bài tập lớn môn vật liệu xây dựng

Bài tập lớn: Vật liệu xây dựng

GVHD: TS. Vũ Quốc Vương

BÀI TẬP 1: THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG
I.
ĐỀ BÀI
Một đập vòm thiết kế xây dựng bằng BT, mác thiết kế R TK = 55MPa. Tuổi bê tông thiết
kế: 28 ngày. Tính công tác Sn = 10cm. Dmax=12,5cm. Vật liệu dùng như sau:
1.
Xi măng: Sử dụng Xi măng Tam Điệp PCB40, có khối lượng riêng là
3,1g/cm3.
2.
Đá dăm được nghiền từ đá Bazan: Khối lượng riêng: 2,90g/cm 3; Khối
lượng đơn vị thể tích là: 1,67g/cm3.
3.
Cát dùng loại cát vàng sạch: có khối lượng riêng: 2,60g/cm 3; Khối lượng
đơn vị thể tích: 1,62g/cm3. Mđl = 2,55, có thành phần hạt đạt yêu cầu.
4.
Tro bay Phả Lại: Có khối lượng riêng: 2,34g/cm 3
5.
Nước: Dùng nước sạch để trộn bê tông, có khối lượng riêng là 1,0g/cm 3
6.
Biết Cường độ của Chất kết dính ( XM trộn Tro bay) TN được ở các tuổi
trong bảng sau:
Tổ 3

Tỷ lệ trộn X+Tr

1
2

3
4
5
6

100%X + 0% Tr
95% X + 5% Tr
90%X + 10% Tr
85% X + 15% Tr
80%X + 20% Tr
75% X + 25% Tr

Cường độ nén ở
7 ngày
(daN/cm2)
318
291
283
272
264
251

Cường độ nén ở
28 ngày
(daN/cm2)
413
406
395
387
374

365

Cường độ nén ở
90 ngày (daN/cm2)
482
476
461
452
447
432

Ghi chú : Tổ 1(1-6), Tổ 2 (7-12), Tổ 3 (13-18), Tổ 4 (19-24), Tổ 5 (25-30), Tổ 6 (31-36)
7.
Mức ngậm cát nên chọn: (32- 37)%; Hàm lượng tro bay nên chọn: (0-25)%
so với tổng lượng chất kết dính
Hãy thiết kế sơ bộ thành phần cho đập trên.
TT
16

Học viên:

Cường độ TK

Độ sụt

Tuổi thiết kế

Đường kính

RTK, (MPa)

Sn (cm)

t (ngày)

Dmax (mm)

55

10

28

12,5

Trang 1


Bài tập lớn: Vật liệu xây dựng

GVHD: TS. Vũ Quốc Vương

II.
BÀI LÀM
1. Xác định Sn
Tùy theo dạng kết cấu, phương thức đổ bê tông ta xác định được độ sụt Sn=10m
2. Xác định lượng nước trộn ban đầu
Căn cứ vào độ sụt Sn=10cm, Dmax=12,5mm, Mdl=2,55, tra bảng quan hệ Lượng
nước trộn Modul và độ sụt, ta được lượng nước dùng cho 1m3 BT : VN = 207,5 (lít)
Stt

độ sụt

Kích thước hat lớn nhât Dmax
10

20

40

70

Mô đun độ lớn của cát, Mdl
1.5

2.0

2.5

1.5

2.0

2.5

1.5

2.0

2.5

1.5

2.0

2.5

1.9

2.4

3.0

1.9

2.4

3.0

3.0

2.4

3.0

1.9

2.4

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

180

6

11-12

225

220

215

215

210

205

205

200

195

195

190

185

7

13-16

Theo ĐS 7-8 + dẻo hóa, theo ĐS 5-6 + dẻo hoá cao, theo ĐS 3-4 + siêu dẻo

8

17-20

Theo ĐS 9-10+ dẻo hóa, theo ĐS 7-8 + dẻo hoá cao, theo ĐS 5-6+ siêu dẻo

3. Xác định các thông số của hỗn hợp chất kết dính
− Sử dụng phụ gia tro bay Phả Lại lượng dung 10% thay cho xi măng
− Sử dụng xi măng Tam Điệp PCB40 và tro bay Phả Lại theo tỉ lệ 90%&10% xác
định cường độ thực tế chất kết dính 395daN/cm2
− Xác định khối lượng riêng chất kết dính:
ρ ckd =

100
100
g
=
= 3( 2 )
X % PGK % 90 10
cm
+
+
ρX
ρ pgk
3,1 2,34

4. Tính tỷ lệ nước-chất kết dính N/CKD
R
CKD
= BT + 0,5
N
A.Rckd

Rbt là cường độ nén của Bê tông=Mác BTxhệ số an toàn k
k=1,1 với trạm trộn tự động

k=1,15 với trạm trộn thủ công
Rckd =395 daN/cm2=39,5 MPa là cường độ thực tế của chất kết dính
A xác định theo TCVN 6061:1997; A=0,5
Thay vào công thức trên ta được:
R
CKD
55 x1,1
= BT + 0,5 =
+ 0,5 = 3,56
N
A.Rckd
0,5 x39,5

5. Xác định hàm lượng chất kết dính
CKD =

CKD
.N = 3,56 x 207,5 = 739,4 Kg
N

6. Xác định hàm lượng xi măng và phụ gia
Học viên:

Trang 2


Bài tập lớn: Vật liệu xây dựng

GVHD: TS. Vũ Quốc Vương

Hàm lượng CKD tính ở trên bao gồm xi măng và phụ gia khoáng. Hàm lượng xi
măng và phụ gia khoáng (PGK%=10%) trong 1 m3 bê tông được tính theo công thức:
X =

CKD (100 − PGK %) 739,4 x(100 − 10)
=
= 665,4 Kg
100
100

PGK =

CKDxPGK % 651,3 x10
=
= 73,94 Kg
100
100

Lượng phụ gia hóa được dùng theo hướng dẫn của nhà cung cấp và tỷ lệ phụ gia hóa
được tính theo % so với xi măng, lấy PGH%=2%
PGH =

XxPGH % 665,4 x 2
=
= 13,31Kg
100
100

Tương ứng thể tích
7. Xác định thể tích hồ (Vh)

Vh =

CKD
739,4
+N =
+ 207,5 = 453,8 Kg
ρ ckd
3

8. Xác định hàm lượng cốt liệu lớn (Đá)
1000
r
.
k
Lượng cốt liệu lớn D= d + 1
ρ od ρ d

r= 1 −

ρ od
1,67
= 0,42 là độ rỗng của đá
=1 −
ρd
2,9

Tra quan hệ giữa Vh, Mdl và kd, ta xác định được kd=1,61
Mô
đun cát
3.0

2.75
2.5
2.25
2.0
1.75
1.5

225
1.33
1.30
1.26
1.24
1.22
1.14
1.07

250
1.38
1.35
1.31
1.29
1.27
1.19
1.12

275
1.43
1.40
1.36
1.34

1.32
1.24
1.17

300
1.48
1.45
1.41
1.39
1.37
1.29
1.22

Kd ứng với Vh
325
350
1.52
1.56
1.49
1.53
1.45
1.49
1.43
1.47
1.41
1.45
1.33
1.37
1.26
1.30

375
1.59
1.56
1.52
1.50
1.48
1.40
1.33

400
1.62
1.59
1.55
1.53
1.51
1.43
1.36

425
1.64
1.61
1.57
1.55
1.53
1.45
1.38

450
1.66

1.63
1.59
1.57
1.55
1.47
1.40

1000
= 1335,6
⇒ Khối lượng đá dăm: D= 0,42.1,61 + 1
(kg)
1,67
2,9

9. Xác định hàm lượng cốt liệu cát



 CKD PGH

N
Đ 
Đ 
.ρ C = 1000 − Vh +
.ρ C
+
+
+
ρ đ 


 ρ CKD ρ PGH ρ N ρ đ 


C= 1000 − 


ρCKD, ρPGH, ρN, ρđ, ρC lần lượt là khối lượng riêng của chất kết dính, phụ gia hóa,
nước, đá, cát (g/cm3)








C= 1000 −  453,8 +
Kết luận:
Học viên:

1335,6 
.2,6 = 222,8 kg
2,9 

Tr = 73,9 (kg) ;

Đ = 1335,6 (kg)
Trang 3

Bài tập lớn: Vật liệu xây dựng

X = 665,4 (kg) ;

Học viên:

GVHD: TS. Vũ Quốc Vương

C = 222,8 (kg);

VN = 207,5 lít

Trang 4


Bài tập lớn: Vật liệu xây dựng

GVHD: TS. Vũ Quốc Vương

BÀI TẬP 2: THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG TỰ LÈN
I.

ĐỀ BÀI

Một đập tràn phím piano của Thủy điện được thiết kế xây dựng bằng BT tự
lèn, Mác thiết kế RTK; Tuổi bê tông thiết kế: t ngày, vật liệu dùng như sau:
h) Xi măng: Sử dụng Xi măng Bút sơn PCB40, có khối lượng riêng là
3,15g/cm3.
i) Đá dăm được nghiền từ đá Bazan: Khối lượng riêng: 2,85g/cm3; Khối
lượng đơn vị thể tích là: 1,65g/cm3.

j) Cát dùng loại cát vàng sạch: có khối lượng riêng: 2,60g/cm3; Khối lượng
đơn vị thể tích: 1,65g/cm3. Mđl = 2,60, có thành phần hạt đạt yêu cầu.
k) Tro bay Phả Lại: Có khối lượng riêng: 2,34g/cm3
l) Nước: Dùng nước sạch để trộn bê tông, có khối lượng riêng là 1,0g/cm3
m) Biết cường độ của chất kết dính ( XM trộn Tro bay) TN được ở các
tuổi trong bảng sau:

Tổ

Tỷ lệ trộn X+Tr

1

85%X + 15% Tr

Cường độ nén
ở

Cường độ nén
ở

Cường độ nén
ở

7 ngày
(daN/cm2)

28 ngày
(daN/cm2)

90 ngày
(daN/cm2)

272

387

452

n) Mức ngậm cát nên chọn: (32- 37)%; Hàm lượng tro bay nên chọn: (0-25)%
so với tổng lượng chất kết dính.
Hãy thiết kế sơ bộ thành phần BT tự lèn theo phương pháp của hiệp hội
bê tong Nhật bản (JSCE) cho đập tràn trên với số liệu như sau:
TT
24

Học viên:

Cường độ TK

Tuổi thiết kế

Đường kính

RTK, (MPa)

t (ngày)

Dmax (mm)

55

28

9,5

Trang 5


Bài tập lớn: Vật liệu xây dựng

GVHD: TS. Vũ Quốc Vương

II.
BÀI LÀM
1. Hàm lượng cốt liệu lớn
Đ = Vđ . ρđbh
Trong đó: Đ: khối lượng đá trong 1 m3 bê tông, kg.
Vđ: thể tích đá trong 1 m3 bê tông, Vđ = 0,28 ÷ 0,35 m3/m3
ρđbh : khối lượng thể tích (bảo hòa nước) của đá, kg/m3.
ρđbh=ρđ(1+Hp);
ρđ: Khối lượng đơn vị thể tích là: 1,65g/cm3
Hp: Mức hút nước theo khối lượng, Hp=0,15;
⇒ Đ = 0,35.1,65(1+0,15).1000= 664,13 kg.
2. Hàm lượng nước: N = 180 kg/m3.
3. Tỷ lệ N/B: 30% theo khối lượng.
4. Hàm lượng bột (Xi măng + Tro bay): B=400-600kg
B = 600 kg
5. Tỷ lệ N/X
Rbt28 = A.Rx28.(X/N-0,5)

Rbt28 là cường độ nén của Bê tông, A=0,6
Rx28 =387 daN/cm2=38,7 MPa là cường độ thực tế của chất kết dính
⇒55 = 0,6.38,7.(X/N-0,5)⇒X/N = 2,87
6. Hàm lượng xi măng
X =

X
.N = 2,87 x180 = 516,6 Kg
N

7. Hàm lượng tro bay
T = B – X = 600 – 516,6 = 83,4kg.
8. Hàm lượng cát


 X

T
N
Đ
+
+
+
+ A .ρ bh C =
 ρ X ρT ρ N ρ đ


C= 1000 − 


X, T, C, Đ, N lần lượt là khối lượng xi măng, tro, cát, đá, nước trong 1m 3 bê tông,
kg
Thể tích khí A =0,04
ρx, ρT, ρN, ρđ lần lượt là khối lượng riêng của xi măng, tro bay, nước, đá (g/cm 3)
ρbhC là khối lượng thể tích (bão hòa nước) của cát
Với ρcbh= ρc (1+Wc)/(1+∆C);
ρc: Khối lượng đơn vị thể tích là: 1,65g/cm3
Wc: Độ ẩm của cát, Wc=0,04
∆C: độ tăng thể tích của cát khi độ ẩm thay đổi; ∆C=0,3

 516,6 83,4 180 664,13
 1,65.(1 + 0,04)

.
1000
−
+
+
+
+
4
= 506,00kg

C=
 3,15

2
,
34
1

2
,
85
(
1
+
0
,
3
)




Kết luận:
Học viên:

Tr = 83,4 (kg) ;
X = 516,6 (kg) ;

Đ = 664,13 (kg)
C = 506,00 (kg)

VN = 180 lít
Trang 6