Chuyên đề kết cấu bê tông và bê tông cốt thép vật liệu và ứng dụng trong các công trình viễn thông

CHUYÊN ĐỀ 4: KẾT CẤU BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
- VẬT LIỆU VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÁC CÔNG TRÌNH VIỄN
THÔNG

PHẦN I. LÝ THUYẾT

HÀ NỘI - 2015


1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.1 Định nghĩa Bê tông
Đá nhân tạo hình thành sau quá trình đóng rắn của
hỗn hợp gồm: chất kết dính (xi măng), cốt liệu, chất
hóa rắn (nước) và phụ gia được lựa chọn một cách
hợp lý, được trộn kỹ và làm chặt.
Hỗn hợp đóng rắn của các vật liệu gồm chất kết dính, cốt liệu lớn, cốt

liệu nhỏ và nước, có thể có hoặc không có phụ gia. (TCXD 191:1996)
A composite materials that consists essentially of a binding medium
within which are embedded particles or fragments of aggregate, usually
a combination of fine aggregate and coarse aggregate; in portlandcement concrete, the binder is a mixture of portland cement and water,
with or without admixtures. (ACI 116R-00)


1.2 CÁC TRẠNG THÁI CỦA BÊ TÔNG
 Hỗn hợp đã trộn khô (chưa trộn nước)
 Hỗn hợp đã trộn nước - Bê tông tươi
 Hỗn hợp đã được đầm chặt và chưa có cường độ cơ học
 Đá nhân tạo - Bê tông
 Biến đổi trạng thái của bê tông

BIẾN ĐỔI TRẠNG THÁI CỦA BÊ TÔNG

XM

NƯỚC

KK

8...15%
16...20%
1...2%

Không khí

6...14%

Độ rỗng,

R, %

%
16-20

100

CLN

Bê tông

86...94%

75...63%
6-8
CLL

0
Độ rỗng + Nước:16 ... 20% 3-10'
2

R  0 N/mm

1h

10ngày

28

ngày

Độ rỗng : 6...14%

R: 10...150N/mm2


1.3 VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG
 CHẤT KẾT DÍNH
 Vô cơ

Xi măng

 Vôi
 Thạch cao
 Chất kết dính tổng hợp (lượng dùng nước thấp)
 Hữu cơ
 CHẤT HÓA RẮN
 Nước (TCVN 4506:2012 Nước trộn bê tông và vữa – Yêu cầu kỹ
thuật)
 …



XI MĂNG
 PHÂN LOẠI XI MĂNG THEO THÀNH PHẦN/CHỨC NĂNG
 Xi măng pooc lăng
 Xi măng pooc lăng hỗn hợp (XMPL + 1pgk; + 2; +3- hai; ba; bốn cấu tử)
 Xi măng bền sulphát
 Xi măng cao nhôm
 Xi măng trắng
 Xi măng chịu axít

…
 PHÂN CẤP XI MĂNG THEO CƯỜNG ĐỘ
 PC 30, PC 40, PC 50 hoặc 22,5; 32,5; 42,5; 52,5 và 62,5
 PCB 30, PCB 40, PCB50



VẬT LIỆU CHẾ TẠO (tiếp theo)
 CỐT LIỆU

Phân loại cốt liệu theo kích thước hạt
 Cốt liệu lớn (5/4 – 10/8 – 20/16 – 40/32 – 70 – 100 … 300 mm)
 Đá dăm
 Sỏi
 Cốt liệu nhỏ (0,075; 0,14-0,315-0,63-1,25-2,5-5/4,75/4 mm)
 Cát tự nhiên
 Cát nghiền
 Cát hỗn hợp
 Không khí
Phân loại cốt liệu theo khối lượng thể tích
cốt liệu nhẹ - cốt liệu thông thường/cấu trúc đặc chắc - cốt liệu siêu nặng)


VẬT LIỆU CHẾ TẠO (tiếp theo)
 PHỤ GIA






Phụ gia hóa học – ASTM C494

Giảm nước (A), Chậm đông kết (B), đóng rắn nhanh (C)

Hóa dẻo chậm đông kết (D), hóa dẻo đóng rắn nhanh (E)

Siêu dẻo (F), Siêu dẻo chậm đông kết (G); Loại S
Phụ gia khoáng


Khoáng hoạt tính – phản ứng với Ca(OH)2 sinh ra do thủy hóa của
xi măng. (sản phẩm công nghiệp: tro bay, xỉ, silicafume; puzolan tự
nhiên: tro núi lửa, puzolan qua nung, không nung, metakaolin; Đốt:
tro trấu

Khoáng trơ/hạt mịn
Các loại phụ gia khác

Điều chỉnh độ nhớt, Giảm co, Cuốn khí, Chống ăn mòn, ...

Bột màu

Sợi phân tán (thép, polimer, …), …


1.4 PHÂN LOẠI BÊ TÔNG
 THEO VẬT LIỆU CHẾ TẠO
 Theo chất kết dính, theo cốt liệu, …

 THEO TÍNH CHẤT
 Theo cường độ, khối lượng thể tích, tính công tác, độ chống

thấm, cấu trúc và các đặc tính khác
 THEO CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT, THI CÔNG
 Trộn, tạo hình,
 THEO LOẠI CẤU KIỆN
- tại chỗ/toàn khối;
- đúc sẵn/lắp ghép.

PHÂN LOẠI THEO CHẤT KẾT DÍNH
 Bê tông xi măng
 Bê tông silicát
 Bê tông thạch cao
 Bê tông asphalt
 Bê tông polimer

…


PHÂN LOẠI THEO CỐT LIỆU





Bê tông đá hộc
Bê tông ít sỏi
Bê tông hạt nhỏ
Bê tông sử dụng cát nghiền
 Bê tông cốt liệu barit
 Bê tông cốt liệu nhẹ (keramzit, polystyrol, …)
 Bê tông tổ ong (bê tông bọt, bê tông khí)
 ….
 Bê tông cốt sợi, bê tông màu


PHÂN LOẠI THEO CƯỜNG ĐỘ
 Khái niệm
Cấp; cấp bê tông theo cường độ chịu nén

Mác; mác bê tông theo cường độ chịu nén
 Cấp cường độ chịu nén theo TCXDVN 356:2005


B1,5; B2; B2,5; B3,5; B5; B7,5; B10; B12,5; B15; B20;
B25; B30; B35; B40; B45; B50; B55; B60

 Cấp cường độ chịu kéo dọc trục (TCXDVN 356:2005)
 Bt0,8; Bt1,2; Bt1,6; Bt2,0; Bt2,4; Bt2,8; Bt3,2
 Mác bê tông theo cường độ chịu nén
 Bê tông thông thường
 Bê tông cường độ cao (C55/67; C50/55)


THEO KHỐI LƯỢNG THỂ TÍCH
 Mác theo khối lượng thể tích (TCXDVN 356:2005)
 D500; D600; D700; D800; D900; D1000; D1100;
D1200; D1300; D1400; D1500; D1600; D1700; D1800;
D1900; D2000
 Bê tông siêu nhẹ γ < 500kg/m3
 Bê tông nhẹ 500kg/m3 < γ < 1800kg/m3
 Bê tông giảm nhẹ khối lượng 1800kg/m3 < γ < 2200kg/m3
 Bê tông nặng 2200kg/m3 < γ < 2500kg/m3
 Bê tông siêu nặng γ > 2500kg/m3


THEO KHẢ NĂNG CHỐNG THẤM VÀ
TỰ ỨNG SUẤT
 Mác theo khả năng chống thấm (TCXDVN 356:2005)

 W2; W4; W6; W8; W10; W12
 Theo TCVN 3116:1993 độ chống thấm ký hiệu B
 Mác theo khả năng tự gây ứng suất
 Sp0,6; Sp0,8; Sp1; Sp1,2; Sp1,5; Sp2; Sp3; Sp4


PHÂN LOẠI THEO CẤU TRÚC
 Bê tông đặc chắc
 Đá xi măng và cốt liệu đặc chắc
 Đá xi măng đặc chắc, cốt liệu rỗng
 Đá xi măng tổ ong, cốt liệu đặc chắc hoặc rỗng

 Bê tông tổ ong
 Bê tông hốc rỗng


PHÂN LOẠI THEO TÍNH CHẤT KHÁC












Bê tông tính năng cao (HPC)

Bê tông cường độ cao (HSC)
Bê tông tự chảy, bê tông tự lèn chặt
Bê tông tự ứng suất, bê tông không co
Bê tông dẫn điện
Bê tông cản xạ
Bê tông bền sulphát
Bê tông ít tỏa nhiệt
Bê tông chịu nhiệt
Bê tông trang trí,
…


PHÂN LOẠI THEO CÔNG NGHỆ
 Bê tông trộn sẵn
 Bê tông đầm rung





Bê tông đầm lăn
Bê tông không đầm (tự làm chặt)
Bê tông ly tâm
Bê tông bơm
 Bê tông chưng hấp
 Bê tông chưng áp
…


PHÂN LOẠI THEO CẤU KIỆN








Bê tông toàn khối
Bê tông đúc sẵn
Bê tông khối lớn
Bê tông lót
Bê tông kết cấu
…


1.5 CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA BÊ TÔNG
 TÍNH CHẤT CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG
 Tính công tác, thời gian đông kết, khả năng bảo toàn
tính công tác theo thời gian, hàm lượng bọt khí, khối
lượng thể tích, mức độ phân tầng, khả năng tách
nước.
 TÍNH CHẤT BÊ TÔNG
 Tính chất vật lý

Tính chất cơ học
 Tính chất biến dạng
 Độ bền lâu và khả năng chống ăn mòn


TÍNH CHẤT HỖN HỢP BÊ TÔNG
 Tính công tác
 Độ sụt, độ cứng, độ chảy
 Khả năng duy trì tính công tác
 Thời gian đông kết
 Tách nước
 Phân tầng
 Độ tách vữa và độ tách nước
 Thời gian đông kết
 Thời gian bắt đầu và kết thúc đông kết
 Các quá trình vật lý (mất nước, co mềm, ngưng tụ, . ..)
 Khối lượng thể tích
 Hàm lượng bọt khí


TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA BÊ TÔNG
 Các tính chất chỉ trạng thái vật lý (Khối lượng riêng,
khối lượng thể tích, khối lượng thể tích xốp, độ rỗng,
…)
 Các tính chất thủy vật lý
 Độ hút nước
 Độ chống thấm nước
 Độ thấm khí, thẩm thấu clorua, …
 Độ bền băng giá/Khả năng chống đóng và tan băng
 Các tính chất nhiệt vật lý
 Hệ số dẫn nhiệt
 Hệ số giãn nở nhiệt


TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG

 Cường độ chịu nén
 Cường độ chịu kéo khi uốn
 Cường độ chịu kéo khi bửa
 Cường độ chịu kéo dọc trục
 Độ mài mòn


TÍNH BIẾN DẠNG CỦA BÊ TÔNG
 Co ngót của bê tông
 Co ẩm, co do cácbonat hóa, tự co
 Mô đun đàn hồi





Hệ số poát xông/Mô đun biến dạng ngang
Mô đun chống trượt
Từ biến
Biến dạng
- Biến dạng nhiệt;
- Biến dạng ẩm;
- Biến dạng tới hạn;
-…


TÍNH BIẾN DẠNG CỦA BÊ TÔNG
 Biến dạng
- Biến dạng nhiệt
- Biến dạng ẩm

Biến dạng tự do của bê tông khi mất ẩm – mang tính qui ước.
Thực chất, không có do trong bê tông luôn có cốt liệu.
Trong thực tế kc bt và btct, chỉ có một phần biến dạng được thực
hiện-biến dạng tự do được thực hiện. Chênh lệch biến dạng tự
do và biến dạng tự do được thực hiện là nguyên nhân phát sinh
ứng suất. Như vậy, nguyên nhân chính gây ra ứng suất trong
bê tông tông là do co của kc bt và btct không được tự do thay
đổi kích thước theo ba phương.


TÍNH BIẾN DẠNG CỦA BÊ TÔNG
 Biến dạng được thực hiện khi bê tông co phụ thuộc vào nhiều
yếu tố, trong đó:
1. Các yếu tố xác/qui định bởi thành phần và công nghệ sản xuất
(lượng xi măng, N/X, mô đun đàn hồi cốt liệu, loại phụ gia, điều
kiện đóng rắn, … )
2. Các yếu tố qui định bởi điều kiện môi trường (nhiệt độ và độ ẩm
không khí, loại và chất lượng các lớp phủ, … )
3. Các yếu tố cấu tạo (hình dáng, kích thước kết cấu, lượng thép
trong bê tông, … )
Lượng xi măng/lượng cốt liệu trong bê tông là yếu tố quan trọng
nhất ảnh hưởng đến co được thực hiện.
Ɛb = ɛxm.(1-a)n trong đó, a - lượng cốt liệu; n = 1,2…1,7