Bài giảng môn học Công nghệ Bê tông Silicat - Chương 1: Công Nghệ Bê Tông Silicat - Lương Lê Trung

và tính chất kỹ thuật III. Cốt liệu rỗng IV. Các nhân tố ảnh hưởng đến khối lượng thể tích và cường độ V. Thiết kế cấp phối NỘI DUNG 408.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat CHƯƠNG 3: BÊ TÔNG TỔ ONG I. Phân loại và tính chất kỹ thuật II. Nguyên vật liệu chế tạo bê tông tổ ong III. Các phương pháp tạo rỗng IV. Các nhân tố ảnh hưởng đến tính chất bê tông tổ ong V. Cấp phối bê tông tổ ong NỘI DUNG 508.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat NỘI DUNG CHƯƠNG 4: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO BÊ TÔNG SILICAT VÀ BÊ TÔNG NHẸ CỐT LIỆU RỖNG I. Chế tạo hỗn hợp bê tông silicat II. Chế tạo hỗn hợp bê tông nhẹ cốt liệu rỗng III. Chế tạo hỗn hợp Bê tông Bọt IV. Chế tạo hỗn hợp Bê tông Khí 608.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat I. Khái niệm và những tính chất cơ bản: CHƯƠNG 1: BÊ TÔNG SILICAT 1. Khái niệm:  Bê tông không xi măng  Chất kết dính Vôi – Silic + Cốt liệu Khoáng  Rắn chắc trong Autoclave (ĐK nhiệt độ, áp suất hơi nước bão hòa) 2. Phân loại : theo cốt liệu có thể phân làm 2 loại  Bê tông silicat hạt nhỏ, Dmax ≤ 5mm  Bê tông silicat cốt liệu lớn: CLN +CLL, Dmax = 5- 20mm  Tuy nhiên BT silicat CLL rất ít được sử dụng 708.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat I. Khái niệm và những tính chất cơ bản: 3. Những tính chất cơ bản  Cường độ :  Tương đương với Bê tông cốt liệu đặc chắc  Cường độ nén BT silicat tăng tỷ lệ thuận với khối lượng thể tích  Mác BT : 100 -600, ngày nay : 800-1000 kG/cm2 808.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat I. Khái niệm và những tính chất cơ bản: 3. Những tính chất cơ bản  Khối lượng thể tích:  g0= 1800 – 2200kg/m 3  Cường độ bằng cường độ BTXM có khối lượng thể tích lớn hơn 10 -15% 908.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat I. Khái niệm và những tính chất cơ bản:  Độ bền:  Tính bám dính tốt với cốt thép,  Gia công nhiệt trong autoclave, độ PH nhỏ hơn BTXM  BT silicat có độ rỗng lớn hơn 10 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat I. Khái niệm và những tính chất cơ bản:  Ứng dụng:  Chế tạo các kết cấu xây dựng thông thường: + Tấm sàn, cột, dầm, panel, khối xây + Gạch silicat thay cho gạch nung 3. Những tính chất cơ bản 11 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat I. Khái niệm và những tính chất cơ bản: 12 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat II. SỰ RẮN CHẮC CỦA BÊ TÔNG SILICAT: 1. Điều kiện rắn chắc của Bê tông silicat  Gia công nhiệt ẩm trong Autoclave với áp suất hơi nước bão hòa 9-16at , t0 = 175 -2050c  Trong Autoclave, t0 cao , nước ở trạng thái cân bằng giữa lỏng và khí là điều kiện thuận lợi để phản ứng giữa Ca(OH)2 và SiO2 nghiền mịn xảy ra Ca(OH)2 + Si(OH)2  CmSnHp 2. Các giai đoạn rắn chắc Bê tông silicat Chia làm 3 giai đoạn 13 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat II. SỰ RẮN CHẮC CỦA BÊ TÔNG SILICAT: 2. Các giai đoạn rắn chắc Bê tông silicat  Giai đoạn 1: t0 và P lớn nhất quy định  Ca(OH)2 tan  SiO2 tan trong dd Ca(OH)2 , nhiệt độ càng tăng SiO2 tan càng nhiều 14 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat II. SỰ RẮN CHẮC CỦA BÊ TÔNG SILICAT: 2. Các giai đoạn rắn chắc Bê tông silicat  Giai đoạn 2: t0 , P = const  GĐ này được tính đạt được nhiệt độ cao đồng đều trong toàn bộ sp Bê tông 15 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat II. SỰ RẮN CHẮC CỦA BÊ TÔNG SILICAT: 2. Các giai đoạn rắn chắc Bê tông silicat  Giai đoạn 2: t0 , P = const  GĐ hằng nhiệt, hằng áp là GĐ quan trọng nhất :  Vì tạo ĐK thuận lợi cho pứ giữa Ca(OH)2 và SiO2 xảy ra hoàn toàn , GĐ này cần kéo dài hợp lý để tạo nên các chất thủy hóa dạng xi măng có độ kiềm thấp làm tăng cường độ của Bê tông 16 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat  Giai đoạn 2: t0 , P = const  trong quá trình gia công nhiệt áp SP thủy hóa tạo thành dạng keo tích tụ trên bề mặt và bao xung quanh các hạt cốt liệu, gắn kết chúng thành một khối tạo nên Bê tông silicat có cấu trúc liền khối và đồng nhất. 2. Các giai đoạn rắn chắc Bê tông silicat II. SỰ RẮN CHẮC CỦA BÊ TÔNG SILICAT: 17 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat II. SỰ RẮN CHẮC CỦA BÊ TÔNG SILICAT: 2. Các giai đoạn rắn chắc Bê tông silicat  Giai đoạn 3: hạ nhiệt độ và áp suất.  Nồng độ Ca(OH)2 trong bê tông tăng tạo nên một lượng C2SH(A) 18 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat III. NGUYÊN VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG SIICAT: Vôi -Silic Cốt liệu Nước Phụ gia Bê tông thường 19 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat III. NGUYÊN VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG SIICAT: 1. Chất kết dính Vôi - Silic a. Vôi  Yêu cầu kỹ thuật  Loại 1: Cao + MgO ≥ 90%  Loại 2: Cao + MgO = 80 ÷ 90%  Loại 3 : Cao + MgO = 70 ÷ 80%  Vôi thủy loại 1 và loại 2 : Cao + MgO = 60 ÷ 70% 20 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat III. NGUYÊN VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG SIICAT: 1. Chất kết dính Vôi - Silic a. Vôi  Yêu cầu kỹ thuật  Tốc độ tôi nhanh (10 -20 phút)  Hàm lượng MgO ≤ 5%  Có thể dùng vôi tôi hoặc bột vôi sống  Vôi tôi làm cho hh dễ nhào trộn, dễ tạo hình chất lượng thấp hơn 21 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat III. NGUYÊN VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG SIICAT: 1. Chất kết dính Vôi - Silic b. Thành phần Silic : có thể cát thạch anh, cát tràng thạch (fenspat), hoặc tro xỉ  Yêu cầu kỹ thuật  SiO2 ≥ 80%  Bụi bùn sét ≤ 7%  SO3 ≤ 3%  Na2O + K2O ≤ 5 %  Dùng cát có hàm lượng SiO2 lớn : giảm chi phí nghiền 22 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat III. NGUYÊN VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG SIICAT: 1. Chất kết dính Vôi - Silic b. Thành phần Silic : Tro Xỉ  Yêu cầu kỹ thuật  SiO2 ≥ 50%  Tro có độ mịn cao (  S ≥ 2500 – 3000cm2/g) t.ứ với độ mịn của XM  Sét bụi ≤ 1%  Hợp chất chứa lưu huỳnh (tính theo SO3) < 3%  Al2O3 ≤ 30%  MgO ≤ 3%  Than chưa cháy ≤ 8-10% 23 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat III. NGUYÊN VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG SIICAT: 2. Cốt liệu  Có thể cát hoặc tro xỉ, Dmax ≤ 5mm  Cát yêu cầu chất lượng giống như cát dùng trong BTXM  Tro xỉ khống chế các thành phần hóa học giống như trong chất kết dính Vôi - Silic 24 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat IV. NHỮNG TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA CHẤT KẾT DÍNH VÔI -SILIC 1. Độ nghiền mịn  Độ nghiền mịn càng lớn khả năng thủy hóa tạo thành sp dính kết dạng hydrosilicat can xi - CSH càng lớn  S ≥ 3000cm2/g (lượng sót trên sàng N008 ≤ 8 – 10%) 2. Hoạt tính:  Đánh giá bằng Rn, Rk  Đúc mẫu 4x4x16cm  Tỷ lệ CKD/cát tiêu chuẩn = 1/3  Gia công nhiệt trong autoclave : 2+8+2 giờ ở Áp suất 9at  Mác của CKD vôi –silic xác định giống như mác XM 25 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat IV. NHỮNG TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA CHẤT KẾT DÍNH VÔI -SILIC 3. Các nhân tố ảnh hưởng đến hoạt tính  Hoạt tính của CKD vôi –silic phụ thuộc:  Độ nghiền mịn  Tỷ lệ CaO/SiO2 hoặc (Cao/(CaO+SiO2)  Chất lượng của các cấu tử trong CKD vôi – silic thể hiện qua độ hoạt tính và độ phân tán của vôi, dạng và độ mịn của thành phần silic.  Chất lượng NVL đạt yêu cầu quy định và chưng áp hợp lý  tỷ lệ CaO/SiO2 và độ nghiền mịn của cấu tử silic là hai yếu tố quyết định hoạt tính CKD vôi- silic 26 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat IV. NHỮNG TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA CHẤT KẾT DÍNH VÔI -SILIC 3. Các nhân tố ảnh hưởng đến hoạt tính  nếu chọn được Giá trị tối ưu của tỷ lệ Cao/SiO2 thì Sp CSH(B) là các hydrosilicat canxi kiềm thấp, đảm bảo CKD vôi – silic có cường độ cao  Lượng C2SH (A) trong SP thủy hóa CKD vôi – silic vì có cường độ kém nên cần khống chế trong một giới hạn nhất định do yêu cầu cải thiện tính chất biến dạng của bê tông sau này 27 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat Lượng dùng CaO hoạt tính trong hỗn hợp là 12,5% IV. NHỮNG TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA CHẤT KẾT DÍNH VÔI -SILIC 3. Các nhân tố ảnh hưởng đến hoạt tính 28 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat IV. NHỮNG TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA CHẤT KẾT DÍNH VÔI -SILIC 3. Các nhân tố ảnh hưởng đến hoạt tính  hiện nay CKD vôi – silic có độ nghiền mịn của vôi gấp 2 – 2,5 lần của cấu tử silic , có tỷ lệ CaO/SiO2 = 0,25 – 0,5 và độ nghiền mịn của cấu tử silic từ 1500 – 3500cm2/g.  Khi đảm bảo chế tạo CKD vôi- silic có hoạt tính ổn định, sử dụng hoạt tính đó để xác định cấp phối bê tông silicat theo pp xác định cấp phối BTXM 29 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat V. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÍNH CHẤT BÊ TÔNG SILICAT Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ và các tính chất khác (độ đặc, độ co ngót, độ ổn định trong không khí ,) của Bê tông silicat là :  Hoạt tính của CKD  Phẩm chất của cốt liệu (Cường độ, tính chất bề mặt, cấp phối hạt.)  Loại vôi sử dụng  N/CKD, lượng dùng CKD  PP tạo hình  Chế độ gia công nhiệt Autoclave  Ảnh hưởng của loại vôi sử dụng là đặc thù nhất đối với BT Silicat 30 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat Phương pháp tạo hình Độ cứng lớn nhất,s Thời gian lèn chặt, phút Rung cán bằng các phương pháp khác nhau hoặc dùng lõi rung ≥ 30 3- 3,5 Rung dập 20 -25 2,5 Tạo hình trên bàn rung có gia tải 0,5N/mm2 10 – 15 2 Tạo hình các SP dạng tấm trong các khuôn casset 2 – 5 1- 1,5 Tạo hình trên bàn rung 2-5 1-1,5 1. Xác định cấp phối sơ bộ theo các bước sau:  Xác định tính công tác của HHBT VI. CẤP PHỐI BÊ TÔNG SILICAT Bảng 6.1 31 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat VI. CẤP PHỐI BÊ TÔNG SILICAT 1. Xác định cấp phối sơ bộ theo các bước sau:  Xác định độ ẩm tạo hình W% của HHBT : căn cứ vào tính công tác và loại cốt liệu Độ ẩm HHBT (W,%) Độ cứng HHBT silicat (s) khi dùng cát Rất mịn dv = 1,2 -1,9T/m 3 Mịn dv = 1,3 -1,39T/m 3 Trung bình dv = 1,4 -1,55T/m 3 Thô dv = 1,56 -1,65T/m 3 10 - - 30 19 11 - 40 20 10 12 40 30 12 6 13 30 20 8 4 14 22 12 5 2,5 15 14 6 3 1,5 16 8 4 2 1 17 5 2,5 1 0,5 Bảng 6.2 32 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat VI. CẤP PHỐI BÊ TÔNG SILICAT Phương pháp tính toán kết hợp thực nghiệm 1. Xác định cấp phối sơ bộ theo các bước sau:  Xác định sơ bộ khối lượng thể tích khô mvbk (kg/m 3) Căn cứ vào mác thiết kế và độ ẩm tạo hình. W,(%) Mvbk,(kg/m 3) theo mác W,(%) Mvbk,(kg/m 3) theo mác 150 200 150 200 10 1795 1960 14 1740 1840 11 1780 1930 15 1730 1810 12 1770 1895 16 1710 1770 13 1755 1870 17 1700 1750 Bảng 6.3 33 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat VI. CẤP PHỐI BÊ TÔNG SILICAT Phương pháp tính toán kết hợp thực nghiệm 1. Xác định cấp phối sơ bộ theo các bước sau:  Xác định lượng dùng nước N(l/m3) và CKD,(kg/m3) cho 1m3 HHBT căn cứ vào W(%), mác BT, độ mịn cấu tử silic S(cm2/g) Ngoài ra còn có thể lấy lượng nước dùng bằng 10 – 15% tổng trọng lượng hỗn hợp vật liệu khô nếu tạo hình bằng chấn động và bằng 7 -9 % nếu tạo hình bằng pp ép 34 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat VI. CẤP PHỐI BÊ TÔNG SILICAT W,% Mác 150 Mác 200 N,l/m3 CKDkg/m3, khiS = N,l/m3 CKDkg/m3, khiS = 1500 2000 1500 2000 2500 3000 10 190 260 225 210 310 260 250 240 11 205 280 245 225 325 275 260 250 12 220 300 255 240 340 290 275 260 13 230 320 270 250 360 305 290 270 14 245 335 290 260 375 320 300 290 15 260 355 305 275 395 340 315 300 16 280 375 320 290 410 350 330 310 17 290 390 353 300 425 370 340 320 Bảng 6.4 35 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat VI. CẤP PHỐI BÊ TÔNG SILICAT Phương pháp tính toán kết hợp thực nghiệm 1. Xác định cấp phối sơ bộ theo các bước sau:  Xác định hàm lượng vôi hoạt tính CaO (vht) trong hỗn hợp bê tông căn cứ vào mác bê tông và tính chất của cát cốt liệu Bảng 6.5 cho biết hàm lượng CaO cần dùng (tính theo % khối lượng thể tích bê tông khô ) để có thể chế tạo được Bê tông silicat mác 200 – 500 khi dùng cát cốt liệu khác nhau 36 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat VI. CẤP PHỐI BÊ TÔNG SILICAT Phương pháp tính toán kết hợp thực nghiệm 1. Xác định cấp phối sơ bộ theo các bước sau: Mác BTSLC Loại cát Rất mịn Mịn Trung bình Thô 200 6,5 6,2 6 5 300 7,5 7,2 7 6,5 400 9 8,5 8 7,5 500 10,5 9,5 8,5 8 Bảng 6.5 37 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat VI. CẤP PHỐI BÊ TÔNG SILICAT Phương pháp tính toán kết hợp thực nghiệm 1. Xác định cấp phối sơ bộ theo các bước sau:  Tính lượng dùng các loại vật liệu cho 1m3 HH BTSLC ht vbk h h s v V .m V V ;V .100 100 h = = Cng = CKD – Vs ; Ccl = mvbk - CKD Vh : lượng dùng vôi hoạt tính,(kg) Vht : hàm lượng CaO trong HHBTSLC (bảng 6.5) Vs : lượng dùng vôi sống,(kg) Hv: hàm lượng vôi hoạt tính CaO trong vôi sử dụng,(kg) Cng: lượng dùng cấu tử silic nghiền mịn,(kg) Ccl: lượng dùng cốt liệu,(kg) CKD : lượng dùng CKD vôi – silic ,(kg) 38 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat VI. CẤP PHỐI BÊ TÔNG SILICAT Phương pháp tính toán kết hợp thực nghiệm 1. Xác định cấp phối sơ bộ theo các bước sau:  Tính lượng dùng các loại vật liệu cho 1m3 HH BTSLC  Độ hoạt tính của CKD theo tỷ lệ CaO/CKD h CKD V h .100,% CKD = 39 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat VI. CẤP PHỐI BÊ TÔNG SILICAT Phương pháp tính toán kết hợp thực nghiệm 2. Điều chỉnh cấp phối bằng thực nghiệm  Xác định tỷ lệ CaO/SiO2 tối ưu của CKD vôi – silic theo cường độ lớn nhất: - Phải chế tạo một mẫu thử có CaO/SiO2 như kết quả xác định sơ bộ và 2 nhóm mẫu khác có CaO/SiO2 sai khác  10 -15% so với nhóm mẫu đầu - Nhóm mẫu nào cho cường độ nén của CKD cao nhất thì CaO/SiO2 của nó được coi là tối ưu  Xác định lượng dùng CKD và N tối ưu của HH BTSLC : - Chế tạo một mẻ trộn thử với cấp phối có lượng dùng CKD như đã tính toán sơ bộ trên và hai mẻ khác có lượng dùng CKD sai lệch  10 % so với mẻ đầu 40 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat VI. CẤP PHỐI BÊ TÔNG SILICAT Phương pháp tính toán kết hợp thực nghiệm 2. Điều chỉnh cấp phối bằng thực nghiệm  Xác định lượng dùng CKD và N tối ưu của HH BTSLC : - Đối với mẻ trộn như vậy cần xác định lượng dùng N tối ưu đảm bảo độ đặc lớn nhất khi điều kiện đầm chặt HHBT như nhau. - Thử với 3 lượng nước khác nhau. Lượng N tối ưu ứng với cấp phối BT cho cường độ cao nhất, KLTT lớn nhất và hệ số sản lượng BT thấp nhất.  Trên cơ sở KQ thí nghiệm, Thiết lập các quan hệ Rb = f1(CKD), Rb = f2 (Cng),Rb = f3(N) Từ yêu cầu về RbXác định được cấp phối và tính toán điều chỉnh lại các thành phần HHBT để thỏa yêu cầu 41 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat VI. CẤP PHỐI BÊ TÔNG SILICAT 3. Ví dụ Lựa chọn cấp phối BTSLC để chế tạo các tấm panel sàn được tạo hình trên máy cán với các tấm rung . Vật liệu : cát v d = 1,35T/m3, vôi độ hoạt tính 60% ; cường độ yêu cầu của bê tông 20Mpa Giải  Độ cứng của HHBTSLC:  PP tạo hình Rung cán với các tấm rung tra bảng 6.1  Độ cứng =30s  Độ ẩm W(%)  Khối lượng thể tích cát v d = 1,35T/m3 tra bảng 6.2 42 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat VI. CẤP PHỐI BÊ TÔNG SILICAT 3. Ví dụ Giải  Độ ẩm W(%)  Khối lượng thể tích cát v d = 1,35T/m3 tra bảng 6.2  W = 12%  Khối lượng thể tích khô W = 12%, Ryc = 20Mpa  tra bảng 6.3  Khối lượng thể tích khô mvbk = 1895kg/m 3  Xác định tỷ diện tích cát , v d = 1,35T/m3 cát mịn, có S = 2000cm2/g  Xác định CKD, N W = 12%,  S =2000 cm2/g, Ryc = 20Mpa tra bảng 6.4 CKD = 290kg/m3,N = 240l/m3 43 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat VI. CẤP PHỐI BÊ TÔNG SILICAT Giải  Lượng dùng các loại vật liệu cho 1m3 HHBTSLC - Lượng dùng cốt liệu: Ccl = mvbk – CKD = 1895 – 290 = 1605kg/m3 - Lượng dùng vôi hoạt tính ht vbk h V .m 6, 2.1895 V 118kg 100 100 = = = Trong đó Vht : hàm lượng CaO trong HHBTSLC tra bảng 6.5  Vht = 6,2 - Lượng dùng vôi sống : h s v V 118 V .100 .100 197kg h 60 = = = 44 08.07.2020Chương 1 Công Nghệ Bê Tông Silicat VI. CẤP PHỐI BÊ TÔNG SILICAT 3. Ví dụ Giải - Lượng dùng cấu tử silic nghiền mịn Cng = CKD - Vs = 290 - 197 = 93kg/m3