VLXD.Silicat.BK.HCM.pdf

1
Vật Liệu Xây Dựng
(Construction Materials)
Bộ môn Vật liệu Silicat
Khoa Công Nghệ Vật Liệu
Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
VLXD-Cốt liệu cho bê-tông 7-2
CỐT LIỆU CHO BÊ-TÔNG
Tổng quan về cốt liệu
Nhắc lại mục đích sử dụng cốt liệu;
• Thay đổi tính chất bê-tông; độ cứng, modul E, mài mòn
• Giá thành, chi phí bê-tông; thành phần độn
• Ổn định thể tích, hạn chế vết nứt lớn phát triển
TỔNG QUAN VỀ CỐT LIỆU
Trong bê tông cốt liệu chiếm từ 60-75% về thể tích (75–80% về khối
lượng)
Cốt liệu trong bê tông THƯỜNG bao gồm cốt liệu thô và cốt liệu mịn.
- Cốt liệu mịn: là cốt liệu có kích
thước hạt nhỏ hơn 5mm (TCVN)
hoặc kích thước hạt nhỏ hơn
4,75mm(ASTM)
- Cốt liệu thô: là cốt liệu có kích thước
lớn hơn 5mm

2
- Trong bê tông cốt liệu mịn chiếm 35-45% thể tích cốt liệu
Vai trò của 2 loại cốt liệu:
- Cốt liệu lớn là khung xương chính chịu lực
- Cốt liệu mịn có vai trò lấp đầy các lỗ trống do cốt liệu lớn để lại
Phân loại theo hình thức tồn tại
- Dạng tự nhiên: cát, sỏi, đá núi…
- Dạng nhân tạo: thường là các loại cốt liệu sử dụng cho các loại bê
tông đặc biệt như: keramzit, peclit, các loại sợi polymer tổng hợp, sợi
thủy tinh….
Nguồn gốc
Dạng đơn khoáng: thạch anh, fenspat, mica, amphibon,
pyroxen, canxit, gýp, gloconnit opan, canxedoan, quặng pyrit,
hematit, than đá
Hay nhóm đá mác ma, trầm tích, biến chất, TCVN 7572-3:2006
Phân loại cốt liệu theo tỉ trọng
Cốt liệu nhẹ :
- Dùng cho các sản phẩm bê tông nhẹ có khối luợng thể tích từ
250 -1800 kg/ m3
- Cốt liệu nhẹ sử dụng phổ biến như : dolomite, đá phiến, peclit…
Cốt liệu thông thường
- Dùng cho bêtông có khối lượng thể tích từ 2200 -2400 kg/ m3
- Các hình thức tồn tại: đá dăm, cát, sỏi, đá nghiền…
Cốt liệu dùng cho bê tông nặng
- sử dụng cho các loại bê tông đặc biết có khối lượng thể tích
đến 6400 kg/ m3
- Các loại cốt liệu thông dụng là : ferit, hematite, barite, magnetite

3
CÁC CHỈ TIÊU CỦA CỐT LiỆU
Phân bố kích thước/ modul độ lớn.
Hình dạng hạt
Hàm lượng bùn, sét bụi.
Khối lượng riêng/ Khối lượng thể tích.
Độ bão hòa nước/ độ ẩm.
Hàm lượng chất hữu cơ/ hạt mềm yếu.
Hàm lượng clorua/ sunfat.
Hàm lượng kiềm
Kích thước tối đa Dmax
- Là kích thước lỗ
sàng bé nhất
mà 90% các
hạt cốt liệu có
thể đi qua
- Không lớn hơn
2/3- 3/4
khoảng cách
của cốt thép.
- Không lớn hơn
1/5 -1/4 kích
thước min của
cấu kiện.
Kích thước hạt yêu cầu
Cấp phối hạt
- Cấp phối hạt là sự phân bố kích thước hạt cốt liệu được
xác định bằng phương pháp sàng
- Áp dụng cho cốt liệu lớn và nhỏ
100
95 -100
80 -100
50 - 85
25 - 60
5- 30
0 -10
9,5 mm
4,75 mm
2,36 mm
1,18 mm
600 µm
300 µm
150 µm
YC % hạt qua sàng
Cỡ sàng
Của cốt liệu mịn theo ASTM C33
C
Cỡ sà
ỡ sàng theo TCVN
ng theo TCVN
2,5 mm
1,25 mm
630 µm
315 µm
140 µm và đáy
Kích thước hạt yêu cầu
Của cốt liệu lớn theo ASTM
100
95 -100
25 - 60
0 - 10
0 - 5
37,5 mm
25,0 mm
12,5 mm
4,75 mm
2,5 mm
YC % hạt qua sàng
Cỡ sàng
- Cốt liệu lớn: Xác định thành phần hạt theo tiêu chuẩn
TCVN1772: 1987 sử dụng các sàng có kích thước
(5,10,20,40,70,100mm) và ASTM C33 (2,5mm, 4,75mm, 12,5mm,
25mm, 37,5mm)

4
Vùng YC cốt
liệu nhỏ, CÁT
Vùng YC cốt
liêu thô, ĐÁ,
CÁT THÔ
Kích thước hạt trung bình:
∑
∑
=
i
i
i
tb
x
x
d
d
Trong đó:
di: kích thước tb của lỗ sàng thứ i và i-1
Xi: % hạt giữa hai sàng i và i-1
Modul độ lớn cho cát (TCVN 342 – 1986)
- Là một giá trị không thứ nguyên được xác định như sau:
100
∑
=
i
A
M
Trong đó: Ai lượng sót sàng tích lũy trên các sàng thứ i
Modul độ lớn của cốt liệu nhỏ sử dụng cho BT thường nằm trong
khoảng từ 2,3-3,1 (ASTM C33)
- TN xác định modul độ lớn của cát (TCVN 342 – 1986)
+ Dùng bộ sàng có kích thước 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14mm
+ Lấy cát đã rửa sạch và sấy khô
+ Lấy 1000g cát đã sàng qua sàng 5mm, sau đó tiến hành sàng
qua các sàng còn lại
2,2
Modul cát
220,93
Khối lượng mẫu thí nhiệm (g)
100,00
100,00
100,00
4,24
42,48
0,14
100,00
90,00
95,76
26,39
264,43
0,140
90,00
65,00
69,37
31,83
318,94
0,315
70,00
35,00
37,54
20,20
202,40
0,630
45,00
15,00
17,34
14,42
144,49
1,250
20,00
0,00
2,92
2,92
29,26
2,500
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
5,000
%
%
%
%
G
mm
Giới hạn dưới
Giới hạn trên
Lượng sót tích lũy
Lượng sót trên từng sàng
Lỗ sàng
Đườ
Đường cong t
ng cong tí
ích l
ch lũ
ũy c
y cá
át,
t,
Modun=2,2
Modun=2,2

5
Phân bố kích thước hạt
Tại sao lại dùng nhiều kích thước
Quá sí
Quá sít ch
t chặ
ặt,
t, ma s
ma sá
át l
t lớ
ớn
n M
Mậ
ật đ
t độ
ộ 60%,
60%, XM v
XM và
à c
cố
ốt li
t liệ
ệu l
u lấ
ấp đ
p đầ
ầy
y
M
Mậ
ật đ
t độ
ộ 60%,
60%, XM v
XM và
à c
cố
ốt li
t liệ
ệu l
u lấ
ấp đ
p đầ
ầy
y
TN 2 thành phần
%
độ
đặc
%
độ
rỗng
% mịn
% thô
Sắp xếp tốt
nhất 70-30
TN 3 thành phần
Hạt mịn
Hạt trung
Hạt thô, 2/5mm
Vùng sắp xếp tốt
nhất, ít thay đổi
Không cần quá
nhiều hạt trung
S
Sắ
ắp x
p xế
ếp h
p hợ
ợp l
p lý
ý nh
nhấ
ất c
t cấ
ấu t
u trú
rúc bê
c bê-
-tông
tông
THÔ
THÔ =
= ?
?
TRUNG = ?
TRUNG = ?
NHỎ
NHỎ = ?
= ?
Tuy
Tuy
nhiên
nhiên
v
vẫ
ẫn
n
phả
phải
i
l
lự
ựa
a
chọ
chọn
n
thà
thành
nh
ph
phầ
ần
n
LIÊN
LIÊN
TỤ
TỤC
C
t
từ
ừ
thô
thô

nhỏ
nhỏ

6
CÁ
CÁT
T
CÁ
CÁT +
T +
Đ
ĐÁ NHỎ
Á NHỎ Đ
ĐÁ
Á L
LỚ
ỚN
N
Vù
Vùng pb
ng pbố
ố liên t
liên tụ
ục
c
kí
kích th
ch thướ
ước c
c cố
ốt li
t liệ
ệu
u
THÔ
THÔ
TRUNG
TRUNG
NHỎ
NHỎ
Ảnh hưởng của kích thước cốt liệu
Thông qua tỉ lệ W/C,
+ Ảnh hưởng đến tính công tác của hỗn hợp bê tông
+ Ảnh hưởng đến cường độ, tính chống thấm của đá bê tông.
L
Lượ
ượng n
ng nướ
ước n
c nhà
hào tr
o trộ
ộn
n L
Lượ
ượng XM s
ng XM sử dụ
ử dụng
ng
Hình dạng, bề mặt
Hì
Hình c
nh cầ
ầu
u Thoi, d
Thoi, dẹ
ẹt
t L
Lậ
ập phương
p phương Thoi, d
Thoi, dẹ
ẹt
t
Hạ
Hạt t
t trò
ròn nh
n nhẵ
ẵn
n Hạ
Hạt g
t gó
óc,
c, cạ
cạnh
nh
Y/c
Y/c l
lượ
ượng n
ng nướ
ước s
c sử dụ
ử dụng
ng
Tí
Tính công t
nh công tá
ác,
c, khả
khả năng
năng lè
lèn ch
n chặ
ặt
t
TCVN 7572-13:2006,
Kiểm tra hàm lượng % hạt thoi dẹt d/L1/3 bằng thước kẹp
Hình dạng, bề mặt
Nhận biết theo ASTM D4791,
ASTM D 3398

7
Hàm lượng thoi dẹt cốt liệu thô
Hàm lượng hạt thoi dẹt trong cốt liệu thô được qui
định theo TCVN không vượt quá 35%
Theo ASTM, hàm lượng hạt thoi, dẹt không vượt quá
15% tổng khối lượng cốt liệu
Ảnh hưởng hình dạng và bề mặt hạt
- Đến bê tông tươi:
+ Ảnh hưởng đến khả năng chảy
+ Ảnh hưởng đến khả năng tách nước phân tầng
- Đến bêtông đóng rắn
+ Ảnh hưởng đến cường độ uốn và nén của bê tông, đặc biết là
cường độ uốn.
Hàm lượng hạt mịn (sét, bụi bẩn)
- Sét, bụi bẩn là những hạt rất mịn có kích thước 75µm
Tiêu chuẩn xác định hàm lượng sét bụi bẩn:
- Cát TCVN 343: 1986, ASTM C295
- Đá TCVN 1772:1987, ASTM C295, ASTM 1137
Hàm lượng sét bụi bẩn qui định:
- Đối với cát từ 3 – 5%
- Đối với đá không vượt quá 0,25 %
Ảnh hưởng của hàm lượng sét bụi bẩn
- Ảnh hưởng đến lượng nước sử dụng→ Ảnh hưởng đến
tính công tác và quá trình đóng rắn của bê tông tươi.
- Tăng phản ứng kiềm cốt liệu.
- Ảnh hưởng đến cường độ:
+ Làm giảm liên kết của vùng tiếp giáp giữa nền xi măng và cốt liệu
+ Phẩm chất của cốt liệu giảm

8
- Là khối lượng trên một đơn vị thể tích của cốt liệu có kể đến thể
tích của phần lỗ rỗng sau:
+ Lỗ rỗng trong bản thân của cốt liệu
+ Lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu
- Cốt liệu sử dụng cho bê tông thường có khối lượng thể tích từ
1200 – 1750kg/m3.
- Theo TCVN khối lượng thể tích của cát không nhỏ hơn
1200kg/m3.
- Xác định khối lượng thể tích để thiết kế cấp phối bê tông.
KL riêng, thể tích, xốp ,đổ hỗng cốt liệu
- Phương pháp thử: TCVN 7572: 2006 cho cát hoặc đá
- Khối lượng khối cốt liệu cân khô hoàn toàn, sau sấy
- Khối lượng cốt liệu ẩm, ngâm nước lau khô mặt (đá) hay để
phơi khô tự nhiên (khối cát)
- Khối lượng cân ngâm trong nước
KL riêng, thể tích, xốp ,đổ hỗng cốt liệu
Độ hút nước và lượng ẩm bề mặt
- Thường được đánh giá thông qua độ ẩm toàn phần của cốt liệu
- Độ hấp thu nước phụ thuộc vào kích thước và bản chất của cốt
liệu
- Phương pháp thử: TCVN 7572-4(40mm),-5(40mm): 2006
hoặc ASTM C70, ASTM C127
Cốt liệu mịn,
CÁT

9
Lượng nước tối đa chứa
trong cốt liệu: là lượng nước tối
đa bao gồm cả nước hấp thụ và
lượng ẩm tự do
- Cốt liệu thô: 1 – 6%, trong đó
lượng ẩm tự do từ 0,5 – 2%
- Cốt liệu mịn: 3-8%, trong đó
lượng ẩm tự do từ 2 – 6%
Ảnh hưởng của độ hút nước:
- Tính công tác
- Khả năng thay đổi thể tích của đá
bê-tông theo thời gian.
Độ hút nước và lượng ẩm bề mặt
Độ
Độ co khô
co khô
Co nứt cốt liệu
Độ bền của cốt liêu thô
- Là cường độ nén đập của đá dăm trong xi lanh, độ mài mòn
trong tang quay và độ bền va đập trên máy va đập. Mác của cốt
liệu thô xác định ở bão hoà nước của cốt liệu
Đến 9
9 – 11
11 – 13
13 – 15
15 – 20
-
-
-
Đến 12
12 – 16
16 – 20
20 – 25
25 – 34
-
-
-
-
Đến 11
từ 11 đến 13
13 – 15
15 – 20
20 – 28
28 – 38
38 - 64
1400
1200
1000
800
600
400
300
200
Đá phún xuất
phun trào
Đá phún xuất xâm
nhập và đá biến chất
Đá trầm
tích
Độ nén đập ở trạng thái bão hòa nước
Mác của đá dăm
- Mác của cốt liệu thô sử dụng trong bê tông ít nhất phải lớn hơn
1,5 lần so với mác của bê tông
- Tùy theo mục đích sử dụng mà cốt liệu mà độ bền của cốt liệu
sử dụng cho những chỉ tiêu sau:
+ Dùng cho bê tông : độ nén đập trong xy lanh
+ Dùng cho xây dựng đường ô tô : độ nén đập trong xy lanh, độ mài
mòn trong tang quay
+ Dùng cho lớp đệm của đường sắt : độ chống va đập trên máy thử
va đập
Độ bền cơ của cốt liêu thô

10
Độ mài mòn của cốt liệu thô trong tang quay
Đến 20
20 – 30
30 – 45
45 – 55
Đến 25
25 – 35
35 – 45
45 – 55
Đến 30
30 – 40
40 – 50
50 – 60
Mn – I
Mn – II
Mn – III
Mn – IV
Sỏi dăm
Đá phún xuất biến
chất và các đá trầm
tích khác
Đá trầm tích
cacbonat
Độ mài mòn, %
Mác của đá
dăm, sỏi và sỏi
dăm
Độ chống va đập của cốt liệu trên máy thử va đập
40 – 49
49 – 74
Từ 75 trở lên
Vd 40
Vd 50
Vd 75
Độ chống va đập trên máy thử va
đập “ H.M “
Mác dăm, sỏi và sỏi
dăm
PHẢN ỨNG ALKALI – CỐT LiỆU
Là phản ứng giữa một số thành phần trong cốt liệu với dd
NaOH, KOH, Ca(OH)2 trong bê tông.
+ Phản ứng alkali – silicat (ASR)
+ Xuất hiện các vết nứt
+ Các vết nứt liên thông nhau và đóng kín lại
+ Tạo thành những mảnh vỡ nhỏ trên bề mặt
+ Bong tróc trên bề mặt
Cơ chế phản ứng
+ Các hydroxit kiềm + các SiO2(gel,
vđh) → gel (alkali – silicate)
+ Các gel hình thành khi gặp ẩm thì
giản nở và làm xuất hiện vết nứt
Các yếu tố ảnh hưởng
- Có SiO2 vô định hình trong cốt liệu
- Độ pH trong các lỗ rỗng trong bê
tông cao.
- Độ ẩm đủ lớn
Các biện pháp làm giảm phản
ứng alkali – silicate
- Kiểm soát hàm lượng kiềm trong xi
măng (hàm lượng kiềm ≤0,6%)
- Sử dụng các phụ gia khoáng như :
tro bay, xỉ lò cao, silicafume
- Thay thế cốt liệu thông thường bằng
đá vôi
Thí
Thí nghi
nghiệ
ệm TCVN 7572
m TCVN 7572-
-14:2006
14:2006

11
Phản ứng alkali – cacbonat (ACR)
+ Là phản ứng giữa Hydroxyt kiềm và dolomit trong cốt liệu→
Mg(OH)2, sản phẩm có độ dãn nở thể tích cao, cường độ thấp
Các yếu tố ảnh hưởng
+ Hàm lượng sét, chất không tan khoảng 5% - 25%
+ Tỉ lệ dolomite trong cốt liệu → sự gia tăng thể tích do sự có mặt
của dolomite
+ Tỉ lệ Calcite/dolomite gần bằng 1:1
+ Kích thước rất bé của những hạt dolomite trong hỗn hợp sét →
phản ứng dễ dàng hơn
Sử dụng và tái chế cốt liệu
CÁC CHỈ TIÊU PHÂN TÍCH CỦA CỐT LiỆU
0,95
TCVN 7572 – 8:2006
%
Hàm lượng bụi, bùn sét
Bằng màu số 5
ASTM C40–99
Hàm lượng tạp chất hữu cơ
(Phương pháp so màu)
0,001
%
Hàm lượng
2,30
%
Độ hấp thụ nước
0,20
%
Hàm lượng hạt qua sàng
0,075mm
0,00
%
Lượng hạt trên 10mm
1628
kg/m3
Khối lượng thể tích xốp lèn chặt
1436
kg/m3
Khối lượng thể tích xốp
2,63
kg/m3
Khối lượng riêng
2,65
Tỉ khối xốp ở trạng thái báo hòa
nước – khô bề mặt 23/230C
Kết quả
Phương pháp thử
Đơn vị
Chỉ tiêu thí nghiệm

VLXD.Silicat.BK.HCM.pdf

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to VLXD.Silicat.BK.HCM.pdf

Similar to VLXD.Silicat.BK.HCM.pdf (20)

VLXD.Silicat.BK.HCM.pdf