Bê tông tự lèn

1. Khái niệm bê tông tự lèn

Bê tông tự lèn là bê tông có khả năng chảy dưới trọng lượng bản thân và làm đầy hoàn toàn cốp pha thậm chí trong cả những nơi dầy đặc cốt thép mà không cần bất cứ tác động cơ học nào mà vẫn đảm bảo tính đồng nhất. Nói một cách khác, bê tông tự lèn là bê tông có khả năng tự lèn chặt.Khả năng tự lèn chặt là năng lực tiềm tàng của bê tông có liên quan đến khả năng đổ. Với khả năng này, bê tông có thể làm đầy và lèn chặt mọi góc cạnh của cốp pha bằng trọng lượng bản thân nó mà không cần đầm trong quá trình đổ bê tông.

2. Ðặc điểm của bê tông tự lèn

Bê tông tự lèn cũng giống như bê tông thông thường được chế tạo từ các vật liệu cấu thành như chất kết dính xi măng, cốt liệu, nước và phụ gia.Sự khác nhau cơ bản trong công nghệ thi công bê tông tự lèn là không có công đoạn tạo chấn động lèn chặt bê tông. Ðể làm đầy cốp pha bằng trọng lượng bản thân nó, bê tông tự lèn cần đạt khả năng chảy cao đồng thời không bị phân tầng. Vì vậy đặc trưng cơ bản của loại bê tông này là sự cân bằng giữa độ chảy và sự không phân tầng của hỗn hợp bê tông. Ðạt được điều này, bê tông tự lèn cần có các yêu cầu sau: - Sử dụng phụ gia siêu dẻo để đạt khả năng chảy dẻo cao của hỗn hợp bê tông;

- Sử dụng hàm lượng lớn phụ gia mịn để tăng độ linh động của vữa xi măng;

- Hàm lượng cốt liệu lớn trong bê tông ít hơn so với bê tông thông thường.

Ngoài các đặc tính cơ bản nói trên, đặc tính chế tạo và thi công của bê tông tự lèn cũng khác so với bê tông thường như sau:

- Sự bắt đầu và kết thúc ninh kết của bê tông tự lèn có khuynh hướng chậm hơn so với bê tông thường.

- Khả năng bơm của bê tông tự lèn cao hơn so với bê tông thường.

- Do sự nhạy cảm lớn dẫn đến dao động chất lượng và sự cố trong khi trộn của vật liệu nên bê tông tự lèn có yêu cầu về kiểm tra chất lượng, kiểm tra sản xuất và kiểm tra thi công khắt khe hơn bê tông thường.

- Do không thực hiện việc rung động làm chặt, yêu cầu quan tâm đến thời gian duy trì chất lượng cũng như độ chảy lớn hơn bê tông thường.

3. Vật liệu chế tạo

Nguyên vật liệu để chế tạo bê tông tự lèn gồm xi măng, phụ gia mịn làm đầy, cốt liệu nhỏ, cốt liệu lớn và phụ gia siêu dẻo. Chất lượng của bê tông tự lèn phụ thuộc vào chất lượng của các nguyên vật liệu thành phần. Hiện nay, nguồn nguyên liệu để chế tạo bê tông ở nước ta rất phong phú. Ðể sử dụng chúng một cách hiệu quả, vật liệu trước khi sử dụng cần được lựa chọn và kiểm tra chất lượng. Ngoài yêu cầu chất lượng của vật liệu sử dụng cho bê tông thường, trong chế tạo bê tông tự lèn một số chỉ tiêu về vật liệu được yêu cầu ở mức cao hơn.

Xi măng

Hiện nay, các loại xi măng thông dụng dùng trong bê tông tự lèn là xi măng poóc lăng thông thường, xi măng giàu belite (thành phần C2S = 40-70%), xi măng toả nhiệt thấp có thành phần C3A và C4AF nhỏ. Ðặc biệt việc dùng xi măng có thành phần khoáng C3A và C4AF nhỏ trong chế tạo bê tông tự lèn sẽ cho hiệu quả ảnh hưởng phân tán của phụ gia cao.

Phụ gia mịn

Trong bê tông tự lèn việc sử dụng phụ gia khoáng có hàm lượng hạt mịn (bột) lớn làm tăng độ nhớt dẻo của vữa xi măng.

Phụ gia khoáng mịn sử dụng trong chế tạo bê tông tự lèn có nhiều chủng loại như silicafume, tro nhiệt điện, xỉ lò cao, bột đá vôi, tro trấu ...

• Bột đá vôi: bột của đá vôi nghiền mịn, thành phần chủ yếu là CaCO3. Bột đá vôi có rất ít hoạt tính trong vai trò chất kết dính. Vì vậy nó cũng có thể được xem là phụ gia trơ hay là thành phần mịn trong bê tông.

• Tro nhiệt điện là sản phẩm phụ được thu gom lại thành hỗn hợp vật liệu sau khi đốt than ăngtraxit và than đá tại các nhà máy điện. Chúng ở dạng bột có kích thước nhỏ hơn 0,3 mm với khối lượng riêng dao động từ 2,2 ( 2,8 g/cm3, khối lượng thể tích xốp khoảng 500(1000 kg/m3. Ðối với bê tông tự lèn, tro là vật liệu mịn có tính puzơlanic và được đưa thêm vào để cải thiện tính chất của bê tông.

• Xỉ lò cao là loại xỉ thu được khi luyện gang và được làm nguội nhanh để tạo thành dạng hạt pha thuỷ tinh. Xỉ lò cao nghiền mịn là chất độn mịn có tiềm năng thuỷ hoá. Xỉ lò cao nghiền mịn có thể thêm vào bê tông tự lèn để cải thiện tính chất lưu biến.

• Mêta cao lanh là loại phụ gia khoáng với hàm lượng SiO2 + Al2O3 > 90%. Meta cao lanh là sản phẩm trung gian của quá trình hình thành mulít từ kaolinít dưới tác dụng của nhiệt độ cao (700-900oC). Sau khi gia công nghiền mịn, có thể sử dụng làm phụ gia khoáng hoạt tính cho bê tông nhằm cải thiện tính công tác của hỗn hợp bê tông cũng như làm tăng độ đặc chắc cho bê tông đã đóng rắn.

• Tro trấu: là sản phẩm thu được từ quá trình đốt cháy trấu. Tro trấu có hàm lượng SiO2 > 85%. Sau khi nghiền mịn, cũng như mêta cao lanh, tro trấu có thể sử dụng làm phụ gia cho bê tông. Tro trấu cải thiện tính chất của bê tông theo 2 cách: phản ứng với hydroxyt can xi trong bê tông làm tăng số lượng thành phần gel hydrosilicat canxi và lấp đầy khoảng trống giữa các hạt xi măng. Ðộ đặc chắc của bê tông được nâng cao.

• Silicafume là vật liệu rất mịn, chứa oxit silic vô định hình (85-98%), thu được của quá trình sản xuất xilic và hợp kim silic bằng hồ quang. Do có bề mặt hấp phụ lớn nên silicafume có khả năng giữ nước tốt trong hỗn hợp bê tông, cải thiện tính công tác của hỗn hợp bê tông. Ngoài ra, silicafume còn tham gia phản ứng với các sản phẩm thuỷ hoá của xi măng cùng với thành phần hạt siêu mịn sẽ lấp đầy các lỗ rỗng giữa thành phần xi măng làm tăng cường độ, tăng độ đặc chắc cho đá xi măng.

Phụ gia siêu dẻo

Trong chế tạo bê tông tự lèn, người ta thường sử dụng hai loại phụ gia siêu dẻo: Phụ gia siêu dẻo giảm nước mức độ cao (30-40% nước trộn) và phụ gia siêu dẻo giảm nước mức độ cao cuốn khí. Yêu cầu đối với phụ gia siêu dẻo dùng cho bê tông tự lèn ngoài việc tăng độ chảy của hỗn hợp bê tông còn phải có khả năng duy trì tính công tác theo thời gian.Hiện nay, phụ gia siêu dẻo gốc polycarboxylate cho khả năng duy trì tính công tác của hỗn hợp bê tông tự lèn cao hơn so với các loại phụ gia khác.

Một số loại phụ gia siêu dẻo giảm nước cao có mặt hiện nay được đưa ra ở bảng 1.

Bảng 1 Một số loại phụ gia siêu dẻo giảm nước mức độ cao trên thị trường xây dựng Việt nam

Tên phụ gia

Hãng cung cấp

Gốc phụ gia

Hiệu quả giảm nước

Glenium SP 51

MBT

Polycarboxylate

30-40%

Glenium SP 8

MBT

Polycarboxylate

30-40%

Viscocre 3400

Sika

Co-polyme

30-40%

ADVS Cast 508

Grace

Polyme tổng hợp

30-40%

Selfill-2010

IMAG

Cao phân tử Acrylic

35-40%

Dynamon SP 1

Mapei

Poly me Acrylic

30-40%

Darex Super 20

Grace

Naphthalene sulfonate

15-20%

Mighty 150

KAO

Naphthalene sulfonate

15-20%

Conplast SP 337

Fosroc

Naphthalene sulfonate

15-20%

COSU

IBST

Naphthalene sulfonate

15-25%

Cốt liệu nhỏ

Cốt liệu nhỏ dùng trong bê tông tự lèn là các loại cát thạch anh dùng cho bê tông thông thường với mô đun độ lớn 2,6 - 3,3.

Bất kỳ một sự thay đổi lượng nước nào cũng ảnh hưởng đến khả năng phân tầng hay tách nước. Vì vậy lượng nước trong cát hay độ ẩm của cát trong quá trình sản xuất phải được giữ ổn định. Ðộ ẩm của cát sử dụng tương tự như khi thí nghiệm.

Cốt liệu lớn

Trong bê tông thường cốt liệu lớn chiếm tỷ lệ 0,37-0,47% thể tích và đóng một vai trò quan trọng đối với chất lượng của bê tông. Tuy nhiên trong bê tông tự lèn, để đảm bảo tính chất tự lèn, hàm lượng cốt liệu lớn được dùng ít hơn so với bê tông thường. Khả năng tự chảy, tự lèn của bê tông tự lèn phụ thuộc vào kích thước và hàm lượng cốt liệu lớn trong thành phần bê tông. Hình 3 minh họa sự ảnh hưởng của kích thước lớn nhất của cốt liệu tới khả năng chảy qua các thanh cốt thép của hỗn hợp bê tông. Khả năng chảy sẽ không đạt được khi kích thước hạt lớn nhất tăng lên quá mức cho phép.

Cũng giống như cát dùng cho bê tông tự lèn, đá dăm khi sử dụng chế tạo bê tông tự lèn được giữ ở trạng thái bão hoà khô bề mặt nhằm tránh thay đổi lượng nước trộn cho bê tông.

4. Yêu cầu kỹ thuật

Yêu cầu kỹ thuật của bê tông tự lèn

Cũng như bê tông thường, các yêu cầu tối thiểu cần có với bê tông tự lèn là:

- Mác (theo cường độ nén ), tuổi cần đạt, mẫu chuẩn (trụ hoặc lập phương)

- Các tính năng khác: cường độ uốn, độ chống thấm, chống co... vvv

Yêu cầu kỹ thuật của hỗn hợp bê tông

Yêu cầu kỹ thuật đối với hỗn hợp bê tông tự lèn phụ thuộc vào điều kiện thi công và được đưa ra như sau:

1. Tính năng chảy dẻo cao: Hỗn hợp bê tông có khả năng làm đầy với tính chảy dẻo cao và không bị phân tầng.

2. Tính năng tự lèn: Có khả năng chảy qua các thanh cốt thép có kích thước tương tự như thực tế hoặc theo 3 mức tự lèn như sau:

- Mức 1: khả năng tự lèn của hỗn hợp bê tông tại các vùng có mật độ cốt thép cao (khoảng cách thông thuỷ giữa các thanh cốt thép là 35÷60 mm);

- Mức 2: khả năng tự lèn của hỗn hợp bê tông tại các vùng có mật độ cốt thép trung bình (khoảng cách thông thuỷ giữa các thanh cốt thép là 60(200 mm);

- Mức 3: khả năng tự lèn của hỗn hợp bê tông tại các vùng có mật độ cốt thép thấp (khoảng cách thông thuỷ giữa các thanh cốt thép là >200 mm);

3 Thời gian duy trì tính công tác của hỗn hợp bê tông tự lèn:

Ðảm bảo thời gian duy trì tính công tác của hỗn hợp bê tông trong thời gian thi công (vận chuyển, bơm...) bê tông và nhiệt độ môi trường. Thông thường, bê tông tự lèn cần được duy trì tính năng chảy cao cùng khả năng tự lèn chặt ít nhất trong 90 phút.

Ngoài ra, hỗn hợp bê tông tự lèn cũng cần đảm bảo những yêu cầu bổ sung khác về hỗn hợp bê tông hoặc về bê tông do thiết kế yêu cầu.

Các phương pháp thí nghiệm đại diện cho các tính chất cơ bản của hỗn hợp bê tông tự lèn được trình bày ở bảng 2.

Bảng 2 Các phương pháp thí nghiệm của hỗn hợp bê tông tự lèn

STT

Phương pháp thí nghiệm

Tính chất của hỗn hợp bê tông tự lèn

Khả năng chảy

Khả năng

tự lèn

Chống phân tầng

1

Ðộ chảy xoè

**

-

*

2

Thời gian độ chảy xoè đạt 50cm

**

-

*

3

Thí nghiệm chảy phễu V

*

*

**

4

Thí nghiệm chảy phễu V sau 5 phút

**

*

**

5

Khả năng chảy qua các thanh cốt thép

*

**

*

Chú thích: **: Cần thiết

* : Bổ sung