Tính toán thành phần cấp phối bê tông doc

5
5
-
-
4. T
4. T


NH TO
NH TO


N TH
N TH


NH PH
NH PH


N
N
(C
(C


P PH
P PH


I) Bấ TễNG

I) Bấ TễNG
I/ Khái niệm
- Là chọn tỷ lệ phối hợp giữa các thành phần vật liệu để đợc hỗn hợp đạt yêu cầu
về kỹ thuật nhng tiết kiệm về giá thành (Tha mãn yêu cầu kỹ thuật và kinh tế)
- Thành phần bê tông có thể đợc biểu thị bằng 2 cách
+ Lợng vật liệu cho 1 m
3
bê tông (X, N, C, Đ/1m
3
- Theo bảng tra trong
GT; X, N, Vc, Vđ/1m
3
Theo định mức)
+ Tỷ lệ (Khối lợng hoặc thể tích) của các loại vật liệu trên một đơn vị khối
lợng hay thể tích xi măng của xi măng
II/ Các tài liệu cần biết trớc khi tính toán thành phần bê tông
1- Yêu cầu về bê tông
- Mác BT, tuổi cần đạt để xác định mác,
- Các yêu cầu đặc biệt nh chống thấm, chịu nhiệt, chịu a xít, chống phóng xạ,
2 - Đặc điểm và điều kiện làm việc của kết cấu
- Dạng kết cấu (Móng, sàn, cột, xà, ống,.), kích thớc kết cấu, mật độ cốt thép
- Môi trờng xung quanh công trình
3 - Điều kiện và thời gian thi công
- Phơng pháp chế tạo bê tông (Trộn, vận chuyển, đổ, đầm), điều kiện thiết bị
máy móc thi công.
- Thời gian thi công, điều kiện môi trờng, thời tiết trong quá trình thi công
- Các yêu cầu công nghệ đặc biệt khác: Vận chuyển bằng bơm, tháo dỡ ván
khuôn sớm,.
4 - Các chỉ tiêu của vật liệu chế tạo bê tông

a
,

o
, w,độ bẩn, sét, mica, thành phần hạt, của vật liệu ché tạo bê tông (Xi
măng, nớc, cát, đá, phụ gia)
III/ Các phơng pháp xác định thành phần bê tông
1) Phơng pháp tra bảng
Căn cứ vào các chỉ tiêu đã biết, dựa vào bảng lập sẵn

Thành phần bê tông
Các bớc tiến hành:
- B1: Tra bảng 5-20 (tr198) XĐ tỷ lệ N/X (N/X=f(R
b
, R
x
))
Với các công trình làm việc dới nớc, tra bảng 5-21 (tr198) XĐ tỷ lệ N/X tối
đa cho phép.
Chọn tỷ lệ N/X nhỏ hơn
- B2: Từ các trị số SN
yc
, M
đl
, D
max
, Loại đá, N/X, tra bảng 5-22 đến 5-31

Cấp phối bê tông
Nhận xét: Phơng pháp này đơn giản nhng không chính xác vì số liệu trong

bảng không thể sát với các loại vật liệu thực tế ngoài công trờng
ứng dụng: R
b
=50-100; khi R
b
=100-200, V
b
<100m
3
thì có thể dùng bảng nhng
sau đó phải đúc mẫu để kiểm tra.
III/ Các phơng pháp xác định thành phần bê tông
2) Phơng pháp tính toán kết hợp với thực nghiệm
* Tính toán
a - Phơng pháp Bôlômây
* Chọn D
max
: Kiểm tra D
max
<1/3 kích thớc nhỏ nhất của thiết diện; <3/4 khoảng cách
giữa hai cốt thép [D
max
]. Nếu D
max
>[D
max
] thì phải loại bỏ các hạt lớn.
* Chọn độ lu động (SN) hoặc độ cứng (ĐC) của hỗn hợp bê tông: Căn cứ vào đặc
điểm kết cấu và điều kiện thi công, tra bảng 5-11, 5-12
Bớc 1

: Xác định lợng nớc (N) Tra bảng 5-32 hoặc biểu đồ 5-41
N
LT
= f(SN
yc
; D
max
; Loại đá; M
đl
; Loại xi măng)
Bớc 2
: Tính tỷ lệ X/N Dùng công thức Bôlômây-Skramtaep
R
b
28
= A.R
x
(X/N-0.5) Bê tông dẻo
R
b
28
= A
1
.R
x
(X/N+0.5) Bê tông khô
Riêng với bê tông thủy công phải tra thêm bảng 5-21 sau đó chọn trị số nhỏ hơn.
Bớc 3:
Tính lợng X = N *X/N. So sánh lợng xi măng tính đợc với lợng xi măng
tối thiểu tra ở bảng 5-34 (dùng cho BT thờng), 5-35 (Dùng cho bê tông có yêu

cầu chống thấm cao), sau đó chọn trị số lớn hơn
Bớc 4: Xác định lợng cát, đá theo nguyên tắc thể tích tuyệt đối khi đã xác định
đợc nớc và xi măng
* Nguyên tắc thể tích tuyệt đối: Xét cho 1m
3
(1000dm
3
) bê tông
- Coi bê tông tơi không có lỗ rỗng chỉ có N, X, C, Đ
V
ob
tơi
= V
ab
tơi
= V
ax
+ V
aN
+ V
ac
+ V
ađ
= 1000 dm
3
(1)
với V
ax
,V
aN

,V
ac
,V
ađ
là thể tích tuyệt đối tơng ứng với lợng vật liệu X, N
lt
, C
k
, Đ
k
chế
tạo 1m
3
bê tông, tính bằng dm
3
.
- Để bê tông tơi không có lỗ rỗng thì coi hỗn hợp X, N, C (Vữa XM-C)
+ Lấp đầy lỗ rỗng của đá
+ Bao quanh các viên đá
V
ax
+V
aN
+V
ac
= V
rđ
x = r x V
ok
x = r x (Đ/

od
k
) x (2)
: Hệ số tăng sản lợng vữa - Tra bảng 5-36 hoặc biểu đồ hình 5-42
Thay (2) vào (1) ta có: r x (Đ/
ođ
k
) x + (Đ/
ađ
) = 1000
Đ
k
=1000/(1/
ađ
+.r
đ
/
ođ
k
)
C
k
= [1000-(X/
ax
+N
lt
/
n
+Đ
k

/
ađ
)]
*

ac
III/ Các phơng pháp xác định thành phần bê tông
)1)((1000
'3
dm
DCNX
ad
k
ac
k
n
lt
ax
=+++

III/ Các phơng pháp xác định thành phần bê tông
b - Phơng pháp ACI
Bớc 1: ớc tính lợng nớc (N) và hàm lợng khí trong một m
3
bê tông (Phụ thuộc
vào độ sụt yêu cầu SN
yc
; D
max
; Loại cốt liệu lớn (Đá dăm hay đá sỏi); Loại bê

tông (cuốn khí hay không cuốn khí)
Bớc 2
: Lựa chọn tỷ lệ N/X (Tra bảng phụ thuộc vào cờng độ bê tông, loại bê tông
cuốn khí hay không cuốn khí)
Bớc 3: Tính lợng xi măng (Dựa vào lợng nớc N và tỷ lệ N/X):
X = N (B1) : (N/X) (B2)
Bớc 4
: ớc tính lợng cốt liệu lớn (Phụ thuộc vào D
max
và M
đl
)
- Xác định thể tích tự nhiên của đá trong 1m
3
bê tông theo bảng
- Tính khối lợng đá trong 1m
3
bê tông:
Đ =V
ođ
(tra bảng ) *
ođ
k
Bớc 5: ớc tính lợng cốt liệu nhỏ
III/ Các phơng pháp xác định thành phần bê tông
* Cách 1: Dựa trên cơ sở khối lợng
B1: Tra bảng khối lợng đơn vị của bê tông tơi
B2: Tính khối lợng của cát cho 1m
3
bê tông =

obtơi
- (N+X+Đ)
* Cách 2: Dựa vào thể tích
B1: Tính thể tích tuyệt đối của các vật liệu (nớc, xi măng, đá) cùng với
thể tích bọt khí lẫn vào (V
n
, V
ax
, V
ađ
, V
bk
)
B2: Tính thể tích tuyệt đối của cát V
ac
= 1000 - (V
n
+ V
ax
+ V
ađ
+V
bk
)
B3: Tính khối lợng cát C = V
ac
*
ac
* Nh vậy ta đã xác định đợc sơ bộ lợng X, N, C, Đ trong 1m
3

hỗn hợp bê
tông. Việc tính toán đó đều dựa vào các công thức và bảng biểu mà điều
kiện thành lập không giống với điều kiện vật liệu của bê tông thực tế vì vậy
phải kiểm tra lại bằng thực nghiệm để điều chỉnh lại thành phần bê tông
sao cho bê tông đó đạt đợc các yêu cầu đã đề ra.
III/ Các phơng pháp xác định thành phần bê tông
* Thực ngiệm để Điều chỉnh thành phần bê tông thỏa mn các yêu cầu kt
a) Thí nghiệm kiểm tra độ lu động và điều chỉnh thành phần vật liệu cho phù
hợp
+ Trộn 10(l) hhbt theo tỷ lệ tính toán ở trên (dùng vật liệu khô, nếu vật liệu ẩm thì
phải xác định độ ẩm và điều chỉnh lợng vật liệu để đảm bảo tỷ lệ các TPVL
đúng nh tính toán).
+ Xác định độ sụt của hhbt (SN) theo phơng pháp nón cụt
+ Nếu SN
TN
lớn hơn hay nhỏ hơn so với SN
yc
thì bớt hoặc thêm X đồng thời bớt hoặc
thêm N để tỷ lệ N/X=const thì R
b
= const. Trờng hợp cho thêm xi măng thì đơn
giản nhng trờng hợp phải giảm bớt lợng xi măng thì có thể dùng lại mẻ trộn
bằng cách tăng thêm cát đá nhng tỷ lệ C/Đ vẫn giữ nguyên.
+ Thờng dùng 3 lợng X và N tơng ứng (N/X không đổi) XĐ đợc 3 giá trị SN
Vẽ quan hệ SN và X X hợp lý N hợp lý.
III/ Các phơng pháp xác định thành phần bê tông
b) Thí nghiệm kiểm tra cờng độ và tìm lợng xi măng hợp lý
Với tỷ lệ X, N, C, Đ mới điều chỉnh ở trên, trộn mẫu (số mẫu 3), đúc mẫu rồi ép mẫu
R
b

TN
+ Nếu 0 <(R
b
TN
-R
b
TK
)/R
b
TK
15% thì đợc.
+ Nếu không thoả mãn thì phải điều chỉnh lại TPBT bằng cách điều chỉnh X.
Thờng trộn 3 mẻ 10-15(l) với lợng X khác nhau, đúc mẫu rồi ép mẫu R
b
TN

Quan hệ R
b
với X. Từ R
b
TK
X hợp lý.
c) Thí nghiệm xác định khối lợng thể tích của hỗn hợp bê tông ở trạng thái
đầm chặt (bê tông tơi)
Cân bê tông đã đầm chặt đựng trong ống lờng sắt có thể tích đã biết. Từ đó tính
đợc
ob
tơi
=G/Vo.
Biết

ob
tơi
có thể tính đợc thể tích thật của bê tông tơi sau khi đã điều chỉnh ở
bớc trớc.
III/ Các phơng pháp xác định thành phần bê tông
d) Tính lại lợng X, N, C, Đ cho 1m
3
bê tông
- Khi tính toán thành phần bê tông theo phơng pháp thể tích tuyệt đối ta đã coi
bê tông tơi hoàn toàn đặc, không có lỗ rỗng. Thực ra trong quá trình trộn bao
giờ cũng có một lợng không khí lẫn vào. Mặt khác do thành phần bê tông đã
đợc điều chỉnh sau các bớc thí nghiệm vì vậy lợng vật liệu tính đợc ở các
bớc trên thực tế không phải ra thể tích bê tông là 1m
3
nữa. Lợng vật liệu cho
1m
3
bê tông đợc tính lại nh sau:
+ Tính thể tích thực tế của bê tông tơi (chính là thể tích bê tông) thu từ hỗn hợp
vật liệu tính đợc ở bớc trên: V
TT
=(X+N+C+Đ)/
ob
tơi
+ Tính lại lợng vật liệu cho 1m
3
bê tông: X
1
=X *1000/V
tt

; N
1
, C
1
, Đ
1
tính tơng tự
e) Điều chỉnh lại thành phần bê tông theo độ ẩm thực của cát đá
Lợng xi măng (X) không thay đổi;
C
â
=C
k
(1+W
c
)



N
c
=C
â
-C
k
=C
k
.W
c
Đ

â
=Đ
k
(1+W
đ
)



N
đ
=Đ
â
-Đ
k
=Đ
k
.W
đ
N
TR
=N
LT
-(

N
c
+

N

đ
)
III/ Các phơng pháp xác định thành phần bê tông
g) Tính lợng vật liệu cho một mẻ trộn
* tính hệ số sản lợng:
- Giả sử ta có một lợng X, N, C, Đ nào đó để sản xuất bê tông, ta có:
V
ob
tơi
: TT bê tông (tơi) < V
hhbt
: TT hhbt (hh vật liệu)
V
hhbt
= V
ox
+V
â
oc
+V
â
ođ
(Nớc vào lỗ rỗng
giữa các thành phần vật liệu)
- Nếu tính cho 1m
3
bê tông (tơi) thì ta có:
1m
3
(1000dm

3
) bê tông tơi <V
hhbt
= V
ox
+V
â
oc
+V
â
ođ
với V
ox
,V
â
oc
,V
â
ođ
là thể tích tự nhiên tơng ứng với
lợng xi măng, cát, đá dùng cho 1m
3
bê tông.
Hệ số sản lợng:
a
od
a
a
oc
a

ox
od
a
oc
a
ox
DCX
VVV


++
=
++
=
10001000
* Tính lợng vật liệu cho một mẻ trộn
X
o
=X*V
o
*/1000; N
o
=N*V
o
*/1000; C
o
=C*V
o
*/1000; D
o

=D*V
o
*/1000;
* Từ hệ số sản lợng ta có thể tính đợc lợng vật liệu dự trù cho một mẻ trộn, lợng
bê tông chế tạo đợc từ một mẻ trộn, số mẻ trộn trong một ngày, số ngày cần thiết
để thi công hết lợng bê tông cho trớc, hoặc thể tích thùng trộn cần thiết để sản
xuất đợc Vdm
3
bê tông.
III/ Các phơng pháp xác định thành phần bê tông
3 - Phơng pháp thực nghiệm hoàn toàn
Tiến hành thc nghiệm với các vật liệu dự định sử dụng cho công trình, với nhiều
tỷ lệ khác nhau. Từ đó tìm đợc cấp phối tối u.
ứng dụng: V
b
>5000m
3
, các bộ phận kết cấu quan trọng
Nhợc điểm: Khối lợng công tác thực nghiệm lớn Tốn nhân lực, vật liệu, thời
gian