ỗng gen, lỗ r ỗng mao quản, lỗ r ỗng do khícuốn vào);

- Lỗ r ỗng trong cốt liệu;

- Lỗ r ỗng giữa các hạt cốt liệu (khoảng không gian giữa các hạt cốt liệukhông đượ c chèn hồ xi măng).

Để nâng cao độ đặc của bê tông trong quá trình thi công cần lưu ý các biện pháp

k ỹ thuật để hạn chế tối đa lỗ r ỗng giữa các hạt cốt liệu, nhờ đó có thể cải thiệncấu trúc của bê tông theo hướ ng có lợ i.

5.5. Tính chất cơ bản của bê tông5.5.1. Cườ ng độ chịu lự c

Khái ni ệm về cườ ng độ ch ị u l ự c và mác của bê tông theo cườ ng độ ch ị unén

Cườ ng độ chịu lực là một đặc tr ưng cơ bản của bê tông. Trong k ết cấu xây

dựng, bê tông có thể làm việc ở những tr ạng thái khác nhau: nén, kéo, uốn, tr ượ tv.v... Trong đó bê tông làm việc ở tr ạng thái chịu nén là tốt nhất, còn khả năng

chịu kéo của bê tông r ất kém chỉ bằng (10

1

15

1÷ ) khả năng chịu nén. Căn cứ vào

khả năng chịu nén ngườ i ta định ra mác của bê tông.

Mác theo cườ ng độ chịu nén ký hiệu bằng chữ M là chỉ tiêu cơ bản nhất đối

vớ i mọi loại bê tông k ết cấu, đượ c sử dụng để thiết k ế cấ p phối bê tông, thiết k ế,

tính toán k ết cấu cho các công trình xây dựng.

Ngoài việc quy định mác theo cườ ng độ chịu nén tùy thuộc vào từng loại bê

tông có yêu cầu khác nhau còn có quy định về mác theo khả năng chịu kéo, khả

năng chống thấm. Mác bê tông theo cườ ng độ chịu nén là tr ị số giớ i hạn cườ ng độ chịu nén

trung bình của các mẫu thí nghiệm hình khối lậ p phươ ng cạnh 15 cm đượ c chế

tạo và bảo dưỡ ng 28 ngày trong điều kiện tiêu chuẩn (nhiệt độ 27 ± 2oC và độ

ẩm 95 ÷ 100%).

Theo TCVN 6025:1995 mác của bê tông nặng xác định trên cơ sở cườ ng độ

chịu nén đượ c phân loại như trong bảng 5 - 14.

Phươ ng pháp xác đị nh cườ ng độ ch ị u nén Rn ( TCVN 3118 - 1993) .Để xác định cườ ng độ nén của bê tông ngườ i ta đúc các viên mẫu chuẩn

hình lậ p phươ ng cạnh 15 cm, cũng có thể đúc các viên mẫu có hình dạng và kíchthướ c khác.

95







Kích thướ c ở cạnh nhỏ nhất của mỗi viên mẫu tùy theo cỡ hạt lớ n nhất của

cốt liệu dùng để chế tạo bê tông đượ c quy định trong bảng 5 - 15.

Bảng 5 - 14Mác bê tông Cườ ng độ nén ở tuổi 28 ngày không nhỏ hơ n, kG/cm

2

M100 100M125 125

M150 150

M200 200

M250 250

M300 300

M350 350

M400 400

M450 450

M500 500M600 600

M800 800

Bảng 5 - 15Cỡ hạt lớ n nhất

của cốt liệuKích thướ c cạnh nhỏ nhất của viên mẫu (cạnh mẫu hình lậ p phươ ng, cạnh thiết diện mẫu lăng tr ụ, đườ ng kính mẫu tr ụ)

10 và 20 100

40 150

70 200

100 300

Khi tiến hành thí nghiệm cườ ng độ nén bằng các viên mẫu khác viên mẫu

chuẩn ta phải chuyển về cườ ng độ của viên mẫu chuẩn.Cườ ng độ nén của viên mẫu chuẩn đượ c xác định theo công thức:

F

PK R n = kG/cm2

Trong đ ó : - P : Tải tr ọng phá hoại mẫu, kG (daN).- F : Diện tích chịu lực nén của viên mẫu, cm2

- K: Hệ số chuyển đổi k ết quả thử nén các mẫu bê tông kích

thướ c khác chuẩn về cườ ng độ của viên mẫu chuẩn kích thướ c150 x 150 x 150mm. Giá tr ị K lấy theo bảng 5 - 16.

Bảng 5 - 16Hình dáng và kích thướ c của mẫu, mm Hệ số chuyển đổi

100 x 100 x 100 0,91

150 x 150 x 150 1,00

200 x 200 x 200 1,05

Mẫu lậ p phươ ng

300 x 300 x 300 1,10

71,4 x 143 và 100 x 200 1,16150 x 300 1,20Mẫu tr ụ 200 x 400 1,24

96







Khi nén các mẫu nửa dầm giá tr ị hệ số chuyển cũng đượ c lấy như mẫu hình

lậ p phươ ng cùng diện tích chịu nén.

Khi thử các mẫu tr ụ đượ c khoan, cắt từ các cấu kiện hoặc sản phẩm mà tỷ

số chiều cao so vớ i đườ ng kính của chúng nhỏ hơ n 2 thì k ết quả cũng tính theocông thức và hệ số K ở trên nhưng đượ c nhân thêm vớ i hệ số K’ lấy theo bảng

5-17.

Bảng 5 - 17

Tỷ lệ d

H 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0

Giá tr ị K’ 0,99 0,98 0,97 0,95 0,94 0,93 0,92 0,91 0,90 0,89

Cườ ng độ chịu nén của bê tông đượ c xác định từ các giá tr ị cườ ng độ nén

của các viên trong tổ mẫu bê tông như sau:So sánh các giá tr ị cườ ng độ nén lớ n nhất và nhỏ nhất vớ i cườ ng độ nén của

viên mẫu trung bình nếu hai giá tr ị đó đều không chênh lệch quá 15% so vớ icườ ng độ nén của viên mẫu trung bình thì cườ ng độ nén của bê tông đượ c tính

bằng trung bình số học của ba k ết quả thử trên ba viên mẫu. Nếu một trong hai

giá tr ị đó lệch quá 15% so vớ i cườ ng độ nén của viên mẫu trung bình thì bỏ cả

hai k ết quả lớ n nhất và nhỏ nhất. Khi đó cườ ng độ nén của bê tông là cườ ng độ

nén của một viên mẫu còn lại.

Trong tr ườ ng hợ p tổ mẫu bê tông chỉ có hai viên thì cườ ng độ nén của bê

tông đượ c tính bằng trung bình số học k ết quả thử của hai viên mẫu đó.Các yế u t ố ảnh hưở ng đế n cườ ng độ ch ị u l ự c của bê tông

Đá xi măng (mác xi măng và tỷ lệ N

X) có ảnh hưở ng lớ n đến cườ ng độ của

bê tông. Sự phụ thuộc của cườ ng độ bê tông vào tỷ lệ N

Xthực chất là phụ thuộc

vào thể tích r ỗng tạo ra do lượ ng nướ c dư thừa. Hình 5 - 8 biểu thị mối quan hệ

giữa cườ ng độ bê tông và lượ ng nướ c nhào tr ộn.

Độ r ỗng tạo ra do lượ ng nướ c thừa có

thể xác định bằng công thức:

Hình 5-8: S ự phụ thuộc của cườ ng độ bê tông vào l ượ ng nướ c nhào tr ộn

a-Vùng hỗ n hợ p bê tông cứ ngkhông đầm chặt đượ c;b-Vùng hỗ n hợ p bê tông có cườ ng độ và độ đặc cao;

c-Vùng hỗ n hợ p bê tông d ẻo;d-Vùng hỗ n hợ p bê tông chả y

.100%1000

.Xω Nr

−=

Trong đ ó: N, X: Lượ ng nướ c và lượ ng

xi măng trong 1m3 bê tông, kg.

ω: Lượ ng nướ c liên k ết hóa học tính

bằng % khối lượ ng xi măng. Ở tuổi 28

ngày lượ ng nướ c liên k ết hóa học khoảng

15 - 20%.

Mối quan hệ giữa cườ ng độ bê tông

vớ i mác xi măng, tỷ lệ N

Xđượ c biểu thị qua

97







công thức Bolomey-Skramtaev sau:

Đối vớ i bê tông có 2,51,4 N

X÷= thì: ⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ −= 5,0 N

X.AR R X b . (5-1)

Đối vớ i bê tông có 2,5 N

X

> thì : ⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ += 0,5 N

X

.R AR X1 b . (5-2)

Trong đ ó :

R b: Cườ ng độ nén của bê tông ở tuổi 28 ngày, kG/ cm2.

R X: Mác của xi măng (cườ ng độ), kG/cm2. A, A1 là hệ số đượ c xác định theo chất lượ ng vật liệu và phươ ng pháp xác

định mác xi măng (bảng 5-18).

N

X: Tỷ lệ xi măng/nướ c .

Bảng 5 - 18Hệ số chất lượ ng vật liệu A và A1

Hệ số A và A1 ứng vớ i phươ ng

pháp thử mác xi măng.TCVN 6016:95 TCVN 4032:85

Chất

lượ ng

vậtliệu

Chỉ tiêu đánh giá

A A1 A A1

Tốt

- Xi măng hoạt tính cao không tr ộn phụ

gia thuỷ.

- Cốt liệu: Đá sạch, cườ ng độ cao, cấ p phối hạt tốt. Cát sạch, Mdl = 2.4 ÷ 2.7

0.54 0.34 0.6 0.38

Trung

bình

- Xi măng hoạt tính trung bình, xi

măng poóc lăng hỗn hợ p chứa 10 ÷

15% phụ gia thuỷ.

- Cốt liệu: Đá có chất lượ ng phù hợ pTCVN1771:1987.Cát phù hợ p TCVN

1770:1986, có Mdl = 2 ÷ 2.4

0.5 0.32 0.55 0.35

Kém

- Xi măng hoạt tính thấ p, xi măng poóc

lăng hỗn hợ p chứa trên 15% phụ gia

thuỷ.- Cốt liệu: Đá có 1chỉ tiêu chưa phù

hợ p TCVN 1771:1987. Cát nhỏ Mdl< 2.

0.45 0.29 0.5 0.32

C ố t liệu : Sự phân bố giữa các hạt cốt liệu và tính chất của nó (độ nhám, số lượ ng lỗ r ỗng, tỉ diện tích) có ảnh hưở ng đến cườ ng độ của bê tông. Bình thườ ng

hồ xi măng lấ p đầy lỗ r ỗng giữa các hạt cốt liệu và đẩy chúng ra xa nhau vớ i cự

ly bằng 2- 3 lần đườ ng kính hạt xi măng. Trong tr ườ ng hợ p này do phát huyđượ c vai trò của cốt liệu nên cườ ng độ của bê tông khá cao và yêu cầu cốt liệu

có cườ ng độ cao hơ n cườ ng độ bê tông 1,5 - 2 lần. Khi bê tông chứa lượ ng hồ xi

măng lớ n hơ n, các hạt cốt liệu bị đẩy ra xa nhau hơ n đến mức hầu như không cótác dụng tươ ng hỗ vớ i nhau. Khi đó cườ ng độ của đá xi măng và cườ ng độ vùng

98







tiế p xúc đóng vai trò quyết định đến cườ ng độ bê tông, nên yêu cầu về cườ ng

độ của cốt liệu ở mức thấ p hơ n.

Vớ i cùng một liều lượ ng pha tr ộn như nhau thì bêtông dùng đá dăm có

thành phần hạt hợ p quy phạm sẽ cho cườ ng độ cao hơ n khi dùng sỏi.

C ấ u t ạo của bê tông biểu thị bằng độ đặc của nó, có ảnh hưở ng đến cườ ngđộ của bê tông. Độ đặc càng cao, cườ ng độ của bê tông càng lớ n. Khi thiết k ế

thành phần bê tông ngoài việc đảm bảo cho bê tông có độ đặc cao thì việc lựa

chọn độ dẻo và phươ ng pháp thi công thích hợ p có ý ngh ĩ a quan tr ọng.

Đối vớ i mỗi hỗn hợ p bê tông, ứng vớ i một điều kiện đầm nén nhất định sẽ

có một tỷ lệ nướ c thích hợ p. Nếu tăng mức độ đầm nén thì tỷ lệ nướ c thích hợ psẽ giảm xuống và cườ ng độ bê tông tăng lên.

Cườ ng độ bê tông phụ thuộc vào mức độ đầm chặt thông qua hệ số lèn K l.

V

Vl

ρ

'ρK =

Trong đ ó :

- ρ’v : Khối lượ ng thể tích thực tế của hỗn hợ p bê tông sau khi lèn chặt,

kg/m3

- ρ v : Khối lượ ng thể tích tính toán của hỗn hợ p bê tông, kg/m3.

Thông thườ ng hệ số lèn chặt K l = 0,9 - 0,95, riêng vớ i hỗn hợ p bê tông

cứng, thi công phù hợ p thì hệ số lèn chặt có thể đạt 0,95 - 0,98.

Phụ gia t ăng d ẻo có tác dụng làm tăng tính dẻo cho hỗn hợ p bê tông nên có

thể giảm bớ t lượ ng nướ c nhào tr ộn, do đó cườ ng độ của bê tông sẽ tăng lên đáng

k ể. Phụ gia r ắ n nhanh có tác dụng đẩy nhanh quá trình thủy hóa của xi măng

nên làm tăng nhanh sự phát triển cườ ng độ bê tông dưỡ ng hộ trong điều kiện tự

nhiên cũng như ngay sau khi dưỡ ng hộ nhiệt.

C ườ ng độ bêtông t ăng theo tuổ i của nó: Trong quá trình r ắn chắc cườ ng độ

bêtông không ngừng tăng lên. Từ 7 đến 14 ngày đầu cườ ng độ phát triển nhanh,

sau 28 ngày chậm dần và có thể tăng đến vài năm gần như theo quy luật logarit:R

R

lgy

lg28

y

28

= ; vớ i 3 < y < 90. (5-3)

Trong đ ó :- R y ; R 28 : Cườ ng độ bê tông ở tuổi y và 28 ngày, kG/cm

2.

- y : Tuổi của bê tông, ngày.

Điề u kiện môi tr ườ ng bảo d ưỡ ng : Trong môi tr ườ ng nhiệt độ, độ ẩm cao sự

tăng cườ ng độ có thể kéo dài trong nhiều năm, còn trong điều kiện khô hanh

hoặc nhiệt độ thấ p sự tăng cườ ng độ trong thờ i gian sau này là không đáng k ể.

Khi dùng hơ i nướ c nóng để bảo dưỡ ng bê tông làm cho cườ ng độ bê tông tăng

r ất nhanh trong thờ i gian vài ngày đầu nhưng sẽ làm cho bê tông tr ở lên giòn

hơ n và có cườ ng độ cuối cùng thấ p hơ n so vớ i bê tông đượ c bảo dưỡ ng trong

điều kiện tiêu chuẩn. Điề u kiện thí nghiệm : Khi bị nén, ngoài biến dạng co ngắn theo phươ ng lực

tác dụng, bê tông còn bị nở ngang. Thông thườ ng chính sự nở ngang quá mức

99







làm bê tông bị phá vỡ , nếu hạn chế đượ c độ nở ngang có thể làm tăng khả năng

chịu nén của bê tông. Trong thí nghiệm, nếu không bị bôi tr ơ n mặt tiế p xúc giữa

các mẫu và bàn máy nén thì tại mặt đó sẽ xuất hiện lực ma sát có tác dụng cản

tr ở sự nở ngang và làm tăng cườ ng độ của mẫu so vớ i khi bôi tr ơ n mặt tiế p xúc.

Ảnh hưở ng của lực ma sát giảm dần từ mặt tiế p xúc đến khoảng giữa mẫu, vìvậy mẫu khối vuông có kích thướ c bé sẽ có cườ ng độ cao hơ n so vớ i mẫu có

kích thướ c lớ n và mẫu lăng tr ụ có cườ ng độ chỉ bằng khoảng 0.8 lần cườ ng độ

mẫu khối vuông có cùng cạnh đáy. Nếu thí nghiệm vớ i mặt tiế p xúc đượ c bôitr ơ n để bê tông đượ c tự do nở ngang sẽ không có sự khác biệt như vừa nêu.

Tốc độ gia tải khi thí nghiệm cũng ảnh hưở ng đến cườ ng độ mẫu. Khi gia

tải r ất chậm, cườ ng độ bê tông chỉ đạt khoảng 0,85 giá tr ị so vớ i tr ườ ng hợ p giatải bình thườ ng.

5.5.2. Tính thấm nướ c của bê tôngDướ i áp lực thuỷ t ĩ nh nướ c có thể thấm qua những lỗ r ỗng mao quản. Thực

tế nướ c chỉ thấm qua những lỗ r ỗng có đườ ng kính lớ n hơ n 1μm, vì màng nướ chấ p phụ trong các mao quản đã có chiều dày đến 0,5μm.

Đối vớ i các công trình có yêu cầu về độ chống thấm nướ c thì cần phải xác

định độ chống thấm theo áp lực thuỷ t ĩ nh thực dụng. Căn cứ vào chỉ tiêu này

chia bê tông thành các loại mác chống thấm: CT-2, CT-4, CT-6, CT-8, CT-10,

CT-12 (hoặc B2, B4, B6, B8, B10, B12).

Tính chống thấm của bê tông đượ c xác định theo TCVN3116:1993.

Để kiểm tra mức độ chống thấm của bê tông cần chuẩn bị 6 mẫu thí

nghiệm hình tr ụ d = h = 150 mm. Sau khi lắ p các mẫu vào thiết bị thí nghiệm

(hình 5-9) sẽ bơ m nướ c tạo áp lực tăng dần từng cấ p, mỗi cấ p 2 daN/cm2. Thờ i

gian giữ mẫu ở mỗi cấ p áp lực nướ c là 16 giờ . Tiến hành tăng áp tớ i khi thấy

trên bề mặt viên mẫu nào xuất hiện nướ c thấm qua thì khoá van và ngừng thử

viên mẫu đó. Sau đó tiế p tục thử các mẫu còn lại.

Độ chống thấm nướ c của bê tông đượ c xác định bằng áp lực nướ c tối đa(atm) mà ở áp lực đó có 4 trong 6 mẫu thử chưa bị nướ c thấm qua.

Hình 5-9: Thiét bị xác định tính chố ng thấ m của bêtông1.Bơ m ; 2.Thùng đẳ ng áp ; 3. Đồng hồ áp l ự c ; 4.Van chịu áp l ự c ; 5.M ẫ u thử ; 6. Áo mẫ u.

100







5.5.3 . Tính co nở thể tích Trong quá trình r ắn chắc, bê tông thườ ng phát sinh biến dạng thể tích, nở ra

trong nướ c và co lại trong không khí. Về giá tr ị tuyệt đối độ co lớ n hơ n nở 10

lần. Ở một giớ i hạn nhất định độ nở có thể làm tốt hơ n cấu trúc của bê tông, còn

hiện tượ ng co ngót luôn luôn kéo theo hậu quả xấu.Bê tông bị co ngót do nhiều nguyên nhân, tr ướ c hết là sự mất nướ c trong

các gel đá xi măng. Khi mất nướ c các mầm tinh thể xích lại gần nhau và đồng

thờ i các gel cùng dịch chuyển làm cho bê tông bị co. Quá trình cacbonat hóahyđrôxi can xi trong đá xi măng cũng là nguyên nhân gây ra co ngót, co ngót

còn là hậu quả của việc giảm thể tích tuyệt đối của hệ xi măng - nướ c.

Do bị co ngót nên bê tông bị nứt, giảm cườ ng độ, độ chống thấm, độ ổn

định của bê tông và bê tông cốt thép trong môi tr ườ ng xâm thực.

Vì vậy đối vớ i những k ết cấu bê tông có chiều dài và diện tích lớ n, để tránh

nứt ngườ i ta phân đoạn để tạo thành các khe co giãn.

Độ co ngót phát triển mạnh trong thờ i k ỳ đầu và giảm dần theo thờ i gian

sau đó tắt hẳn.

Tr ị số co ngót phụ thuộc vào lượ ng, loại ximăng, lượ ng nướ c, tỷ lệ cát trong hỗn hợ p cốt liệu

và chế độ bảo dưỡ ng. Độ co ngót trong đá xi măng

lớ n hơ n trong hỗn hợ p và bê tông (hình 5-10).

Ngoài ra độ co ngót còn phụ thuộc vào chế độ

bảo dưỡ ng. Khi bảo dưỡ ng nhiệt ẩm độ co ngót

xảy ra mạnh và nhanh chóng hơ n trong điều kiện

thườ ng nhưng tr ị số cuối cùng lại nhỏ hơ n 10 -15%. Nhiệt độ chưng hấ p càng cao, độ co ngót

cuối cùng càng nhỏ. Khi chưng áp, độ co ngót còn nhỏ hơ n 2 lần

so vớ i trong không khí.

Hình 5-10: Độ co ngót:1-C ủa đ á xi măng; 2-C ủa vữ a;

3-C ủa bê tông

Nếu như bê tông tr ướ c đây cứng r ắn trong điều kiện thườ ng, sau đó đem đặt

trong nướ c hay trong môi tr ườ ng có độ ẩm lớ n hơ n độ ẩm của bê tông thì thể

tích của nó tăng lên đó là hiện tượ ng biến dạng nở của bê tông. Biến dạng nở của bê tông ở trong nướ c là do tăng chiều dày của màng nướ c hấ p phụ của các

tinh thể trong cấu trúc gel của đá xi măng.Cũng như co ngót, biến dạng nở phát triển mạnh trong thờ i k ỳ đầu và giảm

dần theo thờ i gian sau đó tắt hẳn.

5.5.4. Tính chịu nhiệtKhông nên sử dụng bê tông nặng trong môi tr ườ ng chịu tác dụng lâu dài

của nhiệt độ lớ n hơ n 2500C. Khi có nhiệt độ 250

0C - 300

0C tác dụng lâu dài,

cườ ng độ bê tông giảm đi rõ r ệt do nướ c tự do, nướ c liên k ết trong đá xi măng bị tách ra làm cho đá xi măng co lại dẫn đến phá hoại cấu trúc của bê tông.

Khi nâng nhiệt độ đến 500 - 5500

C hoặc cao hơ n bê tông sẽ bị phá hoạinhanh.

101







Trong thực tế bê tông nặng có thể chịu đượ c nhiệt độ đến 12000C trong một

thờ i gian ngắn do bê tông gặ p nhiệt độ cao, lớ p ngoài cùng của k ết cấu bị phá

hoại và tạo nên một màng xố p có tác dụng cách nhiệt, làm cho nhiệt truyền vào

bên trong chậm. Nhưng nếu nhiệt độ tác dụng lên bê tông cao hơ n hoặc lâu hơ n

thì bê tông sẽ tiế p tục bị phá hoại. Như vậy khi xây dựng các công trình hay bộ phận k ết cấu thườ ng xuyên

tiế p xúc vớ i nhiệt độ cao ngườ i ta phải dùng các loại bê tông chịu nhiệt.

5.6. Thiết k ế thành phần bê tông nặng5.6.1. Khái niệm

Thiết k ế thành phần bê tông là tìm ra tỷ lệ hợ p lý các loại nguyên vật liệunướ c, xi măng, cát, đá hoặc sỏi cho 1m3 bê tông sao cho đạt các chỉ tiêu k ỹ thuật

và kinh tế.

Thành phần của bêtông đượ c biểu thi bằng khối lượ ng các loại vật liệudùng trong 1m3 bê tông hay bằng tỷ lệ về khối lượ ng (hoặc thể tích) trên một

đơ n vị khối lượ ng (hoặc thể tích) xi măng.

Để tính toán đượ c thành phần của bê tông phải dựa vào một số điều kiệnnhư :

C ườ ng độ bê tông yêu cầu (mác bê tông): Thông thườ ng ngườ i ta lấy cườ ng

độ chịu nén của bê tông sau 28 ngày dưỡ ng hộ làm cườ ng độ yêu cầu.

Tính chấ t của công trình: Phải biết đượ c công trình làm việc trong môi

tr ườ ng nào, trên khô hay dướ i nướ c, có ở trong môi tr ườ ng xâm thực mạnh

không?

Đặc đ iể m của k ế t cấ u công trình: K ết cấu có cốt thép hay không có cốtthép, cốt thép dày hay thưa, biết tiết diện của công trình r ộng hay hẹ p... Mục

đích là để lựa chọn độ dẻo của hỗn hợ p bê tông và độ lớ n của đá (sỏi) cho hợ plý.

Điề u kiện nguyên vật liệu : Như mác và loại xi măng, loại cát, đá dăm hay

sỏi và các chỉ tiêu cơ lý của chúng.

Điề u kiện thi công : Thi công bằng cơ giớ i hay thủ công.

5.6.2. Phươ ng pháp thiết k ế thành phần bê tông

Để thiết k ế cấ p phối bê tông có thể thực hiện bằng nhiều phươ ng pháp như phươ ng pháp của Ban môi tr ườ ng Anh, phươ ng pháp của Viện bê tông Mỹ song

phươ ng pháp Bolomey-Skramtaev của Viện bê tông và bê tông cốt thép Nga là

phươ ng pháp đã đượ c sử dụng phổ biến ở Việt Nam và một số nướ c.

Trong nội dung giáo trình sẽ trình bày cách thiết k ế thành phần bê tông trên

cơ sở của phươ ng pháp Bolomey-Skramtaev có tính đến những điều kiện thích

hợ p của Viêt Nam.

Nguyên t ắc của phươ ng pháp

Phươ ng pháp của Bolomey-Skramtaev là phươ ng pháp tính toán lý thuyết

k ết hợ p vớ i việc tiến hành kiểm tra bằng thực nghiệm dựa trên cơ sở lý thuyết"thể tích tuyệt đối“ có ngh ĩ a là tổng thể tích tuyệt đối (hoàn toàn đặc) của vật

liệu trong 1m3 bê tông bằng 1000 (lít):

102







VX + V N + VC + VĐ = 1000 (lít).

Trong đ ó :

VX, V N, VC, VĐ: Thể tích hoàn toàn đặc của xi măng, nướ c, cát, đá trong

1m3 bê tông, lít.

Các bướ c thự c hi ệnBướ c 1: Tính sơ bộ thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông. Lự a chọn tính công tác ( độ sụt, độ cứ ng): Căn cứ vào đặc điểm k ết cấu

chọn chỉ tiêu độ sụt (SN, cm) theo bảng 5-13.

Xác định l ượ ng nướ c: Căn cứ vào chỉ tiêu tính công tác đã lựa chọn, loại

cốt liệu lớ n, cỡ hạt lớ n nhất của cốt liệu (Dmax), mô đun độ lớ n của cát tra bảng 5

- 19 để tìm lượ ng nướ c cho 1m3 bê tông.

Lượ ng nướ c ướ c tính sơ bộ cho 1m3 bê tông (lít)

Bảng 5 -19Kích thướ c hạt lớ n nhất của đá dăm, D

max, mm

10 20 40 70

Mô đun độ lớ n của cát, Mdl

Số

thứ tự

Độ sụt,cm

1,5÷

1,9

2,0÷

2,4

2,5÷3,0

1,5÷1,9

2,0÷2,4

2,5÷3,0

1,5÷1,9

2,0÷2,4

2,5÷

3,0

1,5÷

1,9

2,0÷2,4

2,5÷3,0

1 1 2÷ 195 190 185 185 180 175 175 170 165 165 160 155

2 3 4÷ 205 200 195 195 190 185 185 180 175 175 170 165

3 5 6÷ 210 205 200 200 195 190 190 185 180 180 175 170

4 7 8÷ 215 210 205 205 200 195 195 190 185 185 180 175

5 9 ÷10 220 215 210 210 205 200 200 195 190 190 185 1806 11 12÷ 225 220 215 215 210 205 205 200 195 195 190 185

Lượ ng nướ c xác định trong bảng ứng vớ i cốt liệu lớ n là đá dăm, xi măng

pooclăng thông thườ ng và có giá tr ị không đổi khi lượ ng xi măng sử dụng tính

đượ c cho 1m3 bê tông trong khoảng 200÷400 kg/m3.

Khi lượ ng xi măng sử dụng tính đượ c cho 1m3 bê tông lớ n hơ n 400 kg/m

3

thì lượ ng nướ c tra bảng sẽ đượ c điều chỉnh theo nguyên tắc cộng thêm 1lít cho

10 kg xi măng tăng. Phụ gia sử dụng dạng bột cũng đượ c tính như xi măng để

điều chỉnh lượ ng nướ c.Khi sử dụng cốt liệu lớ n là sỏi, lượ ng nướ c giảm đi 10 lít.

Khi sử dụng xi măng pooclăng hỗn hợ p, xi măng pooclăng xỉ thì lượ ng

nướ c cộng thêm 10 lít.Khi sử dụng xi măng pooclăng puzolan, lượ ng nướ c cộng thêm 15 lít.

Khi sử dụng cát có Mđl = 1÷1,4 thì lượ ng nướ c tăng thêm 5 lít.

Khi sử dụng cát có Mđl >3 thì lượ ng nướ c giảm đi 5 lít.

Xác định t ỷ l ệ N

X:

Tỷ lệ NX đượ c tính theo công thức của Bolomey-Skramtaev như sau :

103







- Đối vớ i bê tông thườ ng ⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ ÷= 2,51,4 N

X : 0,5

A.R

R

N

X

x

b += (5-4)

- Đối vớ i bê tông cườ ng độ cao ⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ > 2,5 N

X : 0,5

.R A

R

N

X

x1

b −= (5-5)

Trong đ ó :

- R b : Cườ ng độ của bê tông ( kG/cm2 ), lấy bằng mác bê tông yêu cầu

theo cườ ng độ nhân vớ i hệ số an toàn là 1,1 đối vớ i các tr ạm tr ộn tự động; là

1,15 đối vớ i các tr ạm tr ộn cân đong thủ công.

- R x : Cườ ng độ thực tế của xi măng, kG/cm2.

- A, A1: Hệ số chất lượ ng vật liệu đượ c xác định theo bảng 5 - 18.

Xác định l ượ ng xi măng : N. N

XX ⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ = , kg (5-6)

Trong đó: tỷ lệ NX và lượ ng nướ c N đã xác định ở trên.

Đem so sánh lượ ng xi măng tìm đượ c vớ i lượ ng xi măng tối thiểu (bảng 5-

2), nếu thấ p hơ n thì phải lấy lượ ng xi măng tối thiểu để tính tiế p. Để giữ nguyên

cườ ng độ bê tông theo thiết k ế ban đầu thì tỷ lệ N

X phải không thay đổi, do đó

lượ ng nướ c cũng phải tính lại.

Khi lượ ng xi măng tính đượ c lớ n hơ n 400 kg cần hiệu chỉnh lại lượ ng nướ ctheo nguyên tắc cộng thêm 1 lít cho 10 kg xi măng tăng. Sau đó giữ nguyên tỷ lệ

NX đã tính đượ c và tính lại lượ ng xi măng theo lượ ng nướ c đã đượ c hiệu chỉnh.

Hàm lượ ng phụ gia (PG) đượ c tính theo % hàm lượ ng xi măng

Xác định l ượ ng cố t liệu l ớ n ( đ á hoặc sỏi) và cố t liệu nhỏ :Để xác định lượ ng cốt liệu lớ n và nhỏ phải dựa vào nguyên tắc đã nêu, tức

là thể tích 1m3 (hoặc 1000 lít) hỗn hợ p bê tông sau khi đầm chặt bao gồm thể

tích hoàn toàn đặc của cốt liệu và thể tích hồ xi măng.

Gọi thể tích hoàn toàn đặc của xi măng, nướ c, cát, đá (sỏi) lần lượ t là VX;

V N; VC; VĐ ta có : VX + V N + VC + VĐ = 1000

Hay 1000ρÐ

ρC N

ρX

ÐCX

=+++ (5-7)

Mặt khác vữa xi măng (xi măng, nướ c và cát) trong 1m3 hỗn hợ p cần phải

nhét đầy các lỗ r ỗng và có k ể đến hệ số dư vữa α bao bọc các hạt cốt liệu lớ n để

cho hỗn hợ p bê tông đạt đượ c độ dẻo cần thiết. Xuất phát từ đó ta có thể biểu

diễn sự tươ ng quan của các đại lượ ng bằng phươ ng trình sau :

αr ρ

Ð

ρ

C N

ρ

XÐ

VÐCX

⋅⋅=++ (5-8)

Trong đ ó :

- ρĐ , ρVĐ : Khối lượ ng riêng, khối lượ ng thể tích của đá (sỏi), kg/l .

- r Đ : Độ r ỗng của đá (sỏi).

104







- α: Hệ số tr ượ t (hệ số dư vữa)

Đối vớ i hỗn hợ p bê tông cứng α = 1,05÷1,15.

Đối vớ i hỗn hợ p bê tông dẻo cần SN =

2÷12 cm thì giá tr ị α đượ c tra theo biểu đồ

(hình 5-11) hoặc bảng 5-20. Để xác định giátr ị α cần xác định thể tích của hồ xi măng:

(lít) NX

VX

H +ρ

= (5-9)

Từ (5-7) và (5-8) ta tính đượ c lượ ng cốtliệu lớ n :

ÐÐV

Ð

ρ

1

ρ

r .α1000

Ð

+= , kg ( 5- 10) Hình 5-11: Biể u đồ xác định hệ số tr ượ t

(hệ số d ư vữ a)

hoặc:1)1.(r

ÐD

vÐ

+−α

ρ= , kg (5-11)

Lượ ng cát: C

ÐX

ρ.ρ

Ð N

ρ

X1000C ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ++−= , kg (5-12)

Trong đ ó :- ρX ; ρC : Khối lượ ng riêng của xi măng, cát, kg/l

Hệ số dư vữa α dùng cho hỗn hợ p bê tông dẻo Bảng 5-20

Hệ số dư vữa α ứng vớ i giá tr ị thể tích hồ xi măng VH = NXx

+ρ(l/m3) bằngMô đun

độ lớ ncủa cát 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450

3,02,75

2,4

2,252,0

1,75

1,5

1,331,30

1,261,24

1,22

1,14

1,07

1,38

1,35

1,311,29

1,27

1,19

1,12

1,43

1,40

1,36

1,34

1,32

1,24

1,17

1,48

1,45

1,41

1,39

1,37

1,29

1,22

1,52

1,49

1,45

1,43

1,41

1,33

1,26

1,56

1,53

1,49

1,47

1,45

1,37

1,30

1,59

1,56

1,52

1,5

1,48

1,40

1,33

1,62

1,59

1,55

1,53

1,51

1,43

1,36

1,64

1,61

1,57

1,551,53

1,45

1,38

1,661,63

1,59

1,571,55

1,47

1,40

Hệ số dư vữa trong bảng dùng cho hỗn hợ p bê tông sử dụng cốt liệu lớ n là

đá dăm, nếu dùng sỏi giá tr ị α trong bảng cộng thêm 0,06.

Thành phần cấ p phối cho 1m3 bê tông đượ c biểu thị bằng khối lượ ng từng

nguyên vật liệu (kg) hoặc bằng tỷ lệ pha tr ộn theo khối lượ ng, lấy khối lượ ng

của xi măng làm chuẩn.

Sau khi tính đượ c thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông cần lậ p 3 thành phần

định hướ ng.

- Thành phần 1 (thành phần cơ bản) như đã tính ở trên.- Thành phần 2 là thành phần tăng 10% xi măng so vớ i lượ ng xi măng ở thành phần 1. Lượ ng nướ c như thành phần 1, nhưng nếu X > 400 kg thì lượ ng

105







nướ c phải hiệu chỉnh lại. Thành phần cốt liệu lớ n và nhỏ cũng tính lại theo

lươ ng xi măng và lượ ng nướ c đã hiệu chỉnh.

-Thành phần 3 là thành phần giảm 10% xi măng so vớ i lượ ng xi măng ở thành phần 1. Lượ ng nướ c như thành phần 1. Thành phần cốt liệu lớ n và nhỏ

cũng tính lại theo lượ ng xi măng.Bướ c 2: Kiể m tra bằ ng thự c nghiệm:

Bướ c tính sơ bộ ta đã xác định đượ c lượ ng xi măng, nướ c, cát, đá (sỏi) cho

1m3 hỗn hợ p bê tông. Song trong quá trình tính ta đã dựa vào một số bảng tra,

biểu đồ, công thức, mà điều kiện thành lậ p bảng tra, biểu đồ và công thức đó có

thể khác vớ i vớ i điều kiện thực tế. Vì vậy phải kiểm tra bằng thực nghiệm để

xem vớ i liều lượ ng vật liệu tính toán ở trên hỗn hợ p bê tông và bê tông có đạtcác yêu cầu k ỹ thuật không. Khi thí nghiệm phải đồng thờ i tiến hành kiểm tra 3

thành phần đã tính ở bướ c sơ bộ, thông qua đó chọn thành phần đáp ứng yêu cầu

về chất lượ ng bê tông, điều kiện thi công và cho đủ sản lượ ng 1m3. Trình tự thực

hiện như sau:

Tính liề u l ượ ng vật liệu cho một mẻ tr ộn thí nghiệm:Tùy thuộc vào số lượ ng mẫu, kích thướ c mẫu bê tông cần đúc để kiểm tra

cườ ng độ mà tr ộn mẻ hỗn hợ p bê tông vớ i thể tích chọn theo bảng 5 - 21.

Bảng 5 -21Thể tích mẻ tr ộn vớ i số viên mẫu cần đúc, lítMẫu lậ p phươ ng

kích thướ c cạnh, cm 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

Từ liều lượ ng vật liệu của 1m3 bê tông đã tính đượ c ở bướ c tính sơ bộ cho 3

thành phần sẽ xác định đượ c khối lượ ng vật liệu cho mỗi mẻ tr ộn theo thể tích

cần có.

* Kiể m tra tính công tác của hỗ n hợ p bê tông : Đột sụt hoặc độ cứng.

Khi kiểm tra độ sụt có thể xảy ra các tr ườ ng hợ p sau:

- Độ sụt thực tế bằng độ sụt yêu cầu.

- Độ sụt thực tế nhỏ hơ n hay lớ n hơ n độ sụt yêu cầu.Khi kiểm tra độ cứng cũng có thể xảy ra các tr ườ ng hợ p tươ ng tự :

- Độ cứng thực tế bằng độ cứng yêu cầu.

- Độ cứng thực tế lớ n hơ n hoặc nhỏ hơ n độ cứng yêu cầu.

Nếu độ sụt thực tế nhỏ hơ n độ sụt yêu cầu khoảng 2÷3cm thì phải tăng

thêm 5 lít nướ c cho 1 m3 bê tông.

Nếu độ sụt thực tế nhỏ hơ n độ sụt yêu cầu 4÷5cm tr ở lên thì phải tăng cả

nướ c và xi măng sao cho tỷ lệ N

X không thay đổi cho tớ i khi nào hỗn hợ p bê

tông đạt tính công tác theo yêu cầu. Để tăng một cấ p độ sụt khoảng 2-3cm cầnthêm 5 lít nướ c.

106







Nếu độ sụt thực tế lớ n hơ n độ sụt yêu cầu khoảng 2-3cm thì phải tăng thêm

lượ ng cốt liệu cát và đá (sỏi) khoảng 2÷3% so vớ i khối lượ ng ban đầu.

Nếu độ sụt thực tế lớ n hơ n độ sụt yêu cầu khoảng 4÷5cm tr ở lên thì phải

tăng thêm đồng thờ i lượ ng cốt liệu cát, đá (sỏi) và xi măng khoảng 5% so vớ i

khối lượ ng ban đầu.Trong quá trình kiểm tra bằng thực nghiệm cần ghi lại lượ ng vật liệu đã

thêm vào các mẻ tr ộn để sau này điều chỉnh lại ở bướ c 3.

* Kiể m tra cườ ng độ :Để kiểm tra cườ ng độ ta lấy hỗn hợ p bê tông đã đạt đượ c độ sụt hay độ

cứng yêu cầu, đem đúc mẫu bằng các khuôn có kích thướ c tiêu chuẩn hoặc cáckhuôn mẫu có hình dạng, kích thướ c khác theo TCVN3105:1993. Số mẫu đúc

thườ ng là 3, cũng có thể là 6 hoặc 9 mẫu tùy thuộc vào cườ ng độ của bê tông

cần phải xác định thêm ở những tuổi nào.

Sau khi bảo dưỡ ng trong điều kiện tiêu chuẩn đủ 28 ngày, các mẫu đượ cxác định cườ ng độ chịu nén theo TCVN 3118:1993. Nếu các mẫu thí nghiệm có

hình dáng kích thướ c không tiêu chuẩn thì phải chuyển về cườ ng độ của mẫu

tiêu chuẩn.

Trên cơ sở 3 thành phần đã thí nghiệm, chọn một thành phần có cườ ng độ

nén thực tế (R tt) vượ t mác bê tông yêu cầu thiết k ế theo cườ ng độ nén. Nếu tr ộn

bê tông bằng các tr ạm tr ộn tự động thì lấy độ vượ t mác khoảng 10%. Nếu tr ộn

bê tông bằng các tr ạm tr ộn cân đong thủ công thì lấy độ vượ t mác khoảng 15%.

Trong quá trình kiểm tra bằng thực nghiệm cần ghi lại lượ ng vật liệu đã

thêm vào mẻ tr ộn để sau này điều chỉnh lại.

Ngoài việc kiểm tra 2 chỉ tiêu quan tr ọng là tính dẻo của hỗn hợ p bê tông

và cườ ng độ của bê tông ta cần phải xác định khối lượ ng thể tích của hỗn hợ p bê

tông đã lèn chặt và thể tích thực của mẻ tr ộn thí nghiệm ( xác định cho cả 3

thành phần).

* Khố i l ượ ng thể tích của hỗ n hợ p bê tông đ ã lèn chặt :

l/kg,V

mm

k

k btk vh

−=ρ +

Trong đ ó:

- ρvh : Khối lượ ng thể tích của hỗn hợ p bê tông đã lèn chặt, kg/l- mk + bt : Khối lượ ng của khuôn đã chứa hỗn hợ p bê tông khi đúc mẫu, kg.

- mk : Khối lượ ng của khuôn, kg.

- Vk : Thể tích của khuôn, lít.

* Thể tích thự c của mẻ tr ộn thí nghiệm :

vh

1111m ρ

ÐC NXV

+++= , lít

Trong đ ó : - Vm : Thể tích thực của mẻ tr ộn thí nghiệm, lít.

- X1 ; N1 ; C1 ; Đ1 : Lượ ng xi măng, nướ c, cát, đá (sỏi) đã dùng

mẻ tr ộn thí nghiệm sau khi kiểm tra k ể cả nguyên vật liệu thêm vào, kg.Bướ c 3 : Xác định l ại khố i l ượ ng vật liệu thự c t ế cho 1m3 bê tông :

107







* Thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông khi chư a k ể đế n độ ẩ m của cố t liệutrên hiện tr ườ ng :

Trong quá trình kiểm tra bằng thực nghiệm có thể ta đã thêm nguyên vật

liệu để bê tông đạt các yêu cầu k ỹ thuật nên liều lượ ng vật liệu cho 1m3 bê tông

đã thay đổi do đó phải tính lại. Tiến hành tính lại liều lượ ng vật liệu theo cáccông thức sau :

kg1000,V

XX'

m

1 ×= ; kg1000,V

CC'

m

1 ×=

lÝt1000,V

NN'

m

1 ×= ; kg1000,V

§'§

m

1 ×=

Trong đ ó : - X1, N1,C1,Đ1 : - Lượ ng xi măng , nướ c, cát, đá (sỏi) đã dùng

cho mẻ tr ộn thí nghiệm có thể tích Vm lít sau khi kiểm tra, kg.

- X’; N’; C’; Đ’ : - Lượ ng xi măng, nướ c, cát, đá (sỏi) dùng cho

1m3 bê tông sau khi kiểm tra, kg.* Thành phần vật liệu ẩ m : Khi tính toán sơ bộ thành phần vật liệu cho 1m

3 bê tông ta giả thiết là

nguyên vật liệu hoàn toàn khô, nhưng trong thực tế cát và đá luôn bị ẩm nên

phải tính đến để điều chỉnh lại lượ ng nguyên vật liệu cho chính xác.

Lượ ng nguyên vật liệu ẩm trên hiện tr ườ ng đượ c tính theo các công thức

sau :

Xht = X’, kg

Cht = C’.(1 + WC), kg

Đht = Đ’.(1 + WĐ), kg Nht = N’ - (C’.WC + Đ’.WĐ), lít .

Trong đ ó - Xht, Cht, Đht, Nht: lượ ng xi măng, cát ẩm, đá ẩm và nướ c sẽ sử dụng cho 1m3 bê tông ở hiện tr ườ ng, kg.

- X’, C’, Đ’, N’: lượ ng xi măng, cát, đá, nướ c, theo thiết k ế ở điều kiện cốt

liệu khô cho 1m3 bê tông , kg.

- WC , WĐ : độ ẩm của cát và đá, % .

Như vậy qua các bướ c tính sơ bộ, kiểm tra bằng thực nghiệm và điều chỉnh

lại ta đã xác định đượ c thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông. Tùy theo điều kiện

thi công thực tế mà ta có thể biểu thị cấ p phối theo những cách khác nhau. Nếuđiều kiện thi công bê tông không có thiết bị định lượ ng cân (kg) thì ta nên biểu

thị cấ p phối bằng tỷ lệ pha tr ộn theo thể tích, lấy thể tích tự nhiên của xi măng

làm chuẩn.

H ệ số sản l ượ ng bê tông và li ều l ượ ng vật li ệu cho một mẻ tr ộn bằng

máy : H ệ số sản l ượ ng bê tông : Trong thực tế khi chế tạo bê tông vật liệu đượ c sử dụng ở tr ạng thái tự

nhiên (VVX; VVC; VVĐ) cho nên thể tích hỗn hợ p bê tông sau khi nhào tr ộn (V b)

luôn luôn nhỏ hơ n tổng thể tích tự nhiên của các nguyên vật liệu, điều đó đượ cthể hiện bằng hệ số sản lượ ng bê tông β.

108







V§VCVX

b

VVV

V

++=β

Khi đã biết lượ ng nguyên vật liệu cho 1m3 bê tông tại hiện tr ườ ng thì hệ số

sản lượ ng bê tông đượ c xác định theo công thức sau :

htV§

ht

htVC

ht

htVX

ht §CX1000

ρρρ

β++

=

Trong đ ó - Xht, Cht, Đht: - Khối lượ ng xi măng, cát, đá (sỏi) dùng cho 1m3

bê tông; kg .

- ρVXht ; ρVCht ; ρVĐht : Khối lượ ng thể tích của xi măng, cát, đá(sỏi)

tại hiện tr ườ ng, kg/l.

Tùy thuộc vào độ r ỗng của cốt liệu, giá tr ị β bằng khoảng 0,55 - 0,7.

Xác định liề u l ượ ng vật liệu cho một mẻ tr ộn bằ ng máyHệ số sản lượ ng bê tông đượ c sử dụng trong việc tính lượ ng nguyên vật

liệu cho một mẻ tr ộn của máy có dung tích thùng tr ộn là Vo (l).

ht0

0 X1000

V.βX = , kg ; ht

00 N

1000

V.β N = , kg

ht0

0 C1000

V.βC = , kg ; ht

00 Ð

1000

V.βÐ = , kg

Trong đ ó :

- X0, N0, C0, Đ0: - Lượ ng xi măng, nướ c, cát, đá (sỏi) dùng cho một mẻ tr ộn

- Xht, Nht, Cht, Đht: - Lượ ng xi măng, nướ c, cát, đá (sỏi) dùng cho 1m3

bêtông tại hiện tr ườ ng, kg

Để dễ áp dụng ngoài thực tế của công tr ườ ng khi không có điều kiện định

lượ ng cân tự động ta nên chuyển đổi khối lượ ng của cát, đá theo thể tích.

Ví d ụ: Tính toán thành phần vật liệu cho bê tông mác 200 (theo cườ ng độ chịu

nén, kG/cm2) ở tuổi 28 ngày. Mẫu chuẩn 150 x 150 x 150 mm. Bê tông không

có yêu cầu gì đặc biệt, môi tr ườ ng sử dụng thông thườ ng. Điều kiện thi công cơ giớ i.

Đặc điểm k ết cấu: sàn BTCT, dày 10cm, giớ i hạn Dmax ≤ 20 mm. Vật liệuchế tạo:

- Xi măng Nghi Sơ n PCB 30. Cườ ng độ thực tế: 37,8 N/mm2 (thí nghiệm

theo TCVN 6016:1995). Khối lượ ng riêng : ρx= 3,1 g/cm3.

- Sỏi có khối lượ ng riêng : ρđ = 2,56 g/cm3, khối lượ ng thể tích xố p : ρvđ =

1520 kg/m3.

Đườ ng kính hạt lớ n nhất Dmax= 20mm. Độ r ỗng của sỏi Vr = 41,0%.

-Cát vàng có khối lượ ng riêng: ρc = 2,62 g/cm3. Mô đun độ lớ n: Mđl = 2,5.

Không có lượ ng hạt trên 5mm.

- Phụ gia: không sử dụng.Trình tự tính toán thành phần bê tông như sau:

109







- Chọn độ sụt: Căn cứ vào đặc điểm k ết cấu bê tông tra bảng 5-13, chọn

SN=7÷8cm.

- Xác định lượ ng nướ c N: Căn cứ vào độ sụt, mô đun độ lớ n của cát và Dmax

tra bảng 5-19 đượ c N =195 lít, do dùng sỏi nên phải giảm 10 lít vì vậy N

=185lít.- Xác định tỉ lệ X /N: áp dụng công thức (5-4) vớ i hệ số A = 0,50 (tra bảng

5-18):

712,15,0378.50,0

15,1.2005,0

R .A

R

N

X

x

b =+=+=

- Xác định hàm lượ ng ximăng X: áp dụng công thức (5-6):

X = ( N

X).N=1,712.185 = 317 kg.

So sánh lượ ng xi măng tính đượ c vớ i lượ ng xi măng tối thiểu qui định

(bảng 5-2) thấy đạt yêu cầu, không phải điều chỉnh.- Hiệu chỉnh N: do X< 400 kg nên không phải hiệu chỉnh

- Xác định hàm lượ ng phụ gia : không sử dụng

- Xác định hàm lượ ng cốt liệu lớ n (sỏi):

Để xác định hệ số dư vữa α cần tính thể tích hồ xi măng, áp dụng công

thức (5.9): (lít)2871851,3

317 N

XV

X

H =+=+ρ

=

Xác định hệ số dư vữa α: tra bảng 5-20 : có α = 1,38 nhưng do dùng sỏi

nên phải thêm 0,06, vậy α = 1,38+0,06 =1,44.

Xác định hàm lượ ng cốt liệu lớ n Đ : áp dụng công thức (5.11):

12871)144,1.(41.0

1520

1)1.(r Ð

d

vÐ =+−

=+−α

ρ= kg

-Xác định hàm lượ ng cốt liệu nhỏ C: áp dụng công thức (5-12):

)kg(55062,2.18556,2

1287

1,3

3171000.

NÐX1000C c

nÐx

=⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ ++−=ρ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

ρ+

ρ+

ρ−=

Lậ p 3 thành phần định hướ ng:

Lấy thành phần 1là thành phần cơ sở như k ết quả tính toán ta tính thêm 2

thành phần nữa để lậ p thành 3 thành phần định hướ ng. Thành phần 2 và thành

phần 3 ứng vớ i lượ ng xi măng tăng, giảm 10% còn lượ ng cốt liệu đượ c tính lại

theo trình tự các bướ c như đã nêu trên.

Sau khi tính toán ta có 3 thành phần định hướ ng như sau:

Thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông

Thành phần bê tôngX,kg C, kg Đ, kg N, lít PG, lít

Thành phần 1- Cơ sở 317 500 1287 185 -

Thành phần 2-tăng 10% xi măng 349 536 1274 185 -

Thành phần 3-giảm 10% xi măng 285 567 1297 185 -

110







Ngoài phươ ng pháp tính k ết hợ p vớ i thực nghiệm, trong thực tế cũng có

thể áp dụng phươ ng pháp tra bảng k ết hợ p vớ i thực nghiệm. Nguyên tắc xác

định tươ ng tự như phươ ng pháp trên nhưng bướ c 1 sẽ sử dụng các bảng tra có

sẵn thay cho quá trình tính, sau đó cũng kiểm tra bằng thực nghiệm vớ i 3 thành

phần r ồi chọn thành phần thích hợ p nhất và điều chỉnh lại thành phần bê tôngcho phù hợ p vớ i điều kiện thi công.

5.7. Một số loại bê tông khác5.7.1. Bê tông nhẹ Bê tông nhẹ có khối lượ ng thể tích từ 300 - 1800 kg/m3 và cườ ng

độ nén từ 15 - 500 kG/cm2. Loại bê tông nhẹ phổ biến nhất thườ ng có khối

lượ ng thể tích 90-1400kg/m3 và cườ ng độ nén 50 - 200 KG/cm2.

Bê tông nhẹ thườ ng đượ c sử dụng làm tườ ng ngoài, tr ườ ng ngăn, tr ần ngăn

nhằm mục đích giảm bớ t tr ọng lượ ng bản thân công trình và tăng khả năng cáchnhiệt của các k ết cấu bao che.

Theo công dụng bê tông nhẹ đượ c phân ra :

- Bê tông nhẹ chịu lực: Chỉ tiêu quan tr ọng của bêtông loại này là cườ ng độ chịu nén.

- Bê tông nhẹ chịu lực, cách nhiệt: Các chỉ tiêu quan tr ọng của bê tông loại

này là cườ ng độ chịu nén và khối lượ ng thể tích.

- Bê tông nhẹ cách nhiệt: Chỉ tiêu quan tr ọng để đánh giá loại này là khối

lượ ng thể tích.

Các chỉ tiêu tính chất của bê tông nhẹ đượ c giớ i thiệu ở bảng 5 - 22 .

Bảng 5 - 22

Loại bê tôngρv ở tr ạng thái

khô, kg/m3

Mác theo cườ ng

độ nén

Hệ số dẫn nhiệt

kcal / m.0C.h

Chịu lực 1400 - 1800150, 200, 250,

300 và 400-

Chịu lực - Cách

nhiệt500 - 1400 35, 50, 75 và 100 0,5

Cách nhiệt 300 - 500 10, 25 và 50 0,25

Bê tông nhẹ cố t li ệu r ỗ ng

Nguyên liệu chế t ạo: Để chế tạo bê tông nhẹ ngườ i ta dùng xi măng

pooclăng thườ ng, xi măng pooclăng r ắn nhanh, xi măng pooclăng xỉ, cốt liệu

chủ yếu là cốt liệu r ỗng vô cơ hoặc hữu cơ . Cốt liệu r ỗng vô cơ có nhiều loại:Loại thiên nhiên như sỏi đá bọt, túp núi lửa, đá vôi vỏ sò. Loại nhân tạo như

keramzit, agloporit, xỉ lò cao nở phồng.

Các loại cốt liệu này có đặc tính chung là chứa nhiều lỗ r ỗng.

Tính chấ t của bê tông nhẹ cố t liệu r ỗ ng :C ườ ng độ: Tùy theo cườ ng độ nén, bêtông nhẹ cốt liệu r ỗng đượ c phân ra

các loại mác M25; M35; M50; M75; M100; M150; M200; M250; M300; M350;M400.

111







Cườ ng độ của nó phụ thuộc nhiều yếu tố như : Mác xi măng, cườ ng độ và

đặc tr ưng bề mặt của cốt liệu.

Khố i l ượ ng thể tích đặc tr ưng cho khả năng cách nhiệt và mức độ nhẹ của

bê tông. Khối lượ ng thể tích của bê tông nhẹ có thể giảm đi nếu ta lựa chọn

thành phần cốt liệu có độ r ỗng cao, dùng xi măng mác cao hoặc sử dụng mộtlượ ng nhỏ phụ gia tạo khí và tạo bọt.

Tính dẫn nhiệt của bê tông nhẹ phụ thuộc chủ yếu vào khối lượ ng thể tích

và độ ẩm của nó. Khi độ ẩm tăng lên 1% thì độ dẫn nhiệt tăng lên 0,014-0,03kCal/m.oC.h.

Bê tông khí

Nguyên vật liệu chế t ạo : Bê tông khí đượ c chế tạo từ hỗn hợ p xi măng pooclăng (thườ ng cho thêm vôi r ắn 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

thườ ng dùng là bột nhôm, dung dịch H2O2, bột đá vôi, và axít clohyđric.

Tính chấ t của bê tông khí Bê tông khí (hay bê tông tổ ong) là một dạng đặc biệt của bê tông nhẹ và

đặc biệt nhẹ. Cấu trúc tổ ong gồm những lỗ r ỗng nhỏ kích thướ c 0,5 - 2mm phân bố đều. Thành lỗ r ỗng mỏng bền chắc, nhờ đó mà bê tông có khối lượ ng thể tích

nhẹ, độ dẫn nhiệt thấ p và khả năng chịu lực tốt. Bê tông bọt Nguyên vật liệu chế t ạo. Bê tông bọt đượ c chế tạo bằng cách tr ộn hỗn hợ p

vữa xi măng và hỗn hợ p bọt đã đượ c chuẩn bị tr ướ c.

Hỗn hợ p hỗn hợ p xi măng đượ c chế tạo từ chất k ết dính (xi măng hoặc vôi),

cát thạch anh nghiền mịn, tro nhiệt điện hoặc xỉ hạt lò cao nghiền mịn và nướ c.Hỗn hợ p bọt đượ c chế tạo từ chất tạo bọt như alumôsunfonaftan, keo nhựa

thông và các chất tạo bọt tổng hợ p.

Tính chấ t: Tính chất cơ bản của bê tông bọt tươ ng tự như bê tông khí

nhưng lỗ r ỗng của chúng lớ n hơ n nên khả năng cách nhiệt kém hơ n. Hệ số dẫn

nhiệt của bê tông bọt dao động dao động từ 0,08 - 0,6 kCal/m.0C.h.

5.7.2 . Bê tông bền axit Nguyên vật li ệu chế t ạo

Chất k ết dính trong bê tông bền axít là thủy tinh lỏng - Loại silicat natrihoặc kali ở dạng lỏng có khối lượ ng riêng khoảng 1,4 kg/l.

Chất độn là bột khoáng bền axit nghiền từ cát thạch anh tinh khiết, bazan và

điaba.

Chất đóng r ắn thườ ng là floruasilicat natri (Na2SiF6 ).

Cốt liệu dùng cho bê tông bền axít là cát thạch anh, đá dăm nghiền từ đá

granit, anđêzit v.v... Thành phần hạt phải đảm bảo chế tạo từ bê tông có độ đặc

cao.

Tính chấ t :

Bê tông bền axit khá bền vững vớ i axít đậm đặc, kém bền vững vớ i dungdịch kiềm. Nướ c có thể phá hủy bê tông bền axít trong vòng 5 - 10 năm.

112







Bê tông bền axít đượ c dùng làm lớ p bảo vệ cho bê tông cốt thép và kim

loại, xây dựng các bể chứa, đườ ng ống và các thiết bị khác trong công nghiệ phóa học, thay thế cho các loại vật liệu đắt tiền như chì lá, gốm chịu axít.

5.7.3. Bêtông cườ ng độ cao siêu dẻo Khái ni ệm chung

Bê tông cườ ng độ cao siêu dẻo có thể đượ c coi là loại bê tông cườ ng độ cao

thế hệ thứ nhất. Loại bê tông này có độ sụt lớ n nhờ sử dụng phụ gia siêu dẻo, cótỷ lệ X/N thấ p nên khả năng chịu lực cao.

Việc sử dụng phụ gia hoá dẻo cho xi măng và bê tông đã đượ c bắt đầu từ

lâu và hiện nay càng phổ biến nhất là ở các nướ c công nghiệ p phát triển. Ở nướ cta phụ gia hoá học mớ i đượ c sử dụng ở mức độ hạn chế. Các công trình thuỷ

điện Thác Bà, Sông Đà tr ướ c đây đã sử dụng phụ gia hoá dẻo khi chế tạo bê

tông.

Bê tông cườ ng cao siêu dẻo thườ ng có độ sụt từ 8-20cm và có cườ ng độ

tuổi 7 ngày bằng khoảng 0,85 R 28, ở tuổi 28 ngày có R b =1 ÷ 1,2 R X, tỷ lệ N/X

=0,35 ÷ 0,4. Do đó độ sụt lớ n (siêu dẻo) nên thích hợ p vớ i công nghệ xây dựng

hiện đại bằng phươ ng pháp bơ m bê tông. Loại bê tông này hiện nay đã đượ c sử

dụng phổ biến trên thế giớ i và bắt đầu đượ c sử dụng ở Việt Nam.

C ấ u trúc của bê tông cườ ng độ cao khi sử d ụng phụ gia siêu d ẻ o.

Ngày nay ngườ i ta không còn xem thành phần của hỗn hợ p bê tông chỉ là xi

măng, đá, cát, nướ c mà còn có thêm phụ gia ... Phụ gia đã tr ở thành thành phần

quan tr ọng trong hỗn hợ p bê tông hiện đại và nó có tác động đến cấu trúc vi mô

của bê tông.

Khi cho phụ gia vào hỗn hợ p thì phụ gia sẽ làm tăng độ linh động của các

hạt xi măng, chúng làm giảm diện tích tiế p xúc giữa các hạt, làm giảm lực ma

sát giữa các thành phần của hỗn hợ p bê tông. Khi bị hấ p thụ lên bề mặt xi măng

nó sẽ kiềm chế tốc độ phản ứng thuỷ hoá. Mặt khác phụ gia siêu dẻo có thể cho

phép giảm nướ c khoảng 10 ÷ 30% vì vậy có thể tăng cườ ng độ đượ c khoảng

30%.

Tóm lại : khi cho phụ gia siêu dẻo vào hỗn hợ p bê tông sẽ làm tăng độ linh

động của dung dịch huyền phù và tăng tính nhớ t của bề mặt các hạt ximăng,

giảm đượ c lượ ng nướ c dùng do đó cải thiện đượ c cấu trúc vi mô. K ết quả làgiảm độ thấm, liên k ết tốt hơ n vớ i cốt liệu và cốt thép, cườ ng độ cao hơ n và

nâng cao tuổi thọ của k ết cấu công trình bằng bê tông cốt thép.

5.7.4. Bê tông cườ ng độ cao Khái ni ệm chung

K ể từ khi xuất hiện xi măng, bê tông xi măng, việc sử dụng bê tông vào các

công trình xây dựng là phổ biến và có hiệu quả về yêu cầu k ỹ thuật và kinh tế.

Hiện nay các công trình xây dựng thườ ng sử dụng loại bê tông có mác bê tông

từ 20MPa đến 50MPa. Như vậy việc sử dụng bê tông mác cao (mác ≥ 60MPa)hiện nay còn r ất hạn chế. Khi áp dụng các bê tông có cườ ng độ cao có thể làm

113







cho k ết cấu đượ c giảm nhẹ mà vẫn cho khả năng lực của k ết cấu đạt yêu cầu

thiết k ế và khai thác.

Trên thế giớ i bê tông có cườ ng độ cao ngày càng đượ c sử dụng phổ biến đó

là một thế hệ mớ i nhất của các vật liệu tạo ra k ết cấu mớ i. Loại bê tông này có

thể tạo ra đượ c trên công tr ườ ng vớ i cốt liệu thông thườ ng và vữa chất k ết dínhđượ c cải thiện bằng cách dùng một vài sản phẩm tốt như muội silic và chất siêu

dẻo.

Như vậy bê tông cườ ng độ cao là loại bê tông không những có khả năngchịu lực cao mà còn có độ sụt lớ n dựa trên cơ sở sử dụng muội silic và chất siêu

dẻo.

Thành phần tổng quát của bê tông cườ ng độ cao sẽ là: lượ ng xi măng có thể biến đổi trong khoảng từ 400-550 kg/m3 liều lượ ng muội silic trong khoảng từ 5

- 15% khối lượ ng xi măng, tỷ lệ N/X khoảng 0,25 - 0,35, tỷ lệ chất siêu dẻo từ

1-1,2 lít/100 kg xi măng.Muội silic là một chất bột silic khô r ất mịn, nó là sản phẩm phụ của công

nghệ sản xuất silic. Muội silic có kích thướ c vô cùng nhỏ từ 0,1μm đến vài μm,

nó có tác dụng kép về mặt vật lý và hoá học. Đầu tiên nó có tác dụng lấ p đầy

bằng cách xen vào giữa các hạt xi măng, cho phép làm giảm lượ ng nướ c mà tính

dễ đổ vẫn như nhau. Ngoài ra muội silic (microsilica) phản ứng vớ ihiđroxitcanxi tự do ở bên trong bê tông để tạo ra thêm silicat canxi thuỷ hoá

(dạng keo), tạo ra sự dính k ết chặt chẽ hơ n giữa hồ và cốt liệu.

Dướ i đây giớ i thiệu một số phụ gia muội silic đang đượ c sử dụng cho bê

tông cườ ng độ cao hiện nay.

FORCE 10.000D: là loại phụ gia bê tông chất lượ ng cao đượ c sử dụng để tăng cườ ng độ chịu nén và uốn của bê tông, tăng độ bền mài mòn và khả năng

chống thấm.

Tỷ lệ pha tr ộn FORCE 10.000D phải tính bằng % Microsilic trên tr ọng

lượ ng của xi măng hoặc bằng số kg trên 1m3 bê tông. Thông thườ ng tỷ lệ pha

tr ộn 5-15% Microsilic theo khối lượ ng xi măng.

Khi sử dụng FORCE 10.000D có thể k ết hợ p vớ i một chất phụ gia siêu dẻo

khác để giữ độ sụt tạo điều kiện thuận lợ i cho việc vận chuyển đổ khuôn và hoàn

thiện.

MB-SF là phụ gia có chất khoáng Silic siêu mịn, nén chặt và khô dùng để sản xuất bê tông có chất lượ ng cao. Khi dùng loại phụ gia này cũng làm tăng

cườ ng độ chịu nén, uốn, tăng độ bền mài mòn và chống lại sự co giãn thườ ng

xuyên cho bê tông.

Tỉ lệ pha tr ộn MB-SF phải tính bằng % trên tr ọng lượ ng của xi măng:

Thông thườ ng tỉ lệ là 3 ÷10% theo lượ ng xi măng. Liều lượ ng chính xác phải

đượ c thí nghiệm thực tế. Khi dùng cho bê tông dẻo thì sử dụng 3 ÷ 5% theo

tr ọng lượ ng xi măng. Liều lượ ng trên sử dụng cho hầu hết các hỗn hợ p bê tông

tr ộn bình thườ ng. Tuỳ theo điều kiện thi công và đặc điểm của vật liệu thực tế

mà thí nghiệm kiểm tra cho chính xác.SIKACGRETE-PPI: là loại phụ gia bê tông thế hệ mớ i dạng bột chứa SiO2

hoạt tính có tác dụng làm tăng độ đặc chắc, tuổi thọ, cườ ng độ nén, tính bền

114







sunfat, giảm sự ăn mòn của Clo. Đây là loại phụ gia r ất phù hợ p cho bê tông cốt

thép và bê tông dự ứng lực.

Liều lượ ng pha tr ộn thườ ng là 5 ÷ 10% theo tr ọng lượ ng xi măng.

Phụ gia siêu dẻo :

Đây là sản phẩm đượ c chia thành 2 họ lớ n là các Naptalen sunfonat và cácnhựa Menlamin. Chúng làm cho các hạt nhỏ trong bê tông không vón lại đượ c

bằng cách hút bám xung quanh từng hạt mịn. Hoạt động này có tác dụng làm

cho hồ ximăng dẻo hơ n, vì vậy có thể giảm tỉ lệ N/X mà vẫn giữ đượ c tính dễ đổ

tốt, cườ ng độ bê tông lại tăng đáng k ể nhờ giảm bớ t lượ ng nướ c dư thừa.

Dướ i đây giớ i thiệu một số loại phụ gia siêu dẻo thườ ng dùng cho bê tông.

Sikament-R4: là một chất siêu dẻo có tác dụng làm chậm việc đông cứng,

dùng cho sản phẩm bê tông chảy ở vùng khí hậu nóng và cũng là tác nhân giảmnướ c tạo cườ ng độ sớ m, tăng cườ ng độ chống thấm cho bê tông.

Liều lượ ng pha tr ộn tính theo tr ọng lượ ng xi măng thườ ng là 0,5 ÷ 1,5%. Tỉ lệ này phụ thuộc vào chất lượ ng, tính chất của xi măng, tỉ lệ N/X và nhiệt độ của

môi tr ườ ng.

Sikament-RN: là loại phụ gia siêu dẻo có tác dụng làm chậm đông k ết xi

măng, dùng để sản xuất bê tông chảy ở khí hậu nóng và cũng là một tác nhân

giúp tăng cườ ng độ sớ m và cườ ng độ cuối cùng cũng tăng cao. Dùng loại phụ

gia này có thể giảm đượ c tớ i 20% lượ ng nướ c, giảm bớ t sự phân tầng và duy trì

độ sụt lâu dài tạo điều kiện dễ dàng cho quá trình thi công.

Liều lượ ng pha tr ộn thườ ng là 0,5 ÷1,5 lít/100kg ximăng. Tỉ lệ này phụ

thuộc vào loại xi măng, cốt liệu, tỉ lệ N/X và nhiệt độ của môi tr ườ ng.

Lư u ý khi sử d ụng phụ gia Trong công nghệ bê tông hiện nay việc sử dụng phụ gia để cải thiện tính

chất công nghệ và tính chất k ỹ thuật của bê tông đã tr ở thành khá phổ biến. Để

phát huy tác dụng của phụ gia khi sử dụng cần lưu ý một số điểm sau:

- Lượ ng phụ gia sử dụng phải phù hợ p vớ i liều lượ ng do nhà sản xuất quy

định.

- Liều lượ ng các phụ gia phải đượ c cân đong chính xác cho từng mẻ tr ộn .

- Nếu thấy chất phụ gia đượ c cung cấ p không ổn định về tính chất phải

ngừng ngay việc sử dụng.

Các phụ gia chưa qua thử nghiệm không đượ c sử dụng.

5.7.5. Bê tông hạt nhỏ Cùng vớ i sự phát triển k ết cấu bê tông kích thướ c lớ n bằng bê tông cốt thép

đã xuất hiện những k ết cấu mái nhị p lớ n dạng vòm, k ết cẫu vỏ mỏng vớ i chiều

dày 20÷30mm và những sản phẩm có chiều dày bé khác dẫn đến nhu cầu về loại

bê tông đặc chắc, có cườ ng độ cao, cốt liệu bé vớ i cỡ hạt lớ n nhất không vượ tquá 10mm và thực tế chỉ nên 5÷7mm (có khi 3mm).

Đặc điểm của bê tông hạt nhỏ là có bề mặt riêng của cốt liệu cao và có thể

tích r ỗng giữa các hạt lớ n, do đó cần tăng hàm lượ ng hồ xi măng trong hỗn hợ pso vớ i bê tông thườ ng. Bê tông hạt nhỏ còn có đặc điểm là có có độ đồng nhất

115







về cấu tạo và có sự phân bố đều đặn của hạt cốt liệu nhờ đó giảm đượ c ứng suất

tậ p trung tại chỗ tiế p xúc giữa đá xi măng và cốt liệu.

Để giảm lượ ng dùng hồ ximăng trong hỗn hợ p bê tông hạt nhỏ cần đặc biệt

chú ý tớ i phẩm chất cốt liệu và cần xác định một cấ p phối hạt cốt liệu tốt nhất,

đồng thờ i giảm lượ ng nướ c nhào tr ộn bằng cách sử dụng các loại phụ gia hoạttính bề mặt và sử dụng loại hỗn hợ p cứng và cứng vừa bằng cách tăng cườ ng

đầm chặt có hiệu quả khi tạo hình để giảm chiều dày lớ p xi măng giữa các hạt

cốt liệu và tăng đượ c mật độ thể tích cốt liệu.

Bê tông hạt nhỏ có cườ ng độ chịu kéo bằng từ 0,07÷0,1 cườ ng độ nén (vớ i bê tông mác từ 60÷40).

Lực dính k ết giữa bê tông hạt nhỏ và cốt thép khoảng 0,15R nén (vớ i cốt

tr ơ n) và 0,2÷0,3 R nén (vớ i cốt có gờ ).Môđun đàn hồi vớ i loại bê tông có N/X và có cỡ hạt cốt liệu lớ n trung bình

sẽ không bé hơ n sơ vớ i bê tông thườ ng.

5.8. Cấu kiện bê tông và bê tông cốt thép5.8.1. Khái niệm và phân loại

Khái ni ệmBê tông cốt thép (BTCT) là loại vật liệu xây dựng mà bê tông và cốt thép

cùng làm việc trong một thể đồng nhất. Bê tông là loại vật liệu giòn cườ ng độ

chịu kéo chỉ bằng10

1

15

1− cườ ng độ chịu nén, còn thép là vật liệu dẻo chịu kéo

tốt. Do đó khi dùng thép để cùng làm việc vớ i bê tông ở vùng chịu kéo của k ếtcấu chịu uốn là r ất thích hợ p. Nhờ có lớ p bê tông bảo vệ bên ngoài nên hạn chế

đượ c hiện tượ ng ăn mòn cốt thép, bê tông có khả năng liên k ết r ất tốt vớ i thép

nên có thể xem như k ết cấu đồng nhất về mặt chịu lực. Mặt khác, thép và bêtông có hệ số giãn nở nhiệt gần giống nhau nên đảm bảo đượ c tính toàn khối của

BTCT.

Các cấu kiện bê tông và BTCT đượ c sản xuất trong nhà máy bê tông hoặc bãi cấu kiện. Để sản xuất hàng loạt, các cấu kiện đượ c định hình hóa và tiêu

chuẩn hóa ngay từ khâu thiết k ế. Cấu kiện cũng đượ c hoàn thiện đến mức độ cao

tr ướ c khi xuất xưở ng.

So vớ i bê tông đổ tại chỗ thì cấu kiện BTCT có những ưu điểm sau:

-Dễ cơ giớ i hóa

-Nâng cao chất lượ ng của bê tông do khống chế đượ c khâu lựa chọn và xử

lý nguyên vật liệu và dễ kiểm tra quá trình công nghệ, hạn chế ảnh hưở ng của

thờ i tiết.

-Tiết kiệm nguyên vật liệu làm ván khuôn.

-Cải thiện điều kiện làm việc, tăng năng suất lao động.

Bên cạnh những ưu điểm trên, cấu kiện BTCT cũng có nhượ c điểm như chi

phí vận chuyển tăng lên, khi thi công cần kiểm tra chặt chẽ các mối ghép để đảm

bảo chất lượ ng của công trình.

116







Phân loạiTùy theo cách đặt cốt thép ngườ i

ta chia cấu kiện BTCT thành 2 loại: cấu

kiện BTCT thông thườ ng và cấu kiện

BTCT ứng suất tr ướ c. Trong cấu kiệnBTCT thông thườ ng hay xảy ra hiện

tượ ng nứt trong bê tông tại vùng chịukéo vì độ giãn dài của bê tông r ất nhỏ (1- 2 mm/m), còn độ giãn dài của thép

lớ n gấ p 5-7 lần so vớ i bê tông. Để tránh

nứt ngườ i ta có thể nén tr ướ c bê tông ở vùng chịu kéo bằng cách kéo căng cốt

thép tr ướ c khi đổ bê tông hoặc sau khi

đổ bê tông.

Hình 5-12: Các cấ u kiện BTCTdùng cho nhà dân d ụng:

a. T ấ m sàn; b. C ầu thang; c. Khố i móng

Hình 5-13: Dàn BTCT dùng cho nhà công nghiệ p.

Việc tạo ứng suất tr ướ c trong cấu

kiện BTCT không những ngăn ngừa vết

nứt trong vùng kéo mà còn có tác dụnggiảm lượ ng dùng thép, hạ thấ p tr ọng

lượ ng của cấu kiện, nâng cao tính bền

vững của công trình.Tùy theo mục đích sử dụng các

cấu kiện đượ c chia thành nhiều nhóm

như:

Hình 5-14: Các loại ố ng BTCT:a. Loại miệng phễ u; b. Loại bằ ng đầu; c. Loại giật khấ c

- Cấu kiện dùng cho nhà dân

dụng: tấm sàn, cầu thang, khối móng

(hình 5-12).

- Cấu kiện dùng cho nhà công

nghiệ p: cột, dầm, dàn vì kèo (hình 5-

13).

- Cấu kiện dùng cho xây dựng đườ ng: tấm lát đườ ng, cột điện, tà vẹt.

- Cấu kiện dùng cho công trình thủy công: ống, máng dẫn nướ c (hình 5-14).

5.8.2. Các loại cấu kiện bê tông cốt thép thông dụngT ấ m sàn hộ p BTCT

Tấm sàn hộ p BTCT là loại cấu kiện đượ c dùng cho sàn và mái nhà dân

dụng.

Hình dạng và các kích thướ c cơ bản của tấm sàn đượ c qui định theo TCVN

2276:1991( hình 5-12 và các bảng 5-23, 5-24, 5-25).

Theo khối lượ ng, tấm sàn đượ c chia thành 3 loại:

- Tấm sàn loại nhỏ: Khối lượ ng 1 tấm nhỏ hơ n 500kg. Loại này bao gồm

các tấm sàn vớ i mặt cắt có 1 hoặc 2 lỗ r ỗng, chiều cao 200mm, chiều dài từ 1500

đến 4500 vớ i môđun 300mm.

117







- Tấm sàn loại trung bình: Khối lượ ng một tấm từ 500kg đến 1000kg. Loại

này bao gồm các tấm sàn vớ i mặt cắt có 2 lỗ r ỗng, chiều cao 200mm, chiều dài

từ 3000 đến 4500mm vớ i môđun 300mm.

-Tấm sàn loại lớ n: Khối lượ ng một tấm sàn trên 1000kg. Loại này bao gồm

các tấm sàn vớ i mặt cắt có 2 lỗ r ỗng, chiều cao 250mm và 300mm, chiều dài từ 4800 đến 7200mm vớ i môđun 300mm.

Theo khả năng chịu tải, tấm sàn đượ c thiết k ế theo 4 cấ p tải tr ọng dướ i đây:

-Tải tr ọng cấ p 1: Không lớ n hơ n 4500 N/m2

-Tải tr ọng cấ p 2: Từ 4510 đến 6500 N/m2



(các tải tr ọng trên đây không bao gồm khối lượ ng bản thân của tấm sàn)

Kí hiệu các tấm sàn hộ p đượ c ghi bằng 2 chữ cái SH kèm theo các chữ số

hoặc nhóm chữ số theo thứ tự sau:Chữ số đầu tiên chỉ cấ p tải tr ọng của tấm sàn;

Nhóm chữ số tiế p theo chỉ chiều dài danh ngh ĩ a của tấm sàn tính bằng dm;

Nhóm chữ số hoặc số cuối cùng chỉ chiều r ộng qui ướ c của tấm sàn tính bằng dm.

Ví dụ: SH-2-24.9

Là kí hiệu của tấm sàn hộ p chịu tải tr ọng cấ p 2, có chiều dài qui ướ c 24dm(2400mm), chiều r ộng qui ướ c 9dm (900mm).

Tấm sàn đượ c chế tạo bằng bê tông cốt thép thườ ng (không dùng cốt thép

ứng lực tr ướ c). Bê tông dùng để sản xuất tấm sàn phải có mác không nhỏ hơ n150. Chất lượ ng thép, xi măng và cốt liệu để đổ bê tông phải phù hợ p vớ i tiêuchuẩn qui phạm. Kích thướ c và một số chỉ tiêu cơ bản của tấm sàn hộ p (bảng 5-

23; 5-24; 5-25)

Bảng 5-23Kích thướ c thiết k ế

Kí hiệu tấm sànDài R ộng Cao

Tải tr ọng tính toán.

(N/m2)

SH-1-15.9 1480 880 200 4500

SH-2-15.9 ‘’ ‘’ ‘’ 6500

SH-3-15.9 ‘’ ‘’ ‘’ 8500

SH-4-15.9 ‘’ ‘’ ‘’ 10000SH-1-15.12 1480 1180 200 4500

SH-2-15.12 ‘’ ‘’ ‘’ 6500

SH-3-15.12 ‘’ ‘’ ‘’ 8500

SH-4-15.12 ‘’ ‘’ ‘’ 10000

SH-1-18.9 1780 880 200 4500

SH-2-18.9 ‘’ ‘’ ‘’ 6500

SH-3-18.9 ‘’ ‘’ ‘’ 8500

SH-4-18.9 ‘’ ‘’ ‘’ 10000

118










(N/m2)

SH-1-30.9 2980 880 200 4500

SH-2-30.9 ‘’ ‘’ ‘’ 6500SH-3-30.9 ‘’ ‘’ ‘’ 8500

SH-4-30.9 ‘’ ‘’ ‘’ 10000

SH-1-33.9 3280 880 200 4500

SH-2-33.9 ‘’ ‘’ ‘’ 6500

SH-3-33.9 ‘’ ‘’ ‘’ 8500

SH-4-33.9 ‘’ ‘’ ‘’ 10000

SH-1-36.9 3580 880 200 4500

SH-2-36.9 ‘’ ‘’ ‘’ 6500

SH-3-36.9 ‘’ ‘’ ‘’ 8500SH-4-36.9 ‘’ ‘’ ‘’ 10000




(N/m2)

SH-1-57.12 5680 1180 250 4500

SH-2-57.12 ‘’ ‘’ ‘’ 6500

SH-3-57.12 ‘’ ‘’ ‘’ 8500

SH-4-57.12 ‘’ ‘’ ‘’ 10000SH-1-60.12 5980 1180 250 4500

SH-2-60.12 ‘’ ‘’ ‘’ 6500

SH-3-60.12 ‘’ ‘’ ‘’ 8500

SH-4-60.12 ‘’ ‘’ ‘’ 10000

SH-1-66.12 6580 1180 300 4500

SH-2-66.12 ‘’ ‘’ ‘’ 6500

SH-3-66.12 ‘’ ‘’ ‘’ 8500

SH-4-66.12 ‘’ ‘’ ‘’ 10000

Yêu cầu k ĩ thuật:Sai số cho phép của kích thướ c thực tế so vớ i kích thướ c thiết k ế của tấm

sàn hộ p theo qui định như sau:

Chiều dài tấm sàn ± 10mm

Chiều r ộng tấm sàn ± 5mm

Chiều cao tấm sàn ± 3mm

Chiều dày lớ p bê tông bảo vệ không nhỏ hơ n 15mm đối vớ i cốt thép chịulực, không nhỏ hơ n 10mm đối vớ i cốt đai và cốt cấu tạo.

Độ cong của mặt tấm sàn (mặt trên, mặt dướ i và mặt bên) không đượ c lớ nhơ n 3mm trên mỗi đoạn dài 2000mm và không đượ c lớ n hơ n 1/500 chiều dài

toàn bộ.

119







Mặt dướ i tấm sàn (thuộc tr ần nhà) nếu không trát tr ần cho phép độ nhám

nhỏ hơ n 1mm; nếu trát tr ần cho phép độ nhám trong phạm vi từ 1mm đến 5mm.

Không đượ c để dính dầu mỡ , giấy, tre nứa và các tạ p chất khác.

Không đượ c có các lỗ r ỗ bê tông vớ i đườ ng kính và chiều sâu lớ n hơ n 5mm

ở bản mặt và bản đáy tấm sàn. Bảo quản: Để gác chồng các tấm sàn này lên các tấm sàn khác phải có các

đòn kê bằng gỗ, chiều dày đòn kê phải không nhỏ hơ n 30mm và phải cao hơ nchiều cao móc cẩu ít nhất là 5mm. .

Khi xế p kho phải kê sao cho các tấm sàn thật ổn định. Các đòn kê phải theo

các qui định trên và phải thẳng hàng từ trên xuống dướ i. Không xế p 1 chồng cao

quá 10 tấm sàn.

C ột đ i ện BTCT ly tâm

Cột điện BTCT ly tâm là loại cấu kiện BTCT tiết diện tròn đượ c sản xuất

bằng phươ ng pháp ly tâm dùng làm cột điện các đườ ng dây trên không và tr ạm

điện. Theo chiều dài, cột đượ c chia làm 2 loại:

-Loại đúc liền đối vớ i cột có chiều dài nhỏ hơ n 14 m.

-Loại nối gồm 2 đoạn vớ i chiều dài lớ n hơ n hoặc bằng 14 m. Nguyên vật liệu để chế tạo bê tông phải thỏa mãn qui định hiện hành, bê

tông đúc cột là bê tông nặng mác không nhỏ hơ n 300. Theo TCVN 5846:1994, kí hiệu và nhãn hiệu cột đượ c qui định như sau:- Kí hiệu cột bao gồm các chữ cái và chữ số, trong đó:

Hai chữ cái in hoa chỉ công nghệ sản xuất cột; LT: li tâm.

Hai chữ số tiế p theo chỉ chiều dài cột tính bằng mét.

Chữ A, B, C, D liền sau hai chữ số chỉ khả năng chịu lực của cột theothứ tự tăng dần.

-Nhãn hiệu cột gồm các chữ cái đầu của tên cơ sở sản xuất hoặc biểu tượ ng

hoặc tên giao dịch viết tắt đã đăng kí và kí hiệu cột.

Ví dụ nhãn hiệu cột: QN – LT 10A

Trong đó: QN – nhà máy bê tông Quy Nhơ n sản xuất cột;

LT 10A – Cột bê tông li tâm không dự ứng lực tr ướ c dài 10 m.

Yêu cầu k ỹ thuật:Đầu cột có đườ ng kính ngoài là 190mm. Chiều dày lớ p bê tông bảo vệ cốt

thép ở đầu cột không nhỏ hơ n 50mm.Chiều dài cột, đườ ng kính ngoài của đáy cột phải theo các qui định (bảng 5-

26).

Chiều dày lớ p bê tông bảo vệ cốt thép ở đáy cột không nhỏ hơ n 60mm.

Bảng 5-26Kí hiệu cột Chiều dài cột, m Đườ ng kính ngoài đáy cột, mm

10A;10B;10C 10 323

12A;12B;12C 12 350

14A;14B;14C 14 377

16B;16C 16 40318B; 18C 18 430

20B; 20C; 20D 20 456

120







Các yêu cầu k ỹ thuật khác phải thỏa mãn theo TCVN 5846:1994.

Bảo quản và vận chuyể n:Cột lưu kho xế p theo lô và theo loại. Mỗi lô xế p thành nhiều tầng, nhiều nhất là

5 tầng. Giữa các tầng k ể cả tầng sát đất phải kê gỗ. Điểm kê phải tính toán thíchhợ p.

121







CHƯƠ NG VIVỮ A XÂY DỰ NG


Vữa xây dựng là một loại vật liệu đá nhân tạo thành phần bao gồm chất k ếtdính, nướ c, cốt liệu nhỏ và phụ gia. Các thành phần này đượ c nhào tr ộn theo tỷ

lệ thích hợ p, khi mớ i nhào tr ộn hỗn hợ p có tính dẻo gọi là hỗn hợ p vữa, sau khi

cứng r ắn có khả năng chịu lực gọi là vữa. Phụ gia có tác dụng cải thiện tính chất

của hỗn hợ p vữa và vữa.

Đặc điểm của vữa là chỉ có cốt liệu nhỏ, khi xây và trát phải tr ải thành lớ pmỏng, diện tích tiế p xúc vớ i nền xây, vớ i mặt trát và vớ i không khí khá lớ n,

nướ c dễ bị mất đi, do đó lượ ng nướ c nhào tr ộn vữa cần lớ n hơ n so vớ i bê tông.Do không có cốt liệu lớ n nên cườ ng độ chịu lực của vữa thấ p hơ n so vớ i bê tông

khi sử dụng cùng lượ ng và cùng loại chất k ết dính.

Vữa xây dựng đượ c thườ ng đượ c phân loại theo loại chất k ết dính, theokhối lượ ng thể tích và theo công dụng của vữa.

Theo chấ t k ế t dính: chia ra vữa xi măng, vữa vôi, vữa thạch cao và vữa hỗn

hợ p (xi măng - vôi; xi măng - đất sét).

Theo khố i l ượ ng thể tích: chia ra vữa nặng ρv > 1500 kg/m3, vữa nhẹ ρv

≤1500 kg/m3.

Theo công d ụng: chia ra vữa xây, vữa trát, vữa láng, lát, ố p, vữa trang trí

v.v... để hoàn thiện công trình, vữa đặc biệt như vữa giếng khoan, vữa chèn mối

nối, vữa chống thấm v.v...

6.2. Vật liệu chế tạo vữ a6.2.1. Chất k ết dínhĐể chế tạo vữa thườ ng dùng chất k ết dính vô cơ như xi măng pooclăng, xi

măng pooclăng hỗn hợ p, xi măng pooclăng xỉ hạt lò cao, xi măng pooclăng

puzolan, vôi không khí, vôi thủy, thạch cao xây dựng v.v...

Việc lựa chọn sử dụng loại chất k ết dính phải đảm bảo cho vữa có cườ ng

độ và độ ổn định trong điều kiện cụ thể.

Trong môi tr ườ ng khô nên dùng vữa vôi mác 4. Để đảm bảo cườ ng độ và

độ dẻo nếu không có yêu cầu gì đặc biệt nên dùng vữa hỗn hợ p mác 10 - 75.Trong môi tr ườ ng ẩm ướ t nên dùng vữa xi măng mác 100 - 150. Vôi r ắn trong

không khí thườ ng đượ c dùng ở dạng vôi nhuyễn hoặc bột vôi sống. Nếu dùng

vôi nhuyễn phải lọc sạch các hạt sạn. Thạch cao thườ ng đượ c sử dụng để chế tạo

vữa trang trí, vì có độ mịn và bóng cao.

6.2.2. Cốt liệuCốt liệu cát là bộ xươ ng chịu lực cho vữa đồng thờ i cát còn có tác dụng

chống co ngót cho vữa và làm tăng sản lượ ng vữa.

Để chế tạo vữa có thể sử dụng cát thiên nhiên hoặc cát nhân tạo nghiền từ các loại đá đặc hoặc đá r ỗng. Chất lượ ng cát có ảnh hưở ng nhiều đến cườ ng độ

của vữa. Cát phải đảm bảo các yêu cầu chủ yếu theo bảng 6 - 1.

122







Bảng 6 - 1Mức theo mác vữa

Tên các chỉ tiêu Nhỏ hơ n75

Lớ n hơ n hoặc

bằng 75

1- Môđun độ lớ n không nhỏ hơ n 0,7 1,52- Sét, các tạ p chất ở dạng cục không có Không có

3- Lượ ng hạt lớ n hơ n 5 mm không có không có

4- Khối lượ ng thể tích, kg/m3, không nhỏ hơ n 1150 1250

5- Hàm lượ ng bùn, bụi sét bẩn,%, không lớ n hơ n 10 3

6- Hàm lượ ng muối sunfat, sunfit tính ra SO3 theo

% khối lượ ng cát, không lớ n hơ n2 1

7- Lượ ng hạt nhỏ hơ n 0,14mm, %, không lớ n hơ n 35 20

6.2.3. Phụ giaKhi chế tạo vữa có thể dùng tất cả các loại phụ gia như bê tông. Bao gồm

phụ gia vô cơ : như đất sét dẻo, cát nghiền nhỏ, bột đá puzolan hoặc phụ gia hoạt

tính tăng dẻo. Việc sử dụng phụ gia loại nào, hàm lượ ng bao nhiêu đều phảiđượ c kiểm tra bằng thực nghiệm.

6.2.4. Nướ c Nướ c dùng để chế tạo vữa là nướ c sạch, không chứa váng dầu mỡ , lượ ng

hợ p chất hữu cơ không vượ t quá 15mg/l, độ pH không nhỏ hơ n 4 và không lớ n

hơ n 12,5.Tuỳ theo mục đích sử dụng hàm lượ ng các tạ p chất khác phải thoả mãn

TCVN 4506 :1987.

6.3. Các tính chất chủ yếu của hỗn hợ p vữ a6.3.1. Độ lư u động của hỗn hợ p vữ aĐộ lưu động của hỗn hợ p vữa là tính chất quan tr ọng

đảm bảo năng suất thi công và chất lượ ng của khối xây.

Độ lưu động đượ c đánh giá bằng độ cắm sâu vào

hỗn hợ p vữa của côn tiêu chuẩn nặng 300 ± 2g (hình 6 -

1), độ lưu động đượ c tính bằng cm và đượ c xác định như

sau:

Hỗn hợ p vữa tr ộn xong đượ c đổ ngay vào phễu,

dùng thanh thép φ10 hoặc φ12 đầm vào vữa trong phễu25 cái sau đó lấy bớ t vữa ra sao cho mặt vữa thấ p hơ nmiệng phễu 1 cm. Dằn nhẹ phễu 5 - 6 lần trên mặt bàn

hay nền cứng. Đặt phễu dướ i côn r ồi hạ côn xuống cho

mũi côn chạm vào mặt vữa r ồi thả vít cho côn r ơ i tự do

xuống hỗn hợ p vữa trong phễu. Đọc mức chỉ trên bảng

đo để xác định độ cắm sâu của côn (S, cm).

Hình 6 - 1: Dụng cụ thử độ l ư u động của vữ a

1.Gia đỡ ; 2.K ẹ p di động ;3.V ạch chia; 4.Ốc vặn ;

5.Thanh kim loại;6.Côn kim loại; 7- C ần quay

8-Bảng chia ;9- PhễuĐộ lưu động của hỗn hợ p vữa lấy theo k ết quả trung

123







bình cộng của hai lần thử lấy cùng một mẫu vữa.

Độ lưu động của hỗn hợ p vữa cũng như bê tông phụ thuộc vào nhiều yếu tố

như lượ ng nướ c nhào tr ộn, loại chất k ết dính, lượ ng chất k ết dính.

6.3.2. Độ phân tầng của hỗn hợ p vữ aPhân tầng là sự thay đổi thành phần vữa theo chiều cao của khối hỗn hợ pvữa khi vận chuyển hoặc để lâu chưa dùng tớ i. Độ phân tầng càng lớ n thì chất

lượ ng của vữa càng kém.

Độ phân tầng của hỗn hợ p vữa đượ c xác định bằng khuôn thép tr ụ trònxoay gồm ba ống kim loại r ờ i nhau (hình 6 - 2).

Sau khi chuẩn bị xong hỗn hợ p vữa, đổ

hỗn hợ p vữa vào đầy khuôn, gạt ngangmiệng khuôn và đặt lên đầm rung trong 30

giây, sau đó kéo tr ượ t ống 1 trên bản thép

4. Lấy phần vữa trong ống 1 đổ vào chảo thứ nhất, kéo tr ượ t ống 2 trên bản thép 5, bỏ

phần vữa này đi. Đổ phần vữa trong ống 3

vào chảo thứ hai. Tr ộn lại vữa trong mỗichảo 30 giây, sau đó đem thử độ lưu động.

Độ lưu động của vữa trong ống 1 là S1, độ lưu động của vữa trong ống 3 là S3.

Độ phân tầng đượ c tính theo công thức: Pt = 0,07 (S13 - S3

3).

Trong đ ó : S1 - Độ lưu động của hỗn hợ p vữa ở ống (1), cm.

S2 - Độ lưu động của hỗn hợ p vữa ở ống (3), cm.

Hình 6 - 2 : Dụng cụ thử độ phân t ầng1, 2, 3. Ống kim loại; 4, 5. Bản thép

Pt - Độ phân tầng của hỗn hợ p vữa, cm3.

6.3.3 . Khả năng giữ nướ c của hỗn hợ p vữ aHỗn hợ p vữa phải có khả năng giữ nướ c tốt để đảm bảo đủ nướ c cho chất

k ết dính thủy hóa, r ắn chắc, ít bị mất nướ c do bay hơ i, do nền hoặc tách nướ ctrong quá trình vận chuyển.

Khả năng giữ nướ c của hỗn hợ p vữa đượ c biểu thị qua phần tr ăm tỷ lệ giữa

độ lưu động của hỗn vữa sau khi chịu hút ở áp lực chân không và độ lưu động

của hỗn hợ p vữa ban đầu.

Khả năng giữ nướ c của hỗn hợ p vữa đượ c xácđịnh bằng dụng cụ tạo chân không (hình 6 - 3).

Sau khi thử độ lưu động của hỗn hợ p vữa (S1) và

ghi lại k ết quả. Đặt trên mặt phễu một lớ p giấy lọc đã

thấm nướ c, r ải hỗn hợ p vữa lên trên giấy lọc một lớ pdày 3 cm. Hút không khí trong bình giảm đến áp suất

50 mmHg trong 1 phút, một phần nướ c của hỗn hợ pvữa bị tách ra. Đổ hỗn hợ p vữa trong phễu ra chảo và

r ải một lớ p vữa khác cùng mẻ tr ộn vào phễu dày 3

cm, lại hút chân không như lần tr ướ c. Tiế p tục làm thế ba lần. Cho hỗn hợ p vữa sau ba lần thử vào chung

một chảo, tr ộn lại cẩn thận trong 30 giây r ồi đem xácHình 6 – 3:

Dụng cụ thử khả năng giữ nướ c

124







định độ lưu động (S2).

Độ giữ nướ c của hỗn hợ p vữa đượ c tính chính xác đến 0,1% theo công

thức: (%)100S

SG

1

2n ⋅=

Trong đ ó : S1-Độ lưu động ban đầu của hỗn hợ p vữa, cm.S2-Độ lưu động sau khi đã hút chân không của hỗn hợ p vữa, cm.

Để tăng khả năng giữ nướ c của hỗn hợ p vữa ta phải sử dụng cát nhỏ, tăng

hàm lượ ng chất k ết dính và nhào tr ộn thật k ỹ.

Hỗn hợ p vữa xây và hỗn hợ p vữa hoàn thiện phải thỏa mãn các yêu cầu quy

định trong bảng 6 - 2.

Bảng 6 - 2Loại hỗn hợ p vữa

ể hoàn thiệnTên chỉ tiêu Để

xây Thô Mịn1-Đườ ng kính hạt cốt liệu lớ n nhất, mm, không lớ n hơ n 5 2,5 1,25

2- Độ lưu động (độ lún côn), cm, 4 ÷ 10 6 ÷ 10 7 ÷ 12

3- Độ phân tầng, cm3, không lớ n hơ n 30 - -

4- Độ (khả năng) giữ nướ c, %, không nhỏ hơ n, đối vớ i:- Hỗn hợ p vữa xi măng 63 - -

- Hỗn hợ p vữa vôi và các vữa hỗn hợ p khác 75 - -

6.4. Các tính chất cơ bản của vữ a

6.4.1. Tính bám dínhTính bám dính của vữa biểu thị khả năng liên k ết của nó vớ i vật liệu xây,

trát v.v... Nếu vữa bám dính kém sẽ ảnh hưở ng đến độ bền của sản phẩm và

năng suất thi công.

Tính bám dính của vữa phụ thuộc vào số lượ ng, chất lượ ng của chất k ết

dính và tỷ lệ pha tr ộn, khi tr ộn vữa phải cân đong đủ liều lượ ng vật liệu thành

phần, phẩm chất của vật liệu phải đảm bảo tốt đồng thờ i vữa phải đượ c tr ộn

đồng đều, k ỹ.

Ngoài ra tính bám dính của vữa còn phụ thuộc vào độ nhám, độ sạch, độ

ẩm của vật liệu xây, mặt trát, láng, lát, ố p.

6.4.2. Tính chống thấmVữa trát ở mặt ngoài khối xây của công trình chịu áp lực nướ c cần phải có

tính chống thấm tươ ng ứng.

Tính chống thấm đượ c xác định bằng cách cho mẫu vữa dày 2 cm chịu áp

lực nướ c lúc đầu 0,5 atm, sau 1 giờ tăng lên 1 atm, sau 2 giờ tăng 1,5 atm, sau 3

giờ tăng 2 atm r ồi để 24 giờ mà nướ c không thấm qua thì coi là vữa có tính

chống thấm.

6.4.3. Cườ ng độ chịu lự c

125







Vữa có khả năng chịu nhiều loại lực khác nhau nhưng khả năng chịu nén là

lớ n nhất. Do đó cườ ng độ chịu nén là chỉ tiêu quan tr ọng nhất để đánh giá chất

lượ ng của các loại vữa thông thườ ng. Cườ ng độ chịu nén của vữa đượ c xác định

bằng thí nghiệm các mẫu vữa hình khối có cạnh 7,07cm. Dựa trên cườ ng độ chịu

nén mà định ra mác vữa.Mác vữa là tr ị số giớ i hạn cườ ng độ chịu nén trung bình của những mẫuvữa hình khối lậ p phươ ng có cạnh 7,07 cm, đượ c chế tạo và bảo dưỡ ng 28 ngày

trong điều kiện tiêu chuẩn (to = 27± 2

oC, còn độ ẩm thì tùy thuộc vào loại

chất k ết dính sử dụng trong vữa).

Theo tiêu chuẩn TCVN 4314 - 1986, có các loại mác vữa thông dụng sau :

4 ; 10 ; 25 ; 50 ; 75 ; 100 ; 150 ; 200 ; 300.

Cườ ng độ chịu lực của vữa phụ thuộc vào loại chất k ết dính, lượ ng chất k ếtdính, tỷ lệ nướ c/chất k ết dính, chất lượ ng của cát, điều kiện bảo dưỡ ng và thờ igian cứng r ắn.

Vữa xây và vữa hoàn thiện đều phải thảo mãn yêu cầu về khả năng chịu lực

như quy định trong bảng 6 - 3.

Bảng 6 - 3Mác

vữa

Giớ i hạn bền nén trung bình nhỏ

nhất, kG/cm2

Giớ i hạn bền nén trung bình

lớ n nhất, kG/cm2

4 4 9

10 10 24

25 25 49

50 50 74

75 75 99

100 100 149

150 150 199

200 200 299

300 300 -

Giớ i hạn bền chịu nén của vữa đượ c thử bằng cách nén vỡ các mẫu vữa

hình lậ p phươ ng kích thướ c 7,07 x 7,07 x 7,07 cm hoặc các nửa mẫu dầm sau

khi chịu uốn.

Xác định bằ ng các mẫ u l ậ p phươ ng có kích thướ c 7,07 x 7,07 x 7,07 cm.Khi hỗn hợ p vữa có độ lưu động nhỏ hơ n 4 cm, mẫu đượ c đúc trong khuôn

thép có đáy, còn nếu hỗn hợ p vữa có độ lưu động lớ n hơ n 4 cm thì mẫu đượ cđúc trong khuôn thép không có đáy.

Sau khi tạo hình mẫu đượ c bảo dưỡ ng như sau:

Vớ i vữa dùng chất k ết dính là xi măng các mẫu đượ c để trong khuôn ở môi

tr ườ ng ẩm có độ ẩm trên mặt mẫu trên 90% và nhiệt độ 27 ± 20C thờ i gian từ 24

đến 48 giờ r ồi tháo khuôn. Sau khi tháo khuôn các mẫu đượ c bảo quản thêm 3

ngày trong môi tr ườ ng ẩm có độ ẩm trên mặt mẫu trên 90%, nhiệt độ 27 ± 2oC.

Thờ i gian còn lại cho đến lúc thử mẫu vữa đượ c bảo dưỡ ng trong không khí ở

126







nhiệt độ 27± 20C và độ ẩm tự nhiên đối vớ i vữa để xây trong môi tr ườ ng khô,

còn đối vớ i vữa xây trong môi tr ườ ng ẩm thì vữa đượ c ngâm trong nướ c.

Vớ i vữa có dùng chất k ết dính r ắn trong không khí các mẫu đượ c để trong

khuôn ở môi tr ườ ng phòng thí nghiệm có nhiệt độ 27 ± 2oC thờ i gian 72 giờ r ồi

tháo khuôn. Sau khi tháo khuôn các mẫu đượ c bảo dưỡ ng trong môi tr ườ ngkhông khí ở nhiệt độ 27 ± 2

oC và độ ẩm tự nhiên.

Sau khi bảo dưỡ ng đủ số ngày quy định các mẫu vữa đượ c đem nén. K ếtquả của phép thử đượ c tính bằng trung bình cộng giá tr ị của 3 hoặc 5 viên mẫu

thử. Sai số k ết quả của từng viên mẫu vớ i giá tr ị trung bình không đượ c vượ tquá ± 15% vớ i mẫu tạo hình và dưỡ ng hộ trong phòng thí nghiệm và không vượ tquá ± 20% vớ i các mẫu chế tạo tại công tr ườ ng. Nếu 2 trong 3 hoặc 3 trong 5

viên mẫu thử không đạt yêu cầu thì phải tiến hành thực hiện lại.

Xác định bằ ng các nử a mẫ u d ầm sau khi chịu uố n:

Để xác định cườ ng độ chịu nén của vữa ngườ i ta cũng có thể sử dụng cácnửa mẫu dầm sau khi chịu uốn, mẫu dầm có kích thướ c 160 x 40 x 40.

Để chuyển giớ i hạn bền chịu nén của vữa xác định bằng cách thử nửa mẫu

dầm sang giớ i hạn bền chịu nén xác định bằng các mẫu lậ p phươ ng cùng điềukiện chế tạo và bảo dưỡ ng như nhau thì nhân vớ i hệ số 0,8 cho các mẫu vữamác dướ i 100. Vớ i vữa mác từ 100 tr ở lên thì giớ i hạn bền nén của các mẫu nửa

dầm đúng bằng giớ i hạn bền nén của các mẫu lậ p phươ ng.

6.5. Tính toán cấp phối vữ a

6.5.1. Tính toán sơ bộ Để có cấ p phối vữa chính xác phải tiến hành tính toán sơ bộ, sau đó kiểm

tra bằng thực nghiệm và điều chỉnh cho phù hợ p vớ i điều kiện thực tế.

V ữ a xi măng

Tính khối lượ ng xi măng cho 1m3 cát theo công thức:

.1000K.R

R X

X

V= ,kg (1)

Trong đ ó : - R V: Mác vữa cần thiết k ế , kG/cm2.

- R X: Cườ ng độ của xi măng, kG/ cm2.

- K Hệ số chất lượ ng vật liệu lấy theo bảng 6 - 4. Bảng 6 - 4Hệ số KMô đun độ lớ n

của cát Xi măng pooclăng thườ ng Xi măng pooclăng hỗn hợ p0,7 - 1 0,71 0,80

1,1 - 1,3 0,73 0,82

1,31 - 1,5 0,79 0,89

1,51 0,88 1

V ữ a tam hợ p :- Tính khối lượ ng xi măng cho 1m3 cát theo công thức (1).

- Thể tích vôi hồ cho 1m3 cát: VV = 0,17 ( 1 - 0,002 X ), m

3.

127







Trong đ ó : - VV: Thể tích vôi hồ (nhuyễn), m3.

Vôi hồ có khối lượ ng thể tích là 1400kg/m3.

6.5.2 . Kiểm tra bằng thự c nghiệm

Chuẩ n bị liề u l ượ ng vật liệu:Lấy số liệu đã tính toán đượ c làm chuẩn, tính thêm hai thành phần vữa vớ ilượ ng xi măng chênh lệch ± 15%. Dùng 3 thành phần này để thí nghiệm. Lượ ng

xi măng trong mỗi thành phần thí nghiệm tính cho 5 lít cát.

Tr ộn vữ a thí nghiệm và đ iề u chỉ nh độ d ẻo:Đổ 5 lít cát vào chảo tr ộn, đổ tiế p xi măng r ồi dùng bay tr ộn đều xi măng

cát khô trong 5 phút. Sau đó đổ nướ c vào (nếu là vữa xi măng - cát) hoặc cho

nướ c vào vôi hồ hòa thành sữa vôi r ồi đổ vào (nếu là vữa tam hợ p). Tr ộn thêm 3

- 5 phút cho tớ i khi thấy hỗn hợ p vữa đồng nhất thì đem thử độ dẻo.Khi thử độ dẻo của hỗn hợ p vữa, nếu tr ị số thu đượ c lớ n quá yêu cầu thì

cho thêm 5 - 10% khối lượ ng xi măng và cát đã tính, tr ộn đều thêm 3 - 5 phút

nữa r ồi thử lại. Nếu tr ị số nhỏ hơ n yêu cầu thì cho thêm 5 - 10% nướ c vào. Cứ như vậy cho

tớ i khi nào đạt đượ c độ lưu động yêu cầu mớ i tiến hành đúc mẫu.

Đúc mẫ u xác định cườ ng độ:Sau khi tạo đượ c vữa có độ dẻo yêu cầu, từ mẻ tr ộn cần đúc ít nhất ba mẫu

có kích thướ c 7,07 x 7,07 x 7,07 cm (hoặc 4 x 4 x 16 cm).

Các mẫu sau khi bảo dưỡ ng đủ 28 ngày theo đúng quy định đượ c đem nén

để xác định cườ ng độ chịu nén của vữa.

Từ ba thành phần đã thí nghiệm, thành phần nào đạt mác yêu cầu sẽ đượ cchọn để biểu thị thành phần cấ p phối vữa.

6.5.3. Biểu thị thành phần vữ a (cấp phối) Thành phần vữa đượ c viết dướ i dạng tỷ lệ thể tích giữa xi măng và cát (nếu

là vữa xi măng cát) hoặc xi măng, vôi nhuyễn và cát (nếu là vữa tam hợ p) trong

đó lấy một đơ n vị thể tích xi măng làm chuẩn.

0XV

1Thành phần vữa xi măng cát đượ c biểu thị như sau: V0X : V = 1:0C

Thành phần vữa xi măng vôi cát đượ c biểu thị như sau :

0X0X

V

V

1:

V

V V : V : V0X V 0C = 1 :

Trong đ ó : VV - Thể tích tự nhiên của vôi nhuyễn, m3. V0C - Thể tích tự nhiên của cát,1m

3.

V0X - Thể tích tự nhiên của xi măng cần thiết cho 1m3 cát.

Ngoài phươ ng pháp tính cấ p phối như trên trong thực tế còn có thể sử dụng

các bảng tra có sẵn để lựa chọn cấ p phối cho vữa khi thi công. Khi dùng bảng tra

để xác định liều lượ ng pha tr ộn cần lưu ý kiểm tra bằng thực nghiệm, từ đó điềuchỉnh lại cho phù hợ p vớ i nguyên vật liệu thực tế tại công tr ườ ng.

128







6.6. Vữ a khô chế tạo sẵnHiện nay ngườ i ta còn chế tạo ra các loại vữa khô đượ c tr ộn sẵn từ xi măng,

cát để phục vụ cho công tác sửa chữa các k ết cấu bị hư hỏng trong xây dựng

hoặc khi thi công vớ i khối lượ ng vữa không lớ n mà yêu cầu phải dùng loại vữa

có chất lượ ng cao. Để chế tạo vữa loại này phải sử dụng cát có thành phần hạthợ p qui phạm, r ửa sạch và sấy khô. Khi chế tạo vữa loại naỳ có thể pha thêm

phụ gia để cải thiện tính dẻo và tốc độ r ắn chắc cũng như cườ ng độ chịu lực của

vữa nhưng việc pha tr ộn phụ gia phải đượ c thí nghiệm kiểm tra để xác định ảnhhưở ng và hàm lượ ng thích hợ p của các phụ gia đó trong vữa. Yêu cầu k ỹ thuật

của vữa phải thỏa mãn TCVN 4314:1988.

Vữa khô đượ c chế tạo có thành phần thích hợ p vớ i mác vữa thông dụngnhư M50, M75, M100, M150. Loại vữa xây và tô chế tạo sẵn thườ ng đượ c đóng

bao như xi măng vớ i khối lượ ng 5 ;10 ; 20 ; 50 kg.

Vữa khô đượ c bảo quản như xi măng để chống ẩm, đảm bảo chất lượ ng củavữa.

129







CHƯƠ NG VII

VẬT LIỆU KIM LOẠI


Kim loại là loại vật liệu có các tính chất có lợ i cho xây dựng: cườ ng độ lớ n,độ dẻo và độ chống mỏi cao. Nhờ đó mà kim loại đượ c sử dụng r ộng rãi trong

xây dựng và các ngành k ĩ thuật khác. Ở dạng nguyên chất, do cườ ng độ và độ

cứng thấ p, độ dẻo cao, kim loại có phạm vi sử dụng r ất hạn chế. Chúng đượ c sử

dụng chủ yếu ở dạng hợ p kim vớ i kim loại và á kim khác, thí dụ như cacbon. Sắtvà hợ p kim của nó (thép và gang) gọi là kim loại đen; những kim loại còn lại

(Be, Mg, Al, Ti, Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, v.v...) và hợ p kim của chúng gọi là kim loại

màu.Kim loại đen đượ c sử dụng trong xây dựng nhiều hơ n cả, giá kim loại đen

thấ p hơ n kim loại màu. Tuy nhiên kim loại màu lại có nhiều tính chất có giá tr ị:cườ ng độ, độ dẻo, khả năng chống ăn mòn, tính trang trí cao. Những điều đó đãmở r ộng phạm vi sử dụng kim loại màu trong xây dựng, phổ biến là các chi tiết

kiến trúc và các k ết cấu nhôm.

Nguyên liệu để chế tạo kim loại đen là quặng sắt, mangan, crôm, mà cáckhoáng đại diện cho chúng là nhóm các oxit: macnetit (Fe3O4), quặng sắt đỏ

(Fe2O3), piroluzit (MnO2), crômit (FeCr 2O4). Để sản xuất kim loại màu ngườ i tasử dụng boxit chứa các hidroxit: hidracgilit (Al(OH)3, diasno (HAlO2); các loạiquặng sunfua và cacbonat đồng, niken, chì v.v... vớ i các khoáng đại diện là

chancopirit (CuFeS2), sfalêit (ZnS), xeruxit (PbCO3), magiezit ( MgCO3) v.v...

7.2. Tính chất cơ học chủ yếu của kim loại

7.2.1. Tính biến dạng

Khi kim loại chịu tác dụng của tải tr ọng sẽ có 3 giai đoạn biến dạng: biến dạng đàn hồi,

biến dạng dẻo và phá huỷ. Quan hệ giữa biến

dạng (Δl) và tải tr ọng (P) đượ c giớ i thiệu trên

hình 7-1.

Biế n d ạng đ àn hồi có quan hệ Δl và P là

bậc nhất (hình 7-1, vùng I). Biế n d ạng d ẻo là biến dạng xảy ra khi tải

tr ọng vượ t quá tải tr ọng đàn hồi, quan hệ Δl - P

không còn là bậc nhất (hình 7-1, vùng II).

Nguyên nhân gây ra biến dạng dẻo là sự tr ượ tmạng tinh thể.

Giai đ oạn phá hoại khi tải tr ọng đã đạt tớ i giá tr ị cực đại (Pmax), vết nứt

xuất hiện và mẫu bị phá hoại (hình 7-1, vùng III).

Hình 7-1: Biể u đồ kéo của kim loại

Biến dạng dẻo là đặc tr ưng quan tr ọng của kim loại nói chung và vật liệu

thép nói riêng, nó làm kim loại có thể gia công cơ nhiệt để tạo ra những sản phẩm vớ i những tính chất phù hợ p vớ i điều kiện sử dụng.

130







Đặc tr ưng biến dạng của kim loại chịu kéo là là độ giãn dài tươ ng đối và độ

thắt tươ ng đối.

Độ giãn dài tươ ng đối ε là tỉ số phần tr ăm giữa độ giãn dài sau khi kéo Δl

và độ dài ban đầu lo của mẫu và đượ c xác định theo công thức: (%)100.

l

l

o

Δε =

Độ thắt tươ ng đối ψ đượ c xác định theo công thức: (%)100.F

FF

o

K0 −=ψ

Trong đó: Fo và Fk là diện tích tiết diện ban đầu và khi có biến dạng thắt

(đứt).

7.2.2. Cườ ng độ Khi thí nghiệm kéo mẫu, cườ ng độ của kim loại đượ c đặc tr ưng bằng 3 chỉ

tiêu sau:

Giớ i hạn đ àn hồi σ p là ứng suất lớ n nhất ứng vớ i tải tr ọng P p mà biến dạng

dư không vượ t quá 0,05% :2

o

p

p cm / kG,F

P =σ

Giớ i hạn chả y σc là ứng suất khi kim loại chảy (tải tr ọng không đổi nhưng

chiều dài tiế p tục tăng) ứng vớ i biến dạng dư không vượ t quá 0,2%:

2

o

cc cm / kG,

F

P =σ

Giớ i hạn bề n σ b là ứng suất lớ n nhất ngay khi mẫu bị phá hoại, đượ c xác

định theo công thức sau:2

o

max b cm/kG,

F

Pσ =

Để xác định khả năng chịu biến dạng dẻo của kim loại thép khi uốn ngườ ita tiến hành thử uốn bằng cách uốn thanh kim loại xung quanh một tr ục uốn có

đườ ng kính nhất định, khi uốn đến một góc uốn theo qui định thì kiểm tra sự

xuất hiện vết nứt.

7.2.3. Độ cứ ngĐộ cứng của kim loại đượ c xác định theo phươ ng pháp Brinen. Giớ i hạn độ

cứng của thép xây dựng từ 300-400 kG/mm2.

7.3. Vật liệu thép

7.3.1. Khái niệmThép là vật liệu điển hình thuộc nhóm vật liệu kim loại, đượ c sử dụng nhiều

trong các công trình cầu, đườ ng sắt và công trình xây dựng. Chúng có ưu điểm

là cườ ng độ chịu lực cao, nhưng dễ bị tác dụng ăn mòn của môi tr ườ ng.

Thép là hợ p kim sắt - các bon, hàm lượ ng các bon < 2%.

Theo hàm lượ ng các bon chia ra:

- Thép các bon thấ p : hàm lượ ng các bon ≤ 0,25%.- Thép các bon trung bình : hàm lượ ng các bon 0,25 - 0,6%.

131







- Thép các bon cao : hàm lượ ng các bon 0,6 - 2%.

Khi tăng hàm lượ ng các bon, tính chất của thép cũng thay đổi: độ dẻo giảm,

cườ ng độ chịu lực và độ giòn tăng.

Để tăng cườ ng các tính chất k ỹ thuật của thép có thể cho thêm những

nguyên tố kim loại khác như: mangan, crôm, niken, nhôm, đồng...Theo tổng hàm lượ ng các nguyên tố kim loại thêm vào chia ra :

- Thép hợ p kim thấ p: tổng hàm lượ ng các nguyên tố kim loại khác ≤ 2,5%.

- Thép hợ p kim vừa: tổng hàm lượ ng các nguyên tố kim loại khác 2,5-10%.

- Thép hợ p kim cao: tổng hàm lượ ng các nguyên tố kim loại khác > 10%.

Trong xây dựng thườ ng dùng thép hợ p kim thấ p.

Thành phần các nguyên tố khác trong thép khoảng 1%.

Thép là vật liệu kim loại nên có ánh kim, dẫn điện, dẫn nhiệt mạnh..Ở nhiệt

độ 500oC - 600

oC thép tr ở lên dẻo, cườ ng độ giảm.

Ở nhiệt độ - 10oC tính dẻo giảm.

Ở nhiệt độ - 45oC thép giòn, dễ nứt.

Khối lượ ng riêng của thép từ 7,8 đến 7,85 g/cm3.

7.3.2. Biện pháp thay đổi cấu trúc và tính chất của thép

Cấu trúc và tính chất của thép có quan hệ chặt chẽ vớ i nhau, khi cấu trúccủa thép thay đổi thì tính chất cơ bản của nó thay đổi theo. Để biến đổi cấu trúc

của thép và làm tốt hơ n các tính chất của thép theo nhu cầu sử dụng, ta có thể áp

dụng một số biện pháp gia công nhiệt và gia công cơ học.

Gia công nhi ệtGia công nhiệt hay còn gọi là xử lý nhiệt là biện pháp áp dụng cho cả kim

loại đen và kim loại màu. Đây là biện pháp phổ biến, có ý ngh ĩ a thực tế cao.Gia công nhiệt gồm các phươ ng pháp ủ, thườ ng hoá, tôi và ram.

Ủ và thườ ng hoá là nhằ m giảm độ cứng của thép (làm mềm), tăng độ dẻo

để dậ p, cán, kéo nguội, làm đồng đều trên tiết diện thép chuẩn bị cho công tácgia công nhiệt cuối cùng.

Ủ là nung nóng thép đến nhiệt độ nhất định, giữ ở nhiệt độ đó một thờ igian, r ồi làm nguội. Thép sau khi ủ có độ bền và độ cứng thấ p nhất, độ dẻo và

độ dai cao.

Thườ ng hoá là phươ ng pháp nung nóng thép lên đến nhiệt độ cao hơ n nhiệtđộ ủ, giữ nhiệt r ồi sau đó làm nguội trong không khí, nhờ đó thép có độ bền, độ

cứng cao hơ n đôi chút so vớ i tr ạng thái ủ.

Tôi thép là nung nóng thép lên quá nhiệt độ tớ i hạn r ồi giữ nhiệt một thờ igian, sau đó làm nguội đột ngột, k ết quả là thép khó biến dạng dẻo và có độ

cứng cao.

Ram là quá trình cần thiết và bắt buộc sau khi tôi. Thép sau khi tôi có tính

giòn, dễ gãy, có độ cứng cao, vì vậy ram thép nhằm mục đích tạo ra cho thép có

các tính chất cơ học (độ cứng, độ bền, độ dẻo) thích hợ p vớ i điều kiện sử dụng

cần thiết. Ngoài ra ram thép ở nhiệt độ cao còn để làm mềm thép giúp cho việc gia

công cắt gọt đượ c dễ dàng, tạo đượ c độ nhẵn bóng cao khi cắt gọt.

132







Gia công cơ học

Gia công cơ học thép là nằm cải thiện cấu tạo và tính chất của thép để khắc

phục những nhượ c điểm khi luyện và tạo hình dạng mớ i. Có hai phươ ng pháp cơ học: gia công nguội và gia công nóng.

Gia công nguội là gia công thép ở nhiệt độ thườ ng nhằm tạo ra biến hìnhdẻo để nâng cao tính cơ học (tăng cườ ng độ, độ cứng, nhưng lại làm giảm độ

dẻo). Gia công nguội gồm có kéo, rèn dậ p, cán nguội, vuốt.

Các sản phẩm thép như dây, sợ i kim loại hầu hết đượ c qua kéo nguội, dậ pnguội.

Một hình thức gia công khác là cán nguội. Thép sau khi cán nguội, ở mặt

ngoài có những vết lồi lõm theo quy luật. So vớ i kéo, thép cán nguội có nhiều

ưu điểm hơ n: Cườ ng độ kéo, cườ ng độ nén và lực dính bám giữa bê tông và cốtthép đượ c tăng cườ ng.

Đối vớ i dây thép nhỏ (đườ ng kính 5 ÷ 10 mm) ngườ i ta dùng phươ ng pháp

vuốt. Trong phươ ng pháp này, dây thép đượ c kéo qua một lỗ có đườ ng kính nhỏ

hơ n dây thép. Mỗi lần vuốt giảm khoảng 10% tiết diện dây. Số lần vuốt phụ thuộc vào yêu cầu sử dụng, nhưng để đảm bảo tính dẻo và dai, thì sau lần vuốt

thứ 4, 5 phải ủ thép một lần. Dây thép vuốt nguội có thể dùng làm cốt thép trong

bê tông dự ứng lực, làm dây cáp v.v... Gia công nguội là một biện pháp tiết kiệmkim loại.

Gia công (rèn, cán) nóng (biến dạng nóng) là hình thức làm kim loại biến

dạng ở tr ạng thái nóng...

Đối vớ i thép các biến dạng ở nhiệt độ trên 650-700oC là biến dạng nóng,

nhưng để đảm bảo đủ độ dẻo cần thiết, thườ ng biến dạng đượ c thực hiện ở nhiệtđộ cao hơ n nhiều.

Cán là phươ ng pháp gia công ép nóng qua máy. Do cán liên tục nhiều lần

mặt cắt của thép dần dần đượ c cải biến đúng vớ i hình dạng và kích thướ c yêu

cầu. Các loại thép hình dùng trong xây dựng đượ c chế tạo bằng phươ ng phápcán.

Rèn là phươ ng pháp gia nhiệt đến tr ạng thái dẻo cao, dùng búa đậ p thành

cấu kiện có hình dạng nhất định. Rèn có thể thực hiện bằng tay hoặc bằng máy.Thép cán và rèn có cấu tạo tươ ng đối tốt và tính năng cơ học cao.

7.3.3. Các loại thép xây dự ngTrong xây dựng sử dụng chủ yếu là thép các bon và thép hợ p kim thấ p.

Thép các bon

Thành phần hóa học của thép các bon gồm chủ yếu là Fe và C, ngoài ra còn

chứa một số nguyên tố khác tùy theo điều kiện luyện thép.

C < 2%; Mn ≤ 0,8%; Si ≤ 0,5%; P, S ≤ 0,05%.

Cr, Ni, Cu, W, Mo, Ti r ất ít (0,1 - 0,2%).

Mn, Si là 2 nguyên tố có tác dụng nâng cao cơ tính của thép các bon. P, S là

những nguyên tố làm giảm chất lượ ng thép, nâng cao tính giòn nguội trong thép,nhưng lại tạo tính dễ gọt cho thép.

Các loại thép các bon

133







Theo phạm vi sử dụng thép các bon có hai loại: Thép các bon thườ ng và

thép các bon chất lượ ng tốt.

Thép các bon thườ ng ở dạng đã qua cán mỏng (tấm, cây, thanh, thép

hình...) chủ yếu để dùng trong xây dựng.

Theo TCVN 1765 : 1975 thép các bon thườ ng lại đượ c chia thành 3 loại A,B, C.

Thép các bon thườ ng loại A là loại thép chỉ quy định về cơ tính.

Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN1765:1975) quy định mác thép loại này ký

hiệu là CT, con số đi kèm theo chỉ độ bền giớ i hạn, Ví dụ thép CT31 là thép cógiớ i hạn bền tối thiểu là 310 N/mm2

.

Thép các bon thườ ng loại A có các loại mác theo bảng 7 - 1.

Bảng 7 - 1

Mác thép (số hiệu)

Nga Việt Nam

Giớ i hạn bền σ b , N/mm2 Độ giãn dài tươ ng đối δ , %

CT0 CT31 ≥ 310 20

CT1 CT33 320 - 420 31

CT2 CT34 340 - 440 29

CT3 CT38 380 - 490 23CT4 CT42 420 - 540 21

CT5 CT51 500 - 640 17

CT6 CT61 600 12

Thép các bon thườ ng loại B là thép chỉ quy định về thành phần hóa học.

Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN1765:1975) quy định mác thép loại này ký

hiệu là BCT, con số đi kèm theo vẫn chỉ độ bền giớ i hạn như thép các bon

thườ ng loại A, còn thành phần hóa học quy định như bảng 7 - 2.

Bảng 7 - 2

Mác thép (số hiệu) Hàm lượ ng các nguyên tố

Nga Việt Nam C , % Mn , %S, không lớ n

hơ n, %

P, không lớ nhơ n, %

CT0 BCT31 0,23 - 0,06 0,07

CT1 BCT33 0,06 - 0,12 0,25 - 0,50 0,05 0,04

CT2 BCT34 0,09 - 0,15 0,25 - 0,50 0,05 0,04

CT3 BCT38 0,14 - 0,22 0,30 - 0,65 0,05 0,04

CT4 BCT42 0,18 - 0,27 0,40 - 0,70 0,05 0,04

CT5 BCT51 0,28 - 0,37 0,05 - 0,80 0,05 0,04

CT6 BCT61 0,38 - 0,49 0,05 - 0,80 0,05 0,04

Thép các bon thườ ng loại C là thép quy định cả về cơ tính và thành phầnhóa học. Loại thép này có cơ tính như thép các bon thườ ng loại A và có thành

phần hóa học như thép các bon thườ ng loại B. Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN

1765:1975) quy định mác thép loại này ký hiệu là CCT, con số đi kèm chỉ độ

134







bền giớ i hạn quy định như bảng 7-1 và có thành phần hóa học quy định như

bảng 7-2.

Thép các bon chấ t l ượ ng t ố t:Thép loại này chứa ít tạ p chất có hại hơ n thép các bon loại thườ ng (S <

0,04% , P < 0,035%) và đượ c quy định cả về cơ tính và thành phần hóa học. Kýhiệu mác có ghi số phần vạn các bon. Thép loại này chỉ dùng để chế tạo chi tiết

máy.

Thép hợ p kim thấ p Thành phần hóa học: Thép hợ p kim thấ p là loại thép ngoài thành phần Fe,

C và tạ p chất do chế tạo còn có các nguyên tố khác đượ c cho vào vớ i một hàm

lượ ng nhất định để thay đổi cấu trúc và tính chất của thép, đó là các nguyên tố :

Cr, Ni, Mn, Si, W, V, Mo, Ti, Cu.

Trong thép hợ p kim thấ p tổng hàm lượ ng các nguyên tố này ≤ 2,5%.

Theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 1659:1975), thép hợ p kim đượ c ký hiệu

bằng hệ thống ký hiệu hóa học, số tỷ lệ phần vạn các bon và % các nguyên tố

trong hợ p kim.Ví dụ: loại thép ký hiệu là 9Mn2 có 0,09% C và 2% Mn.

Tính chấ t cơ lý: Thép hợ p kim thấ p có cơ tính cao hơ n thép các bon, chịuđượ c nhiệt độ cao hơ n và có những tính chất vật lý, hóa học đặc biệt như chốngtác dụng ăn mòn của môi tr ườ ng.

Thép hợ p kim thấ p thườ ng dùng để chế tạo các k ết cấu thép (dàn cầu, tháp

khoan dầu mỏ, đườ ng ống dẫn khí, v.v...), cốt thép cho k ết cấu bê tông cốt thép.

7.3.4. Cốt thép cho k ết cấu bê tông cốt thépYêu cầu đố i vớ i các đặc tính của cố t thép khi sử d ụng cho k ế t cấ u bê tông

Tính bám dính tốt vớ i lớ p bao phủ là một trong những đặc tính quan tr ọng

nhất của cốt thép trong bê tông, để đảm bảo nhiệm vụ này chúng phải có hình

dạng đặc biệt: có gai để tăng cườ ng neo móc. Đối vớ i cốt thép ứng suất tr ướ c sự dính bám đượ c đảm bảo bằng những vết, sự gồ ghề (bằng cán, vuốt).

Một yêu cầu khác là khi phản ứng vớ i xi măng, cốt thép không đượ c tạo ra

các hợ p chất có hại cho sự bám dính .Tính biế n d ạng: từ khi đặt cốt thép vào bê tông và trong quá trình làm việc

bê tông, cốt thép luôn luôn bị biến dạng, thắt lại. Như vậy, chúng cần có tính biến dạng tốt, như có độ giãn dài lớ n dướ i tác dụng của tải tr ọng cực đại khi thử

kéo, bền sau một số lần thử uốn đi uốn lại.

Độ bề n lâu: độ bền lâu (tuổi thọ) của các công trình bằng bê tông cốt thép

hoặc bê tông cốt thép dự ứng lực phụ thuộc tr ực tiế p vào độ bền của cốt thép.

Độ bền lâu này có thể chỉ phụ thuộc vào tác động cơ học, nhưng cũng có thể cả

vào môi tr ườ ng xung quanh.

Các d ạng cố t thép cho bê tông cố t thép thườ ng

Dây thép các bon thấ p kéo nguội:

Dây thép cacbon thấ p kéo nguội dùng làm cốt thép cho bê tông có đườ ngkính từ 3,0 đến 10,0mm, đượ c sản xuất từ thép các bon thấ p CT31, CT33, CT34,

135







CT38, BCT31, BCT38, chúng phải có đườ ng kính và sai lệch cho phép phù hợ p bảng 7-3.

Bảng 7 -3

Đườ ng kính danh

ngh ĩ a, mm

Sai lệch cho

phép, mm

Diện tích mặt

cắt ngang, mm2

Khối lượ ng lý thuyết

của 1m chiều dài, kg3 ± 0,06 7,07 0,056

3,5 ± 0,08 9,68 0,076

4,0 ± 0,08 12,57 0,099

4,5 ± 0,08 15,90 0,125

5,0 ± 0,08 19,63 0,154

5,5 ± 0,08 23,76 0,187

6,0 ± 0,08 28,27 0,222

7,0 ± 0,10 38,48 0,302

8,0 ± 0,10 50,27 0,3959,0 ± 0,10 63,62 0,499

10,0 ± 0,10 78,54 0,617

Ví dụ ký hiệu quy ướ c: Dây có đườ ng kính 5 mm đượ c sản xuất từ thép

mác CT31 là: Dây thép 5.CT31 - TCVN 3101:1979. Cơ tính của dây phải phù

hợ p bảng 7-4

Bảng 7-4

Đườ ng kính dây , mm Giớ i hạn bền , N/mm2

Từ 3 đến 5,5 550 - 850Từ 6 đến 10,0 450 - 700

Khối lượ ng của cuộn nhỏ nhất phải phù hợ p bảng 7-5

Bảng 7-5

Khối lượ ng cuộn , kgĐườ ng kính dây , mm

Thông thườ ng Thấ p3 đến 3,5 10 6

4 đến 10,0 15 10

Thép cán nóng :

Thép tròn cán nóng mặt ngoài nhẵn hoặc có gân dùng làm cốt cho các k ết

cấu bê tông cốt thép thông thườ ng và bê tông cốt thép ứng lực tr ướ c (gọi tắt làthép cốt), đượ c chia làm 4 nhóm theo tính chất cơ học: CI, CII, CIII, CIV.

- Thép cốt nhóm CI là loại thép tròn nhẵn đượ c chế tạo từ thép các bon mác

CT33, CCT33, theo TCVN 1765 : 1975.- Thép cốt nhóm CII, CIII, CIV là loại thép tròn mặt ngoài có gân (thép

vằn).

- Thép cốt nhóm CII có đườ ng kính từ 10 mm đến 40 mm đượ c, chế tạo từ thép các bon mác CCT51 theo TCVN 1765 : 1975. Thép vằn nhóm này phải có

gờ xoắn vít như nhau ở cả hai phía (hình 7 - 2).

136







- Thép cốt nhóm CIII (hình 7-3) có đườ ng kính từ 6 mm đến 40 mm, đượ cchế tạo từ thép hợ p kim mangan silic và có gờ xoắn vít khác nhau, ở một phía

theo xoắn bên phải, còn phía bên kia theo xoắn bên trái.

Hình 7 - 2 : Thép cố t nhóm CII Hình 7- 3 : Thép cố t nhóm CIII

Thép cốt nhóm IV có đườ ng kính từ 10 đến 18mm đượ c chế tạo từ thép

hợ p kim crôm mangan k ẽm, loại này phải có hình dáng bên ngoài khác vớ i thépcốt nhóm CII và CIII.

Nếu sản xuất thép cốt CIV có hình dáng bên ngoài giống thép cốt nhómCIII thì phải sơ n đỏ cách đầu mút thanh một đoạn 30 ÷ 40 cm.

Ví dụ : Ký hiệu quy ướ c thép cốt nhóm CII có đườ ng kính 20 mm là:CII 20 TCVN 1651:1985.

Đườ ng kính danh ngh ĩ a và các đại lượ ng tra cứu của thép cốt phải phù hợ pvớ i bảng 7 - 6.

Kích thướ c của các thép cốt cần phải phù hợ p vớ i hình 7 - 2, 7 - 3.

Tính chất cơ học của thép cốt phải phù hợ p vớ i quy định ở bảng 7 -7.

Bảng 7 - 6

Đườ ng kính danh ngh ĩ a,D, mm

Diện tích mặt cắt ngangcm

2Khối lượ ng lý thuyếtcủa 1 m chiều dài, kg

6 0,283 0,222

7 0,385 0,302

8 0,503 0,395

9 0,636 0,499

10 0,785 0,617

12 1,131 0,888

14 1,51 1,21

16 2,01 1,5818 2,54 2,00

20 3,14 2,17

22 3,80 2,98

25 4,91 3,85

28 6,16 4,83

32 8,01 6,31

36 10,18 7,99

40 12,57 9,87

137







Bảng 7-7

Giớ i hạn

chảy,

N/mm2

Giớ i hạn

bền,

N/mm2

Độ giãn

dài tươ ng

đối %

Nhóm

thép

cốt

Đườ ng

kính,

mm

Không nhỏ hơ n

Thử uốn nguội

C - Độ dày tr ục uốn

d - Đườ ng kính thép cốt

CI 6-40 240 380 25 C = 0,5d (1800)

CII 10-40 300 500 19 C = 3d (1800)

CIII 6-40 400 600 14 C = 3d (900)

CIV 10-32 C = 3d (450)600 900 6

Thép cố t cho bê tông d ự ứ ng l ự c Dây kéo nguội là loại dây thép tròn, có độ bền cao, tr ơ n, kéo nguội, có vết

ấn, vằn hay lượ n sóng đượ c sản xuất từ thép các bon. Sản phẩm đượ c cung cấ p ở

dạng cuộn hay thẳng.Đườ ng kính của dây từ 2,5 đến 8mm. Các tính chất cơ lý của sợ i đượ c quy

định trong TCVN 6284-2:1997.

Dây tôi và ram là loại dây thép tròn đượ c chế tạo từ dây thép tôi và ram có

độ bền cao, tr ơ n, có vành, có rãnh khía, hoặc có vết ấn. Dây có đườ ng kính từ 6

÷16mm. Dây đượ c cung cấ p dướ i dạng cuộn không có mối hàn, chỗ nối.

Các dạng dây tôi và ram đượ c giớ i thiệu ở hình 7-4, 7-5.

Các tính chất cơ lý của dây tôi và ram đượ c quy định trong TCVN 6284-

3:1997.

Dảnh là loại thép có độ bền cao đã qua nhiệt luyện ở nhiệt độ thấ p trong

một quá trình liên tục bằng cách tở và chạy qua thiết bị thích hợ p để khử ứng

suất.

Dảnh có thể chứa 2, 3, 7

hay 19 sợ i. Đườ ng kính của

dảnh từ 5,2mm đến 21,8mm,

dảnh không đượ c có chỗ nối.

Dảnh đượ c cuộn lại thành

các cuộn hay cuộn vào các

tang quấn.

Kích thướ c, khối lượ ngvà các tính chất thử kéo của

dảnh phải thoả mãn yêu cầu của

TCVN 6284-4:1997.

Thép thanh cán nóng, cóhoặc không xử lí tiế p là các

thanh ở dạng thẳng, không có

chỗ nối và mối hàn, đườ ng kính

thanh từ 16mm đến 40mm. Đó

là loại thép đã đượ c cán nóngthành thanh và nếu có yêu cầu

thì đượ c xử lí tiế p theo để đạt

Hình 7-5: Dây thép vằ n tròn tôi và ram

b. Chiề u r ộng của gân; δ . Chiề u cao của gân

c. Bướ c của gân; β . Góc nghiêng t ừ 30-45o.

Hình 7-4: Dây thép có rãnh khía tôi và ram

w.Chiề u r ộng; h.chiề u sâu rãnh; α .Góc nghiêng của rãnh

138







các tính chất cơ lí qui định. Hình dáng bề mặt thép có thể có gân hoặc tr ơ n.

Kích thướ c, chất lượ ng và các tính chất thử kéo của thép đượ c qui định

trong TCVN 6284-5:1997.

7.3.4. Bảo quản thépThép là vật liệu dễ bị ăn mòn do các tác dụng vật lý, hóa học của môi

tr ườ ng. Do đó phải đượ c bảo quản ở nơ i khô ráo, tránh đặt trên nền đất.

Kho chứa thép phải cao ráo, thoáng, không dột, không hắt mưa. Thép trong

kho phải xế p riêng từng loại. Thép thanh đượ c bó thành từng bó xế p trên các giá

đỡ .Thép sợ i đượ c cuộn thành cuộn. Thép lướ i đượ c cuộn hoặc để phẳng.

Khi sử dụng thép phải sử dụng đúng loại, làm sạch gỉ, dầu, mỡ (nếu có).

7.3.5. Các biện pháp bảo vệ vật liệu thépTrong quá trình sử dụng, thép là loại vật liệu dễ bị ăn mòn, dạng ăn mòn

phổ biến là ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá. Để bảo vệ vật liệu thép cho k ết

cấu có thể áp dụng một số biện pháp sau:

Cách ly kim loại vớ i môi tr ườ ng bằng các lớ p sơ n chống gỉ, trong một số tr ườ ng hợ p đặc biệt có thể dùng các lớ p sơ n phủ phi kim loại (men, thuỷ tinh,

chất dẻo) hoặc các lớ p phủ kim loại (mạ k ẽm) ngay từ khi sản xuất.

Cốt thép trong bê tông đượ c bảo vệ khi chúng đượ c bao bọc bằng lớ p bêtông bảo vệ đặc chắc, dày, không nứt nẻ. Trong một số tr ườ ng hợ p cần làm tăng

tính chống thấm cho lớ p bê tông bảo vệ (tăng độ đặc chắc, sơ n bê tông). Chúng

cũng có thể đượ c phủ bằng lớ p phủ hữu cơ hoặc lớ p phủ kim loại (mạ k ẽm)ngay từ khi sản xuất.

Đối vớ i cốt thép ứng suất tr ướ c có thể bảo vệ bằng vữa lỏng phun hoặc

bằng mỡ đượ c đổ vào ngay từ lúc sản xuất cốt thép.Trong những năm gần đây ngườ i ta dùng phươ ng pháp mớ i bảo vệ kim loại

khá hiệu quả: phươ ng pháp sử dụng “chất cản”-cho vào môi tr ườ ng để tạo nên

màng chống ăn mỏng trên bề mặt kim loại. Thí dụ có thể dùng dầu Natri hoặc

K 2CrO2, Na2CO3 làm chất cản hoà tan vào nướ c.

7.3.6. K ết cấu thép Những loại k ết cấu thép chủ yếu là nhà công nghiệ p, khung và tr ần khẩu độ

lớ n của nhà công cộng, cầu vượ t, tháp, tr ụ, tr ần treo, khuôn của sổ và cửa đi...

Những sản phẩm thép dùng để chế tạo k ết cấu thép xây dựng là:

Thép lá, là loại thép cán nóng (dày 4-160 mm, dài 6-12m, r ộng 0,5-3,8m) chế

tạo ở dạng tấm và cuộn, thép cán nóng và cán nguội mỏng (dày đến 4mm) ở dạng cuộn; thép cán nóng r ộng bản đượ c gia công phẳng (dày 6-60mm).

Thép hình là thép góc, thép U, I, T, thép ống... (hình 7- 6) vớ i sự tổ hợ p tạo

tiết diện khác nhau, đảm bảo sự ổn định và tính kinh tế của k ết cấu cao.

Ống tròn liề n cán nóng đườ ng kính 25-550mm, thành dày 2,5-75mm, để làmcột phát sóng radio và truyền hình.

139







Ống tròn hàn đ iện đườ ng kính 8-1620mm, thành dày 1-16mm; tiết diện

vuông và tiết diện chữ nhật vớ i kích thướ c cạnh 60-180mm, thành dày 3-8mm.

Ống đượ c dùng trong k ết cấu nhẹ, khung tườ ng gạch, khuôn cánh cửa sổ.

Thép hình uố n nguội đượ c chế tạo từ thép tấm dày 1-8mm (hình 7-7). L ĩ nh

vực sử dụng chủ yếu của thép hình uốn nguội là các k ết cấu tr ần ngăn vừa nhẹ vừa kinh tế.

Hình 7-6: Các d ạng chủ yế u của thép hình cán:

a Thép t ấ m; b. Thép góc; c. Thép chữ U; d,đ ,e. Thép chữ I; g. Thép chữ U và I thành mỏng; h. Các loại ố ng

Ngoài những loại thép k ể trên còn có những loại thép có công dụng khác để

làm khung cửa sổ, cửa đi, cửa mái, đườ ng ray cần tr ục, cáp và sợ i thép cườ ng độ cao dùng cho tr ần và cầu treo, cho giằng, tr ụ và k ết cấu tr ần, bể chứa ứng suất

tr ướ c.

Hình 7-7: Các loại thép hình uố n nguội t ừ thép chiề u dày 1-8mm:a. Thép góc; b. Thép chữ U; c. Thép hình có mặt cắ t đ a d ạng

140







Từ các loại sản phẩm sản xuất thép nêu trên ,ngườ i ta sản xuất ra những đoạn

cột, dầm cầu, cần tr ục, dàn, vòm, vỏ tr ụ và các k ết cấu khác, sau đó chúng đượ cliên k ết thành các blôc tại nhà máy r ồi đượ c lắ p ghép tại công tr ườ ng.

Tùy thuộc vào công dụng và điều kiện sử dụng k ết cấu kim loại, mức độ quan

tr ọng của nhà và công trình ngườ i ta sử dụng những loại thép khác nhau để chịuđượ c nhiệt độ khác nhau của không khí ngoài tr ờ i.

7.4. Hợ p kim nhôm Ngoài vật liệu thép, hiện nay hợ p kim nhôm là vật liệu đượ c dùng r ộng rãi

trong xây dựng (cầu, nhà xưở ng, nhà dân dụng).

Nhôm nguyên chất có độ bền thấ p (0,15÷0,25 so vớ i thép) nên không dùng

trong xây dựng. Hợ p kim nhôm có ưu điểm là cườ ng độ cao, nhẹ và khả năng

chống lại tác dụng ăn mòn cao hơ n so vớ i thép. Hợ p kim nhôm phổ biến nhất là

đura và silumin.

7.4.1. ĐuraĐura là hợ p kim nhôm vớ i đồng (< 4%), crôm (< 12%), magie (< 7%),

mangan (< 1%). Sau khi gia công và cho hóa già, tính chất cơ học chủ yếu của

đura như sau: giớ i hạn chảy 1700 ÷ 2800 daN/cm2, độ bền kéo 1700 ÷ 4400

daN/cm2, độ giãn dài tươ ng đối 6 ÷ 24%, độ cứng Brinen 40 ÷ 100 daN/mm

2.

7.4.2. Silumin

Silumin là hợ p kim của nhôm vớ i silic (10÷14%). Chúng có chất lượ ng cao,

độ bền kéo đến 2000 daN/cm2, độ cứng Brinen 50 ÷70 daN/mm

2.

7.4.3. K ết cấu nhômỨ ng dụng đầu tiên của nhôm trong xây dựng là mái đua của tòa nhà “Life

Building” ở Montrean (Canada) năm 1896 và mái nhôm của hai nhà văn hóa ở thành phố Rim năm 1897-1903.

Hiện nay ở các nướ c, nhôm đượ c sử dụng khá r ộng rãi; trong đó trong l ĩ nh

vực xây dựng dùng đến 27% tổng lượ ng nhôm yêu cầu. Việc sản xuất các k ết

cấu nhôm đượ c thực hiện tại các nhà máy chuyên môn hóa, đảm bảo sản xuất ra

những sản phẩm có chất lượ ng cao.

Dạng panen tườ ng ngoài và tr ần không khung, tr ần treo, các k ết cấu dạng tháo

lắ p và k ết cấu dạng tấm là những k ết cấu có hiệu quả do giảm chi phí vận

chuyển và chi phí sử dụng nhờ nhôm có tính chống ăn mòn cao, nhẹ so vớ i các

k ết cấu thép, bê tông và gỗ.

Trong các k ết cấu chịu lực việc sử dụng nhôm không có hiệu quả do không

tạo đượ c k ết cấu có khẩu độ lớ n và không sử dụng đượ c trong môi tr ườ ng có độ

xâm thực cao. Nguyên nhân là do nhôm có môđun đàn hồi thấ p. Để khắc phục

nhượ c điểm này, ngườ i ta buộc phải tăng kích thướ c tiết diện các chi tiết và toàn

bộ k ết cấu để đảm bảo cho chúng có độ cứng và độ ổn định cần thiết, trong khikhông khai thác hết cườ ng độ của nhôm. Ngoài ra nhôm còn có độ mỏi và độ

bền nhiệt thấ p so vớ i thép.

141







Những nhượ c điểm trên có thể đượ c khắc phục bằng cách tạo ra những k ết

cấu không gian (k ết cấu thanh, k ết cấu treo), sử dụng những chi tiết cong, tấm

dậ p, tấm lượ n sóng vừa để chịu lực. Hình 7-8 và 7- 9 giớ i thiệu những dạng chủ

yếu của nhôm hình dậ p, ép trong những k ết cấu dạng tấm, dạng panen khung và

những dạng khác.

Hình 7-8: Nhôm hình uố n t ừ lá nhôm cán: a. Thanh đơ n giản;b. Thanh phứ c t ạ p; c. T ấ m l ượ n sóng; d,đ . Nhôm hình nhiề u thanh đớ ng kín

1. Lòng máng; 2,3. Lượ

n sóng; 4. Gân

Ở Nga, M ĩ , Tây Đức, Thụy Điển những tấm nhôm ở dạng cuộn đượ c sử dụng

để lợ p mái nhà công nghiệ p (hình 7-10 ), hoặc các tấm tườ ng nhôm có gia cố k ết

cấu giữ nhiệt (hình 7 - 11)

Hình 7-9: Các d ạng nhôm hình ép:

a. Đặc; b. H ở ; c. N ử a hở ; d. Kín; đ . Panen ép; e. Liên k ế t khớ p đ ôi nhôm hình; g. Liên k ế t chố t cài

Hình 7-10: Liên k ế t lá nhôm vớ i rui mè g ỗ 1. Rui mè g ỗ ; 2. Lá nhôm; 3. Thanh k ẹ p

Hình 7-11: Giữ nhiệt cho t ườ ng nhôml ượ n sóng bằ ng t ấ m g ĩư nhiệt.

1. T ấ m l ượ n sóng; 2. T ấ m giữ nhiệt142







Xét theo các chỉ tiêu kinh tế-k ỹ thuật và tính đa năng, việc sử dụng các k ết

cấu tr ần treo tháo lắ p đượ c thích hợ p hơ n so vớ i tr ần treo bằng thạch cao, bằng

amiăng xi măng, tấm bông khoáng và một số loại vật liệu khác. Các loại đườ ng

ống bằng nhôm đượ c dùng để dẫn dầu lửa, khí đốt các sản phẩm của công

nghiệ p thực phẩm và công nghiệ p hóa chất.

143







CHƯƠ NG VIIIVẬT LIỆU GỖ

8.1. Khái niệmGỗ là vật liệu thiên nhiên đượ c sử dụng khá r ộng rãi trong xây dựng và

trong sinh hoạt vì những ưu điểm cơ bản sau: Nhẹ, có cườ ng độ khá cao;cách âm, cách nhiệt và cách điện tốt; dễ gia công (cưa, xẻ, bào, khoan...),vân gỗ có giá tr ị mỹ thuật cao.

Ở nướ c ta gỗ là vật liệu r ất phổ biến. R ừng Việt Nam có nhiều loại gỗ tốt và quý vào bậc nhất thế giớ i. Khu Tây Bắc có nhiều r ừng già và có nhiềuloại gỗ quý như: trai, đinh, lim, lát, mun, pơ mu. R ừng Việt Bắc có lim,nghiến, vàng tâm. R ừng Tây Nguyên có cẩm lai, hươ ng ...

Gỗ chưa qua chế biến vẫn tồn tại những nhượ c điểm lớ n:1, Cấu tạo và tính chất cơ lý không đồng nhất, thườ ng thay đổi theo

từng loại gỗ, từng cây và từng phần trên thân cây.2, Dễ hút và nhả hơ i nướ c làm sản phẩm bị biến đổi thể tích, cong vênh,

nứt tách3, Dễ bị sâu nấm, mục mối phá hoại, dễ cháy.4, Có nhiều khuyết tật làm giảm khả năng chịu lực và gia công chế biến

khó khăn Ngày nay vớ i k ỹ thuật gia công chế biến hiện đại ngườ i ta có thể khắc

phục đượ c những nhượ c điểm của gỗ, sử dụng gỗ một cách có hiệu quả hơ nnhư: sơ n gỗ, ngâm tẩm gỗ, chế biến gỗ dán, tấm dăm bào và sợ i gỗ ép.

8.2. Cấu tạo của gỗ Gỗ nướ c ta hầu hết thuộc loại cây lá r ộng, gỗ

cây lá kim (như thông, pơ mu, kim giao, sam...)r ất ít. Gỗ cây lá r ộng có cấu tạo phức tạ p hơ n gỗ cây lá kim. Cấu tạo của gỗ có thể nhìn thấy bằngmắt thườ ng hoặc vớ i độ phóng đại không lớ n gọilà cấu tạo thô (v ĩ mô), cấu tạo của gỗ chỉ nhìnthấy qua kính hiển vi gọi là cấu tạo nhỏ (vi mô).

8.2.1. Cấu tạo thô Cấu tạo thô của gỗ đượ c quan sát trên ba mặt

cắt (hình 8-1).Quan sát mặt cắt ngang thân cây (hình 8-2) ta

có thể nhìn thấy: vỏ, libe, lớ p hình thành, lớ p gỗ bìa, lớ p gỗ lõi và lõi cây.

Hình 8-2: M ặt cắ t ngang thân cây

1 - V ỏ ; 2 - S ợ i vỏ cây

3 - Lớ p hình thành; 4 - Lớ p g ỗ bìa

Hình 8-1 Ba mặt cắ t chính của thân cây

1-M ặt cắ t ngang 2-M ặt cắ t pháp tuyế n 3-M ặt cắ t tiế p tuyế n

5 - Lớ p g ỗ lõi ; 6 - Lõi g ỗ







V ỏ có chức năng bảo vệ gỗ khỏi bị tác dụng cơ học. Libe là lớ p tế bào mỏng của vỏ, có chức năng là truyền và dự tr ữ thức

ăn để nuôi cây. Lớ p hình thành gồm một lớ p tế bào sống mỏng có khả năng sinh

tr ưở ng ra phía ngoài để sinh ra vỏ và vào phía trong để sinh ra gỗ. Lớ p g ỗ bìa (giác) màu nhạt, chứa nhiều nướ c, dễ mục nát, mềm và có

cườ ng độ thấ p. Lớ p g ỗ lõi mầu sẫm và cứng hơ n, chứa ít nướ c và khó bị mục mọt. Lõi cây (tủy cây) nằm ở trung tâm, là phần mềm yếu nhất, dễ mục nát. Nhìn toàn bộ mặt cắt ngang ta thấy phần gỗ đượ c cấu tạo bở i các vòng

tròn đồng tâm đó là các vòng tuổi. Hàng năm vào mùa xuân gỗ phát triểnmạnh, lớ p gỗ xuân dày, màu nhạt, chứa nhiều nướ c. Vào mùa hạ, thu, đônggỗ phát triển chậm, lớ p gỗ mỏng, màu sẫm, ít nướ c và cứng. Hai lớ p gỗ cómàu sẫm nhạt nối tiế p nhau tạo ra một tuổi gỗ. Nhìn k ỹ mặt cắt ngang còn

có thể phát hiện đượ c những tia nhỏ li ti hướ ng vào tâm gọi là tia lõi.

8.2.2. Cấu tạo vi môQua kính hiểm vi có thể nhìn thấy những tế bào sống và chết của gỗ có

kích thướ c và hình dáng khác nhau. Tế bào của gỗ gồm có tế bào chịu lực, tế bào dẫn, tế bào tia lõi và tế bào dự tr ữ.

T ế bào chịu l ự c (tế bào thớ ) có dạng hình thoi dài 0,3 - 2mm, dày 0,02 -0,05 mm, thành tế bào dày, nối tiế p nhau theo chiều dọc thân cây. Tế bàochịu lực chiếm đến 76% thể tích gỗ .

T ế bào d ẫ n hay còn gọi là mạch gỗ, gồm những tế bào lớ n hình ống xế pchồng lên nhau tạo thành các ống thông suốt. Chúng có nhiệm vụ dẫn nhựatheo chiều dọc thân cây.

T ế bào tia lõi là những tế bào xế p nằm ngang thân cây. Giữa các tế bàonày cũng có lỗ thông nhau.

T ế bào d ự tr ữ nằm xung quanh mạch gỗ và có lỗ thông nhau. Chúng cónhiệm vụ chứa chất dinh dưỡ ng để nuôi cây.

Về cơ bản cấu trúc gỗ lá kim cũng như gỗ lá r ộng, nhưng không cómạch gỗ mà chỉ có tia lõi và tế bào chịu lực. Tế bào chịu lực trong gỗ lá kimcó dạng hình thoi, vừa làm nhiện vụ chịu lực vừa dẫn nhựa dọc thân cây.

Về cấu tạo mỗi tế bào sống đều có 3 phần: Vỏ cứng, nguyên sinh chấtvà nhân tế bào.

V ỏ t ế bào đượ c tạo bở i xenlulo (C6H10O5), lignhin và các hemixenlulo.Trong quá trình phát triển nguyên sinh chất hao dần tạo cho vỏ tế bào ngàycàng dày thêm. Đồng thờ i một bộ phận của vỏ, lại biến thành chất nhờ n tanđượ c trong nướ c. Trong cây gỗ lá r ộng thườ ng có 40÷46% xenlulo, 19÷20%lignhin, 26÷30% hemixenlulo.







Nguyên sinh chấ t là chất anbumin thực vật đượ c cấu tạo từ các nguyêntố: C, H, O, N và S. Trong nguyên sinh chất, trên 70% là nướ c, vì vậy khi gỗ khô tế bào tr ở lên r ỗng ruột.

Nhân t ế bào hình bầu dục, trong đó có một số hạt óng ánh và chấtanbumin dạng sợ i. Cấu tạo hóa học gần giống nguyên sinh chất nhưng cóthêm nguyên tố P.

Qua quan sát cấu trúc, gỗ thể hiện rõ là vật liệu không đồng nhất vàkhông đẳng hướ ng, cái thớ gỗ chỉ xế p theo một phươ ng dọc, phân lớ p rõ r ệttheo vòng tuổi. Do vậy tính chất của gỗ không giống nhau theo vị trí và

phươ ng của thớ .

8.3. Các tính chất cơ bản của vật liệu gỗ

8.3.1. Tính chất vật lý

Độ ẩm và tính hút ẩm

Độ ẩm có ảnh hưở ng lớ n đến tính chất của gỗ. Nướ c nằm trong gỗ có 3dạng: Nướ c mao quản (tự do), nướ c hấ p phụ và nướ c liên k ết hóa học. Nướ ctự do nằm trong một tế bào, khoảng tr ống giữa các tế bào và bên trong cácống dẫn. Nướ c hấ p phụ nằm trong vỏ tế bào và khoảng tr ống giữa các tế

bào. Nướ c liên k ết hóa học nằm trong thành phần hóa học của các chất tạogỗ. Trong cây gỗ đang phát triển chứa cả nướ c hấ p phụ và nướ c tự do, hoặcchỉ có chứa nướ c hấ p phụ. Tr ạng thái của gỗ chứa nướ c hấ p phụ cực đại vàkhông có nướ c tự do gọi là giớ i hạn bão hòa thớ (W bht). Tùy từng loại gỗ giớ i hạn bão hòa thớ có thể dao động từ 23 đến 35%.

Khi sấy, nướ c từ từ tách ra khỏi mặt ngoài, nướ c từ lớ p gỗ bên trongchuyển dần ra thay thế. Còn khi gỗ khô thì nó lại hút nướ c từ không khí.

M ứ c độ hút hơ i nướ c phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm tươ ng đối củakhông khí. Vì độ ẩm của không khí không cố định nên độ ẩm của gỗ cũngluôn luôn thay đổi. Độ ẩm mà gỗ nhận đượ c khi ngườ i ta giữ nó lâu dàitrong không khí có độ ẩm tươ ng đối và nhiệt độ không đổi gọi là độ ẩ m cân

bằ ng .Độ ẩm cân bằng của gỗ khô trong phòng là 8 ÷ 12%, của gỗ khô trong

không khí sau khi sấy lâu dài ở ngoài không khí là 15 ÷ 18%.Vì các chỉ tiêu tính chất của gỗ (khối lượ ng thể tích, cườ ng độ) thay đổi

theo độ ẩm (trong giớ i hạn của lượ ng nướ c hấ p phụ), cho nên để so sánhngườ i ta thườ ng chuyển về độ ẩm tiêu chuẩn (18%).

Khố i l ượ ng riêng đối vớ i mọi loại gỗ thườ ng như nhau và giá tr ị trung bình của nó là 1,54 g/cm3.

Khố i l ượ ng thể tích của gỗ phụ thuộc vào độ r ỗng (độ r ỗng của gỗ lákim: 46 ÷81%, gỗ lá r ộng: 32480%) và độ ẩm. Ngườ i ta chuyển khối lượ ng







thể tích của gỗ ở độ ẩm bất k ỳ (W) về khối lượ ng thể tích ở độ ẩm tiêuchuẩn (18%) theo công thức:

W0

180 γ=γ [ 1 + 0,01(1- K 0) (18 - W)]

Trong đ ó:

- và - Khối lượ ng thể tích của gỗ có độ ẩm W và độ ẩm 18%.180γ W0γ- K 0 - Hệ số co thể tích.Dựa vào khối lượ ng thể tích, gỗ đượ c chia ra năm loại: Gỗ r ất nhẹ

(γ0<400kg/m3), gỗ nhẹ (γ0 = 40 ÷500 kg/m3), gỗ nhẹ vừa (γ0 = 500÷700kg/m3), gỗ nặng (γ0 = 700 ÷ 900 kg/m3) và gỗ r ất nặng (γ0 > 900 kg/m3 ).

Những loại gỗ r ất nặng như gỗ nghiến (γ0 = 1100 kg/m3), gỗ sến(γ0=1080kg/m3). Những loại gỗ r ất nhẹ như: Gỗ sung, gỗ muồng tr ắng.

Độ co ngót của gỗ là độ giảm chiều dài và thể tích khi sấy khô. Nướ cmao quản bay hơ i không làm cho gỗ co. Co chỉ xảy ra khi gỗ mất nướ c hấ p

phụ. Khi đó chiều dày vỏ tế bào giảm đi các mixen xích lại gần nhau làmcho kích thướ c của gỗ giảm.

Mức độ co thể tích y0 (%) đượ c xác định dựa theo thể tích của mẫu gỗ tr ướ c khi sấy khô (V) và sau khi sấy khô (V1) theo công thức:

100%V

VVy

10 ×

−= .

Hệ số co thể tích K 0 (đối vớ i gỗ lá kim: 0,5, gỗ lá r ộng: 0,6) đượ c xác

định theo công thức:W

yK 0

0 = .

Trong đ ó: W - Độ ẩm của gỗ (%), không đượ c vượ t quá giớ i hạn bãohòa thớ .

Sự thay đổi kích thướ c theo các phươ ng không giống nhau sẽ sinh ranhững ứng suất khác nhau khiến cho gỗ bị cong vênh và xuất hiện những vếtnứt.

Hình 8-3: Ả nh hưở ng của độ

ẩ m đế n độ tr ươ ng nở 1 - Dọc thớ ; 2 - Pháp tuyế n

3 - Tiế p tuyế n; 4 - Thể tích

Tr ươ ng nở : là khả năng của gỗ tăng kích thướ cvà thể tích khi hút nướ c vào thành tế bào. Gỗ bị tr ươ ng nở khi hút nướ c đến giớ i hạn bão hòa thớ .Tr ươ ng nở cũng giống như co ngót không giống

nhau theo các phươ ng khác nhau (hình 8-3): Dọcthớ 0,1÷0.8%, pháp tuyến: 3÷5%, tiế p tuyến 6÷12%. Màu sắc và vân g ỗ : Mỗi loại gỗ có màu sắc

khác nhau. Căn cứ vào màu sắc có thể sơ bộ đánhgiá phẩm chất và loại gỗ. Thí dụ: Gỗ gụ, gỗ mun cómàu sẫm và đen; gỗ sến, táu có màu hồng sẫm; gỗ thông, bồ đề có màu tr ắng. Màu sắc của gỗ còn thay







đổi theo tình tr ạng sâu nấm và mức độ ảnh hưở ng của mưa gió. Vân gỗ cũngr ất phong phú và đa dạng. Vân gỗ cây lá kim đơ n giản, cây lá r ộng phức tạ pvà đẹ p (lát hoa có vân gợ n mây, lát chun có vân như ánh vỏ trai). Gỗ có vânđẹ p đượ c dùng làm đồ mỹ nghệ.

Tính d ẫ n nhi ệt: Khả năng dẫn nhiệt của gỗ không lớ n và phụ thuộc vàođộ r ỗng, độ ẩm và phươ ng của thớ , loại gỗ, cũng như nhiệt độ. Gỗ dẫn nhiệttheo phươ ng dọc thớ lớ n hơ n theo phươ ng ngang 1,8 lần. Trung bình hệ số dẫn nhiệt của gỗ là 0,14÷0,26 kCal/m0C.h. Khi khối lượ ng thể tích và độ ẩmcủa gỗ tăng, tính dẫn nhiệt cũng tăng.

Tính truyền âm: Gỗ là vật liệu truyền âm tốt. Gỗ truyền âm nhanh hơ nkhông khí 2 -17 lần. Âm truyền dọc thớ nhanh nhất, theo phươ ng tiế p tuyếnchậm nhất.

8.3.2. Tính chất cơ học

Gỗ có cấu tạo không đẳng hướ ng nên tính chất cơ học của nó khôngđều theo các phươ ng khác nhau. Tính chất cơ học của gỗ phụ thuộc vàonhiều yếu tố như: Độ ẩm, khối lượ ng thể tích, tỷ lệ phần tr ăm của lớ p gỗ sớ m và lớ p gỗ muộn, tình tr ạng khuyết tật, v v....

Vì tính chất cơ học của gỗ phụ thuộc vào độ ẩm, nên cườ ng độ thử ở độ ẩm nào đó (σW) phải chuyển về cườ ng độ ở độ ẩm tiêu chuẩn (σ18) theo côngthức:

σ18

=σW[1 + α (W - 18)]

Trong đ ó: α - Hệ số điều chỉnh độ ẩm, biểu thị số phần tr ăm thay đổi

cườ ng độ của gỗ khi độ ẩm thay đổi 1%. Giá tr ị α thay đổi tùy theo loạicườ ng độ và phươ ng của thớ gỗ.W- Độ ẩm của gỗ (%), W Wbht.

C ườ ng độ ch ị u nén Cườ ng độ chịu nén gồm có: Nén dọc

thớ , nén ngang thớ pháp tuyến (xuyêntâm) nén ngang thớ tiế p tuyến và nénxiên thớ (hình 8 -4).

Trong thực tế r ất hay gặ p tr ườ nghợ p nén dọc thớ (cột nhà, cột cầu, dàngiáo, v.v...). Mẫu thí nghiệm nén dọcthớ có tiết diện 2 x 2 cm và chiều cao 3cm.

Nén xiên thớ cũng là những tr ườ ng hợ p hay gặ p (đầu vì kèo).

Hình 8-4: Các d ạng chịu nén của g ỗ a- Dọc thớ ; b- Ngang thớ tiế p tuyế nc- Ngang thớ xuyên tâm; d- Xiên thớ

Cườ ng độ chịu nén dọc, ngang thớ (pháp tuyến và tiế p tuyến) đượ c xác

định theo công thức: 2

WmaxW

n cm/kG,F

pσ =







Trong đ ó : Pmax - Tải tr ọng phá hoại, kG.Fw - Tiết diện chịu nén, cm2 (ở độ ẩm W).

C ườ ng độ ch ị u kéo Mẫu làm việc chịu kéo đượ c chia ra: Kéo dọc, kéo ngang thớ tiế p tuyến

và pháp tuyến (hình 8 - 5).

Cườ ng độ chịu kéo dọc thớ lớ n hơ n nén dọc, vì khi kéo các thớ đều làmviệc đến khi đứt, còn khi nén dọc các thớ bị tách ra và gỗ bị phá hoại chủ yếu do uốn dọc cục bộ từng thớ .

Hình 8-5: M ẫ u thí nghiệm kéo: a - d ọc thớ ; b - Ngang thớ tiế p tuyế n ; c - Ngang thớ xuyên tâm

Cườ ng độ chịu kéo xuyên tâm r ất thấ p. Còn khi kéo tiế p tuyến thì chỉ liên k ết giữa các thớ làm việc, nên cườ ng độ của nó cũng nhở hơ n so vớ i kéovà nén dọc thớ . Nếu tải tr ọng kéo phá hoại là Fmax (kG), tiết diện chịu kéo lúc

thí nghiệm là K W (cm2) thì cườ ng độ chịu kéo của gỗ làWK σ W

maxWK F

p=σ ,

kG/cm2

.C ườ ng độ ch ị u uố nCườ ng độ chịu uốn của gỗ khá cao (nhỏ

hơ n cườ ng độ kéo dọc và lớ n hơ n cườ ng độ néndọc). Các k ết cấu làm việc chịu uốn hay gặ p làdầm, xà, vì kèo... Mẫu thí nghiệm uốn đượ c môtả ở hình 8 - 6 .

Cườ ng độ chịu uốn đượ c tính theo mômenuốn M (kG.cm) và mômen chống uốn W(cm3).

WWu W

M=σ , kG/cm2 .

Hình 8-6: S ơ đồ mẫ u thí nghiệm uố n .

8.4. Phân loại gỗ Các loại gỗ sử dụng chủ yếu trong xây dựng và giao thông vận tải đượ c

phân loại thành các nhóm căn cứ vào khả năng chịu lực và khối lượ ng thể tích như bảng 8 - 1 và 8 - 2.







Bảng 8-1

Ứ ng suất, 105 N/m2 Nhóm

Nén dọc Kéo dọcI Từ 630 tr ở lên Từ 1395 tr ở lên

II 525 - 629 1165 - 1394III 440 - 524 970 - 1164IV 365 - 439 810 - 969V 305 - 364 675 - 809VI Từ 304 tr ở xuống Từ 674 tr ở xuống

Bảng 8-2

Nhóm Khối lượ ng thể tích, g/cm3 I Từ 0,86 tr ở lênII 0,73 - 0,85

III 0,62 - 0,72IV 0,55 - 0,61V 0,50 - 0,54VI Từ 0,49 tr ở xuống

8.5. Khuyết tật của gỗ

8.5.1. Khuyết tật do cấu tạo không bình thườ ngDạng khuyết tật này khá phổ biến bao gồm: lệch tâm, vặn thớ , tróc lớ p,

hai tâm v.v…Các khuyết tật này (hình 8-7) đều làm giảm chất lượ ng của gỗ.







8.5.2. Hư hại của gỗ do nấm

Hình 8-7: Các d ạng khuyế t t ật cơ bản của g ỗ

Nấm có thể làm gỗ bị biến màu, bị mục và giảm tính chất cơ lý. Nấm cóthể phá hoại ngay khi cây gỗ còn đang sống, cây gỗ đã chặt xuống hoặc tiế ptục phá hoại gỗ ngay trong k ết cấu công trình.

8.5.3. Hư hại của gỗ do côn trùngDạng khuyết tật này xảy ra khi cây gỗ đang lớ n và cây gỗ đã chặt xuống

còn tươ i cũng như đã khô. Mối mọt là những hư hại sâu bên trong gỗ.Khuyết tật này làm giảm chất lượ ng của gỗ r ất nhiều, lâu dần sẽ phá hoạinghiêm tr ọng, ảnh hưở ng đến tuổi thọ của các k ết cấu gỗ.

8.6. Bảo quản gỗ 8.6.1. Phòng chống nấm và côn trùngPhòng chống nấm và côn trùng nhằm mục đích kéo dài tuổi thọ của gỗ

có thể đạt đượ c bằng cách bảo vệ chúng khỏi bị ẩm nhờ các biện pháp sau:Sơ n hoặc quét, ngâm chiết kiềm và ngâm tẩm các chất hóa học.

Ngườ i ta dùng các loại mỡ , sơ n hoặc dầu trùng hợ p để sơ n hoặc quét gỗ khô. Ngâm chiết kiềm là biện pháp tách nhựa cây bằng cách ngâm gỗ trongnướ c lạnh, trong nướ c nóng hoặc ngay cả khi thả trôi bè mảng trên sông,suối.

Các chấ t hóa học dùng để ngâm t ẩ m là những chất gây độc cho nấm vàcôn trùng, bền vững, không hút ẩm và không bị nướ c r ửa trôi. Nhưng chúng







phải không độc đối vớ i ngườ i và gia súc, không ăn mòn gỗ và kim loại, dễ ngấm vào gỗ, có mùi dễ chịu.

Các chất chống mục, mọt có loại tan trong nướ c (thuốc muối). Có loạikhông tan trong nướ c (thuốc dầu) và loại bột nhão.

Chấ t tan trong nướ c dùng để xử lý gỗ trong quá trình sử dụng khôngchịu tác dụng của nướ c và hơ i ẩm. Các loại chất hay dùng là florua natri(NaF) và flosilicat natri (Na2SiF6), sunfat đồng (CuSO4), dinitrofenolat natri.

NaF là chất bột màu, ít tan trong nướ c không mùi, không phá hoại gỗ vàkim loại. Nó đượ c sử dụng ở dạng dung dịch có nhiệt độ 150C để tẩm vàquét gỗ. Không nên sử dụng NaF trong hỗn hợ p vớ i vôi, bột phấn và thạchcao.

Na2SiF6 là chất bột ít tan trong nướ c. Tác dụng của nó giống như NaF. Nó đượ c sử dụng ở tr ạng thái dung dịch nóng trong hỗn hợ p vớ i florua natritheo tỷ lệ 1 : 3 và cũng có thể dùng nó như một cấu tử trong bột nhão silicat.

Dinitrofenolat natri không bay hơ i, không hút ẩm, không ăn mòn kimloại, ở tr ạng thái khô dễ bị nở . Nó đượ c sử dụng ở dạng dung dịch để xử lý

bề mặt các sản phẩm gỗ dùng xa nguồn điện.Các chấ t không tan trong nướ c (thuốc dầu) do dễ chảy có mùi khó chịu

nên việc sử dụng bị hạn chế. Chúng đượ c dùng dể tẩm hoặc quét các sản phẩm gỗ ở ngoài tr ờ i, trong đất trong nướ c. Các loại thuốc dầu gồm có:creozot than đá và than bùn, nhựa than đá, dầu antraxen và dầu phiến thạch.

Dầu cr eozot, một chất lỏng màu đen hoặc nâu, là chất chống mục, mốivà mọt tốt, ít bị r ửa trôi, không hút ẩm, không bay hơ i, không phá hoại gỗ vàkin loại, có thể cháy, khó thấm vào gỗ (chỉ đượ c 1 - 2 mm), mùi hắc, tạo ratrên mặt gỗ một lớ p bền làm gỗ khó khô. Khi dùng creozot phải đun nóngđến 50 - 600C.

Không nên dùng dầu creozot để tẩm gỗ bên trong nhà và kho thực phẩm, công trình ngầm và các k ết cấu gần nguồn cháy.

Dầu antraxen là một chất lỏng xanh vàng, có tác dụng chống mục, mốimọt mạnh; bay hơ i chậm, ngâm chiết kiềm yếu, không phá hoại gỗ và kimloại. Dầu antraxen đượ c sản xuất từ guđrông than đá. Tính chất và phạm visử dụng của nó giống như creozot.

Bột nhão đượ c phân ra loại bitum và loại silicat.

Bột nhão bitum gồm có 30 - 50% florua natri, 5 - 7% bột than bùn,khoảng 30% bitum dầu lửa mác III và IV và khoảng 30% dầu xanh. Loạinày dễ cháy, bền nướ c, có mùi khó chịu. Bột nhão bitum đượ c dùng để sơ nquét các chi tiết nằm trong môi tr ườ ng ẩm ướ t trong lòng đất hoặc lộ thiên.Bột nhão silicat chứa khoảng 15- 20% flosilicat natri, 65- 80% thủy tinhlỏng, 1 - 2% dầu creozot và đến 20% nướ c. Bột nhão silicat không bền nướ c







và không cháy. Nó đượ c sử dụng trong công nghiệ p và xây dựng nhà ở chonhững nơ i khô ráo.

Các phươ ng pháp sử d ụng thuố c là quét hoặc phun, tẩm trong bể nóng -lạnh hoặc trong bể có nhiệt độ cao, tẩm dướ i áp lực v.v...

Quét hoặc phun có tác dụng bảo vệ trên bề mặt.Tẩm gỗ trong bể nóng - lạnh bằng các loại thuốc muối và thuốc dầu

đượ c tiến hành như sau: Đầu tiên ngâm gỗ trong bể chứa dung dịch thuốc cónhiệt độ đến 980C và giữ trong 3 - 5 giờ , sau đó chuyển sang bể lạnh cónhiệt độ của dung dịch muối tan là 15 - 20 0C và của chất dầu là 40 - 600C.

Phươ ng pháp này có hiệu quả khi tẩm gỗ đã đượ c sấy khô đến mức độ ẩm của lớ p gỗ bìa không lớ n hơ n 30%.

Tẩm gỗ trong bể có nhiệt độ cao (chứa petrolatum) dùng để bảo quảngỗ ướ t. Gỗ đượ c ngâm vào bể chứa petrolatum chảy lỏng có nhiệt độ 120 -1400C và giữ một thờ i gian để nung và sấy nóng, sau đó chuyển sang bể lạnh

chứa thuốc dầu có nhiệt độ 65 - 750C và giữ 24 - 28 giờ .Tẩm gỗ dướ i áp lực tiến hành trong nồi thép hình tr ụ (nồi chưng) chứa

thuốc nướ c và thuốc dầu vớ i áp lực làm việc 6 - 8 atm. Đầu tiên ngườ i tachất gỗ xẻ vào nồi chưng r ồi đóng kín để tạo chân không sau đó bơ m thuốcvào và nâng áp lực lên 6-8 at, r ồi lại hạ áp lực xuống áp lực bình thườ ng, rútthuốc thừa và r ỡ gỗ ra.

Khi tẩm gỗ bằng thuốc dầu cần phải đun thuốc tr ướ c để nhiệt độ trongthùng khi tẩm không thấ p hơ n nhiệt độ quy định.

8.6.2. Phòng chống hàĐể phòng chống hà ngườ i ta thườ ng dùng các biện pháp sau:- Dùng gỗ cứng (thiết mộc), gỗ dẻo quánh (tếch), gỗ có chứa nhựa

(bạch đàn), v.v... Những loại gỗ cứng, quánh làm hà khó đục, hoặc vì sợ nhựa nên hà không bám vào.

- Để nguyên lớ p vỏ cây.- Bọc ngoài gỗ một lớ p vỏ kim loại.- Bọc k ết cấu gỗ bằng ống xi măng, ống sành.- Dùng creozot, CuSO4, v.v...Ở nướ c ta còn dùng phươ ng pháp cổ điển là thui cho gỗ cháy sém một

lớ p mỏng bên ngoài. Phươ ng pháp này sau 3 năm phải thui lại.

8.6.3. Phơ i sấy gỗ Sấy gỗ là biện pháp làm giảm độ ẩm của gỗ, ngăn ngừa mục nát, tăng

cườ ng độ, hạn chế sự thay đổi kích thướ c và hình dáng trong quá trình sử dụng, các biện pháp phơ i sấy gỗ đượ c sử dụng là sấy tự nhiên, sấy phòng,







sấy điện, sấy trong chất lỏng đun nóng. Trong đó sấy tự nhiên và sấy phònglà chủ yếu.

S ấ y t ự nhiên đượ c tiến hành ở ngoài tr ờ i, dướ i mái che hoặc trong khokín. Tùy theo thờ i tiết, thờ i gian sấy để hạ độ ẩm từ 60% xuống 20% daođộng trong khoảng 15 - 60 ngày. Sấy tự nhiên không đòi hỏi trang thiết bị đặc biệt, không tiêu tốn nhiên liệu và điện năng. Nhưng sấy tự nhiên cónhượ c điểm như: Cần diện tích lớ n, phụ thuộc vào điều kiện thờ i tiết, khôngloại tr ừ đượ c mục, chỉ sấy đượ c đến độ ẩm nhất định.

S ấ y phòng đượ c tiến hành trong phòng sấy riêng có không khí nóng ẩmhoặc khí lò hơ i có nhiệt độ 40 - 1050C. Trong sấy phòng vớ i một chế độ sấythích hợ p cho phép rút ngắn thờ i gian sấy mà gỗ không bị cong vênh, nứttách, giảm thấ p độ ẩm của gỗ (nhỏ hơ n 16%). Nhượ c điểm của sấy phòng là phải có thiết bị và phòng sấy, chi phí nhiên liệu điện năng và nhân lực.

Vớ i gỗ đã xẻ phải để nơ i khô ráo, thoáng, xế p gỗ trên sàn. Kê tấm nọ

cách tấm kia 2 - 3 cm, kê đều và phẳng, sàn cách mặt đất ≥ 50 cm, cột chốngsàn làm bằng bê tông hoặc gỗ đã tẩm thuốc hóa học.

8.7. Sản phẩm và k ết cấu gỗ

8.7.1. Sản phẩm gỗ Bằng cách gia công cơ học, ngườ i ta sản xuất ra nhiều loại sản phẩm gỗ

Hình 8-8: Các d ạng vật liệu g ỗ :

1. Gỗ tròn; 2. Gỗ phiế n; 3. Gỗ xẻ t ư ; 4,5. Gỗ ván; 6. Gỗ ván xẻ hai mặt; 7. Ván bìa; 8. Gỗ súc; 9. Gỗ ván bào bố nmặt; 10. Gỗ ván soi khe và mộng tam giác; 11. Gỗ ván soi rãnh; 12. Gờ chân t ườ ng; 13. Thanh ố p







khác nhau.TCVN 1072:1971 chia gỗ làm 2 loại: gỗ tròn và gỗ xẻ. Trong gỗ xẻ còn có loại gỗ đượ c gia công đặc biệt hơ n thành gỗ ván sàn. Hình dạngcủa từng loại gỗ đượ c giớ i thiệu trên hình 8.8

Gỗ tròn (g ỗ súc)

Đườ ng kính gỗ tròn phải đo theo đầu nhỏ, không k ể vỏ và là trung bìnhcộng của hai đườ ng kính vuông góc vớ i nhau.Chiều dài gỗ tròn lấy theochiều dài chỗ ngắn nhất.

Gỗ tròn đối vớ i các loại cây lá r ộng, theo TCVN 1073 : 1971, đượ cchia làm bốn loại theo đườ ng kính và chiều dài ( bảng 8-3)

Bảng 8-3

Hạng Đườ ng kính đầu nhỏ D (cm) Chiều dài L (m)IIIIII

IV

Từ 25 tr ở lênTừ 25 tr ở lên10 ≤ D <25

10 ≤ D <25

Từ 2,5 tr ở lên1 ≤ L <2,5

Từ 2,5 tr ở lên

1 ≤ L <2,5

Gỗ xẻ

Gỗ xẻ là các sản phẩm gỗ có tr ải qua quá trình gia công, cưa xẻ thànhgỗ ván, gỗ hộ p hoặc gỗ thanh. Gỗ để pha chế ra gỗ xẻ phải có chất lượ ngcao, không bị mục mọt.

Gỗ xẻ dùng trong xây dựng, giao thông vận tải, làm nông cụ, dụng cụ gia đình v.v… phải có chiều r ộng và chiều dày theo đúng quy định củaTCVN 1075:1971.

Chiều dài của gỗ xẻ có kích thướ c từ 1-8m, mỗi cấ p chiều dài cáchnhau 0,25m.Gỗ xẻ có nhiều loại. Căn cứ vào mục đích sử dụng gỗ xẻ đượ c chia làm

hai loại:-Ván: chiều r ộng ≥ 3 lần chiều dày, có ít nhất 2 mặt song song.-Hộ p: chiều r ộng < 3 lần chiều dày, có ít nhất 2 mặt song song.Căn cứ vào cách pha chế, gỗ xẻ đượ c chia ra làm hai loại:-Gỗ xẻ 2 mặt (loại vát cạnh)-Gỗ xẻ 4 mặt (loại vuông cạnh)(gỗ xẻ ba mặt đượ c xế p vào loại gỗ xẻ 2 mặt)-Gỗ thanh các cỡ (dày × r ộng): 3 × 4; 4 × 6; 6 × 10; 8 × 12; 8 × 16; 8 ×

18; 10 × 10; 10 × 12; 10 × 14cm.Gỗ ván sàn

Gỗ ván sàn có chiều dài chiều r ộng đượ c TCVN 4340 : 1994 quy địnhnhư sau (bảng 8-4).

Bảng 8-4







Chiều r ộng(mm)

Sai khác chiều r ộng của 2cỡ ván sàn liền nhau (mm)

Chiều dài(mm)

Sai khác chiều dài của haicỡ ván sàn liền nhau (mm)

Từ 30 đến150

5 /200 50

Ván sàn thành phẩm (tinh chế) có màu sắc tự nhiên của từng loại gỗ,không có vết đốm (hoặc vết loang), không biến màu do nấm mốc hoặc chấthóa học tạo nên. Ván sàn đượ c làm từ các loại gỗ nhóm I đến nhóm IV.

8.7.2. K ết cấu gỗ Từ gỗ, ngườ i ta không những sản xuất ra các sản phẩm cửa đi, cửa sổ,

vách ngăn, panô của cho nhà ở và cổng của nhà công nghiệ p mà còn nhiềuloại sản phẩm khác như dầm, tr ần v.v... Phần lớ n các sản phẩm mộc đềuđượ c dùng bên trong nhà hoặc nơ i không chịu đượ c ảnh hưở ng tr ực tiế p của

mưa nắng ở ngoài tr ờ i.C ử a đ i ,của sổ chế t ạo t ừ g ỗ Theo TCXD 192 : 1996 cửa đượ c kí hiệu bằng nhóm chữ cái và nhóm

chữ số.Thí dụ: cửa SGK 1200.1500 – 980 Pa ngh ĩ a là cửa sổ gỗ – kính có

chiều r ộng ô cửa 1200mm và chiều cao 1500mm, áp lực gió thiết k ế là 980Pa. Một số kí hiệu:

S: cửa sổ; Đ: cửa đi; G: gỗ; T: thép; N: hợ p kim nhôm; Nh: nhựa; K:kính.

Theo TCXD 192:1996 cửa đi, cửa sổ gỗ có kích thướ c nêu trong bảng8-5.Kích thướ c nêu trong bảng là kích thướ c hoàn thiện của ô cửa.

Bảng 8-5Kích thướ c cửa đi, cửa sổ gỗ (mm)

Cửa đi Cửa sổ STT

Loại cửa

Kích thướ cLớ nnhất

Thông dụngLớ nnhất

Thôngdụng

Độ lệch cho phépvớ i kích thướ c

tiêu chuẩn1200;1500

1

Chiều cao ô

cửa 2400 2100; 2400 1800 1600;1800

± 2

1100;1400 ± 2

2Chiều caocánh cửa

2340 2040; 2340 17001500;1700









Kích thướ c chi tiết của thanh ván sàn theo quy định như sau (hình 8-9và bảng 8-6)

Bảng 8-6Hình 8-9: Hình d ạng và kích thướ c của thanh ván sàn

Tên gọiĐơ nvị đo

Kíhiệu

Kích thướ cDung

saiChiều dày ván sàn mm a 16 19 22 60,2Khoảng cách từ mặt tớ i rãnh xoi mm a1 7 8,5 10 60,1Chiều r ộng rãnh xoi mm a2 5 5 5 60,2Chiều dày mộng mm a3 5 5 5 - 0,2Độ sâu rãnh xoi mm b1 6 6 6 60,3

Độ r ộng mộng (tính từ cạnh mặttrên của ván sàn) mm b2 5 5 5 60,3

Chênh lệch giữa chiều r ộng mặttrên và mặt dướ i

mm f 1 1 1 60,2

Độ sâu rãmh xoi mặt dướ i mm h 2 3 3 60,2Chiều r ộng rãnh xoi mặt dướ i mm b3 0,25bGóc vát của mặt bên độ 3 630’; Bán kính của đầu cạnh vẽ tròn mm r 1

Gỗ để sản xuất ván sàn thuộc loại gỗ nhóm I đến nhóm IV. Ván sànthành phẩm phải có màu sắc tự nhiên của từng loại gỗ, không có vết đốm(hoặc vết loang) biến màu do nấm mốc hoặc chất hóa học tạo nên. Độ nhẵn

bề mặt phải đảm bảo không lồi lõm quá 150 μm. Các mặt trên, dướ i, bên củathanh ván sàn phải đượ c bào phẳng 4 cạnh, mặt trên của thanh ván sàn phảisắc và hai cạnh đối diện phải song song nhau. Khi lắ p các thanh ván sàn vớ inhau, mộng phải khớ p khít, không bị kích hoặc bị lỏng, trên bề mặt nơ i tiế p







giáp giữa các thanh ván sàn không có khe hở . Độ ẩm của ván sàn khi giaonhận không đượ c quá 13%.

Các k ế t cấ u chịu l ự c đượ c chế tạo sẵn tại các công xưở ng từ các sản phẩm mộc hoặc từ các loại gỗ dán. Chúng có thể là dầm ( hình 8 -10 ), tr ầnngăn giữa các tầng, vòm.

Hình 8-10: M ột số loại k ế t cấ u g ỗ a. Dầm; b. Dầm hai mái d ố c; c. Dầm có thanh giằ ng; d. Dầm tam giác thép - g ỗ hỗ n hợ p;

e. Dầm có thanh giằ ng g ẫ y khúc ở bụng d ướ i; g. Khung ba khớ p;

h. Tiế t diện tròn (l=12-30m, f=l/6); i. Vòm cong (l=30-80m, f=l/2-l/3







CHƯƠ NG IXCHẤT K ẾT DÍNH HỮ U CƠ VÀ BÊ TÔNG ASFALT

9.1. Chất k ết dính hữu cơ 9.1.1. Khái niêm và phân loại

Khái niệmChất k ết dính hữu cơ (CKDHC) là hỗn hợ p của các chất hữu cơ có phân

tử lượ ng tươ ng đối cao, tồn tại ở thể r ắn, dẻo hay lỏng. Nguyên liệu để sản xuất chất k ết dính hữu cơ là các sản phẩm có nguồn

gốc hữu cơ như dầu mỏ, than đá, than bùn...Sau khi gia công hóa lí, ngoàicác sản phẩm chính ngườ i ta còn nhận đượ c một số loại nhựa cặn. Nhựa cặnđượ c gia công tiế p tục để thành chất k ết dính hưu cơ .

Chất k ết dính hữu cơ (nhất là bi tum và guđrông) đượ c ứng dụng r ộngrãi để xây dựng các lớ p phủ mặt đườ ng, vỉa hè, nền nhà công nghiệ p, bảo vệ

bê tông và kim loại khỏi bị ăn mòn.Chất k ết dính hữu cơ có những đặc tính k ĩ thuật sau:- Dễ liên k ết vớ i vật liệu khoáng bằng lớ p màng mỏng bền và ổn định

nướ c.- Có độ nhớ t nhất định, nhờ đó mà trong thờ i gian thi công nó bao bọc

quanh vật liệu khoáng còn trong thờ i kì làm việc nó gắn k ết những vật liệukhoáng thành một khối đồng nhất, tạo ra cườ ng độ cần thiết.

- Tươ ng đối ổn định khí quyển, ít thay đổi tính chất trong quá trình sử dụng.

- Hòa tan ít trong nướ c và trong axit vô cơ , hòa tan nhiều trong dungmôi hữu cơ .

Phân loại

Căn cứ vào các đặc điểm sau để phân loại chất k ết dính hữu cơ .Theo thành phần hóa học, chia ra : Bitum và guđrông.Theo nguồn gốc nguyên liệu chia ra:- Bitum dầu mỏ là sản phẩm cuối cùng của dầu mỏ.- Bitum đá dầu là sản phẩm khi chưng đá dầu.- Bitum thiên nhiên là loại bitum thườ ng gặ p trong thiên nhiên ở dạng

k ết tinh hay lẫn vớ i các loại đá.

- Guđrông than đá là sản phẩm khi chưng khô than đá.- Guđrông than bùn là sản phẩm khi chưng khô than bùn.- Guđrông gỗ là sản phẩm khi chưng khô gỗ.Theo tính chất xây dựng chia ra:- Bitum và guđrông r ắn: ở nhiệt độ 20 - 25 oC là một chất r ắn có tính

giòn và tính đàn hồi, ở nhiệt độ 180 - 200oC thì có tính chất của một chấtlỏng.







- Bitum và guđrông quánh: ở nhiệt độ 20 - 25oC là một chất mềm, cótính dẻo cao và độ đàn hồi không lớ n lắm.

- Bitum và guđrông lỏng : ở nhiệt độ 20 - 25oC là một chất lỏng và cóchứa thành phần hyđrôcacbon dễ bay hơ i, có khả năng đông đặc lại sau khithành phần nhẹ bay hơ i và sau đó có tính chất gần vớ i tính chất của bitum vàguđrông quánh.

- Nhũ tươ ng bitum và guđrông: là một hệ thống keo bao gồm các hạtchất k ết dính phân tán trong môi tr ườ ng nướ c và chất nhũ hóa.

9.1.2. Thành phần của CKDHCChất k ết dính hữu cơ là hệ thống phân tán của các chất hiđrôcacbon

khác nhau (thơ m CnH2n-6, naftalin CnH2n và mê tan CnH2n+2) và các mạch dị vòng của các hiđrôcacbua có tr ọng lượ ng phân tử tươ ng đối cao.

Thành phần phân tố của bi tum nằm trong giớ i hạn: C: 73-87%; H: 8-

12%; O :1-2%; S :1-5% ; N : 0,5 -1%. Những hợ p chất hiđrôcacbon có cấu tạo hóa học và tính chất vật lí

giống nhau đượ c sắ p xế p trong một nhóm cấu tạo hóa học, chúng có ảnhhưở ng lớ n đến tính chất của CKDHC. Các nhóm cấu tạo hóa học chủ yếu

bao gồm: Nhóm chấ t d ầu gồm những hợ p chất có phân tử lượ ng thấ p (300-600),

không màu, khối lượ ng riêng nhỏ (0,91-0,925). Nhóm chất dầu làm choCKDHC có tính lỏng. Nếu hàm lượ ng nhóm này trong CKDHC tăng lên sẽ làm cho tính quánh giảm.Trong bi tum nhóm chất dầu chiếm 45-60%; trongguđrông than đá 60-80%.

Nhóm chấ t nhự a gồm những hợ p chất có phân tử lượ ng cao hơ n (600-900), màu nâu sẫm, khối lượ ng riêng xấ p xỉ 1. Nó có thể hòa tan trong

benzen, etxăng, clorofooc. Nhóm chất nhựa trung tính (tỉ lệ H/C=1,6-1,8)làm cho CKDHC có tính dẻo. Nếu hàm lượ ng nhóm này trong CKDHC tănglên sẽ làm cho tính dẻo tăng. Nhóm chất nhựa axit (tỉ lệ H/C=1,3-1,4) làmtăng tính bám dính của CKDHC vớ i vật liệu khoáng. Trong bi tum dầu mỏ nhóm chất nhựa chiếm 15-30%; trong guđrông than đá 10-15%.

Nhóm asfalt r ắ n gồm những hợ p chất có phân tử lượ ng lớ n (1000-6000), màu nâu sẫm hoặc đen, khối lượ ng riêng 1,1-1,15). Nhóm này không

bị phân giải khi đốt. Ở nhiệt độ lớ n hơ n 300oC thì bị phân giải ra khí và cốc. Nhóm asfalt r ắn có tỉ lệ H/C=1,1.

Nó có thể hòa tan trong clorofooc, têtracloruacacbon (CCl4), không hòatan trong. ête, dầu hỏa và axêtôn (C3H5OH). Tính quánh và sự biến đổi tínhchất theo nhiệt độ của CKDHC phụ thuộc chủ yếu vào nhóm này. Nếu hàmlượ ng nhóm này trong CKDHC tăng lên sẽ làm cho tính quánh và nhiệt độ







hóa mềm của CKDHC cũng tăng lên.Trong CKDHC nhóm này chiếm 10-38%.

Ngoài 3 nhóm cơ bản trên, trong thành phần của CKDHC còn có cácnhóm hóa học khác như nhóm cacben và cacbôit, nhóm axit asfalt và cácanhiđrit, nhóm parafin. Các nhóm này có ảnh hưở ng nhất định đến tính chấtcủa CKDHC.

Dựa vào thành phần các nhóm cấu tạo hóa học có thể chia bi tum dầumỏ thành 3 loại. Bi tum loại 1 có nhóm asfalt > 25%, nhựa < 24% và dungdịch cacbon >50%. Bitum loại 2 có hàm lượ ng nhóm cấu tạo hóa học tươ ngứng: ≤18%; >36% và /48% và bitum loại 3 tươ ng ứng là 21- 23%; 30 - 34%;45-49%. Ba loại bi tum có độ biến dạng khác nhau. Thành phần hóa học củachúng thay đổi theo thờ i gian sử dụng k ết cấu mặt đườ ng.

9.1.3. Tính chất cơ bản của CKDHCTính chấ t cơ bản của CKDHC d ạng quánh

Tính quánhTính quánh của CKDHC thay đổi trong

phạm vi r ộng. Nó ảnh hưở ng nhiều đến cáctính chất cơ học của hỗn hợ p vật liệu khoángvớ i chất k ết dính, đồng thờ i quyết định côngnghệ chế tạo và thi công lọai vật liệu códùng CKDHC.

Độ quánh của CKDHC phụ thuộc vàohàm lượ ng các nhóm cấu tạo hóa học vànhiệt độ của môi tr ườ ng. Khi hàm lượ ngnhóm asfalt tăng lên và hàm lượ ng nhómchất dầu giảm thì độ quánh của bi tum tănglên. Khi nhiệt độ của môi tr ườ ng tăng caonhóm chất nhựa sẽ bị chảy lỏng độ quánhcủa bitum sẽ giảm xuống.

Để đánh giá độ quánh của CKDHCngườ i ta dùng chỉ tiêu độ cắm sâu của kim

(có tr ọng lượ ng 100 g, đườ ng kính 1 mm) của dụng cụ tiêu chuẩn (hình 9-1)vào CKDHC ở nhiệt độ 25oC trong 5 giây. Độ kim lún ký hiệu là P (đo bằngđộ, 1 độ bằng 0,1 mm). Tr ị số P càng nhỏ thì độ quánh của CKDHC càngcao.

Hình 9-1: Dụng cụ đ o độ quánh1. Đồng hồ đ o; 2.Kim; 3.Vít;

4. Đầu kim; 5.M ẫ u nhự a; 6.N ướ c

Tính d ẻo Tính dẻo đặc tr ưng cho khả năng biến dạng của CKDHC dướ i tác dụng

của ngoại lực.







Tính dẻo của CKDHC cũng giống như tính quánh, phụ thuộc vào nhiệtđộ và thành phần nhóm, khi nhiệt độ tăng tính dẻo cũng tăng và ngượ c lại.Trong tr ườ ng hợ p đó CKDHC dùng làm mặt đườ ng hay trong các k ết cấukhác có thể tạo thành các vết nứt. Tính dẻo của CKDHC đượ c đánh giá bằngđộ kéo dài, ký hiệu là L (cm) của mẫu tiêu chuẩn và đượ c xác định bằngdụng cụ đo độ dài (hình 9-2). Nhiệt độ thí nghiệm tính dẻo là 25oC, tốc độ kéo là 5cm/phút. Độ kéo dài càng lớ n thì độ dẻo càng cao.

Tính ổ n định nhiệt

Hình 9-2: Dụng cụ đ o độ kéo dài1. Thướ c đ o; 2,3.M ẫ u kéo; 4. Vít cố d ịnh;

Khi nhiệt độ thay đổi, tính quánh, tính dẻo của CKDHC thay đổi, sự thay đổi đó càng nhỏ thì CKDHC có tính ổn định nhiệt độ càng cao.

Tính ổn định nhiệt của CKDHC phụ thuộc vào thành phần hóa học củanó. Khi hàm lượ ng nhóm asfalt tăng thì tính ổn định nhiệt của CKDHC tăngvà ngượ c lại.

Bướ c chuyển của CKDHC từ tr ạng thái r ắn sang tr ạng thái quánh r ồihóa lỏng và ngượ c lại xảy ra trong khoảng nhiệt độ nhất định. Do đó tính ổnđịnh nhiệt của CKDHC có thể biểu thị bằng khoảng nhiệt độ đó. Khoảng

biến đổi nhiệt độ ký hiệu là T đượ c xác định bằng công thức:T = Tm - Tc

Trong đ ó : Tm - nhiệt độ hóa mềm của CKDHC.Tc - nhiệt độ hóa cứng của

CKDHC.

Hình 9-3: Dụng cụ vòng và hòn bi1.Viên bi; 2.Vòng; 3. Giá trên; 4. Giá d ướ i.

Nếu T càng lớ n thì tính ổn định nhiệt củaCKDHC càng cao.

Tr ị số nhiệt độ hóa mềm của CKDHC

ngoài việc dùng để xác định khoảng biến đổinhiệt độ T nó còn có ý ngh ĩ a thực tế quantr ọng. Trong xây dựng đườ ng ngườ i ta thườ ngdùng bitum để r ải mặt đườ ng, do đó khi gặ pnhiệt độ cao nếu Tm không thích hợ p thì bitumcó thể bị chảy làm cho mặt đườ ng có dạng lànsóng, dồn đống.







Vì vậy, nhiệt độ hóa mềm cũng là một chỉ tiêu k ỹ thuật để đánh giá chấtlượ ng của CKDHC. Nhiệt độ hóa mềm của CKDHC đượ c xác định bằngdụng cụ “vòng và bi“ (hình 9-3). Khối lượ ng của viên bi bằng 3,5g, đườ ngkính 9,53mm và vòng có kích thướ c như hình vẽ.

Để xác định nhiệt độ hóa mềm ngườ i ta đun nóng bình chứa chất lỏng(thườ ng là nướ c) vớ i tốc độ 5oC/phút. Dướ i tác dụng của nhiệt độ tăng dần,đến một lúc nào đó CKDHC bị nóng chảy lỏng ra, viên bi cùng bi tum r ơ ixuống. Nhiệt độ chất lỏng trong bình, ứng vớ i lúc viên bi tiế p xúc vớ i bảndướ i của giá đỡ đượ c xem là nhiệt độ hóa mềm của CKDHC.

Nhiệt độ hóa cứng của CKDHC có thể xác định bằng dụng cụ đo độ kim lún. Nhiệt độ hóa cứng là nhiệt độ ứng vớ i độ kim lún bằng 1 độ.

Tính hóa già

Do ảnh hưở ng của thờ i tiết mà tính chất và thành phần của CKDHCthay đổi ngh ĩ a là làm cho CKDHC bị hóa già. Sự hóa già làm cho tính

quánh, tính dòn của CKDHC tăng lên, làm xuất hiện các vết nứt trong lớ p phủ mặt đườ ng, tăng quá trình phá hoại do ăn mòn. Quá trình hoá già củalớ p phủ mặt đườ ng có thể chia làm hai giai đoạn. Giai đoạn 1 cườ ng độ vàtính ổn định biến dạng tăng. Giai đoạn 2 CKDHC bắt đầu già, cấu trúc thayđổi, làm lớ p phủ bị phá hoại. Tuy vậy sự hoá già của CKDHC phát triểnchậm, thườ ng sau 10 năm sử dụng sự hoá già mớ i ở mức độ cao. Tính hoágià có thể xác định ngay tại hiện tr ườ ng hoặc bằng mẫu thử thí nghiệm trongcác buồng khí hậu nhân tạo.

Tính ổ n định khi đ un nóng Khi dùng CKDHC ngườ i ta thườ ng phải đun nóng lên đến nhiệt độ

160oC trong thờ i gian khá dài, do đó các thành phần nhẹ có thể bốc hơ i, làmthay đổi tính chất của CKDHC.

Sau khi tiến hành thí nghiệm này các loại bi tumdầu mỏ quánh phải có hao hụt tr ọng lượ ng không đượ clớ n hơ n 1%, độ kim lún và độ kéo dài thay đổi khôngđượ c lớ n hơ n 40% so vớ i tr ị số ban đầu.

Hình 9-4: Dụng cụ xác định

nhiệt độ bố c cháy

1.Nhiệt k ế ;2. Nhự a; 3. Cát

Nhiệt độ bố c cháy







Khi đun CKDHC đến một nhiệt độ nhất định thì các chất dầu nhẹ bốchơ i hòa lẫn vào môi tr ườ ng xung quanh tạo nên một hỗn hợ p dễ cháy. Để xác định nhiệt độ bốc cháy, ngườ i ta dùng dụng cụ riêng (hình 9-4). Trongthí nghiệm, nếu ngọn lửa lan khắ p mặt CKDHC thì nhiệt độ lúc đó đượ cxem là nhiệt độ bốc cháy. Nhiệt độ bốc cháy của CKDHC thườ ng nhỏ hơ n200oC. Nhiệt độ này là một chỉ tiêu quan tr ọng về an toàn khi gia côngCKDHC.

Tính bám dính

Sự liên k ết của CKDHC vớ i bề mặt vật liệu khoáng có liên quan đếnquá trình thay đổi lý hoá khi hai chất tiế p xúc vớ i nhau. Sự liên k ết này sẽ đóng vai trò quan tr ọng trong việc tạo nên cườ ng độ và tính ổn định vớ inướ c, vớ i nhiệt độ của CKDHC và vật liệu khoáng.

Khi nhào tr ộn CKHDC vớ i vật liệu khoáng, các hạt khoáng đượ c thấmướ t bằng CKHDC và tạo thành một lớ p hấ p phụ. Khi đó các phân tử

CKHDC ở trong lớ p hấ p phụ sẽ tươ ng tác vớ i các phân tử của vật liệukhoáng ở lớ p bề mặt. Tươ ng tác đó có thể là tươ ng tác lý học hay hoá học.

Lực liên k ết hoá học lớ n hơ n r ất nhiều so vớ i lực liên k ết lý học, do đókhi CKHDC tươ ng tác hoá học vớ i vật liệu khoáng thì cườ ng độ liên k ết sẽ lớ n nhất.

Liên k ết của CKHDC vớ i vật liệu khoáng tr ướ c hết phụ thuộc vào thành phần của CKHDC. Khi nhóm chất nhựa trong CKHD càng nhiều thì sự liênk ết của nó vớ i vật liệu khoáng càng tốt.

Liên k ết của CKHDC vớ i vật liệu khoáng còn phụ thuộc vào tính chấtcủa vật liệu khoáng. Các loại đá bazơ liên k ết vớ i CKHDC tốt hơ n vớ i cácloại đá axit.

Mức độ liên k ết của CKHDC vớ i bề mặt vật liệu đá hoa có thể đánh giátheo độ bền của màng CKHDC trên bề mặt đá hoa khi nhúng trong nướ c sôi.

Nếu sau khi thí nghiệm, hơ n 2/3 bề mặt của hạt đá hoa vẫn đượ c CKHDC bao bọc thì độ liên k ết của CKHDC vớ i bề mặt đá hoa là tốt.

Thực tế khi chế tạo hỗn hợ p CKHDC và vật liệu khoáng, ngườ i ta dùngnhiều loại đá khác nhau, do đó mức độ liên k ết của nó cũng có thể khácnhau.

Tính chấ t cơ bản của CKDHC d ạng l ỏng

Độ nhớ t:Cũng như CKDHC dạng quánh, độ nhớ t của CKDHC dạng lỏng phụ

thuộc vào thành phần của các nhóm hóa học và tỉ lệ giữa lượ ng chất r ắn vàchất lỏng dùng để pha loãng. Khi trong CKDHC chứa nhiều nhóm chấtnhựa, chất r ắn và chứa ít nhóm dầu thì độ nhớ t của nó tăng lên.







Độ nhớ t của CKDHC lỏng đượ c xác định bằng nhớ t k ế (hình 9-5). Độ nhớ t của CKDHC lỏng đặc tr ưng bằng thờ i gian để 50ml CKDHC lỏng chảyqua lỗ đáy của dụng cụ có đườ ng kính 5mm, ở nhiệt độ 60oC.

Phần cấ t (thành phần d ễ bay hơ i)Số lượ ng và chất lượ ng phần cất là chỉ tiêu

gián tiế p biểu thị tốc độ đông đặc lại củaCKDHC lỏng ở mặt đườ ng. Nếu CKDHC lỏngchứa nhiều thành phần này và nó có nhiệt độ sôithấ p thì quá trình đông đặc của CKDHC sẽ nhanh. Để xác định thành phần cất của CKDHClỏng cần cất ở các nhiệt độ khác nhau: 225oC,315oC và 360oC. Tính chất của phần còn lại saukhi cất đến nhiệt độ 360oC sẽ đặc tr ưng cho loạiCKDHC lỏng và tính chất của nó trong thờ i gian

sử dụng ở mặt đườ ng. Các tính chất này đượ c xácđịnh như vớ i CKDHC đặc quánh.

Có thể xác định khả năng thi công (đặc lại)của CKDHC lỏng bằng chỉ tiêu lượ ng bay hơ i(%) khi nung CKDHC lỏng từ 60oC đến 100oC và thờ i gian 1 đến 5 giờ tùyloại CKDHC lỏng. Chỉ tiêu này gần sát thực tế hơ n chỉ tiêu phần cất nêu ở trên.

Hình 9-5: Nhớ t k ế

1.N ướ c; 2. N ắ p đậ y; 3. C ố c đ o độ nhớ t;4. Chố t nút; 5.Cánh khuấ y;

6.Vói nướ c;7.C ố i đ o độ nhớ t;8.Nút tròn; 9.Bình đ o; 10. Bế p nhiệt;

11.Bộ phận làm nóng nướ c.

Tính chấ t của CKDHC d ạng nhũ t ươ ng

Nhũ tươ ng là một hệ thống keo phức tạ p gồm hai chất lỏng không hoàtan lẫn nhau. Trong đó, một chất lỏng phân tán trong chất lỏng kia dướ i dạngnhững giọt nhỏ li ti, gọi là pha phân tán, còn chất lỏng kia gọi là môi tr ườ ng

phân tán. Nếu pha phân tán là bitum hay guđrông, còn môi tr ườ ng phân tán là

nướ c thì gọi là nhũ tươ ng dầu – nướ c (DN) hay còn gọi là nhũ tươ ng thuận. Nếu pha phân tán là những giọt nướ c, còn CKDHC là môi tr ườ ng phân

tán, thì gọi là nhũ tươ ng nướ c – dầu (ND) hay còn gọi là nhũ tươ ng nghịch.Để cho nhũ tươ ng đượ c ổn định ngườ i ta cho thêm vào chất nhũ hóa –

chất phụ gia hoạt tính bề mặt. Chất nhũ hóa sẽ hấ p phụ trên bề mặt các giọtCKDHC làm giảm sức căng bề mặt ở mặt phân chia của CKDHC vớ i nướ c.

Đồng thờ i nó tạo ra trên bề mặt các giọt bitum một màng mỏng k ết cấu bềnvững, có tác dụng ngăn cản sự k ết tụ của chúng, làm cho nhũ tươ ng ổn định.

Chất nhũ hóa đượ c chia ra các nhóm: anion hoạt tính, cation hoạt tínhvà không sinh ra ion.

Chất nhũ hóa anion hoạt tính gồm có: xà phòng của các axit béo, axitnhựa, axit naftalen và các axit sunfua naftalen.







Chất nhũ hóa cation hoạt tính là những muối của các hợ p chất amôniac bậc bốn; các amin bậc nhất, bậc hai và các muối của chúng; các điamin…

Nhóm không sinh ra ion bao gồm các hợ p chất không hòa tan trongnướ c, chủ yếu là các este.

Ngoài những loại chất nhũ hóa dạng hữu cơ trên, khi chế tạo nhũ tươ ngcòn dùng chất nhũ hóa dạng bột vô cơ . Những chất nhũ hóa dạng vô cơ haylà dùng vôi bột, vôi tôi, đất sét, đất hoàng thổ.÷

Nhũ tươ ng có những tính chất cơ bản sau :Tính ổ n định khi vận chuyể n và bảo quản.Tính ổn định khi bảo quản đặc tr ưng cho khả năng của nhũ tươ ng bảo

toàn đượ c các tính chất khi nhiệt độ thay đổi, ngh ĩ a là nó không lắng đọng,không tạo thành lớ p vỏ và bảo toàn tính đồng nhất trong một khoảng thờ igian nhất định, thườ ng đượ c xác định sau 7 và 30 ngày bảo quản (theo tiêuchuẩn 18659 – 81 của Liên Xô cũ). Các loại nhũ tươ ng có thành phần khác

nhau có thể ổn định trong lúc bảo quản ở nhiệt độ từ +3oC đến +4oC trong30 ngày.

Tính ổn định khi vận chuyển hay khi chịu tác dụng của ngoại lực đượ cxác định bằng khả năng của nhũ tươ ng bảo toàn tính chất khi chuyên chở vàkhi thi công.

Để xác định đượ c tính ổn định khi bảo quản và khi vận chuyển, lấy nhũ tươ ng đã đượ c bảo quản sau 7 ngày và 30 ngày cho chảy qua sàng có kíchthướ c lỗ sàng 0,14mm, yêu cầu là lượ ng còn lại trên sàng không quá 0,1%theo tr ọng lượ ng và bảo đảm các tính chất khác theo tiêu chuẩn của nhà

nướ c.Tính ổn định khi vận chuyển đượ c kiểm tra theo các tính chất của bitumsau 2 giờ vận chuyển phải đảm bảo các yêu cầu k ĩ thuật của quy phạm.

Tính dính bám của màng chấ t dính k ế t vớ i vật liệu khoáng.

Tính dính bám đượ c kiểm tra bằng tr ị số bề mặt của đá dăm vẫn cònđượ c phủ nhũ tươ ng sau khi r ửa các mẫu thử bằng nướ c ở nhiệt độ 100oC.Tr ị số bề mặt phải không nhỏ hơ n 75% (vớ i nhũ tươ ng anion) và không nhỏ hơ n 95% (vớ i nhũ tươ ng cation).

9.1.4. Yêu cầu k ĩ thuật và phạm vi sử dụng của CKDHC

Yêu cầu k ĩ thuật Bitum d ầu mỏ: là một hỗn hợ p phức tạ p của các cacbua hiđrô (metan,

naftalen, các loại mạch vòng) và một số dẫn suất phi kim loại khác, có màuđen, hòa tan đượ c trong benzen (C6H6), clorofooc (CHCl3), disunfuacacbon(CS2) và một số dung môi hữu cơ khác.

Thành phần hóa học của bitum dầu mỏ như sau: C:82 – 88%; S: 0 –6%; N :0,5 – 1%; H: 8 – 11%; : 0 – 1,5%.







Bitum dầu mỏ loại quánh dùng trong xây dựng đườ ng của Nga, TrungQuốc thườ ng đượ c chia làm 5 mác (bảng 9-1).

Theo AASHTO-M20, bitum quánh đặc của M ĩ (AC) đượ c chia ra 5 cấ p(bảng 9-2)

Bitum dầu mỏ loại lỏng dùng trong xây dựng đườ ng đượ c chia ra hailoại: loại đông đặc vừa và loại đông đặc chậm.

Các chỉ tiêu k ĩ thuật của bitum dầu mỏ loại đông đặc vừa đượ c giớ ithiệu ở bảng 9-3.

Các chỉ tiêu k ĩ thuật của bitum dầu mỏ loại đông đặc chậm đượ c giớ ithiệu ở bảng 9-4.

Bảng 9-1Qui định theo mác

Các chỉ tiêu 1(200/300)

2(130/200)

3(90/130)

4(60/90)

5(40/60)

1. Độ kim lún:- Khi ở 25 C, trong giớ i hạn.o

- Khi ở 0oC, không nhỏ hơ n

201 - 300

45

313 -200

35

91-130

28

61- 90

20

41 - 60

132. Ðộ kéo dài ở 25 C, cm,không nhỏ hơ n.

o không quiđịnh

65 60 50 40

3. Nhiệt độ hóa mềm, C,không thấ p hơ n

o

35 39 43 47 51

4. Sự thay đổi nhiệt độ hóamềm sau khi gia nhiệt, C,

không lớ n hơ n.

o 8 7 6 6 6

5. Hàm lượ ng các hợ p chấthòa tan trong nướ c, khônglớ n hơ n.

0,2 0,2 0,3 0,3 0,3

6. Nhiệt độ bốc cháy, Ckhông thấ p hơ n.

0

200 220 220 220 220

Bảng 9-2

Cấ p nhựa theo độ kim lúnCác chỉ tiêu

40-50 60-70 85-100 120-150200-300Kí hiệu thí

nghiệm1. Độ kim lún (77F,1029, 5inc)

40-50 40-50 85-100 120-150200-300 D5-T49

2. Nhiệt độ bốc cháy(theo Chreland)F

450+ 450+ 450+ 425+ 350+ D5-T49

3. Độ kéo dài ở 77F,5cm/phút; cm

100+ 100+ 100+ 100+D92-T40D113T51







4. Độ hòa tan trongtrichloroithylene, %

99+ 99+ 99+ 99+ 99+ D2402-T44

5. Thí nghiệm màngmỏng nhựa trong lò

(1/5inc, 325F, 5 giờ )

D1754-T79

6. Lượ ng tổn thất saukhi đun nóng, %

0,8- 0,8- 1,0- 1,3- 1,5- D6-T47

7. Độ kim lún củanhựa sau khi đunnóng, % so vớ i chưađun nóng

58+ 54+ 50+ 46+ 40+ D5-T49

8. Độ kéo dài củanhựa sau khi đunnóng (77F, 5

cm/phút), cm

50+ 75+ 100+ 40+

9. Nhiệt độ hóa mềmoC, (vòng và bi)

49-54 D36

Bảng 9-3Quy định theo mác

Các chỉ tiêu CΓ 40/70

CΓ 70/130

CΓ 130/200

MΓ 40/70

MΓ 70/130

1. Độ nhớ t theo nhớ t k ế

đườ ng kính lỗ 5mm, ở 60oC, giây, trong khoảng 40-70 71-130 131-200 40-70 71-130

2. Lượ ng bay hơ i sau khinung, % không nhỏ hơ n.

10 8 7 8 7

3. Nhiệt độ hóa mềm của phần còn lại sau khi nungđể xác định lượ ng bay hơ i,oC, không nhỏ hơ n.

37 39 39 28 29

4. Nhiệt độ bốc cháy, oC,

không nhỏ hơ n.

45 50 60 100 110

5. Thí nghiệm liên k ết vớ iđá hoa hoặc cát

tốt tốt tốt tốt tốt

Các chỉ tiêu k ĩ thuật của bitum dầu mỏ loại đông đặc chậm (bảng 9-4)Bảng 9-4

Các chỉ tiêu Quy định theo mác







MΓ 40/70

MΓO70/130

MΓO130/200

MΓO40/70

1. Độ nhớ t theo nhớ t k ế ở 60 oCcó d = 5 mm, ở 60oC, giây

131-200 40-70 71-130 131-200

2. Lượ ng bốc hơ i sau khi nung,%, / 5 - - -

3. Nhiệt độ hóa mềm còn lại saukhi nung để xác định lượ ng bốchơ i, oC, /

30 - - -

4. Nhiệt độ bốc cháy, oC,/ 110 120 160 1805. Thí nghiệm liên k ết vớ i đáhoa hoặc cát

tốt tốt tốt tốt

Nhũ t ươ ng: có thể chế tạo từ bitum dầu mỏ (loại đặc hoặc loại lỏng),guđrông than đá xây dựng đườ ng, nướ c và chất nhũ hóa dạng hữu cơ và cả dạng vô cơ . Nhũ tươ ng dùng chất nhũ hóa anion hoạt tính (xà phòng bột, dầugai, dầu sở ..) có thành phần sau:

- 50 % bitum số 5 + 50 % nướ c + 0,5 - 1 % xà phòng bột + 0,1 – 0,15 % NaOH, hoặc

- 50 % bitum số 5 + 50% nướ c + 0,5 ÷ 1,2 % dầu thực vật + 0,2 ÷ 0,3% NaOH

Các chỉ tiêu k ĩ thuật của nhũ tươ ng (bảng 9-5).Bảng 9-5

Cấ pPhân giải

nhanh

Phângiảivừa

Phân giải chậmCác chỉ tiêu

RS-1 RS-2 MS-2 SS-1 SS-1h

Kí hiêuthí

nghiệm

1. Bã nhựa sau khi cất,% theo khối lượ ng

54+ 62+ 57+ 57+ 57+

2. Lắng đọng 5 ngày,khác nhau giữa lớ p trên

và lớ p dướ i, %

3- 3- 3- 3- 3- D224-T59

3. Thí nghiệm rây (phầntrên rây No20), %

0,10- 0,10- 0,10- 0,10- 0,10-

4. Thí nghiệm tr ộn vớ ixi măng, %

- - - 2,0- 2,0-

5. Thí nghiệm trên bãnhựa sau khi cất nhũ







tươ ng nhựa:- Độ kim lún, 77F,100g, 5scc- Độ kéo dài, 77F, cm

100-200

40+

100-200

40+

100-200

40+

100-200

40+

40-45

40+

D5-T49

D113-T51

Phạm vi sử d ụng

Chất k ết dính hữu cơ loại bitum có tính quánh (nhớ t) càng cao thì càngtốt, nhưng tính nhớ t càng cao thì bitum càng đặc, do đó bitum sẽ giòn và khóthi công. Vì vậy phải căn cứ vào phươ ng pháp thi công, thiết bị thi công,điều kiện khí hậu để chọn mác bitum cho hợ p lí. Phạm vi sử dụng loại bitumquánh làm đườ ng có thể tham khảo ở bảng 9-6.

Bảng 9-6

Mác của bitum Phạm vi sử dụng

1-(200/300) Làm lớ p tráng mặt

2-(130/200)Gia cố đất, làm lớ p tráng mặt, làm lớ p thâm nhậ p khivật liệu đá yếu (R n=300-600kG/cm2), để chế tạo bêtông asfalt làm mặt đườ ng ôtô ở vùng khí hậu ôn hòa.

3-(90/130)Làm lớ p thâm nhậ p của đườ ng đá dăm sỏi, chế tạo bêtông asfalt xây dựng mặt đườ ng ôtô cho xe nặng chạy ở vùng khí hậu lục địa.

4-(60/90)Chế tạo bê tông asfalt xây dựng mặt đườ ng ở vùngnóng, chế tạo vật liệu lợ p và cách nướ c.

5-(40/60) Chế tạo bê tông asfalt xây dựng mặt đườ ng ôtô vùngnóng cho xe nặng chạy.

Bitum và guđrông còn đượ c dùng để chế tạo vật liệu lợ p và vật liệucách nướ c.

Nhũ tươ ng dùng chất nhũ hóa anion hoạt tính để chế tạo nhũ tươ ngthuận đượ c sử dụng r ộng rãi nhất trong xây dựng đườ ng.

Khi bảo quản chất k ết dính hữu cơ cần tránh cho chúng không bị bẩn vàlẫn nướ c, bitum lỏng và sệt bảo quản trong những thùng kín. Bitum r ắn cóth

ể để

thànhđố

ng trong kho.

9.2. Sản phẩm9.2.1. Vật liệu lợ p và vật liệu cách nướ c sử dụng CKDHCVật liệu lợ p và cách nướ c bằng bitum và guđrông là một sản phẩm hữu

cơ , thành phần của nó gồm có:-Cốt là những cuộn cactông.







-Chất tẩm và tráng mặt là bitum hay guđrông. Ngoài hai thành phần chính trên ra, tùy theo công dụng của tấm lợ p mà

ngườ i ta có thể dùng thêm loại vật liệu khoáng hạt nhỏ r ải lên bề mặt để chống cháy cho tấm lợ p. Riêng vật liệu cách nướ c ngườ i ta dùng khoángamiăng để làm cốt, còn chất tẩm và tráng thì giống vật liệu lợ p.

Các loại vật liệu lợ p và cách nướ c bằng bitum khi chịu tác dụng các yếutố khí hậu thì bền hơ n so vớ i guđrông.

Giấ y l ợ pGiấy lợ p là những cuộn vật liệu lợ p đượ c chế tạo bằng cách dùng bitum

dầu mỏ loại mềm tẩm lên các cuộn cactông, sau đó tráng một mặt hay cả haimặt bằng bitum dầu mỏ khó chảy, r ồi r ắc lên mặt của nó một lớ p bột khoánghay mica nghiền nhỏ.

Theo công dụng, giấy lợ p chia ra hai loại: giấy lợ p lớ p trên và giấy lợ pđệm.

Theo dạng r ải lớ p vật liệu khoáng trên bề mặt giấy lợ p đượ c chia ra hailoại: giấy lợ p có r ải vật liệu khoáng hạt lớ n và giấy lợ p có r ải vật liệukhoáng dạng vảy.

V ật liệu cách nướ cĐể sản xuất vật liệu cách nướ c ngườ i ta thay cốt cactông bằng giấy

amiăng sau đó dùng dầu mỏ để tẩm. Loại này không có lớ p tráng mặt. Vậtliệu cách nướ c đượ c sản xuất ở dạng cuộn. Loại vật liệu này dùng làm lớ pcách nướ c cho các công trình ngầm, làm lớ p bảo vệ chống ăn mòn cho cácống dẫn nướ c bằng thép và để chống thấm cho mái bằng, mặt cầu. Vật liệucách nướ c đượ c chia làm 2 loại mác vớ i các chỉ tiêu k ĩ thuật đượ c qui địnhnhư sau (bảng 9-7).

9.2.2. Bê tông asfalt Khái niệmĐể chế tạo vữa và bê tông asfalt ngườ i ta sử dụng chất k ết dính asfalt

(CKDA) – vật liệu đượ c chế tạo bằng cách tr ộn bitum vớ i chất độn khoángnghiền mịn (đá vôi, đá đôlômit, đá phấn, xỉ). Chất độn khoáng không nhữnglàm giảm lượ ng dùng bitum mà còn làm tăng nhiệt độ hóa mềm của bê tông.Cườ ng độ của CKDA quyết định bở i tỉ lệ bitum - chất độn tối ưu, toàn bộ

bitum sẽ đượ c dính bám trên bề mặt khoáng ở dạng màng mỏng liên tục. Vìvậy CKDA có cườ ng độ cao nhất.

Các chỉ tiêu k ĩ thuật của vật liệu cách nướ cBảng 9-7

MácCác chỉ tiêu

1 21. Nhiệt độ hóa mềm của bi tum làm chất tẩm theo 50 60







phươ ng pháp vòng và bi 2. Tỉ lệ khối lượ ng của chất tẩm so vớ i khối lươ ngcủa giấy khô, không nhỏ hơ n

0,6 : 1 0,55 : 1

3. Tải tr ọng làm đứt khi kéo dải vật liệu cách nướ c

r ộng 50mm, kG, không nhỏ hơ n

30 30

4. Độ phân lớ p của vật liệu cách nướ c ở tr ạng thái bão hòa nướ c theo diện tích lớ p, cm2, không lớ n hơ n

10 15

5. Độ chống thấm dướ i áp lực của cột nướ c cao 5,ngày đêm, cm, không nhỏ hơ n

30 20

6. Độ dẻo ở nhiệt độ 18 ⎪ 2oC, xác định bằng số lầnuốn của mẫu đến 180o tr ướ c khi xuất hiện vết nứtxuyên suốt, không nhỏ hơ n

10 10

7. Độ bão hòa nướ c sau 24 giờ , % theo khối lượ ng,không lớ n hơ n

10 10

8. Hao hụt cườ ng độ của mẫu bão hòa nướ c, %không lớ n hơ n

25 32

Hỗn hợ p của cát vớ i CKDA gọi là vữa asfalt. Thành phần của vữa asfaltlà thành phần mà toàn bộ lỗ r ỗng trong cát đượ c chèn đầy bằng CKDA vớ imột lượ ng dư thừa 10 - 15% để bọc xung quanh các hạt cát.

Hỗn hợ p của vữa asfalt vớ i cốt liệu lớ n (đá dăm), gọi là bê tông asfalt. Nếu CKDHC là guđrông ta có bê tông guđrông. Hàm lượ ng vữa asfalt sẽ đượ c tính toán sao cho nó chèn đầy lỗ r ỗng của đá vớ i một lượ ng dư thừa 10

- 15% để cho bê tông đượ c đặc chắc.Hỗn hợ p vữa asfalt và bê tông asfalt đượ c phân loại theo các đặc điểmsau:

Theo công dụng bê tông asfalt đượ c chia ra: bê tông thủy công, bê tôngđườ ng và bê tông sân bay, bê tông để làm nền cho nhà công nghiệ p và nhàkho, bê tông cho lớ p mái phẳng. Ngoài ra còn có những loại bê tông đặc

biệt: bê tông cho lớ p phủ bền axit và bền kiềm (chế tạo từ cốt liệu bền hóa), bê tông trang trí.

Theo nhiệt độ thi công: hỗn hợ p bê tông asfalt trong lớ p phủ mặt đườ ngchia ra loại nóng, ấm và lạnh. Hỗn hợ p nóng đượ c r ải và bắt đầu làm đặc khinhiệt độ không nhỏ hơ n 120oC. Hỗn hợ p ấm đượ c r ải và bắt đầu làm đặc ở nhiệt độ không nhỏ hơ n 100oC. Hỗn hợ p lạnh dùng bitum lỏng đượ c r ải ở nhiệt độ không khí nhỏ hơ n 5oC và đượ c giữ ở nhiệt độ thườ ng.

Theo độ đặc quánh (hoặc độ r ỗng), theo chỉ tiêu độ r ỗng còn dư chia ra: bê tông asfalt r ỗng (nếu độ r ỗng 6 -12%) và loại r ất r ỗng (nếu độ r ỗng 12-18%).







Khác vớ i bê tông xi măng, cườ ng độ của bê tông asfalt chịu ảnh hưở nglớ n của nhiệt độ. Chẳng hạn nếu cườ ng độ chịu nén của bê tông asfalt ở 20oC là 2,2- 2,4 Mpa thì ở 50oC chỉ còn 0,8 -1,2 Mpa. Song bê tông asfalt lạichống ăn mòn tốt hơ n bê tông xi măng.

V ật liệu để chế t ạo bê tông asfalt

Đá d ăm hay sỏi

Chất lượ ng của đá dăm hay sỏi (cườ ng độ, tính đồng nhất, hình dạng,tr ạng thái bề mặt, thành phần khoáng vật,…) có ảnh hưở ng r ất lớ n đến chấtlượ ng của bê tông asfalt.

Các chỉ tiêu chất lượ ng của đá dăm hay sỏi để chế tạo bê tông asfaltcũng đượ c xác định như khi chế tạo bê tông xi măng nặng.

Đá dăm dùng để chế tạo bê tông asfalt có thể là đá dăm sản xuất từ đáthiên nhiên, đá dăm chế tạo từ cuội, cũng như đá dăm chế tạo từ xỉ lò cao,nhưng phải phù hợ p vớ i các yêu cầu của quy phạm. Không cho phép dùng

đá dăm chế tạo từ đá vôi sét, sa thạch sét và phiến thạch sét.Thành phần hạt của đá dăm hay sỏi đượ c phân ra ba nhóm 20- 4; 10-20

và 5- 10mm.Đá dăm cần phải liên k ết tốt vớ i bitum. Về mặt này thì các loại đá vôi,

đôlômit, điaba tốt hơ n các loại đá axit. Nếu dùng loại đá liên k ết kém vớ i bitum phải gia công đá bằng chất phụ gia hoạt tính như vôi, xi măng hoặccho thêm chất phụ gia hoạt động bề mặt vào bitum.

Đá cần phải, sạch lượ ng ngậm chất bẩn không đượ c lớ n hơ n 1% theokhối lượ ng.

Cát

Có thể dùng cát thiên nhiên hay cát nhân tạo vớ i các chỉ tiêu k ỹ thuật phù hợ p vớ i quy phạm như khi dùng cho bê tông xi măng.

Đối vớ i cát thiên nhiên chỉ dùng cát lớ n ( Mđl/2,5 ) và cát vừa ( Mđl = 242,5). Nếu không có cát lớ n có thể dùng cát hạt nhỏ theo nguyên tắc cấ p

phối không liên tục. Cát cần sạch, hàm lượ ng bụi, sét không đượ c lớ n hơ n3%.

Cát nhân tạo có thể đượ c nghiền từ các loại đá (không phải là đá vôi) cócườ ng độ không thấ p hơ n 1000kG/cm2 hay xỉ k ết tinh của các xí nghiệ pluyện kim. Thành phần hạt thích hợ p của cát đượ c giớ i thiệu ở bảng 9-8.

Bảng 9-8Kích thướ c lỗ sàng, mm

2,5 1,25 0,63 0,315 0,14 < 0,14Lượ ng lọt trên sàng, %

Cátthiên nhiên

nghiền 5 – 10>5

20 – 3015 – 30

20 – 3020 – 25

10 – 2510 – 25

10 – 2510 – 20

<15<15







Bột khoáng

Bột khoáng do có bề mặt riêng lớ n, có khả năng dàn mỏng màng bitumtrên bề mặt, làm tăng lực tươ ng tác giữa chúng, cùng vớ i bitum nhét đầy lỗ r ỗng giữa các hạt cốt liệu nên cườ ng độ của bê tông asfalt tăng lên. Bộtkhoáng để chế tạo bê tông asfalt thườ ng sử dụng các loại bột mịn từ đá vôivà đá đôlômit. Cườ ng độ chịu nén của đá không nhỏ hơ n 200 daN/cm2. Vậtliệu chế tạo bột khoáng cần sạch, không chứa các chất bẩn và sét quá 5%.Bột khoáng cần phải khô, xố p khi tr ộn vớ i bitum không đượ c vón cục, cókhả năng hút bitum tốt và phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

Độ r ỗng khi lèn chặt dướ i tải tr ọng 400daN/cm2 đối vớ i tro, bụi ximăng, xỉ, không đượ c lớ n hơ n 45%, còn đối vớ i loại bột đá đặc chắc thìkhông lớ n hơ n 40%.

Bitum

Trong xây dựng đườ ng thườ ng dùng loại bitum dầu mỏ loại quánh vàloại lỏng. Trong điều kiện Việt Nam thông thườ ng chọn bitum đặc số 3 hoặcsố 4 có các chỉ tiêu k ỹ thuật phù hợ p vớ i quy định của 22 TCN 227 : 1995.Cách chọn loại bitum có thể tham khảo quy phạm Nga 9128 : 84 hoặcAASHTO. Để tăng tính ổn định nhiệt cho bê tông có thể dùng hỗn hợ p

bitum - cao su, bitum - polyme. Các loại phụ gia hiện có trên thị tr ườ ngnướ c ta làm cho bê tông tăng độ ổn định nướ c và chóng khô bề mặt, đảm

bảo tốc độ khai thác.Tính chấ t của bê tông asfaltBê tông asfalt vớ i cấu trúc vi mô thuận nghịch, tùy theo nhiệt độ nó có

thể tồn tại ở những tr ạng thái sau đây: đàn hồi – dòn, đàn hồi – dẻo, nhớ t –dẻo.

Ngoài nhiệt độ, bê tông asfalt còn còn chịu tác động của hơ i nướ c vànướ c. Nướ c xâm nhậ p vào lỗ r ỗng của bê tông asfalt và làm yếu sự liên k ếtcủa vật liệu khoáng vớ i màng chất k ết dính.

C ườ ng độ biểu thị giớ i hạn của ứng suất phát sinh trong quá trình sử dụng. Thực tế bề mặt vỡ khi phá hủy bê tông asfalt luôn luôn đi qua bitum.Do đó cườ ng độ lý thuyết của bê tông asfalt đượ c xác định bằng cườ ng độ của màng bitum. Việc phá hủy bê tông asfalt dướ i tác động của tải tr ọng là

một quá trình động, nó luôn phát triển theo thờ i gian. Tải tr ọng càng lớ n, quátrình phá hủy xảy ra càng nhanh.

Cườ ng độ của bê tông asfalt đượ c xác định ở nhiệt độ 50oC, 20oC và0oC. Cườ ng độ ở 50oC biểu thị tính ổn định động của vật liệu chế tạo bêtông,ở 0oC – tính chống nứt. Còn ở 20oC đượ c coi là nhiệt độ chuẩn để tiến hànhthí nghiệm. Nhiệt độ thí nghiệm chuẩn của M ĩ là 25oC, của Pháp là 18oC.







Ngoài cườ ng độ chịu nén, cườ ng độ chịu kéo của bê tông asfalt cũng là chỉ tiêu quan tr ọng để xác định khả năng chống nứt của bê tông.

Chỉ tiêu cườ ng độ nén (kG/cm2), cườ ng độ kéo (kG/cm2) của bê tôngasfalt chế tạo từ các loại bitum khác nhau, ở những nhiệt độ khác nhau đượ cgiớ i thiệu ở bảng 9-9.

Bảng 9-9 Nhiệt độ phòng thí nghiệm, oC

+50 +20 0 -20Mác

bitumR n R k R n R k R n R k R n R k

90/130130/200200/300

14,011,58,5

1,51,10,8

63,528,021,0

12,05,33,6

1528445

503515

280200160

746955

Cườ ng độ bê tông asfalt đượ c xác định trên thiết bị Marshall và nó phụ

thuộc vào thành phần vật liệu, vào công nghệ làm đặc bê tông, nhiệt độ vàtốc độ biến dạng. Hàm lượ ng bitum nhỏ hơ n hoặc lớ n hơ n hàm lượ ng hợ p lýđều làm giảm cườ ng độ bê tông. Cườ ng độ bê tông phát triển tỉ lệ thuận vớ iđộ quánh của bê tông.

Độ mài mòn của bê tông asfalt xảy ra do tác dụng của lực ma sát. Độ chống mài mòn càng cao khi độ đặc của bê tông, độ cứng của cốt liệu và sự dính bám của đá vớ i bitum càng lớ n. Loại bê tông dùng đá granit (độ cứng 6

– 7 Morh) chống mài mòn tốt hơ n dùng đá vôi.Tính ổ n định nướ c: Bê tông asfalt bị ẩm lâu ngày có thể bị phá hoại do

liên k ết cấu trúc bị yếu đi. Tính ổn định nướ c phụ thuộc vào độ đặc và sự ổnđịnh của độ dính bám.Độ r ỗng của bê tông asfalt (thườ ng là 3-7%) có ảnh hưở ng lớ n đến độ

ổn định nướ c. Lỗ r ỗng trong bê tông có thể là lỗ r ỗng hở hoặc lỗ r ỗng kín.Giảm kích thướ c hạt thì số lượ ng lỗ r ỗng kín không thấm nướ c tăng lên.

Trong bê tông hạt lớ n thực tế chỉ chứa lỗ r ỗng hở , còn trong bê tông hạtnhỏ lỗ r ỗng hở chỉ chiếm 30 – 40%.

Độ ổn định nướ c của bê tông asfalt đượ c xác định thông qua độ bão hòanướ c độ tr ươ ng phồng và hệ số mềm (K m). Hệ số mềm yêu cầu không đượ cthấ p hơ n 0,9 còn khi ngâm dài ngày trong nướ c (14ngày) yêu cầu không nhỏ

hơ n 0,8.Yêu cầu k ĩ thuật của bê tông asfalt

Qui định các chỉ tiêu k ĩ thuật của bê tông asfalt (bảng 9-10).Bảng 9-10

Yêu cầu đối vớ i bêtông asfaltCác chỉ tiêu

I II

Phươ ng phápthí nghiệm







1.Độ r ỗng của côt liệu khoáng chất 15-19 15-212.Độ r ỗng còn dư, % 3-6 3-63.Độ ngậm nướ c, % 1,5-3,5 1,5-4,54.Độ nở ,%, không lớ n hơ n 0,5 1,0

5.Cườ ng độ chịu nén, daN/cm

2

, ở nhiệt độ +20oC, không nhỏ hơ n 35 25+50oC, không nhỏ hơ n 14 126.Hệ số ổn định nướ c, không nhỏ hơ n 0,90 0,857.Hệ số ổn định nướ c, khi ngâm nướ ctrong 15 ngày đêm, không nhỏ hơ n

0,85 0,75

8.Độ nở , %, khi cho ngâm nướ c trong 15ngày đêm, không lớ n hơ n

1,5 1,8

Quy trình thí

nghiệm bêtông asfalt

theo mẫuhình tr ụ.

Thiế t k ế thành phần bê tông asfalt

Mục đích của việc thiết k ế thành phần bê tông là lựa chọn một dạng(nóng, ẩm, nguội) và loại (A, B, …) bê tông tươ ng ứng vớ i điều kiện làmviệc (vùng khí hậu, đặc tính chịu tải) vớ i loại vật liệu khoáng, loại và lượ ng

bitum tối ưu, vớ i tỉ lệ giữa các thành phần thỏa mãn vớ i các yêu cầu quyđịnh.

Có nhiều phươ ng pháp thiết k ế thành phần bê tông asfalt. Song phổ

biến nhất, cho k ết quả tin cậy nhất là phươ ng pháp dựa trên cơ sở lý thuyết

về đườ ng cong độ đặc hợ p lý của hỗnhợ p vật liệu khoáng, đó là phươ ng pháptính toán k ết hợ p vớ i thực nghiệm.

Hình 9-6: Thành phần hạt liên t ục

của bê tông nhự a nóng.

Trình tự thiết k ế thành phần bêtông asfalt như sau: lựa chọn và kiểmtra vật liệu, xác định tỉ lệ của các vậtliệu theo thành phần cấ p phối hạt, lựa

chọn thành phần bitum tối ưu và thínghiệm kiểm tra các chỉ tiêu k ỹ thuật

trên các mẫu thử.

Hình 9-7: Thành phần hạt gián đ oạn

của bê tông nhự a nóng.

Lự a chọn thành phần vật liệu

khoáng để chế t ạo bê tông asfalt

Vật liệu sử dụng phải phù hợ pvớ i loại, dạng bê tông và đạt các yêucầu về tính chất cơ học, tính ổn địnhnhiệt và tính chống ăn mòn, đồng thờ i







thớ i phải phù hợ p vớ i yêu cầu của quy phạm.Thành phần cấ p phối hạt theo quy phạm đượ c giớ i thiệu trên hình 9-6,

9-7 và bảng 9-11, bảng 9-12Thành phần hạt của hỗn hợ p bê tông asfalt nóng và ẩm (bảng 9-11)

Bảng 9-11Lượ ng lọt qua sàng, % ở các cỡ hạt, mmDạng và

loại hỗnhợ p

20 15 10 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0.14 0,07

Lượ ng bi tum

%Thành phần hạt liên tục

Hạt nhỏ loạiA 95-

10078-100

60-100

35-50 24-38 17-28 12-20 9-15 6-11 4-10 5,0-6,0

B 95-

100

85-

100

70-

100

50-65 38-52 28-39 20-29 14-22 9-16 6-12 5,5-

6,5C 95-

10088-100

80-100

65-80 52-66 39-53 29-40 20-28 12-20 8-14 6,0-7,0

BT cátloạiD - - - 95-

10068-83 45-67 28-50 18-35 11-24 8-16 7,0-

9,0E - - - 95-

10074-93 53-86 37-75 27-55 17-33 10-16 7,0-

9,9

Thành phần hạt không liên tụcHạt nhỏ loạiA 95-

10078-100

60-100

35-50 28-50 22-50 18-50 14-28 8-15 4-10 5,0-6,5

B 95-100

85-100

70-100

50-65 40-65 34-65 27-65 20-40 14-23 6-12 5,5-7,0

Thành phần hạt của hỗn hợ p bê tông nguội (bảng 9-12)Bảng 9-12

Lượ ng lọt qua sàng, % ở các cỡ hạt, mmDạng vàloại hỗn

hợ p20 15 10 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0.14 0,07

Lượ ng bi tum

%Hạt nhỏ

loạiBBx 95-10085-100 70-100 50-65 33-5021-3914-2960-22 9-16 8-12 3,5-







8,5

Cx 95-10088-100 80-100 50-60 39-4929-3822-3122-3116-2212-174,0-6,0

BT cátloại

Dx, Ex - - - 95-10066-8246-6826-5418-434,5-6,5

14-3012-20

Thành phần vật liệu khoáng trong bê tông asfalt thông thườ ng gồm 3

loại: đá dăm, cát, bột khoáng vớ i tỉ lệ là Đ, C, B%.Trong một số tr ườ ng hợ p để tăng chất lượ ng có thể cho thêm một phần

đá mạt (M%).Hỗn hợ p vật liệu khoáng đượ c lựa chọn có tổng tỉ lệ thành phần như

sau:

Đ + C + B + M = 100%hoặc Đ + C + B = 100% (không có đá mạt)

Lượ ng l ọt qua sàng của hỗn hợ p vật liệu khoáng Lx đượ c xác định theo

công thức sau: B100

B+C

100

C +M

100

M+§

100

§=L

xxxx

x

Trong đó: Đx, Mx, Cx và Bx – lượ ng lọt qua sàng kích thướ c x (mm) củađá, đá mạt, cát và bột đá.

Xác định l ượ ng đ á d ăm: Tỉ lệ thành phần của đá dăm đượ c xác định

theo công thức sau: %100.

A

AÐ

d

x=

Trong đó: Ax, Ad là lượ ng sót tích lũy tại cỡ hạt x của hỗn hợ p hợ p lýtheo quy phạm và của đá dăm.

Xác định l ượ ng bột khoáng : Tỉ lệ phần tr ăm của bột khoáng (có cỡ hạt< 0,071mm) đượ c xác định theo công thức sau (phần cát và đá mạt có cỡ hạt

< 0,071mm cũng đượ c coi là bột khoáng): %100.B

YB

071,0

071,0=

Trong đó: Y0,071 và B0,071 là lượ ng hạt nhỏ hơ n 0,071 của hỗn hợ p vậtliệu hợ p lý và của bột khoáng.

Xác định l ượ ng cát và đ á mạt:Tổng tỉ lệ phần tr ăm của cát và đá mạt đượ c tính như sau:

C + M = 100 – B – Đ Hoặc C = 100 – B – Đ

Từ k ết quả tính toán và thành phần vật liệu thực tế, tiến hành tính toánlại tr ị số Lx vớ i tất cả các cỡ hạt. So sánh đườ ng biểu diễn Lx vớ i thành phầnhạt khoáng vật hợ p lý. Yêu cầu Lx phải phù hợ p vớ i giớ i hạn thành phần của







hỗn hợ p hợ p lý theo quy phạm. Nếu thành phần chọn đượ c không hợ p quy phạm thì có thể điều chỉnh lại các lượ ng vật liệu để có Lx hợ p quy phạm.

Xác định l ượ ng bitum t ố i ư u:Lượ ng bitum tối ưu đượ c tính toán theo chỉ tiêu độ r ỗng của hỗn hợ p

vật liệu khoáng của các mẫu thí nghiệm bê tông asfalt và độ r ỗng còn dư của bê tông asfalt theo quy định ở quy phạm.

Chuẩn bị các mẫu thí nghiệm từ hỗn hợ p bê tông asfalt, trong đó lượ ng bitum dùng giảm đi 0,3-0,5% so vớ i giớ i hạn dướ i của các tr ị số trong bảng9-11. Lượ ng bitum tối ưu đượ c xác định theo công thức sau:

k

bk ok )V-V(

Bρ

ρ=

Trong đó: – độ r ỗng vật liệu khoáng của mẫu thí nghiệm, %;o

kV

ρk – khối lượ ng riêng của vật liệu khoáng, g/cm3

Vk – tr ị số độ r ỗng của bê tông asfalt theo quy phạm ở 20

o

C, %;ρ b – khối luợ ng riêng của bitum ở 20oC, g/cm3. Kiể m tra trên các mẫ u thí nghiệmK ết quả tính toán lượ ng bitum sẽ dùng để chế tạo ba mẫu thử và kiểm

tra lại các tính năng cần thiết của bê tông asfalt. Nếu chỉ tiêu độ r ỗng khôngđảm bảo các chỉ tiêu khác (ví dụ cườ ng độ, độ ổn định nướ c) thì điều chỉnhlại thành phần vật liệu khoáng, chủ yếu là lượ ng bột khoáng. Sau đó tính lạilượ ng B và làm lại theo trình tự trên cho đến lúc đạt các yêu cầu quy định.

Công nghệ chế t ạo bê tông atfalt

Nguyên t ắ c chung

Trong giai đoạn chuẩn bị, nguyên liệu đá dăm hay sỏi, cát cần đượ c sấykhô và nung đến nhiệt độ phù hợ p vớ i độ nhớ t của bi tum. Bi tum cần phảiđun đến nhiệt độ thi công từ 140-200oC tùy theo độ quánh của bi tum và loại

bê tông asfalt (nóng, ấm...).Việc tr ộn bê tông asfalt đượ c tiến hành theo 2 giai đoạn:Giai đoạn 1 (tr ộn khô). Đá dăm và cát nóng đượ c tr ộn vớ i bột khoáng

(không nung nóng). Các hạt bột khoáng sẽ bọc bề mặt cát, đá để tăng độ hoạt tính bề mặt cho cốt liệu.

Giai đoạn 2. Tr ộn hỗn hợ p khoáng vớ i bi tum đến nhiệt độ thi công

trong thờ i gian qui định, vớ i máy tr ộn tự do thờ i gian tr ộn khoảng 450-500giây, vớ i máy tr ộn cưỡ ng bức khoảng 150-150 giây tùy theo loại bê tôngasfalt.

Việc vận chuyển và r ải bê tông asfalt tại nơ i thi công phải yêu cầu hỗnhơ p có nhiệt độ thích hợ p khi bắt đầu r ải và đầm chắc. Để đảm bảo chấtlượ ng lớ p phủ bề mặt đườ ng cần chế tạo bê tông ở những xưở ng bê tôngasfalt cố định.







X ưở ng chế t ạo bê tông asfaltXưở ng chế tạo bê tông asfalt bao gồm 4 bộ phận: phân xưở ng đá dăm

(sỏi) và cát, phân xưở ng chế tạo bột đá, phân xưở ng bitum và phân xưở ngnhào tr ộn. Trong đó bộ phận nhào tr ộn là quan tr ọng nhất. Công việc nhàotr ộn đượ c tiến hành tại các tr ạm tr ộn nóng (hình 9-8)

Cát và đá dăm đã đượ c chuẩn bị tr ướ c (1) theo các số liệu và qui phạmđượ c đưa vào thùng sấy (3) nhờ các máy vận chuyển vật liệu (2), trongthùng sấy nhiệt độ từ 200-220oC. Máy chuyển nóng (4) chuyển đá dăm vàcát vào sàng chấn động (5). Những hạt đá và cát phù hợ p vớ i thành phần hạtqui định đượ c chuyển vào thùng chứa (6). Bột khoáng đượ c đưa vào thùngchứa nhờ thiết bị vận chuyển (7). Vật liệu khoáng đượ c chuyển qua thiết bị định lượ ng (8) để xác định lượ ng vật liệu cho mẻ tr ộn và chuyển vào máytr ộn (9). Hỗn hợ p vật liệu khoáng đượ c tr ộn khô trong thờ i gian 10-20 giây.Sau đó đưa bi tum đã đun ở nhiệt độ cần thiết vào. Nâng nhiệt độ của toàn

bộ hỗn hợ p lên 150-170oC và tr ộn trong thờ i gian 60-80 giây cho đến khinhận đượ c hỗn hợ p bê tông asfalt. Dùng ôtô chuyên dụng vận chuyển hỗn

hợ p bê tông asfalt đến địa điểm thi công. Việc r ải và đầm chắc bê tông asfalttuỳ theo loại bê tông, yêu cầu lớ p phủ mặt đườ ng và thiết bị mà có những

qui trình công nghệ riêng.

Hình 9-8: Tr ạm tr ộn nóng.

Ở Việt Nam hiện nay thườ ng dùng các tr ạm tr ộn của Nga, Nhật, Mỹ.Các tr ạm tr ộn thườ ng dùng máy tr ộn làm việc theo nguyên tắc tr ộn cưỡ ng

bức và tự động điều khiển quá trình tr ộn.







CHƯƠ NG XMỘT SỐ LOẠI VẬT LIỆU KHÁC

10.1. Vật liệu đá nhân tạo không nung

10.1.1. Gạch hoa xi măng lát nềnGạch hoa xi măng lát nền là loại gạch dùng để lát trang trí các công trìnhxây dựng, sản xuất bằng phươ ng pháp ép bán khô hỗn hợ p gồm xi măng, cátvàng. Bề mặt gạch đượ c phủ một lớ p hồ xi măng tr ắng, bột màu và trang trí cácloại hoa văn khác nhau.

Gạch hoa xi măng lát nền có dạng chủ yếu là hình vuông. Kích thướ c cơ bản của gạch và sai lệch kích thướ c đượ c quy định như sau:

Chiều dài cạnh : 200mm ± 0,5mm.Chiều dày : 16 mm; 18 mm và 20 mm.Chiều lớ p trang trí không nhỏ hơ n 2,5 mm.

Ngoài hình dạng và kích thướ c trên có thể sản xuất gạch theo hình dạng vàkích thướ c khác nhau nhưng sai lệch cũng phải theo đúng quy định này.

Bề mặt gạch phải phẳng nhẵn không có vết xướ c, các góc phải vuông, cạnh phải thẳng.

Theo TCVN 6065 :1995 gạch hoa xi măng phải đảm bảo các chỉ tiêu cơ lýsau:

- Độ mài mòn lớ p mặt không lớ n hơ n 0,45g/cm2.- Độ hút nướ c không lớ n hơ n 10%.- Độ chịu lực va đậ p xung kích không nhỏ hơ n 25 lần.

- Tải tr ọng uốn gãy toàn viên không nhỏ hơ n 100 daN/viên.- Đạt độ cứng lớ p bề mặt gạch.Gạch đượ c bảo quản trong kho có mái che, giữ ẩm không quá 5 ngày và

xuất xưở ng không sớ m hơ n 10 ngày, k ể từ ngày sản xuất.Khi vận chuyển sản phẩm đượ c xế p đứng thành các hàng, mặt chính của 2

viên ép vào nhau và xế p cao không quá 3 hàng gạch. Các đầu dây gạch đượ cchèn chặt, tránh xướ c, sứt, vỡ .

10.1.2. Gạch lát granito

Gạch lát granito là loại gạch dùng để lát (hoặc ố p) hoàn thiện công trìnhxây dựng, đượ c sản xuất bằng cách ép bán khô hỗn hợ p phối liệu bao gồm ximăng, cát vàng, hạt đá hoa, bột đá và bột màu.

Gạch lát granito thườ ng có dạng hình vuông, kích thướ c và sai lệnh đượ cquy định như sau :

Chiều dài cạnh : 400mm ± 1mm; 300mm ± 1mmChiều dày : 23mm ± 1,5mm.

Ngoài các hình dạng và kích thướ c cơ bản trên gạch granito cũng có thể đượ c sản xuất theo các hình dạng kích thướ c khác nhưng sai lệch kích thướ c

cũng phải tuân theo đúng quy định này.

177







Bề mặt sản phẩm phải phẳng nhẵn, màu sắc hài hòa, có độ bóng phản ánhđượ c hình dạng vật thể đặt trên nó bề mặt. Hạt đá nổi lên trên bề mặt mài nhẵnđượ c phân bố đồng đều.

Các góc của viên gạch phải vuông, các cạnh phải thẳng.

Theo TCVN 6074 :1995 gạch lát granito phải đảm bảo các chỉ tiêu cơ lýsau :- Độ mài mòn lớ p mặt không lớ n hơ n 0,45g/cm2.- Độ chịu lực va đậ p xung kích không nhỏ hơ n 20 lần.- Đạt độ cứng lớ p bề mặt gạch.Sản phẩm đượ c bảo quản trong kho có và không đọng nướ c, sản phẩm đượ c

xế p riêng từng loại theo kích thướ c, màu sắc và xế p đứng thành từng dãy mặtnhẵn áp vào nhau, chiều cao không lớ n hơ n 1,6 m.

Khi vận chuyển sản phẩm phải đượ c chèn chặt bằng vật liệu mềm để tránhsứt, vỡ .

10.1.3. Gạch blốc bê tông Khái ni ệm:

Gạch blốc bê tông (hình 10-1) là loại gạch đượ c sản xuất theo phươ ng pháp r ụng ép từ hỗn hợ p bê tông cứng, thườ ng dùng để xây tươ ng cho các côngtrình xây dựng.

Phân loại:

Hình 10-1: Một số hình dạng gạch blôc bê tông

Gạch blốc bê tông đượ c phân loại như sau:Theo kích thướ c:- Gạch tiêu chuẩn (TC): có kích thướ c cơ bản theo bảng 10-1.- Gạch dị hình (DH): có kích thướ c khác kích thướ c cơ bản, dùng để hoàn

chỉnh khối xây (gạch nửa, gạch xây góc, gạch có phần r ỗng đặt cốt thép).Theo mục đích trang trí:

-

Gạch thườ ng (T): bề mặt có màu sắc tự nhiên của bê tông.- Gạch trang trí (TT): có thêm lớ p nhẵn bóng hoặc nhám sùi vớ i màu sắc

trang trí khác nhau.

178







Bảng 10-1Chiều dài, l (mm) Chiều r ộng, b (mm) Chiều cao, h (mm)

400400

400400390390390390

220200

150100220190150100

200200

200200190190190190

Yêu cầu k ỹ thuật:

Lỗ r ỗng của viên gạch có thể xuyên suốt hoặc không xuyên suốt.

Độ r ỗng viên gạch không lớ n hơ n 65% và khối lượ ng viên gạch không lớ nhơ n 20kg.Màu sắc của gạch trang trí trong cùng một lô phải đồng đều.Khuyết tật ngoại quan cho phép đượ c quy định theo bảng 10-2.

Bảng 10-2Mức cho phép

Tên khuyết tật Gạchthườ ng

Gạch trangtrí

1. Độ cong vênh trên bề mặt viên gạch, mm, khônglớ n hơ n

3 1

2. Số vết nứt vỡ các góc, cạnh sâu từ 5-10 mm, dài từ 10-15mm, không lớ n hơ n

4 2

3. Số vết nứt có chiều dài không quá 20mm, khônglớ n hơ n

1 0

Độ dày của các thành, vách viên gạch không nhỏ hơ n các giá tr ị trong bảng10-3.

Bảng 10-3

Chiều r ộng, b (mm)Thành dọc, không nhỏ hơ n

(mm)Thành ngang, vách ngang,

không nhỏ hơ n (mm)100150190200220

2025303030

2025252525

Theo cườ ng độ nén, gạch blốc đượ c sản xuất theo các mác: M35, M50,M75, M100, M150, M200.

Các chỉ tiên cơ lý đượ c quy định ở bảng 10-4.

179







Bảng 10-4

Mác gạchCườ ng độ nén toàn viên, N/mm2

(kG/cm2), không nhỏ hơ nĐộ hút nướ c, %, không

nhỏ hơ nM35

M50M75M100M150M200

3,5 (35)

5,0 (50)7,5 (75)10,0 (100)15,0 (150)20,0 (200)

-

-101088

Khi bảo quản gạch đượ c xế p thành kiêu, ngay ngắn theo từng lô.Khi vận chuyển có thể sử dụng mọi phươ ng tiện, trong quá trình vận

chuyển gạch phải đượ c chèn chặt để không bị sứt vỡ . Không ném, đổ đống khi

vận chuyển.10.1.4. Gạch bê tông tự chènGạch bê tông tự chèn là loại gạch đượ c sản xuất theo phươ ng pháp rung ép

từ hỗn hợ p bê tông cứng. Loại gạch này đượ c dùng để lát vỉa hè, đườ ng phố, sân bãi, quảng tr ườ ng...

Gạch bê tông tự chèn có hình dáng r ất đa dạng. Một số hình dáng và tên gọithông dụng quy định theo TCVN 6476 :1999 (hình 10-2).

Kích thướ c và sai lệch kích thướ c đượ c qui định theo TCVN6476:1999(bảng 10-5)

Hình 10-2: Hình dáng và tên g ọi của một số loại g ạch bê tông t ự chèn phổ biế n

180







Bảng 10-5Kích thướ c Mức Sai lệch cho phép

Chiều dài, l, không lớ n hơ nChiều r ộng, b

Chiều dầy, h

280-

60-140

6262

63

Ký hiệu quy ướ c cho bê tông tự chèn đượ c ghi theo thứ tự: tên theo hìnhdáng - mác gạch - chiều cao - số hiệu tiêu chuẩn. Ví dụ: kí hiệu quy ướ c gạchlục lăng, mác 300, chiều cao 60mm là:

Gạch bê tông tự chèn - Lục lăng M300-60 TCVN 6476 : 1999.Gạch sản xuất ra có thể có hoặc không có màu trang trí. Đối vớ i gạch có

màu trang trí, độ dày lớ p trang trí không nhỏ hơ n 7mm và đồng đều trong lô.Khuyết tật ngoại quan cho phép như sau:

- Độ cong vênh, vết lồi lõm ở mặt viên gạch không lớ n hơ n 1mm.- Số vết nứt vỡ các góc, cạnh, sâu từ 2 đến 4 mm, dài từ 5 đến 10mm,không lớ n hơ n 2 vết.

- Số vết nứt có chiều dài không quá 20mm, không lớ n hơ n 1 vết.Theo cườ ng độ nén, gạch bê tông tự chèn đượ c sản xuất theo các mác sau:

M200; M300; M400; M500; M600.Các chỉ tiêu cơ lý đượ c quy định ở bảng 10-6.

Bảng 10-6Mác gạch Cườ ng độ nén, N/mm2

(kG/cm

2

), không nhỏ hơ n

Độ hút nướ c, %,

không lớ n hơ n

Độ mài mòn, g/cm2,

không lớ n hơ nM200M300M400M500M600

20 (200)30 (300)40 (400)50 (500)60 (600)

108866

0,50,50,50,50,5

Khi bảo quản gạch đượ c xế p ngay ngắn theo từng lô.Khi vận chuyển có thể sử dụng mọi phươ ng tiện, trong quá trình vận

chuyển gạch phải đượ c chèn chặt để gạch không bị sứt vỡ .

10.1.5. Bê tông và gạch canxi silicatBê tông silicat là loại vật liệu đá nhân tạo đượ c sản xuất từ nguyên liệu bao

gồm vôi, cát, cốt liệu đặc hoặc cốt liệu r ỗng, sau khi tạo hình sản phẩm đượ clàm r ắn chắc trong thiết bị octocla.

Cũng như bê tông xi măng có loại bê tông silicat nặng (cốt liệu là cát và đáhoặc cát và hỗn hợ p cát, sỏi), bê tông silicat nhẹ (cốt liệu r ỗng là keramzit,

peclit, agloporit v.v...) và loại tổ ong.Cườ ng độ của bê tông silicat dùng chất k ết dính vôi-cát (có thể thay cát

bằng tro nhiệt điện, xỉ lò cao nghiền) phụ thuộc vào độ hoạt tính của vôi, tỷ lệ CaO/SiO2, độ mịn của cát nghiền và quá trình gia công trong otocla.

181







Bê tông silicat nặng có khối lượ ng thể tích 1800 - 2500 kg/m3, mác từ 18 -80 (kG/cm2), đượ c sử dụng để chế tạo các k ết cấu bê tông và bê tông cốt théplắ p ghép, k ể cả bê tông ứng suất tr ướ c.

G ạch canxisilicat

Gạch canxisilicat là loại gạch dùng để xây các k ết cấu móng, tườ ng cột ở những nơ i khô ráo có nhiệt độ thườ ng, sản xuất bằng cách ép bán khô hỗn hợ p phối liệu bao gồm cát thiên nhiên vớ i vôi và đượ c làm cứng r ắn trong thiết bị Ôtôcla (hình 10-3) vớ i nhiệt độ cao và áp suất lớ n.

Theo TCVN 2118:1994 gạch canxisilicat phải có dạng hình hộ p chữ nhật,kích thướ c và sai lệch kích thướ c viên gạch đượ c quy định như sau :

Dài 220 mm ± 4 mm.R ộng 105 mm ± 3 mm.Dày 60 mm ± 3 mm.

Gạch phải đảm bảo vuông thành sắc cạnh.

Khối lượ ng gạch canxisilicat ở tr ạng thái khô không nhỏ hơ n 1650 kg/m3.Độ hút nướ c của gạch từ 6 - 18%.Tùy theo mác gạch, độ bền uốn, nén không nhỏ hơ n giớ i hạn quy định ở

bảng 10-7.Bảng 10-7

Độ bền nén, N/mm2 Độ bền uốn, N/mm2

Mácgạch Trung bình của

5 mẫu Nhỏ nhất của

từng mẫuTrung bìnhcủa 5 mẫu

Nhỏ nhất củatừng mẫu

20 20 15 3,2 2,4

15 15 12,5 2,7 2,010 10 7,5 2.0 1,5

Hình 10-3: Thiế t bị Otocla1. Thanh treo; 2. Xe t ờ i; 3. Thanh đứ ng; 4. Áp k ế ; 5. Van an toàn; 6. Ống kim loại;

7. Ống nố i có van; 8. N ắ p; 9. T ờ i kéo; 10. C ầu ray; 11. Ống dãn hơ i; 12. Đườ ng ray

182







Gạch phải đượ c xế p thành từng kiêu

ngay ngắn theo từng kiểu, mác.Không đượ c quăng ném và đổ đống

gạch khi bốc dỡ và bảo quản.

10.1.6. Ngói xi măng cát Ngói xi măng là loại sản phẩm đượ c chế

tạo bằng cách ép bán khô hỗn hợ p bao gồmxi măng và cát, dùng để lợ p mái nhà.

Theo TCVN 1453:1998 các kiểu và kíchthướ c cơ bản của ngói xi măng cát đượ c nêutrên các hình vẽ 10-4; 10-5; 10-6 và bảng 10-8; 10-9.Hình 10-4: Ngói l ợ p có rãnh

Kích thướ c của ngói xi măng cát dùng để lợ p Bảng 10-8

Kích thướ c đủ, mm Kích thướ c có ích, mm Chiều dàyH , mmChiều dài a Chiều r ộng b Chiều dài a Chiều r ộng b

Kiểungói Sai lệch

cho phép

Danhngh a

Sai lệchcho

phép

Sai lệchcho

phép

Danhngh ĩ a

Danhngh a

Sai lệchcho

phép

Sai lệchcho

phép

Danhngh ĩ a

Danhngh a

Ngóilợ p córãnh

380 240 330 200 12± 5 ± 3 ±3 ± 3 ± 2

Kích thướ c của ngói xi măng cát dùng để úp nócBảng 10-9

Kích thướ c đủ Kích thướ c có íchChiều dài a Chiều dài c Chiều r ộng dKiểu ngói Chiều

r ộngDanhngh ĩ a

Sai lệchcho phép

Danhngh ĩ a

Sai lệchcho phép

Danhngh ĩ a

Sai lệchcho phép

-Ngói úp nóchình bán nguyệt

Khôngquy định380 330 200± 5 ± 5 ± 3

-Ngói úp nóchình tam giác

Khôngquy định

380 330 200± 5 ± 5 ± 3

Theo TCVN 1453:1998 ngói có thể có màu trên toàn bộ chiều dày hay chỉ trên bề mặt ngói.

Ngói trong cùng một lô phải có màu sắc đồng đều. Mỗi viên ngói phải có bề mặt nhẵn, mép phẳng và không đượ c nứt.

Đối vớ i ngói đóng r ắn trong điều kiện không khí ẩm thì tải tr ọng uốn gãy

của viên ngói ở tr ạng thái khô không khí ở tuổi 28 ngày đêm không nhỏ hơ n450N. Chỉ tiêu này không quy định đối vớ i ngói úp nóc.

183







Khối lượ ng 1m2 mái lợ p ở tr ạng thái bão hòa nướ c không lớ n hơ n 50 kg,đối vớ i ngói úp nóc không lớ n hơ n 8 kg/m.

Hình 10-6 : Ngói úp nóc hình tam giác . Hình 10-5 : Ngói úp nóc hình bán nguyệt

Thờ i gian xuyên nướ c của ngói xi măng cát không sớ m hơ n 60 phút.Khi lưu kho, ngói phải đượ c xế p ngay ngắn và nghiêng theo dài thành từng

chồng. Mỗi chồng ngói không đượ c xế p quá 7 hàng.Khi vận chuyển, ngói đượ c xế p ngay ngắn sát vào nhau và đượ c lền chặt

bằng vật liệu mềm như r ơ m, r ạ...

10.2. Vật liệu thuỷ tinh10.2.1. Khái niệmThủy tinh là một loại dung dịch r ắn ở dạng vô định hình nhận đượ c bằng

cách làm quá nguội khối silicat nóng chảy. Để sản xuất thủy tinh ngườ i ta dùngcát thạch anh hạt nhỏ tinh khiết, xôđa (Na CO2 3), Na2SO , K 4 2CO3, đôlômit, đá

phấn và các phụ gia như B2O , MnO, SnO3 2, CaO,...Về thành phần hóa học thủy tinh xây dựng gồm 75 - 80% SiO2.

10.2.2. Nguyên tắc chế tạo Nguyên liệu để chế tạo kính là cát thạch anh, đá vôi, xôđa và sunfat natri.

Nguyên liệu đượ c nấu trong các lò nấu thủy tinh cho đến nhiệt độ 15000C. Nhiệt độ 800 - 9000C là nhiệt độ hình thành silicat ở nhiệt độ 1150 -

12000C khối thủy tinh tr ở thành trong suốt nhưng vẫn còn chứa nhiều bọt khí,việc tách bọt khí k ết thúc ở 1400 - 1500 0C. Cuối giai đoạn này khối thủy tinhhoàn toàn tách hết khí và nó tr ở thành đồng nhất. Để có độ dẻo tạo hình cần thiếtcần phải hạ nhiệt độ xuống đến 200 - 3000C. Độ dẻo của khối thủy tinh phụ thuộc vào thành phần hóa học của nó. Các oxit SiO2, Al2O3 làm tăng độ dẻo, còncác oxit Na2O, CaO thì ngượ c lại, làm giảm độ dẻo.

184







Việc chuyển từ tr ạng thái lỏng sang tr ạng thái thủy tinh (r ắn) là một quátrình thuận nghịch. Khi để trong không khí và ở nhiệt độ cao cấu trúc vô địnhhình của một số loại thủy tinh có thể chuyển sang k ết tinh.

10.2.3. Tính chất cơ bảnTính ổ n định hóa học: Kính có độ bền hóa học cao. Độ bền hóa học phụ thuộc vào thành phần của kính. Các oxit kiềm càng ít thì độ bền hóa học của nócàng cao.

Tính chấ t quang học là tính chất cơ bản của kính. Kính silicat thườ ng chotất cả những phần quang phổ nhìn thấy đượ c đi qua và thực tế không cho tia tử ngoại và hồng ngoại đi qua. Khi thay đổi thành phần và màu sắc của kính có thể điều chỉnh đượ c mức độ cho ánh sáng xuyên qua.

Khố i l ượ ng riêng của kính thườ ng là 2500kg/m3. Khi tăng hàm lượ ng oxitchì thì khối lượ ng riêng có thể lên đến 6000 kg/m3.

C ườ ng độ chịu l ự c: Kính có cườ ng độ nén cao (700 - 1000kG/cm2). Cườ ngđộ kéo thấ p (35-85kG/cm2) độ cứng của kính silicat thườ ng 5 - 7. Kính giòn(cườ ng độ uốn, va đậ p khoảng 0,2 kG/cm2).

Độ d ẫ n nhiệt của kính thườ ng khi nhiệt độ nhỏ hơ n 1000C là 0,34 - 0,71kCal/m.0C.h. Kính thạch anh có độ dẫn nhiệt lớ n nhất (1,16 kCal/m.0C.h). Kínhchứa nhiều oxit kiềm có độ đẫn nhiệt nhỏ.

Kính có khả năng cho gia công cơ học. Cưa cắt đượ c bằng dao có đầu kimcươ ng, mài nhẵn, đánh bóng đượ c. Ở tr ạng thái dẻo (khi nhiệt độ 800 - 10000C)có thể tạo hình, thổi, kéo thành tấm, ống, sợ i.

10.2.4. Các loại kính phẳngKính phẳng dùng để làm kính cửa sổ, cửa đi, mặt kính các quầy tr ưng bày,

để hoàn thiện bên trong và bên ngoài nhà. Bên cạnh kính thườ ng ngườ i ta cònchế tạo những loại kính phẳng đặc biệt như kính hút nhiệt, kính có cốt, kính tôi,kính trang trí nghệ thuật, v.v... Kính làm cửa có 3 loại vớ i 6 chiều dày khácnhau: 2; 2,5; 3; 4; 5 và 6 mm. Khi chiều dày của kính tăng thì khả năng xuyênsáng của kính giảm.

Kính dùng để bư ng quầ y tr ư ng bày đượ c chế tạo bằng cách đánh bóng hoặc

không đánh bóng vớ i kích thướ c 3,4 x 4,5 m và chiều dày 5 - 12 mm, trong xâydựng còn dùng cả kính cườ ng độ cao như kính tôi và kính có cốt. Để chế tạonhững loại kính có các tính chất đặc biệt trong quá trình sản xuất ngườ i ta có thể cho thên các oxit kim loại hoặc phủ trên mặt kính những màng kim loại, màngoxit hoặc màng bột màu. Để lớ p phủ đồng nhất, quá trình phải đượ c thực hiệntrong môi tr ườ ng chân không. Bằng những biện pháp đó có thể tạo cho kính khả năng phản quang hoặc các tính chất trang trí thích hợ p. Kính phản quang dùngđể giảm sự đốt nóng của ánh sáng mặt tr ờ i hoặc để điều hòa ánh sáng.

Kính tôi đượ c chế tạo bằng cách nung kính thườ ng đến nhiệt độ tôi (540 -

6500

C) r ồi làm nguội nhanh và đều. Làm như vậy thì nội ứng suất sẽ phân bố đều đặn trong kính đồng thờ i cườ ng độ va đậ p và cườ ng độ chịu uốn của kínhtăng lên khá nhiều so vớ i kính thườ ng. Kính tôi đượ c sử dụng r ộng rãi để lắ p

185







cho các quầy tr ưng bày, quầy hàng, để chế tạo cửa kính, để che chắn cầu thang, ban công, v v ..

Kính có cố t là loại kính đượ c gia cườ ng bằng lướ i kim loại chế tạo từ nhữngsợ i thép đã đượ c ủ nhiệt và mạ crôm hoặc niken. Do bị ép chặt trong kính nên

lướ i kim loại sẽ đóng vai trò là bộ khung có tác dụng giữ chặt những mảnh kínhvụn khi nó vỡ nên tránh đượ c nguy hiểm. Kính có cốt đượ c dùng làm các k ếtcấu mái lấy ánh sáng.

Kính hút nhiệt (giữ nhiệt) về thành phần khác vớ i kính thườ ng ở chỗ cóchứa các oxit sắt, coban và niken, nhờ đó mà có màu xanh nhạt. Kính hút nhiệtgiữ đượ c 70 -75% tia hồng ngoại (2 - 3 lần lớ n hơ n kính thườ ng). Do sự hútnhiệt lớ n nên nhiệt độ và biến dạng nhiệt của kính tăng lên đáng k ể. Vì vậy khilắ p kính cần phải chừa khe hở cần thiết giữa khung và kính.

Kính bề n nhiệt là tấm borosilicat có chứa các oxit chì và oxit liti , v.v...Loại kính này có thể chịu đượ c độ chênh nhiệt độ đến 2000C và đượ c sử dụng để chế tạo các chi tiết bền nhiệt của máy móc.

10.2.5. Một số sản phẩm thủy tinh dùng trong xây dự ng Bl ố c thủy tinh r ỗng có khả năng tán xạ ánh sáng lớ n, còn những ô cửa sổ,

vách ngăn chế tạo từ blốc có tính chất cách nhiệt và cách âm tốt. Blôc thủy tinhthườ ng gồm hai nửa gắn lại vớ i nhau, ở giữa r ỗng, dạng phổ biến nhất của blôcthủy tinh là dạng có vân khía ở bên trong. Tính chất của blôc thủy tinh r ỗng: độ xuyên sáng không nhỏ hơ n 65%, hệ số dẫn nhiệt 0,34kCal/m .oC.h.

Ngoài blôc thông thườ ng

ngườ i ta còn sản xuất các blôc màu, blôc hai ngăn (cách nhiệt) và blôchướ ng ánh sáng.

S ợ i thu ỷ tinh dùng trong sảnxuất vật liệu tổ hợ p ở dạng chỉ dài,vải, cuộn xơ , sợ ngắn và bông thuỷ tinh. Đườ ng kính sợ i 5-15μm.Cườ ng độ chịu kéo đạt tớ i4000kG/cm2. Sợ i dài đượ c chế tạo

từ dung dịch chảy lỏng bằng phươ ng pháp kéo từ khuôn kéo của bể nấu chảy hoặc bằng cách quấn.Loại sợ i ngắn đượ c sản xuất bằng

phươ ng pháp li tâm hoặc bằng phươ ng pháp thổi (hình 10-7).

Hình 10-7: Chế t ạo sợ i thu ỷ tinh bằ ng

phươ ng pháp ly tâm (a) và phươ ng pháp thổ i (b)1. Bể chứ a d ụng d ịch chả y l ỏng; 2. Tia chấ t chả y l ỏng;3.Bộ phận t ăng nhiệt;

4.Ống nố i để chuyể n không khí nén hoặc hơ i nén;5. Bộ phận ly tâm; 6. S ợ i thu ỷ tinh.

Loại sợ i dài dùng để sản xuất chỉ và vải thuỷ tinh. Chỉ thuỷ tinh đượ c sử dụng trong sản xuất ống chất dẻo thuỷ tinh và các bể chứa bằng cách quấn xungquanh bằng những cái tr ục tươ ng ứng.

Vải thuỷ tinh dùng để chế tạo tectolit thuỷ tinh vớ i chất k ết dính polime,

trong xây dụng để bảo vệ nhiệt cho đườ ng ống dẫn sợ i thuỷ tinh ngắn đượ c chế tạo bằng cách cắt những sợ i dài và dùng để nâng cao cườ ng độ cho các sản

186







phẩm vớ i chất k ết dính vô cơ cũng như để sản xuất các tấm chất dẻo thuỷ tinhtrong, dùng cho mái và panel 3 lớ p.

Thủ y tinh xế p l ớ p bao gồm hai hoặc ba tấm thủy tinh xen giữa là lớ p đệmkhông khí bị bịt kín. Vì vậy kính lắ p bằng sản phẩm này có khả năng cách nhiệt

và cách âm tốt, không bị đọng sươ ng, không phải lau chùi lớ p bên trong. Tùytheo công dụng mà sản phẩm thủy tinh xế p lớ p có thể đượ c chế tạo từ kính cửa,kính tôi, kính phản quang hoặc các loại kính khác.

Ống thủ y tinh trong nhiều tr ườ ng hợ p (chẳng hạn trong môi tr ườ ng ăn mònhóa học) tỏ ra hiệu quả hơ n ống kim loại. Chúng có tính ổn định hóa học cao, bề mặt nhẵn, trong suốt và vệ sinh. Nhờ đó ống thủy tinh đượ c sử dụng r ộng rãitrong công nghiệ p hóa học. Nhượ c điểm chính của ống là giòn, chịu uốn và vađậ p kém, tính ổn định nhiệt không cao (khoảng 400C). Hiện nay ngườ i ta đã sảnxuất đượ c các ống bền nhiệt vớ i hệ số nở nhiệt thấ p từ thủy tinh borosilicat.

10.3. Vật liệu sơ n10.3.1. Khái niệmVật liệu sơ n là vật liệu có nguồn gốc thiên nhiên và nhân tạo đượ c tổng hợ p

ở dạng lỏng dùng để quét những lớ p mỏng lên bề mặt sản phẩm nhằm chống r ỉ cho kim loại, chống ẩm và phòng mục cho gỗ, bảo vệ các thiết bị, chống tácdụng phá hoại của hóa chất, đảm bảo điều kiện vệ sinh, trang trí cho nhà và đồ dùng.

Để đảm bảo tuổi thọ và chất lượ ng trang trí cao, sơ n cần phải thỏa mãn cácyêu cầu chính sau: Sơ n phải mau khô (không muộn hơ n 24 giờ sau khi sơ n), có

tính co giãn tốt, có độ bền cơ học cao, chịu đượ c va chạm, bền thờ i tiết, có tính bám dính cao vào vật liệu cần sơ n, có mặt nhẵn bóng, màu sắc phù hợ p. Ngoàira sơ n cũng cần phải có độ cách điện, cách âm, chịu ẩm ướ t, không ngấm nướ c,

bền nhiệt và bền hóa học, đảm bảo điều kiện vệ sinh ...Vật liệu sơ n đượ c phân ra: sơ n, vecni và các loại vật liệu phụ.Sơ n dùng để tạo ra lớ p màu không trong suốt có tác dụng bảo vệ và trang

trí.Vec ni để tạo ra lớ p phủ trang trí trong suốt trên bề mặt sơ n.Vật liệu phụ gồm ma tít bồi mặt, sơ n lót, ma tít gắn... để chuẩn bị bề mặt

sơ n.

10.3.2. Thành phần của sơ nThành phần của sơ n gồm có chất k ết dính, chất tạo màu, chất độn, dung

môi, chất làm khô, chất phụ gia loãng.Chấ t k ế t dínhChất k ết dính là thành phần chủ yếu của sơ n, nó quyết định độ quánh,

cườ ng độ, độ cứng và tuổi thọ của sơ n.Chất k ết dính trong sơ n thườ ng là: polime (trong sơ n pôlime, sơ n men).

Cao su (trong sơ n cao su), dầu (trong sơ n dầu), keo động vật (trong sơ n dính),chất k ết dính vô cơ (trong sơ n vôi, sơ n xi măng, sơ n silicat).Chấ t t ạo màu

187







Chất tạo màu là những chất vô cơ hoặc hữu cơ , không tan hoặc tan ít trongnướ c và tan cả trong dung môi hữu cơ .

Mỗi chất tạo màu có một màu sắc riêng và tính chất nhất định. Bột khoángmàu thiên nhiên thườ ng là đá phấn tr ắng, đất son khô màu vàng, minium sắt

(Fl2O3.FeO) màu nâu hồng, than chì xám, v.v...Bột khoáng màu nhân tạo nhận đượ c bằng cách gia công hóa học cácnguyên liệu khoáng. Bao gồm: Bột oxit titan màu tr ắng, bột k ẽm tr ắng, bột k ẽmkhô màu vàng, oxit Crôm (Cr O2 3) màu xanh, v.v...

Chất tạo màu hữu cơ là những chất tổng hợ p có nguồn gốc hữu cơ màu tinhkhiết, có khả năng tạo màu cao, không tan hoặc ít tan trong nướ c và dung môikhác, tính ổn định kiềm, ổn định ánh sáng của loại chất tạo màu này kém.

Chấ t độnChất độn là những chất vô cơ không tan trong nướ c, đa số là màu tr ắng, pha

vào sơ n nhằn tiết kiệm chất tạo màu và để tạo cho sơ n những tính chất khácnhau. Chất độn thườ ng là cao lanh, bột tan, cát, bụi thạch anh, bột và sợ iamiăng.

Dung môiDung môi là một chất lỏng, dùng để pha vào sơ n, tạo cho sơ n có nồng độ

thi công. Dầu thông, dung môi than đá, sipirit tr ắng, etxăng thườ ng đượ c sử dụng làm dung môi cho sơ n. Nướ c là dung môi cho sơ n dính dạng nhũ tươ ng.

Chấ t làm khôChất làm khô dùng để tăng nhanh quá trình khô cứng (đóng r ắn) cho sơ n

hoặc vecni. Chất làm khô thườ ng đượ c sử dụng 5 - 8% trong sơ n và đến 10%

trong vecni. Trong sơ n xây dựng hay dùng dung dịch muối chì - mangan củaaxit naftalen làm chất làm khô.

Chấ t pha loãngChất pha loãng dùng để pha loãng sơ n đặc hoặc sơ n vô cơ khô. Khác vớ i

dung môi, chất pha loãng luôn chứa một lượ ng cần thiết chất tạo màng để tạo racho màng sơ n có chất lượ ng cao.

10.3.3. Các loại sơ nS ơ n d ầu

Sơ n dầu là hỗn hợ p của chất tạo màu, chất độn đượ c nghiền mịn trong máynghiền cùng vớ i dầu thực vật. Sơ n dầu đượ c sản xuất ở hai dạng: Đặc (tr ướ c khisử dụng phải dùng dầu pha loãng đến độ đặc thi công) và loãng. Sơ n đặc chứa12 - 25% còn sơ n loãng chứa 30 - 35% dầu (so vớ i khối lượ ng chất tạo màu).

Chất lượ ng của sơ n dầu đượ c đánh giá bằng hàm lượ ng chất tạo màu và dầusơ n. Vì vậy dầu sơ n thườ ng đượ c chiết tách k ỹ. Độ khô hoàn toàn của sơ n dầuở nhiệt độ từ 18 - 230C phải không đượ c lớ n quá 24 giờ . Thờ i gian khô của sơ ndầu đen khoảng 24 giờ .

Sơ n dầu là loại sơ n phổ biến ở nướ c ta, đượ c dùng để sơ n kim loại, gỗ, vữa

và bê tông.S ơ n men

188







Sơ n men là huyền phù chất tạo màu vô cơ hoặc hữu cơ vớ i vecni tổng hợ phoặc vecni dầu. Sơ n men chứa nhiều chất k ết dính nên mặt sơ n dễ bong.

Sơ n men có độ bền ánh sáng và chống mài mòn tốt, mau khô. Chúng đượ cdùng dể sơ n kim loại, gỗ, bê tông, mặt vữa ở phía trong và phía ngoài nhà. Sơ n

men ankit, epôxit và ure - fomalđêhytankin là những loại sơ n phổ biến hiện nay.S ơ n ankin là huyền phù của chất tạo màu phân tán mịn trong vecni gliptan, pentaftalat và các loại vecni khác có pha thên dung môi và chất làm khô. Trongnhóm sơ n ankin gồm có nhiều loại sơ n vớ i tính ổn định nướ c, chống tác dụngcủa kiềm, độ bền và tuổi thọ khác nhau.

S ơ n epoxit là loại huyền phù chất tạo màu trong dung dịch êpoxit. Chúng cóđộ bền hóa học, bền nướ c cao, dùng để chống ăn mòn cho kim loại và gỗ. Huyền

phù của chất tạo màu trong nhựa ure - fomalđêhyt tạo ra sơ n cacbamit, có độ bền nướ c cao dùng để sơ n phủ ngoài trang thiết bị.

S ơ n pha nướ c và nhự a bay hơ i trên nề n khoáng chấ tTrong nhóm này có sơ n polime - xi măng, sơ n nhũ tươ ng, các loại sơ n và

sơ n men có nhựa bay hơ i. Chúng là hỗn hợ p của chất k ết dính vô cơ , bột màuvớ i các chất phụ gia đượ c hòa vào trong nướ c đến độ đặc thi công. Loại sơ n này

bền kiềm và bền ánh sáng.Theo dạng chất k ết dính, sơ n trên nền khoáng chất đượ c chia ra: sơ n vôi,

sơ n silicat, sơ n xi măng.S ơ n vôi gồm có vôi, bột màu clorua natri, clorua canxi cũng như stiorat

canxi hoặc muối canxi, axit, dầu lanh. Sơ n vôi dùng để sơ n tườ ng gạch, bê tôngvà vữa cho mặt chính và bên trong nhà.

S ơ n silicat đượ c chế tạo từ bột đá phấn nghiền mịn, bột tan, bột k ẽm tr ắngvà bột màu bền kiềm vớ i dung dịch thủy tinh lỏng kali hoặc natri. Sơ n đượ c chế tạo tại công xưở ng và chứa trong thùng kín. Sơ n silicat, dùng cho mặt chính củanhà ở nơ i có độ ẩm bình thườ ng và độ ẩm cao, gồm có bột màu, chất độn vàthủy tinh lỏng kali. Còn sơ n dùng để hoàn thiện trong nhà thì gồm có bột màu vàchất độn (không có nhựa).

Sơ n silicat r ất kinh tế và có tuổi thọ cao hơ n sơ n peclovinyl, sơ n vôi và sơ ncazêin.

Để bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn trong điều kiện ẩm ướ t cũng như trong

các dung dịch muối có nồng độ vừa phải và để bảo vệ các chi tiết chờ ”trong nhà panen cỡ lớ n ngườ i ta dùng loại sơ n bảo vệ đặc biệt. Chúng là huyền phù của bột k ẽm, bột màu trong chất đồng trùng hợ p silicat - silicon.

S ơ n xi măng là loại sơ n có dung môi là nướ c. Sơ n polime-xi măng đượ c chế tạo từ chất tạo màu bền kiềm, bền ánh sáng cùng vớ i xi măng và nhựa tổng hợ p.

Sơ n polime-xi măng có màu sắc khác nhau phục vụ cho công tác thi côngvào những mùa khác nhau.

10.3.4. Sử dụng sơ n

Ngoài việc lựa chọn loại sơ n thích hợ p vớ i vật liệu sơ n và môi tr ườ ng sử dụng, phẩm chất của lớ p sơ n còn phụ thuộc r ất nhiều vào cách thi công sơ n . Nếu không cạo sạch lớ p sơ n cũ, cạo sạch r ỉ, lau sạch bụi, tẩy r ửa hết dầu mỡ , vật

189







sơ n bị ẩm thì sẽ làm r ộ p phồng hoặc r ỗ lớ p sơ n. Không quấy đều sơ n tr ướ c khithi công thì lớ p sơ n sẽ không đều màu. Lớ p sơ n tr ướ c chưa khô đã sơ n lớ p sauthì mặt sơ n sẽ bị nhẵn. Vì vậy khi thi công sơ n phải tuân theo các nguyên tắcquy định.

Trình tự tiến hành sơ n các lớ p sơ n như sau: Sau khi làm sạch bề mặt sơ n thìsơ n lớ p sơ n nền (loại sơ n gầy để bám chắc vào vật sơ n). Lớ p sơ n nền khô thìsơ n lớ p lót cho bề mặt phẳng r ồi tiến hành sơ n các lớ p sơ n màu theo yêu cầu.Cuối cùng là đánh bóng bằng vecni, bột nhão hoặc oxit nhôm.

10.3.5. Vật liệu phụ Trong khi thi công sơ n ngườ i ta thườ ng dùng những loại vật liệu phụ sau:

mattit bồi mặt, mattit gắn, sơ n lót. Mattit bồi mặt là loại vật liệu hoàn thiện dùng để san phẳng mặt sơ n. Tùy

thuộc vào loại sơ n sử dụng mà ngườ i ta dùng những loại mattit bồi mặt khácnhau: Nếu dùng sơ n pha nướ c thì dùng mattit sunfuric và phèn, keo và ponivinylaxêtat.

Mattit g ắ n là loại bột nhão dùng để gắn kính cửa sổ, liên k ết rãnh soi, gắnnhững tấm thép mái. Để lắ p kính cửa sổ thườ ng dùng mattit đá phấn, mattitminium chỉ, mattit tr ắng và mattit naftalen chế tạo từ dầu trùng hợ p nguyên thể,

bột đá phấn, minium chì hoặc bột chì tr ắng .Mattit gắn có tính ổn định nướ c và độ dẻo cao.S ơ n lót là loại sơ n đượ c chế tạo từ chất màu, chất độn và chất k ết dính. Sơ n

lót có hai dạng: Sơ n lót dướ i lớ p sơ n nướ c và sơ n lót dướ i lớ p sơ n dầu và sơ n

tổng hợ p .Trong công tác hoàn thiện, sơ n lót đượ c dùng để giảm độ r ỗng của mặt sơ n,

để giảm bớ t lượ ng sơ n đắt tiền và làm tốt hơ n vẻ ngoài của lớ p sơ n, để tăngcườ ng khả năng bảo vệ của kim loại khỏi bị ăn mòn, để sơ n sơ bộ k ết cấu gỗ vàcác k ết cấu khác, cũng như để tăng cườ ng sức dính bám của lớ p sơ n màu vớ inền sơ n.

10.3.6. VecniVecni là dung dịch nhựa trong dung môi bay hơ i. Dung môi sẽ bay hơ i

trong quá trình tạo màng trên bề mặt sản phẩm làm cho mặt sơ n có độ bóng vàđộ cứng.

Vecni đượ c chia làm 5 nhóm.Vecni d ầu có nhựa là dung dịch trong dung môi hữu cơ nguyên thể - nhựa

ankin hoặc nhựa tổng hợ p đã đượ c biến tính bằng dầu khô. Chúng đượ c sử dụngđể quét mặt trong, mặt ngoài đồ gỗ, quét phủ lên sơ n dầu màu sáng, để pha sơ nvà men, để tạo lớ p phủ bền chống ăn mòn và chế tạo mattit, sơ n lót.

Vecni t ổ ng hợ p không có d ầu là dung dịch của nhựa trong dung môi hữucơ . Tong xây dựng ngườ i ta sử dụng r ộng rãi loại vecni trên cơ sở ure -

fomalđêhyt để quét sàn gỗ, gỗ dán, cũng như sàn từ tấm dăm bào ép. Các loạivecni peclovinyl, inđenclrit đượ c dùng để quét tráng ngoài sản phẩm sơ n dầunhằm tăng cườ ng tính chống ăn mòn cho sơ n.

190







Vecni bitum và vecni nhự a atfan là dung dịch bitum, nhựa atfan và dầu thựcvật trong dung môi hữu cơ (etxăng hoặc bezen). Vecni bitum có màu đen hoặcnâu, ổn định đối vớ i tác dụng xâm thực của axit và kiềm. Vecni bitum và nhựaatfan dùng để tạo lớ p màng chống ăn mòn, ngăn nướ c, ngăn hơ i, sơ n phủ lò

nung, sơ n bế p hơ i, v.v...Vecni alcon và vecni bóng là dung dịch nhựa thiên nhiên hay nhân tạo trongr ượ u. Chúng có màu sắc khác nhau (vàng, xanh lá cây, xanh da tr ờ i, nâu, v.v... )và đượ c dùng để đánh bóng mặt gỗ, che phủ kính và kim loại.

Vecni nitroxenlulo và estexenlulo là dung dịch nhựa estexenlulo trong dungmôi hữu cơ . Để nâng cao chất lượ ng của vecni gần đây ngườ i ta còn cho thêmcác chất tăng dẻo - nhựa nguyên thể, nhựa nhân tạo hoặc tổng hợ p. Vecninitroxenlulo có màu vàng hoặc nâu và đượ c dùng để quét các sản phẩm gỗ.Vecni estexenlulo không màu dùng để quét các sản phẩm gỗ có màu hoặc khôngmàu.

10.4. Vật liệu chất dẻo10.4.1. Thành phần của chất dẻoChất dẻo là tên gọi của một nhóm vật liệu chất hữu cơ (nhân tạo hoặc thiên

nhiên), mà các cao phân tử polime-là thành phần chính của nó, có khả năng tạohình dướ i tác dụng của nhiệt độ và áp suất và sau vẫn giữ nguyên đượ c hìnhdạng đó. Thành phần của chất dẻo như sau: chất k ết dính (polime), chất độn (bộtvô cơ hoặc hữu cơ , sợ i vải, vẩy), chất hoá dẻo (để cải thiện cho khả năng tạohình cho chất dẻo), chất r ắn nhanh và chất tạo màu. Cấu trúc và tính chất của

chất dẻo, ngoài poli me còn phụ thuộc vào các cấu tử khác.Chất k ết dính (polime) sử dụng trong công nghiệ p sản xuất chất dẻo xây

dựng nhận đượ c bằng phươ ng pháp tổng hợ p từ các chất đơ n giản (đơ n phân).Theo phươ ng pháp sản xuất chúng đượ c chia ra hai nhóm:

- Nhóm A là những polime trùng hợ p (polistiron, polietylen, poliizobutilen, poli metylmentarilat) chủ yếu đượ c sản xuất bằng phươ ng pháp trùng hợ p chuỗi.

- Nhóm B là những polime trùng ngưng (fenol - fomandehyt, motrevin -foman dehyt, epoxy, poliamit...) đượ c sản xuất bằng phươ ng pháp trùng ngưng.

- Theo cấu tạo bên trong polime đượ c phân ra:loại mạch thẳng và mạch

không gian (có liên k ết lướ i và liên k ết ngang). Các cao phân tử có cấu trúcmạch thẳng (polietilen, polivinylclorit, polistiron) bị mềm ra khi nung nóng vàcứng r ắn lại khi làm nguội. Đó là các chất dẻo nóng. Loại polime này đều bị tr ươ ng nở hoặc bị tan trong các dung môi khác nhau. Các cao phân tử có cấutrúc mạng lướ i không gian là những chất r ắn dạng thuỷ tinh, không tan và khôngchuyển thành tr ạng thái dẻo khi nung nóng. Chất độn thườ ng ở dạng bột, sợ i vàvẩy. Chất độn dạng bột (bột thạch anh, đá phấn, barit, hoạt thạch và các chất bộthữu cơ ) tạo cho chất dẻo nhiều tính chất có giá tr ị (bền nhiệt, bền axit,v.v...) vàcũng có thể nâng cao độ cứng, tăng độ bền lâu, giảm giá thành. Chất độn đang

dạng sợ i (sợ i amiăng, gỗ thuỷ tinh) đượ c sử dụng khá r ộng rãi, làm tăng cườ ngđộ, giảm độ giòn tăng độ bền nhiệt và độ bền va đậ p cho chất dẻo. Chất độn

191







dạng vẩy (giấy, vải bông, vải thuỷ tinh, cactông amiăng, dăm bào gỗ,...) cũnglàm tăng cườ ng độ chất dẻo.

Chất hoá dẻo lá những chất làm tăng tính dẻo cho chất dẻo. Chúng cần phải tr ơ về mặt hoá học, ít bay hơ i và không độc. Những chất hoá dẻo hay dùng

là axit zinkit, stearat nhôm v.v...Chất tạo màu tạo cho chất dẻo màu sắc nhất định. Chúng cần phải ổn địnhtheo thờ i gian, không biến màu dướ i tác dụng của ánh sáng. Các chất tạo màuthườ ng dùng là các loại bột màu hữu cơ (nigrozin, crizoidin v.v...) và cả bột màuvô cơ (đất son, oxit chì, oxit crôm, untra marin,v.v...).

Chất xúc tác có tác dụng rút ngắn thờ i gian r ắn chắc của chất dẻo, thí dụ đối vớ i fenol-femaldehyt ngườ i ta hay dùng vôi và urotropin.

Chất ổn định có khả năng giữ cho cấu trúc và tính chất của chất dẻo không bị biến đổi theo thờ i gian do tác dụng ngăn ngừa sự hoá già sớ m dướ i sự tácdụng của ánh sáng mặt tr ờ i, oxy của không khí, nung nóng và các tác dụng khác.

Chất bôi tr ơ n dùng để bôi khuôn làm cho chất dẻo không bị dính vàokhuôn, thí dụ như các chất stearin, axit oleic, v.v... Để sản xuất dẻo xố p, ngườ ita con sử dụng chất tạo r ỗng, để tạo ra lỗ r ỗng trong vật liệu.

10.4.2.Tính chất chủ yếu của chất dẻoChất dẻo có nhiều tính chất quý báu, các chỉ tiêu cơ lý cao. Khối lượ ng thể

tích dao động trong khoảng 10-2200 kg/m3, khối lượ ng riêng 0,9-2,2 g/cm3.Chất dẻo có chất độn dạng bột và dạng sợ i cườ ng độ nén đạt đến 1200-2000kG/cm2. Cườ ng độ chịu uốn của chất dẻo có chất độn dạng vẩy đạt đến 1500

kG/cm2, có chất độn dạng sợ i thuỷ tình dị hướ ng : 4800-9500 kG/cm2. Hệ số phẩm chất k ết cấu của chất dẻo lớ n 2250 kG/cm2 , trong khi đó thép là 127kG/cm2, đura 1613kG/cm2.

Chất dẻo không bị ăn mòn. Nói chung nó bền vớ i dung dịch axit và kiềmyếu. Có một số chất dẻo (thí dụ polyetilen, poliisobutilen, polistiron, polivinylclorit) thậm chí còn bền vớ i cả dung dịch axit, muối và kiềm đặc. Vì vậy chấtdẻo đượ c sử dụng r ộng rãi trong xây dựng các xí nghiệ p hoá chất, hệ thống thoátnướ c và bảo vệ điện.

Chất dẻo, bình thườ ng là vật liệu dẫn nhiệt kém (λ = 0,28-0,65

kcal/m.oC.h). Chất dẻo bọt và chất dẻo khí dẫn nhiệt còn kém hơ n nữa (λ=0,05-0,24 kcal/m.oC.h). Vì thế chất dẻo đượ c sử dụng r ộng rãi để làm VLCN. Chấtdẻo ít bị mài mòn, nên nó thích dụng việc tr ải sàn nhà, có độ trong suốt cao.Kính hữu cơ chỉ cho tia tử ngoại đi qua dướ i 1%, trong khi kính thườ ng là hơ n70%.

Chất dẻo có thể nhuộm thành các màu sắc bất k ỳ. Khi sử dụng những chấttạo màu bền vững chúng có thể giữ đượ c màu sắc r ất lâu, nên không phải sơ nđịnh k ỳ. Chất dẻo r ất dễ gia công thành các sản phẩm có hình dạng phong phú,thậm chí r ất phức tạ p bằng các phươ ng pháp rót, ép, đùn. Nhiều loại chất dẻo

còn r ất dễ hàn nhờ đó ngườ i ta có thể sản xuất các loại đườ ng ống phức tạ p, cácloại lò chứa. Hàn có thể đượ c thực hiện bằng những thiết bị đơ n giản vớ i sự tham gia của khí nóng (thí dụ CO2) ở nhiệt độ 150 - 200oC.

192







Một ưu điểm nữa của chất dẻo là nguồn nguyên liệu vô tận. Chúng có thể nhận đượ c từ nhiều chất hoá học, thí dụ: than đá, dầu mỏ, gỗ, vôi, khí, khôngkhí, v.v...

Tuy vậy chất dẻo cũng có nhiều nhượ c điểm. Đa số chất dẻo có tính bền

nhiệt không cao (70-200

o

C), chỉ có một số loại chất dẻo (silic hữu cơ , politetrafloetilen) có thể làm việc ở nhiệt độ 250oC. Chất dẻo có độ cứng khônglớ n. Thí dụ chất dẻo polistiron, chất dẻo acrilat có độ cứng (theo phươ ng phápBiren) khoảng 1500 kG/cm2, còn chất dẻo tectolit-3500, chất dẻo có hệ số nở nhiệt lớ n (25 - 120).10-6 -6 trong khi ở thép là 10.10 . Chúng có tính từ biến lớ n,trong đó vớ i tải tr ọng không đổi theo thờ i gian độ chảy dẻo phát triển lớ n hơ n r ấtnhiều so vớ i một số vật liệu khác (thép, bê tông).

Theo thờ i gian một số chất dẻo bị hoá già, cườ ng độ và độ cứng giảm, tínhgiòn xuất hiện, biến màu. Sự hoá già xảy ra dướ i tác dụng của ánh sáng, khôngkhí và nhiệt độ. Khi đốt cháy nhiều chất dẻo tách ra các chất khí độc.

10.4.3. Vật liệu và các sản phẩm chất dẻoVật liệu và sản phẩm chất dẻo đượ c chia ra: vật liệu để lát sàn, để hoàn

thiện tườ ng trong, tr ần và đồ gỗ; vật liệu dùng cho các k ết cấu xây dựng, các sản phẩm dạng thanh và matít tổng hợ p; vật liệu cách nhiệt và vật liệu cách âm; vậtliệu lợ p, ngăn nướ c và vật liệu gắn; các thiết bị k ỹ thuật vệ sinh, ống dẫn, vậtliệu làm cốt, sơ n tổng hợ p.

V ật liệu lát sànVật liệu polime dùng để lát sàn có tính chống mài mòn tốt, ít dẫn nhiệt, ít

hút nướ c, không tr ươ ng nở khi bị ẩm ướ t, khá cứng và bền, đặt biệt là chấtlượ ng sơ n phủ cao. Có ngh ĩ a là chúng thoã mãn các yêu cầu của sàn. Vật liệu látsàn chia làm 3 nhóm: vật liệu cuộn, vật liệu tấm và vật liệu để tạo sàn liền khối.

V ật liệu cuộnVật liệu cuộn để phủ sàn đượ c sản xuất trên cơ sở polime và các chất độn

khác nhau. Ngoài ra ngườ i ta còn cho thêm chất hoá dẻo, chất tạo màu và cácchất phụ gia khác. Theo loại polime sử dụng phân ra: vật liệu cuộn glip tan(polieste), polivinyl-clorit, cloxilin, cao su (relin) và các vật liệu cuộn khác.Theo cấu tạo phân ra: vật liệu không có nền và vật liệu có nền gia cườ ng hoặc

nền cách nhiệt, cách âm, một lớ p hoặc nhiều lớ p, lóp mái phẳng hoặc mái lượ nsóng, mái cong một màu hoặc nhiều màu.

Vải sơ n gliptan đượ c sản xuất từ polime gliptan biến tính, chất độn (bột nút, bột gỗ), chất tạo màu và phụ gia. Kích thướ c của tấm vải sơ n (dạng cuộn) dài 20m r ộng 1,8-2 m, dày 2,5 - 3mm.

Vải sơ n đượ c đặc tr ưng bằng các chỉ tiêu cơ lý sau: độ mài mòn 0,06g/cm2,độ hút nướ c sau 24 giờ > 6 %, độ cứng > 0,7mm (chiều sâu vết lõm viên bi cóđườ ng kính 5mm dướ i tải tr ọng 100KG) và độ đàn hồi < 50%.

Vải sơ n gliptan đượ c sản xuất vớ i các hoa văn một màu hoặc nhiều màu

khác nhau.Vải sơ n polivinyl clorit đượ c sản xuất từ polivinyl clorit, chất độn chất hoádẻo, chất tạo màu và các phụ gia. Nó có thể có nền vải hoặc không. Vải sơ n

193







không có nền có thể có 1, 2 hoặc 3 lớ p. Ngoài ra, ngườ i ta còn sản xuất loại vảisơ n cách nhiệt và cách âm trên nền phớ t hoặc nền xố p .

Vải sơ n polivinylclorit có cườ ng độ cao, chống mài mòn tốt, không bị mục,ít dẫn nhiệt và vệ sinh.

V ật liệu t ấ mVật liệu tấm đượ c sản xuất trên cơ sở polime, chất hoá dẻo chất độn và chấttạo màu. Sàn nhà từ vật liệu tấm ít bị mài mòn, bền và ổn định hoá học.

Tuỳ thuộc vào dạng nguyên liệu sử dụng, vật liệu tấm lát sàn đượ c chia racác loại polivinylclorit, cumaron-polivinyl clorit, cumaron, bitum, cao su và tấmfenolit, tấm sợ i gỗ, tấm dăm gỗ (polime là cacbamit và fenol, chất độn gỗ).Chúng r ất phong phú về hình dạng, một lớ p hoặc nhiều lớ p, một màu hoặc nhiềumàu, nhẵn hoặc vân sóng.

V ật liệu để hoàn thiện t ườ ng trongVề chất lượ ng trang trí, sự phong phú về màu sắc và hoa văn, vẻ sặc sỡ

cũng như điều kiện vệ sinh thì vật liệu ố p bằng chất dẻo vượ t xa tất cả các vậtliệu trang trí khác.

Để hoàn thiện bên trong tườ ng và tr ần ngườ i ta sử dụng 3 loại vật liệu dẻo:loại cuộn, loại tấm, loại phiến.

Vật liệu cuộn đượ c chế tạo từ polime (polivinyl clorit , polistiron,...), chấthoá dẻo chất độn, bột màu và thuốc nhuộm (có nền hoặc không có nền). Ngườ ita thườ ng dùng là loại vật liệu dạng băng, vải giả da. Vật liệu băng đượ c quantâm nhiều nhất là loại băng polivinyl clorit dán trên nền giấy vải hoặc nền chấtdẻo cách nhiệt, cách âm hoặc loại không có nền. Băng có nền giấy đượ c sản xuất

vớ i nhiều màu sắc và hoa văn khác nhau. Nó ổn định vớ i kiềm và axit yếu(10%),vớ i dung dịch xà phòng nóng các chất hữu cơ và các chất sát trùng; còn băngtrong nền thườ ng ở dạng trong suốt, nửa trong suốt và dịu, cũng có màu sắc, cóhoa văn chìm và nổi. Vật liệu băng không thấm nướ c hơ i và khí.

Vải giả da đượ c sản xuất bằng cách sơ n lên nền vải một lớ p màng polivinylclorit mỏng. Nó thườ ng có màu mặt nhẵn hoặc có gợ n, vải giả da đượ csử dụng để hoàn thiện tườ ng, vách ngăn và đồ gỗ trong nhà ở , nhà công cộng vànhà công nghiệ p.

Vật liệu tấm để hoàn thiện bên trong nhà có các loại như: tấm giấy ép trang

trí, tấm bìa gỗ ép, gỗ dán, tấm dăm bào và tấm sợ i gỗ ép.Tấm giấy ép trang trí là loại vật liệu đượ c sản xuất bằng cách ép nóng

những tờ giấy đặt biệt có tẩm polime. Đối vớ i lớ p trong ngườ i ta dùng giấyxenlulo sunfat không tẩy tr ắng, tẩm bằng nhựa fenol fomandehit, đối vớ i lớ pngoài dùng giấy xenlulo tẩy tr ắng và tẩm bằng nhựa cacbamit.

Tấm giấy ép thuộc vật liệu dễ cháy, nhưng khi đượ c tẩm chất chống cháycó thể tr ở thành vật liệu khó cháy.

Tấm giấy ép đượ c liên k ết vào tườ ng bằng đinh, vít, nẹ p gỗ, nẹ p chất dẻohoặc bằng keo, mattit.

Tấm bìa gỗ bao gồm những tờ bìa gỗ mỏng tẩm dung dịch polime (loạirezol) đượ c gián lại vớ i nhau bằng gia công nhiệt. Nó sử dụng trong nhà ở , nhàcông cộng và nhà công nghiệ p làm vật liệu trang trí và chịu lực trang trí.

194







Tấm bìa gỗ đượ c đặc tr ưng bở i các chỉ tiêu tính chất sau: kích thướ c (70 -560)3(90 -120)30,2cm, khối lượ ng thể tích 1330-1450 kg/m3; cườ ng độ kéo dọcthớ 1400-3000 kG/cm2, nén 1250-1800 kG/cm2, uốn 1500-2800 kG/cm2; độ hútnướ c sau 24 giờ : 5-10%; độ ẩm không lớ n hơ n 7%, độ bền nhiệt khá cao và độ

dẫn nhiệt thấ p (0,14-0,24 kcal/m.o

C.h); ổn định đối vớ i tác dụng của dầu, dungmôi hữu cơ và khí quyển; dễ gia công cơ học.Các sản phẩ m d ạng thanh bao gồm gờ chân tườ ng, thanh nối, thanh ố p,

thanh phủ khe, dây chằng, thanh góc, chữ T, v.v...là những chi tiết dài sản xuấthoàn toàn tại nhà máy không cần phải sửa chữa, sơ n quét bổ sung. Chúng cóhình dạng, màu sắc và công dụng r ất khác nhau ( hình 10-8).

Ống chấ t d ẻo (hình 10-9) đượ c sử dụng r ộng rãi để lắ p ghép đườ ng ống dẫntrong công nghiệ p, làm các công trình dẫn nướ c, đườ ng ống dẫn dầu, các hệ thống tướ i tiêu v.v... phổ biến nhất hiện nay là ống polietylen, polivinylclorit,ống chất dẻo thuỷ tinh và ống thuỷ tinh hữu cơ , còn ống polip ropylen và ốngfenolitrit phổ biến hơ n. Ống chất dẻo bền hơ n ống kim loại, không bị ăn mònđiện hoá, có khối lượ ng thể tích và tính dẫn nhiệt nhỏ, bền nướ c và bền hoá họccao, giá thành lắ p đặt r ẻ hơ n ống kim loại.

Nhượ c điểm của ống chất dẻo là kém ổn định nhiệt.

Hình 10-8: Các sản phẩ m dàiHình 10-9: Các sản phẩ m t ừ chấ t d ẻo:

a. Chấ t d ẻo d ạng góc cứ ng;a. Ống; b. Phụ tùng k ỹ thuật vệ sinh; c. N ắ p bệ xí;

b. Chấ t d ẻo d ạng dây mề m;d. Ổ khóa, tay nắ m cử a; e. Công t ắ c đ iện; g. Chậu r ử a;

c. Chấ t d ẻo d ạng g ờ chân t ườ ng;

Ống polietilen có tính cách nhiệt cao; bền đối vớ i tác động của nướ c, muốiaxit, kiềm và các loại dầu; độ hút nướ c không lớ n hơ n ( sau 24 giờ - 0,1%); kém

bắt lửa và cháy chậm. Ống đượ c sử dụng trong khoảng nhiệt từ – 80 đến +600C,

dẻo nên dễ cuộn và vận chuyển, dễ gia công cơ học. Không nên gián ống (keokhông bám đượ c vào mặt ống) mà nên hàn bằng không khí nóng. lắ p ráp ống bằng các chi tiết nối từ kim loại nhẹ và chất dẻo vinyl.

195







Ống polivinyl clorit có thể dùng để chuyên chở chất lỏng có nhiệt độ đến400C dướ i áp lực, còn ở nhiệt độ 500-600C vớ i chế độ tự chảy. Ống dẫn nhiệtkém hơ n ống kim loại 400 lần. Ống có thể dán bằng các loại keo, có thể hànhoặc nối nhờ mặt bích và đai ốc liên k ết và có thể gia công trên máy cắt kim

loại. Ống chất dẻo polivinyl clo rit đượ c sử dụng để dẫn nướ c, tiêu nướ c và lắ pđặt để thông gió, chuyên chở chất lỏng và khí xâm thực hoá học. Không nên sử dụng ống chất dẻo vinyl trong môi tr ườ ng chứa cacbua hiđrô thơ m và a xit đậmđặc.

0Ống nên bảo quản trong kho kín, khô ráo ở nhiệt độ 10-20 C. Khi vậnchuyển tránh va chạm.

Các chi tiế t nố i ố ng (hình 10-9) là những đầu nối dùng khi lắ p đặt cácđườ ng ống dẫn. Những chi tiết này gồm có ống lồng, khuỷu ống, khuỷu nối chữ T, chữ thậ p, nắ p chụ p, v.v...

S ản phẩ m k ĩ thuật vệ sinh ( hình 10-9) bằng chất dẻo có màu sắc đẹ p, bềnnướ c, bền cơ học, nhẹ, chống tác dụng của axit và kiềm tốt. Các sản phẩm gồmcó: chậu r ửa, bồn tắm, bồn r ửa, vòi tắm hoa sen, lướ i chắn gió, v.v...

Sản phẩm k ĩ thuật vệ sinh bằng chất dẻo có nhiều ưu điểm so vớ i sản phẩmkim loại: cườ ng độ cao mà khối lượ ng không lớ n, không cần phải nhuộm màu,không bị ăn mòn vệ sinh và có hình dạng bên ngoài đẹ p.

Keo và mattitKeo và mattit trên cơ sở polime đượ c dùng để gắn vật liệu tấm, vẩy và chi

tiết và k ết cấu từ những vật liệu xây dựng khác, kim, loại, bê tông v.v...). Trong

công nghiệ p sản xuất gỗ k ết cấu gỗ gián keo tổng hợ p có ý ngh ĩ a r ất lớ n. Keo vàmattit để liên k ết vật liệu và sản phẩm trang trí là loại bột nhão dính, gồm có

polime, dung môi, chất hoá dẻo, chất độn pha loãng, và trong một số tr ườ ng hợ pcó cả chất hoá r ắn.

Để liên k ết vải sơ n polivinyl clorit vớ i nền bê tông, giằng ximăng, gỗ, tấmdăm bào và tấm sợ i gỗ ngườ i ta dùng matttit cumaron cao su. Còn để gắn vậtliệu trang trí dạng cuộn, lá, tấm vào tr ần, tườ ng và đồ gỗ, ngườ i ta dùng các loạikeo ure focmanldehyt, keo fenolrezon. Các keo này có tính dính bám tốt, ổnđịnh vớ i tác dụng các nhiệt độ 50-60oC, dễ thi công và dễ r ải thành lớ p dày 0,3-

0,5mm, có khả năng ổn định sinh vật, đồng nhất, không mùi. K ế t cấ u bê tông pol imeBê tông polime gồm có chất k ết dính polime và cốt liệu vô cơ hoặc axit

hữu cơ , chất k ết dính phổ biến nhất cho bê tông polime là nhựa cứng nóng(epoxy, polyeste, furan), nhựa cacbonic. Bê tông polime đượ c gia cườ ng bằngcốt thép hoặc chất dẻo sợ i thủy tinh hoặc các sợ i thép, sợ i thủy tinh, sợ i polime.

So vớ i bê tông xi măng, bê tông polime có độ bền axit và bền trong dungdịch kiềm đậm đặc cao hơ n; các chỉ tiêu cườ ng độ, độ chống thấm nướ c caohơ n, tính dính bám vớ i nhiều loại vật liệu tốt hơ n.

L ĩ nh vực sử dụng hợ p lý nhất của bê tông polime là các k ết cấu chịu lực bền hóa của nhà công nghiệ p. Từ bê tông polime có thể chế tạo các k ết cấu sauđây: móng cột, móng của thiết bị công nghệ, cột, dầm tr ần, tấm lót, tấm tườ ng,

196







đườ ng ống… đối vớ i các công trình dướ i đất, từ bê tông polime ngườ i ta chế tạovòng thu (góp), giếng, blốc tườ ng hầm có khả năng chịu lực lâu dài trong môitr ườ ng xâm thực.

Panen 3 lớ p:

Pa nen 3 lớ p là k ết cấu phẳng hoặc không gian đượ c chế tạo từ vật liệu nhẹ cách nhiệt, cách âm, chống ồn, cả 2 mặt có dán tấm ố p cườ ng độ cao, cứng bềnđối vớ i mọi tác động. Công dụng chủ yếu của panen 3 lớ p là làm tr ần theo k ếtcấu chịu lực, tr ần treo, tấm bao che đứng.

Lớ p vật liệu ố p để bảo vệ thép khỏi bị ăn mòn có thể dùng lá nhôm mỏng,chất dẻo sợ i thủy tinh, gỗ dán, tấm sợ i gỗ, tấm xi măng amiăng.

Vật liệu dùng cho lớ p giữa phổ biến nhất là polystion bọt có giá thành hạ và các tính chất cơ lý cao. Panen có lớ p giữa từ chất độn dạng tổ ong chế tạo từ lá kim loại, giấy và chất dẻo đượ c giớ i thiệu trên hình 10-10.

Hình 10-11:a. S ơ đồ k ế t cấ u panen có l ớ p giữ a t ổ ong; b. Liên k ế t thành t ổ ong vớ i t ấ m ố p;

1. T ấ m ố p; 2. Thành t ổ ong; 3. Lớ p keo phế t trên t ấ m ố p; 4. Keo g ắ n thành t ổ ong

Để tăng cườ ng tính chống cháy của k ết cấu dạng tổ ong ngườ i ta thườ ng

tẩm chất chống cháy. Panen 3 lớ p amiăng xi măng, cạnh đượ c bọc bằng các chitiết gỗ, gỗ dán hoặc thép hình và liên k ết vớ i tấm ố p nhờ các vít nhựa (hình 10-11).

Hình 10-10: Panen ba l ớ p:a. Không bọc cạnh; b. Có bọc cạnh; c. Lớ p giữ a l ượ n sóng;

d. T ạo thành t ư các phân t ố hình hộ p;

10.5. Vật liệu cách nhiệt10.5.1.Khái niệmVật liệu cách nhiệt (VLCN) là vật liệu có hệ số dẫn nhiệt không lớ n hơ n

0,157 W/m.0C và đượ c dùng để bảo vệ cho nhà, các thiết bị công nghệ, ống dẫnvà máy lạnh công nghiệ p. Việc sử dụng VLCN có ý ngh ĩ a kinh tế k ĩ thuật lớ n,thí dụ nếu bảo vệ nhiệt cho 1m2 tườ ng nhà cần 0,64m3 3gạch hoặc 0,32m bê tôngkeramzit, thì đối vớ i fibrolit chỉ cần 0,14m3, bê tông khoáng 0,1m3 và chất dẻoxố p 0,04m3.

197







VLCN đượ c phân loại theo nhiều dạng khác nhau: theo dạng nguyên liệu sử dụng, theo cấu trúc, theo hàm lượ ng chất k ết dính, theo độ cháy, theo khả năngchịu nén.

10.5.2.Tính chất của VLCNTính d ẫ n nhiệt của vật liệu phụ thuộc độ ẩm của môi tr ườ ng khí và của hơ inướ c nằm trong lỗ r ỗng. Độ ẩm của vật liệu có ý ngh ĩ a lớ n đối vớ i độ dẫn nhiệtnói chung vì hệ số của nướ c r ất lớ n (bằng 0,5kcal/m.oC.h), gấ p 25 lần độ dẫnnhiệt của không khí nằm trong lỗ r ỗng kín, nhỏ.

C ườ ng độ chịu nén của VNCN không lớ n 0,2 - 2,5 Mpa. Cườ ng độ chịuuốn là cườ ng độ chủ yếu của vật liệu dạng sợ i (đối vớ i vật liệu vô cơ 0,15-0,5Mpa, đối vớ i tấm sợ i gỗ: 0,4 - 2 MPa). Vật liệu cách nhiệt phải có cườ ng độ saocho không bị hư hỏng trong quá trình vận chuyển, sắ p kho, xây cất và cả trongđiều kiện sử dụng.

Độ hút nướ c không những làm giảm tính cách nhiệt của vật liệu xố p màcòn làm giảm cườ ng độ và tuổi thọ của nó. Vật liệu có lỗ r ỗng kín, thí dụ thuỷ tinh bọt, có độ hút nướ c nhỏ. Để giảm độ hút nướ c ngườ i ta thườ ng sử dụng phụ gia k ị nướ c.

Tính thấ m hơ i và thấ m khí của VLCN phải đượ c tính đến khi sử dụngchúng trong k ết cấu bao che. Việc cách nhiệt không hạn chế sự trao đổi khí củanhà ở vớ i môi tr ườ ng xung quanh, qua tườ ng ngoài của nhà.

Tính chịu l ử a liên quan đến độ chống cháy của vật liệu có ngh ĩ a là khả năng bắt lửa và cháy. Vật liệu dễ cháy chỉ có thể sử dụng khi dùng các biện pháp

bảo vệ cháy. Tính chất cháy của vật liệu đượ c xác định dướ i sự tác dụng củanhiệt độ 800-850oC và giữ trong thờ i gian 20 phút.

Tính bề n hoá và bề n sinh vật: Vật liệu cách nhiệt xố p dễ bị khí và hơ i xâmthực trong môi tr ườ ng xung quanh thấm vào. Vì vậy chất k ết dính (keo, tinh bột)và VLCN hữu cơ cần phải có độ bền sinh vật, có ngh ĩ a là có khả năng chống sự tác dụng của nấm mốc và các côn trùng.

10.5.3 Một số loại sản phẩm cách nhiệtV ật li ệu và sản phẩ m cách nhi ệt vô cơ

Việc sản xuất và nâng cao chất lượ ng VLCN có liên quan chặt chẽ vớ i quátrình phát triển của công nghiệ p hiện đại. Hiện nay ngườ i ta đã sản xuất đượ chơ n 25 loại sản phẩm cách nhiệt. Trong đó vật liệu và sản phẩm trên cơ sở nguyên liệu khoáng, xỉ và thủy tinh đóng vai trò quan tr ọng. Vật liệu và sản

phẩm cách nhiệt vô cơ bao gồm: Bông khoáng và sản phẩ m t ừ bông khoáng .Bông khoáng là loại vật liệu cách nhiệt bao gồm khối sợ i dạng thuỷ tinh,

các mảnh vụn silicat và những sợ i ngắn cực mảnh đượ c sản xuất từ hỗn hợ pnóng chảy của các khoáng vật tạo đá hoặc xỉ luyện kim.

Tùy thuộc vào phươ ng pháp sản xuất, sợ i bông khoáng thườ ng có chiều dàitừ 2 đến 30mm và đườ ng kính từ 5 đến 15μm. Trong thành phần của bôngkhoáng chứa đến 80-90% sợ i mảnh có đườ ng kính 7μm. Bông khoáng đượ c sản

198







xuất vớ i 3 mác 75 100 và 125(theo khối lượ ng thể tích, kg/m3). Hệ số dẫn nhiệtở nhiệt độ trung bình 25±5oC tươ ng ứng bằng 0,036; 0,038 và 0,041 2kcal/m.oC.h; ở 100oC tươ ng ứng bằng 0,05; 0,051 và 0,052 kcal/m.oC.h vớ i độ ẩm không lớ n hơ n 2%. Bông khoáng đượ c thổi hoặc li tâm.

Hiện nay bông khoáng đang chiếm vị trí hàng đầu trong số những VLCNvô cơ vì nó đượ c sản xuất bằng nguồn nguyên liệu dồi dào, sản xuất đơ n giản,độ hút ẩm nhỏ và giá thành tươ ng đối thấ p. Nhưng việc sử dụng bông khoáng tơ iđể cũng có những khó khăn do các nhượ c điểm của vật liệu này là khi chuyênchở và bảo quản bông dễ bị lèn chặt và vón cục, một số bị gãy và biến thành bụi;trong k ết cấu phải có phươ ng tiện bảo vệ để tránh sự lèn ép cơ học; chi phí laođộng lớ n khi lắ p đặt. Để khắc phục nhượ c điểm bông khoáng r ờ i, ngườ i ta đãchế tạo các sản phẩm như nỉ tấm cứng và bán cứng, vỏ, hình quạt, ống tr ụ và cácsản phẩm khác.

N ỉ cách nhiệt là loại sản phẩm cách nhiệt đượ c sản xuất trên cơ sở bôngkhoáng. Nỉ cách nhiệt gồm có một số loại sau đây:

N ỉ khâu dùng để bảo vệ nhiệt cho các k ết cấu bao che của nhà, các thiết bị công nghiệ p và đườ ng ống dẫn có nhiệt độ nhỏ hơ n 400oC. Loại nỉ này đượ c sảnxuất bằng cách dùng dây kim loại và chỉ đặc biệt để khâu các tấm bông khoángđã đượ c ép có chiều dày thích hợ p, sau đó cắt thành từng tấm có kích thướ c địnhtr ướ c. Kích thướ c của nỉ thườ ng dài 2000, r ộng 900-1300 và dày 60 mm. Máccủa nỉ tính theo khối lượ ng thể tích (kg/m3) là 150, λ = 0,04 kcal/m.oC.h

N ỉ khâu trên l ướ i kim loại đượ c sản xuất từ nỉ bông khoáng và khâu trênlưói kim loại. Nỉ có kích thướ c 3000 × 500 × 50 và 5000 × 1000 × 1000 mm,khối lượ ng thể tích 100 kg/m3 o, ở 100 C hệ số dẫn nhiệt λ = 0,043 kcal/m.oC.h.

Nỉ này dùng để cách nhiệt ở nhiệt độ thấ p hơ n 600o. Nỉ khâu bằng sợ i thủy tinhthườ ng dùng để bảo vệ những bề mặt có nhiệt độ 400 Co.Thành phần của nỉ loạinày là bông khoáng tẩm dầu r ồi khâu bằng sợ i thủy tinh đã đượ c xử lí trongdung dịch xà phòng. Nỉ khâu bằng sợ i thủy tinh thườ ng đượ c sản xuất các loạicó khối lượ ng thể tích ρv = 125-175 kg/m3, kích thướ c 2000 × 500 × 40 , ở 25±5oC hệ số dẫn nhiệt λ = 0,038 kcal/m.oC.h.

T ấ m cứ ng và sản phẩ m cách nhiệt ở d ạng t ấ m, vỏ , bán tr ụ đượ c chế tạotrên cơ sở bông khoáng và các chất k ết dính hũu cơ (tổng hợ p và bi tum). Chấtk ết dính tổng hợ p thườ ng dùng là fenolfomanđêhit và cacbamit fomaldêhit. Tấmở dạng bán cứng có khối lươ ng thể tích 75 kg/m3 và kích thướ c 1000 × (500;900;1000;1500) × (30;40;50;60;70;80)mm.Ở 25±5oC hệ số dẫn nhiệt λ không đượ c lớ n hơ n 0,039 kcal/m.oC.h.

Bông sợ i thủ y tinh siêu mảnh cũng như các sản phẩm của chúng là vật liệucách nhiệt, cách âm tốt, khối lượ ng thể tích 25kg/m3, hệ số dấn nhiệt λ = 0,026kcal/m.oC.h.

Thủy tinh bọt là VLCN tốt có cấu trúc r ỗng tổ ong. Độ r ỗng của thủy tinh bọt r ất cao (80-90%); lỗ r ỗng có kích thướ c 0,25-0,5 mm, thành mỏng. Tùythuộc vào khối lượ ng thể tích (150-250 kg/m3) mà hệ số dẫn nhiệt là 0,05-0,1kcal/m.oC.h. Ngoài ra còn một số ưu điểm khác như bền nướ c, bền nhiệt, bền

199







băng giá và cườ ng độ cao( 20-50 kG/cm2). Thủy tinh bọt dùng để cách nhiệt chocác k ết cấu bao che của nhà như tườ ng và tr ần ngăn giữ nhiệt, sàn và mái.

Bê tông t ổ ong cách nhiệt là loại vật liệu có khối lượ ng thể tích không lớ nhơ n 500kg/m3 dùng để cách nhiệt cho các k ết cấu bao nhẹ của nhà, bề mặt của

các thiết bị công nghiệ p, đườ ng ống dẫn nhiệt có nhiệt độ đến 400

o

C. Sản phẩm bê tông tổ ong cách nhiệt ở dạng tấm có kích thướ c 1000 × 500 × (80-20)mm, hệ số dẫn nhiệt ở tr ạng thái khô 0,069 -0,095 kcal/m.0C.h, độ ẩm không vượ t quá15%. Theo khối lượ ng thể tích (kg/m3) ngườ i ta chia tấm ra các loại mác 300 -500 vớ i cườ ng độ nén không nhỏ hơ n 9 - 120 kG/cm2.

V ật li ệu và sản phẩ m cách nhi ệt hữ u cơ (VLVHC )Vật liệu cách nhiệt hữu cơ r ất đa dạng, đó là tấm sợ i gỗ, tấm lau sậy, tấm

pibrôlit, tấm than bùn và các loại chất dẻo xố p cách nhiệt đượ c sản xuất từ nguyên liệu thực vật và động vật khác nhau như phế liệu gỗ (dăm bào, mùn cưa,đầu thừa gỗ...), cói, lau, sậy, than bùn, bông r ờ i, lanh gai, lông thú, cũng như cácnguyên liệu trên cơ sở polime.

Vì một số loại VLCHC dễ bị thối r ữa, bị biến chất nhanh, dễ bị cháy, nênchúng thườ ng đượ c xử lí tr ướ c khi dùng. Việc sử dụng vật liệu này ở dạng r ờ i để chèn cách nhiệt thườ ng bị phân lớ p và thối r ữa, hiệu quả r ất kém. Vì vậy ngườ ita hay chế tạo sản phẩm ở dạng tấm và có bảo vệ tránh ẩm ướ t. Để tăng cao độ

bền lâu các loại tấm đượ c xử lí bằng các chất chống cháy, chống côn trùng. Vậtliệu và sản phẩm cách nhiệt hữu cơ bao gồm:

T ấ m sợ i g ỗ Tấm sợ i gỗ đượ c dùng để cách nhiệt và cách âm cho các k ết cấu bao che.

Chúng đượ c sản xuất từ gỗ đã đượ c xé tơ i hoặc tận dụng các loại gỗ thứ phẩm, phế liệu của công nghiệ p gia công gỗ, vụn lanh, vụn đay-gai, thân cây lau sậy,r ơ m r ạ, bông. Trong đó tấm sợ i gỗ sản xuất từ phế liệu gỗ là phổ biến nhất.

Quá trình sản xuất tấm sợ i gỗ cách nhiệt bao gồm các công đoạn chính sau:đậ p, nghiền nguyên liệu gỗ; tẩm nhựa; tạo hình và gia công nhiệt. Để tăng khả năng chống cháy, sợ i gỗ còn đượ c tẩm thêm chất chống cháy và để tăng cườ ngtính ổn định nướ c thì cho thêm parafin, nhựa, dầu và các chất ở dạng nhũ tươ ng.Tấm sợ i gỗ cách nhiệt có khối lượ ng thể tích 250 kg/m3 cườ ng độ chịu uốn 12kG/cm2, hệ số dẫn nhiệt không lớ n hơ n 0,06kcal/m.oC.h, kích thướ c dài 1200-

1300, r ộng 1200-1600 và dày 8-25mm.S ản phẩ m than bùn cách nhiệt Sản phẩm sản xuất ở dạng tấm, vỏ hình quạt và sử dụng k ết cấu bao che

nhà cấ p III, bề mặt các thiết bị công nghiệ p, đườ ng ống dẫn khi dẫn nhiệt từ -60oC đến 100oC. Nguyên liệu để sản xuất sản phẩm loại này là loại than bùntầng trên, ít bị phân rã và có cấu tạo sợ i thuận tiện cho việc chế tạo sản phẩm épcó chất lượ ng cao. Tấm có kích thướ c 100 500 30mm đượ c sản xuất bằngcách ép than bùn trong khuôn kép có hoặc không có phụ gia và sau đó đượ c sấyở nhiệt độ 120-150oC.

Theo khối lượ ng thể tích, tấm than bùn chia ra 2 loại mác 170 và 220 vớ icườ ng độ uốn 3 kG/cm2, hệ số dẫn nhiệt ở tr ạng thái khô là 0,052 kcal/m.oC.h,độ ẩm không lớ n hơ n 15%.

200







T ấ m fibrôlit Đó là loại vật liệu cách nhiệt và chịu lực cách nhiệt đượ c chế tạo từ hỗn

hợ p ximăng pooclăng, nướ c và dăm gỗ. Dăm gỗ đóng vai trò bộ khung chịu lựcđượ c sản xuất từ phế liệu gỗ lá kim có chiều dài đến 500, r ộng 4-7 và dày 0,25-

0,5mm.Dăm đượ c sấy tr ướ c, sau đó đượ c tẩm chất khoáng hóa (cloruacanxi, thủytinh lỏng) r ồi tr ộn vớ i hồ xi măng (theo phươ ng pháp ướ t) hoặc vớ i xi măng(theo phươ ng pháp khô). Trên máy ép băng chuyền, tấm fibrolít đượ c tạo thànhở dạng dải dài liên tục, sau đó đượ c cắt thành từng tấm. Sau khi tạo hình tấm épđượ c chưng hơ i ở nhiệt độ 30-35oC. Theo khối lượ ng thể tích tấm fibrôlit đượ cchia ra 4 mác: 300;350;400 và 500 vớ i cườ ng độ tươ ng ứng là 4;5;7 và 12kG/cm2, hệ số dẫn nhiệt 0,078-0,13 kcal/m.oC.h, độ hút nướ c không lớ n hơ n20% và kích thướ c: dài 2000-2400, r ộng 500-500 và dày 50;75;100mm.

Tấm fibrôlit đượ c sử dụng làm vật liệu cách nhiệt, chịu lực-cách nhiệt vàcách âm cho tườ ng, sàn và tr ần ngăn.

Ngoài dăm gỗ ngườ i ta còn dùng các nguyên liệu dạng sợ i ngắn khác như vỏ bào, r ơ m r ạ, cói băm, mùn cưa để chế tạo tấm fibrôlit.

Chấ t d ẻo xố p : Việc tạo r ỗng cho polime nhờ sử dụng các chất đặc biệt cókhả năng tách khí mạnh và làm tr ươ ng nở khối polime khi polime bị nung chảymềm. Các chất đó có thể ở dạng r ắn, lỏmg và khí. Các chất tạo xố p ở dạng r ắncó ý ngh ĩ a thực tế lớ n là các chất cacbonat, bicacbonatnatri và amoniac (tách raCO2 và NH3 khi phân giải) ). Các chất tạo bọt lỏng là benzen, r ượ u v v..., còncác chất tạo bọt dạng khí là không khí , nitơ , khi cacbonic, amoniac.

Theo cấu tạo chất dẻo xố p đượ c chia làm 3 nhóm : xố p bọt, xố p khí và xố ptổ ong. Loại chất dẻo xố p bọt và xố p tổ ong không những là VLCN mà còn làvật liệu chịu lực.

Chất dẻo xố p khí và xố p tổ ong có thể chế tạo bằng hai phươ ng pháp: ép vàkhông ép. Trong phươ ng pháp ép thì hỗn hợ p bột polime nghiền mịn, chất tạokhí và các phụ gia khác đượ c ép dướ i áp lực 150 -160 kG/cm2. Sau đó lấymẫu (thườ ng là 2-2,5 kg) để cho tr ươ ng bọt. Trong phươ ng pháp không ép thìhỗn hợ p polime, chất tạo khí, chất đóng r ắn và các cấu tử khác đượ c nung nóngở trong khuôn đến nhiệt độ phù hợ p. Do bị nung nóng, polime bị chảy ra, chất

tạo khí bị phân giải, khí tách ra, polime bị sủi bọt. K ết quả, ngườ i ta nhận đượ clọai vật liệu có cấu tạo r ỗng tổ ong vớ i những lỗ r ỗng phân bố đều.

Loại vật liệu dẻo cách nhiệt phổ biến nhất là chất dẻo xố p khí polistiron,mipo. Chất dẻo xố p polistiron là vật liệu giữ nhiệt r ất tốt trong các panen phânlớ p; phối hợ p tốt vớ i nhôm, xi măng amiăng và chất dẻo thủy tinh. Nó đượ c sử dụng r ộng rãi để làm VLCN trong công nghiệ p lạnh; đóng tàu biển, đóng tàuhỏa; cách nhiệt cho tườ ng, tr ần và mái nhà. Chất dẻo khí polistiron sản xuất ở dạng tấm hoặc các sản phẩm định hình khác có khối lượ ng thể tích đến 60kg/m3, hệ số dẫn nhiệt 0,026 - 0,034 kcal/m.oC.h, kích thướ c phổ biến là 900

650 100mm.Mipo là chất dẻo xố p khí dùng để cách nhiệt cho k ết cấu xây dựng, các thiết bị công nghiệ p, đườ ng ống dẫn có nhiệt độ đến +70oC.

201







Nguyên liệu để sản xuất mipo là urefomaldêhit và chất tạo bọt, các thành phần này đượ c cho vào thiết bị khuấy để tạo bọt, sau đó rót khối bọt vào khuônkim loại r ồi chuyển vào giữ ở buồng có nhiệt độ 18o - 22oC trong 3 - 4 giờ để hỗn hợ p cứng r ắn lại thành blôc. Đem blôc đi sấy trong 60 - 80 giờ tại buồng sấy

có nhiệt độ 30 - 50

o

C. Blôc (thể tích không nhỏ hơ n 0,05m

3

) có cườ ng độ nén 5- 7 kG/cm2, độ hút nướ c sau 24 giờ là 0,11%, hệ số dẫn nhiệt 0,027 kcal/m.oC.h.

202







LỜ I NÓI ĐẦU

Nhằm giúp cho sinh viên có tài liệu để nghiên cứu nội dung và trình tự các

bướ c tiến hành cũng như cách thể hiện số liệu thí nghiệm qua báo cáo k ết quả,

tác giả đã biên soạn tài liệu H ướ ng d ẫ n thí nghi ệm vật li ệu xây d ự ng . Đây là tàiliệu đượ c biên soạn trên cơ sở đề cươ ng học phần Thí nghiệm vật liệu xây dựng

và các tiêu chuẩn hiện hành của Việt Nam áp dụng trong l ĩ nh vực thí nghiệm vật

liệu xây dựng.

H ướ ng d ẫ n thí nghi ệm vật li ệu xây d ự ng là tài liệu học tậ p dùng cho sinh

viên Cao đẳng Xây dựng DD &CN ngành xây dựng đồng thờ i cũng có thể dùng

làm tài liệu tham khảo cho giáo viên trong quá trình giảng dạy và hướ ng dẫn thí

nghiệm cho sinh viên, học sinh.

Mặc dù đã r ất cố gắng song không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định,

tác giả mong nhận đượ c những góp ý cả về nội dung lẫn hình thức của bạn đọcđể tài liệu ngày càng hoàn thiện hơ n.

Ngườ i biên soạn

Tr ần Th ị Huyền Lươ ng

1







MỤC LỤC

Lờ i nói đầu 1BÀI 1: XÁC ĐỊNH CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CHỦ YẾU

CỦA MỘT SỐ LOẠI VẬT LIỆU2

I. Xác định khối lượ ng thể tích của một số loại vật liệu 2

1. Xác định khối lượ ng thể tích của đá thiên nhiên (TCVN 1772:1987) 22. Xác định khối lượ ng thể tích của gạch (TCVN 6355-5:1998 ) 33. Xác định khối lượ ng thể tích của một số loại vật liệu khác 5II. Xác định độ hút nướ c của một số loại vật liệu: 51.Xác định độ hút nướ c của đá thiên nhiên (TCVN 1772:1987) 52. Xác định độ hút nướ c của gạch xây (TCVN 6355-3:1998 ) 7III. Xác định cườ ng độ chịu lự c của một số loại vật liệu

81.Xác định cườ ng độ chịu nén của đá thiên nhiên (TCVN 1772:1987) 82. Xác định cườ ng độ chịu nén của gạch xây (TCVN 6355-1:1998) 93. Xác định cườ ng độ chịu nén của gạch bê tông tự chèn (TCVN6476:1999)

11

4. Xác định cườ ng độ chịu uốn của gạch xây (TCVN 6355-2:1998 ) 125. Xác định tải tr ọng uốn gãy của ngói (TCVN 4313:1995) 14IV. Xác định cườ ng độ chịu nén của bê tông nặng bằng phươ ngpháp không phá hoại sử dụng k ết hợ p máy đo siêu âm và súng bậtnẩy (TCXD 171:1989)

15

1.Ý ngh ĩ a của phươ ng pháp 152.Quy định chung 153. Thiết bị đo 164. Phươ ng pháp đo 175. Trình tự xác định và tính k ết quả 18

BÀI 2: XÁC ĐỊNH CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝCỦA XI MĂNG POOC LĂNG

21

I. Xác định một số tính chất vật lý của bột xi măng 211. Xác định khối lượ ng thể tích của bột xi măng (TCVN 4030:1985) 212. Xác định độ mịn của bột xi măng (TCVN 4030:1985) 22II. Xác định một số tính chất vật lý của hồ xi măng 221. Xác định lượ ng nướ c tiêu chuẩn của xi măng hay độ dẻo tiêu chuẩncủa hồ xi măng (TCVN 6017:1995)

22

2. Xác định thờ i gian đông k ết của hồ xi măng (TCVN 6017:1995) 24III. Xác định một số tính chất cơ lý của đá xi măng 261. Xác định tính ổn định thể tích của đá xi măng (TCVN6017:1995) 262.Xác định cườ ng độ chịu uốn và nén của đá xi măng (TCVN6016:1995)

27

BÀI 3: XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU K Ỹ THUẬT CỦA CỐT LIỆUĐỂ CHẾ TẠO BÊ TÔNG, HỖN HỢ P BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG

31

80







I. Xác định các chỉ tiêu k ỹ thuật của cốt liệu để chế tạo bê tông 311. Xác định khối lượ ng thể tích xố p của cát (TCVN 340:1986) 312. Xác định độ ẩm của cát (TCVN 341:1986) 323. Xác định thành phần hạt và môđun độ lớ n của cát (TCVN342:1986) 334. Xác định khối lượ ng thể tích xố p của đá dăm (sỏi) (TCVN1772:1987)

35

5. Xác định độ hổng giữa các hạt đá dăm (sỏi) (TCVN 1772:1987) 366. Xác định thành phần hạt của đá dăm (sỏi) (TCVN 1772:1987) 377. Xác định hàm lượ ng hạt thoi, hạt dẹt trong đá dăm (sỏi) (TCVN1772:1987)

38

8. Xác định độ ẩm của đá dăm (sỏi) (TCVN 1772:1987) 39II. Xác định các chỉ tiêu k ỹ thuật của hỗn hợ p bê tông 411. Xác định độ sụt của hỗn hợ p bê tông (TCVN 3106:1993) 412. Đúc mẫu bê tông (TCVN 3105:1993) 423. Xác định khối lượ ng thể tích của hỗn hợ p bê tông nặng (TCVN3108:1993)

44

4. Xác định thể tích thực tế của mẻ tr ộn hỗn hợ p bê tông nặng (TCVN3108:1993)

44

III. Xác định các chỉ tiêu k ỹ thuật của bê tông 451. Bảo dưỡ ng mẫu bê tông (TCVN 3105:1993) 452. Xác định khối lượ ng thể tích của bê tông (TCVN 3115:1993) 453. Xác định cườ ng độ nén của bê tông nặng theo phươ ng pháp phá hủymẫu (TCVN 3118:1993)

47

Bài 4 : XÁC ĐỊNH CẤP PHỐI BÊ TÔNG BẰNG PHƯƠ NG PHÁPTRA BẢNG K ẾT HỢ P VỚ I THỰ C NGHIỆM

50

I. Khái quát chung 50

1.Ý ngh ĩ a của việc xác định cấ p phối bê tông 502. Các cách biểu thị cấ p phối bê tông 503.Các cách xác định cấ p phối bê tông 50II. Xác định cấp phối bê tông bằng phươ ng pháp tra bảng k ết hợ pvớ i thự c nghiệm

50

1. Nguyên tắc của phươ ng pháp 502. Các bướ c thực hiện 50III. Bảng tra thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông thông thườ ng 541 . Khi dùng xi măng PC30 (hoặc PCB 30) 54

2. Khi dùng xi măng PC40 (hoặc PCB40) 55BÀI 5: XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆUTHÉP XÂY DỰ NG (TCVN 197:1985)

58

I. Mục đích: 58II. Thiết bị thử: 58III.Cách thử 58

BÀI 6: GIỚ I THIỆU MỘT SỐ PHÉP THỬ KHÁCVÀ CÁC MẪU BẢNG CHỨ NG NHẬN K ẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

60

81







CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰ NG. I. Giớ i thiệu một số phép thử khác 601. Xác định độ hút nướ c của ngói (TCVN 4313:1995) 602. Xác định thờ i gian xuyên nướ c của ngói (TCVN 4313:1995) 613. Xác định khối lượ ng một mét vuông ngói bão hòa nướ c (TCVN4313:1995)

61

4. Xác định hàm lượ ng chung bụi, bùn, sét trong cát (TCVN 343:1986) 625. Xác định hàm lượ ng mica trong cát (TCVN 4376:1986) 636. Xác định hàm lượ ng bụi, bùn và sét trong đá dăm, sỏi (TCVN1772:1987)

64

7. Xác định hàm lượ ng hạt mềm yếu và phong hóa trong đá dăm, sỏi(TCVN 1772:1987)

65

8. Xác định khối lượ ng thể tích của đá dăm, sỏi (TCVN 1772:1987) 669. Xác định độ hút nướ c của đá dăm, sỏi (TCVN 1772:1987) 6810. Xác định độ nén đậ p của đá dăm, sỏi trong xi lanh (TCVN1772:1987)

69

11. Xác định độ tách vữa của hỗn hợ p bê tông (TCVN 3109:1993) 7012. Xác định độ tách nướ c của hỗn hợ p bê tông (TCVN 3109:1993) 71Mục lục 80Tài liệu tham khảo 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO1. T ậ p 8, 10, 11 - Tuyể n t ậ p tiêu chuẩ n xây d ự ng Việt Nam - Nhà xuất bản xây

dựng. 1997.

2.

Tiêu chuẩ n về vật liệu xây d ự ng - Nhà xuất bản xây dựng. 2005.

82







Bài 1: XÁC ĐỊNH CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CHỦ YẾUCỦA MỘT SỐ LOẠI VẬT LIỆU

I. Xác định khối lượ ng thể tích của một số loại vật liệu:1. Xác định khối lượ ng thể tích của đá thiên nhiên (TCVN 1772:1987):

a. Ý ngh ĩ a của khối lượ ng thể tích (ρv ) của đá:

Hình 1-1: T ủ sấ y

Khối lượ ng thể tích của đá là khối lượ ng củamột đơ n vị thể tích đá ở tr ạng thái tự nhiên, k ể các lỗ r ỗng.

-ρv dùng để xác định độ đặc và độ r ỗng của đá.ρv có liên quan đến các tính chất của đá, nhất làcườ ng độ và tính dẫn nhiệt. ρv của đá càng nhỏ thì độ r ỗng càng lớ n, cườ ng độ và tính dẫn nhiệt càng thấ p,như vậy ρv của đá có liên quan vớ i phẩm chất của đá

và liên quan đến việc tính khối lượ ng đá khi vậnchuyển vì vậy cần phải xác định chỉ tiêu này.

Muốn xác định ρv của đá phải lấy mẫu, r ồi xácđịnh thể tích và khối lượ ng mẫu. Mẫu đá có thể cóquy cách hoặc không có quy cách nhất định. Cáchxác định thể tích của hai loại mẫu đá đó khác nhau.

Ngườ i ta thưòng chế tạo mẫu có quy cách rõ ràngđể việc xác định đơ n giản hơ n. Dướ i đây trình bàycách xác định ρv của loại mẫu đá này.

Hình 1-2: Cân k ỹ thuật

b. Dụng cụ thử và thiết bị thử:-Tủ sấy (hình 1-1)-Cân k ỹ thuật (hình 1-2)-Thướ c k ẹ p (hình 1-3)c.Tiến hành thử:

Hình 1-3: Thướ c k ẹ p

Tiến hành thử theo trình tự sau:-Sấy khô mẫu trong tủ sấy ở nhiệt độ

105÷110oC cho tớ i khi khối lượ ng không đổi(khối lượ ng không đổi là khi chênh lệch giữa 2 lần

cân mẫu không vượ t quá 0,1% khối lượ ng mẫu,thờ i gian giữa 2 lần cân mẫu cuối cùng không íthơ n 3 giờ .

-Cân khối lượ ng mẫu đã sấy khô hoàn toàn:m(g)

-Dùng thướ c k ẹ p để đo kích thướ c của mẫuvớ i độ chính xác đến 0,1mm.

Để xác định diện tích mặt đáy (trên hoặc dướ i) của mẫu hình khối (vuônghoặc khối chữ nhật) thì lấy giá tr ị trung bình chiều dài của mỗi cặ p cạnh song song.

Sau đó lấy tích của hai giá tr ị trung bình.-Diện tích của mỗi đáy mẫu hình tr ụ đượ c xác định theo số trung bình của haiđườ ng kính thẳng góc vớ i nhau.

1







-Diện tích mặt cắt ngang của mẫu hình tr ụ lấy bằng giá tr ị trung bình của diêntích đáy trên và đáy dướ i.

-Diện tích mặt cắt ngang của mẫu hình khối lấy bằng giá tr ị trung bình củacạnh đáy trên và cạnh đáy dướ i; sau đó nhân hai giá tr ị trung bình của hai cạnh k ế tiế p nhau.

-Chiều cao của mẫu hình tr ụ lấy bằng giá tr ị trung bình của tr ị số đo chiều caothành tr ụ ở các điểm trên phần tư chu vi đáy.-Chiều cao của mẫu hình khối lấy bằng giá tr ị trung bình của chiều cao mẫu ở

bốn cạnh đứng.-Thể tích của các mẫu tính bằng số nhân diện tích mặt cắt ngang vớ i chiều

cao.d. Tính k ết quả:Khối lượ ng thể tích của đá (ρv ) đượ c tính theo công thức:

)T/m,kg/m,g/cm(

V

mρ 333

V

V =

Trong đó :m : Khối lượ ng của mẫu đá ở tr ạng thái khô hoàn toàn, gVv : Thể tích tự nhiên của mẫu đá, cm3

Khối lượ ng thể tích của đá lấy bằng giá tr ị trung bình số học k ết quả của 5mẫu thử

e. Báo cáo k ết quả thí nghiệm:Kích thướ c mẫu:Mẫu hình tr ụ: d = cm ; h = cm;

Mẫu hình khối: a = cm; b = cm; c = cm;Thể tích mẫu: V = cm3;Khối lượ ng thể tích của mẫu đá : ρv= (g/cm3).Khối lượ ng thể tích trung bình của đá ρv= (g/cm3).

2. Xác định khối lượ ng thể tích của gạch (TCVN 6355-5:1998)a. Ý ngh ĩ a của khối lượ ng thể tích của gạch:Khối lượ ng thể tích của gạch (ρv) là khối lượ ng của 1 đơ n vị thể tích của gạch

ở tr ạng thái tự nhiên k ể cả lỗ r ỗng bên trong viên gạch và độ r ỗng gia công đối vớ i

gạch ở tr ạng thái hoàn toàn khô.Trong viên gạch đặc cũng có lượ ng lỗ r ỗng nhất định, còn trong viên gạchr ỗng thì thể tích r ỗng r ất lớ n, vì vậy ρv của gạch thườ ng nhỏ hơ n đá thiên nhiên r ấtnhiều.

Cũng như đối vớ i vật liệu khác, ρv của gạch càng nhỏ thì độ r ỗng càng lớ n.Điều đó có ảnh hưở ng xấu đến một số tính chất cơ lí của gạch, đặc biệt là cườ ngđộ, tính thấm nướ c và hút nướ c của gạch, nhưng khối lượ ng xây lại nhẹ.

b.Dụng cụ và thiết bị thử:-Tủ sấy (hình 1-1)

-Cân k ỹ thuật (hình 1-2)-Thướ c kim loạic.Chuẩn bị mẫu thử:

2







Chuẩn bị mẫu thử theo trình tự sau:-Lấy 5 viên gạch nguyên. Những viên gạch này phải có hình dáng bên ngoài

phù hợ p vớ i tiêu chuẩn về yêu cầu loại gạch đó.-Dùng bàn chải quét sạch bụi, bẩn khỏi mẫu thử.

-Sấy khô đến khối lượ ng không đổi ở nhiệt độ 105÷110o

C. Khối lượ ng khôngđổi là khi chênh lệch giữa 2 lần cân mẫu liên tiế p không vượ t quá 0,2% khối lượ ngmẫu. Thờ i gian giữa 2 lần cân mẫu cuối cùng không ít hơ n 4 giờ .

- Để nguội mẫu đến nhiệt độ trong phòng.d.Tiến hành thử:Tiến hành thử theo trình tự sau:-Đo chiều dài, chiều r ộng và chiều dày của mẫu thử bằng thướ c kim loại

chính xác đến 0,5mm. Khi đo kích thướ c viên gạch, thì đo 3 lần ở 3 vị trí khácnhau (ở đầu và giữa 1 mặt mẫu thử). K ết quả là trung bình cộng của 3 lần đo.

-Cân mẫu đã sấy khô để xác định khối lượ ng của mẫu, cân chính xác đến0,1g.e.Tính k ết quả:Khối lượ ng thể tích của mẫu thử (ρv) tính theo công thức:

)g/cm(V

mρ 3

VV =

Trong đó :m : Khối lượ ng của mẫu gạch ở tr ạng thái khô hoàn toàn, gVv : Thể tích tự nhiên của mẫu gạch, cm3

Khối lượ ng thể tích của gạch lấy bằng giá tr ị trung bình số học k ết quả của 5mẫu thử.-Khối lượ ng thể tích của gạch ρv =...... g/cm3.f. Báo cáo k ết quả thí nghiệmBáo cáo k ết quả thí nghiệm theo mẫu sau đây (bảng 1-1)

Bảng 1-1Kích thướ c của

mẫu(cm)Số TTmẫu thínghiệm Dài

a

R ộng

b

Cao

h

Thể tíchmẫu

Vv(cm3)

Khốilượ ngmẫu

m(g)

Khối lượ ngthể tích của

mẫu ρv(g/cm3)

Ghichú

1…5

Khố i l ượ ng thể tích của g ạch ρv =...... g/cm3.

Ghi chú:Trong tr ườ ng hợ p không thể sấy cả mẫu thử đến khối lượ ng không đổi thì cứ

để mẫu ở tr ạng thái tự nhiên và xác định khối lượ ng thể tích (ρW) của từng mẫu,

sau đó cắt từ mỗi mẫu ra hai miếng có khối lượ ng mỗi miếng khoảng 100g. Cântừng miếng r ồi đem sấy khô đến khối lượ ng không đổi và xác định độ ẩm (W) củachúng theo công thức:

3







(%)100.m

mmW 1 −=

Trong đó:m1-Khối lượ ng của miếng gạch chưa sấy khô, gm - Khối lượ ng của miếng gạch ở tr ạng thái khô hoàn toàn, g

W -Độ ẩm của mẫu gạch, %Khối lượ ng thể tích của mẫu thử (ρv) tính bằng g/cm3, theo công thức:

)g/cm(

100

W1

ρ 3wV

+

ρ=

Trong đó :ρW : Khối lượ ng thể tích của mẫu gạch tr ướ c khi sấy khô, g/cm3.Vv : Thể tích tự nhiên của mẫu gạch, cm3

3. Xác định khối lượ ng thể tích của một số loại vật liệu khác:Trên cơ sở nguyên tắc chung cách xác định khối lượ ng thể tích của vật liệu,

xác định khối lượ ng thể tích của một số loại vật liệu sau:- Gạch xây từ đất sét: gạch đặc, gạch 2 lỗ, gạch 4 lỗ, gạch nhiều lỗ r ỗng

ngang, gạch chịu lửa, vv...- Gạch lát ố p: gạch men thườ ng, gạch gốm granit, gạch lát đỏ, gạch hoa xi

măng lát nền, gạch granito, gạch bê tông tự chèn, gạch blok bê tông,v.v...- Gạch chống nóng- Vữa xi măng cát

- Gỗ các loại- Kính xây dựng- Một số loại vật liệu khác.

II. Xác định độ hút nướ c của một số loại vật liệu:1.Xác định độ hút nướ c của đá thiên nhiên (TCVN 1772:1987):a. Ý ngh ĩ a của độ hút nướ c của vật liệu đá thiên nhiên:Đa số các loại vật liệu đá thiên nhiên khi tiế p xúc vớ i nướ c đều có khả năng

hút nướ c và giữ nướ c. Độ hút nướ c của đá có liên quan đến các tính năng khác của

đá như khối lượ ng thể tích, cườ ng độ của đá ở tr ạng thái bão hoà nướ c, tính bềncủa đá ở trong môi tr ườ ng nướ c và khả năng chống thấm của đá. b. Dụng cụ và thiết bị thử:- Cân k ỹ thuật- Tủ sấy- Bàn chải sắt- Thùng để ngâm mẫu.c. Chuẩn bị mẫu:Chuẩn bị mẫu thử theo trình tự sau:-Lấy 5 viên đá cỡ 40-70mm (hoặc 5 viên mẫu hình khối hoặc hình tr ụ kích

thướ c tươ ng ứng) từ khối đá nguyên khai.-Tẩy sạch các mẫu đá bằng bàn chải sắt.

4







-Sấy khô đến khối lượ ng không đổi.-Cân mẫu đã sấy khô.d. Tiến hành thử:Tiến hành thử theo trình tự sau:-Đổ mẫu vào thùng ngâm, cho nướ c vào ngậ p trên mẫu ít nhất là 20mm,

ngâm liên tục 48 giờ .-Sau khi ngâm 48 giờ thì vớ t mẫu, lau ráo mặt ngoài bằng khăn khô r ồi cânngay (chú ý cân cả phần nướ c chảy từ các lỗ r ỗng của vật liệu đá ra khay)

e. Tính k ết quả:Độ hút nướ c theo khối lượ ng ký hiệu là HP (%) tính chính xác tớ i 0,1%, đượ c

xác định theo công thức:

(%)100m

mmH

k

k uP ×

−=

Trong tr ườ ng hợ p cần phải xác định độ hút nướ c theo thể tích thì mẫu ban

đầu cần chế tạo mẫu hình khối lậ p phươ ng cạnh 40mm r ồi thí nghiệm như trên.Độ hút nướ c theo thể tích đượ c ký hiệu là HV(%) tính chính xác tớ i 0,1%,

đượ c xác định theo công thức:

(%)100V

mmH

nv

k−

V ××

−=

ρ

Trong đ ó :mk : Khối lượ ng của mẫu khô, g

mu: Khối lượ ng của mẫu đã hút nướ c no (ướ t), gVv: Thể tích của mẫu, cm3

ρn : Khối lượ ng riêng của nướ c ρn = 1g/cm3

Trong tr ườ ng hợ p mẫu không có kích thướ c rõ ràng, khó xác định Vv thì cóthể tính Hv theo công thức: Hv=H p.ρv

Độ hút nướ c của đá lấy bằng giá tr ị trung bình số học k ết quả của 5 viên mẫuthử.

f. Báo cáo k ết quả thí nghiệm:Báo cáo k ết quả thí nghiệm theo mẫu dướ i đây (bảng 1-2)

Bảng 1-2Thứ tự

mẫu thínghiệm

Khối lượ ng

mẫu đã sấykhô mk (g)

Khối lượ ng

mẫu đã hútnướ c mư(g)

Độ hút nướ c

theo khốilượ ng HP(%)

Thể tích

mẫu Vv

(cm3)

Độ hút nướ c

theo thể tíchHV(%)

1…5

Độ hút nướ c trung bình của đ á:- Độ hút nướ c theo khố i l ượ ng H P = ------ (%)

- Độ hút nướ c theo thể tích H V (%)= ------ (%)

Muố n xác định độ hút nướ c bão hoà theo khố i l ượ ng hoặc theo thể tích cũngthự c hiện theo trình t ự trên như ng khố i l ượ ng mẫ u bão hoà nướ c đượ c t ạo ra bằ ng

5







cách: đổ nướ c vào chậu đế n mứ c 0,9 chiề u cao của mẫ u. Ngâm mẫ u trong 24 giờ ,r ồi đ un sôi 2 giờ , sau đ ó ngâm mẫ u thêm 24 giờ nữ a (tronh quá trình đ ó phải đổ thêm nướ c đế n mứ c nướ c trong chậu không thay đổ i). Sau đ ó vớ t mẫ u ra, lau bằ ng

vải ẩ m và đ em cân.

2. Xác định độ hút nướ c của gạch xây (TCVN 6355-3:1998):a. Ý ngh ĩ a của độ hút nướ c của gạch:Độ hút nướ c là tỉ lệ khối lượ ng nướ c ngấm vào mẫu ngâm dướ i nướ c trong

một thờ i gian nhất định dướ i áp suất thông thườ ng và khối lượ ng mẫu sấy khô đếnkhối lượ ng không đổi ở nhiệt độ 105 ÷ 110oC.

Độ hút nướ c của gạch có liên quan đến các tính chất cơ lý của gạch, đặc biệtlà cườ ng độ. Độ hút nướ c của gạch càng lớ n, thì cườ ng độ gạch càng thấ p khingậm nướ c, và hệ số mềm càng nhỏ. Như vậy độ hút nướ c cũng là một chỉ tiêuđánh giá phẩm chất của gạch và vì vậy cần phải xác định.

b. Thiết bị thử:-Tủ sấy-Cân k ĩ thuật-Thùng ngâm mẫuc.Chuẩn bị mẫu thử:Chuẩn bị mẫu thử theo trình tự sau:-Lấy 5 viên gạch trong số gạch lấy từ một lô để xác định độ hút nướ c (mẫu

thử để xác định độ hút nướ c là viên gạch nguyên).-Chải sạch mẫu thử bằng bàn chải-Sấy khô đến khối lượ ng không đổi ở nhiệt độ 105 ÷ 110oC. Khối lượ ng

không đổi là khi chênh lệch giữa 2 lần cân mẫu liên tiế p không vượ t quá 0,2%khối lượ ng mẫu. Thờ i gian giữa 2 lần cân mẫu cuối cùng không ít hơ n 3 giờ .

- Khi mẫu đã nguội đến nhiệt độ trong phòng thì cân mẫu.d.Tiến hành thử:Tiến hành thử theo trình tự sau:-Đặt mẫu thử vào thùng ngâm theo chiều thẳng đứng, mực nướ c trong thùng

cao hơ n mặt mẫu thử không nhỏ hơ n 20mm. Ngâm mẫu thử trong 48 giờ .-Sau khi ngâm 48 giờ thì vớ t mẫu, lau ráo mặt ngoài bằng khăn khô r ồi cân

ngay (chú ý cân cả phần nướ c chảy từ các lỗ r ỗng của vật liệu đá ra khay)

e.Tính k ết quả:Độ hút nướ c theo khối lượ ng của viên gạch (H p) đượ c tính theo công thức:

(%)100.m

mmH

k

k uP

−=

Trong đó:mk : Khối lượ ng mẫu thử đã sấy khô đến khối lượ ng không đổi, g;mu : Khối lượ ng mẫu thử ngấm đầy nướ c, g.Độ hút nướ c của gạch là giá tr ị trung bình của 5 k ết quả thử.f.Báo cáo k ết quả thí nghiệmBáo cáo k ết quả thí nghiệm theo mẫu dướ i đây (bảng 1-3)

6







Bảng 1-3

Khối lượ ng mẫu thử (g)Số thứ tự mẫu thínghiệm

Phươ ng pháp ngâm

nướ c

Đã sấy khô đến khốilượ ng không đổi

mk (g)

Sau khingâm nướ c

mu(g)

Độ hútnướ c của

mẫu H p (%)

Ghichú

1…5

Độ hút nướ c trung bình theo khố i l ượ ng của g ạch H p= ....... %

III.Xác định cườ ng độ chịu lự c của một số loại vật liệu: 1. Xác định cườ ng độ chịu nén của đá thiên nhiên (TCVN 1772:1987):

a. Ý ngh ĩ a của cườ ng độ chịu nén của vật liệu đá thiên nhiên:Đá thiên nhiên có khả năng chịu nén cao, vì vậy đá thiên nhiên đượ c dùngchủ yếu trong k ết cấu chịu nén.

Cườ ng độ chịu nén là một chỉ tiêu quan tr ọng của vật liệu nói chung và vậtliệu đá thiên nhiên nói riêng, nó liên quan đến phẩm chất của đá và đượ c sử dụngkhi thiết k ế công trình dùng loại đá đó, vì vậy cần phải xác định.

b. Dụng cụ và thiết bị thử:-Máy nén (hình 1-4);-Máy khoan và máy cưa đá;-Máy mài nướ c;-Thướ c k ẹ p.

Hình 1-4: Máy nén

c.Chuẩn bị mẫu:Chuẩn bị mẫu theo trình tự sau:-Dùng máy khoan hoặc máy cưa để lấy ra 5

mẫu hình tr ụ, có đườ ng kính và chiều cao từ 40 đến50mm, hoặc hình khối có cạnh từ 40 đến 50mm từ các hòn đá gốc.

-Mài phẳng 2 mặt mẫu sẽ đặt lực ép bằng máymài. Hai mặt mẫu phải luôn song song nhau.

d. Tiến hành thử:Tiến hành thử theo trình tự sau:-Sấy khô trong tủ sấy ở nhiệt độ 105-110oC

cho tớ i khi khối lượ ng không đổi.-Dùng thướ c k ẹ p để đo chính xác kích thướ c mẫu-Đặt mẫu trên máy ép thuỷ lực.-Tăng lực ép vớ i tốc độ từ 3 đến 5daN/cm2 trong một phút, cho tớ i khi mẫu bị

phá huỷ.e. Tính k ết quả:

Cườ ng độ chịu nén của đá tính bằng daN/cm2 theo công thức:

7







n

nn F

PR = (daN/cm2)

Trong đó :Pn : Tải tr ọng phá hoại mẫu, daN;

Fn : Diện tích mặt cắt ngang của mẫu, cm2;Cườ ng độ chịu nén của đá lấy bằng giá tr ị trung bình số học k ết quả của 5

mẫu thử, trong đó ghi rõ cả giá tr ị cao nhất và giá tr ị thấ p nhất trong các mẫu. e. Báo cáo k ết quả thí nghiệm:Báo cáo k ết quả thí nghiệm theo mẫu dướ i đây (bảng 1-4)

Bảng 1-4

Thứ tự mẫuthí nghiệm

Kích thướ cmẫu (mm)

Diện tích tiếtdiện chịu nén

(cm2)

Tải tr ọng pháhoại mẫu

(daN)

Cườ ng độ chịunén của mẫu(daN/cm2)

1…5

C ườ ng độ chịu nén trung bình của đ á Rn=----------daN/cm2

2. Xác định cườ ng độ chịu nén của gạch xây (TCVN 6355-1:1998):a. Ý ngh ĩ a của cườ ng độ chịu nén của gạch xây:Gạch xây dùng cho k ết cấu thườ ng chịu nén là chủ yếu, cườ ng độ chịu nén

cũng là một chỉ tiêu quan tr ọng để đánh giá mác và chất lượ ng của gạch, vì vậy cần phải xác định chỉ tiêu này. b.Dụng cụ và thiết bị thử:-Máy ép thủy lực (hình 1-4)-Tủ sấy-Bay và dụng cụ tr ộn vữac. Chuẩn bị mẫu thử:Chuẩn bị mẫu thử theo trình tự sau:-Lấy mẫu thử

C ần l ư u ý: Khi mẫ u thử là hai nử a viên g ạch chồng lên nhau thì số l ượ ng mẫ u l ấ y là 5

viên g ạch nguyên.

Khi mẫ u thử là hai viên g ạch nguyên chồng lên nhau thì số l ượ ng mẫ u l ấ y là

10 viên g ạch nguyên.

Lấ y mẫ u thử phải đảm bảo yêu cầu về ngoại quan theo tiêu chuẩ n hiện hành.

M ẫ u thử phải ở tr ạng thái t ự nhiên. N ế u l ấ y g ạch t ừ nhữ ng nơ i quá ẩ m, tr ướ ckhi đ em thử phải giữ trong phòng không ít hơ n 3 ngày ở nhiệt độ phòng thí nghiệmhoặc sấ y mẫ u thử ở nhiệt độ 105÷110

oC trong 4 giờ .

Hình dạng và qui cách mẫu thử để xác định cườ ng độ chịu nén của gạch xây phải tươ ng ứng vớ i chỉ dẫn theo bảng 1-5

8







Bảng 1-5Loại sản phẩm Hình dạng và qui cách mẫu thử

1.Gạch đặc đất sét nung( k ể cả gạch silicat)

Là 2 nửa viên gạch cắt ngang đặt chồnglên nhau, hai đầu cắt nằm về 2 phía khácnhau (hình 2-2).

2.Gạch r ỗng đất sét nung- Loại lỗ r ỗng theo chiều dài viên

- Loại lỗ r ỗng theo chiều dày viên

Là 2 nửa viên gạch cắt ngang đặt chồnglên nhau, hai đầu cắt nằm về 2 phía khácnhau (hình 2-2).Là 2 viên gạch nguyên đặt chồng lên nhaunhư khi xây.

-Nhúng mẫu vào nướ c không quá 5 phút.-Liên k ết mẫu: nếu mẫu thử bằng 2 nửa viên hoặc 2 viên gạch nguyên đặt

chồng lên nhau thì đượ c liên k ết vớ i nhau bằng lớ p hồ xi măng hoặc vữa xi măng-

cát tiêu chuẩn. Bề dày lớ p vữa gắn không lớ n hơ n 5 mm (hình 1-5)-Hoàn thiện bề mặt mẫu: mặt trên và mặt dướ i của mẫu thử đượ c trát bằng hồ xi măng hoặc vữa xi măng- cát tiêu chuẩn. Bề dày lớ p vữa trát không lớ n hơ n 3mm. Bề mặt lớ p trát giữa hai mặt phải phẳng và song song vớ i nhau.

Lư u ý:

H ồ hoặc vữ a xi măng dùng để trát phẳ ng và liên k ế t mẫ u đượ c làm bằ ng xi

măng poocl ăng PC30 hoặc PCB30 và cát tiêu chuẩ n (theo TCVN 6227:1996). Khi

chuẩ n bị vữ a xi măng-cát thì t ỷ l ệ nướ c và xi măng trong giớ i hạn 0,34÷0,36.

Khi cần thử nhanh, cho phép pha khoảng 2% canxiclorua vào vữ a và sấ ymẫ u đ ã chuẩ n bị trong 6 giờ ở nhiệt độ 80÷90

oC r ồi đ em thử .

-Giữ mẫu trong phòng thí nghiệm không ít hơ n 3 ngày đêm r ồi đem thử.d.Tiến hành thử Tiến hành thử theo trình tự sau:-Đo mẫu bằng thướ c kim loại vớ i sai số các cạnh không lớ n hơ n 1mm. Giá tr ị

mỗi kích thướ c dài của mẫu đượ c tính bằng trung bình cộng giá tr ị của ba lần đo:hai lần đo các cạnh bên song song trên cùng một mặt và một lần đo đườ ng thẳngnằm giữa cùng ở trên mặt đo ấy.

-Đặt mẫu thử lên trên mặt ép-Cho máy chạy từ từ để mặt ép trên tiế p xúc đều trên toàn mặt mẫu thử sau đó

tăng tải tr ọng một cách đều đặn và liên tục vớ i tốc độ 2÷3 daN/cm2.s cho tớ i khimẫu thử bị phá hoại hoàn toàn, tức là khi kim đồng hồ đo áp lực quay tr ở lại.

Hình 1-5: M ẫ u nén g ạch

e. Tính k ết quả:Cườ ng độ chịu nén của từng mẫu thử (R n) đượ c

tính bằng công thức:

)cm/ 2daN(F

PR

n

nn =

Trong đó :Pn : Tải tr ọng phá hoại mẫu khi nén, daN.Fn : Diện tích mặt cắt ngang của mẫu thử khi nén, cm2 .

9







Diện tích mặt cắt ngang của mẫu thử tính bằng trung bình cộng giá tr ị diệntích mặt trên và mặt dướ i mẫu thử đã đo.

Cườ ng độ chịu nén của gạch tính chính xác đến 1%, là trung bình cộng của 5k ết quả trên các mẫu thử.

Khi tính k ết quả của mẫu bằng 2 viên gạch hoặc bằng hai nửa viên có chiều

dày gạch lớ n hơ n 88mm, thì k ết quả thử sẽ nhân vớ i hệ số 1,2.f. Báo cáo k ết quả thí nghiệm:Báo cáo k ết quả thí nghiệm theo mẫu dướ i đây (bảng 1-6)

Bảng 1-6Kích thướ c mẫu

thử (mm)Thứ tự mẫu thínghiệm Chiều

dài(cm)Chiều

r ộng(cm)

Diện tíchmặt cắtF(cm2)

Lực pháhoại mẫu P

(daN)

Cườ ng độ chịu nén R n(daN/cm2)

Ghichú

1

…5

C ườ ng độ chịu nén trung bình của g ạch: Rn=--------daN/cm2

3. Xác định cườ ng độ chịu nén của gạch bê tông tự chèn (TCVN6476:1999):

a. Ý ngh ĩ a của cườ ng độ chịu nén của gạch bê tông tự chèn:Cườ ng độ chịu nén là một chỉ tiêu quan tr ọng để đánh giá mác và chất lượ ng

của gạch, vì vậy cần phải xác định chỉ tiêu này. b. Dụng cụ và thiết bị thử:-Máy ép thủy lực (hình 1-5);-Bay và dụng cụ tr ộn vữac.Chuẩn bị mẫu thử:Chuẩn bị mẫu thử theo trình tự sau:-Lấy 5 mẫu viên gạch nguyên.-Dùng xi măng theo tiêu chuẩn TCVN6260 : 1997 và nướ c để tr ộn hồ xi

măng có độ dẻo tiêu chuẩn.

-Trát hồ xi măng lên hai mặt chịu nén (mặt trên và dướ i của mẫu). Dùng cácmiếng kính để là phẳng hồ xi măng sao cho không còn vết lõm và bọt khí. Chiềudày lớ p hồ xi măng không lớ n hơ n 3mm. Hai mặt trát phải phẳng và song songnhau.

-Các mẫu đượ c đặt trong phòng thí nghiệm không ít hơ n 72 giờ . Lư u ý:

Khi nén, mẫ u ở tr ạng thái ẩ m t ự nhiên. Khi cần thử nhanh có thể dùng xi

măng nhôm hoặc thạch cao khan để trát mặt mẫ u. Sau đ ó mẫ u thử đượ c đặt trong

phòng thí nghiệm không ít hơ n 16 giờ r ồi đ em thử .d.Tiến hành thử:Tiến hành thử theo trình tự sau:

10







-Áp 2 má ép vào mặt trên và mặt dướ i mẫu thử và đặt trên thớ t dướ i của máynén sao cho tâm hai má ép trùng vớ i tâm thớ t nén.

-Tăng tải, tốc độ tăng tải phải đều và bằng 0,6 N/mm2 6 0,2 N/mm2.s cho tớ ikhi mẫu bị phá hoại.

e. Tính k ết quả:

Cườ ng độ nén (R n) của mẫu thử đượ c tính bằng N/mm2

, theo công thức:)/(

F

PR 2

n

nn cmdaN α =

Trong đó:Pn - lực nén phá huỷ mẫu, tính bằng N;Fn - Diện tích má ép, tính bằng mm2;α - Hệ số phụ thuộc chiều cao mẫu thử .Tuỳ theo chiều cao mẫu thử, giá tr ị hệ số α đượ c lấy như sau:α = 1,00 khi chiều cao mẫu thử nhỏ hơ n 70mm;

α = 1,20 khi chiều cao mẫu thử bằng 70mm đến 90mm;α = 1,18 khi chiều cao mẫu thử lớ n hơ n 90mm.Tính trung bình cộng các k ết quả thử. Loại bỏ giá tr ị có sai lệch lớ n hơ n 15%

so vớ i giá tr ị trung bình. K ết quả cuối cùng là giá tr ị trung bình cộng của các giá tr ị hợ p lệ còn lại, chính xác tớ i 0,1N/mm2.

Các chỉ tiêu cơ lý đượ c xác định khi mẫu đã đủ 28 ngày k ể từ ngày sản xuất. f. Báo cáo k ết quả thí nghiệm:Báo cáo k ết quả thí nghiệm theo mẫu dướ i đây (bảng 1-7)

Bảng 1-7

Kích thướ c mẫuthử (mm)

Thứ tự mẫu thínghiệm Chiều

dài(cm)Chiều

r ộng(cm)

Diện tíchmặt cắtFn(cm2)

Lực phá hoạimẫu Pn(daN)

Cườ ng độ chịu nén R n(daN/cm2)

Ghichú

1…5

C ườ ng độ chịu nén trung bình của g ạch bê tông t ự chèn: Rn=----------

daN/cm2

4. Xác định cườ ng độ chịu uốn của gạch xây (TCVN 6355-2:1998):a. Ý ngh ĩ a của cườ ng độ uốn của gạch:Trong khối xây nhiều khi gạch chịu uốn và bị phá hoại, chỉ tiêu này cũng

dùng để đánh giá chất lượ ng của gạch và xác định mác gạch, vì vậy cần phải xácđịnh.

b. Dụng cụ và thiết bị thử:-Máy uốn (hình 1-6);

11







-Bay và dụng cụ tr ộn vữac.Chuẩn bị mẫu thử:Chuẩn bị mẫu thử theo trình tự sau:-Lấy mẫu, số lượ ng mẫu thử là 5 viên gạch

nguyên.

Lư u ý: M ẫ u thử phải ở tr ạng thái ẩ m t ự nhiên. N ế u

mẫ u l ấ y ở nhữ ng nơ i quá ẩ m, tr ướ c khi thử phải giữ không ít hơ n 3 ngày đ êm ở nhiệt độ trong phòng thí

nghiệm hoặc đượ c sấ y ở nhiệt độ 105÷ 110oC trong

thờ i gian 4 giờ .-Nhúng mẫu vào nướ c không quá 5 phút.-Chuẩn bị hồ hoặc vữa xi măng để trát mẫu

bằng xi măng pooclăng loại PC30 hoặc PCB30 và cát tiêu chuẩn (theo TCVN

6227:1996). Khi chuẩn bị vữa xi măng cát, tỷ lệ giữa nướ c và xi măng cần nằmtrong giớ i hạn 0,34÷0,36.

Hình 1-6: Máy uố n

-Trát phẳng mẫu thử bằng hồ xi măng hoặc vữa xi măng - cát tiêu chuẩn hoặcvữa thạch cao vớ i chiều dày lớ p vữa không lớ n hơ n 3mm và chiều r ộng từ 25÷30mm ở vị trí có lực tậ p trung(gối đặt lực và 2 gối đỡ ).

-Giữ mẫu thử tr ướ c khi thử: Nếu sử dụng hồ xi măng hoặc vữaximăng, các mẫu thử đượ c giữ ở nhiệt độ trong phòng thí nghiệmkhông ít hơ n 3 ngày đêm r ồi mớ i đemthử. Nếu sử dụng vữa thạch cao thìgiữ mẫu không ít hơ n 2 giờ r ồi mớ iđem thử.

d. Tiến hành thử:Tiến hành thử theo trình tự sau:-Đo mẫu vớ i sai số các cạnh

không lớ n hơ n 1mm. Chiều cao mẫulà giá tr ị trung bình cộng hai lần đo

chiều cao hai mặt cạnh. Chiều r ộng mẫu là giá tr ị trung bình cộng 2 lần đo chiềur ộng mặt trên và mặt dướ i.

Hình 1-7: S ơ đồ đặt mẫ u g ạch để uố n1.Gố i truyề n t ải tr ọng P

2.V ữ a xi măng; 3.Gố i đỡ

-Đặt mẫu thử trên hai gối tựa, khoảng cách 2 gối l=200 hoặc 180mm. Lựcuốn đặt vào giữa thanh mẫu (hình 1-7)

-Tăng tải đều, liên tục và bằng 15÷ 20 daN/s cho đến khi mẫu bị phá huỷ.e. Tính k ết quả:Cườ ng độ chịu uốn của từng mẫu thử (R u) đượ c tính theo công thức:

)cm/daN(h. b.2

l.P.3R 2

2u

u=

Trong đó :Pu: Tải tr ọng phá hoại mẫu khi uốn, daN;l: Khoảng cách giữa các đườ ng tâm gối đỡ , cm;

12







b: Chiều r ộng mẫu thử, cm;h: Chiều cao mẫu thử, cm.Cườ ng độ chịu uốn của gạch tính chính xác đến 1 daN/cm2 là trung bình cộng

của k ết quả 5 mẫu thử.Khi thử các mẫu của gạch, nếu một mẫu có k ết quả thử vượ t quá 50% giá tr ị

trung bình cườ ng độ chịu uốn của tất cả các mẫu thử, thì k ết quả này loại bỏ. Khiđó cườ ng độ chịu uốn của gạch là trung bình cộng của 4 mẫu còn lại.f.Báo cáo k ết quả thí nghiệm:Báo cáo k ết quả thí nghiệm theo mẫu đướ i đây (bảng 1-8)

Bảng 1-8Kích thướ c mẫu

thử (cm)Thứ tự mẫuthí

nghiệm

Chiềur ộng

(cm)

Chiềucao

(cm)

Khoảng cáchgiữa hai gối đỡ

l (cm)

Lực pháhoại mẫukhi uốnPu(daN)

Cườ ng độ chịu uốn R u(daN/cm2)

Ghichú

1…5

C ườ ng độ chịu uố n trung bình của g ạch: Ru= daN/cm2

5. Xác định tải trọng uốn gãy của ngói (TCVN 4313:1995): a. Ý ngh ĩ a của tải tr ọng uốn gãy ngói:

Ngói phải có khả năng chịu uốn cao để phù hợ p vớ i tr ạng thái làm việc củanó trong công trình. Mặt khác khả năng chịu uốn cao còn để khi ngườ i thợ bướ clên mái ngói sửa chữa, thay thế thì ngói không bị gãy. Khả năng chịu uốn của ngóitheo chiều r ộng của viên tính bằng N/cm.

b. Dụng cụ và thiết bị thử:-Máy uốn-Bay và dụng cụ tr ộn vữac. Chuẩn bị mẫu thử:Chuẩn bị mẫu thử theo trình tự sau:-Lấy mẫu

-Tr ộn vữa xi măng: Dùng xi măng PC30 theo TCVN2682:1999 hoặc xi măngPCB30 theo TCVN 6260:1997 để làm vữa xi măng.

Hình 1-8: S ơ đồ uố n mẫ u ngói

1.Gố i truyề n t ải tr ọng P2.V ữ a xi măng; 3.Gố i đỡ

-Làm phẳng hai đầu và giữa viên ngói(phần gối đỡ và truyền tải tr ọng)

bằng dải vữa xi măng có chiều r ộng20mm, chiều dày không quá 3mm.

-Để mẫu ngoài không khí 12 giờ choxi măng đông k ết

-Ngâm mẫu thử vào nướ c sạch ở nhiệtđộ phòng thí nghiệm. Mẫu đượ c đặt

13







nghiêng trong thùng nướ c, mực nướ c phải cao hơ n cạnh mẫu thử không ít hơ n20mm. Thờ i gian ngâm từ 24 đến 26 giờ .

-Vớ t mẫu ra và đem thử ngay.d. Tiến hành thử:Tiến hành thử theo trình tự sau:

-Đặt mẫu thử như sơ đồ hình 1-8.-Tăng tải đều và bằng 50N/s cho tớ i khi mẫu thử bị gãy.e. Tính k ết quả Tải tr ọng uốn gãy (R u) theo chiều r ộng, tính bằng N/cm, theo công thức:

)/( cm N b

P R u

u =

Trong đó:Pu - là lực uốn gãy mẫu, N.

b - là chiều r ộng đủ của mẫu, cm.

Độ bền uốn là giá tr ị trung bình cộng của 5 viên mẫu, chính xác tớ i 1N/cm.f. Báo cáo k ết quả thí nghiệmBáo cáo k ết quả thí nghiệm theo mẫu sau đây (bảng 1-9)

Bảng 1-9Thứ tự mẫuthí nghiệm

Chiều r ộng đủ của mẫu b (cm)

Tải tr ọng uốngãy mẫu P(N)

Tải tr ọng uốn gãy theochiều r ộng R ( N/cm)

Ghichú

1...5

T ải tr ọng uố n gãy trung bình theo chiề u r ộng: Ru= N/cm.

IV.Xác định cườ ng độ chịu nén của bê tông nặng bằng phươ ng phápkhông phá hoại sử dụng k ết hợ p máy đo siêu âm và súng bật nẩy (TCXD171:1989):

1.Ý ngh ĩ a của phươ ng pháp:Hầu hết khi kiểm tra cườ ng độ của bê tông ta đúc mẫu, bảo dưỡ ng r ồi nén để

xác định. Nhưng cũng có khi việc kiểm tra trên mẫu chưa đảm bảo chính xác hoặccần kiểm tra tr ực tiế p chất lượ ng của bê tông trên k ết cấu công trình phục vụ cho

công tác tổ chức thi công một cách hợ p lý, trong tr ườ ng hợ p này ta có thể dùng phươ ng pháp không phá hoại để xác định cườ ng độ của bê tông.

2.Quy định chung:- Phươ ng pháp xác định cườ ng độ nén của tiêu chuẩn này dựa trên mối tươ ng

quan giữa cườ ng độ nén của bê tông (R) vớ i hai số đo đặc tr ưng của phươ ng phápkhông phá hoại là vận tốc xuyên (v) của siêu âm và độ cứng bề mặt của bê tôngqua tr ị số (n) đo đượ c trên súng thử bê tông loại bật nẩy (quan hệ R-v-n). Ngoài ra,còn sử dụng những số liệu k ĩ thuật có liên quan đến thành phần bê tông.

- Cườ ng độ nén của bê tông đượ c xác định bằng biểu đồ hoặc bảng tra thông

qua vận tốc siêu âm và tr ị số bật nẩy đo đượ c trên bê tông cần thử. Giá tr ị này bằngcườ ng độ nén của một loại bê tông qui ướ c gọi là bê tông tiêu chuẩn dùng để xây

14







dựng biểu đồ và bảng 4-5. Một số thành phần đặc tr ưng của bê tông tiêu chuẩnđượ c qui định như sau:

+ Xi măng pooclăng PC30;+ Hàm lượ ng xi măng 350kg/m3;+ Cốt liệu lớ n: Đá dăm Dmax=40mm;

+ Cốt liệu nhỏ: Cát vàng có Mdl từ 2,0 đến 3,0.- Nếu bê tông cần thử có thành phần khác vớ i bê tông tiêu chuẩn thì cườ ng độ nén của bê tông đượ c hiệu chỉnh bằng các hệ số ảnh hưở ng.

- Để xác định đượ c cườ ng độ nén của bê tông cần thử, phải có những số liệuk ĩ thuật liên quan đến thành phần bê tông cần thử như loại xi măng, hàm lượ ng ximăng sử dụng cho 1m3 bê tông, loại cốt liệu lớ n và đườ ng kính lớ n nhất của nó(Dmax).

- Trong tr ườ ng hợ p có mẫu lưu, cần sử dụng k ết hợ p mẫu lưu để xác địnhcườ ng độ nén của bê tông. Số mẫu lưu sử dụng không ít hơ n 6 mẫu.

- Khi không có đầy đủ những số liệu k ĩ thuật liên quan đến thành phần bêtông cần thử thì k ết quả thu đượ c chỉ mang tính chất định tính.- Không sử dụng phươ ng pháp này để xác định cườ ng độ nén của bê tông

trong những tr ườ ng hợ p sau:+ Bê tông có mác nhỏ hơ n 100 và lớ n hơ n 350;+ Bê tông sử dụng các loại cốt liệu có đườ ng kính lớ n hơ n 70mm;+ Bê tông bị nứt, r ỗ, bị khuyết tật;+ Bê tông bị phân tầng hoặc là hỗn hợ p của nhiều loại bê tông khác nhau;+ Bê tông có chiều dày theo phươ ng đo nhỏ hơ n 100mm.3. Thiết bị đo:-Thiết bị xác định vận tốc siêu âm (hình 1-10)-Thiết bị xác định độ cứng bề mặt của bê tông (hình 1-11)

Thiế t bị sử d ụng để xác định vậnt ố c siêu âm (v)

Hình 1-10: Thiế t bị xác định

vận t ố c siêu âm Hình 1-11: Xác định độ cứ ng bề mặt

của bê tông

Vận tốc siêu âm (v) đượ c xác định theo công thức:

)s/m(10.t

l

v3

= Trong đó:

15







l - Khoảng cách truyền xung siêu âm hay khoảng cách giữa hai đầu thu và phát của máy (mm);

t - Thờ i gian truyền của xung siêu âm (μs). Như vậy, để xác định vận tốc siêu âm (v), cần tiến hành đo hai đại lượ ng là

khoảng cách truyền xung siêu âm (l) và thờ i gian truyền xung siêu âm (t)

- Đo khoảng cách truyền xung siêu âm (l) bằng các dụng cụ đo chiều dài. Saisố đo không vượ t quá 0,5% độ dài cần đo.- Đo thờ i gian truyền xung siêu âm (t) bằng máy đo siêu âm

Những máy đo siêu âm sử dụng để xác định vận tốc siêu âm là những thiết bị chuyên dùng đượ c qui định trong tiêu chuẩn TCXD 14:84. Máy đo siêu âm phảiđượ c kiểm tra tr ướ c khi sử dụng bằng một hệ thống mẫu chuẩn. Những nguyên tắcvề sử dụng, bảo dưỡ ng, kiểm tra và hiệu chỉnh máy phải tuân theo TCXD 14:84.Khi đo thờ i gian truyền xung siêu âm (t), sai số đo có tr ị số không vượ t quá giátr ị tính theo công thức:Δ

)s(1,0t01,0Δ μ+= Trong đó:t- Thờ i gian truyền của xung siêu âm (μs).Thiế t bị sử d ụng để xác định độ cứ ng bề mặt của bê tông.Thiết bị sử dụng để xác định độ cứng bề mặt của bê tông là súng thử bê tông

loại bật nẩy thông dụng (N) vớ i năng lượ ng va đậ p từ 0,225-3 KGm.Súng phải đượ c kiểm tra trên đe chuẩn tr ướ c khi sử dụng và phải đảm bảo

đượ c những tính năng đã ghi trong catalô của máy. Những nguyên tắc về sử dụng, bảo quản, kiểm tra và hiệu chỉnh súng phải tuân theo tiêu chuẩn TCXD 03:1985.

4. Phươ ng pháp đo:Bề mặt bê tông cần thử phải phẳng, nhẵn, không ướ t, không có khuyết tật, nứt

r ỗ. Nếu ở vùng sẽ kiểm tra trên bề mặt bê tông có lớ p vữa trát hoặc lớ p trang trí

thì tr ướ c khi đo các lớ p đó phải đậ p bỏ.Vùng sẽ kiểm tra phải đượ c mài phẳng.Vùng kiểm tra trên bề mặt bê tông phải có diện tích không nhỏ hơ n 400cm2.

Trong mỗi vùng, tiến hành đo ít nhất 4 điểm siêu âm và 10 điểm bằng súng, theothứ tự đo siêu âm tr ướ c, đo bằng súng sau. Nên tránh đo theo phươ ng đổ bê tông.

Công tác chuẩn bị và tiến hành đo siêu âm phải tuân theo TCXD 84:14.

Vận tốc siêu âm của một vùng ( iV ) là giá tr ị trung bình của vận tốc siêu âmtại các điểm đo trong vùng đó (Vi).

Thờ i gian truyền của xung siêu âm tại một điểm đo trong vùng so vớ i giá tr ị trung bình không đượ c vượ t quá ± 0,5 %. Những điểm đo không thỏa mãn điềukiện này phải loại bỏ tr ướ c khi tính vận tốc siêu âm trung bình của vùng thử.

Công tác chuẩn bị và tiến hành đo bằng súng nẩy bê tông loại bật nẩy phảituân theo TCXD 03:1985. Khi thí nghiệm, tr ục của súng phải nằm theo phươ ngngang (góc α=0o) và vuông góc vớ i bề mặt cấu kiện. Nếu phươ ng của súng tạo vớ i

phươ ng ngang một góc α thì tr ị số bậc nẩy đo đượ c trên súng phải hiệu chỉnh theocông thức:

n = nt + Δ n

16









R o- Cườ ng độ nén của vùng kiểm tra thứ i tươ ng ứng vớ i vận tốc siêu âm

iV và tr ị số bật nẩy in đo đượ c trong vùng đó, R o đượ c xác định bằng bảng 1-16Co- Hệ số ảnh hưở ng dùng để xét đến sự khác nhau giữa thành phần bê tông

vùng thử và bê tông tiêu chuẩn. Co đượ c xác định theo công thức:Co = C1.C2.C3.C4

Trong đó:C1 - Hệ số ảnh hưở ng của mác xi măng sử dụng để chế tạo cấu kiện, k ết cấu

xây dựng, lấy theo bảng 1-12C2 - Hệ số ảnh hưở ng của hàm lượ ng xi măng sử dụng cho 1m3 bê tông lấy

theo bảng 1-13C3 - Hệ số ảnh hưở ng của cốt liệu lớ n sử dụng để chế tạo cấu kiện k ết cấu xây

dựng, lấy theo bảng 1-14C4 - Hệ số ảnh hưở ng của đườ ng kính lớ n nhất (Dmax) của cốt liệu lớ n sử dụng

để chế tạo cấu kiện, k ết cấu xây dựng, lấy theo bảng 1-15.

Bảng 1-12Mác xi măng Hệ số ảnh hưở ng của loại mác xi măng, C1

PC30PC40

1,001,04

Bảng 1-13Hàm lượ ng xi măng (kg/m3) Hệ số ảnh hưở ng của hàm lượ ng xi măng, C2

250300

350400450

0,880,94

1,01,061,12

Bảng 1-14Hệ số ảnh hưở ng của cốt liệu lớ n, C3Loại cốt liệu lớ n

v ≤ 4400 (m/s) v > 4400 (m/s)Đá dăm

Sỏi1,001,41

1,001,38

Bảng 1-15Đườ ng kính lớ n nhất của cốt liệu

Dmax , (mm)Hệ số ảnh hưở ng của đườ ng kính lớ n

nhất của cốt liệu, C4

204070

1,031,000,98

Bảng tra xác định cườ ng độ bê tông tiêu chuẩn (daN/cm2). Theo phươ ng pháp

không phá hoại sử dụng k ết hợ p siêu âm và súng bật nẩy (Bảng 1-16)

18







Bảng 1-16Vạch

m/s18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

3500 100 106 110

3550 102 107 112 117 122

3600 103 108 114 120 126 132

3650 100 105 110 116 122 128 134 141 147

3700 101 107 112 117 124 130 136 143 150 157 1633750

108

113

121

126

132

130

146

152

160

167

174

138

3800 108114

120

127

133

140

147

155

162

170

178

186

194

202

3850 118122

128

135

142

150

157

165

172

180

189

198

206

214

3900 122130

137

143

149

158

167

175

184

192

200

209

217

224

232

3950 130137

145

152

160

169

177

186

195

204

212

220

228

237

247

254

4000 138146

153

162

170

180

189

198

207

214

222

280

240

248

259

270

282

4050 155

163

172

181

197

200

208

217

225

233

245

251

263

276

267

288

4100173

183

192

202

210

218

227

236

245

255

268

270

280

302

315

329

4150193

203

212

220

228

238

247

258

270

282

294

307

321

332

350

4200212

219

230

240

249

260

272

286

297

310

324

328

4250231

239

250

262

276

287

300

312

327

341

4300251

263

277

290

301

317

330

347

4350264

277

290

303

318

332

350

4400291

305

320

333

352

4450320

336

353

19







Bài 2: XÁC ĐỊNH CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦAXI MĂNG POOC LĂNG

I. Xác định một số tính chất vật lý của bột xi măng:1. Xác định khối lượ ng thể tích của bột xi măng (TCVN 4030:1985):

a. Ý ngh ĩ a của khối lượ ng thể tích của bột xi măng: Khối lượ ng thể tích của bột xi măng cũng là một chỉ tiêu cần biết khi tính cấ p

phối bê tông. Trong quá trình cất giữ, xi măng hút ẩm và dần dần vón cục, khốilượ ng thể tích của bột xi măng cũng biến đổi, vì vậy phải xác định lại khối lượ ngthể tích của bột xi măng.

b. Dụng cụ và thiết bị thử:- Phễu tiêu chuẩn (hình 2-1);- Ống đong 1lít;- Tủ sấy;

- Cân k ỹ thuật- Thướ c lá.c. Tiến hành thử:Tiến hành thử theo trình tự sau:-Sấy khô và cân ống đong.-Sấy khô bột xi măng 2 giờ ở nhiệt độ 105-

110oC.-Để bột xi măng nguội bằng nhiệt độ trong

phòng.

- Đặt ống dướ i phễu tiêu chuẩn (hình 2-1),để miệng ống cách nắ p đóng mở ở đuôi phễu 50mm, đổ bột xi măng đã sấy khôvào phễu.

Hình 2-1: Phễ u tiêu chuẩ n1.Miệng phễ u; 2. N ắ p đ óng mở 3.Giá đỡ ; 4.Ống đ ong; 5.Bệ đỡ .

-Mở nắ p đóng mở của phễu để bột xi măng chảy xuống ống đong đầy cóngọn.

-Dùng thướ c lá gạt bột xi măng từ giữa ngọn sang hai bên cho bằng miệngống.

-Cân ống dựng bột xi măng. Chú ý gạt nhẹ nhàng, để bột xi măng không bị chấn động và sụt xuống.

d. Tính k ết quả:Khối lượ ng thể tích của bột xi măng tính bằng kg/m3

chính xác tớ i 10kg/m3 theo công thức sau đây:

)/( 3mkg V

mv = ρ

Trong đó:m- Khối lượ ng xi măng trong ống đong, kgV- Thể tích ống đong, m3( V=0,001m3).Khối lượ ng lượ ng thể tích của xi măng là tr ị số trung bình cộng của hai k ết

quả thí nghiệm.e. Báo cáo k ết quả thí nghiệm:Báo cáo k ết quả thí nghiệm theo mẫu dướ i đây ( bảng 2-1)

21







Bảng 2-1Khối lượ ng thể tích của bột xi măng (kg/m3)

Lần thứ nhất Lần thứ hai Tr ị số trung bìnhGhi chú

Khố i l ượ ng l ượ ng thể tích của xi măng ρ v= kg/m3

Lư u ý:

Khi không có phễ u tiêu chuẩ n thì có thể xác định khố i l ượ ng thể tích của bột

xi măng bằ ng phươ ng pháp đơ n giản chỉ bằ ng ố ng đ ong, thướ c và cân sau khi đ ã sấ y khô

2. Xác định độ mịn của bột xi măng (TCVN 4030:1985):a. Ý ngh ĩ a của độ mịn của xi măng:Độ mịn ảnh hưở ng đến nhiều tính chất của xi măng. Xi măng càng mịn thì tốc

độ thủy hóa vớ i nướ c càng nhanh, thờ i gian đông k ết càng ngắn, tốc độ r ắn chắc

cũng tăng lên, tính giữ nướ c tốt và cườ ng độ chịu lực càng cao. Độ mịn là một chỉ tiêu đánh giá chất lượ ng của xi măng và chỉ tiêu này cũng thay đổi theo thờ i gianlưu giữ trong kho.

b. Thiết bị thử:- Sàng có kích thướ c lỗ 0,08mm.- Cân k ỹ thuật- Tủ sấyc. Tiến hành thử:Tiến hành thử theo trình tự sau:-Sấy khô b

ột xi m

ăng

ở nhiệt độ 105- 110

o

C trong 2 giờ -Để nguội bột xi măng đã sấy khô trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng thínghiệm.

-Lau sạch sàng-Cân 50g xi măng đã đượ c sấy khô-Đổ xi măng vào sàng đã đượ c lau sạch, đậy nắ p lại.-Đặt sàng chứa bột xi măng vào máy-Cho máy chạy. Quá trình sàng đượ c coi là k ết thúc nếu mỗi phút lượ ng xi

măng lọt qua sàng không quá 0,05g.-Cân phần bột xi măng còn lại trên sàng.d. Tính k ết quả:Độ mịn của xi măng tính bằng phần tr ăm (%) theo tỷ số giữa khối lượ ng phần

còn lại trên sàng và khối lượ ng mẫu ban đầu, vớ i độ chính xác tớ i 0,1%. Lư u ý :Trong tr ườ ng hợ p sàng bằ ng tay thì mỗ i phút sàng 25 cái và cứ 25 cái

l ại xoay sàng đ i một góc 60o , thỉ nh thoảng l ại dùng chổ i quét mặt sàng.

II. Xác định một số tính chất vật lý của hồ xi măng:1. Xác định lượ ng nướ c tiêu chuẩn của hồ xi măng hay độ dẻo tiêu chuẩn

của hồ xi măng (TCVN 6017:1995):

a. Ý ngh ĩ a của lượ ng nướ c tiêu chuẩn của hồ xi măng (độ dẻo tiêu chuẩn củahồ xi măng):

22







Lượ ng nướ c tiêu chuẩn là lượ ng nướ c tính bằng phần tr ăm khối lượ ng ximăng, để đảm bảo hồ xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn.

Lượ ng nướ c tiêu chuẩn của xi măng càng lớ n thì lượ ng nướ c nhào tr ộn trong bê tông và vữa càng nhiều.

Mỗi loại xi măng có lượ ng nướ c tiêu chuẩn nhất định tùy thuộc vào thành

phần khoáng vật, độ mịn, hàm lượ ng phụ gia, thờ i gian đã lưu kho và điều kiện bảoquản xi măng. Xi măng để lâu bị vón cục thì lượ ng nướ c tiêu chuẩn sẽ giảm.Độ dẻo tiêu chuẩn cũng là một chỉ tiêu cần thiết để xác định thờ i gian đông

k ết của xi măng. b. Dụng cụ và thiết bị thử:- Dụng cụ Vika (hình 2-2)- Cân k ỹ thuật- Ống đong 250 ml- Đồng hồ bấm giây hoặc đồng

hồ cát.c. Tiến hành thử:Tiến hành thử theo trình tự sau:-Gắn kim to vào dụng cụ Vika-Hạ kim to cho chạm tấm đế và

chỉnh kim chỉ về số ″không″ trênthang chia vạch.

-Nhấc kim to lên vị trí chuẩn bị vận hành.

-Cân 500g xi măng, chính xácđến 1g.

-Cân lượ ng nướ c là 125g r ồi đổ vào trong cối tr ộn hoặc dùng ốngđong có vạch chia để đo lượ ng nướ cđổ vào cối tr ộn.

-Đổ xi măng vào nướ c mộtcách cẩn thận để tránh thoát nướ choặc xi măng. Thờ i gian đổ không íthơ n 5 giây và không nhiều hơ n 10

giây. Lấy thờ i điểm k ết thúc đổ hồ xi măng là thờ i điểm ″không″, từ đó tính thờ igian làm tiế p theo.

Hình 2-2: Dụng cụ Vika để xác định độ d ẻo tiêu

chuẩ n và thờ i gian đ ông k ế t của ximăng

a)

Xác định độ d ẻo tiêu chuẩ n và thờ i gian bắ tđầu đ ông k ế t.

b) Xác định thờ i gian k ế t thúc đ ông k ế t

-Khở i động ngay máy tr ộn và cho chạy vớ i tốc độ thấ p trong 90 giây.-Sau 90 giây dừng máy tr ộn khoảng 15 giây để vét gọn hồ ở xung quanh cối

vào vùng tr ộn của máy bằng một dụng cụ vét thích hợ p.- Khở i động lại máy và cho chạy vớ i tốc độ thấ p trong thờ i gian 90 giây nữa.

Tổng thờ i gian chạy máy tr ộn là 3 phút.-Bôi một lớ p dầu vào khâu-Đặt khâu lên tấm đế phẳng bằng thuỷ tinh.

-Đổ ngay hồ vào khâu.-Dùng dụng cụ có cạnh thẳng gạt hồ thừa theo kiểu chuyển động cưa nhẹ

nhàng, sao cho hồ đầy ngang khâu và bề mặt phải phẳng tr ơ n.

23







-Chuyển ngay khâu và dụng cụ tấm đế sang dụng cụ Vika tại vị trí đúng tâmdướ i kim to.

- Hạ kim to từ từ cho đến khi nó tiế p xúc vớ i mặt hồ. Giữ ở vi trí này từ 1 đến2 giây.

-Thả nhanh bộ phận chuyển động để kim to lún thẳng đứng vào trung tâm hồ.

Thờ i điểm thả kim to tính từ thờ i điểm số ″

không″

là 4 phút.-Đọc số trên thang vạch khi kim to ngừng lún.-Ghi lại số đọc, tr ị số đó biểu thị khoảng cách giữa đầu kim to vớ i tấm đế.-Ghi lại lượ ng nướ c của hồ tính theo phần tr ăm khối lượ ng xi măng.-Lau sạch kim to ngay sau mỗi lần thử lún.d. Đánh giá k ết quả:Khi hồ xi măng đạt đượ c một khoảng cách giữa kim to vớ i tấm đế là 6mm ±

1mm thì đó là lượ ng nướ c cho độ dẻo chuẩn, lấy chính xác đến 0,5%. Nếu chưa đạt thì phải lặ p lại phép thử vớ i hồ có khối lượ ng nướ c khác nhau

cho tớ i khi hồ xi măng đạt đượ c một khoảng cách giữa kim to vớ i tấm đế là 6mm ± 1mm.Chú thích: M ọi phươ ng pháp tr ộn khác nhau, dù bằ ng tay hay máy đề u có thể

sử d ụng đượ c miễ n là cho cùng k ế t quả thử như phươ ng pháp quy định theo tiêu

chuẩ n này 2. Xác định thờ i gian đông k ết của hồ xi măng (TCVN 6017:1995):a . Ý ngh ĩ a của thờ i gian đông k ết của hồ xi măng:Sau khi tr ộn xi măng vớ i nướ c, hồ xi măng có tính dẻo cao nhưng sau đó tính

dẻo mất dần. Thờ i gian tính từ lúc tr ộn xi măng vớ i nướ c cho đến khi hồ xi măng

mất dẻo và bắt đầu có khả năng chịu lực gọi là thờ i gian đông k ết.Thờ i gian đông k ết của hồ xi măng bao gồm 2 giai đoạn là thờ i gian bắt đầuđông k ết và thờ i gian k ết thúc đông k ết.

Khi thi công bê tông và vữa cần phải biết thờ i gian bắt đầu đông k ết và thờ igian k ết thúc đông k ết của hồ xi măng để định ra k ế hoạch thi công hợ p lý vì vậycần phải xác định chỉ tiêu này.

b. Dụng cụ và thiết bị thử:- Phòng hoặc một buồng đủ kích thướ c và giữ ở nhiệt độ 27 ± 1oC và độ ẩm

tươ ng đối không nhỏ hơ n 90%.- Dụng cụ Vika (hình 2-2)c. Tiến hành thử:Tiến hành thử thờ i gian bắt đầu đông k ết theo trình tự sau:-Thay kim nhỏ để xác định thờ i gian bắt đầu đông k ết, kim này làm bằng thép

và có hình tr ụ thẳng vớ i chiều dài hữu ích 50mm ± 1mm và đườ ng kính 1,13mm ± 0,05mm. Tổng khối lượ ng của bộ phận chuyển động là 300g ± 1g.

Tiến hành thử theo trình tự sau:-Hiệu chỉnh dụng cụ Vika đã đượ c gắn kim nhỏ bằng cách hạ thấ p kim nhỏ

cho đến tấm đế và chỉnh về số ″không″ trên thang vạch.- Nâng kim lên tớ i vị trí sẵn sàng vận hành.-Đổ hồ có độ dẻo tiêu chuẩn vào đầy khâu Vika và gạt bằng mặt khâu.- Đặt khâu đã có hồ và tấm đế vào phòng dưỡ ng hộ ẩm.

24







- Sau thờ i gian thích hợ p chuyển khâu sang dụng cụ Vika- Đặt khâu ở vị trí dướ i kim.- Hạ kim từ từ cho tớ i khi chạm vào hồ. Giữ nguyên vị trí này trong vòng 1

giây đến 2 giây để tránh vận tốc ban đầu hoặc gia tốc cưỡ ng bức của bộ phậnchuyển động.

-Thả nhanh bộ phận chuyển động và để nó lún sâu vào trong hồ.- Đọc thang số khi kim không còn xuyên nữa.-Ghi lại các tr ị số trên thang số, tr ị số này biểu thị khoảng cách giữa đầu kim

và tấm đế. Đồng thờ i ghi lại thờ i gian từ điểm ″không″.-Lặ p lại phép thử trên cùng một mẫu tại những vị trí cách nhau thích hợ p,

ngh ĩ a là không nhỏ hơ n 10mm k ể từ rìa khâu hoặc từ lần tr ướ c đến lần sau. Lư u ý:

- Thí nghiệm đượ c l ặ p l ại sau nhữ ng khoảng thờ i gian thích hợ p, cách nhau

10 phút.

- Giữ a các l ần thả kim giữ mẫ u trong phòng ẩ m.- Lau sạch kim Vika ngay sau mỗ i l ần thả kim.

- Ghi l ại thờ i gian đ o t ừ đ iể m ″ không

″ khi khoảng cách giữ a kim và đế đạt

4mm ± 1mm và l ấ y đ ó làm thờ i gian bắ t đầu đ ông k ế t, l ấ y chính xác đế n 5

phút. Tiến hành thử thờ i gian k ết thúc đông k ết theo trình tự sau:-Lật úp khâu đã sử dụng ở phần xác định thờ i gian bắt đầu đông k ết lên trên

tấm đế của nó sao cho việc thử k ết thúc đông k ết đượ c tiến hành ngay trên mặt củamẫu mà lúc đầu đã tiế p xúc tấm đế.

-Lắ p kim có gắn sẵn vòng nhỏ để dễ quan sát độ sâu nhỏ khi kim cắm xuống.Áp dụng quá trình mô tả như trong phần xác định thờ i gian bắt đầu đông k ết.Khoảng thờ i gian giữa các lần thả kim cách nhau là 30 phút.

Ghi lại thờ i gian đo, chính xác đến 15 phút, từ điểm ″không″ vào lúc kim chỉ lún 0,5mm vào mẫu và coi đó là thờ i gian k ết thúc đông k ết của xi măng. Đó chínhlà thờ i gian mà chiếc vòng gắn trên kim, lần đầu tiên không để lại dấu trên mẫu.

d. Báo cáo k ết quả thí nghiệm:Báo cáo k ết quả thí nghiệm theo mẫu dướ i đây (bảng 2-2)

Bảng 2-2

Thứ tự mẫu thínghiệm

Thờ i điểmtr ộn xi măng

vớ i nướ c(h,ph)

Thờ i điểm bắt đầu đôngk ết của mẫu

(h,ph)

Thờ i gian bắt đầu đôngk ết của mẫu

(h,ph)

Thờ i điểmk ết thúc

đông k ết củamẫu (h,ph)

Thờ i gian k ếtthúc đông

k ết của mẫu(h,ph)

12

Thờ i gian bắ t đầu đ ông k ế t của xi măng :--------- (h,ph)

Thờ i gian k ế t thúc đ ông k ế t của xi măng :--------- (h,ph)

25







III. Xác định một số tính chất cơ lý của đá xi măng:1. Xác định tính ổn định thể tích của đá xi măng (TCVN 6017:1995):a. Ý ngh ĩ a của tính ổn định thể tích của đá xi măng:Xi măng cần phải ổn định thể tích, để không bị biến dạng và nứt nẻ. Muốn xác

định tính ổn định thể tích của xi măng, phải làm cho CaO tự do, MgO tự do và

sunfoaluminat thủy hóa tr ệt để, r ồi mớ ixem mẫu xi măng có bị biến dạng, nứt nẻ không.

b. Dụng cụ và thiết bị thử:-Vành khâu Lơ satơ liê (hình 2-3)-Cân k ỹ thuật-Dụng cụ tr ộn vữa

Hình 2-3:Vành khâu Lơ sat ơ liê1. Vành khâu; 2. T ấ m kính;

3.Càng khuôn.

c. Tiến hành thử:Tiến hành thử theo trình tự sau:

-Cân 100g bột xi măng-Tr ộn 100g bột xi măng vớ i nướ c để tạo thành hồ xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn.

-Đặt vành khâu Lơ satơ liê lên trên mộttấm kính

-Đổ hồ xi măng đã tr ộn vào đầy vành khâu và giữ cho 2 mép vành khâu thậtsát vào nhau.

-Dùng dao gạt mặt hồ xi măng ngang mặt vành khâu-Đặt tấm kính thứ hai lên trên vành khâu.-Đo khoảng cách giữa hai càng của vành khâu lần thứ nhất: a (mm)-Ngâm vành khâu vào nướ c lạnh 24±2h.-Sau 24±2h lấy mẫu ra-Đo khoảng cách giữa hai càng của vành khâu lần thứ hai:b(mm)-Cho vành khâu vào nồi đun sôi trong 3 h liền-Lấy vành khâu ra để đo khoảng cách giữa hai càng của vành khâu lần thứ

ba:c (mm)d.Tính k ết quả:-Độ nở của xi măng trong nướ c lạnh = b-a (mm)-Độ nở toàn bộ của xi măng = c-a (mm)

Xi măng có độ nở không quá 10mm đượ c coi là có tính ổn định thể tích.Thí nghiệm này phải làm hai lần và tính tr ị số k ết quả trung bình cộng k ết quả của hai lần thí nghiệm đó.

d. Báo cáo k ết quả thí nghiệm theo mẫu dướ i đây (bảng 2-3):Bảng 2-3

Thứ tự thí

nghiệm

Khoảngcách đầutiên (mm)

Khoảngcách khi

ngâm nướ c(mm)

Khoảngcách saukhi luộc

mẫu (mm)

Độ nở trong nướ c

lạnh củamẫu (mm)

Độ nở toàn bộ của

mẫu (mm)

Ghichú

12

26







Độ nở trong nướ c l ạnh của xi măng:........mm

Độ nở toàn bộ của xi măng:.........mm

2. Xác định cườ ng độ chịu uốn và nén của đá xi măng (TCVN 6016:1995):a.Ý ngh ĩ a cườ ng độ chịu uốn và nén của đá xi măng:

Xi măng là vật liệu chất k ết dính, là thành phần quan tr ọng quyết định chấtlượ ng của vữa, bê tông và các loại vật liệu đá nhân tạo khác. Cườ ng độ chịu lựccủa xi măng càng cao thì cườ ng độ chịu lực của vữa, bê tông và các loại vật liệu đánhân tạo khác càng lớ n (khi hàm lượ ng xi măng không đổi). Cườ ng độ chịu lực củaxi măng là một chỉ tiêu quan tr ọng để đánh giá chất lượ ng của xi măng và là căn cứ để xác định cấ p phối của bê tông. Chính vì vậy cần phải xác định cườ ng độ chịuuốn và nén của đá xi măng để sử dụng cho hợ p lý nhằm đạt hiệu quả kinh tế và k ỹ thuật tốt nhất.

b.Yêu câu k ỹ thuật đối vớ i phòng thí nghiệm:

-Phòng thí nghiệm nơ i chế tạo mẫu thử đượ c duy trì ở nhiệt độ 27±

2

o

C vàđộ ẩm tươ ng đối không thấ p hơ n 50%.-Phòng để bảo dưỡ ng mẫu còn trong khuôn đượ c duy trì liên tục ở nhiệt độ 27

± 1oC và độ ẩm tươ ng đối không nhỏ hơ n 90%.-Nhiệt độ của nướ c để ngâm mẫu đượ c duy trì liên tục ở nhiệt độ 27 ± 1oC.c. Dụng cụ và thiết bị thử:-Sàng có kích thướ c của lỗ sàng :2,0; 1,6; 1,0; 0,5; 0,16; 0,08 mm.-Máy tr ộn.-Khuôn.

-Bay-Máy thử uốn-Máy thử nénd. Chuẩn bị mẫu thử:*Chế tạo vữa+Thành phần của vữa:-Tỷ lệ khối lượ ng bao gồm một phần xi măng, ba phần cát tiêu chuẩn và một

nửa phần là nướ c (tỷ lệ nướ c/xi măng =0.5).-Mỗi mẻ cho ba mẫu thử sễ gồm: 450g±2g xi măng, 1350g±5g cát và

225g±1g nướ c.+Định lượ ng mẻ tr ộn:Xi măng, cát, nướ c và thiết bị có cùng nhiệt độ phòng thí nghiệm . Xi măng

và cát đượ c cân bằng cân có độ chính xác đến ±1g. Khi thêm nướ c, dùng ống đongtự động 225ml, có độ chính xác đến ±1ml.

+Tr ộn vữa:Dùng máy tr ộn để tr ộn mỗi mẻ vữa. Máy tr ộn khi đã ở vị trí thao tác, cần tiến

hành như sau:-Đổ nướ c vào cối và thêm xi măng.-Khở i động máy tr ộn ngay và cho chạy ở tốc độ thấ p-Sau 30 giây thêm cát từ từ trong 30 giây

27







-Bật máy tr ộn và cho chạy ở tốc độ cao-Tr ộn thêm 30 giây.-Dừng máy tr ộn trong 90 giây. Trong vòng 15 giây đầu dùng bay cao su cào

vữa bám ở thành cối, ở đáy cối và vun vào giữa cối.-Tiế p tục tr ộn 60 giây nữa ở tốc độ cao.

*Chế tạo mẫu thử +Hình dáng và kích thướ c-Mẫu thử hình lăng tr ụ có kích thướ c 40x40x160mm.+Đúc mẫu-Tiến hành đúc mẫu ngay sau khi chuẩn bị xong vữa.-K ẹ p chặt khuôn và phễu vào bàn dằn.-Dùng một xẻng nhỏ thích hợ p, xúc một hoặc hai lần để r ải lớ p vữa đầu tiên

cho mỗi ngăn khuôn sao cho mỗi ngăn tr ải thành hai lớ p thì đầy (mỗi lần xúckhoảng 300g) và lấy tr ực tiế p từ máy tr ộn

-Dằn 60 cái.-Đổ thêm lớ p vữa thứ hai-Dùng bay nhỏ dàn đều mặt vữa-Lèn chặt lớ p vữa này bằng cách dằn thêm 60 cái.-Nhấc khuôn khỏi bàn dằn-Tháo phễu ra.-Gạt bỏ vữa thừa bằng thanh gạt kim loại-Gạt bỏ vữa thừa trên rìa khuôn.-Đặt một tấm kính kích thướ c 210mm x185mm và dày 60mm lên khuôn.

Cũng có thể dùng một tấm thép hoặc vật liệu không thấm khác có cùng kích thướ c.-Ghi nhãn hoặc đánh dấu các khuôn để nhận biết mẫu.*Bảo dưỡ ng mẫu thử -Đặt ngay các khuôn đã đượ c đánh dấu lên giá nằm ngang trong phòng không

khí ẩm hoặc trong tủ.-Hơ i ẩm phải tiế p xúc đượ c vớ i các mặt bên của khuôn.- Khuôn không đượ c chồng chất lên nhau.*Tháo dỡ ván khuônĐối vớ i các phép thử 24 giờ , việc tháo dỡ khuôn mẫu không đượ c quá 20 phút

tr ướ c khi mẫu đượ c thử.

Đối vớ i các phép thử có tuổi mẫu thờ i gian lớ n hơ n 24 giờ , việc tháo dỡ khuôn tiến hành từ 20 giờ đến 24 giờ sau khi đổ khuôn.

Việc tháo dỡ ván khuôn phải hết sức thận tr ọng.

Chú thích: Việc tháo d ỡ khuôn cũng có thể chậm l ại 24 giờ nế u như vữ a chư acó đủ cườ ng độ yêu cầu để tránh hư hỏng mẫ u. C ần ghi l ại việc tháo khuôn muộntrong báo cáo thí nghiệm.

Mẫu đã tháo khỏi khuôn và đượ c chọn để thử 24 giờ ( hoặc vào 48 giờ nếu dỡ khuôn muộn), đượ c phủ bằng khăn ẩm cho tớ i lúc thử.

-Đánh dấu các mẫu đã chọn để ngâm trong nướ c và tiện phân biệt mẫu saunày, đánh dấu bằng mực chịu nướ c hoặc bằng bút chì.

28







*Bảo dưỡ ng trong nướ cCác mẫu đã đánh dấu đượ c nhận chìm ngay trong nướ c (để nằm ngang hoặc

thẳng đứng, tuỳ theo cách nào thuận tiện) ở nhiệt độ 27± 2oC trong các bể chứathích hợ p. Nếu ngâm mẫu nằm ngang thì để các mặt thẳng đứng theo đúng hướ ngthẳng đứng và mặt gạt vữa lên trên.

Đặt mẫu lên lướ i không bị ăn mòn và cách xa nhau sao cho nướ c có thể vàođượ c cả 6 mặt mẫu. Trong suốt thờ i gian ngâm mẫu, không lúc nào khoảng cáchgiữa các mẫu hay độ sâu của nướ c trên bề mặt mẫu lại nhỏ hơ n 5mm.

Ở mỗi bề mặt chứa, chỉ ngâm những mẫu xi măng cùng thành phần hoá học.Dùng nướ c máy để đổ đầy bể lần đầu và thỉnh thoảng thêm nướ c để giữ cho

mực nướ c không thay đổi. Trong thờ i gian ngâm mẫu không cho phép thay hếtnướ c.

Lấy mẫu cần thử ở bất kì tuổi nào (ngoài 24 giờ hoặc 48 giờ khi tháo khuônmuộn) ra khỏi nướ c không đượ c quá 15 phút tr ướ c khi tiến hành thử. Dùng vải ẩm

phủ lên mẫu cho tớ i khi thử.e.Tiến hành thử cườ ng độ chịu uốn và nén:*Quy định chungDùng phươ ng pháp tải tr ọng tậ p trung để xác định độ bền uốn.

Nửa lăng tr ụ gẫy sau khi thử uốn đượ c đem thử nén lên mặt bên phía tiế p xúcvớ i thành khuôn vớ i diện tích 40mmx40mm.

*Xác định độ bền uốn:Tiến hành thử theo trình tự sau:-Đặt mẫu trên 2 gối tựa của máy thí nghiệm uốn

theo sơ đồ (hình 2-4).-Đặt tải tr ọng theo chiều thẳng đứng bằng con

lăn tải tr ọng vào mặt đối diện của lăng tr ụ -Tăng tải tr ọng dần dần vớ i tốc đọ 50N/s ±

10N/s cho đến khi mẫu gẫy.-Giữ ẩm cho các nửa lăng tr ụ cho đến khi đem

thử độ bền nén.-Tính độ bền uốn, R u, (N/mm2) theo công thức sau:

Hình 2-4: S ơ đồ đặt mẫ u xi

măng khi uố n

3

..5.1

b

l P R u

u = (N/mm2)

Hình 2-5: S ơ đồ đặt mẫ u xi măng

khi nén

Trong đó:Pu: tải tr ọng đặt lên giữa lăng tr ụ khi mẫu bị

gẫy (N);l: khoảng cách giữa các gối tựa (mm);

b: cạnh tiết diện vuông của lăng tr ụ (mm).*Xác định độ bền nén:Tiến hành thử theo trình tự sau:-Đặt mẫu thử cườ ng độ nén như sơ đồ hình 2-5.-Tăng tải tr ọng từ từ vớ i tốc độ 2400±200N/s trong suốt quá trình nén cho

đến khi mẫu bị phá hoại.-Tính độ bền nén, R n (N/mm2) theo công thức:

29







n

nn

F

P R = (N/mm2)

Trong đó:Pn: tải tr ọng nén tối đa lúc mẫu bị phá hoại, (N);

Fn: diện tích tấm ép hoặc má ép, (mm2

),Fn= 40x40 = 1600mm2.Giớ i hạn cườ ng độ chịu nén của vữa xi măng là tr ị số trung bình của 6 k ết quả

thí nghiệm .Từ giớ i hạn cườ ng độ chịu nén và uốn của vữa xi măng tìm đượ c ta k ết luận

về mác xi măng theo tiêu chuẩn hiện hành.

30







Bài 3: XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU K Ỹ THUẬT CỦA CỐT LIỆUĐỂ CHẾ TẠO BÊ TÔNG, HỖN HỢ P BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG

I. Xác định các chỉ tiêu k ỹ thuật của cốt liệu để chế tạo bê tông:1. Xác định khối lượ ng thể tích xốp của cát (TCVN 340:1986):

a. Ý ngh ĩ a của khối lượ ng thể tích xố p của cát:Khối lượ ng thể tích xố p của cát là khối lượ ng một đơ n vị thể tích cát ở tr ạng thái xố p, k ể cả các lỗ r ỗng giữa các hạt cát.

Khối lượ ng thể tích xố p là đại lượ ng cần thiết để tính cấ p phối bê tông vàvữa, để dự tính khối lượ ng cát cần vận chuyển và chọn phươ ng tiện vận tải, để xác định kho chứa, bãi đổ v.v..

Khối lượ ng thể tích xố p của cát thay đổi theo mức độ lèn chặt của cát, vìvậy để đánh giá và so sánh, phải thí nghiệm cát theo điều kiện tiêu chuẩn.

b. Thiết bị:

- Ống đong 1lít (kích thướ c đườ ng kính trong và chiều cao là 108mm)- Loại sàng có kích thướ c mắt sàng 5mm.- Cân k ỹ thuật.c. Chuẩn bị mẫu thử:Chuẩn bị mẫu thử theo trình tự sau:-Lấy 5÷10kg (tuỳ theo lượ ng sỏi trong cát) mẫu theo TCVN 337:1986-Sấy đến khối lượ ng không đổi.-Để nguội mẫu đến nhiệt độ phòng r ồi sàng qua lướ i sàng có kích thướ c

mắt sàng 5mm.d. Tiến hành thử:-Lấy cát đã chuẩn bị ở trên, đổ từ độ cao 10cm vào ống đong sạch, khô và

cân sẵn cho đến khi cát tạo thành hình chóp trên miệng ống đong.-Dùng thướ c kim loại gạt ngang miệng ống r ồi đem cân.e. Tính k ết quả:Khối lượ ng thể tích xố p của cát (ρv) đượ c tính theo công thức:

)m/kg(v

mm 312v

−=ρ

Trong đó :m1 : Khối lượ ng ống đong, kg;

m2 : Khối lượ ng ống đong chứa cát ngang miệng, kg;v : Thể tích ống đong, m3

Khối lượ ng thể tích xố p của cát là trung bình cộng k ết quả của hai lần thử.f. Báo cáo k ết quả thí nghiệm: theo bảng 3-1

Bảng 3-1

Thứ tự thínghiệm

Khối lượ ngống đong,m1 (kg)

Khối lượ ng ốngđong đựng đầy

cát, m2 (kg)

Khối lượ ng thể tíchxố p của mẫu cát, ρv

(kg/m3)Ghi chú

1

2

31







Khố i l ượ ng thể tích xố p của cát ρ v= kg/m3.

2. Xác định độ ẩm của cát (TCVN 341:1986):a. Ý ngh ĩ a của độ ẩm của cát:Khi độ ẩm của cát thay đổi, thì thể tích và khối lượ ng thể tích của cát ở

tr ạng thái xố p tự nhiên thay đổi khá lớ n do màng nướ c hấ p thụ trên bề mặt hạtcát tr ươ ng phồng lên hay bị xẹ p xuống.K ết quả thí nghiệm sau đây (bảng 3-2) vớ i một loại cát ở những độ ẩm

khác nhau cho thấy rõ sự thay đổi đó.Bảng 3-2

Độ ẩm của cát, W( %) 0 2 5 10 15 18 20 30Khối lượ ng thể tích

xố p, ρv (kg/m3)1500 1180 1150 1220 1500 1770 1890 2160

Độ tăng giảm của ρv

( %)0 -22 -23 -18 0 +18 +26 +44

Độ tăng giảm thể tíchtự nhiên của cát (%)

0 30 37 35 15 0 -5 -10

Sự thay đổi này sẽ ảnh hưở ng đến k ết quả tính toán cấ p phối bê tông. Mặtkhác, khi sử dụng cát ẩm để sản xuất bê tông phải tính đến lượ ng nướ c trong cátđể giảm tươ ng ứng lượ ng nướ c nhào tr ộn bê tông mớ i không làm ảnh hưở ng đếntính chất hỗn hợ p bê tông và bê tông sau này. Vớ i ý ngh ĩ a đó cần phải xác địnhđộ ẩm của cát tr ướ c khi sử dụng.

b.Thiết bị thử:-Cân k ĩ thuật.-Tủ sấy.c. Tiến hành thử:Tiến hành thử theo trình tự sau:-Mẫu thử độ ẩm của cát có khối lượ ng không ít hơ n 0,5 kg đượ c cân chính

xác đến 0,1% (m1).-Đổ cát vào khay và sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 105÷110oCđến khối lượ ng

không đổi. Trong quá trình sấy cứ 30 phút tr ộn cát một lần.-Để nguội cát đến nhiệt độ trong phòng r ồi cân chính xác đến 0,1% (m

2).

d. Tính k ết quả:Độ ẩm của cát (W) đượ c tính theo công thức:

(%)100xm

mmW

2

21 −= .

Trong đó:m1 : Khối lượ ng mẫu thử tr ướ c khi sấy khô, g;m2 : Khối lượ ng mẫu thử sau khi sấy khô, g;Cần tiến hành hai lần thử vớ i hai mẫu thử lấy từ mẫu trung bình và độ ẩm

của cát là tr ị số trung bình cộng k ết quả của hai lần thử.e. Báo cáo k ết quả thí nghiệm: theo bảng 3-3

32







Bảng 3-3

Thứ tự thí nghiệm

Khối lượ ng mẫuthử tr ướ c khi sấym1 (g)

Khối lượ ng mẫuthử sau khi sấym2 (g)

Độ ẩm củamẫu thử W(%)

Ghi chú

12

Độ ẩ m của cát W = %

3.Xác định thành phần hạt và môđun độ lớ n của cát (TCVN342:1986):a. Ý ngh ĩ a của thành phần hạt và mô đun độ lớ n của cát:Thành phần hạt và môđun độ lớ n của cát biểu thị tỷ lệ phối hợ p các cấ p hạt

trong cát, nó quyết định độ r ỗng và tỷ diện của cát, do đó ảnh hưở ng lớ n đến

lượ ng dùng xi măng, lượ ng dùng nướ c, tính công tác của hỗn hợ p bê tông độ đặc và cườ ng độ của bê tông. b. Thiết bị thử:

Hình 3-1: Bộ sàng.

-Cân k ĩ thuật.-Tủ sấy.-Bộ sàng (hình 3-1)c. Tiến hành thử:Tiến hành thử theo trình tự sau:-Lấy 2kg cát theo TCVN 337:1986-Sấy ở nhiệt độ 105÷1100C đến khối lượ ng

không đổi.-Sàng mẫu cát đã sấy qua sàng có kích thướ c

mắt sàng 5mm.-Cân lấy 1000g cát dướ i sàng có kích thướ c

mắt sàng là 5mm để xác định thành phần hạt cátkhông có sỏI

-Sàng mẫu thử đã chuẩn bị đượ c ở trên qua bộ lướ i sàng có kích thướ c mắtsàng là 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14mm.

-Có thể tiến hành sàng bằng tay hoặc bằng máy. Khi sàng bằng tay thì thờ i

gian kéo dài đến khi kiểm tra thấy trong 1 phút lượ ng cát lọt qua mỗi sàngkhông lớ n hơ n 0,1% khối lượ ng mẫu thử.

-Sau khi k ết thúc việc sàng, tiến hành cân lượ ng cát còn lại trên mỗi lướ isàng chính xác đến 1%.

Chú thích:

Cho phép xác định thờ i gian sàng bằ ng phươ ng pháp đơ n giản sau:

Đặt t ờ giấ y xuố ng d ướ i mỗ i l ướ i sàng r ồi sàng đề u, nế u không có cát l ọt

qua sàng thì thôi không sàng nữ a.

Khi sàng bằ ng máy thì thờ i gian đ ó đượ c qui định cho t ừ ng loại máy theo

kinh nghiệm.

33







d. Tính k ết quả:*Lượ ng sót riêng biệtLượ ng sót riêng biệt trên sàng có kích thướ c mắt sàng là i (ai) đượ c tính

theo công thức:

(%)100x

m

ma i

i =

Trong đó:mi: Khối lượ ng cát còn lại trên sàng kích thướ c mắt sàng là i, g.m: Khối lượ ng mẫu thử trên sàng, (%).Lượ ng sót riêng biệt trên sàng tính chính xác đến 0,1%.*Lượ ng sót tích lũy-Lượ ng sót tích lũy trên sàng có kích thướ c mắt sàng i (Ai) là tổng lượ ng

sót riêng biệt trên các sàng có kích thướ c mắt sàng lớ n hơ n nó và lượ ng sót riêng biệt trên chính sàng đó.

Lượ ng sót tích lũy đượ c tính theo công thức:Ai=a2,5 + a1,25 +...ai

Trong đó:a2,5 ...ai: Lượ ng sót riêng biệt trên các sàng có kích thướ c mắt sàng từ 2,5

đến kích thướ c mắt sàng i (%).Lượ ng sót tích lũy tính chính xác đến 0,1%*Mô đun độ lớ nMô đun độ lớ n của cát (Mđl) (tr ừ sỏi có kích thướ c hạt lớ n hơ n 5mm) đượ c

tính theo công thức:

100

AAAAA

M14,0315,0623,025,15,2

dl

++++

= Trong đó:A2,5;A1,25;A0,63;A0.315;A0,14: Lượ ng sót tích lũy trên các kích thướ c mắt sàng

tươ ng ứng là: 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14mm.Mô đun độ lớ n của cát (Mđl) đượ c tính chính xác tớ i 0,1%.Khi xác định thành phần hạt và mô đun độ lớ n của cát phải tiến hành thí

nghiệm vớ i 2 mẫu.K ết quả thí nghiệm là trung bình cộng của hai phép thử vớ i sự chênh lệch

không quá 2%.

e. Báo cáo k ết quả thí nghiệm:K ết quả xác định thành phần hạt của cát đượ c ghi vào bảng 3-4.

Bảng 3 -4

Thứ tự thínghiệm

Kích thướ cmắt sàng,

i(mm)

Khối lượ ngcát sót trênsàng, mi(g)

Lượ ng sótriêng biệt

ai(%)

Lượ ng sóttích lũyAi(%)

Ghi chú

12

Từ thành phần hạt của cát đã xác định đượ c, vẽ đườ ng biểu diễn cấ p phốihạt bằng dạng đườ ng cong gấ p khúc vào biểu đồ chuẩn (hình 3-2).

34







Nếu đườ ng biểu diễn cấ p phối hạt nằm trong phạm vi cho phép thì loại cátđó có đủ tiêu chuẩn về thành phần hạt để chế tạo bê tông, ngh ĩ a là thành phầnhạt của cát cần phải thõa mãn theo TCVN 1770:1986 (bảng 3- 5).

Bảng 3 - 5Kích thướ c mắt sàng, mm 2,5 1,25 0,63 0,315 0,14

Lượ ng sót tích lũy trên sàng, % 0÷20 15÷45 35÷70 70÷90 90÷100 -K ế t luận về thành phần hạt và mô đ un độ l ớ n:………….

4. Xác định khối lượ ng thể tích xốp của đá dăm (sỏi) (TCVN1772:1987):

a. Ý ngh ĩ a của khối lượ ng thể tích xố p của đá dăm (sỏi):Khối lượ ng thể tích xố p là khối lượ ng của một đơ n vị thể tích khi xác định

vớ i một hỗn hợ p các hạt đá dăm hay sỏi, bao gồm cả lỗ hổng giữa các hạt. Vì

vậy khối lượ ng thể tích xố p luôn luôn nhỏ hơ n khối lượ ng thể tích của đá dămhay sỏi. Đây là đại lượ ng cần biết để tính độ xố p (độ hổng) của đá dăm (sỏi),đồng thờ i cũng cần cho qua trình tính toán cấ p phối bê tông, dự tính khối lượ ngđá dăm (sỏi) để xác định phươ ng tiện vận chuyển hoặc khi xác định thể tích khochứa, diện tích bãi chứa đá dăm (sỏi) ở các xí nghiệ p, công tr ườ ng xây dựng đềuVớ i ý ngh ĩ a đó cần phải xác định khối lượ ng thể tích xố p của đá dăm (sỏi).

b. Thiết bị thử:- Cân thươ ng nghiệ p loại 50kg- Thùng đong có thể tích 2; 5; 10; 20 lít- Phễu chứa vật liệu (hình 3-4)- Tủ sấyc. Tiến hành thử:Tiến hành thử theo trình tự sau:-Sấy khô đá dăm (sỏi) đến khối lượ ng

không đổi r ồi để nguội-Cho đá dăm (sỏi) đã sấy khô vào phễu.-Đặt thùng đong dướ i cửa quay (kích thướ c

thùng đong chọn theo bảng 3-7), miệng thùngcách cửa quay 10cm theo chiều cao.

-Xoay cửa quay cho vật liệu r ơ i tự do xuốngthùng đong cho tớ i khi đầy có ngọn. Dùng thanhgỗ gạt bằng tươ ng đối mặt thùng r ồi đem cân.

Bảng 3-7Kích thướ c thùng đong (mm)Kích thướ c lớ n nhất của

hạt, mmThể tích thùngđong (lít) Đườ ng kính Chiều cao

Không lớ n hơ n 10Không lớ n hơ n 20

Không lớ n hơ n 40Lớ n hơ n 40

25

1020

137185

234294

136186

233294

Hình 3-4: Phễ u chứ a vật liệu

1.Phễ u chứ a vật liệu hình tròn

2.C ử a quay3.Giá đỡ 3 chân bằ ng sắ tt φ 10

4.Thùng đ ong

5.V ật kê

35







d. Tính k ết quả:Khối lượ ng thể tích xố p ( ) của đá dăm (sỏi) đượ c xác định theo công

thức:vxρ

)m/kg(v

mm 312vx

−=ρ

Trong đó:m1: Khối lượ ng thùng đong, kg;m2: Khối lượ ng thùng đong có mẫu vật liệu, kg;V : Thể tích thùng đong, m3.Khối lượ ng thể tích xố p đượ c lấy bằng giá tr ị trung bình số học của k ết quả

hai lần thử, tính chính xác tớ i 10kg/m3. Cần xác định hai lần, trong đó vật liệu đãlàm lần tr ướ c không dùng để thí nghiệm lần sau.

Chú thích:

-Có thể xác định khố i l ượ ng thể tích xố p ở tr ạng thái khô t ự nhiên trong

phòng.-N ế u không có phễ u tiêu chuẩ n có thể xác định khố i l ượ ng thể tích xố pbằ ng phươ ng pháp đơ n giản t ươ ng t ự như xác định khố i l ượ ng thể tích xố p của

bột xi măng.e. Báo cáo k ết quả thí nghiệm:Báo cáo k ết quả thí nghiệm theo bảng 3-8

Bảng 3-8

Thứ tự thí

nghiệm

Khối lượ ngthùng đong,

m1 (g)

m2: Khốilượ ng thùng

đong có mẫuvật liệu, m2(g)

Thể tíchthùng đong,

V(m3)

Khối lượ ng thể tích xố p của đá

dăm (sỏi),

vxρ (kg/m3)

Ghi chú

12

Khố i l ượ ng thể tích xố p của đ á d ăm (sỏi), vxρ = (g/cm3 )

5. Xác định độ hổng giữ a các hạt đá dăm (sỏi) (TCVN 1772:1987):a.Khái niệm và ý ngh ĩ a của độ hổng:

Độ hổng của đá dăm (sỏi) là đại lượ ng đánh giá mức độ r ỗng trong một hỗnhợ p đá dăm (sỏi) bao gồm nhiều hạt khác nhau và giữa chúng có khoảng tr ốngnhất định (còn goị là khoảng hổng).

Độ hổng của đá dăm (sỏi) có ảnh hưở ng chất lượ ng của chúng như khả năng chịu lực, tỷ lệ cấ p phối hạt khi chế tạo bê tông. Vớ i ý ngh ĩ a đó nên cần phảixác định độ hổng của đá dăm (sỏi).

b. Cách xác định độ hổng giữa các hạt đá dăm (sỏi):Độ hổng (Vh) giữa các hạt đá dăm (sỏi) đượ c xác định bằng công thức:

(%)100.

1000.

1V

v

vxh ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜

⎝

⎛

ρ

ρ−=

Trong đó:

vρ : Khối lượ ng thể tích của đá dăm (sỏi), g/cm3

36







vxρ : Khối lượ ng thể tích xố p của đá dăm (sỏi), kg/m3

Độ hổng (Vh) giữa các hạt đá dăm (sỏi) đượ c lấy bằng giá tr ị trung bình số học của k ết quả hai lần thử tính chính xác tớ i 0,1%.

c. Báo cáo k ết quả thí nghiệm:Báo cáo k ết quả thí nghiệm theo bảng 3-9

Bảng 3-9Thứ tự

thínghiệm

Khối lượ ng thể tích của đá dăm

(sỏi), g/cm3

Khối lượ ng thể tích xố p của đá

dăm (sỏi), kg/m3

Độ hổng (Vh)của đá dăm

(sỏi),% Ghi chú

12

Độ hổ ng của đ á d ăm (sỏi), V h = %

6. Xác định thành phần hạt của đá dăm (sỏi) (TCVN 1772:1987):a. Ý ngh ĩ a của thành phần hạt của đá dăm (sỏi):Thành phần hạt và đườ ng kính hạt lớ n nhất Dmax của đá dăm (sỏi) có liên

quan đến độ r ỗng, lượ ng dùng xi măng và thành phần vữa trong bê tông. Cấ p phối của đá càng xấu thì độ r ỗng càng lớ n, Dmax càng nhỏ thì tổng diện tích mặtngoài càng lớ n, như vậy sẽ làm tăng lượ ng vữa xi măng để nhét kín và bao bọcmặt ngoài các hạt cốt liệu. Vì vậy cốt liệu lớ n phải có cấ p phối hợ p lý và Dmax lớ n sẽ tốt. Tuy vậy còn tùy thuộc vào mật độ cốt thép, tiết diện k ết cấu và

phươ ng pháp thi công mà lựa chọn loại cốt liệu lớ n có Dmax cho phù hợ p. b. Thiết bị thử:- Cân k ỹ thuật- Bộ sàng tiêu chuẩn- Tủ sấyc. Chuẩn bị mẫu:Tiến hành thử theo trình tự sau:-Sấy khô đến khối lượ ng không đổi để nguội tớ i nhiệt độ phòng-Cân lấy mẫu 3kg.d. Tiến hành thử:Tiến hành thử theo trình tự sau:-Đặt bộ sàng tiêu chuẩn chồng lên nhau theo thứ tự mặt sàng lớ n ở trên.-Đổ dần mẫu cốt liệu vào sàng. Chiều dày lớ p cốt liệu đổ vào mỗi sàng

không đượ c quá kích thướ c của hạt lớ n nhất trong sàng.-Sàng mẫu.-Cân khối lượ ng còn lại trên từng sàng

Lư u ý:

Quá trình sàng đượ c k ế t thúc khi nào sàng liên t ục trong một phút mà khố il ượ ng các hạt l ọt qua mỗ i sàng không vượ t quá 0,1% t ổ ng số khố i l ượ ng các hạt

nằ m trên sàng đ ó. Khi sàng phải để cho đ á d ăm nhỏ (sỏi) chuyể n động t ự do trênmặt l ướ i sàng. Không dùng tay xoa hoặc ấ n vật liệu l ọt qua sàng.

37







e. Tính k ết quả:-Tính lượ ng sót trên mỗi sàng (%) theo công thức:

100.m

ma i

i =

Trong đó:mi- Khối lượ ng đá dăm còn lại trên từng sàng, gm- Khối lượ ng đá dăm đem sàng, g

Tính lượ ng sót tích lũy theo công thức:Ai=a70 + a40 +...+ ai (%)

Trong đó:a70 ...ai: Lượ ng sót riêng biệt trên các sàng có kích thướ c mắt sàng từ 70

đến kích thướ c mắt sàng i (%).Lượ ng sót tích lũy tính chính xác đến 0,1%

f. Báo cáo k ết quả thí nghiệm:Đem k ết quả thu đượ c, dựngđườ ng biểu diễn thành phần hạt (hayđườ ng biểu diễn cấ p phối). K ẻ hai tr ục toạ độ thẳng góc nhau. Trên tr ục hoành ghikích thướ c lỗ sàng (mm) theo chiều tăngdần; trên tr ục tung ghi phần tr ăm lượ ngsót tích luỹ của mỗi sàng. Nối các điểmvừa thu đượ c, ta có đườ ng biểu diễnthành phần dạng như hình 3-5. Hình 3-5 : Biể u đồ xác định thành phần

hạt của cố t liệu l ớ nHai giá tr ị Dmax và Dmin lấy theo kíchthướ c mắt sàng gần nhất của bộ sàng tiêuchuẩn

7. Xác định hàm lượ ng hạt thoi, hạt dẹt trong đá dăm (sỏi) (TCVN1772:1987):

a. Ý ngh ĩ a của hàm lượ ng hạt thoi, hạt dẹt trong đá dăm (sỏi):Hạt thoi và hạt dẹt là những hạt có kích thướ c lớ n nhất vượ t quá 3 lần kích

thướ c nhỏ nhất.

Các hạt này chịu lực kém, dễ gãy vỡ nên ảnh hưở ng xấu đến khả năng chịulực của bê tông; vì vậy phải khống chế không quá 35% khối lượ ng.

b. Thiết bị thử:- Cân- Thướ c k ẹ p- Bộ sàng tiêu chuẩnc. Chuẩn bị mẫu:-Dùng bộ sàng tiêu chuẩn để sàng đá dăm (sỏi) đã sấy khô thành từng cỡ

hạt, tuỳ theo cỡ hạt khối lượ ng mẫu đượ c lấy theo bảng 3-12

38







Bảng 3-12

Cỡ hạt (mm) Khối lượ ng mẫu (kg), không nhỏ hơ n5-10

10-20

20-4040-70Lớ n hơ n 70

0,251,00

5,0015,0035,00

d.Tiến hành thử:Tiến hành thử theo trình tự sau:-Đầu tiên nhìn băng mắt, chọn ra những hạt thấy rõ chiều dày hoặc chiều

ngang của nó nhỏ hơ n hoặc bằng 1/3 chiều dài. Khi có nghi ngờ thì dùng thướ ck ẹ p để xác định chính xác.

- Phân loại xong đem cân các hạt thoi, dẹt và các hạt còn lại.e.Tính k ết quả:Hàm lượ ng hạt thoi, dẹt (Td) trong đá dăm (sỏi) đượ c tính bằng phần tr ăm

theo khối lượ ng, chính xác tớ i 1% theo công thức:

(%)100.1

m

mT d =

Trong đó:m1 - Khối lượ ng các hạt thoi, dẹt, g;m - Khối lượ ng đá dăm(sỏi ) đem thử ban đầu, g;Hàm lượ ng hạt thoi, dẹt (Td) trong đá dăm (sỏi) lấy bằng trung bình số học

của k ết quả hai mẫu thử.f. Báo cáo k ết quả thí nghiệm: theo bảng 3-13

Bảng 3-13


Khối lượ ngmẫu thử (g)

Khối lượ ng hạtthoi, dẹt m1 (g)

Hàm lượ ng hạtthoi, dẹt (Td)

(%)Ghi chú

12

-Hàm l ượ ng hạt thoi, d ẹt (T d )%:

8. Xác định độ ẩm của đá dăm (sỏi) (TCVN 1772:1987):a. Ý ngh ĩ a của độ ẩm của đá dăm (sỏi):Khi sử dụng đá dăm (sỏi) để sản xuất bê tông, phải tính đến lượ ng nướ c

chứa trong đá dăm (sỏi) để giảm lượ ng nướ c nhào tr ộn bê tông. Độ ẩm tối đa củađá dăm (sỏi) không lớ n bằng độ ẩm của cát. Nướ c chủ yếu bám ngoài mặt hạt,chứ không chứa ở các khoảng tr ống giữa các hạt, vì các khoảng tr ống đó lớ n nênnướ c dễ dàng thoát đi. Tuy nhiên do khối lượ ng đá dăm (sỏi) trong bê tông r ấtlớ n (khoảng 1200-1300kg/m3) nên độ ẩm của cốt liệu tuy nhỏ nhưng lượ ng nướ cđưa vào trong bê tông cũng khá lớ n. Nếu không k ể đến lượ ng nướ c đó khi thi

39







công thì độ nhão của hỗn hợ p bê tông sẽ tăng lên, làm giảm chất lượ ng của bêtông.

b.Thiết bị thử:- Cân k ỹ thuật- Tủ sấy

c.Chuẩn bị mẫu:Mẫu thử lấy theo bảng 3-14

Bảng 3-14

Kích thướ c lớ n nhất của hỗn hợ p hạt, mm Khối lượ ng mẫu (kg), không nhỏ hơ nKhông lớ n hơ n 10 1,0Không lớ n hơ n 20 1,0Không lớ n hơ n 40 2,5Không lớ n hơ n 70 5,0

Lớ n hơ n 70 10,0

d. Tiến hành thử:Tiến hành thử theo trình tự sau:-Mẫu lấy ra đem cân ngay-Sấy khô đến khối lượ ng không đổi.-Cân lại mẫu đã đượ c sấy khô.e. Tính k ết quả:Độ ẩm (W) của đá dăm (sỏi) đượ c tính băng phần tr ăm theo khối lượ ng

chính xác tớ i 0,1% theo công thức:%100.

mW 1

o

o

m

m−=

Trong đó:m1- Khối lượ ng mẫu tự nhiên, (g);mo- Khối lượ ng mẫu sau khi sấy khô,(g);Độ ẩm lấy bằng trung bình số học của các k ết quả hai mẫu thử.f. Báo cáo k ết quả thí nghiệm:Báo cáo k ết quả thí nghiệm theo bảng 3-15

Bảng 3-15


Khối lượ ngmẫu thử tr ướ ckhi sấy m1 (g)

Khối lượ ngmẫu thử sau

khi sấy m2 (g)

Độ ẩm củamẫu thử W(%)

Ghi chú

12

Độ ẩ m của mẫ u đ á:W(%)=

40







II. Xác định các chỉ tiêu k ỹ thuật của hỗn hợ p bê tông:1. Xác định độ sụt của hỗn hợ p bê tông (TCVN 3106:1993):a. Ý ngh ĩ a của độ sụt của hỗn hợ p bê tông:

Độ sụt là chỉ tiêu quan tr ọng nhất của hỗn hợ p bê tông, nó đánh giá khả năng dễ chảy của hỗn hợ p bê tông dướ i tác dụng của tr ọng lượ ng bản thân hoặc

rung động.Độ lưu động đượ c xác định bằng độ sụt (SN, cm) của khối hỗn hợ p bêtông trong khuôn hình nón cụt có kích thướ c tùy thuộc vào cỡ hạt lớ n nhất củacốt liệu. Khi độ sụt thích hợ p phù hợ p vớ i đặc điểm của k ết cấu và phươ ng phápthi công sẽ giúp cho quá trình thi công đượ c dễ dàng, độ đặc, cườ ng độ của bêtông sẽ tăng. Như vậy độ sụt liên quan đến khả năng thi công và chất lượ ng của

bê tông, do đó cần phải xác định. b. Thiết bị thử: (hình 3-7)

Hinh 3-7 : Các d ụng cụ

xác định độ sụt

-Khuôn thử độ sụt

-Thanh thép tròn tr ơ n đườ ng kính 16mm, dài 600hai đầu múp tròn.-Phễu đổ hỗn hợ p.-Thướ c lá kim loại-Tấm đế c. Lấy mẫu chuẩn bị thử:Thể tích hỗn hợ p bê tông cần có:- 8 lít khi cỡ hạt lớ n nhất của cốt liệu bê tông tớ i

40mm;-24 lít khi cỡ hạt cốt liệu lớ n nhất là 70 hoặc

100mm.d. Tiến hành thử:Tiến hành thử theo trình tự sau:-Chọn khuôn: Dùng khuôn N1 để thử hỗn hợ p bê tông có cỡ hạt lớ n nhất

của cốt liệu tớ i 40mm, khuôn N2 để thử hỗn hợ p bê tông có cỡ hạt lớ n nhất củacốt liệu tớ i 70mm hoặc 100mm.

-Tẩy sạch bê tông cũ -Dùng giẻ ướ t lau mặt trong của khuônvà dụng cụ khác mà trong quá trình

thử tiế p xúc vớ i hỗn hợ p bê tông.

-Đặt khuôn lên nền ẩm, cứng, phẳng không thấm nướ c.-Đứng lên gối đặt chân để giữ cho khuôn cố định trong cả quá trình đổ và

đầm hỗn hợ p bê tông trong khuôn.-Đổ hỗn hợ p bê tông qua phễu vào khuôn làm 3 lớ p, mỗi lớ p chiếm khoảng

một phần ba chiều cao của khuôn.- Sau khi đổ từng lớ p dùng thanh thép tròn chọc đều trên toàn mặt hỗn hợ p

bê tông từ xung quanh vào giữa. Khi dùng khuôn N1 mỗi lớ p chọc 25 lần, khidùng khuôn N2 mỗi lớ p chọc 56 lần. Lớ p đầu chọc suốt chiều sâu, các lớ p sauchọc xuyên sâu vào lớ p tr ướ c khoảng 2÷3cm. Ở lớ p thứ ba vừa chọc vừa thêm để

giữ mức hỗn hợ p luôn đầy hơ n miệng khuôn.-Thêm hỗn hợ p bê tông cho đầy khuôn-Gạt phẳng mặt

41







-Rút khuôn theo phươ ng thẳng đứng từ từ trong khoảng 5-10s-Đặt khuôn sang bên cạnh khối hỗn hợ p bê tông vừa rút khuôn-Đo chênh lệch chiều cao giữa miệng khuôn vớ i điểm cao nhất của khối

hỗn hợ p chính xác tớ i 0,5cm. Lư u ý:

Thờ i gian thử tính t ừ lúc bắ t d ầu đổ hỗ n hợ p bê tông vào côn cho t ớ i thờ iđ iể m nhấ t côn khỏi khố i hỗ n hợ p phải đượ c tiế n hành không ng ắ t quãng và

không chế không quá 150 giây.

N ế u khố i hỗ n hợ p bê tông sau khi nhấ c khỏi khuôn bị đổ hoặc t ạo thànhhình khố i khó đ o thì phải tiến hành lấy mẫu khác theo TCVN 3105:1993 để thử lại.

e.Tính k ết quả:-Khi dùng côn N1 số liệu đo đượ c làm tròn tớ i 0,5cm, chính là độ sụt của

hỗn hợ p bê tông cần thử.

-Khi dùng côn N2 số liệu đo đượ c phải tính chuyển về k ết quả thử theo côn N1 bằng cách nhân vớ i hệ số 0,67.f. Điều chỉnh thành phần vật liệu để đạt độ sụt:Khi kiểm tra độ sụt có thể xảy ra các tr ườ ng hợ p sau:- Độ sụt thực tế bằng độ sụt yêu cầu.- Độ sụt thực tế nhỏ hơ n hay lớ n hơ n độ sụt yêu cầu.*Cách giải quyết như sau:- Nếu độ sụt thực tế nhỏ hơ n độ sụt yêu cầu khoảng 2-3cm thì phải tăng

thêm 5 lít nướ c cho 1 m3 bê tông- Nếu độ sụt thực tế nhỏ hơ n độ sụt yêu cầu 4cm tr ở lên thì phải tăng cả

nướ c và xi măng sao cho tỷ lệ NX

không thay đổi cho tớ i khi nào hỗn hợ p bê

tông đạt độ sụt theo yêu cầu.Trong tr ườ ng hợ p này cần chú ý r ằng: để tăng một cấ p độ sụt khoảng 2-

3cm cần thêm 5 lít nướ c như vậy khi độ sụt thiếu 4cm tr ở lên thì cần tính lượ ngxi măng tươ ng ứng cần tăng để đảm bảo chất lượ ng của bê tông.

- Nếu độ sụt thực tế lớ n hơ n độ sụt yêu cầu khoảng 2-3cm thì phải tăngthêm lượ ng cốt liệu cát và đá (sỏi) khoảng 2-3% so vớ i khối lượ ng ban đầu.

-Nếu độ sụt thực tế lớ n hơ n độ sụt yêu cầu khoảng 4-5cm tr ở lên thì phảităng thêm đồng thờ i lượ ng cốt liệu cát, đá (sỏi) và xi măng khoảng 5% so vớ ikhối lượ ng ban đầu.

2. Đúc mẫu bê tông (TCVN 3105:1993):a. Ý ngh ĩ a của việc đúc mẫu bê tông:Để xác định cườ ng độ chịu lực của bê tông cũng như các chỉ tiêu k ỹ thuật

khác như độ tách vữa, độ tách nướ c v.v. ta cần đúc mẫu bê tông. Các chỉ tiêu k ỹ thuật của hỗn hợ p bê tông cần xác định phụ thuộc nhiều vào quá trình đúc mẫunhất là khâu đầm chặt, vì vậy cần phải đúc mẫu bê tông đúng theo qui định.

b. Thiết bị thử:- Khuôn đúc mẫu (hình 3-8)- Đầm (hình 3-9)

42







c. Cách đúc mẫuTiến hành thử theo trình tự sau: Khi hỗ n hợ p có độ cứ ng trên 20 giây hoặc có độ sụt d ướ i 4cm:

-Nếu khuôn có chiều cao 150mm tr ở xuống thì đổ hỗn hợ p vào khuônthành một lớ p.

-Nếu khuôn có chiều cao trên 150mm thì đổ hỗn hợ p vào khuôn thành hailớ p.-Đổ xong lớ p đầu thì k ẹ p chặt khuôn lên bàn rung tần số 2800- 3000

vòng/phút, biên độ 0,35-0,5mm r ồi rung cho tớ i khi thoát hết bọt khí lớ n và hồ xi măng nổi đều. Sau đó đổ và đầm như vậy tiế p lớ p 2.

-Dùng bay gạt bỏ hỗn hợ p thừa và xoa phẳng mặt mẫu. Khi hỗ n hợ p có độ cứ ng 10-20 giây hoặc có độ sụt 5-9cm

-Nếu khuôn có chiều cao 150mm tr ở xuống thì đổ hỗn hợ p vào khuônthành một lớ p.

-Nếu khuôn có chiều cao trên 150mm thìđổ hỗn hợ p vào khuôn thành hai lớ p.-Sau đó đầm hỗn hợ p trong khuôn bằng

đầm dùi hoặc bằng bàn rung.-Khi dùng đầm dùi thì sử dụng loại đầm

có tần số 7200 vòng/phút, đườ ng kính dùikhông to quá ¼ kích thướ c nhỏ nhất của viênmẫu.

Khi hỗ n hợ p có độ sụt t ừ 10 cm tr ở lên

-Nếu khuôn có chiều cao ≤ 100mm thì đổ hỗn hợ p vào khuôn thành một lớ p.

-Nếu khuôn có chiều cao từ 150-200mmthì đổ hỗn hợ p vào khuôn thành hai lớ p.

-Nếu khuôn có chiều cao 300mm thì đổ hỗn hợ p vào khuôn thành ba lớ p.

-Sau khi đổ từng lớ p bê tông thì dùngthanh thép tròn đườ ng kính 16mm, dài 600chọc đều từng lớ p, mỗi lớ p bình quân 10cm2 chọc một cái. Lớ p đầu chọc tớ i đáy, lớ p sau

chọc xuyên vào lớ p tr ướ c.

Hình 3-9 : Máy đầm rung.

Hình 3-8 : Khuôn đ úc mẫ u bêtông

hình l ậ p phươ ng

- Chọc xong dùng bay gạt bê tông thừa và xoa phẳng mặt mẫu.Các viên đúc trong khuôn tr ụ sau khi đầm đượ c làm phẳng mặt như sau:- Tr ộn hồ xi măng đặc (tỉ lệ N/X=0,32 - 0,36). Sau khoảng 2-4 giờ , chờ cho

mặt mẫu se và hồ xi măng co ngót sơ bộ, tiến hành phủ mặt mẫu bằng lớ p hồ mỏng tớ i mức tối đa.

- Phủ xong dùng tấm kính, hoặc tấm thép phẳng là phẳng mặt mẫu.Chú thích:

Khi đ úc mẫ u ngay t ại đ iể m sản xuấ t hoặc thi công thì cho phép đầm hỗ n

hợ p bê tông trong khuôn bằ ng các thiế t bị thi công hoặc bằ ng các thiế t bị có khả năng đầm chặt bê tông trong khuôn t ươ ng đươ ng như bê tông khố i đổ .

43







3. Xác định khối lượ ng thể tích của hỗn hợ p bê tông nặng (TCVN3108:1993):

a. Ý ngh ĩ a của khối lượ ng thể tích của hỗn hợ p bê tông nặng:Khối lượ ng thể tích của hỗn hợ p bê tông sau khi đã đầm chặt phản ảnh mức

độ đặc của bê tông.

Khối lượ ng thể tích của hỗn hợ p bê tông nặng đượ c dùng để xác định thể tích thực tế của mẻ tr ộn thí nghiệm từ đó điều chỉnh liều lượ ng vật liệu cho 1m3 hỗn hợ p bê tông khi tính toán cấ p phối bê tông.

b.Thiết bị thử:-Thùng kim loại hình tr ụ dung tích 5lít có đườ ng kính trong và chiều cao

bằng 186 mm để thử hỗn hợ p bê tông có cỡ hạt lớ n nhất của cốt liệu tớ i 40mm- Thùng kim loại hình tr ụ dung tích 15 lít có đườ ng kính trong và chiều cao

bằng 267mm để thử hỗn hợ p bê tông có cỡ hạt lớ n nhất của cốt liệu tớ i 70-100mm.

-Thiết bị đầm-Có thể sử dụng khuôn đúc mẫu thử cườ ng độ kích thướ c qui định củaTCVN 3105:1993 để kiểm tra khối lượ ng thể tích của hỗn hợ p bê tông.

c. Tiến hành thử:Tiến hành thử theo trình tự sau:-Xác định khối lượ ng thùng hoặc khuôn chính xác tớ i 0,2%.-Đổ và đầm hỗn hợ p bê tông trong thùng hoặc khuôn theo TCVN

3105:1993.-Đầm xong dùng thướ c lá thép cắt bỏ phần hỗn hợ p thừa-Gạt mặt hỗn hợ p cho bằng vớ i miệng thùng hoặc khuôn-Lau sạch hỗn hợ p dính bên ngoài-Xác định khối lượ ng của thùng hoặc khuôn chứa hỗn hợ p bê tông chínhxác tớ i 0,2%.d. Tính k ết quả:Khối lượ ng thể tích của hỗn hợ p bê tông (kg/m3) tính theo công thức:

V

mm 1−=ρ (kg/m3)

Trong đó:m- Khối lượ ng thùng hoặc khuôn chứa hỗn hợ p bê tông, kg

m1- Khối lượ ng thùng hoặc khuôn, kgV- Thể tích của thùng hoặc khuôn, m3.Khối lượ ng thể tích của hỗn hợ p bê tông (kg/m3), làm tròn tớ i 10kg/m3 là

giá tr ị trung bình cộng của ba mẫu thử của cùng một hỗn hợ p bê tông.4. Xác định thể tích thự c tế của mẻ trộn hỗn hợ p bê tông nặng (TCVN

3108:1993):Sau khi kiểm tra độ sụt và điều chỉnh vật liệu để hỗn hợ p bê tông đạt độ sụt

yêu cầu cần tính thể tích thực tế của mẻ tr ộn hỗn hợ p bê tông đã thí nghiệm. Thể tích thực của mẻ tr ộn thí nghiệm đượ c tính theo công thức sau:

vh

1111m ρ

ÐC NXV +++= , lít

44







Trong đó : - Vm : Thể tích thực của mẻ tr ộn thí nghiệm, lít.- X1 ; N1 ; C1 ; Đ1 : Lượ ng xi măng, nướ c, cát, đá (sỏi) đã dùng

cho mẻ tr ộn thí nghiệm sau khi kiểm tra k ể cả nguyên vật liệu thêm vào (khikhông đạt độ sụt yêu cầu), kg.

III. Xác định các chỉ tiêu k ỹ thuật của bê tông:1. Bảo dưỡ ng mẫu bê tông (TCVN 3105:1993):a. Ý ngh ĩ a của việc bảo dưỡ ng mẫu bê tông:Để kiểm tra các chỉ tiêu k ỹ thuật của bê tông ta có thể dùng nhiều phươ ng

pháp khác nhau hoặc gián tiế p hoặc tr ực tiế p, nhưng phươ ng pháp đúc và kiểmtra tr ực tiế p trên mẫu là phươ ng pháp tươ ng đối đơ n giản đượ c áp dụng phổ biếntrong thực tế hiện nay. Độ chính xác của phươ ng pháp này cũng phụ thuộc vàoquá trình bảo dưỡ ng mẫu bê tông vì vậy cần phải bảo dưỡ ng mẫu theo đúng quiđịnh.

b. Cách bảo dưỡ ng:-Các mẫu dùng để kiểm tra chất lượ ng bê tông thươ ng phẩm để thiết k ế mác bê tông sau khi đúc đượ c phủ ẩm trong khuôn ở nhiệt độ phòng cho tớ i khitháo khuôn r ồi đượ c bảo dưỡ ng tiế p trong phòng dưỡ ng hộ tiêu chuẩn có nhiệtđộ 27±20C, độ ẩm 95÷100% cho đến ngày thử mẫu.

-Thờ i hạn giữ mẫu trong khuôn là 16÷24 giờ đối vớ i mác bê tông 100 tr ở lên, 2 hoặc 3 ngày đêm đối vớ i mác bê tông có phụ gia chậm đóng r ắn hoặc mác75 tr ở xuống

-Trong quá trình vận chuyển mẫu về phòng thí nghiệm, các mẫu phải đượ cgiữ không để mất ẩm bằng cách phủ cát ẩm, mùn cưa ẩm hoặc đóng trong túi nilông.

-Tất cả các viên mẫu đượ c ghi rõ kí hiệu ở mặt không tr ực tiế p chất tải.2.Xác định khối lượ ng thể tích của bê tông (TCVN 3115:1993):a.Ý ngh ĩ a của khối lượ ng thể tích của bê tông:Khối lượ ng thể tích của bê tông là khối lượ ng của 1 đơ n vị thể tích của bê

tông ở tr ạng thái tự nhiên k ể cả lỗ r ỗng bên trong viên bê tông và độ r ỗng giacông (nếu có) đối vớ i bê tông ở tr ạng thái hoàn toàn khô.

Cũng như đối vớ i vật liệu khác, khối lượ ng thể tích của bê tông càng nhỏ thì độ r ỗng càng lớ n. Điều đó có ảnh hưở ng xấu đến một số tính chất cơ lí của bê

tông, đặc biệt là cườ ng độ, tính thấm nướ c và hút nướ c của bê tông. b.Chuẩn bị mẫu thử:Khối lượ ng thể tích của bê tông tùy theo yêu cầu đượ c tiến hành thử ở một

trong bốn tr ạng thái khác nhau về độ ẩm như sau:- Sấy khô tớ i khối lượ ng không đổi;- Khô tự nhiên trong không khí;- Bảo dưỡ ng trong điều kiện tiêu chuẩn;- Bão hòa nướ c.Khối lượ ng thể tích của bê tông đượ c xác định trên 3 viên mẫu có hình khối

lậ p phươ ng, tr ụ, lăng tr ụ, hoặc hình dáng bất kì.*Nếu khối lượ ng thể tích của bê tông cần phải xác định ở tr ạng thái khô

hoàn toàn:

45







-Các mẫu đượ c sấy khô ở nhiệt độ 105÷110oC cho tớ i khi khối lượ ng khôngthay đổi. Khối lượ ng không thay đổi là khối lượ ng mà chênh lệch giữa hai lầncân k ế tiế p nhau cách nhau 24 giờ không vượ t quá 0,2%.

*Nếu khối lượ ng thể tích của bê tông cần phải xác định ở tr ạng thái tự nhiên trong không khí:

-Để mẫu trong không khí ở nhiệt độ phòng ít nhất 7 ngày đêm.*Nếu khối lượ ng thể tích của bê tông cần phải xác định ở tr ạng thái bảodưỡ ng trong điều kiện tiêu chuẩn:

-Mẫu đã đượ c để trong môi tr ườ ng nhiệt độ 27±2oC, độ ẩm 95÷100% sau20 ngày.

*Nếu khối lượ ng thể tích của bê tông cần phải xác định ở tr ạng thái bão hòanướ c:

-Đặt mẫu vào thùng ngâm, đổ nướ c ngậ p 1/3 chiều cao mẫu và ngâm như vậy trong 1 giờ .

-Đổ thêm nướ c ngậ p đến 2/3 chiều cao mẫu và ngâm như vậy trong 1 giờ nữa.-Đổ nướ c ngậ p trên mặt trên của mẫu khoảng 5cm và giữ mức nướ c ở độ

cao này tớ i khi mẫu bão hòa nướ c.- Sau khi ngâm nướ c 24 giờ thì vớ t mẫu ra, dùng giẻ ẩm lau mặt ngoài r ồi

cân.-Mẫu đượ c coi là bão hòa nướ c khi sau 2 lần cân k ế tiế p nhau khối lượ ng

mẫu chênh lệch nhau không quá 0,2%.c.Tiến hành thử:

Tiến hành thử theo trình tự sau:*Xác đị nh khố i l ượ ng mẫ u:

-Cân từng viên mẫu chính xác tớ i 0,2%. Khối lượ ng thể tích bê tông yêucầu thử ở tr ạng thái nào thì phải cân các viên mẫu đã chuẩn bị ở tr ạng thái đó.

*Xác đị nh thể tích của mẫ u:

Khi mẫu là khối lậ p phươ ng, tr ụ hay lăng tr ụ thì đo kích thướ c từng viênr ồi xác định thể tích theo chỉ dẫn của phươ ng pháp đo và xác định thể tích củaviên mẫu đá thiên nhiên ở bài 1.

d.Tính k ết quả:Khối lượ ng thể tích của từng viên mẫu đượ c tính theo công thức:

)T/m,kg/m,g/cm(Vmρ 333

VV =

Trong đó:m- Khối lượ ng của viên mẫu ở tr ạng thái cần thử, (g);Vv- Thể tích của viên mẫu, (cm3).Khối lượ ng thể tích của bê tông đượ c tính bằng kg/m3 chính xác tớ i

10kg/m3 là trung bình số học của ba k ết quả thử trên ba viên trong cùng một tổ mẫu.

3. Xácđị

nh cườ

ngđộ

nén củ

a bê tông nặ

ng theo phươ

ng pháp phá hủ

ymẫu (TCVN 3118:1993):

a. Ý ngh ĩ a của cườ ng độ nén của bê tông nặng:

46







Cườ ng độ nén là một tính chất cơ bản của bê tông. Cườ ng độ nén là cơ sở để xác định mác bê tông theo cườ ng độ chịu nén, mác bê tông theo cườ ng độ chịu nén lại đượ c dùng để thiết k ế cấ p phối bê tông. Như vậy cườ ng độ nén làmột chỉ tiêu quan tr ọng để đánh giá chất lượ ng của bê tông.

Việc xác định giớ i hạn cườ ng độ nén của bê tông thườ ng dựa trên cơ sở nén

các mẫu bê tông hình khối. b.Thiết bị thử:- Máy nén-Thướ c lá kim loại;c.Chuẩn bị thử:Chuẩn bị thử theo trình tự sau:-Chuẩn bị mẫu thử nén theo nhóm mẫu. Mỗi nhóm mẫu gồm 3 viên. Khi sử

dụng bê tông khoan cắt từ k ết cấu, nếu không có đủ 3 viên thì đượ c phép lấy 2viên làm một nhóm mẫu thử.

-Việc lấy hỗn hợ p bê tông, đúc bảo dưỡ ng, khoan cắt mẫu bê tông và chọnkích thướ c viên mẫu thử nén phải đượ c tiến hành theo TCVN 3105:1993.-Việc chuẩn bị để xác định cườ ng độ nén của bê tông là viên mẫu lậ p

phươ ng kích thướ c 150x150x150mm. Các viên mẫu lậ p phươ ng kích thướ c kháctiêu chuẩn và các viên mẫu tr ụ sau khi thử nén phải đượ c tính đổi k ết quả thử về cườ ng độ viên chuẩn.

-Kiểm tra và chọn hai mặt chịu nén của các viên mẫu thử sao cho:. Khe hở lớ n nhất giữa chúng vớ i thướ c thẳng đặt áp sát xoay theo các

phươ ng không vượ t quá 0,05mm trên 100mm tính từ điểm tì thướ c.. Khe hở lớ n nhất giữa chúng vớ i thành thướ c k ẻ góc vuông khi đặt thành

kia áp sát các mặt k ề bên các mẫu lậ p phươ ng hoặc các đườ ng sinh của mẫu tr ụ không vượ t quá 1mm trên 100mm tính từ điểm tì thướ c trên mặt kiểm tra.

. Đối vớ i các viên mẫu lậ p phươ ng và các viên nửa dầm đã uốn không lấymặt tạo bở i đáy khuôn đúc và mặt hở để đúc mẫu làm hai mặt chịu nén.

Trong tr ườ ng hợ p các mẫu thử không thõa mãn các yêu cầu trên thì mẫu phải đượ c gia công lại bằng cách mài bớ t hoặc làm phẳng mặt bằng một lớ p hồ xi măng không dày quá 2mm. Cườ ng độ của một lớ p xi măng này khi thử phảikhông đượ c thấ p hơ n một nửa cườ ng độ dự kiến sẽ đạt của mẫu bê tông.

d.Tiến hành thử:

Tiến hành thử theo trình tự sau:*Xác đị nh di ện tích ch ị u l ự c của mẫ u:

-Đo chính xác tớ i 1mm các cặ p cạnh song song của hai mặt chịu nén (đốivớ i mẫu lậ p phươ ng) các cặ p đườ ng kính vuông góc vớ i nhau từng đôi một trêntừng mặt chịu nén (đối vớ i mẫu tr ụ)

-Xác định diện tích hai mặt chịu nén trên và dướ i theo các giá tr ị trung bìnhcủa các cặ p cạnh hoặc của các cặ p đườ ng kính đã đo. Diện tích chịu lực của mẫukhi đó chính là trung bình số học diện tích của hai mặt.

Diện tích chịu lực khi thử các nửa viên dầm đã uốn gãy đượ c tính bằng

trung bình số học diện tích các phần chung giữa các mặt chịu nén phía trên và phía dướ i các đệm thép tươ ng ứng.*Xác đị nh t ải tr ọng phá hoại mẫ u:

47







-Chọn thang lực thích hợ p của máy để khi nén tải tr ọng phá hoại nằm trongkhoảng 20÷80% tải tr ọng cực đại của thang lực nén đã chọn. Không đượ c nénmẫu ngoài thang lực trên.

-Đặt mẫu vào máy nén sao cho một mặt chịu nén đã chọn nằm đúng tâmthớ t dướ i của máy.

-Vận hành máy nhẹ nhàng cho mặt trên của máy tiế p cận vớ i thớ t trên củamáy.-Tăng tải liên tục vớ i tốc độ không đổi và bằng 6±4 daN/cm2.giây cho tớ i

khi mẫu bị phá hoại (Dùng tốc độ gia tải nhỏ đối vớ i bê tông có cườ ng độ thấ p,tốc độ gia tải lớ n đối vớ i bê tông có cườ ng độ cao). Lực tối đa đạt đượ c là giá tr ị tải tr ọng phá hoại mẫu.

e.Tính k ết quả:-Tính cườ ng độ chịu nén của từng viên mẫu:Cườ ng độ nén từng viên mẫu bê tông (R n) đượ c tính bằng (daN/cm2) theo

công thức:)/(. 2cmdaN

F

P k R

n

nn =

Trong đó:Pn- Tải tr ọng phá hoại, (daN);Fn- Diện tích chịu lực nén của viên mẫu, (cm2);k - Hệ số tính đổi k ết quả thử nén các viên mẫu bê tông kích thướ c khác

chuẩn về cườ ng độ của viên mẫu kích thướ c 150x150x150mm.Giá tr ị k lấy theo bảng 3-16.

Bảng 3-16Hình dáng và kích thướ c của mẫu (mm) Hệ số tính đổi α Mẫu lậ p phươ ng

100x100x100150x150x150200x200x200300x300x300

Mẫu tr ụ 71,4x143 và 100x200

150x300200x400

0,911,001,051,10

1,161,201,24

-Tính cườ ng độ chịu nén của của nhóm mẫu bê tông:.So sánh các giá tr ị cườ ng độ nén lớ n nhất và nhỏ nhất vớ i cườ ng độ nén

của viên mẫu trung bình..Nếu cả hai giá tr ị đó đều không lệch quá 15 % so vớ i cườ ng độ nén của

viên mẫu trung bình thì cườ ng độ nén của bê tông đượ c tính bằng trung bình số học của ba k ết quả thử trên ba viên mẫu.

. Nếu một trong hai giá tr ị đó lệch quá 15% so vớ i cườ ng độ nén của viên

mẫu trung bình thì bỏ cả hai k ết quả lớ n nhất và nhỏ nhất. Khi đó cườ ng độ néncủa bê tông là cườ ng độ nén của một viên mẫu còn lại.

48







.Nếu tổ mẫu bê tông chỉ có hai viên thì cườ ng độ nén của bê tông đượ c tính bằng trung bình số học k ết quả thử của hai viên mẫu đó.

f. Báo cáo k ết quả thí nghiệm:Báo cáo k ết quả thí nghiệm theo mẫu sau (bảng 3-17 )

Bảng 3-17Mẫu số

Hình dạngmẫu

Kíchthướ c

Lực nén phá hoạimẫu (daN)

Cườ ng độ chiụ nén (daN/cm)2 Ghi chú

123

C ườ ng độ chịu nén trung bình của bê tông ở tuổ i chuẩ n Rn= daN/cm2:

49







Bài 4 : XÁC ĐỊNH CẤP PHỐI BÊ TÔNGBẰNG PHƯƠ NG PHÁP TRA BẢNG K ẾT HỢ P VỚ I THỰ C NGHIỆM

I. Khái quát chung:1.Ý ngh ĩ a của việc xác định cấp phối bê tông:

Xác định cấ p phối bê tông là tìm ra tỷ lệ hợ p lý các loại nguyên vật liệunướ c, xi măng, cát, đá hoặc sỏi cho 1m3 bê tông để đạt các chỉ tiêu k ỹ thuật và

kinh tế phù hợ p vớ i điều kiện thực tế tại công tr ườ ng.

2. Các cách biểu thị cấp phối bê tông:Thành phần của bêtông thườ ng đượ c biểu thị khối lượ ng xi măng (kg) và

thể tích cốt liệu(m3) nướ c(l). Cũng có thể biểu thị bằng tỷ lệ về khối lượ ng (hoặc

thể tích) trên một đơ n vị khối lượ ng (hoặc thể tích) xi măng. Nếu tr ộn bê tông

trong phòng thí nghiệm, hoặc tại tr ạm tr ộn có hệ thống định lượ ng tự động thì

cấ p phối bê tông đượ c biểu thị bằng khối lượ ng các loại vật liệu dùng trong 1m3

bê tông (kg)3.Các cách xác định cấp phối bê tông:Để xác định cấ p phối bê tông có thể thực hiện bằng 2 phươ ng pháp

-Xác định cấ p phối bê tông bằng phươ ng pháp tính toán k ết hợ p vớ i thực

nghiệm-Xác định cấ p phối bê tông bằng phươ ng pháp tra bảng k ết hợ p vớ i thực

nghiệmTrong nội dung giáo trình lý thuyết đã trình bày cách xác định cấ p phối

bêtông bằng phươ ng pháp tính toán k ết hợ p vớ i thực nghiệm. Nội dung phầnhướ ng dẫn thí nghiệm sẽ giớ i thiệu cách xác định cấ p phối bê tông bằng phươ ng

pháp tra bảng k ết hợ p vớ i thực nghiệm.

II. Xác định cấp phối bê tông bằng phươ ng pháp tra bảng k ết hợ p vớ ithự c nghiệm:

1. Nguyên tắc của phươ ng pháp:Căn cứ vào điều kiện cơ bản về nguyên vật liệu, độ sụt và mác bê tông yêu

cầu ta sử dụng bảng tra để xác định sơ bộ thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông x

sau đó tiến hành kiểm tra bằng thực nghiệm theo vật liệu thực tế sẽ thi công trên

công tr ườ ng và điều chỉnh để có cấ p phối bê tông phù hợ p nhất.

2.Các bướ c thự c hiện: Bướ c 1: Tra bảng để xác đị nh sơ bộ thành phần vật li ệu cho 1m

3bê tông.

Căn cứ vào:-Loại mác xi măng

-Độ sụt

-Cỡ hạt lớ n nhất của cốt liệu (Dmax)-Mác bê tông

Để tra bảng xác định sơ bộ thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông (các bảng từ

4-2 đến 4-13)

Sau khi tra bảng tìm đượ c thành phần vật liệu cho 1m3

bê tông cần lậ p 3thành phần định hướ ng.

- Thành phần 1 (thành phần cơ bản) như đã tra bảng .

50







- Thành phần 2 là thành phần tăng 10% xi măng so vớ i lượ ng xi măng ở thành phần 1. Lượ ng nướ c như thành phần 1.Thành phần cốt liệu lớ n và nhỏ

cũng tính lại theo lươ ng xi măng và lượ ng nướ c đã hiệu chỉnh.

-Thành phần 3 là thành phần giảm 10% xi măng so vớ i lượ ng xi măng ở thành phần 1. Lượ ng nướ c như thành phần 1. Thành phần cốt liệu lớ n và nhỏ

cũng tính lại theo lượ ng xi măng.Chú ý: Khi tra bảng, cố t liệu biể u thị bằ ng m

3 như ng để bướ c kiể m tra thự c

nghiệm đượ c chính xác ta cần chuyể n cách biể u thị t ừ thể tích sang khố i l ượ ng

(kg).

Để chuyể n cách biể u thị t ừ thể tích sang khố i l ượ ng (kg) cần sử d ụng số liệu về khố i l ượ ng thể tích xố p của cát và đ á d ăm (kg/m

3 ) thự c t ế xác định đượ c

ở bài thí nghiệm số 3.Cách tra bảng, chuyển cách biểu thị từ thể tích sang khối lượ ng (kg) và lậ p

3 thành phần định hướ ng thể hiện ở ví dụ sau:

Ví dụ:S ử d ụng bảng tra để xác định sơ bộ và l ậ p 3 thành phần định hướ ng liề ul ượ ng vật liệu cho 1m

3 bê tông M250, dùng xi măng PCB30, đ á d ăm

Dmax=40mm, độ sụt 6-8cm. Thự c t ế xác định đượ c ρ vcht =1350kg/m3 ;

ρ vdht =1400kg/m3 , khố i l ượ ng riêng của xi măng là: 3,0 kg/l; của cát và đ á là

2,6kg/l.Ta thực hiện như sau:

Từ điều kiện về nguyên vật liệu và mác bê tông yêu cầu tra bảng 4-5 có:

Thành phần I:

XI=405 kg

CI=0,427m3

ĐI=0,858m

3

NI=185 lít

Vớ i ρvcht=1350kg/m3 ; ρvdht=1400kg/m

3 ta có:

XI=405 kg

CI=0,427m

3x 1350kg/m

3= 576,45kg

ĐI=0,858m3 x 1400kg/m

3 =1201,2 kg

NI=185 lít

Tỷ lệ: 2,2185

405== N

X

Tỷ lệ: 48,02,1201

45,576==

D

C

Thành phần II:

Tăng 10% xi măng: x= 405.0,1=40,5 kg Δ

Thể tích bê tông tăng: b=Δ l x

x5,13

3

5,40==

Δ

ρ

51







Để thể tích bê tông không thay đổi thì thể tích hoàn toàn đặc của cát và đá

phải giảm đúng bằng thể tích hoàn toàn đặc của xi măng tăng (hay thể tích bê

tông tăng)

Tức là: Vc giảm+ Vđ giảm=13,5 lít

hay lit DC

d c

giam5,13

giam=+

ρ ρ

Từ lit DC

d c

giam5,13

giam=+

ρ ρ và tỷ lệ 48,0=

D

C vớ i c ρ = d ρ = 2,6kg/l.

Ta tính đượ c:Cgiảm=11,4 kg

Đgiảm=23,7 kg

Vậy ta có liều lượ ng vật liệu thành phần II là:

X

II

=405 +40,5 kgCII= 576,45-11,4=565 kg

ĐII=1201,2-23,7=1177,5 kg

NII=185 lít

Thành phần III là:

Giảm 10% xi măng: x= 405.0,1=40,5 kg Δ

Tươ ng tự như tính thành phần II, khi lượ ng xi măng giảm thì lượ ng cát đá

sẽ tăng lên, ta có liều lượ ng vật liệu thành phần III là:

XIII

=405 -40,5 kg=364,5 kg

CIII

= 576,45+11,4=588 kg

ĐIII=1201,2+23,7=1225 kg

NIII

=185 lít

Bướ c 2: Ki ể m tra bằng thự c nghi ệm:

Sau khi lậ p 3 thành phần định hướ ng ta tiến hành kiểm tra bằng thực

nghiệm vớ i nguyên vật liệu thực tế sẽ thi công. Khi thí nghiệm phải đồng thờ itiến hành kiểm tra 3 thành phần đã xác định ở bướ c sơ bộ, thông qua đó chọn

thành phần đáp ứng yêu cầu về chất lượ ng bê tông, điều kiện thi công và đủ sảnlượ ng 1m

3.

Trình tự thực hiện như sau:

*Dự kiế n thể tích của các mẻ tr ộn thí nghiệmTùy thuộc vào số lượ ng mẫu, kích thướ c mẫu bê tông cần đúc để kiểm tra

cườ ng độ mà tr ộn mẻ hỗn hợ p bê tông vớ i thể tích chọn theo bảng 4-1.

Bảng 4-1

Thể tích mẻ tr ộn vớ i số viên mẫu cần đúc, lítMẫu lậ p phươ ngkích thướ c cạnh, cm 3 6 9 12

10 x 10 x 10 6 8 12 1615 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

52







*Tính liề u l ượ ng vật liệu cho các mẻ tr ộn thí nghiệm:Từ liều lượ ng vật liệu của 1m

3 bê tông đã xác định đượ c ở bướ c sơ bộ cho 3

thành phần sẽ xác định đượ c khối lượ ng vật liệu cho mỗi mẻ tr ộn theo thể tích

đã dự kiến.

*Kiể m tra độ sụt của hỗ n hợ p bê tông và đ iề u chỉ nh thành phần vật liệu để

hỗ n hợ p bê tông đạt độ sụtPhần này thực hiện như bài 3 phần II mục 1

Trong quá trình kiểm tra bằng thực nghiệm cần ghi lại lượ ng vật liệu đã

thêm vào các mẻ tr ộn để sau này điều chỉnh lại ở bướ c 3.

* Đúc mẫ u bê tông (TCVN 3105:1993):

Phần này thực hiện như bài 3 phần II mục 2

*Xác định khố i l ượ ng thể tích của hỗ n hợ p bê tông nặng (TCVN

3108:1993)

Phần này thực hiện như bài 3 phần II mục 3

*Xác định thể tích thự c t ế của các mẻ tr ộn hỗ n hợ p bê tông đ ã thí nghiệm(TCVN 3108:1993) Phần này thực hiện như bài 3 phần II mục 4

*Bảo d ưỡ ng các mẫ u bê tông (TCVN 3105:1993)Phần này thực hiện như bài 3 phần III mục 1

*Xác định cườ ng độ nén của bê tông nặng theo phươ ng pháp phá hủ y mẫ u(TCVN 3118:1993)

Phần này thực hiện như bài 3 phần III mục 2

Trên cơ sở 3 thành phần đã thí nghiệm, chọn một thành phần có cườ ng độ nén thực tế (R

tt) vượ t mác bê tông yêu cầu thiết k ế theo cườ ng độ nén. Nếu tr ộn

bê tông bằng các tr ạm tr ộn tự động thì lấy độ vượ t mác khoảng 10%. Nếu tr ộn

bê tông bằng các tr ạm tr ộn cân đong thủ công thì lấy độ vượ t mác khoảng 15%.

Bướ c 3 : Xác đị nh l ại khố i l ượ ng vật li ệu thự c t ế cho 1m3 bê tông:

Căn cứ vào liều lượ ng vật liệu thực tế đã sử dụng trong quá trình thí nghiệmcho mẻ tr ộn đạt độ sụt và đồng thờ i đạt mác yêu cầu đã đượ c chọn ta tiến hành

tính lại liều lượ ng vật liệu cho 1m3 bê tông theo các công thức sau :

kg1000,V

XX

m

1ht ×= ; kg1000,

V

CC

m

1ht ×=

l1000,V N N

m

1ht ×= ; kg1000,

VDD 1 ×=

Trong đ ó : - X1, N1,C1,Đ1 : - Lượ ng xi măng, nướ c, cát, đá (sỏi) đã dùng

cho mẻ tr ộn thí nghiệm sau khi đã kiểm tra đạt độ sụt và cườ ng độ chịu lực(mẻ tr ộn đã đượ c chọn) có thể tích Vm lít , kg.

- Xht; Nht; Cht; Đht : - Lượ ng xi măng, nướ c, cát, đá (sỏi) dùng cho 1m3 bê

tông sau khi đã kiểm tra đạt độ sụt và cườ ng độ chịu lực(mẻ tr ộn đã đượ c chọn),kg.

Từ thành phần của bêtông trên ta biểu thị khối lượ ng xi măng (kg) và thể

tích cốt liệu(m3

) nướ c(l). Cách tính như sau:

kg)(X ht ; )(C

V 3

vcht

htvcht m

ρ = ; )m(

D 3

vdht

ht

ρ =vdht V ; )( N ht l

53







Trong đó: ρvcht , ρvdht ( kg/m3) là khối lượ ng thể tích xố p của cát và đá dăm

(kg/m3) thực tế xác định tại hiện tr ườ ng (bài thí nghiệm số 3).

Như vậy qua các bướ c tra bảng xác định sơ bộ, kiểm tra bằng thực nghiệm

và điều chỉnh lại ta đã xác định đượ c thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông.

III.Bảng tra thành phần vật liệu cho 1m3

bê tông thông thườ ng:1 . Khi dùng xi măng PC30 (hoặc PCB 30):a. Khi độ sụt của hỗn hợ p bê tông: 2 - 4 cm+ Đá dmax = 20 mm .

(40- 70)% cỡ 0,5 x 1 cm và (60 - 30)% cỡ 1 x 2 cm

Bảng 4-2

Mác bê tôngThành phầnvật liệu

Đơ n vị 100 150 200 250 300

Xi măng Kg 218 281 342 405 439

Cát vàng m3

0,516 0,493 0,469 0,444 0,444Đá dăm m3

0,905 0,891 0,878 0,865 0,865

Nướ c Lít 185 185 185 185 174

Phụ giaPhụ gia

dẻo hóa

+ Đá dmax = 40 mm .

( 40- 70)% cỡ 1 x 2 cm và (60 - 30)% cỡ 2 x 4 cm .

Bảng 4-3

Mác bê tôngThành phầnvật liệu Đơ n vị 100 150 200 250 300

Xi măng Kg 207 266 323 384 455

Cát vàng m3

0,516 0,496 0,471 0,452 0,414

Đá dăm m3

0,906 0,891 0,882 0,864 0,851

Nướ c Lít 175 175 175 175 180

b. Khi độ sụt của hỗn hợ p bê tông : 6 - 8 cm+ Đá dmax = 20 mm .

(40- 70)% cỡ 0,5 x 1 cm và (60 - 30)% cỡ 1 x 2 cm .

Bảng 4-4


Đơ n vị 100 150 200 250 300

Xi măng kg 230 296 361 434 458

Cát vàng m3

0,494 0,475 0,450 0,425 0,424

Đá dăm m3

0,903 0,881 0,866 0,858 0,861

Nướ c lít 195 195 195 195 181

Phụ gia Phụ gia

dẻo hóa


(40- 70)% cỡ 1 x 2 cm và (60 - 30)% cỡ 2 x 4 cm

54







Bảng 4-5


Đơ n vị 100 150 200 250 300

Xi măng Kg 218 281 342 405 427Cát vàng m

30,501 0,478 0,455 0,427 0,441

Đá dăm m3

0,896 0,882 0,867 0,858 0,861 Nướ c Lít 185 185 185 185 169

Phụ giaPhụ gia

dẻo hóa

c. Khi độ sụt của hỗn hợ p bê tông : 14 - 17cm+ Đá dmax = 20 mm

(40- 70)% cỡ 0,5 x 1 cm và (60 - 30)% cỡ 1 x 2 cm .

Bảng 4-6

Mác bê tôngThành phầnvật liệu Đơ n vị 150 200 250 300

Xi măng Kg 297 363 436 480

Cát vàng m3

0,521 0,494 0,456 0,448

Đá dăm m3

0,832 0,820 0,808 0,805

Nướ c Lít 195 195 198 190

Phụ gia PG dẻo hóa PG dẻo hóa PG dẻo hóa PG siêu dẻo+ Đá dmax = 40 mm(40- 70)% cỡ 1 x 2 cm và (60 - 30)% cỡ 2 x 4 cm

Bảng 4-7


Đơ nvị 150 200 250 300

Xi măng Kg 284 345 410 455

Cát vàng m3

0,523 0,502 0,468 0,458

Đá dăm m3

0,831 0,817 0,812 0,806 Nướ c Lít 186 186 186 180

Phụ gia PG dẻo hóa PG dẻo hóa PG dẻo hóa PG siêu dẻo 2. Khi dùng xi măng PC40 (hoặc PCB40): a. Khi độ sụt của hỗn hợ p bê tông : 2 - 4 cm+ Đá dmax = 20 mm

(40- 70)% cỡ 0,5 x 1 cm và (60 - 30)% cỡ 1 x 2 cm .

Bảng 4-8


Đơ n vị 150 200 250 300 350 400

Xi măng kg 233 281 327 374 425 439

Cát vàng m3

0,510 0,493 0,475 0,457 0,432 0,444

Đá dăm m3

0,903 0,891 0,881 0,872 0,860 0,865

Nướ c lít 185 185 185 185 187 170Phụ gia Phụ gia

dẻo hóa

55








(40- 70)% cỡ 1 x 2 cm và (60 - 30)% cỡ 2 x 4 cm .

Bảng 4-9


Đơ n vị 150 200 250 300 350 400

Xi măng kg 211 266 309 354 398 455Cát vàng m

30,511 0,496 0,479 0,464 0,358 0,414

Đá dăm m3

0,902 0,891 0,882 0,870 0,864 0,851

Nướ c lít 175 175 175 175 175 180

b. Khi độ sụt của hỗn hợ p bê tông : 6 - 8 cm+ Đá dmax = 20 mm(40- 70)% cỡ 0,5 x 1 cm và (60 - 30)% cỡ 1 x 2 cm .

Bảng 4-10

Mác bê tôngThành phầnvật liệu Đơ n vị 150 200 250 300 350 400

Xi măng Kg 246 296 344 394 455 458

Cát vàng m3

0,495 0,475 0,456 0,436 0,400 0,424

Đá dăm m3

0,891 0,881 0,872 0,862 0,851 0,861 Nướ c Lít 195 195 195 195 200 181

Phụ gia Phụ gia

dẻo hóa

+ Đá dmax = 40 mm

( 40- 70)% cỡ 1 x 2 cm và (60 - 30)% cỡ 2 x 4 cmBảng 4-11


Đơ n vị 150 200 250 300 350 400

Xi măng Kg 233 281 327 374 425 427

Cát vàng m3

0,496 0,477 0,461 0,442 0,418 0,441

Đá dăm m3

0,891 0,882 0,870 0,862 0,851 0,861

Nướ c Lít 185 185 185 185 187 169

Phụ gia Phụ gia

c. Khi độ sụt của hỗn hợ p bê tông : 14 - 17 cm+ Đá dmax = 20 mm

(40- 70)% cỡ 0,5 x 1 cm và (60 - 30)% cỡ 1 x 2 cm

Bảng 4-12


Đơ n vị 150 200 250 300 350 400

Xi măng Kg 247 297 346 396 455 480Cát vàng m

30,542 0,522 0,501 0,477 0,448 0,448

Đá dăm m

3

0,841 0,832 0,822 0,816 0,805 0,805 Nướ c Lít 195 195 195 195 200 190

Phụ gia Phụ gia dẻohóa

Phụ giadẻo hóa

Phụ giadẻo hóa

Phụ giadẻo hóa

Phụ giadẻo hóa

Phụ giasiêu dẻo

56







+ Đá dmax = 40 mm

(40- 70)% cỡ 1 x 2 cm và (60 - 30)% cỡ 2 x 4 cm

Bảng 4-13


Đơ n vị 150 200 250 300 350 400

Xi măng Kg 235 284 330 378 429 455Cát vàng m

30,542 0,522 0,505 0,485 0,459 0,459

Đá dăm m3

0,842 0,831 0,822 0,814 0,800 0,800

Nướ c lít 186 186 186 186 188 180

57







BÀI 5: XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ

CỦA VẬT LIỆU THÉP XÂY DỰ NG (TCVN 197:1985)

I. Mục đích:

Thép xây dựng là loại vật liệu đượ c sử dụng phổ biến trong các công trìnhxây dựng. Chất lượ ng của thép ảnh hưở ng lớ n đến chất lượ ng các công trình, vìvậy cần xác định các chỉ tiêu cơ lý để sử dụng thép một cách hợ p lý.

Các chỉ tiêu thườ ng phải xác định là: giớ i hạn chảy, giớ i hạn bền và độ giãndài tươ ng đối.

Hinh 5- 1: Má k ẹ p

II. Thiết bị thử :- Máy kéo thủy lực- Dụng cụ khắc vạch mẫu thí nghiệm

- Thướ c lá- Cân- Má k ẹ p( hình 5-1)

III.Cách thử :1. Chuẩn bị mẫu thử:- Kiểm tra mẫu tr ướ c khi thử, bao gồm: kiểm tra kích thướ c, độ cong vênh,

vết r ạn nứt.- Đo kích thướ c mẫu L(cm)

- Cân khối lượ ng mẫu Q(g)- Tính toán đườ ng kính thực tế

L

Qd TT .0273,4= (mm)

- Khắc vạch trên mẫu để xác định độ giãn dài tươ ng đối. Chiều dài đoạn làmviệc ban đầu của mẫu lo đượ c qui định là lo = 5ddanh ngh ĩ a (mm).

- Dùng dao hoặc cưa sắt khắc những khoảng lo = 5ddanh ngh ĩ a (mm)trên toàn bộ chiều dài của thanh mẫu.

2. Tiến hành thử:- Lắ p mẫu vào máy (chọn bộ má k ẹ p phù hợ p vớ i đườ ng kính của mẫu thép)

- Khở i động máy- Tăng lực vớ i tốc 5÷30N/mm2.s- Quan sát để đọc giá tr ị lực chảy Pc (kN); là thờ i điểm kim trên đồng hồ lực

dao động, lúc này mẫu thép bắt đầu chuyển sang tr ạng thái biến dạng dẻo.-Sau khoảng 10÷30s tiế p tục tăng lực cho đến khi mẫu đứt, lực ứng vớ i lúc

mẫu đứt chính là lực bền P b (kN)- Xả dầu thủy lực, ngắt điện, tháo mẫu.- Đo mẫu sau khi thí nghiệm bằng cách chuyển vị trí thắt về giữa khoảng lo

sau đó đo tr ực tiế p khoảng có vết thắt để xác định l1(mm)

3. Tính k ết qu

ả:

58







- Giớ i hạn chảy: )/( 2mm N F

P

o

cc =σ

- Giớ i hạn bền: )/( 2mm N F

P

o

bb =σ

- Độ giãn dài tươ ng đối : %100.15

o

o

l

l l −=∂

K ết qủa thí nghiệm là trung bình số học của 2 mẫu thí nghiệm. So sánh k ếtquả tính đượ c vớ i tiêu chuẩn TCVN 1651:1985(bảng 5-1) để k ết luận về nhómthép.

TIÊU CHUẨ N VIỆT NAM 1651:1985 (trích)Bảng 5-1

Nhóm thép cốt bê tông

Đườ ng kínhthép (mm)

Giớ i hạn chảy N/mm2

Giớ i hạn bền N/mm2

Độ giãn

dài tươ ngđối %

CI(tr ơ n) 6-40 ≥ 240 ≥ 380 ≥ 25CII (gờ ) 10-40 ≥ 300 ≥ 500 ≥ 19CIII (gờ ) 6-40 ≥ 400 ≥ 600 ≥ 14CIV (gờ ) 10-32 ≥ 600 ≥ 900 ≥ 6

5. Báo cáo k ết quả thí nghiệm theo mẫu sau (bảng 5-2)Bảng 5-2

STT Chỉ tiêu thí nghiệm Đ.V. tính K ết quả 1 Khối lượ ng mẫu g2 Chiều dài mẫu cm3 Đườ ng kính thực của mẫu mm4 Lực kéo chảy kN5 Lực kéo bền kN6 Giớ i hạn chảy σc N/mm2 7 Giớ i hạn bền σ b N/mm2 8 Độ giãn dài tươ ng đối δ5 %

K ết luận: Căn cứ theo TCVN 1651:1985, mẫu thép trên thuộc nhóm C...,theo đườ ng kính thực.

59







Bài 6: GIỚ I THIỆU MỘT SỐ PHÉP THỬ KHÁCVÀ CÁC MẪU BẢNG CHỨ NG NHẬN K ẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰ NG(Tham khảo)

I. Giớ i thiệu một số phép thử khác:

1. Xác định độ hút nướ c của ngói (TCVN 4313:1995): a.Ý ngh ĩ a của độ hút nướ c của ngói:Độ hút nướ c là tỉ lệ khối lượ ng nướ c ngấm vào mẫu ngói ngâm dướ i nướ c

trong một thờ i gian nhất định dướ i áp suất thông thườ ng và khối lượ ng mẫu sấykhô đến khối lượ ng không đổi ở nhiệt độ 105 - 110oC.

Độ hút nướ c của ngóí có liên quan đến các tính chất cơ lý của ngói, đặc biệt là cườ ng độ. Độ hút nướ c của ngói càng lớ n thì cườ ng độ ngói càng thấ p khingậm nướ c, độ bến càng nhỏ.

b. Thiết bị thử:

-Tủ sấy-Cân k ĩ thuật-Thùng ngâm mẫuc.Tiến hành thử:- Sấy mẫu ở nhiệt độ 1050C-1100C đến khối lượ ng không đổi.- Để nguội, cân mẫu khô(m0).- Ngâm mẫu đã cân đến bão hòa nướ c- Vớ t mẫu ra, lau nướ c đọng trên mặt mẫu bằng vải ẩm r ồi cân mẫu bảo

hòa nướ c (m1). Thờ i gian từ khi vớ t mẫu ra đến khi cân không vượ t quá 3 phút.d. Tính k ết quả:Độ hút nướ c theo khối lượ ng của viên ngói (H p) tính bằng % theo công

thức:

(%)100m

mmH

k

k uP ×

−=

Trong đó:mk - Khối lượ ng mẫu thử đã sấy khô đến khối lượ ng không đổi, g;mu - Khối lượ ng mẫu thử ngấm đầy nướ c, g.Độ hút nướ c của ngói theo khối lượ ng là giá tr ị trung bình của 5 viên chính

xác tớ i 0,1%.e. Báo cáo k ết quả thí nghiệm:Báo cáo k ết quả thí nghiệm theo mẫu sau đây (bảng 6-1)

Bảng 6-1Khối lượ ng mẫu thử (g)

Số thứ tự mẫu thínghiệm

Phươ ng pháp ngâm

nướ c

Đã sấy khô đếnkhối lượ ng không

đổi mk (g)

Sau khingâm nướ c

mu(g)

Độ hútnướ c của

mẫu H p (%)

Ghichú

1

…5

60







Độ hút nướ c trung bình theo khố i l ượ ng của ngói H p= ....... %

2. Xác định thờ i gian xuyên nướ c của ngói (TCVN 4313:1995): a.Ý ngh ĩ a của thờ i gian xuyên nướ c của ngói:Yêu cầu cơ bản của ngói là khả năng chống thấm cao để mái không bị dột.

Khả năng chống thấm của ngói biểu thị bằng thờ i gian xuyên nướ c qua viênngói. b. Dụng cụ thử:-Khung bằng kim loại để

chắn nướ c có diện tích bề mặttươ ng đươ ng vớ i diện tích cóích của viên ngói.

c. Tiến hành thử và đánhgiá k ết quả:

Gắn khung kim loại lên bề mặt trên viên ngói. Dùng nhựađườ ng hoặc keo dính kín saocho nướ c không rò r ỉ ra ngoài.Sơ đồ lắ p ghép khung lên viênngói trên hình 6-1

Đặt ngay ngắn mẫu thử đãđượ c gắn khung lên thành đỡ

bằng vật liệu kém hút nướ c cóchiều cao bằng 100mm. Mẫuthử phải đượ c đặt ở nơ i khôngcó gió và khô ráo.

Đổ nướ c vào khung và giữ sao cho mực nướ c tính từ điểm sâu nhất mặt viên ngói là 50 mm

Hình 6-1: S ơ đồ l ắ p ghép khung lên viên ngói để xác định thờ i gian xuyên nướ c

1.M ẫ u thử ; 2.Khung bằ ng kim loại3. Thanh đỡ ; 4.M ứ c nướ c

Sau 2 giờ , quan sát nếu nướ c thấm xuống mà không tạo thành giọt nướ c ở mặt dướ i của cả 5 viên ngói thì đạt yêu cầu.

3. Xác định khối lượ ng một mét vuông ngói bão hòa nướ c (TCVN4313:1995):

a. Ý ngh ĩ a khối lượ ng một mét vuông ngói bão hòa nướ c:Khối lượ ng một mét vuông ngói bão hòa nướ c là khối lượ ng của số ngói

cần thiết để lợ p 1m2 mái khi ngói ở tr ạng thái bão hòa nướ c. Từ khối lượ ng mộtmét vuông ngói bão hòa nướ c, tính đượ c khối lượ ng toàn bộ mái ngói. Trên cơ sở của 1m2 mái khi ngói ở tr ạng thái bão hòa nướ c quyết định kích thướ c cầu

phong, litô. b. Dụng cụ thử:- Thướ c đo- Thùng ngâm mẫu

- Cân k ĩ thuậtc. Tiến hành thử:Tiến hành đo chiều dài và chiều r ộng hữu ích của viên mẫu (L và B)

61







Ngâm và xác định khối lượ ng mẫu bão hòa nướ cd. Tính k ết quả:Khối lượ ng 1 mét vuông ngói bão hòa nướ c M, tính bằng kg/m2,theo công

thức:

B L

m M

×

= 1

Trong đó :m1- khối lượ ng mẫu bão hòa nướ c, kg;L,B- chiều dài hữu ích và chiều r ộng hữu ích của mẫu thử, m.K ết quả là giá tr ị trung bình cộng của 5 viên chính xác tớ i 0,1 kg/m2.e. Báo cáo k ết quả thí nghiệm:Báo cáo k ết quả thí nghiệm theo mẫu sau đây (bảng 6-2)

Bảng 6-2

Thứ tự mẫu thínghiệm

Chiều r ộnghữu ích củamẫu B (cm)

Chiều dài hữuích của mẫu L(cm)

Khối lượ ng 1m2

ngói bão hòa nướ cM (kg/m2)

Ghi chú

12345

Khố i l ượ ng 1m

2

ngói bão hòa nướ c trung bình M= kg/m

2

4. Xác định hàm lượ ng chung bụi, bùn, sét trong cát (TCVN343:1986):

a. Ý ngh ĩ a của hàm lượ ng bụi, bùn, sét trong cát:Tạ p chất bụi, bùn, sét là những hạt có kích thướ c bé hơ n 0,05mm bám trên

bề mặt hạt cát, làm giảm lực dính k ết giữa cát và xi măng, ảnh hưở ng đến cườ ngđộ vữa của xi măng trong bê tông. Vì thế trong qui phạm qui định tổng lượ ngngậm bụi, bùn, sét trong cát dùng để chế tạo bê tông không đượ c lớ n quá 3%.

b. Thiết bị thử:- Cân k ỹ thuật- Tủ sấy- Thùng r ửa (hình 6-2)- Đồng hồ bấm giâyc. Chuẩn bị mẫu:-Lấy mẫu r ồi sấy khô đến khối lượ ng

không đổi theo TCVN 337:1986-Cân 1000g cát đã đượ c sấy khô để làm

thí nghiệm.

Hình 6-2: Thùng r ửa1 .Ống tròn; 2.Ống xả

62







d. Tiến hành thử:-Đổ mẫu thử vào thùng r ửa-Đổ nướ c sạch vào cho tớ i khi chiều cao lớ p nướ c nằm trên cát đạt khoảng

200 mm.- Ngâm cát trong nướ c khoảng 2 giờ thỉnh thoảng lại khuấy đều một lần,

cuối cùng khuấy mạnh một lần nữa r ồi để yên trong 2 phút-Đổ nướ c đục ra chỉ để lại trên cát trong lớ p nướ c khoảng 30mm-Đổ nướ c sạch vào đến mức qui định trên và tiế p tục r ửa cát như vậy cho

đến khi nướ c đổ ra không còn vẩn đục nữa.Phải có nướ c vào bình cho đến khi nướ c trào qua vòi trên còn nướ c đục thì

tháo ra hai vòi dướ i-Sau khi r ửa cát xong sấy khô đến khối lượ ng không đổi theo TCVN

337:1986e.Tính k ết quả:

Hàm lượ ng chung bụi, bùn và sét chứa trong cát (Sc) tính bằng phần tr ămtheo khối lượ ng, chính xác tớ i 0,1% theo công thức:

100.m

mmS 1

c

−=

Trong đó:m- Khối lượ ng mẫu khô tr ướ c khi r ửa, g;m1- Khối lượ ng mẫu khô sau khi r ửa, g;

5. Xác định hàm lượ ng mica trong cát (TCVN 4376:1986):

a. Ý ngh ĩ a của hàm lượ ng mica trong cát:Hàm lượ ng mica trong cát sẽ làm giảm khả năng bám dính giữa xi măng và

cốt liệu, gây ra hiện tượ ng tr ượ t trong liên k ết của bê tông. Hàm lượ ng mi catrong cát càng nhỏ thì chất lượ ng của cát càng tốt.

b.Thiết bị thử:-Tủ sấy;-Bộ sàng cát-Giấy nhám khổ 330x210mm-Đũa thủy tinh;

c.Chuẩn bị mẫu thử:-Cân 300g mẫu thí nghiệm theo TCVN 337:1986-Sấy đến khối lượ ng không đổi ở nhiệt độ 105o-110oC.-Để nguội đến nhiệt độ phòng.-Sàng cát qua sàng có kích thướ c lỗ 5mm.-Cân 200g cát dướ i sàng r ồi chia hai phần, mỗi phần 100g.d.Tiến hành thử:-Dùng 100g cát đã chuẩn bị ở trên, sàng qua sàng: 2,5; 1,25; 0,63; 0,315;

0,14mm.

- Bỏ các hạt dướ i sàng 0,14mm. Cát còn lại trên mỗi sàng để riêng.-Đổ lượ ng cát trên từng sàng lên mặt giấy nhám (đổ mỗi lần từ 10 đến 15g)

63







-Dùng đũa thủy tinh gạt mỏng cát trên giấy r ồi nghiêng tờ giấy đổ nhẹ cátsang tờ giấy khác, các hạt mica còn dính lại trên giấy để riêng ra một chỗ.

-Tách xong mica cho 1cỡ hạt thì gộ p toàn bộ lượ ng mica đã tách đượ c vàtiến hành tách lại loại bỏ các hạt nhỏ còn lẫn vào.

-Làm xong tất cả các cỡ hạt thì gộ p lại toàn bộ lượ ng mica của cả mẫu đem

cân. e.Tính k ết quả:Hàm lượ ng mica trong cát (mc) tính bằng (%) chính xác đến 0,01% theo

công thức:

100.m

mm 1

c =

Trong đó:m1 - Khối lượ ng mica của cả mẫu thử, tính bằng g.m - Khối lượ ng cát đem thử, tính bằng g.

Hàm lượ ng mica của cát tính bằng trung bình cộng k ết quả hai lần thử songsong.6. Xác định hàm lượ ng bụi, bùn và sét trong đá dăm (sỏi)(TCVN

1772:1987):a. Ý ngh ĩ a của hàm lượ ng bụi, bùn, sét trong đá dăm (sỏi):Tạ p chất bụi, bùn, sét là những hạt có kích thướ c bé hơ n 0,05mm bám trên

bề mặt hạt đá dăm (sỏi), làm giảm lực dính k ết giữa đá dăm (sỏi) và xi măng,ảnh hưở ng đến cườ ng độ của bê tông. Vì vậy cần phải xác định xem chỉ tiêu nàycó phù hợ p vớ i tiêu chuẩn qui phạm hay không.

b. Thiết b

ị th

ử:-Cân k ỹ thuật vớ i độ chính xác 0,01 g;-Tủ sấy có bộ phận điều chỉnh nhiệt độ;-Thùng r ửa (hình 6-2);

c.Chuẩn bị mẫu:Đá dăm (sỏi) sấy khô đến khối lượ ng không đổi, r ồi cân mẫu theo bảng 6-3

Bảng 6-3Kích thướ c lớ n nhất của hạt, mm Khối lượ ng mẫu, kg, không nhỏ hơ n

Nhỏ hơ n hay bằng 40Lớ n hơ n 40

510

d. Tiến hành thử:-Đổ mẫu thử vào thùng r ửa-Nút kín hai ống và cho nướ c ngậ p trên mẫu và để yên 15 đến 20 phút cho

bụi bẩn và đất cát r ữa ra- Sau đó đổ ngậ p nướ c trên mẫu khoảng 200 mm.

-Dùng que gỗ khuấy đều cho bụi, bùn bẩn rã ra- Để yên trong 2 phút r ồi xả nướ c qua hai ống xả. Khi xả phải để lại

lượ ng nướ c trong thùng ngậ p trên vật liệu ít nhất 300 mm.

-

Sau đó nút kín hai ống xả và cho nướ c vào để r ửa lại. Công việc tiếnhành đến khi nào r ửa thấy nướ c trong thì thôi.

64







- R ửa xong, toàn bộ mẫu trong thùng đượ c sấy khô đến khối lượ ngkhông đổi (chú ý không làm mất các hạt cát nhỏ có lẫn trong mẫu) r ồi cân lại.

e. Tính k ết quả:Hàm lượ ng bụi bùn và sét (B) tính bằng phần tr ăm theo khối lượ ng,

chính xác tớ i 0,1% theo công thức:

100.mmmB 1−=

Trong đó:m- Khối lượ ng mẫu khô tr ướ c khi thử, tính bằng g;m1- Khối lượ ng mẫu khô sau khi r ửa, tính bằng g;Hàm lượ ng bụi, bẩn, sét của đá dăm (sỏi) lấy bằng giá tr ị trung bình số học

của k ết quả hai lần thử.Chú thích: M ẫ u vật có kích thướ c trên 40mm có thể xẻ đ ôi r ử a làm hai l ần.

7. Xác định hàm lượ ng hạt mềm yếu và phong hoá trong đá dăm(sỏi))(TCVN 1772:1987):

a. Ý ngh ĩ a của hàm lượ ng hạt mềm yếu và phong hoá trong đá dăm (sỏi):Hạt mềm yếu là các hạt đá dăm có giớ i hạn bền khi nén ở tr ạng thái bão hòa

nướ c nhỏ hơ n 200.105 N/mm2 .Hạt phong hóa là các hạt đá dăm nguồn gốc mácma có giớ i hạn bền khi nén

ở tr ạng thái bão hòa nướ c nhỏ hơ n 800.105 N/mm2, hoặc các hạt đá dăm nguồngốc biến chất có giớ i hạn bền nén ở tr ạng thái bão hòa nướ c nhỏ hơ n 400.105

N/mm2.Các hạt này chịu lực kém, dễ bị phá hoại khi k ết cấu làm việc trong môitr ườ ng nướ c hoặc ngay cả khi chịu lực trong môi tr ườ ng không khí thôngthườ ng nên ảnh hưở ng xấu đến khả năng chịu lực và độ bền của bê tông ; vì vậy

cần phải xác định hàm lượ ng hạt mềm yếu và phong hoá trong đá dăm (sỏi). b.Thiết bị thử:-Cân k ỹ thuật-Tủ sấy- Bộ sàng-Kim sắt và kim nhôm;-Búa conc. Chuẩn bị mẫu:Đá dăm (sỏi) đã sấy khô đến khối lượ ng không đổi đượ c sàng thành từng cỡ

hạt riêng r ồi lấy mẫu theo bảng 6-4Bảng 6-4

Cỡ hạt (mm) Khối lượ ng mẫu (kg)5 đến 10

10 đến 2020 đến 4040 đến 70

Lớ n hơ n 70

0,251,005,00

15,0035,00

d. Tiến hành thử:Hạt mềm yếu và phong hoá thuộc TCVN 1771 : 1987 đượ c lựa chọn và loạira theo các dấu hiệu sau đây:

65









Đối vớ i cỡ hạt > 40mm, lấy 5kg đậ p nhỏ tớ i cỡ < 40mm r ồi rút gọn lấy2,5kg.

Mẫu đá dăm (sỏi) đem sấy khô đến khối lượ ng không đổi, sàng qua sàngtươ ng ứng vớ i cỡ hạt nhỏ nhất. Phần vật liệu còn lại trên sàng này đượ c cân lấyhai mẫu, mỗi mẫu 1000g để thử.

d. Tiến hành thử:-Các mẫu đá dăm (sỏi) đã đượ c chuẩn bị đượ c ngâm nướ c 2 giờ liền. Khingâm, cần giữ cho mức nướ c cao hơ n bề mặt mẫu ít nhất 20mm.

-Khi vớ t mẫu ra, dùng vải mềm lau khô mặt ngoài r ồi cân ngay mẫu trêncân k ỹ thuật ngoài không khí. Sau đó cân ở cân thủy t ĩ nh theo trình tự thao tácsau: bỏ mẫu vào cốc lướ i đồng r ồi nhúng cốc chứa mẫu vào bình nướ c để cân.Tr ướ c khi dùng cân thủy t ĩ nh phải điều chỉnh thăng bằng cân khi có cốc lướ iđồng trong nướ c.

- Nhúng cốc lướ i đồng không có mẫu vào thùng nướ c, đổ nướ c vào thùng

cho đầy tràn qua vòi, r ồi đặt cốc có hạt chì lên đĩ a để thăng bằng cân.Khi cân mẫu phải để cho nướ c trong bình tràn hết qua vòi r ồi mớ i đượ c cân.e. Tính k ết quả:Khối lượ ng thể tích ( ) của đá dăm (sỏi) đượ c tính theo công thức:vρ

)cm/g(mm

m. 3

21

nv

−

ρ=ρ

Trong đó:m: Khối lượ ng mẫu khô, g;m1: Khối lượ ng mẫu bão hoà nướ c cân ở ngoài không khí, g;

m2: Khối lượ ng mẫu bão hoà nướ c cân trong nướ c, g;vρ : Khối lượ ng riêng của nướ c, lấy bằng 1g/cm3.

Khối lượ ng thể tích của đá dăm (sỏi) lấy bằng giá tr ị trung bình số học củahai mẫu thử làm song song, tính chính xác tớ i 0,01g/cm3. Sai lệch giữa hai k ếtquả thử không đượ c vượ t quá 0,02g/cm3. Nếu lệch quá tr ị số trên, phải làm thêmmẫu thứ ba và giá tr ị cuối cùng sẽ lấy bằng giá tr ị trung bình số học của hai k ếtquả thử nào gần nhau nhất.

Chú thích: Đá d ăm(sỏi) bẩ n phải r ử a sạch tr ướ c khi thử .f. Báo cáo k ết quả thí nghiệm:

Báo cáo k ết quả thí nghiệm theo mẫu bảng 6-5 Bảng 6-5

Thứ tự thí

nghiệm

Khốilượ ng

mẫu khô,m (g)

Khối lượ ng mẫu bão hoà nướ c cânở ngoài không

khí, m1(g)

Khối lượ ngmẫu bão hoà

nướ c cân trongnướ c, m2(g)

Khối lượ ngthể tích củađá dăm (sỏi),

(g/cmvρ3)

Ghichú

12

Khố i l ượ ng thể tích của đ á d ăm (sỏi), vρ = (g/cm3

)

67







9. Xác định độ hút nướ c của đá dăm (sỏi) (TCVN 1772:1987):a.Ý ngh ĩ a của độ hút nướ c của đá dăm (sỏi):Độ hút nướ c phản ảnh một phần độ r ỗng (phần lỗ r ỗng hở ) của đá dăm (sỏi)

độ hút nướ c càng lớ n cườ ng độ càng thấ p và hệ số mềm có thể càng nhỏ. Mặtkhác khi tr ộn vào bê tông, cốt liệu hút nướ c của bê tông, nên khi xác định lượ ng

nướ c nhào tr ộn của bê tông, phải chú ý đến vấn đề này. b.Thiết bị thử:- Cân k ỹ thuật vớ i độ chính xác 0,01g;- Tủ sấy có điều chỉnh nhiệt độ;- Thùng hoặc xô để ngâm đá dăm (sỏI)c.Chuẩn bị mẫu thử:Đối vớ i đá dăm (sỏi) lấy 5 mẫu đá có kích thướ c 40÷70 mm (hoặc 5 viên

mẫu hình khối hoặc hình tr ụ). Mẫu đượ c r ửa sạch r ồi sấy khô đến khối lượ ngkhông đổi r ồi cân mẫu.

d. Tiến hành thử:-Đổ mẫu vào thùng ngâm, cho nướ c ngậ p trên mẫu ít nhất là 20mm ngâmliên tục 48 giờ .

-Sau đó vớ t mẫu ra, lau ráo mặt ngoài bằng khăn khô r ồi cân ngay (cân cả phần nướ c chảy từ các lỗ r ỗng của vật liệu ra khay).

e. Tính k ết quả:Độ hút nướ c (H p) tính bằng phần tr ăm khối lượ ng chính xác tớ i 0,1%, theo

công thức:

100.m

mm1 −=pH

Trong đó:m- Khối lượ ng mẫu khô, g;m1- Khối lượ ng mẫu bão hoà nướ c g;Độ hút nướ c lấy bằng trung bình số học của k ết quả thử hai mẫu đá dăm

(sỏi).è. Báo cáo k ết quả thí nghiệm:Báo cáo k ết quả thí nghiệm theo bảng 6-6

Bảng 6-6


Khối lượ ng mẫu

thử tr ướ c khi ngâmnướ c m1 (g)

Khối lượ ng

mẫu thử saukhi sấy m (g)

Độ hút nướ c

của mẫu thử H p(%)

Ghi chú

12

Độ hút nướ c của mẫ u đ á d ăm:H p(%)=

68







Hình 6-4:Xi lanh thép

10. Xác định độ nén đập của đá dăm(sỏi) trong xi lanh (TCVN 1772:1987):

a. Ý ngh ĩ a của độ nén đậ p của đá dăm(sỏi ) trong xilanh:

Độ nén đậ p phản ảnh gián tiế p sức chịunén của đá dăm (sỏi) trong tr ườ ng hợ pkhông xác định tr ực tiế p cườ ng độ của đágốc. Chỉ tiêu này dựa trên cơ sở tỷ lệ vỡ vụncủa đá dăm (sỏi) đựng trong xilanh bằngthép dướ i tác dụng của một tải tr ọng nhấtđịnh.

b. Thiết bị thử:- Máy ép thuỷ lực có sức nén (Pmax) 50

tấn; - Xilanh bằng thép có đáy r ờ i, loạiđườ ng kính 75 và 150 mm (hình 6-4)

c. Chuẩn bị mẫu:Đá dăm (sỏi) các loại 5÷10; 10÷20; hoặc 20÷40 mm đem sàng qua sàng

tươ ng ứng vớ i cỡ hạt lớ n nhất và nhỏ nhất của từng loại đá dăm (sỏi). Sau đómỗi loại đều lấy mẫu nằm trên sàng nhỏ.

Nếu dùng xilanh đườ ng kính trong 150 mm, thì lấy mẫu không ít hơ n 4kg. Nếu đá dăm (sỏi) là loại hỗn hợ p của nhiều cỡ hạt thì phải sàng ra thành

từng loại cỡ hạt để thử riêng. Nếu cỡ hạt lớ n hơ n 40 mm thì đậ p thành hạt 10÷20, hoặc 20÷40 mm để thử.Xác định độ nén đậ p trong xilanh đượ c tiến hành cả cho mẫu ở trong tr ạng

thái khô hoặc tr ạng thái bão hoà nướ c.Mẫu thử ở tr ạng thái khô, thì sấy khô đến khối lượ ng không đổi, còn mẫu

bão hoà nướ c thì ngâm trong nướ c 2 giờ . Sau khi ngâm, lấy mẫu ra lau các mặtngoài r ồi thử ngay.

d. Tiến hành thử:Khi dùng xilanh đườ ng kính 75 mm thì cân 400g mẫu đã chuẩn bị ở trên.

Còn khi dùng xilanh đườ ng kính 150 mm thì lấy mẫu 3kg.

Mẫu đá dăm (sỏi) đổ vào xilanh ở độ cao 50mm. Sau đó dàn phẳng, đặt pittông sắt vào và đưa xilanh lên máy ép.

Máy ép tăng lực nén vớ i tốc độ 100÷200N/giây. Nếu dùng xilanh đườ ngkính 75mm thì dừng tải tr ọng ở 5 tấn. Còn xilanh đườ ng kính 150mm thì dừngtải tr ọng ở 20 tấn.

Mẫu nén xong đem sàng bỏ các hạt lọt qua sàng tươ ng ứng vớ i cỡ hạt chọntrong bảng 6-7

Bảng 6-7Cỡ hạt Kích thướ c mắt sàng, mm

5 ÷1010 ÷ 2020 ÷ 40

1,252,505,00

69







Đối vớ i mẫu thử ở tr ạng thái bão hoà nướ c, thì sau khi sàng phải r ửa phần

mẫu còn lại trên sàng để loại hết các bột dính đi; sau đó lại lau các mẫu bằngkhăn khô r ồi mớ i cân.

Mẫu thử ở tr ạng thái khô, thì sau khi sàng, đem cân ngay số hạt còn lại trên

sàng.e.Tính k ết quả:Độ nén đậ p (Nd) của đá dăm (sỏi) đượ c tính bằng phần tr ăm khối lượ ng,

chính xác tớ i 1% theo công thức:

1

21d m

mm N

−=

Trong đó:m1 - Khối lượ ng mẫu bỏ vào xilanh, g;m2 - Khối lượ ng mẫu còn lại trên sàng sau khi sàng, g;

Giá tr ị Nd của đá dăm (sỏi) một cỡ hạt lấy bằng trung bình số học của haik ết quả thử song song.

11. Xác định độ tách vữ a của hỗn hợ p bê tông (TCVN3109:1993):a. Ý ngh ĩ a của độ tách vữa của hỗn hợ p bê tông:Độ tách vữa biểu thị mức độ đồng nhất và chất lượ ng của bê tông. Khi độ

tách vữa càng nhỏ thì độ đồng nhất và chất lượ ng bê tông càng tốt b.Lấy mẫu: Lấy mẫu và chuẩn bị khoảng 12 lít mẫu của hỗn hợ p bê tông theo TCVN

3105:1993 để thử c.Tiến hành thử:-Đổ và đầm chặt hỗn hợ p bê tông trong khuôn kích thướ c

200x200x200mm theo TCVN 3105:1993.-Rung tiế p khuôn chứa hỗn hợ p trên bàn rung trong khoảng thờ i gian 25

giây đối vớ i hỗn hợ p có độ sụt lớ n hơ n hoặc bằng 5cm hoặc 10 lần chỉ số độ cứng đối vớ i hỗn hợ p có độ sụt dướ i 5cm.

-Tiến hành chia hỗn hợ p theo chiều cao ra hai phần. Phần trên cao10±0,5cm xúc một khay, phần dướ i xúc vào một khay. Để chia hỗn hợ p dễ dàngcó thể tháo thành khuôn nếu sau khi tháo khối hỗn hợ p bê tông đã đầm ở trong

khuôn không bị đổ.-Cân riêng từng khay hỗn hợ p r ồi đổ lên mặt sàng 5mm.- Dùng nướ c tráng sạch khay- R ửa lọc qua sàng phần vữa cho tớ i khi nướ c r ửa hết đục- Đổ tr ở lại khay phần cốt liệu lớ n còn lại trên sàng và sấy khay cốt liệu tớ i

khối lượ ng không đổi ở 105-110oC.- Cân lượ ng cốt liệu lớ n trong khay.Làm như vậy đối vớ i cả hai phần hỗn hợ p trên và dướ i.d.Tính k ết quả:

-Phần tr ăm lượ ng vữa V trong hỗn hợ p ở phần trên (hoặc dướ i) đượ c tínhtheo công thức:

70







m

mmV 1−= .100

Trong đó:m Khối lượng hỗn hợp ở phần trên (hoặc dưới) tính bằng g;

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHONWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Documents

Giáo trình Vật liệu xây dựng & Hướng dẫn thí nghiệm vật liệu xây dựng - Trần Thị Huyền Lương