Bê Tông Cường Độ Cao Sớm - High Early Strenth Concrete

Oct 30, 2023

monamedia

📅 Cập nhật Bài Viết “Bê Tông Cường Độ Cao Sớm Sớm (Bê tông đạt cường độ cao sớm – high early strength concrete)” lần cuối ngày 30 tháng 10 năm 2023 tại Địa Điểm công ty TKT Company

Bê tông cường độ cao sớm (High early strength concrete) là gì? Tại sao bê tông cường độ cao sớm lại cần thiết trong cuộc sống hiện đại? Làm cách nào để tạo ra loại bê tông đạt cường độ cao sớm vài giờ, một ngày, hoặc một vài ngày. Cùng TKT Company tìm hiểu bài viết sau đây.

Hình ảnh: Bê tông cường độ cao sớm là gì?

Table of Contents

1. Tổng quan và định nghĩa bê tông cường độ cao sớm

1.1. Tổng quan về bê tông cường đạt cường độ cao sớm

Bê tông cường độ cao sớm (hay bê tông đạt cường độ cao sớm) là một trong những loại bê tông chất lượng cao. Bê tông cường độ sớm cao có nghĩa là cường độ nén của bê tông trong 24 giờ đầu tiên sau khi đổ tại chỗ có thể đạt được chất lượng bê tông kết cấu (cường độ nén > 21 MPa). Không chỉ cần đạt cường độ sớm, mà còn cần đạt cường độ cao. Do đó loại bê tông này cần nhiều yếu tố cần xem xét hơn các loại bê tông thông thường.

Vì bê tông cường độ cao sớm cấu thành bởi các yếu tố: (1) bê tông, (2) bê tông cường độ cao (high strength concrete), (3) bê tông cường độ sớm (early strength concrete), tổng hòa 3 yếu tố ta được bê tông đạt cường độ sớm và cao.

Do đó, có 4 (bốn) yếu tố quan trọng phải được xem xét trong quá trình sản xuất, những yếu tố đó bao gồm: loại xi măng portland, hàm lượng xi măng, tỷ lệ nước và xi măng và phụ gia bê tông.

Do hiệu suất cao nên chi phí sản xuất ước tính cao hơn 25 đến 30% so với bê tông thông thường. Một nỗ lực các nhà nghiên cứu và tìm cách cắt giảm chi phí sản xuất là tận dụng nguyên liệu tại địa phương.

Bê tông cường độ cao sớm không chỉ giới hạn ở một dự án xây dựng lớn mà còn đối với một tòa nhà quy mô nhỏ có từ một đến ba tầng. Hiệu suất của loại bê tông này rõ ràng có thể đạt được chất lượng cường độ nén 27 MPa ở tuổi 24 giờ, đủ tiêu chuẩn để hỗ trợ kết cấu tòa nhà.

1.2. Định nghĩa bê tông cường độ cao sớm

Bê tông cường độ sớm cao được tạo ra để giải quyết các vấn đề về thời gian đông kết xảy ra trong thế giới xây dựng các tòa nhà và cơ sở hạ tầng. Thông thường, phải mất từ 7 đến 14 ngày để bê tông đạt được độ cứng hoàn toàn và đạt cường độ nén tối thiểu từ 0,7 đến 0,85 fc’. Thời gian đông kết này tạo ra trên bê tông nhìn chung không đủ nhanh để đạt được chất lượng tối thiểu cần thiết.

Bê tông cường độ sớm cao là một trong những loại bê tông chất lượng cao. Bê tông cường độ sớm cao có nghĩa là cường độ nén của bê tông trong 24 giờ đầu tiên sau khi đổ tại chỗ có thể đạt được chất lượng bê tông kết cấu (cường độ nén > 21 MPa). Hơn nữa, bê tông cường độ sớm cao là loại bê tông có khả năng đạt 50% fc’ ở tuổi 24 giờ, với tỷ lệ nước/xi măng dao động từ 0,3 đến 0,4.

Có thể bạn chưa biết:

Hầu hết các loại bê tông kết cấu đều có giá trị f’c trong khoảng 3000 đến 5000 psi (21 Mpa – 35 Mpa). Tuy nhiên, các cột ở tầng dưới của các tòa nhà cao tầng đôi khi sẽ sử dụng bê tông có áp suất 12.000 hoặc 15.000 psi (82 – 103 Mpa) để giảm kích thước cột.

Trường hợp này có thể khiến công chúng lo ngại về chi phí sản xuất, thời gian sử dụng và hiệu quả. Để giải quyết vấn đề này, một số nghiên cứu về công nghệ bê tông đã được thực hiện nhằm sản xuất bê tông cường độ cao ở tuổi sớm với nhiều phương pháp tiếp cận như:

sử dụng nhiều loại xi măng (xi măng loại I, xi măng loại III, xi măng đông kết nhanh);
hàm lượng xi măng cao (410 đến 740 kg/m3);
sử dụng một số loại phụ gia giảm nước bê tông (canxi clorua và polycarboxylate ether-PCE);
tỷ lệ nước và xi măng thấp (0,2 đến 0,4).

Như vậy, kết quả cường độ nén có thể đạt 39 đến 66 MPa sau 24 giờ. Do hiệu suất cao nên chi phí sản xuất ước tính cao hơn 25 đến 30% so với bê tông thông thường. Một nỗ lực để cắt giảm chi phí sản xuất là tận dụng nguyên liệu địa phương. Với những cải tiến này, giá thành sản xuất bê tông cường độ sớm cao có thể rẻ hơn.

2. Các nghiên cứu trước đây về bê tông cường độ sớm cao

2.1 Bê tông cường độ sớm cao theo chương trình nghiên cứu đường cao tốc chiến lược (1993)

Năm 1993, Chương trình Nghiên cứu Đường cao tốc Chiến lược đã cung cấp một số dữ liệu về thông số vật liệu, thiết kế hỗn hợp và tính chất cơ học từ 4 (bốn) vùng xuất xứ cốt liệu bê tông khác nhau ở Mỹ: Đá granite nghiền (CG), Marina Marl (MM), Sỏi tròn (RG). ) và Đá vôi nghiền dày đặc (DL) để làm cốt liệu mịn đổ bê tông. Thành phần và đặc tính cường độ của nó được trình bày trong bảng bên dưới:

Hình ảnh: Nghiên cứu bê tông cường độ cao sớm năm 1993

2.2 Bê tông cường độ sớm cao của Cơ quan quản lý đường cao tốc liên bang (2001)

Năm 2001, Cơ quan quản lý đường cao tốc Liên bang đã tiến hành nhiều thí nghiệm khác nhau trong việc chế tạo bê tông cường độ sớm cao với nhiều loại thiết kế hỗn hợp. Thành phần của nó và các thông tin khác được trình bày trong bảng bên dưới:

Hình ảnh: Nghiên cứu bê tông cường độ cao sớm năm 2001

2.3 Phòng Nghiên cứu ứng dụng sản phẩm Indonesia (2015)

Năm 2015, Nghiên cứu ứng dụng sản phẩm Indonesia, đã phát triển loại bê tông cường độ sớm cao được gọi là Bê tông cường độ nhanh. Trong nghiên cứu này, các biến được nghiên cứu là ảnh hưởng của việc bổ sung liều lượng phụ gia loại F là HRWR (Chất khử nước tầm cao) dựa trên ete polycarboxylate. Thành phần và đặc tính cường độ của nó được trình bày trong (Tab.3) bên dưới:

Hình ảnh: Nghiên cứu bê tông cường độ cao sớm năm 2015

3. Các yếu tố ảnh hưởng đến bê tông cường độ sớm cao

Từ một số nghiên cứu được mô tả ở chương trước, có một số yếu tố ảnh hưởng đến

Cơ chế cường độ ban đầu cao trong bê tông được tạo ra từ các yếu tố:

3.1 Các loại xi măng Portland

Sau đây là một số loại xi măng portland thường được sử dụng để tạo ra cường độ ban đầu cao

bê tông:

3.1.1 Xi măng Portland loại III

Loại xi măng Portland này đông cứng nhanh, được sử dụng phổ biến trong thi công bê tông mà kết cấu đòi hỏi cường độ ban đầu cao và cả sự kết tụ ở nhiệt độ thấp.

Cơ chế ở xi măng có thể đẩy nhanh quá trình hydrat hóa, tiếp theo là tăng tốc độ đông cứng và sự phát triển cường độ là: hàm lượng C3S và C3A cao hơn xi măng Portland loại I và độ mịn giá trị bằng dụng cụ Blaine cao hơn xi măng Portland loại I.

Sau đây là một số Kết quả cường độ nén trên bê tông cường độ sớm cao trong nghiên cứu trước đây sử dụng Portland xi măng loại III:

Hình ảnh: Hình ảnh: Table 4 cường độ bê tông xi măng loại 3

3.1.2 Xi măng Portland loại I (Xi măng Portland thông thường)

Loại xi măng này là xi măng thủy lực. Nó được sử dụng rộng rãi cho xây dựng nói chung, chẳng hạn như xây dựng công trình không yêu cầu các yêu cầu đặc biệt về: kháng sunfat, nhiệt hydrat hóa và độ bền cao cường độ ban đầu. Sau đây là kết quả cường độ nén khi cường độ ban đầu cao bê tông trong nghiên cứu trước đây sử dụng xi măng Portland loại I:

Hình ảnh: Hình ảnh: Table 5 cường độ bê tông xi măng loại 1

3.1.3 Xi măng đông kết nhanh (RSC)

Loại này là loại xi măng thủy hóa hoặc xi măng hỗn hợp thủy hóa có ưu điểm cường độ nhanh trong 24 giờ đầu trong quá trình thủy hóa. Xi măng được nghiền đồng thời với vật liệu tạo cường độ sớm không chứa clorua nên an toàn cho kết cấu bê tông cốt thép.

Loại này có thời gian đông kết cuối cùng rất nhanh từ 15 đến 35 phút và có thể đạt được cường độ kết cấu trong vòng 1 giờ. Trong ứng dụng của nó, xi măng đông kết nhanh được sử dụng để: cải thiện và tạo ra các bộ phận kết cấu. Giá bê tông đắt hơn các loại xi măng khác. Sau đây là một số kết quả cường độ nén trên bê tông cường độ sớm cao trong nghiên cứu trước đây sử dụng xi măng đông kết nhanh:

Hình ảnh: Hình ảnh: Table 6 cường độ bê tông xi măng loại đông kết nhanh

3.2 Hàm lượng xi măng

Mỗi loại bê tông có hàm lượng xi măng khác nhau. Sau đây hàm lượng xi măng dựa trên cấp độ và ứng dụng:

200 – 400 Hàm lượng xi măng trung bình Bê tông
> 400 – 600 Hàm lượng xi măng cao Bê tông cường độ cao
> 600 Hàm lượng xi măng rất cao Bê tông cường độ rất cao

Theo (Tab.7) ở trên, có thể thấy rằng trong sản xuất bê tông cường độ cao, hàm lượng xi măng sử dụng dao động từ 400 Kg/m3 đến 600 Kg/m3. Đối với bê tông cường độ rất cao sử dụng trên 600 Kg/m3. Tuy nhiên, khi ứng dụng bê tông cường độ cao tại hiện trường, bê tông cường độ cao và rất cao không sử dụng hàm lượng xi măng quá 600 Kg/m3. Bảng sau đây là dữ liệu nghiên cứu trước đây về hàm lượng xi măng được sử dụng trong bê tông cường độ cao, bê tông cường độ rất cao và bê tông cường độ sớm cao:

Hình ảnh: Hình ảnh: Table 8 hàm lượng xi măng trong bê tông cường độ cao

Bảng 8. Hàm lượng xi măng được sử dụng trong một số dự án sản xuất bê tông cường độ cao Theo (Bảng 8) ở trên, người ta giải thích rằng phạm vi hàm lượng xi măng cho bê tông cường độ cao và bê tông cường độ rất cao trong các ứng dụng ngoài hiện trường nằm trong khoảng từ 424 Kg/m3 đến 589,25 Kg/m3. Trong (Tab.9) dưới đây là hàm lượng xi măng được sử dụng trong nghiên cứu trước đây về cường độ sớm cao

Hình ảnh: Hình ảnh: hàm lượng xi măng trong bê tông cường độ cao sớm

Theo (Bảng 9) ở trên, hàm lượng xi măng trung bình được sử dụng trong bê tông cường độ sớm cao được tính vào hàm lượng xi măng cao.

3.3 Tỷ lệ nước và xi măng

Bằng cách giảm tỷ lệ nước và xi măng, nó làm giảm thể tích khoang khí và tăng mật độ của bê tông. Sự biến đổi này góp phần đáng kể vào cường độ và độ bền của bê tông. Bảng sau đây phân loại các mức tỷ lệ nước và xi măng và một số kết quả từ bê tông:

Hình ảnh: Hình ảnh: Table 10 hàm lượng nước trong bê tông cường độ cao sớm

Tỷ lệ nước/xi măng Phân loại

0,45 Bê tông thông thường
0,45 – 0,30 Bê tông cường độ cao
< 0,3 Bê tông cường độ rất cao

Hình ảnh: Hình ảnh: Table 11 hàm lượng nước trong bê tông cường độ cao sớm

Theo (Bảng 11) ở trên, tỷ lệ nước và xi măng được sử dụng trong khoảng 0,2 đến 0,4 (phân loại cường độ cao đến rất cao).

3.4 Các loại phụ gia

Trong sản xuất bê tông cường độ sớm cao, có một số loại phụ gia được sử dụng cho các mục đích khác nhau: phụ gia tạo cường độ sớm và giảm nước và phụ gia giảm nước phạm vi cao. Bảng sau đây là một số loại phụ gia hóa học được sử dụng để sản xuất bê tông cường độ sớm cao:

Hình ảnh: Hình ảnh: table 12 phụ gia sử dụng trong bê tông cường độ cao sớm

Hình ảnh: Hình ảnh: Table 13 tỷ lệ nước xi măng trong bê tông cường độ cao sớm

4. Kết luận về bê tông cường độ cao sớm

Từ một số giải thích trong bài viết này, chúng ta có thể rút ra kết luận:

Bê tông cường độ sớm được tạo ra nhằm giải quyết vấn đề thời gian đông kết xảy ra trong thế giới xây dựng các tòa nhà và cơ sở hạ tầng. Thông thường, phải mất từ 7 đến 14 ngày để bê tông đạt được độ cứng hoàn toàn và đạt cường độ nén tối thiểu từ 0,7 đến 0,85 fc’. Bê tông cường độ sớm cao có nghĩa là cường độ nén của bê tông trong 24 giờ đầu sau khi đổ bê tông có thể đạt được chất lượng bê tông kết cấu (cường độ nén > 21 MPa)

Hình ảnh: Hình ảnh: table 14 hỗn hợp phụ gia sử dụng trong bê tông cường độ cao sớm

Có 4 (bốn) yếu tố quan trọng cần phải xem xét, bao gồm: loại xi măng portland, hàm lượng xi măng, tỷ lệ nước/xi măng và loại phụ gia.

Trên đây chúng ta đã biết về bê tông cường độ cao sớm và các yếu tố ảnh hưởng đến loại bê tông này. Ở bài viết tiếp theo, chúng ta sẽ tìm hiểu chuyên sâu về xi măng đông kết nhanh (rapid set cement) các bạn đón đọc nhé.