Bê tông đặc biệt: Phần 2

ðó là phương pháp mới đây nhất. Nó bao gồm việc tách ra một phần nước qua
thành thấm nước, ñằng sau đó tạo chân khơng.
Bằng phương pháp này, người ta thấy rằng sự mất nước, dưới áp lực cao hơn
lượng nước được chuyển ra bởi chính bê tơng đó chịu áp lực tĩnh để có cùng độ lún.
Hệ thống này cho phép đạt được sự dính kết sao để cho phép tháo ván khn
nhanh.
CÂU HỎI ƠN TẬP
1. Các cơng nghệ ñổ bê tông hiện hành?
2. Các giải pháp ñể cải thiện tính dễ đổ khi thi cơng bê tơng xi măng?

Chương 5
PHỤ GIA BÊ TƠNG
1. Lịch sử
Việc đưa vào bê tông các sản phẩm khác nhau (phụ gia) nhằm cải thiện một vài
tính chất của chúng, bắt nguồn từ thời kỳ đầu của việc sản xuất bê tơng bằng xi măng
pclăng. Các sản phẩm đầu tiên chắc chắn là thạch cao, can xi clorua, các loại bột
mịn.
Trước hết, người ta tìm cách tác động lên thời gian ninh kết, cường ñộ cơ học,
tính chống thấm nước.
Cnadlt ñã nghiên cứu từ năm 1891 tác dụng của các chất làm đơng kết nhanh và
làm chậm sự đơng kết. Việc sử dụng chất ñường làm một chất làm chậm ñông kết ñã
ñược biết tới vào năm 1909.
108


Những nhà sản xuất ñầu tiên bán các sản phẩm thích hợp đối với bê tơng để cải
thiện một vài tính chất của chúng xuất hiện vào năm 1910.
Các sản phẩm ñề xuất vào những năm 1920-1930 là các chất kỵ nước có gốc là
các sản phẩm mịn, là các muối stearat, keo xương, san hô biển, các chất cứng nhanh có
gốc là clorua can xi, các chất kỵ nước cứng nhanh. Các chất làm dẻo ñược bán vào
năm 1935. Các chất cuốn khí chỉ được thực tế sử dụng từ năm 1948. Các phụ gia này

bao gồm những sản phẩm mà tác dụng ñã ñược biết rõ, xuất hiện trên thị trường ñã 25
năm nay như: Các chất làm chậm đơng kết, chống băng giả, sản phẩm bảo dưỡng. Gần
ñây hơn, các chất Polime ñã ñược ñưa vào bê tông. Hiện nay ở Pháp, tồn tại khoảng
300 loại phụ gia, ở Việt Nam cũng có khoảng 100 loại phụ gia.

2. ðịnh nghĩa, phân loại
2.1. ðịnh nghĩa:
Phụ gia là các sản phẩm có liều lượng nhỏ (với tỉ lệ nhỏ hơn 5% trọng lượng xi
măng) khi trộn vữa và bê tông hoặc thêm vào bề mặt bê tông ở trạng thái ướt, để cải
thiện một vài tính chất của bê tơng.
Theo định nghĩa này các sản phẩm pha vào clanke khi nghiền khơng được coi là
phụ gia và các sản phẩm với liều lượng pha quá 5% trọng lượng của xi măng (ví dụ
bột puzơlan) cũng khơng được coi là phụ gia.

2.2. Phân loại:
Có thể phân loại phụ gia theo thành phần, theo cơng năng và theo các u cầu
đặc biệt.
Phân loại của Hiệp hội quốc gia về phụ gia (SYNAD) của Pháp.
+ Phụ gia cải biến tính lưu biến và hàm lượng khí.
- Chất tăng dẻo - giảm nước
- Chất tăng dẻo - giữ nước
- Chất cuốn khí
+ Phụ gia cải biến sự ninh kết và cứng rắn
- Tăng nhanh hoặc làm chậm ninh kết
+ Phụ gia cải biến ñộ bền ñối với các tác dụng vật lý và hố học
- Chống đóng băng và chống nứt nẻ do ñóng băng
- Kỵ nước bên trong
- Sản phẩm bảo dưỡng
Theo tiêu chuẩn Liên Xô (Nga) chia 3 loại phụ gia: Phụ gia khoáng, Phụ gia tạo
bọt, Phụ gia hoá học. Phụ gia hố học được chia làm 9 nhóm.

109


Tiêu chuẩn ASTM C 494-86 qui ñịnh 7 loại phụ gia hoá học và 4 loại phụ gia
khoáng cho bê tơng .
Tiêu chuẩn Mỹ ACI 212 qui định về 14 loại phu gia.
Ở Việt Nam phụ gia bê tơng đã ñược nghiên cứu từ những năm 1965 – 1967 và
ngày càng phát triển với những chủng loại tương tự như những nước khác. Các chủng
loại phụ gia ở Việt Nam chủ yếu là: Phụ gia tăng dẻo, siêu dẻo giảm nước, phụ gia
chống thấm, phụ gia nở và không co, phụ gia khống, phụ gia sủa chữa kết cấu. Nói
chung các sản phẩm phụ gia ở Việt Nam ñã bước đầu được chế tạo cơng nghiệp và có
chất lượng tốt .

2.3. Phụ gia cải biến tính lưu biến và hàm lượng khí
2.3.1. Chất tăng dẻo - giảm nước (phụ gia hoạt tính bề mặt)
ðó là các phụ gia truyền thống ñược dùng ở Việt Nam từ những năm 1960 cho
phép hoặc giảm nước để có cùng tính dễ đổ, hoặc tăng tính dễ đổ với cùng hàm lượng
nước.
Các phụ gia này cải thiện khả năng biến dạng của vữa và bê tơng tươi dưới tác
dụng của phương tiện đầm. ðó ln ln là những sản phẩm hữu cơ có khả năng giảm
sức căng trên bề mặt, hoặc ở giữa các mặt của các chất lỏng của nước nói riêng. Chúng
bơi trơn các hạt xi măng, các hạt xi măng sẽ tách rời nhau. Sự phân tán đó tạo điều
kiện dễ dàng cho việc làm ướt và thuỷ hố.
Lignosunfonat: ðó là các sản phẩm phụ của sản xuất giấy (nước bã giấy) bằng
phương pháp hố học, nó bao gồm việc làm tan lignin của gỗ bằng bisunfit tẩy rửa.
Chúng thể hiện dưới dạng một chất lỏng, hoặc dạng bột mịn, mịn hơn xi măng và
có thể tan trong nước. Ligno sunfonat cũng tham gia vào thành phần của các phụ gia
khác như là phụ gia cuốn khí, chất làm chậm đơng cứng hoặc các chất kỵ nước.
Xà phòng nhựa hoặc abietat kiềm, natri hoặc kali.
Abietat natri ñược gọi là nhựa VINCOL ở Mỹ được dùng nhiều nhất. Nó xuất

phát từ việc xử lý nhựa thơng được chiết ra từ cây thơng bằng xút.
Alkylary sulfonat, chất tẩy tổng hợp mà các mắt xích chứa 12 đến 20 cacbon.
Lignosulfonat trước hết là chất giảm nước. Các abietat và alkylaryl - sulfonat
trước hết là chất cuốn khí.
2.3.2. Các chất hố dẻo giảm nước.
Các tác dụng của phụ gia hoá dẻo như sau:
- Tác dụng lên bê tơng tươi: Tính dễ đổ được cải thiện ñối với cùng một hàm
lượng nước. ðộ sụt bê tông tươi có thể tăng từ 2 - 3 lần so với độ sụt gốc (khơng dùng
phụ gia)

110


Tính chất này có lợi trong trường hợp đổ bê tông các cấu kiện mỏng hoặc nhiều
cốt thép và trong trường hợp dùng cốt liệu nghiền. Nhưng về nguyên tắc, việc sử dụng
một sản phẩm có tác dụng làm dẻo phải kết hợp với việc giảm hiệu quả hàm lượng
nước. Việc giảm nước đối với cùng tính dễ đổ thường biến ñổi từ 5 ñến 15%.
- Ảnh hưởng ñối với bê tơng đã cứng rắn do giảm liều lượng nước làm tăng các
cường độ cơ học ( đến 15%).
Sự dính kết giữa hồ xi măng và cốt liệu tăng lên và việc giảm hàm lượng nước
tạo ra sự giảm ñộ hút nước mao quản, từ đó tăng tính bền của bê tơng. ðộ bền trong
nước ăn mịn và đối với băng giá tăng.
Các liều lượng sử dụng biến đổi nói chung từ 0,2 ñến 0,5% trọng lượng xi măng.
Người ta sử dụng các chất hố dẻo - giảm nước đối với bê tông chất lượng cao (bê
tông cốt thép và bê tơng ứng suất trước) với điều kiện là các phụ gia này khơng chứa
clorua để tránh các hiện tượng ăn mịn thép.
Có thể sử dụng chất hố dẻo hố đối với bê tơng có mật độ cốt thép lớn, ñối với
bê tông công nghiệp và ñối với bê tông ñúc sẵn, trong các trạm sản xuất bê tông trộn
sẵn, đối với cơng trình xây dựng lớn và các cơng trình cơng cộng (đường ơtơ, cơng
trình biển, đập…), đối với một vài cơng trình đặc biệt như phụt, phun bê tơng, đổ bê

tơng bằng cốp pha trượt.
Các phụ gia này cải biến tính dễ đổ của bê tơng, chúng cải thiện độ dẻo và tính
đồng nhất. ðó thường là các sản phẩm nhỏ, bổ khuyết cho thành phần hạt của vữa và
bê tơng.
Sản phẩm làm gốc của phụ gia hố dẻo là:
Bentonit: đó là đất sét dạng keo, phụ thuộc chủ yếu vào nhóm MONTMO
RILLONIT và cỡ hạt nhỏ nhất của nó có thể đạt tới 0,1cm. Các hạt hút từ 2 đến 6 lần
trọng lượng nước.
Kieselgurlr: đó là đất hoá thạch của loại tảo chứa silic mà thành phần hạt từ 1 đến
100µ và hút nước từ 2 đến 5 lần trọng lượng của chúng.
Các sản phẩm keo như là aginat, cazêin hoặc chất bột
Các Polyvinyl Axêtat, Các Stearat...
Các chất phụ gia có tác dụng về mặt cơ học và vật lý, có tỉ lệ càng nhỏ, khi chúng
càng mịn. Hiệu quả của nó được gắn liền với độ mịn (d≤10µ).
Hiệu quả của các phụ gia cũng phụ thuộc vào thành phần của bê tông. Khi liều
lượng phụ gia nhiều q, chúng có thể làm giảm các cường độ cơ học, vì phải thêm
nước cần thiết và tăng độ co ngót thuỷ lực.
Các cách sử dụng khả dĩ các phụ gia hoá dẻo giảm nước như sau:
- ðổ bê tông trong các kết cấu mỏng cốt thép dày
- ðổ bê tông khối lớn
111


- Cải thiện việc dỡ ván khuôn và bộ mặt bê tơng mới tháo ván khn
- Bê tơng đổ dưới nước, để tránh sự rửa trơi
- Bê tơng được chun chở đường dài; đó là trường hợp bê tơng trộn sẵn
- Bê tông bơm
- Bê tông phụt vào cáp ứng suất trước, phụt vào đất, bê tơng chảy
- Bê tơng và vữa cho các đường hầm đổ bê tơng phương pháp bơm
Nói chung liều lượng sử dụng vào khoảng 2% ñến 3% của trọng lượng xi măng

2.3.3. Chất cuốn khí
Nhiệm vụ của các phụ gia này là tạo nên trong bê tơng những bọt khí trịn, mà
đường kính của chúng nằm trong khoảng từ 10 đến 10.000 µ, phần lớn bọt thường
nằm trong khoảng từ 25 đến 250 µ các bọt này tách nhau. Chúng có đường thành phần
hạt liên tục mà miền của nó, phủ kín miền của xi măng và cát mịn nhất. Khoảng cách
giữa các bọt biến đổi, từ 100 đến 200µ, trong bê tơng được bảo vệ tốt khỏi tác dụng
của muối.
Các sản phẩm gốc ñược dùng là các loại sau ñây:
- Lognosulfonat và abietate natri, muối của ethanolamin, sulfonat rượu béo,
Alkylarylsulfonat, Saphòng kiềm của axit béo
Trong bê tơng tươi, các bọt khí đóng hai vai trò: ðầu tiên là vai trò của một chất
lỏng thay thế một phần nước, sau đó là vai trị của một chất trơ, thay thế cho một phần
cát mịn (nhỏ hơn 1 hoặc 2mm).
Khi bê tơng đã cứng rắn, các bọt khí làm thay đổi cấu trúc của vật liệu và cắt
mạng ơng dẫn trong bê tơng. Khi đóng băng, nó đóng vai những cái bình dãn nở đối
với nước bởi đẩy bởi băng hoặc đối với dính băng.
Các chất cuốn khí cho phép giảm sự phân tầng và tiết nước của bê tơng.
Các chất cuốn khí ln ln cải thiện bề mặt của bê tông khi tháo khuôn. Nhưng
phần lớn chúng có thể làm giảm cường độ cơ học. Khơng khí nằm trong bê tơng ln
ln cải thiện rất tốt độ bền băng giá của bê tơng đã cứng rắn, tính bền của bê tơng
tăng lên.
Các chất cuốn khí hoạt ñộng ở liều lượng nhỏ (từ 0,05 ñến 0.5 phần nghìn của
trọng lượng xi măng). Tuy nhiên nó được pha lỗng; nếu khơng ở cơng trường thực tế
khơng đo lường được. Sau khi pha lỗng nó là dạng chất lỏng ñược pha vào với liều
lượng từ 0,5 ñến 2% trọng lượng xi măng, và đơi khi ở dạng bột ñể pha trộn với liều
lượng 2% trọng lượng xi măng (ít dùng).
Các chất cuốn khí được sử dụng để chế tạo bê tơng thơng thường có cốt thép và
khơng cốt thép, đối với một vài loại bê tơng đặc biệt (bê tơng nặng và bê tơng nhẹ) để
hạn chế sự phân tầng.
112

Người ta sử dụng chúng trong các trạm bê tông, ñối với bê tông ñược vận chuyển
trên ñường dài và ñối với một vài loại vữa và bê tông phun. Các loại bê tơng khác có
thể được pha phụ gia dùng ñể:
- Chế tạo cấu kiện ñúc sẵn
- Cho bê tơng đổ dưới nước
- Cho bê tơng thơ khi tháo ván khn.
Hàm lượng % khí được khuyến nghị theo độ lớn của cốt liệu (theo R.E.HESS)
Ở Pháp các chất cuốn khí phải được dùng cho đường, đường ơtơ, đường băng và
ñập. Ở Việt Nam dùng thuỷ ñiện Hàm Thuận, cầu ðà Rằng.

3. Các phụ gia cải biến đơng kết và cứng hố.
Chúng có thể tan trong nước và cải biên ñộ hoà tan của các thành phần khác nhau
của xi măng.
Tác động của chúng thường rất phức tạp và khó giải thích. Có những nhận xét
ngay như sau:
- Nói chung phải dùng các liều lượng phụ gia khá cao ñể tăng nhanh đơng kết và
cứng hố, các liều lượng cực thấp để làm chậm đơng kết và cứng hố.
- Một sản phẩm có thể hoạt động như một chất làm chậm hoặc như một chất tăng
nhanh đơng cứng tuỳ theo liều lượng pha trộn, hoặc bản chất của xi măng.
- Cường độ cuối cùng ln ln tăng lên với chất làm chậm và giảm ñi với chất
tăng nhanh và trong trường hợp sau, càng giảm cường ñộ cuối cùng khi tăng nhanh
đơng cứng càng nhiều.

4. Các chất tăng nhanh sự ñông cứng
Các chất tăng nhanh ñông cứng:
- Clorua: canxi, natri, nhôm.
- Các chất gốc kiềm: sút, potat, amoniắc cũng như các muối của chúng:
Cacbua, aluminat, borat natri và borat kali, nitrat, nitrit, focmiat canxi.

Các phụ gia là các sản phẩm hỗn hợp ñược dùng với các liều lượng từ 2 ñến 5%
trọng lượng xi măng. Một số ñược dùng ñể tác động lên xi măng có hàm lượng
clanhke cao. ðối với các liều lượng khá cao (10 ñến 40% của trọng lượng xi măng),
đơng kết có thể rất nhanh và có thể so sánh được với đơng cứng của xi măng cứng
nhanh. Phải thực hiện các phòng ngừa trong trường hợp dùng gốc kiềm thấp.
Sản phẩm hiệu quả nhất phần nhiều là can xi clorua.
Tuy nhiên, việc sử dụng nó bị cấm đối với các cơng trình bằng bê tơng ứng suất
trước và đối với nhiều cơng trình bằng bê tơng cốt thép vì nguy cơ xâm thực thép.
Các chất tăng nhanh đơng cứng được đề nghị cho các cơng tác sau ñây:
113


- ðổ bê tông và thời gian lạnh
- Tháo ván khn nhanh
- Kết cấu đúc sẵn được tháo ván khn nhanh
Tác dụng của can xi clorua.
- Giảm thời gian bảo dưỡng và bảo vệ và các công tác thi công nhanh (sàn lót nhà
cơng nghiệp, tu sửa cơng trình ban ñêm trước khi ñược ñưa ra sử dụng vào ban ngày).
- Giảm áp lực lên ván khn.
- Gắn, bít kín, bít các khe nứt và các mạch nước, bít các ñường nước ở thành tầu.
- Thi công ñường hầm, nhà vịm có thành ẩm ướt.
- Thi cơng ngồi biển giữa hai lần thủy triều
- Bê tông và vữa phun
- Thi cơng dưới nước.

5. Các chất làm chậm đơng cứng
- Các sản phẩm gốc nằm trong thành phần của chất làm chậm đơng cứng bám
ngồi thị trường là các chất hữu cơ thuộc các loại sau ñây:
- Các lognosulfonat can xi, natri và amonium, chúng chứa ít nhiều đường.
- Các axit và các muối của a xit hydroxy - cacboxilic.

- Các hydrat cacbon: ghico, sacaro, tinh bột, xenlulô.
Các chất làm chậm ñông kết cho các sản phẩm thể keo bao bọc các hạt xi măng
và như vậy giảm tốc ñộ tiến triển của thủy hố trong một thời gian nào đó. Các liều
lượng sản phẩm tinh khiết sẽ sử dụng cực nhỏ, khoảng 1% của trọng lượng xi măng.
Các sản phẩm bán ngồi thị trường được pha lỗng.
Tác động của chúng có thể khác nhau tuỳ theo tính chất của xi măng và các liều
lượng sử dụng. Nói chung, các chất làm chậm đơng cứng giảm nhiều cường độ ở tất cả
các tuổi ban đầu và giảm nhiệt thuỷ hố một cách tương ứng.
Lưu ý sự quá liều lượng, nó có nguy cơ làm chậm đáng kể thời gian đơng kết và
các chậm chễ đó có thể khơng tỉ lệ với phần trăm sản phẩm pha vào. Nói chung các
chất này có hiệu quả ở 20°C, cũng như ở các nhiệt ñộ cao (ví dụ 40 °C). Cần làm trước
các thí nghiệm trước khi sử dụng.
Các chất làm chậm đơng cứng ñược kiến nghị dùng trong các trường hợp sau
ñây:
- Thi cơng bê tơng trong thời tiết nóng.
- Vận chuyển đường dài
- Bê tông trộn sẵn
- Bê tông bơm
114


- Vữa trát phun
- Các tấm bê tông mỏng tránh lộ cốt liệu sau khi đổ
- Thi cơng phụt
Nhiều chất làm chậm đơng cứng có tác dụng hố dẻo và cuốn khí. ðó đặc biệt là
trường hợp của các a xit hữu cơ và các lignosulfonat.

6. Phụ gia cải biến ñộ bền ñối với các tác dụng vật lý hoá học
6.1. Chất kỵ nước trong khối bê tơng.
ðó là các phụ gia cải thiện tính chống thấm nước dưới áp lực của bê tông và

chống ẩm bằng cách ngăn sự hấp phụ mao quản.
Các chất kỵ nước, bao gồm các hỗn hợp của các sản phẩm sau:
- Các chất bột mịn (Kieselguliv, Bentonit, Vôi béo, nhũ tương của chất dẻo)
- Các muối a xit béo (Stearat - oleat…)
- Các chất làm dẻo (Polime, lignosulfonat)
- Các sản phẩm khác (sulfat nhôm, chất keo nở phồn có gốc là tảo biển)
- Các chất tăng nhanh đơng cứng: clorua, sút,… trong trường hợp một trong các
sản phẩm là một chất cuốn khí hoặc một chất làm chậm đơng cứng.
Các chất kỵ nước tác ñộng trước hết về mặt vật lý là bít các lỗ rỗng và các ống
dẫn nhỏ nhơ vào các hạt rất nhỏ mà chúng chứa, hoặc là vào các sản phẩm kết tủa hoặc
nở phồng. Nhưng các chất kỵ nước chỉ có thể bít được các lỗ rỗng, nếu chúng tương
đối nhỏ. Chúng khơng thể làm kín nước cho một loại bê tơng xấu, phối hợp khơng tốt,
có những lỗ rỗng lớn hoặc những chỗ khơng đồng nhất.
Các sản phẩm bán trên thị trường có dạng bột hoặc dạng lỏng. Liều lượng dùng
ñược ñề nghị nằm trong phạm vi từ 0,5 ñến 5% trọng lựng xi măng. Các chú ý giống
như trong trường hợp của các chất hoá dẻo.
Các ứng dụng chính như sau:
- Bê tơng của các cơng trình thủy lợi: bể chứa, bể nước, kênh dẫn, bể bơi, tường
móng, chỗ trữ nước, silơ.
- Vữa chống thấm: lớp phủ (ban công, hầm, gara, cầu, sàn nhà công nghiệp,…)
- Trát mặt ngoài, mối nối của khối xây, lớp phủ của ống dẫn cống, tuanen

6.2. Sản phẩm bảo dưỡng
Bê tông tươi phải ñược giữ một thời gian sau khi trộn ñể tránh mất nhiều nước
trong nó. Cần giữ cho bê tơng ẩm ướt.

115


Một phương pháp hiện ñại, ñơn giản và thực tiễn, chỉ cần ít nhân cơng, bao gồm

việc phun lên bê tơng tươi một sản phẩm bảo dưỡng để tạo thành sau đó một màng liên
tục khơng thấm nước, nó tự mất đi sau một vài tuần lễ, mà khơng để lại vết.
Nó được sản xuất từ năm 1950, đầu tiên ở Mỹ, dùng ở Châu Âu và ñã dùng ở
Việt Nam từ năm 1995.
Các sản phẩm bảo dưỡng có gốc là:
- Nhựa, xi hoặc pavafin dạng nhũ tương nước
- Nhựa thiên nhiên hoặc tổng hợp hoà tan trong các dung mơi đặc biệt (dầu mỏ).
- Xi hoặc parafin hồ tan trong một dung mơi dầu mỏ
- Cao su clo hố
Các sản phẩm này khơng mầu hoặc có mầu để dễ dàng kiểm tra việc phun chúng.
Chúng ở dạng một chất lỏng nhớt để phun lên bê tơng tươi, ở một khoảng cách ñến bề
mặt là 40 ñến 80cm hoặc rải ra. Lượng tiêu thụ biến ñổi từ 100 - 200g/cm2. Phổ biến
hiện nay ở Việt Nam là chất Antisob E, S.
Các sản phẩm bảo dưỡng ñược sử dụng cho các kết cấu sau:
- Lớp phủ mặt đường, đường ơtơ, đường băng và cầu
- Bảo vệ sàn lát, sàn, sân thượng
- Lớp phủ bờ kênh
- Tunnen và vòm
- Lớp phủ mặt của các bể chứa khác nhau
- Các lớp trát và lớp mặt.
Trước khi sử dụng các chất trên cần kiểm tra chính thức ..... của một uỷ ban
thường trực về chất dính kết thủy lực và phụ gia (COPLA).
Tuy vậy trong q trình sử dụng vẫn khơng tránh được những sai sót.phát sinh là:
Từ sai sót về liều lượng, sự quá liều lượng cục bộ do sự phân bố sản phẩm khơng
tốt, sự khơng thích ứng với một vài chất dính kết.
Cũng chú ý rằng ngay cả có sự đồng ý, cũng cần phải thực hiện việc kiểm tra trên
công trường và cần ñào tạo cán bộ về mặt này.
Cuối cùng, phải nhấn mạnh ñến việc là, dù dùng phụ gia nào, cũng khơng thể cải
thiện được bê tơng có thành phần và công nghệ chế tạo không hợp lý.

7. Phụ gia siêu dẻo
Phụ gia siêu dẻo là loại phụ gia làm tăng độ sụt của bê tơng đến 4 lần (15-22 cm),
có thể bớt nước từ 20-30%. Nó được sử dụng ở mức ñộ hợp lý ñể vừa tăng ñộ dẻo (từ
8-12 cm) và tăng cường ñộ ñến 30% (do bớt nước).

116


Phụ gia siêu dẻo có tính tương thích với từng loại xi măng và cốt liệu. Vì vậy
trước khi sử dụng cần lưu ý hướng dẫn của nhà sản xuất và tiến hành các thử nghiệm
cần thiết.
Có 5 loại phụ gia siêu dẻo: Thế hệ 1 là A và thế hệ 2: B thế hệ 3 là C.
A1- Ligno Sul phonates (LS)
Là phụ gia siêu dẻo thế hệ 1 từ các chất cao phân tử tự nhiên LigIGNIN (từ gỗ và
senlulo) độ giảm nước tối đa là 10%, có thể làm chậm ninh kết, ñộ sụt giảm 30% sau
30 phút. Lượng dùng 2,5% xi măng
B1-Polime gốc sulphonated melamine (MFS)
Phụ gia siêu dẻo gốc URE và Phormadehyde có tác dụng giảm nước tối ña ñến
25% lượng dùng 1,5-2,5 Xi măng giảm ñộ sụt ñến 50% sau 40 phút và cho cường ñộ
sớm ( R3 = 0,85R28), thời gian thi công ngắn, tỷ lệ N/X < 0,4 và phù hợp với khí hậu
nóng.
B2 – Naphthalene Sulphonate Polycondesate : BMS
Nguồn gốc từ than ñá, giảm nước tối ña 25% - Lượng dùng 1,5-2,5%X, giảm ñộ
sụt ñến 50% sau 50 phút.
B3 – Chất siêu dẻo thế hệ thứ hai : Vinglcopolymers VC
Thành phần chính là : Sunfonated Vinylcopolymers ( dầu thơ)
Giảm nước tối đa ñến 30% lượng dùng 1,5-2% Xi măng ( lít ) . giảm ñộ sụt ban
ñầu ñến 50% sau 100 phút , tạo ra ñộ sụt ñến 22 cm, kéo dài thời gian thi công
C – Chất siêu dẻo thế hệ ba : PolyCarboxylates – (PC)
Gốc Polyme cao phân tử tổng hợp, giảm muội tới 40 % ( tỷ lệ N/X có thể đến

0,27 ), bê tơng có thể đạt đến ñộ sụt 22cm, cho chất lượng cao. Duy trì ñược tính cơng
tác trong thời gian dài.
Loại phụ gia đặc biệt này có thể thay đổi cấu tạo phân tử để phụ gia phù hợp với
các yêu cầu ñặc biệt. Với bê tông chất lượng cao thường dùng chất siêu dẻo PC, với bê
tơng tự đầm có thể dùng loại cải tiến là: Polyme Viscocrete (PV)
Lưu ý:
Các phụ gia siêu dẻo có thể thí nghiệm theo tiêu chuẩn Anh – BS 5075, ASTM –
C494. ở Việt Nam có thể chọn các chất siêu dẻo chế tạo trong nước và các sản phẩm
của SICA, của ðức, ý, của Mỹ. Cần tổ chức tuyển chọn với số lượng các chất siêu dẻo
ít nhất là 3 để có một chất siêu dẻo tối ưu.
Cơng thức hố học của phụ gia siêu dẻo xem hình sau:

117


Hình 5.1. Cơng thức của các phụ gia siêu dẻo.
Các thí nghiệm về sự tương thích của các loại xi măng Nghi sơn, Bỉm sơn, Chinh
Phong với các chất siêu dẻo (về cường độ và độ sụt) được trình bày trên hình 5.2. và
5.3. theo thí nghiệm tại Bộ mơn VLXD trường ðại học GTVT

Cường ñộ nén MPa

90
80
70
60
50
40

Nghi son 0,5l/100kgXM

30

Bim son 0,7l/100kgXM

20

Chinh phong 0,5l/100kgXM

10

Bim son 0,8l/100kgXM

0
0

5

10

15

20

25

30 Ngày t

Hình 5.2. Quan hệ giữa cường ñộ và thời gian, lượng phụ gia

118


§é sơt mm
250
200
150
100

Xuan Mai
Chinh phong
But son

50

Phụ gia
L/100kg
XM

Nghi son

0
0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Hình 5.3. Quan hệ giữa lượng phụ gia V với ñộ sụt của bê tơng
8. Phụ gia khoỏng
Các phụ gia khống thường dùng trong bê tơng là: Tro nhẹ, Xỉ lị cao, muội Silic,
tro trấu và phụ gia meta caolanh.

8.1. Tro nhẹ
Tro nhẹ là sản phẩm ñược nghiền mịn các sản phẩm từ khói của nhà máy nhiệt
điện. ðường kính hạt từ 10 -:- 40 m ( tỷ diện từ 3000 -:- 5000 cm2/g ). Tro nhẹ có
thành phần chủ yếu là Si02 vơ định hình có khả năng tác dụng với xi măng trong phản
ứng puzơlan. ðặc tính của tro nhẹ được xác ñịnh theo ASTM – C109 và loại F. Tro
nhẹ ñược dùng trong bê tông từ 10 -:- 25% so với lượng xi măng. Có thể dùng tro nhẹ
trong bê tơng mác cao đến 60 MPa và bê tơng thuỷ cơng, bê tơng làm đường.

8.2. Xỉ lị cao
Phụ gia xỉ lò cao là sản phẩm khi làm nguội nhanh xỉ lò cao, nghiền mịn với tỷ
diện từ 4000 -:- 5000 cm2/g , có cấu tạo vơ định hình. Xỉ lị cao có thể dùng để chế tạo
bê tơng xỉ lị cao có tác dụng bền nước và tiết kiệm xi măng.

8.3. Muội Silic
Phụ gia muội Silic (Microsilica ) là sản phẩm của cơng nghiệp sản xuất Silicon,
thành phần chính là SiO2 vơ định hình. Kích thước hạt 0,1µm ( 1/100 ñường kính của
hạt xi măng). Liều lượng dùng 5 -:- 15% cho bê tông chất lượng cao, 15-:-20 % cho bê
tơng cường độ rất cao. Khi sử dụng nên dùng cùng với chất siêu dẻo và chất làm chậm
ninh kết để đảm bảo tính dễ đổ cho bê tơng.
119

Thành phần hoá học của muội silic chủ yếu là SiO2 và các Ô xýt khác (Bảng 5.1.
)
Bảng 5.1. Thành phần, tính chất của silica funme
Chỉ tiêu
Phần trăm (%)
Thành phần hố học
SiO2
90-96
0,5-0,8
Al2O3
0,5-1,5
MgO
0,2-0,8
Fe2O3
0,1-0,5
CaO
0,2-0,7
Na2O
K2O
0,4-1
C
0,5-1,4
S
0,1-0,4
Các thành phần khác
Các tính chất vật lý
Khối lượng riêng
Tỷ diện
Kích thước hạt

Khối lượng thể tích

0,7-2,5
2,2 g/cm3
20.000 m2/kg
0,1 micron
576kg/m3

Muội silic và các hỗn hợp chứa muội oxit silic ñược sử dụng trong bê tông chất
lượng cao dùng xi măng PC40 trở lên nhằm tăng khả năng chịu lực, kết cấu chịu mài
mịn, giảm độ thấm nước . Muội ơxit silic là một sản phẩm phụ lấy ra từ quá trình tái
sản xuất thạch anh với than đá trong các lị hồ quang điện trong ngành cơng nghiệp sản
xuất silicon và các hợp kim sắt - silicon. Muội này có hàm lượng dioxit silicon vơ định
hình cao và chứa các tinh thể hình cầu rất mịn thu được từ khí thốt ra khỏi lị.
Muội silic bao gồm các hạt thuỷ tinh rất mịn với một diện tích bề mặt lên tới
20.000 m2/kg khi ñược ño bằng kỹ thuật hấp phụ ni tơ. Sự phân bố về mặt kích thước
hạt của một loại khói oxit silic điển hình cho thấy hầu hết các hạt đều nhỏ hơn 1micro
(1µm), đường kính trung bình khoảng 0,1µm nhỏ hơn kích thước của hạt xi măng gấp
khoảng 100 lần. Khối lượng riêng của muội silic phố biến là 2,2g/cm3, nhưng cũng có
thể cao hơn (2,5 g/cm3).
Theo ASTM C 1240 - 93, muội silíc có thành phần hố học được qui định như
trong bảng 5.2.

Bảng 5.2 - Tiêu chuẩn ASTM về muội silic
( Các qui ñịnh sau ñây ñược lấy nguyên văn từ ASTM C 1240 - 93 )
Các yêu cầu hoá học
- Hàm lượng Si02 tối thiểu là 85%
120

- ðộ ẩm của muội si lic, tối ña là 3%
- Lượng mất khi nung , tối ña là 6% . Diện tích bề mặt rỗng : 15-30 m2/g
Các yêu cầu khác
- ðộ mịn : Lượng sót tích luỹ trên sàng 45µm (No 325) , khơng lớn hơn 10% .
- ðộ hoạt hố puzơlan
85% .

+

: Với xi măng Pc lăng , xác ñịnh ở tuổi 7 ngày tối thiểu

- Mức ñộ ñồng nhất : ðộ ñặc và ñộ mịn của các mẫu thử được lấy từ một nguồn muội
silíc khơng thay đổi q 5% so với trị số trung bình ñã ñược xác lập bởi 10 kết quả thí
nghiệm ñã có hoặc bởi tất cả các kết quả thí nghiệm đã có nếu số kết quả thí nghiệm
đó nhỏ hơn 10.
* Cần chú ý tránh sự kết tụ của các hạt vật liệu cực nhỏ.
+

ðộ hoạt hố Puzơlan được xác ñịnh từ phép ño cường ñộ chịu nén của bê tơng
dùng muội silic. ðây là phép đo phản ứng của muội silic với xi măng được cung cấp
và có thể thay ñổi tuỳ theo nguồn cung cấp của cả muội si lic và xi măng. Nhà cung
cấp sản phẩm muội si líc cần được cơng bố chỉ tiêu này .
Muội silic có hàm lượng ơxit silic và độ mịn cực cao nên là vật liệu có tính
pyzơlan cao. Muội silic phản ứng với vơi trong q trình hydrat hố xi măng để tạo ra
hợp chất kết dính bền vững - CSH. Ở Việt Nam có thể sử dụng muội silic ñược chế tạo
từ các công ty của Thuỵ Sỹ, ðức, Ý ñang bán trên thị trường Việt Nam.
Ở châu Âu và Mỹ thường pha MS vào xi măng để có ñược xi măng mác rất cao ñến
100, 200MPa. Liều lượng muội silic thường từ 5-20%
Bảng 5.3. Thành phần hoá học của xi măng có chứa Silica Funme (%)
CaO

SiO2

Al2O3

Fe2O3

MgO

SiO3

K2O

Na2O

Lol

Xi măng
loại 5

63.78

20.59

3.66

6.10

0.95

2.13

0.48

0.26

2.05

Muội
silic

2

90

1.5

1.5

0.8

-

-

-

-

Bảng 5.4. Cường ñộ nén ở 28 ngày xi măng và xi măng EMC thí nghiệm ở nhiệt độ

200C
Cường độ nén, MPa
Liều lượng MS
trong xi măng, %

Xi măng không cải tiến
OPC

RHPC

Anl
121

Xi măng cải tiến, EMC
OPC

RHPC

Anl


0

89.5

88.7

94.7

-

-

-

5

96.7

94.1

105.0

70.0

54.0

165.4

10

98.4

96.3

108.0

180.5

164.0

172.3

20

-

-

-

-

-

205.0

8.4. Tro trấu
Tro trấu là sản phẩm thu ñược từ q trình đốt trấu, có thành phần chủ yếu là
SiO2 vơ định hình, tỷ diện 5000 -:- 6000 cm2/g. Tro trấu có phản ứng puzơlan hố với
ximăng. Bê tơng dùng tro trấu có độ bền nước cao và tiết kiệm ñược xi măng. Tro trấu
siêu mịn cũng có thể ñược dùng chế tạo bê tông chất lượng cao.

8.5. Phụ gia khống hoạt tính Meta caolanh
Khống meta caolanh được nghiền mịn là một loại bột mịn bổ xung thành phần
hạt mịn trong bê tơng. Bê tơng có bột mịn có thể dùng trong các kết cấu bê tông cốt
thép mỏng, hoặc các bê tơng phun, bê tơng tự đầm và bê tơng chất lượng cao.
CÂU HỎI ƠN TẬP
1. Phân loại phụ gia bê tông xi măng theo Hiệp hội quốc gia về phụ gia của Pháp?
2. ðặc tính, vai trị, và phạm vi sử dụng của phụ gia siêu dẻo?

3. ðặc tính, vai trị và u cầu về chất lượng của các loại phụ gia khống hoạt
tính?

122


Chương 6
CƯỜNG ðỘ CỦA BÊ TƠNG
1. Cường độ chịu nén của bê tơng.
Cường độ chịu nén của bê tơng là một trong những tính chất quan trọng nhất của
bê tơng, là chỉ tiêu quan trọng ñể ñánh giá chất lượng của bê tơng mặc dù trong một số
trường hợp thì độ bền và tính chống thấm cịn quan trọng hơn. Có thể nói cường độ là
bức tranh tổng qt về chất lượng của bê tơng vì cường độ của bê tơng liên quan trực
tiếp đến cấu trúc của hồ xi măng đã đơng cứng, cấu trúc của bê tơng. Mặc dù cường độ
khơng trực tiếp đánh giá các tính chất khác như độ bền, độ ổn định... của bê tơng,
nhưng cường ñộ phụ thuộc rất lớn vào tỷ lệ nước/ximăng trong bê tông. Mà tỷ lệ
nước/xi măng lại ảnh hưởng rất lớn đến độ bền, độ ổn định thể tích và nhiều tính chất
khác liên quan đến độ rỗng của bê tơng. Do đó cường độ chịu nén của bê tơng được sử
dụng quy định, để điều khiển và đánh giá chất lượng bê tơng. Cường độ chịu nén của
bê tơng biến đổi trong phạm vi rộng từ 15 – 300 MPa. Bê tơng truyền thống có cường
độ là 15 – 50 MPa. Bê tơng chất lượng cao có cường ñộ từ 60 – 100 MPa. Bê tông
cường ñộ rất cao có cường độ từ 100 – 300 MPa ( xem hình 6.1)
Cường độ của bê tơng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
- Chất lượng và hàm lượng của các vật liệu thành phần.
- Mức độ thuỷ hố của xi măng.
- Thủ tục và thời gian nhào trộn hỗn hợp vật liệu.
Các tính chất của các vật liệu thành phần ảnh hưởng đến cường độ bê tơng là:
- Chất lượng của cốt liệu nhỏ và cốt liệu lớn.
- Hồ xi măng và tính dính bám của hồ xi măng với cốt liệu (tính chất của vùng
chuyển tiếp).

Hình 6.1. Phân loại bê tơng theo cường độ
123


Những yếu tố này ảnh hướng ñến cấu trúc vĩ mơ và vi mơ của bê tơng, bao gồm: độ
rỗng, kích thước và hình dạng lỗ rỗng, sự phân bố các lỗ rỗng, hình thái của sản phẩm
thuỷ hố và sự dính bám giữa các hạt rắn.
Cường độ chịu nén của bê tơng được xác định trên mẫu bê tơng tiêu chuẩn, ñược
bảo dưỡng 28 ngày trong ñiều kiện tiêu chuẩn.
Theo tiêu chuẩn của Việt Nam, mẫu tiêu chuẩn ñể xác định cường độ bê tơng là
mẫu hình hộp lập phương có cạnh 150x150x150mm, bảo dưỡng trong điều kiện t =
20-25oC, W = 90 - 100%.
Theo ACI thì mẫu tiêu chuẩn để xác định cường độ bê tơng là mẫu hình trụ trịn có
kích thước: d = 6 in và h = 12 in (~150x300mm), và ñược bảo dưỡng ẩm.
Cường ñộ chịu nén của bê tông thường từ 15-50 MPa chất lượng cao hiện nay ñã
sử dụng từ 42MPa (6000 psi) ñến 138 MPa (20'000 psi) và thường dùng bê tơng có
cường độ khoảng 84 MPa. Theo lý thuyết bê tơng chất lượng cao có thể có cường độ
nén tuổi 28 ngày từ 110-300 MPa.

2. Các yếu tố ảnh hưởng ñến cường ñộ của bê tông xi măng.
2.1. Tỷ lệ nước/ximăng:
Với bê tơng đã đầm chặt hồn tồn, cường độ của nó được lấy tỉ lệ nghịch với tỉ tệ
N/X. Sự phụ thuộc của cường độ bê tơng vào tỷ lệ N/X thực chất là phụ thuộc vào thể
tích lỗ rỗng tạo ra do nước dư thừa. Mối quan hệ này ñã ñược ñặt ra bởi quy tắc do
Duff Abrams thiết lập vào năm 1919. Ơng ta đã tìm ra cường độ chịu nén theo cơng
thức sau:
K1
,
fc =

K 2W / C
trong đó: W/C là tỉ lệ nước/ximăng của hỗn hợp (thường được tính theo thể tích)
K1, K2: là hằng số thực nghiệm
Dạng tổng quát của ñường cong thể hiện mối quan hệ giữa cường ñộ và tỉ lệ N/X
ñược ñưa ra trong hình 6.2.

Hình 6.2. Quan hệ giữa cường độ bê tông với tỷ lệ nước/ximăng
124


Quy tắc Abrams, mặc dù ñược thành lập một cách ñộc lập nhưng vẫn tương tự như
một quy tắc chung do Rene Feret thiết lập năm 1896 ở chỗ chúng đều gắn cường độ
của bê tơng với thể tích nước và xi măng. Công thức của quy tắc Feret là:
2

c
 ,

fc = K.

c+w +a

trong đó: fc : là cường độ của bê tông.
c, w, a : lần lượt là thể tích tuyệt đối của ximăng, nước và khơng khí
K : là hằng số
Có thể nói một cách khác là tỉ lệ N/X xác định được độ rỗng của ximăng đơng cứng
tại các thời điểm của q trình hydrát hố. Do ñó cả tỉ lệ N/X và ñộ ñầm chặt ñều ảnh
hưởng đến thể tích lỗ rỗng trong bê tơng, và điều này giải thích vì sao có thể tích
khơng khí trong bê tơng ở cơng thức Feret.
Hình 6.2. thể hiện phạm vi giá trị của tỉ lệ N/X là có hạn chế. Tại giá trị rất thấp của

tỉ lệ N/X thì đường cong khơng liên tục và khơng xảy ra hiện tượng đầm chặt tuyệt
đối. Vị trí thực tế của ñiểm khởi ñầu phụ thuộc vào cách thức ñầm hợp lý. Dường như
là hỗn hợp có thành phần bao gồm tỉ lệ N/X thấp cịn ximăng nhiều (khoảng 530
kg/m3) thì biểu hiện sự giảm dần của cuờng ñộ khi dùng cốt liệu hạt lớn. Do đó, ở
những tuổi muộn hơn của các loại hỗn hợp này thì một tỉ lệ N/X thấp hơn sẽ khơng
dẫn đến chất lượng cao hơn. Biểu hiện này có thể là do ứng suất gây ra bởi sự co ngót
mà sự cản trở của nó bởi các hạt cốt liệu gây ra nứt trong vữa ximăng hoặc là do sự
hao hụt của bột ximăng.
Mặc dù, quy tắc về tỉ lệ N/X ñã bị phê phán là khơng phải là một ngun tắc trực
tiếp thích đáng, nhưng trong thực tế thì tỉ lệ N/X là một yếu tố quan trọng nhất ñối với
cường ñộ của bê tơng đầm chặt hồn tồn. Gilkey đã phát biểu như sau: “Với một loại
ximăng nhất ñịnh và cốt liệu hợp lý, một hỗn hợp làm việc của ximăng, cốt liệu và
nước (với các ñiều kiện nhào trộn, ñổ và kiểm tra như nhau) có thể phát triển cường độ
được thì chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau:
a.
b.
c.
d.

Tỉ lệ nước/ximăng
Tỉ lệ ximăng/cốt liệu
Cường độ, đặc tính bề mặt, hình dạng, cường độ và độ cứng của hạt cốt liệu
Kích thước lớn nhất của hạt cốt liệu
Ta có thể coi yếu tố (b) và (d) là không quan trọng bằng yếu tố (a) khi sử dụng cốt
liệu có kích thước lớn nhất khoảng 40 mm. Tuy nhiên, các yếu tố này vẫn được nêu ra
vì: như Walker và Bloem đã chỉ ra là “cường độ của bê tơng là kết quả của: cường độ
của vữa; sự dính kết giữa vữa và các hạt cốt liệu; cường ñộ của hạt cốt liệu, thể hiện
bằng khả năng chống lại các ứng suất tác dụng lên nó”.
Các tác giả Belaiep Alekxande, Ivanop, Kakiraki đề nghị quan hệ cường ñộ và tỷ lệ
N/X theo qua hệ Hypebol, ñể xác ñịnh qua hệ giữa cường ñộ nén và tỷ lệ X/N từ 1,2 ÷

2,5 và tỷ lệ X/N=0,8 ÷ 2,8.
125


Như vậy trong giai ñoạn ñầu các tác giả chỉ nghiên cứu ñến tỷ lệ N/X từ 1,8 ñến
2,5.
Khi tỷ lệ N/X ≤ 2,5 tác giả Bolomây đã có những công bố công thức:

N

R b = AR X  − 0,5 ,
X

trong đó: Rb - Cường độ bê tơng
A - Hệ số thực nghiệm xét ñến chất lượng cốt liệu
Rx - Cường ñộ xi măng
Khi xét X/N ≥ 2,5 CKrataep (Nga) công bố công thức
X

R b = Ai R X  + 0,5 ,
N

trong đó : Ai – hệ số thực nghiệm
Tỷ lệ X/N có thể biến đổi từ 1÷ 6. Khi tỷ lệ X/N=2,6 hay tỷ lệ N/X=0,38 là tỷ lệ
q trình thuỷ hố xi măng đạt tối đa ñến 100%. Khi tỷ lệ X/N ≥ 2,6 cường ñộ bê tông
vẫn tăng nhưng không theo qui luật cũ mà tốc độ tăng chậm hơn. Nếu khơng sử dụng
các cơng nghệ trộn ñặc biệt, sử dụng phụ gia tăng dẻo để kích thích q trình thuỷ hố
hoặc sử dụng các chất khống siêu mịn để chống vón cục hạt xi măng và giảm nhiệt độ
của bê tơng thì tuy cường ñộ ñược tăng lên nhưng chất lượng của bê tông sẽ giảm
xuống. Tỷ lệ X/N ≥ 2,6 ñược áp dụng trong bê tơng chất lượng cao hoặc cường độ rất

cao.

Khi tỷ lệ N/X biến đổi từ 0,4 ÷ 1,5 cường độ bê tơng giảm từ 100% đến cịn khoảng
10% (xem hình 6.3).

126


Hình 6.3. Quan hệ giữa cường độ tương đối và tỷ lệ N/X
Trong thực tế nếu tỷ lệ N/X là cố ñịnh nhưng lượng nước ñể pha trộn tăng lên bê
tơng ít bị thay đổi cường độ, nhưng độ dẻo và tính dễ đổ có phần thay đổi. Lượng nước
trong hỗn hợp bê tơng phụ thuộc vào kích cỡ của cốt liệu và tính dễ đổ u cầu đã
được nêu trong các tiêu chuẩn
2.2. Tỷ lệ gel/khoảng trống (gel/space ratio):
Thông thường, cường ñộ tại bất cứ tỉ lệ N/X nào cũng phụ thuộc vào: mức độ hydrat
hố của ximăng và các tính chất hố học, lý học của nó; nhiệt độ xẩy ra hydrat hố;
thành phần khơng khí của bêtơng; và cả sự thay ñổi của tỉ lệ N/X hữu ích và sự hình
thành vết nứt do mất nước. Thành phần ximăng trong hỗn hợp và tính chất của mặt
tiếp xúc giữa ximăng và cốt liệu cũng có liên quan.
Do ñó sẽ ñúng hơn nếu ta coi cường ñộ liên quan tới sự tập trung của các chất cứng
của quá trình hydrát hố ximăng vào những vị trí thích hợp với chúng. Powers ñã xác
ñịnh ñược mối liên quan giữa sự phát triển cường ñộ và tỷ lệ Gel/khoảng trống. Tỉ số
này ñược ñịnh nghĩa là tỉ số giữa thể tích của vữa ximăng đã hydrát hố với tổng thể
tích của ximăng hydrát hoá và các mao dẫn.
Chúng ta biết rằng ximăng khi hydrát hố sẽ chiếm thể tích gấp 2 lần thể tích thật
của nó. Các sản phẩm của q trình hydrát hố của 1ml ximăng sẽ chiếm khoảng 2,06
ml; mặc dù khơng phải tất cả đều tạo thành gel nhưng ta có thể coi xấp xỉ là như thế.
Thể tích gel là 2,06cvcα, và tổng khơng gian cần thiết cho gel là cvcα + w0. Do đó,
tỉ số gel/khoảng trống là:

127


r =

2 , 06 v c α
w
v cα + 0
c

c : khối lượng ximăng
vc : thể tích khối lượng thể tích đơn vị của ximăng
w0: thể tích của nước nhào trộn
α : hệ số tỷ lệ phần ximăng hydrát hoá
Lấy thể tích một đơn vị khối lượng đặc của ximăng khơ là 0.319 ml/g thì tỉ số
gel/khoảng trống trở thành:
r=

0 , 657 α
0 ,319 α +

w0
c

Cường độ nén của bêtơng thí nghiệm bởi Powers là 234.r3 Mpa (34000r3 psi). Mối
quan hệ thực sự giữa cường ñộ nén của vữa và tỉ số gel/khoảng trống được thể hiện
(hình 6.4.). Có thể thấy là cường ñộ gần như tỉ lệ với căn bậc 3 của tỉ số gel/ khoảng
trống, và con số 234 Mpa (34000 psi) thể hiện cường ñộ ñạt ñược khi tỷ lệ gel/khoảng
trống = 1 với loại ximăng và loại mẫu đã sử dụng.

Hình 6.4. Quan hệ giữa cường ñộ chịu nén của hồ XM với tỷ lệ gel/khoảng trống
2.3. Ảnh hưởng ñộ rỗng:
Các phần trước ñã chỉ ra rằng cường độ của bêtơng về cơ bản là một hàm của thể
tích lỗ rỗng có trong nó. Quan hệ giữa cường độ và tổng thể tích lỗ rỗng khơng phải là
một đặc trưng duy nhất có ở bêtơng mà nó cũng được tìm thấy trong các vật liệu dịn
khác mà trong đó nước thốt khỏi phía sau các lỗ rỗng: ví dụ, cường độ của nhựa cũng
là một hàm trực tiếp của thành phần lỗ rỗng. Hơn thế nữa, nếu cường ñộ của rất nhiều
128


loại vật liệu khác nhau ñược biểu diễn ở dạng phân số của lần lượt các cường độ đó tại
độ rỗng bằng 0, thì rất nhiều vật liệu sẽ tuân theo cùng một quan hệ giữa cường ñộ và
ñộ rỗng. Mơ hình chung này là nhằm để hiểu rõ vai trị của các lỗ rỗng đối với cường
độ của bêtơng và cũng chỉ ra rất rõ tại sao bê tông khi đầm chặt, tức là có đỗ rỗng rất
nhỏ, lại có cường độ rất cao.
Nói một cách chính xác, cường độ của bêtơng bị ảnh hưởng bởi thể tích của tất cả
các lỗ rỗng trong bêtơng như : khơng khí bị lẫn vào (entrapped air), các lỗ mao dẫn,
các lỗ gel, và khơng bị hút vào (nếu có).
Ảnh hưởng của thể tích lỗ rỗng đến cường độ có thể biểu diễn bằng hàm số sau:

f c = f c , 0 (1 − p ) n hoặc fc=fc,od n
trong đó:
p : độ rỗng, là tỷ số giữa thể tích của các lỗ rỗng và tổng thể tích của bêtơng
fc : cường độ của bêtơng với độ rỗng p
fc,0 : cường ñộ khi ñộ rỗng bằng 0
n : hệ số.
d: ñộ đặc của bê tơng
Tuy nhiên dạng chính xác của quan hệ này thì khơng thể xác định rõ ràng được.
Những thí nghiệm làm đối với ximăng bị ép và xử lý nhiệt cũng như đối với hỗn hợp
ximăng bình thường vẫn chưa cho ta biết rõ ràng liệu logarit của ñộ rỗng tỷ lệ tuyến

tính với cường ñộ hay với logarit của nó. Cường độ của hợp chất ximăng càng cao thì
nó càng tỷ lệ tuyến tính với độ rỗng.
Quan hệ giữa cường ñộ và tỷ lệ phần trăm của ñộ rỗng ñược trình bày ở hình 6.5.
trong ñiều kiện dưỡng hộ ở điều kiện nhiệt độ cao.

Hình 6.5. Quan hệ giữa cường ñộ và ñộ rỗng
129


Ảnh hưởng của ñộ rỗng ñến cường ñộ của hỗn hợp ximăng đã thuỷ hóa được
nghiên cứu rất rộng rãi. Cần phải rất cẩn thận trong việc chuyển ñổi các kết quả quan
sát những mẫu hỗn hợp ximăng trong phòng thí nghiệm sang thành các giá trị sử dụng
của bêtơng, nhưng biết về ảnh hưởng của ñộ rỗng ñến cường độ của hỗn hợp ximăng
là rất có giá trị.
Khơng có nghi ngờ gì khi độ rỗng được định nghĩa là tổng thể tích của tồn bộ thể
tích các lỗ rỗng lớn hơn lỗ rỗng của gel, thể hiện bằng phần trăm của tồn bộ thể tích
của hỗn hợp ximăng đã thuỷ hoá, là một yếu tố cơ bản ảnh hưởng ñến cường ñộ của
hỗn hợp ximăng. Một quan hệ tuyến tính giữa cường độ và độ rỗng, trong phạm vi từ
khoảng 5 ñến 28%, ñã ñược thiết lập bởi Rossler và Odler. Ảnh hưởng của các lỗ rỗng
có đường kính nhỏ hơn 20 nm (nano mét) ñược bỏ qua. Kết quả là ngồi tổng độ rỗng
thì ảnh hưởng của sự phân bố kích cỡ lỗ rỗng đến cường độ cũng ñược xem xét. Nói
chung, với một ñộ rỗng cho trước thì các lỗ rỗng càng nhỏ sẽ dẫn tới cường ñộ của hỗn
hợp ximăng càng cao.
Mặc dù ñể thuận tiện thì kích cỡ của lỗ rỗng được thể hiện thơng qua đường kính
của nó, nhưng khơng có nghĩa là tất cả các lỗ rỗng đều có dạng hình trụ hay hình cầu:
“đường kính” thể hiện một hình cầu với cùng một tỷ số giữa thể tích và diện tích bể
mặt như là tổng các lỗ rỗng. Chỉ có những lỗ rỗng vĩ mơ với đường kính lớn hơn 100
nm thì mới xấp xỉ là hình cầu. Những lỗ rỗng hình cầu bắt đầu hình thành từ những bọt
khí cịn sót lại hoặc từ việc sắp xếp khơng hồn thiện của các hạt ximăng nhưng chúng
khơng dễ dàng tìm thấy trong khi đo độ rỗng bởi vì chúng chỉ có ảnh hưởng đến những

lỗ rỗng ngay sát cạnh chúng mà thơi.
Sự phụ thuộc của cường ñộ của hỗn hợp ximăng vào độ rỗng của nó và sự phân bố
kích cỡ lỗ rỗng là có cơ sở. Các tài liệu nghiên cứu cho thấy thỉnh thoảng người ta
cũng xem xét ñến quan hệ giữa cường ñộ và thành phần thạch cao trong ximăng,
nhưng kết quả trên thực tế là thành phần thạch cao ảnh hưởng đến q trình thuỷ hố
của ximăng và sự phân bố lỗ rỗng trong hỗn hợp ximăng ñã thuỷ hố. Tuy nhiên vấn
đề trở nên rất phức tạp bởi vì thực tế là rất nhiều phương pháp xác ñịnh ñộ rỗng khác
nhau cùng cho kết quả như nhau. Lý do chính của vấn đề này chính là q trình đo đạc
độ rỗng, đặc biệt là nếu bớt đi hay thêm nước vào, ảnh hưởng ñến cấu trúc của hỗn
hợp ximăng đã thuỷ hố. Cook và Hover đã nghiên cứu về tác dụng của việc ñưa thêm
thuỷ ngân vào nghiên cứu hệ thống lỗ rỗng của hỗn hợp ximăng. Phương pháp này giả
thiết rằng các lỗ rỗng rất nhỏ so với chiều sâu của nó, trong khi đó, trên thực tế một vài
lỗ rỗng có miệng rất hẹp; điều này làm sai ñi các giá trị của ñộ rỗng ño ñược bằng
dụng cụ ño ñộ rỗng có thuỷ ngân.
Như ñã nói ở trên, hầu hết các nghiên cứu thực nghiệm về độ rỗng của hỗn hợp
ximăng thuỷ hố đều ñược thể hiện trên những mẫu của hỗn hợp này hoặc của vữa
ximăng. Trong bêtơng, đặc điểm các lỗ rỗng của ximăng thuỷ hố có khác đơi chút do
có ảnh hưởng của các hạt cốt liệu lớn trong hỗn hợp ximăng và nước đến những hạt
xung quanh nó. Winslow và Liu ñã chỉ ra rằng, với cùng một thành phần hỗn hợp và ở
130


cùng mức độ thuỷ hố, thì sự có mặt của cốt liệu lớn dẫn đến sự tăng độ rỗng; thậm
chí sự có mặt của cốt liệu nhỏ cũng có ảnh hưởng ñến tăng ñộ rỗng nhưng nhỏ hơn. Sự
khác nhau về độ rỗng giữa bêtơng và hỗn hợp ximăng với cùng một tỉ lệ N/X tăng tỉ lệ
với quá trình thuỷ hố và phát sinh do trong bêtơng có sự tồn tại của nhiều lỗ rỗng lớn
hơn trong hỗn hợp ximăng.
2.4. Ảnh hưởng của cốt liệu:
Trong bê tông tỷ lệ thể tích cốt liệu thường chiếm từ 50 ÷ 70%. Tỷ lệ thành
phần cốt liệu, loại cốt liệu, cấp phối hạt, ñộ lớn của cốt liệu và ñặc trưng bề mặt của

hạt cốt liệu có ảnh hưởng đến cường độ và cường độ chống nứt của bê tơng.
Cốt liệu lớn có cấp phối hạt hợp lý sẽ đảm bảo các hạt xắp xếp chặt chẽ, độ rỗng
của bê tơng nhỏ và như vậy cường độ bê tơng cao.
Kích thước lớn nhất của cốt liệu cũng có ảnh hưởng khác nhau đến cường độ của
bê tơng. Nếu kích thước cốt liệu lớn thì diện tích bề mặt riêng nhỏ sẽ tiết kiệm xi
măng, cường độ chịu nén có thể tăng.
Cốt liệu có nguồn gốc là đá Granit cho cường độ bê tơng cao hơn khi cốt liệu là đá
vơi hoặc đá trầm tích (hình 6.6.)
Loại cốt liệu cũng có ảnh hưởng ñến sự phát triển cường ñộ bê tông theo thời gian
(Hình 6.7). Trên biểu đồ hình 6.7 cho thấy cốt liệu từ đá vơi, đá biến chất cho kết quả
phát triển cường độ bê tơng cao hơn bê tơng cốt liệu từ đá trầm tích và cuội sỏi.

Hình 6.6. Jonnes và Kaplan trình bày ảnh hưởng của loại cốt liệu ñến
cường ñộ chịu nén và chịu kéo bê tông.

131


Hình 6.7. Trình bày sự phát triển cường độ theo thời gian và loại cốt liệu

Hình 6.8. Quan hệ giữa tỷ lệ cốt liệu/XM ở tuổi 7 ngày với các tỷ lệ N/X

132