1
mở đầu
Bê tông là một trong những vật liệu xây dựng nhân tạo đợc dùng thờng xuyên
và sản xuất rộng rãi nhất trên thế giới. Công nghệ bê tông gắn liền với nền văn
minh nhân loại và sẽ luôn luôn đóng vai trò quan trọng cho sự phát triển kinh tế của
mỗi nớc trên thế giới trong thế kỷ XX và cả trong thế kỷ XXI. Trên thế giới hiện
nay mỗi năm có trên 2 tỷ m
3
sản phẩm bê tông các loại đợc sử dụng trong các
ngành công nghiệp v xây dựng dân dụng. Lĩnh vực xây dựng hiện nay đang sử
dụng trên 1.000 loại bê tông khác nhau trong khi nghiên cứu bê tông cho tơng lai
vẫn tiếp tục triển khai mạnh mẽ [1].
Các nghiên cứu phát minh phụ gia cho bê tông và công nghệ tiên tiến đã tạo nên
các đột phá trong sản xuất bê tông chất lợng cao, bê tông công nghệ cao và các loại
bê tông đặc biệt. Các loại bê tông đặc biệt nh bê tông chịu lửa, bê tông dẫn điện, bê
tông cách ly sóng vô tuyến cao tần, bê tông thuỷ hoá, bê tông chống phóng xạ, và
bê tông đặc biệt nặng đang đợc nghiên cứu phát triển rất mạnh mẽ.
Tạo ra một loại vật liệu mới với tính năng kỹ thuật tốt phải đồng thời đảm bảo
các tính năng ứng dụng là nhiệm vụ của ngành công nghiệp vật liệu xây dựng. Do
vậy nghiên cứu bê tông ngoài vấn đề tận dụng vật liệu địa phơng, nghiên cứu vật
liệu thay thế nâng cao chất lợng sản phẩm thì khả năng ứng dụng trong xây dựng
34=
09phải phù hợp với điều kiện sử dụng thực tế. Một trong các loại bê tông mà đề
tài nghiên cứu theo hớng đó là bê tông đặc biệt nặng và đảm bảo yêu cầu thi công
theo phơng pháp bơm. Xác định mục tiêu đó là nội dung của học viên trong luận
văn với tên đề tài
!
"#$%&&
ữ
'$&&&()
bê tông bơm thì thực tế ta phải dùng phụ gia trợ bơm. Phụ gia trợ bơm sẽ tăng tính
năng làm hỗn hợp bê tông dẻo hơn, dễ dàng vận chuyển đợc cho cự ly xa và cao
hơn mà vẫn đảm bảo các tính chất của hỗn hợp bê tông ban đầu. Tác dụng của loại
phụ gia này làm cho hồ xi măng dẻo hơn, dễ chui vào các khe hở của cốt liệu và
làm cho bê tông dễ di chuyển hơn trong đờng ống bơm. Nghiên cứu hỗn hợp phụ
gia đề tài không chỉ nâng cao tính bơm cho hỗn hợp bê tông mà còn nâng cao tính
chất cho bê tông đặc biệt nặng nh có cờng độ cao và phẩm chất tốt hơn.
Việt nam là một trong các nớc sản xuất lúa gạo lớn trên thế giới, mỗi năm các
cơ sở xay xát gạo thải ra tới 7,5 ữ 8 triệu tấn vỏ trấu. Lợng trấu có thể thu gom đợc
vào khoảng 4,5 triệu tấn đã đợc sử dụng vào các mục đích đun nấu, củi ép, ván ép,
lợng d còn lại thừa thải ra kênh, rạch làm ảnh hởng tới môi trờng [3]. Việc nghiên
cứu đánh giá sử dụng tro trấu dùng làm phụ gia trong nghiên cứu là hớng giải quyết
giảm thiểu gây ô nhiễm môi trờng và mang lại nhiều lợi ích thiết thực về kinh tế và
môi trờng.
Từ thực tế đã phân tích ở trên, đề tài
!
"#$%&&
ữ
'$&&&()
'
mà
học viên nghiên cứu thực sự có ý nghĩa thiết thực.
3
1. Tính cấp thiết của đề tài.
- Để tăng năng suất trong thi công thì cần sử dụng hỗn hợp bê tông bơm đợc. Bê
tông đặc biệt nặng sử dụng trong lĩnh vực xây dựng các công trình đặc biệt rất rộng
nên để đáp ứng trong thi công và tăng chất lợng bê tông đặc biệt nặng thì việc
nghiên cứu phụ gia hỗn hợp cho bê tông là thiết thực và cần thiết.
- Nghiên cứu chế tạo bê tông đặc biệt nặng từ phụ gia ở điều kiện trong nớc sẽ
tích Rơnghen, phân tích vi cấu trúc bằng kính hiển vi điện tử.
- Dùng phơng pháp nghiên cứu tính toán kết hợp thực nghiệm, phơng pháp tính
toán thành phần hạt cốt liệu cho đặc biệt nặng .
4. Mục tiêu nghiên cứu.
- Nghiên cứu phụ gia hỗn hợp cho bê tông đặc biệt nặng gồm có tro trấu và các
phụ gia khác dùng chế tạo bê tông đặc biệt nặng để nâng cao tính bơm cho hỗn hợp
bê tông, cụ thể đạt các yêu cầu sau:
+ Tính công tác, đạt độ sụt SN 13 cm [19],[21].
+ Hỗn hợp bê tông đạt yêu cầu về giới hạn độ tách nớc, tách vữa và phân tầng.
+ Hỗn hợp bê tông duy trì tính công tác SN 13 cm trong thời gian 2 giờ.
- Chế tạo bê tông đặc biệt nặng có khối lợng thể tích = 2.800 ữ 3.000 kg/m
3
,
cờng độ nén R
n
= 40 N/mm
2
sử dụng hỗn hợp phụ gia nghiên cứu.
5. Nội dung nghiên cứu.
- Nghiên cứu sử dụng phụ gia hỗn hợp gồm phụ gia khoáng hoạt tính tro trấu,
phụ gia dẻo hóa C-3 và bột đá nghiền mịn để nâng cao tính công tác, độ đồng nhất
cho hỗn hợp bê tông đặc biệt nặng.
- Nghiên cứu lý luận và lựa chọn vật liệu sử dụng chế tạo bê tông đặc biệt nặng
thi công theo phơng pháp bơm, đạt yêu cầu đặt ra cho sản phẩm:
+ Hỗn hợp bê tông đạt độ sụt SN = 20 ữ 22 cm và tổn thất độ sụt sau 120 phút
còn SN = 13ữ 14 cm.
+ Hỗn hợp bê tông đạt yêu cầu về giới hạn độ tách nớc, tách vữa và phân tầng.
+ Khối lợng thể tích bê tông = 2.800 ữ 3.000 kg/m
3
,cờng độ nén 40 N/mm
+ Cờng độ bê tông đạt R
n
= 40 N/mm
2
.
7. ý nghĩa đề tài.
-ý.(/0
+ Nghiên cứu sử dụng hỗn hợp phụ gia dùng cho chế tạo bê tông đặc biệt nặng.
Hỗn hợp phụ gia không những tăng tính bơm cho hỗn hợp bê tông mà còn nâng cao
phẩm chất tốt hơn cho bê tông đặc biệt nặng.
6
+ Nghiên cứu chế tạo đợc cấp phối bê tông đặc biệt nặng từ cốt liệu quặng Barit
Tuyên Quang, hỗn hợp phụ gia đáp ứng các yêu cho sản phẩm nghiên cứu.
-ý.120
+ Nâng cao tính bơm cho hỗn hợp bê tông đặc biệt nặng và đáp ứng yêu cầu thi
công bằng phơng pháp bơm mang lại hiệu quả kinh tế do tăng năng suất thi công.
+ Chế tạo bê tông đặc biệt nặng từ phụ gia hỗn hợp có sử dụng tro trấu nên giải
quyết đợc vấn đề môi trờng mà vẫn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật cho sản phẩm.
+ Chế tạo đợc bê tông đặc biệt nặng có thể sử dụng để đáp ứng nh cầu trong xây
dựng nhà máy điện nguyên tử trong tơng lai gần ở Việt nam cũng nh các công trình
đặc biệt chống phóng xạ khác ở nớc ta.
+ Việc nghiên cứu nguồn nguyên vật liệu trong nớc phù hợp công nghệ sản xuất
bê tông ở các nhà máy bê tông hiện nay của Việt Nam sẽ rất thuận lợi cho phát
triển sản xuất bê tông đặc biệt nặng ở nớc ta.
Tóm lại, để thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ ngành công nghiệp vật liệu xây
dựng, nghiên cứu phát triển bê tông đặc biệt nặng ở nớc ta là một đòi hỏi cần thiết;
Đề tài
!
"#$%&&
dụng bê tông đặc biệt nặng không chỉ phạm vi yêu cầu các kết cấu có khối lợng lớn
với thể tích nhỏ gọn, mà với u điểm đặc biệt nổi bật là thực hiện vai trò chống tia
phóng xạ. Chỉ có bê tông đặc biệt nặng mới cho ứng dụng với khả năng cản phóng
xạ hiệu quả trong xây dựng các nhà máy điện hạt nhân. Năng lợng hạt nhân thì
ngày càng phát triển, nhất ở trong thế kỷ XXI hiện nay nên sự phát triển toàn diện
sản phẩm bê tông đặc biệt nặng là rất lớn.
8
1.1.1 Tình hình nghiên cứu về bê tông siêu nặng trên thế giới.
3456 !78[20].
Trên thế giới ở các nớc có nền công nghiệp phát triển, bê tông đặc biệt nặng đã
đợc nghiên cứu rất rộng rãi.Việc nghiên cứu theo hớng đạt đợc khối lợng thể tích
lớn trên cơ sở nghiên cứu trên các nguồn cốt liệu quặng trong tự nhiên.
Việc nghiên cứu bê tông đặc biệt nặng trên cơ sở sử dụng các nguồn cốt liệu
khác nhau sẽ đạt đợc cho bê tông có khối lợng thể tích rất khác nhau. Trên cơ sở
các yêu cầu đặt ra cho mục tiêu nghiên cứu ta lựa chọn các nguồn cốt liệu hợp lý để
đạt đợc khối lợng thể tích bê tông theo yêu cầu. (,9:$:;.
,9:$:0ả<=>?8(=>
TT
Các vật liệu ban đầu Khối lợng thể tích
bê tông - (kg/m
3
)
Chất kết dính Cốt liệu
:
Xi măng Poóclăng
(Poóclăng xỉ)
Granit, đôlômít, đá vôi, xienhít,
Andezít, bazan, điabaz, diorit.
2.300
#
- Bê tông đặc biệt nặng nghiên cứu sử dụng cốt liệu quặng magnhetit. Quặng
magnhetit đợc cấu thành chủ yếu từ khoáng nhóm oxyt magnhetit (Fe
3
O
4
) với các
tạp chất MgO, Cr
2
O
3
, Al
2
O
3
, Quặng magnhetit có độ cứng 5 ữ6 trong thang độ
9
cứng của Mohr. Thành phần cấp phối sơ bộ của một nghiên cứu về bê tông
magnhetit cho ta gồm (kg/m
3
bê tông): xi măng pooclăng 300 ữ 400, cát magnhetit
600 ữ 1.300, sạn magnhetit 1.500 ữ 2.800, nớc 150 ữ 300; Kết quả sản phẩm cho
bê tông magnhetit có khối lợng thể tích đạt 2.800 ữ 4.000 kg/m
3
, cờng độ nén 20 ữ
45 N/mm
2
, cờng độ uốn 4 ữ 8 N/mm
2
, môđun đàn hồi 40.000 ữ 60.000 N/mm
2
thép. Thông dụng có hai loại cốt liệu từ gang, sắt và bi thép do các nhà máy chế
tạo, hoặc phế liệu là các công cụ trong công nghiệp chế tạo máy. Để gia công thành
cốt liệu sử dụng thì các phế liệu công cụ khác nhau từ gang, sắt và thép đợc gia
công và nghiền đến kích thớc yêu cầu. Thành phần cấp phối sơ bộ của một nghiên
cứu về bê tông dùng bi thép cho ta gồm (kg/m
3
bê tông): bi sắt 2.640, mẩu sắt
2.640, xi măng 400, nớc 160; Kết quả nghiên cứu cho ta sản phẩm bê tông sử dụng
bi thép có thể đạt khối lợng thể tích lên đến 6.200 kg/m
3
[20].
34 D56 !78$
Trên thế giới việc nghiên cứu sử dụng bê tông đặc biệt nặng đã trải qua một
quãng đờng với những thành tựu theo từng mốc lịch sử. Đặc biệt khi nghiên cứu
10
ứng dụng các phụ gia điều chỉnh để khống chế tỷ lệ N/CKD thấp đảm bảo khối l-
ợng thể tích bê tông tăng và chất lợng bê tông đặc biệt nặng càng đợc cải thiện cao
hơn. Qua kết quả nghiên cứu đến áp dụng thực tế cho thấy rằng việc ứng dụng bê
tông đặc biệt nặng cho các ứng dụng hiện nay là rất cần thiết. Bê tông đặc biệt nặng
đã đợc ứng dụng và thi công chế tạo rộng rãi các cấu kiện riêng biệt, cấu kiện đối
trọng đặc biệt nặng; các hạng mục công trình trên sông, biển; các trụ hố móng cầu;
các tờng, thành đập hồ chứa nớc, Đặc biệt bê tông đặc biệt nặng đóng góp thiết
thực cho vai trò ngăn cản đợc tia phóng xạ và tia X trong xây dựng các công trình
có phóng xạ.
Bê tông nặng sử dụng cho các kết cấu bảo vệ phóng xạ vì nó làm yếu đi sự
truyền các tia X và tia . Bê tông nặng đợc nghiên cứu sử dụng chế tạo bảo vệ các
công trình chống sự rò rỉ chất phóng xạ và đợc phân biệt là bê tông dùng bảo vệ
chống phóng xạ. Chúng đợc đánh giá theo giá trị về khối lợng thể tích với đặc điểm
khối lợng thể tích trên 2.500 kg/m
3
khác. Các nghiên cứu đa vào sử dụng còn cha đợc đầy đủ và toàn diện về mọi mặt.
Hiện nay các tiêu chuẩn cho nguồn nguyên liệu, tiêu chuẩn yêu cầu cho bê tông
đặc biệt nặng trong thi công nghiệm thu, các yêu cầu tính chất, tính năng sử dụng
bê tông đặc biệt nặng dùng cho kết cấu cản xạ trong các công trình cha đợc nghiên
cứu và ban hành đầy đủ. Trong những năm gần đây, bớc đầu bê tông đặc biệt nặng
đã đợc nghiên cứu ở một số viện nghiên cứu và các trờng đại học và đã ứng dụng
vào những công trình mà bê tông thông thờng không thể đáp ứng đợc, tuy nhiên
những kết quả nghiên cứu cha đi vào đồng bộ và đầy đủ [2].
Việc nghiên cứu và chế tạo bê tông đặc biệt nặng cản xạ ở Việt Nam còn ở giai
đoạn đầu và cha đợc ứng dụng nhiều. Các nhà nghiên cứu khoa học ở các Viện, các
trờng đại học đã đặt những nền móng cho nghiên cứu loại bê tông đặc biệt này. Các
đề tài nghiên cứu về bê tông nặng cản phóng xạ đã đợc thực hiện bởi Bộ xây dựng,
Bộ môn Công nghệ Vật liệu xây dựng - Trờng Đại Học Xây Dựng, Viện Khoa kỹ
thuật hạt nhân, và một số đề tài do các học viên cao học và sinh viên khoa Vật liệu
xây dựng - trờng Đại học Xây dựng thực hiện. Các đề tài nghiên cứu sử dụng
nguyên liệu có sẵn ở nớc ta, từ các nguồn quặng trong nớc nh quặng barit ở Tuyên
Quang, quặng barit ở Nghệ An, quặng Imenhit Hà Tĩnh, quặng crômit Thanh Hóa.
Các nguồn quặng này là cơ sở chế tạo cốt liệu để đa vào ứng dụng và nghiên cứu
hiện nay. Qua đánh giá nguồn nguyên liệu này cho thấy các nguồn quặng thỏa mãn
12
yêu cầu làm cốt liệu chế tạo đặc biệt nặng. Việc nghiên cứu chế tạo bê tông đặc
biệt nặng cho ứng dụng cản phóng xạ từ nguồn vật liệu trong điều kiện thực tế nớc
ta sẽ mang lại hiệu quả lớn về kinh tế và kĩ thuật.
Tại trờng Đại học Xây dựng, các công trình nghiên cứu của các thầy giáo trong
khoa Vật liệu xây dựng đã đạt đợc những kết quả rất khả quan và đang đợc triển
khai ứng dụng thành công. Cốt liệu trong các đề tài bê tông đặc biệt nặng đợc
nghiên cứu lấy từ các loại quặng có khối lợng thể tích cao và tính chất ổn định nh
quặng sắt Hà Tĩnh, quặng Barit Nghệ An, Barit Tuyên Quang với cấp phối
hạt thiết kế nhiều cấp hạt khác nhau từ 0 ữ 70 mm. Một số đề tài đã đợc nghiên cứu
từ các nguồn cốt liệu trên nh:
Tại nớc ta, kết quả nghiên cứu nguồn nguyên liệu ở địa phơng nh Tuyên Quang,
Thái Nguyên, Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh cho thấy các mỏ quặng barit,
quặng sắt, crômit, Imenhit chất lợng cao và có thể khai thác sử dụng lâu dài cho
nhu cầu các công trình xây dựng đặc biệt. Nhất là đáp ứng khả năng cho xây dựng
nhà máy điện hạt nhân tại Việt nam trong tơng lai. Do đó vấn đề phát triển bê tông
đặc biệt nặng là một hớng đi thiết thực và mở ra trong tơng lai nghiên cứu chế tạo
vữa và bê tông cản phóng xạ. Việc làm chủ nguồn nguyên vật liệu địa phơng để sản
xuất là một u thế phát triển lâu dài sản phẩm bê tông đặc biệt nặng trong tơng lai ở
nớc ta.
Với nhiều u điểm của loại bê tông đặc biệt nặng thì nhu cầu thị trờng để nghiên
cứu và ứng dụng là rất lớn nhất là khi các luận điểm nghiên cứu trên cơ sở có hệ
thống và các kiến thức thực nghiệm ngày càng hoàn thiện trong tơng lai.
1.2 Phụ gia dùng cho bê tông siêu nặng.
1.2.1 Tổng quan nghiên cứu và sử dụng phụ gia cho bê tông ở Việt nam [2].
Trên thế giới việc nghiên cứu và phát triển công nghệ cho ứng dụng phụ gia sử
dụng cho bê tông phát triển rất mạnh mẽ. Nớc ta do nhiều điều kiện bất cập trong
việc tiếp xúc công nghệ và sự phát triển ngành xây dựng Việt nam còn cha đồng bộ
nên còn chậm chạp trong lĩnh vực này.
ở nớc ta việc nghiên cứu và sử dụng các loại phụ gia cho cho bê tông xây dựng
mới đợc thực hiện từ những năm 60 của thế kỷ này, đánh dấu bằng việc nghiên cứu
14
sử dụng phụ gia phụ gia hóa học CCB cho công trình thủy điện Thác Bà với sự giúp
đỡ của Liên Xô cũ.
Năm 1971, tại hội nghị bê tông toàn miền Bắc đã manh nha có báo cáo kết quả
nghiên cứu sản xuất phụ gia hóa học cho bê tông từ nguyên liệu trong nớc, tiếp đó
nhiều cơ quan khoa học đã tiến hành nghiên cứu xong kết quả dừng lại trong phạm
vi các phòng thí nghiệm mà cha đợc ứng dụng thực tế.
Năm 1977 Viện khoa học kỹ thuật Xây dựng nghiên cứu chế tạo phụ gia hóa
dẻo từ dịch kiềm đen của nhà máy giấy, sản phẩm ở dạng bột, dẻo, lỏng với tên th-
ơng phẩm là LHD. Tiếp đó nghiên cứu phụ gia hóa dẻo LK-1 trên cơ sở biến tính
Bên cạnh đó các đơn vị chuyên ngành Vật liệu xây dựng có các nghiên cứu đa
vào ứng dụng các phụ gia khoáng hoạt tính mở ra một hớng đi rất u thế cho nguồn
phụ gia trong nớc ta. Phụ gia khoáng hoạt tính đợc đánh giá nghiên cứu có nguồn
gốc thiên nhiên nh trêpen, điatômít, đất sét nung tự nhiên, hay nhân tạo nh tro, xỉ
nhiệt điện, xỉ lò cao hạt hoá, đất sét nung non, silica fume, tro trấu, meta cao lanh.
Các sản phẩm này đã góp phần làm phong phú thị trờng phụ gia bê tông, giải quyết
vấn đề ô nhiễn môi trờng, đồng thời khẳng định khả năng nghiên cứu sản xuất và
đáp ứng thị trờng về nguồn phụ gia đáp ứng của các cơ sở ứng dụng và lĩnh vực xây
dựng trong nớc.
Tóm lại, có thể nhận thấy ở Việt Nam lĩnh vực phụ gia bê tông mới đợc nghiên
cứu từ những năm 1965 - 1967 nhng đã có hớng phát triển với đủ chủng loại tơng
tự nh những nớc khác trong khu vực. Các chủng loại phụ gia ở Việt Nam chủ yếu
là: Phụ gia tăng dẻo, siêu dẻo giảm nớc, phụ gia chống thấm, phụ gia nở và không
co, phụ gia khoáng, phụ gia sửa chữa kết cấu. Nói chung các sản phẩm phụ gia ở
Việt Nam đã bớc đầu đợc chế tạo ở quy mô công nghiệp và có chất lợng tốt phù
hợp theo tiêu chuẩn cơ sở, ngành và tiêu chuẩn quốc tế.
1.2.2 Đánh giá phụ gia sử dụng để nâng cao tính bơm cho bê tông siêu nặng.
Để bơm đợc hỗn hợp bê tông ngoài yêu cầu về tính năng công tác thiết bị máy
thì cần yêu cầu các tính chất hỗn hợp bê tông bơm. Hỗn hợp bê tông bơm là hỗn
hợp bê tông vận chuyển đợc trong đờng ống dẫn hớng bằng máy bơm bê tông. Tính
bơm của hỗn hợp bê tông là tính chất của hỗn hợp bê tông dễ vận chuyển đi trong
đờng ống tới vị trí tạo hình mà vẫn đảm bảo các tính chất của hỗn hợp bê tông
không bị suy giảm. Nh vậy bê tông tơi đợc vận chuyển tới vị trí tạo hình tới vị trí
thi công bằng các thiết bị chuyên dụng theo cơ chế bơm đẩy dẫn bê tông đi trong
các đờng ống. Với yêu cầu đặc biệt đó cần dùng tới loại phụ gia đặc chủng dùng
cho hỗn hợp bê tông đợc thiết kế riêng cho hỗn hợp bê tông bơm. Để chế tạo hỗn
16
hợp bê tông bơm hiện nay trên thị trờng sử dụng phụ gia trợ bơm để nâng cao tính
bơm cho hỗn hợp bê tông. Tác dụng của phụ gia sẽ làm tăng tính dẻo và tăng độ
đồng nhất cho hỗn hợp bê tông, để nó dễ dàng đợc đẩy đi khi chịu áp lực nén với
dùng nớc, nâng cao tính đặc chắc cho cấu trúc bê tông. Dùng phụ gia lấp đầy là bột
đá nghiền mịn để tăng độ đặc vi cấu trúc, góp phần tăng khối lợng thể tích bê tông,
17
chống phân tầng tách lớp trong hỗn hợp bê tông. Dùng phụ gia khoáng hoạt tính tro
trấu với mục đích tăng tính công tác, tăng độ đặc vi cấu trúc đá bê tông. Với định
hớng nghiên cứu sử dụng tổng hợp các loại phụ gia nh trên, việc đánh giá tỷ lệ phối
trộn hợp lý là rất cần thiết để đạt hiệu quả tối u nhất cho phụ gia.
1.3 Đặc điểm hỗn hợp bê tông siêu nặng thi công theo phơng pháp bơm.
1.3.1 Vận chuyển hỗn hợp bê tông.
Việc vận chuyển hỗn hợp bê tông từ vị trí trộn tới vị trí tạo hình cấu kiện cần
đảm bảo yếu tố không gian và thời gian thấp nhất có thể. Việc luân chuyển đó đảm
bảo hạn chế số lần luân chuyển tối thiểu. Để tránh sự bắt đầu ninh kết và đóng rắn
của hỗn hợp bê tông thì thời gian vận nhỏ nhất di chuyển từ hai vị trí trên. Do vậy
việc phân tích đánh giá tính chất hỗn hợp bê tông và chọn lựa phơng pháp vận
chuyển cần tính đến nhiều yếu tố đi kèm nh: cự ly vận chuyển, tốc độ di chuyển, độ
lu động hỗn hợp bê tông và chiều cao đổ hỗn hợp bê tông cũng nh tính kinh tế của
phơng pháp di chuyển. Hỗn hợp bê tông có thể vận chuyển tới vị trí tạo hình trong
thi công bằng nhiều phơng pháp nh:
- Trong sản xuất các cấu kiện cố định có thể trộn hỗn hợp bê tông và chuyển
qua bun ke của máy rải bê tông và di chuyển trên một cao độ nên đảm bảo độ đồng
nhất và tính lu động của hỗn hợp bê tông.
- Với hỗn hợp bê tông ít dẻo và bê tông cứng có thể vận chuyển bằng băng tải
với vị trí đổ tạo hình. Để tránh hiện tợng phân tầng khi băng tải nâng hớng lên thì
góc nâng băng tải chỉ từ 10 ữ 15
o
với tốc độ hạn chế 1 ữ 2 m/s, nếu độ sụt SN 4
cm thì góc nâng có thể tăng lên 16 ữ 20
o
. Băng tải đợc thiết kế lắp đặt từ vị trí
trung chuyển từ máy trộn xuống và tới vị trí tạo hình nên tính cơ động phơng pháp
/h do có tổn thất và trở lực bơm.
Trong đề tài này học viên không đánh giá về yếu tố thiết bị cho bơm hỗn hợp
bê tông nhng hớng đi nghiên cứu hỗn hợp bê tông bơm đảm bảo các tính năng yêu
cầu cho sử dụng đợc máy bơm bê tông theo điều kiện nhà cung cấp.
1.3.2 Đặc trng tính chất của hỗn hợp bê tông bơm.
Ta đã biết rằng trong lĩnh vực xây dựng công việc bơm hỗn hợp bê tông đợc sử
dụng trong nhiều trờng hợp khác nhau nh: bơm bê tông dới nớc theo phơng pháp
vữa dâng, bơm bê tông vào các khuôn casset, bơm bê tông lên các tầng cao trong
thi công nhà công nghiệp và dân dụng.
Để giải quyết đợc vấn đề bơm hỗn hợp bê tông cần làm rõ bản chất lý thuyết
chuyển động của hỗn hợp bê tông cũng nh phơng pháp thiết kế thành phần cấp phối
cho bê tông. Có rất nhiều quan điểm về vấn đề bơm hỗn hợp bê tông song có sự
nhất trí cao về vấn đề này cho rằng trong chuyển động của vữa và hỗn hợp bê tông
19
trong đờng ống ở gần thành ống chúng hình thành nên vùng chuyển tiếp ranh giới
của hồ xi măng từ môi trờng phân tán, theo đó có sự phân bố lớp hồ xi măng cận
thành với các hạt cốt liệu nhỏ là cát. Bề dày của lớp hồ xi măng cận thành này nằm
trong khoảng 1,5 ữ 8mm, phần còn lại của tiết diện đờng ống thì hỗn hợp bê tông
không có sự thay đổi tính chất đáng kể ta coi đó là lõi không biến dạng. Do vậy để
đảm bảo quy luật đã nêu cần nghiên cứu thiết kế cấp phối hỗn hợp bê tông bơm.
Trong trờng hợp không dùng phụ gia các yêu cầu đối với hỗn hợp bê tông bơm là
[21]:
- Hàm lợng hồ xi măng trong hỗn hợp bê tông cần đủ để không những cần cho
sự lấp đầy các lỗ rỗng trong cốt liệu và bao bọc một lớp bên ngoài các hạt của
chúng mà còn d để tạo nên một hệ số d vữa nhất định.
- Tỷ lệ N/X cần nằm trong khoảng N/X = 0,55 ữ 0,65 để đảm bảo độ lu động độ
sụt nón cho hỗn hợp bê tông dao động trong khoảng từ SN = 5 ữ 8 cm, trong nhiều
trờng hợp cho phép dao động từ SN = 3 ữ12 cm.
- Hàm lợng cát trong hỗn hợp cốt liệu lớn là sỏi cần từ 32 ữ 45 % theo khối l-
ợng tổng cốt liệu, trong hỗn hợp cốt liệu là đá dăm thì hàm lợng cát là từ 32 ữ 45 %
linh động của vữa hồ xi măng, duy trì độ sụt của hỗn hợp bê tông.
- Sử dụng cốt liệu phù hợp, ngoài yêu cầu đạt khối lợng thể tích bê tông cần
quan tâm hàm lợng sử dụng hợp lý để tăng tính đồng nhất trong hỗn hợp.
Ngoài việc đảm bảo các đặc tính cơ bản nói trên thì bê tông đặc biệt nặng trong
chế tạo và thi công thực tế cần đánh giá và nghiên cứu cụ thể về các điểm sau:
- Các vấn đề khi phối trộn các nguyên vật liệu và thời gian trộn.
- Trở lực bơm bê tông đặc biệt nặng lớn hơn so với bê tông thờng.
- Do cốt liệu đặc nặng nên việc rung động lèn chặt hỗn hợp bê tông yêu cầu
quan tâm đến thời gian duy trì rung động vì dễ gây phân tầng tách lớp.
21
Chơng 2
Cơ sở lý luận nghiên cứu bê tông siêu nặng
2.1. Cơ sở lý luận cho chế tạo bê tông siêu nặng.
Để định hớng nghiên cứu lựa chọn thành phần chế tạo bê tông đặc biệt nặng ta
cần tìm hiểu đánh giá mối quan hệ thành phần vật chất, tính chất yêu cầu với mối
quan hệ hình thành cấu trúc sản phẩm. Mối quan hệ đó là lôgic quan trọng trong
nghiên cứu khoa học vật liệu. Ta rất khó để thiết lập chính xác mô hình lựa chọn
thành phần vật chất để từ đó có thể dự tính một cách tin tởng về tính chất của nó.
Nghiên cứu cấu trúc, tính chất bê tông và mối quan hệ của chúng với nhau cho ta
thực tế định hớng lựa chọn nguồn vật liệu chế tạo [1].
2.1.1. Lý luận nghiên cứu cấu trúc bê tông.
Cấu trúc của bê tông hình thành do kết quả đông kết của hỗn hợp bê tông và
đóng rắn thành đá bê tông. Cấu trúc bê tông rất phức tạp đợc tạo thành từ các thành
phần cốt liệu, đá xi măng và hệ thống mao quản lớn bé, các lỗ rỗng trong đó chứa
không khí, hơn nớc hoặc nớc. Các thành phần kích thớc lớn vi mô có thể dễ dàng
quan sát bằng mắt thờng, các thành phần kích thớc kích thớc nhỏ vi mô chỉ quan
sát đợc nhờ hỗ trợ của dụng cụ kính hiển vi điện tử.
Xem xét tiết diện của bê tông có thể thấy cấu tạo toàn khối liên tục, trong đó
các hạt cốt liệu với các kích thớc và hình dạng khác nhau liên kết trung gian với đá
xi măng nh +D#$:[11].
mặt của cốt liệu. Ví dụ nh nếu kích thớc cốt liệu lớn hơn và hàm lợng hạt thoi dẹt
lớn hơn trong bê tông thì xu hớng các màng nớc cũng sẽ tích luỹ lớn hơn gần bề
mặt của cốt liệuW+D#$';. Hiện tợng này sẽ gây ra sự tách nớc bên trong và cũng
làm yếu đi cho miền liên kết [11].
W;R>\HI8I6!=>?$ W;,6!=>?( _
+D#$'L148J6!F=>?$
RI^4GV0 Đá xi măng là cấu trúc tạo thành gồm 3 thành phần
chủ yếu là các sản phẩm hydrat tạo thành dạng gen và tinh thể, vi cốt liệu, hệ thống
lỗ rỗng vi mô và mao quản. Cấu trúc của đá xi măng phát triển là kết quả của phản
ứng hoá học giữa các khoáng xi măng với nớc. Thành phần hoá học của các khoáng
clanhke chủ yếu tơng ứng là C
3
S, C
2
S, C
3
A và C
4
AF. Khi xi măng pooclăng phân
tán vào trong nớc pha lỏng nhanh chóng bão hoà với các loại ion khác nhau. Sự kết
hợp giữa canxit, sunphát, nhôm và ion hydroxyl trong vài phút thuỷ hoá đầu tiên
tạo nên các tinh thể hình kim của Canxi Sunphô Alumin Hydrat đợc gọi là
ettringite (+D#$@). Vài giờ sau đó, các tinh thể hình lăng trụ lớn của Ca(OH)
2
và
rất nhiều tinh thể dạng sợi rất nhỏ của C-S-H bắt đầu điền vào các khoảng trống mà
nớc chiếm giữ và hoà tan các hạt xi măng [11].
24
+D#$@0`4a(51F(4bN$
Vài ngày sau đó, phụ thuộc vào tỷ lệ Alumin/ Sunphát của xi măng, ettringite
Nớc tồn tại trong đá xi măng ở các dạng sau:
Nớc mao quản có thể phân loại thành hai loại: nớc trong các lỗ rỗng lớn hơn
50nm, có thể coi là nớc tự do bởi vì sự chuyển dịch của nó không gây ra bất kỳ sự
thay đổi về thể tích. Loại nớc trong các lỗ rỗng mao quản nhỏ từ 5-50nm, sự dịch
chuyển của nó gây ra co hệ thống.
Nớc hấp phụ, đó là loại nớc gần với bề mặt rắn. Ngời ta cho rằng có tới 6 lớp
phân tử nớc (15A
o
) bị ảnh hởng bởi lực liên kết hydro. Sự mất nớc hấp phụ chủ yếu
gây ra sự co của bê tông trong quá trình làm khô.
Nớc liên kết với cấu trúc C-S-H. Ngời ta cho rằng lớp nớc phân tử giữa các lớp
C-S-H bị ảnh hởng bởi mối liên kết hydro. Nớc giữa các lớp chỉ bị mất đi khi quá
Copyright: Tài liệu đại học ©