Bài giảng Vật liệu xây dựng - Chương: Thiết kế cấp phối bê tông

1Vật Liệu Xây Dựng (Construction Materials) Bộ môn Vật liệu Silicat Khoa Công Nghệ Vật Liệu Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-2 Nhào trộn – vận chuyển – thi công – bảo dưỡng bê-tông xi-măng VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-3 Sản phẩm bê-tông xi-măng  Bê-tông thương phẩm trộn sẵn  Bê-tông trộn tại công trường  Cấu kiện bê-tông đúc sẵn, đúc dự ứng lực VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-4 Các yêu cầu cần lưu ý  Theo ASTM C94 trước khi trộn BT cần biết: • Kích thước cốt liệu lớn • Độ sụt • Bọt khí trong 1m3 hỗn hợp BT • Y/c cường độ nén • Y/c loại và hàm lượng phụ gia • Y/c loại và hàm lượng xi-măng sử dụng • Y/c theo cấp phối sẵn gồm xi-măng, nước, cốt liệu 2 VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-5 Trộn thủ công VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-6 Sơ đồ trạm trộn bê-tông thương phẩm VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-7 Kiểu trạm trộn cố đinh  Toàn bộ hệ thống trộn  Khu chứa nguyên liệu  Xe bồn vận chuyển Kiểu thiết bị trộn: - Dung tích thùng đến 9m3 - Thùng trộn có thể đặt thẳng đứng hoặc nghiêng một góc so với phương thẳng đứng - Có các cánh trộn ở phía trong Thời gian hoàn thành mẻ trộn: thời gian trộn bé nhất khoảng 1phút/1m3. VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-8  Hỗn hợp bê-tông được trộn hoàn chỉnh tại trạm trộn và vận chuyển đi trên. • Xe bồn quay • Xe ben, thùng  rẻ tiền, vận chuyển gần, lưu ý phân tầng • Xe bồn thùng có cánh trộn  Hỗn hợp bê-tông nhào trộn 1 phần ở trạm và tiếp tục nhào trộn trên xe bồn.  Hỗn hợp bê-tông ở trạm chuyển vào xe bồn và nhào trộn trên xe khi vận chuyển. 3 VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-9 Xe bồn trộn bê-tông  Y/c tối thiểu 70-100 vòng quay thùng để trộn hỗn hợp bê- tông, tốc độ quay 6-18 vòng/phút.  Sau khi trộn xong, thùng quay nhẹ tốc độ 2-6 vòng/phút để đồng nhất hỗn hợp bê-tông.  Tháo bê-tông khỏi máy trước khi đạt 300 vòng quay thùng  Hoặc sau không quá 1½ giờ VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-10 Kiểu trạm trộn di động  Sử dụng khi thực hiện các mẻ trộn có khối lượng nhỏ, làm việc tại chỗ công trường.  Ưu điểm: kết hợp được thiết bị vận chuyển, trộn. Nhân lực sử dụng ít.  Cần lưu ý thống nhất cấp phối các mẻ VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-11 Các dạng máy trộn Máy trộn trục đứng (pan mixer)  Ưu điểm • Bêtông có độ đồng nhất tốt nhất • Máy trộn được phát triển lâu đời  Nhược điểm • Cần nhiều không gian • Nhanh bị mài mòn, Chi phí bảo trì cao VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-12 Các dạng máy trộn Máy trộn một trục ngang (single shaft mixer)  Ưu điểm • Chi phí thấp  Nhược điểm • Hiệu quả trộn không cao • Nguyên tắc hoạt động tương tự như máy trộn dạng bồn 4 VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-13 Các dạng máy trộn Máy trộn hai trục ngang (twin shaft mixer)  Ưu điểm • Hiệu quả trộn cao • Dễ vệ sinh máy trộn, có thể lắp đặt hệ thống vệ sinh tự động • Ít hao mòn so với các loại máy trộn cưỡng bức khác  Nhược điểm • Chi phí cao • Cần bảo trì định kỳ VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-14 Thùng đựng nước Thùng trộn Phễu đỡ liệu Phễu nạp liệu VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-15 1. Ca-bin 2. Thùng trộn 3. Bộ truyền động quay thùng 4. Con lăn đỡ thùng 5. Phễu cấp liệu 6. Thùng đựng nước 7. Phễu đỡ liệu 8. Vanh đai tì thùng trộn 1 6 3 2 8 4 5 7 VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-16 Qui trình sản xuất 5 VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-17 Các bước qui trình sản xuất 1. Định lượng nguyên vật liệu • Là quá trình cân, đong, đo nguyên vật liệu trước khi cho vào máy trộn. • Mục tiêu: duy trì sự ổn định chất lượng của các mẻ trộn khác nhau, đồng thời đảm bảo đủ, đúng khối lượng như thiết kế ban đầu. • Sai số cho phép của quá trình định lượng, TCXDVN 374:2006 • Xi măng, phụ gia dạng bột: 1 % khối lượng • Cốt liệu: 2 % khối lượng • Nước: 1 % khối lượng / thể tích. • Phụ gia dạng lỏng: 1 % khối lượng / thể tích. VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-18 2. Quá trình trộn bêtông • Là quá trình nhào trộn các nguyên vật liệu với nhau để sản xuất ra một hỗn hợp bêtông đồng nhất. • Mục tiêu: đạt được độ đồng nhất của bêtông cho từng mẻ trộn, đồng thời đảm bảo năng suất sản xuất hiệu quả. • Gồm các bước: nạp liệu, trộn và xả bêtông. VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-19  Nạp liệu: • Trình tự các nguyên vật liệu được nạp vào máy trộn • Thời gian nạp liệu: nhanh hay chậm. • Chia làm hai giai đoạn: trộn khô và trộn ướt  Trộn: • Thời gian trộn là khoảng thời gian từ sau khi tất cả các loại nguyên vật liệu được nạp vào máy trộn cho đến lúc bêtông bắt đầu được xả ra khỏi máy trộn. • Thời gian trộn ngắn: không đảm bảo độ đồng nhất của bêtông • Thời gian trộn dài: năng suất thấp, tiêu hao nhiều năng lượng.  Xả bêtông: • Xả càng nhanh càng tốt • Không làm thay đổi tính đồng nhất của hỗn hợp bêtông. VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-20 Nguyên tắc khi vận chuyển bê-tông • Bêtông phải luôn duy trì được độ đồng nhất. • Loại trừ khả năng xâm nhập của nước mưa / mất nước ximăng. • Hạn chế tổn thất độ sụt. • Từ thời điểm trộn bêtông đến thời điểm đổ bêtông không vượt quá thời gian qui định. • Bêtông đến công trường đúng giờ. 6 VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-21 Quay bồn khi vận chuyển bê-tông • Quay bồn để duy trì tính đồng nhất của hỗn hợp bêtông trong suốt quá trình vận chuyển. • Do trọng lượng bản thân, các hạt cốt liệu lớn sẽ lắng xuống đáy bồn và vữa ximăng nổi lên trên bề mặt. Hiện tượng này gọi là sự phân tầng của hỗn hợp bêtông. • Tốc độ quay bồn tùy thuộc từng loại xe. Tuy nhiên, tốc độ quay trong khoảng 2 ÷ 6 vòng/phút là hợp lý. • Quay bồn tối thiểu 30 vòng ở tốc độ nhanh 12 ÷ 15 vòng/phút khi phát hiện bêtông có dấu hiệu phân tầng. • Tùy thuộc vào mức độ phân tầng của hỗn hợp bêtông do quảng đường vận chuyển và chất lượng mặt đường, có những trường hợp không thể xử lý thành công khi bêtông đã bị phân tầng. VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-22  Đổ thủ công trực tiếp  Đổ bằng phễu vận chuyển  Đổ bê-tông bằng phương pháp bơm  Yêu cầu: Đảm bảo hỗn hợp bê-tông không phân tầng, tách nước. Hỗn hợp di chuyển đồng nhất Thi công đổ bê-tông VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-23 Biện pháp VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-24 Thi công đổ bê-tông 7 VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-25 Thi công đổ bê-tông VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-26 Thi công đổ bê-tông VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-27 Máy bơm bê-tông kiểu piston Thùng chứa bê-tông Cổng ra phun bê-tông Động cơ Bộ điều khiển Q=30m3/h; p=79bar; R=350m, H=122m VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-28 8 VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-29 Piston hút bê-tông vào ống Piston đẩy bê-tông Thùng chứa bê-tông VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-30 Phạm vi hoạt động, góc quay cần VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-31 Phạm vi hoạt động, góc quay cần VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-32 Đầm lèn bê-tông đổ tại chỗ Đầm dùi Máy helicopter Dằn rung Dầm rung 9 VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-33 Đầm lèn bê-tông đúc sẵn Rung thành cốp-pha Kết hợp rung-ép Quay li tâm Cán thành, kết hợp rung Cán thành VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-34 Bê-tông bị rỗ mặt, phân tầng VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-35 Bảo dưỡng bê-tông  Lưu ý 3 thông số điều kiện bảo dưỡng  Độ ẩm bê-tông  Nhiệt độ bê-tông  Thời gian bảo dưỡng bê-tông  NẾU thiếu một trọng 3 thông số trên đều ảnh hưởng đến xấu tính chất bê-tông thiết kế. VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-36 Bảo dưỡng bê-tông  Nếu điều kiện bảo dưỡng đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn TCXDVN 391-2007 (dưỡng ẩm tự nhiên)  Giúp tăng cường độ chịu lực  Giúp tăng khả năng chống thấm  Giúp tăng khả năng chịu mài mòn  Giúp tăng khả năng chịu thay đổi đk môi trường (băng giá)  Giúp tăng độ ổn định thể tích 10 VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-37 Điều kiện dưỡng ẩm Giúp tăng cường độ chịu lực VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-38 Phương pháp dưỡng ẩm  Bổ sung nước cho bê-tông: tưới, ngâm, phun sương, hơi hay phủ vải ẩm lên bê-tông VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-39 Phương pháp dưỡng ẩm  Bổ sung lớp phủ bề mặt ngăn quá trình bay hơi nước trong bê-tông: phủ nhựa, phun phủ hóa chất Đúc đốt hầm Thủ Thiêm VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-40  Dưỡng ẩm hơi bão hòa, kích thích phát triển cường độ sớm bê-tông  Chưng áp hơi nước bão hòa  Dùng vi sóng Phương pháp dưỡng ẩm 11 VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-41 VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-42 Điều kiện nhiệt độ bảo dưỡng 28 ngày Giúp tăng cường độ chịu lực VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-43 Cung cấp nhiệt ở sàn, nền VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông 9-44