Giáo trình Vật liệu xây dựng - NXB Giao Thông Vận Tải_05 pdf

120

Nhiệt ñộ tối ña,
0
C 20 200 400 600 800
Phần trăm cường ñộ, % 100 50-92 45-83 38-69 20-36
Mô ñun ñàn hồi của bê tông 1 0.95 0.75-0.85 0.5-0.8 0.35-0.7
Hệ số giãn nở nhiệt cần ñược xác ñịnh bằng thí nghiệm ở trong phòng
với loại bê tông ñược dùng.
Theo 22TCN 272-05 hệ số giãn nở nhiệt có thể lấy như sau:
Bê tông có tỷ trọng thông thường: 10,8 x 10
-6
/
0
C
3.9. Tính bền của bê tông trong môi trường nước biển
Yêu cầu về tính năng cơ bản của bê tông bền trong môi trường nước biển
là: Cường ñộ cao có khả năng chống ăn mòn hoá học nước biển, bảo vệ cốt
thép tốt. Theo K.Mehta, B. Mockovic cơ chế ăn mòn bê tông trong môi trường
nước biển, ăn mòn hoà tan và ăn mòn sunphat. Sản phẩm của dạng ăn mòn hoà
tan là Ca(HCO
3
)
2
, CaSO
4
.2H
2
O, CaCl
2

, Mg(OH)
2
ñược tạo ra bởi các chất xâm
thực có trong nước biển như CO
2
, MgCl
2
, MgSO
4
tương tác với Ca(OH)
2
và
các khoáng khác của ñá xi măng. Sản phẩm ăn mòn sunphát là Ettringite ñược
tạo ra bởi các muối sunphát có trong nước biển.
ðể ñạt ñược tính bền với nước biển bê tông cần có cường ñộ cao, chống
ăn mòn hoà tan và ăn mòn sunphát, chống thấm nước, chống thấm ion Cl
-
.
ðể ñạt ñược tính chất này cần sử dụng bê tông mác cao, bê tông chống ăn
mòn sunphát và bê tông có sử dụng các phụ gia khoáng siêu mịn. Các phụ gia
khoáng thông thường là: Xỉ lò cao có hoạt tính ñặc biệt, tro nhẹ, mêtacaoline,
silicafume, tro trấu công nghiệp…

4. VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG NẶNG:
Vật liệu chế tạo bê tông xi măng bao gồm: ñá, cát, nước, xi măng và phụ gia.

4.1. Xi măng:
Tuỳ yêu cầu của loại bê tông có thể dùng các loại xi măng khác nhau.
Chủ yếu dùng xi măng pooclăng. Xi măng pooclăng bền sunfat, xi măng
pooclăng xỉ, xi măng pooclăng puzolan ñể thoả mãn các yêu cầu tiêu chuẩn kỹ

thuật
ñặc biệt của dự án. Việc lựa chọn mác xi măng là ñặc biệt quan trọng, ñể
vừa ñảm bảo ñạt yêu cầu kỹ thuật của bê tông, vừa ñảm bảo yêu cầu kinh tế. ðể
thoả mãn các yêu cầu trên cần phải dùng xi măng mác thích hợp ñể chế tạo bê
tông, không nên dùng xi măng mác cao ñể chế tạo bê tông mác thấp, vì lượng
xi măng dùng sẽ quá thấp, không tạo ra sự ñồng nhất trong cấu trúc bê tông.
Không dùng lượng xi măng quá cao vì chất lượng bê tông sẽ không cao và
không kinh tế.

121
4.1.1. Mác xi măng: ðược chọn theo cường ñộ chịu nén của bê tông.
Với bê tông có cường ñộ thấp hơn 30 thường mác của xi măng lớn hơn 1.2- 1.5
lần cường ñộ của bê tông. Với bê tông có cường ñộ lớn hơn 35 MPa thì mác xi
măng tối thiểu lấy bằng PC40. Có thể chọn mác của xi măng theo lời khuyên ở
bảng 5.8.

Bảng 5.8. Mác xi măng
Cấp bê tông, MPa
20 30 40 50 60 và lớn hơn
Mác xi măng, MPa 30 30 - 40 40 - 50 50 và lớn hơn

4.1.2. Lượng xi măng: Khi lượng xi măng quá lớn (lớn hơn lượng xi
măng tối ña) bê tông sẽ thừa hồ xi măng, cấu trúc không hợp lý, bê tông co
ngót dẻo và từ biến lớn. Trong quá trình rắn chắc bê tông toả nhiều nhiệt dễ
phát sinh vết nứt.
Tiêu chuẩn 272-05 qui ñịnh lượng xi măng tối ña không lớn hơn 475kg/1m
3
bê
tông cho các công trình cầu, ñường, khi dùng xi măng PC40 hoặc xi măng
nhóm I (theo ASTM)

Lượng xi măng tối thiểu ñể ñảm bảo tính ñồng nhất cho bê tông ñược tính theo
tiêu chuẩn Pháp như sau:
(
)
min
1/3
250
b
R
X
D
+
=

trong ñó: D- ñường kính lớn nhất của cốt liệu.
Theo tiêu chuẩn ASTM lượng xi măng tối thiểu là: 300kg/m
3
.

4.2. Cốt liệu nhỏ - cát.
Cát dùng ñể chế tạo bê tông có thể là cát thiên nhiên hay cát nhân tạo có
cỡ hạt từ 0,14 ñến 5m - theo TCVN; từ 0,15 ñến 4,75 mm - theo tiêu chuẩn của
Mỹ và từ 0,08 ñến 5mm theo tiêu chuẩn của Pháp. Chất lượng cát phụ thuộc
vào thành phần khoáng, thành phần hạt và hàm lượng tạp chất.

Thành phần hạt và ñộ lớn của cát (TCVN 7570-2006). Cát có thành
phần hạt hợp lý sẽ tiết kiệm ñược xi măng, cường ñộ bê tông sẽ cao. Thành
phần hạt của cát ñược xác ñịnh bằng cách sàng 1000g cát khô trên bộ sàng tiêu
chuẩn từ 5 - 0,14mm, lượng sót riêng biệt trên mỗi sàng a
i

(%) là tỷ lệ % lượng
sót trên mỗi sàng m
i
so với toàn bộ lượng cát ñem thí nghiệm (m):

%100
m
m
a
i
i
=


122
Lượng sót tích luỹ A
i
(%) trên mỗi sàng, là tổng lượng sót riêng biệt kể
từ sàng lớn nhất ñến sàng cần xác ñịnh a
i
:
A
i
= a
2,5
+ a
1,25
+ + a
i
, %

Thành phần hạt của cát cần phải nằm trong phạm vi cho phép của biểu ñồ
chuẩn (hình 5.1
4.) và bảng 5.9. - theo TCVN 7570-2006.
Thành phần hạt của cát cần phải nằm trong phạm vi cho phép của biểu ñồ
chuẩn (hình 5.14.) - theo TCVN 7570-2006.

Bảng 5.9. Thành phần hạt cát
Kích thước sàng,mm 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,14
Lượng sót tích luỹ
cát thô,%
0 0-20 15-45 35-70 65-90 90-100
Lượng sót tích luỹ
cát mịn,%
0 0 0-15 0-35 5-65 65-90

Thành phần hạt của cát tiêu chuẩn ñược vẽ trên biểu ñồ với trục thẳng
ñứng và lượng sót tích luỹ %, trục nằm ngang là ñường kính của các cỡ hạt
tương ứng, mm. Khi kiểm tra cấp phối hạt của cát tiến hành sàng phân loại và
lập bảng về lượng sót tích luỹ của loại cát ñó theo các cỡ sàng quy ñịnh. Vẽ
ñường biểu diễn của cát cần kiểm tra lên biểu ñồ tiêu chuẩn. Nếu ñường biểu
diễn nằm lọt trong phạm vi quy ñịnh của hai ñường max và min thì loại cát ñó
ñược coi là hợp chuẩn về thành phần hạt.
0
20
40
60
80
100
5.000 2.500 1.250 0.630 0.315 0.140

D, mm
A,%
Min
Max

Hình 5.14.
Cấp phối tiêu chuẩn cát thô

Thành phần hạt cát theo
ASTM C33 - 86 như sau:
Bảng 5.10. Thành phần hạt của cát theo ASTM C33-86

123
Kích thước lỗ sàng
3/8 in
9,5mm
N
o
4
(4,75)
N
o
8
(2,36)
N
o
16
(1,18)
N
o

30
(0,6)
N
o
50
(0,3)
N
o
100
(0,15)
Lượng lọt sàng 100 95-100 80-100 50-85 25-60 5-30 0-10

Tiêu chuẩn Châu Âu BS EN 12620-2002 qui ñịnh thành phần hạt hợp lý
cho cát làm bê tông.
Mô ñun ñộ lớn của cát ñược tính theo công thức sau:
M
k
=(A
2.5
+A
1.25
+A
0.63
+A
0.314
+A
0.14
)/100
Dựa vào chỉ tiêu
mô ñun ñộ lớn người ta phân cát ra các loại như sau:

(bảng 5.11) ( TCVN 7570 - 2006).
Bảng 5.11. Mô ñun ñộ lớn của cát
Loại cát M
Thô
Mịn
2.0 - 3.3
0.5 - 2.0

Bê tông có cấp từ B35 trở lên phải sử dụng cát thô (M
k
≥ 2.6)
Cát mịn có mô ñun ñộ lớn từ 1-2 dùng cho bê tông cấp B15- B35
Cát thô ñược phép dùng cho các loại bê tông, cát mịn khi cần dùng phải
qua các nghiên cứu ñặc biệt.

Lượng ngậm tạp chất. Hạt nhỏ (bụi, bùn, sét) sẽ làm tăng lượng xi măng
sử dụng trong bê tông. Hạt bụi, bùn, sét biến ñổi thể tích lớn khi ñộ ẩm thay
ñổi, có thể dẫn ñến phá hoại cấu trúc của bê tông nên phải khống chế chặt chẽ
(không ñược lớn hơn 3%). Tạp chất mica không lớn hơn 1,5%, hàm lượng hữu
cơ thấp, ñặc biệt chú ý hàm lượng SO
3
không ñược vượt quá 1%. Hàm lượng
Cl
-
trong cát theo khối lượng % không lớn hơn 0.01 với bê tông ứng suất trước,
bê tông dùng cho BTCT không lớn hơn 0.05%.
Phản ứng kiềm - silic: Trong thành phần của cát hàm lượng các chất
khoáng như Kali, Natri quá lớn có thể gây ra phản ứng kiềm - silic. Cát làm
bê tông khi khả năng phản ứng kiềm - silic của cát kiểm tra theo phương pháp
hoá học (TCVN 7572-14:2006) phải nằm ở vùng cốt liệu vô hại.

Cát ñược coi là không có khả năng phản ứng kiềm-silic nếu biến dạng
ε ở
tuổi 6 tháng xác ñịnh theo phương pháp thanh vữa nhỏ hơn 0.1%.


4.3. Cốt liệu lớn - ñá dăm hoặc sỏi:
Sỏi do mặt tròn, nhẵn, ñộ rỗng và diện tích mặt ngoài nhỏ nên cần ít
nước, tốn ít xi măng mà vẫn dễ ñầm, dễ ñổ, nhưng lực dính bám với vữa xi
măng nhỏ nên cường ñộ bê tông sỏi thấp hơn bê tông ñá dăm. Theo TCVN, cốt

124
liệu lớn có kích thước của hạt từ 5 ñến 70mm; theo tiêu chuẩn của Mỹ từ N
0
8
ñến 25 inh, tức là từ 2,36 mm ñến 63 mm (ASTM).
Chất lượng của cốt liệu lớn ñược ñặc trưng bằng các chỉ tiêu sau: cường
ñộ; thành phần hạt và ñộ lớn, lượng tạp chất .
ðường kính lớn nhất của cốt liệu (D) có ảnh hưởng lớn ñến cường ñộ bê
tông khi Rb < 62 MPa nên chọn D= 25-12,5 mm (1 in - 3/4 in)
khi Rb > 62 MPa nên chọn D= 9,5-12,5 mm.
Việc sử dụng cốt liệu thô có ñường kính càng lớn càng có lợi về mô ñun
ñàn hồi, ñộ dẻo, sự co rút khô.
Cường ñộ của ñá dăm ñược xác ñịnh thông qua thí nghiệm nén mẫu ñá
gốc, còn của sỏi (kể cả sỏi dăm) ñược xác ñịnh thông qua thí nghiệm nén trong
xilanh bằng thép và ñược gọi là ñộ nén giập ở trạng thái bão hoà nước. ðá làm
cốt liệu lớn cho bê tông phải có cường ñộ thử trên mẫu ñá nguyên khai hoặc
mác xác ñịnh thông qua giá trị ñộ nén dập trong xi lanh lớn hơn 2 lần cấp
cường ñộ chịu nén của bê tông khi dùng ñá gốc phún xuất, biến chất; lớn hơn
1.5 lần cấp cường ñộ chịu nén của bê tông khi dùng ñá gốc trầm tích.
Sỏi và sỏi dăm dùng làm cốt liệu cho bê tông các cấp phải có ñộ nén dập

trong xi lanh phù hợp với yêu cầu trong bảng 5.12.


Bảng 5.12. ðộ nén dập của ñá dăm và sỏi
ðộ nén dập bão hoà nước, % khối lượng
không lớn hơn
Câp bê tông, B
Sỏi Sỏi dăm
25 và lớn hơn
từ 15-25
thấp hơn 15
8
12
16
10
14
18

Mác của ñá dăm theo ñộ nén dập trong xi lanh ñược chia làm 8 mác ghi ở
bảng 5.13
Bảng 5.13. Các loại mác của ñá dăm né dập ở trạng thái bão hoà nước
ðộ nén dập ở trạng thái bão hoà nước, %
Mác của ñá
dăm, MPa
ðá trầm
tích
ðá macma xâm
nhập và ñá biến chất
ðá phún suất
phun trào

140
120
-
ñến 11
ñến 12
12- 16
ñến 9
9-11

125
100
80
60
40
30
20
11 - 13
13 - 15
15 – 20
20-28
28-38
38 - 54
16 - 20
20 - 25
25 - 34
-
-
-
11 - 13
13 - 15

-
-
-
-


Với cốt liệu lớn cho bê tông, cần thử ñộ hao mòn Los Angeles không lớn
hơn 50% theo khối lượng.
Những hạt ñá hình thoi, dẹt (chiều rộng hoặc chiều dày nhỏ hơn 1/3
chiều dài) và những hạt mềm yếu, hạt bị phong hoá có ảnh hưởng ñến cường ñộ
bê tông.
Lượng hạt dẹt không ñược vượt quá 35% với bê tông cấp cao hơn 30 và
thấp hơn; không lớn hơn 15% với bê tông từ B35 trở lên.
Hàm lượng ion Cl
-
trong cốt liệu lớn không vượt quá 0.01%
Khả năng phản ứng kiềm silic ñối với cốt liệu lớn ñược quy ñịnh như ñối
với cốt liệu nhỏ.
Thành phần hạt của cốt liệu lớn ñược xác ñịnh thông qua thí nghiệm
sàng ñá hoặc sỏi trên bộ sàng tiêu chuẩn có kích thước lỗ sàng di = 70, 40, 20,
10 và 5mm; hoặc bộ sàng theo tiêu chuẩn quốc tế phù hợp ; xác ñịnh a
i
và A
i

rồi vẽ ñường quan hệ A
i
và các ñường kính qui ước là: 1,4D; D; D/2; d.
D-ñường kính lớn nhất của cốt liệu lớn với lượng sót tích luỹ nhỏ hơn
10% và gần 10% nhất.

d- là ñường kính nhỏ nhất của cốt liệu với lượng sót tích luỹ lớn hơn
95% hoặc lớn hơn 90%.
Thành phần hạt của cốt liệu lớn phải nằm trong phạm vi quy ñịnh của các
tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế. Theo lượng sót tích luỹ % hoặc lượng lọt qua
sàng%.
D

của cốt liệu lớn cũng phải phù hợp với qui ñịnh của kết cấu bê tông :
phải nhỏ hơn 1/3 kích thước nhỏ nhất của kết cấu và nhỏ hơn 3/4 khoảng cách
nhỏ nhất của cốt thép; ñối với kết cấu panen mỏng, sàn nhà, bản mặt cầu cho
phép bằng 1/2 kích thước nhỏ nhất của kết cấu.
ðể kiểm tra thành phần hạt của một loại cát tiến hành như sau:
- Sàng cốt liệu lớn theo bộ sàng mà tiêu chuẩn kỹ thuật của dự án quy
ñịnh.
- Xác ñịnh bảng thành phần hạt của cốt liệu lớn.

126
- Xác ñịnh ñường kính lớn nhất của cốt liệu D và ñường kính nhỏ nhất của
cốt liệu d. Căn cứ vào D và d lựa chọn tiêu chuẩn về thành phần hạt của
cốt liệu lớn.
- Vẽ biểu ñồ thành phần hạt theo tiêu chuẩn ñã ñược lựa chọn.
- Vẽ ñường biểu diễn cấp phối hạt của loại cát cần kiểm tra vào biểu ñồ
tiêu chuẩn.
ðánh giá: Nếu ñường biểu diễn cấp phôí hạt của cốt liệu lớn nằm trong
phạm vi quy ñịnh thì loại cát ñó ñược coi là phù hợp về thành phần hạt
TCVN 7570-2006 chia cốt liệu thành các loại: 5-10; 5-20; 5-40; 5-70;
10-40; 10-70 và 20-70 và qui ñịnh cấp ñộ hạt cụ thể cho từng cấp hạt theo d và
D ghi ở bảng 5-14.

Bảng 5-14 - Thành phần hạt của cốt liệu lớn theo TCVN 7570-2006
Lượng sót tích luỹ trên sàng, % khối lượng ứng với kích
thước hạt cốt liệu nhỏ nhất và lớn nhất,mm
Kích thước
lỗ sàng, mm
5-10 5-20 5-40 5-70 10-40 10-70 20-70
100
− − −
0
−
0 0
70
− −
0 0-10 0 0-10 0-10
40
−
0 0-10 40-70 0-10 40-70 40-70
20
0 0-10 40-70 … 40-70 … 90-100
10
0-10 40-70 … … 90-100 90-100
−
5
90-100 90-100 90-100 90-100
− − −

Theo ASTM các loại cốt liệu theo ñường kính D và d là: 50-4.75; 37.5-
4.75; 25-4.75; 12.5-4.75.
Thành phần hạt ñá (sỏi) theo ASTM D448 - theo lượng lọt qua sàng %

ghi ở bảng 5.15.
Bảng 5.15. Thành phần hạt theo ASTM D448
Kích thước
lỗ sàng
2 in
50
1,5 in
37,5
1 in
25
3/4 in
19
1/2 in
12,5
3/8 in
9,5
N
0
4
4,75
N
0
8
2,36mm
2 in-N
O
4 95-100 - 37-70 - 10-30 - 0-5

127
50,0-4,75mm

1,5 in-N
O
4
37,5-4,75mm

100 95-100 - 35-70 - 10-30 0-5
1 in-N
O
4
25-4,75mm
100 95-100 90-100 25-60 - 0-10 0-5
1/2 in-N
O
4
12,5-4,75mm
100 90-100 40-70 0-15 0-5

Theo tiêu chuẩn Châu Âu BS EN 13043-2002 qui ñịnh về thành phần cốt
liệu cho bê tông ñược xét theo tỷ lệ D/d và kiểm tra tại 6 mắt sàng ñại diện 2D,
1.4D, D/2, D, d và d/2. Thành phần hạt của cốt liệu ñược xét trên toàn bộ dải
hạt cốt liệu từ d=0 ñến D=45mm ñược ghi ở bảng 5-16.
Bảng 5.16. Thành phần hạt của cốt liệu theo EN 13043-2002
Phần trăm lượng lọt qua sàng theo khối
lượng
Loại cốt liệu Cỡ hạt
2D 1.4D D D/2 d d/2
Thô
D/d<2 hoặc D<11.2mm 100 98-100 85-99 25-70 0-20 0-5
Thô

D/d<2 hoặc D>11.2mm 100 98-100 90-99 25-70 0-15 0-5
Mịn
D/d≤4 và d=0
100 98-100 85-99 25-70 - -
Tự nhiên, 0-8
D=8 và d=0 100 98-100 90-99 25-70 - -
All-in
D≤45 và d=0
100 98-100 90-99 25-70 - -

Lượng ngậm tạp chất có hại trong sỏi và ñá dăm chủ yếu là ñất sét, bụi,
bùn, tạp chất hữu cơ, muối, Cl
-
và phản ứng kiềm cốt liệu. Hàm lượng của
chúng ñược quy ñịnh như sau (bảng 5.17).
Bảng 5.17. Hàm lượng tạp chất có hại trong bê tông
Loại tạp chất Bê tông B30 trở lên Bê tông B15-30
Sét, phù sa, bụi, % > 1 2
Tạp chất hữu cơ Màu không sẫm hơn màu chuẩn
Hàm lượng Cl
-
, %
0,01 0,05
Khả năng phản ứng kiềm cốt liệu kiểm tra theo 7572-2006


4.4. Phụ gia:
Phụ gia là các là các chất khi cho vào bê tông ñể cải thiện tính chất của
hỗn hợp bê tông hoặc bê tông cốt thép. Có nhiều loại hỗn hợp phụ gia ñể làm
tăng hoặc làm chậm quá trình rắn chắc bê tông, cải thiện tính dẻo, cường ñộ

hoặc tăng ñộ chống thấm nước cho bê tông. Thành phần phụ gia thường ñược

128
qui ñịnh theo hàm lượng xi măng, do các nhà chế tạo qui ñịnh và ñược kiểm tra
bằng các mẻ trộn trong phòng thí nghiệm và tại hiện trường.
Theo TCVN và tiêu chuẩn ASTM C 494 phân loại phụ gia như sau:
Phụ gia hoá học, phụ gia khoáng hoạt tính, phụ gia trơ, phụ gia có công dụng
ñặc biệt.
Phụ gia hoá học ñược chia làm 7 nhóm: A, B, C, D, E, F, G.
Nhóm A: Phụ gia giảm nước hoá dẻo, tăng tính dẻo của hỗn hợp bê tông, như
LHD82, KDT2, KANA (Việt Nam), Puzolith.
Nhóm B: Phụ gia chậm ninh kết, kéo dài thời gian thi công của bê tông, như
PA95, MIGHTY-90RA.
Nhóm C: Phụ gia tăng nhanh ñóng rắn, tăng tốc ñộ ninh kết và phát triển
cường ñộ sớm cho bê tông, như SAKA 1, NN. Các loại phụ gia
này trong thành
phần
có Clorua canxi là chất tăng rắn chắc có hiệu quả tốt. Thận trọng khi sử
dụng phụ gia này với kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực, bê tông cốt thép, vì
chúng có khuynh hướng thúc ñẩy nhanh quá trình ăn mòn cốt thép.
Nhóm D: Phụ gia giảm nước và chậm ninh kết, như KANA, Puzolith.
Nhóm E: Phụ gia giảm nước và ñóng rắn nhanh, như N
0
7
Nhóm F: Phụ giam giảm nước cao hay phụ gia siêu dẻo. Loại phụ gia này
cho phép giảm ñáng kể lượng nước nhào trộn (10-30%), tăng ñộ lưu ñộng của
hỗn hợp bê tông từ 2-4 lần. Loại phụ gia này ñược dùng phổ biến ở Việt Nam
như PA-99, SELFILL-2010S, R4, RN. Các phụ gia này có gốc Ligno
Naphtalen, Melamine, Vinyl copolime,
Policarboxylate.

Nhóm G: Phụ gia giảm nước cao và chậm ninh kết, như MIGHTY-90RA.
Phụ gia khoáng hoạt tính là các phụ gia ñược chế tạo từ các chất khoáng
có hoạt tính như: Xỉ lò cao, tro nhẹ, microsilica. Các loại phụ gia này thuờng
ñược nghiền rất mịn.

Phụ gia trơ không có phản ứng hoá học như xi măng. Phụ gia trơ ñược
sản xuất bằng cách nghiền mịn quặng, ñá vôi, ñất sét.
Phụ gia ñặc biệt: Phụ gia cuốn khí, tạo bọt, tạo khí, ức chế ăn mòn cốt
thép, phụ gia không co hoặc nở, phụ gia chống thấm, trợ bơm, chống mài mòn
Khi sử dụng phụ gia ngoài việc tăng cường các tính chất ñặc biệt cho bê
tông còn có thể cải thiện cấu trúc của bê tông, cải thiện tỷ lệ N/X, cải thiện ñộ
ñặc cho bê tông và cho phép tạo ra các loại bê tông mới như: Bê tông chất
lượng cao, bê tông phun, bê tông chống thấm cao, bê tông
tự ñầm.
4.5. Nước:
Nước ñể chế tạo bê tông (rửa cốt liệu, nhào trộn và bảo dưỡng bê tông)
phải có ñủ phẩm chất ñể không ảnh hưởng xấu ñến thời gian ninh kết và rắn

129
chắc của xi măng và không gây ăn mòn cốt thép. Nước sinh hoạt là nước có thể
dùng ñược, còn các loại nước không nên dùng là : nước ñầm, ao, hồ, nước chứa
dầu mỡ, ñường, nước có ñộ pH < 4, nước có chứa muối sunfát lớn hơn 0,27%
(tính theo lượng ion SO
4

).
Nước biển có thể dùng ñể chế tạo bê tông cho những kết cấu làm việc
trong nước biển , nếu tổng các loại muối trong nước không vượt quá 35g trong
một lít nước. Tuy nhiên cường ñộ bê tông sẽ giảm khoảng 15% và không ñược
sử dụng khi trong bê tông có cốt thép.

5. THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG NẶNG:
5.1. Khái niệm :
Thiết kế thành phần bê tông là lựa chọn thành phần vật liệu chế tạo bê
tông như nước, xi măng, cát, ñá hoặc sỏi, phụ gia cho 1m
3
bê tông sao cho ñảm
bảo các yêu cầu kỹ thuật về cường ñộ, ñộ dẻo, các yêu cầu khác và giá thành
hợp lý. Thể tích của bê tông ñược giả ñịnh là hoàn toàn ñặc.
Lượng nguyên vật liệu tính toán cho 1m
3
bê tông ñược biểu thị bằng tỷ
số về khối lượng hay về thể tích trên một
ñơn vị khối lượng hoặc thể tích xi
măng.

Nguyên tắc chung của việc thiết kế là nguyên tắc về thể tích tuyệt ñối có
nghĩa là thiết kế 1m
3
bê tông hoàn toàn ñặc có khối lượng thể tích quy ñịnh.
Những ñiều kiện ban ñầu: ðể thiết kế thành phần bê tông cần phải biết
trước những ñiều kiện sau:
- ðặc tính và nguồn vật liệu: Vật liệu chế tạo bê tông cần ñảm bảo các
yếu tố theo tiêu chuẩn hiện hành. Nguồn vật liệu cố ñịnh ñảm bảo ñủ khối
lượng cho dự án.
- ðiều kiện vận chuyển bê tông hoặc cấu kiện bê tông.
- ðiều kiện thời tiết
- Trình ñộ thiết bị máy móc và trình ñộ công nhân
5.1.1. Yêu cầu về cường ñộ bê tông tối thiểu và cường ñộ yêu cầu.

Cần xác ñịnh rõ cường ñộ bê tông mà thiết kế chỉ ñịnh về trị số và về
tuổi; Thông thường trị số cường ñộ thiết kế chỉ ñịnh ký hiệu là R
bt
, ñó chính là
cường ñộ chịu nén tối thiểu ở tuổi t ngày. Cường ñộ nén tối thiểu ở ngày 28 ký
hiệu là R
b
.
ðể ñáp ứng ñược yêu cầu về cường ñộ ñã chỉ ñịnh, bê tông phải ñược
thiết kế sao cho cường ñộ nén trung bình ño ñược ngoài thực tế phải lớn hơn
cường ñộ nén thiết kế chỉ ñịnh R
b
một giá trị ñủ ñể xác suất của những lần thử

130
mẫu có kết quả không ñạt yêu cầu là nhỏ nhất (có nghĩa là xác suất ñể có cường
ñộ thấp hơn R
b
là tối thiểu). Theo TCVN cho phép thiết kế theo cường ñộ thiết
kế chỉ ñịnh là R
b
. Sự cho phép này chỉ ñúng trong trường hợp ñã có rất ñầy ñủ
số liệu về bê tông và công nghệ.
Cường ñộ yêu cầu: Ngày nay các thiết kế thành phần bê tông thường
ñược thiết kế theo cường ñộ yêu cầu. Cường ñộ yêu cầu ñược ký hiệu là R
yc
là
giá trị cường ñộ có xét ñến xác suất các mẫu thử không ñạt yêu cầu là từ 1%
ñến 5%. Theo TCVN giá trị này là 5%, có nghĩa là các thiết kế ñảm bảo chỉ có
nhiều nhất là 5% các mẫu thử có cường ñộ nhỏ hơn cường ñộ tối thiểu, R

b
quy
ñịnh.
Cường ñộ yêu cầu, R
yc
ñược tính theo ñộ lệch chuẩn σ như sau :
R
yc
= R
b
+ 1,34σ, Psi
hoặc: R
yc
= R
b
+ 2,33σ-500, Psi
ðối với bê tông cường ñộ cao:
R
yc
=(R
b
+1400)/0.9, Psi
Cường ñộ yêu cầu tại công trường R
ycc
thấp hơn 10% so với cường ñộ
yêu cầu trong phòng thí nghiệm.
R
ycc
=R
b

+1400
Theo ACI 318 quy ñịnh các trị số về cường ñộ yêu cầu theo cường ñộ bê
tông tối thiểu như sau:
f’
yc
= f’
c
+ 6,9 Mpa, với f’
c
< 21 MPa
f’
yc
= f’
c
+ 8,3 Mpa, với f’
c
< 35 MPa
f’
yc
= f’
c
+ 9,66 Mpa, với f’
c
> 35 MPa
Theo kinh nghiệm của các nghiên cứu tại ðại học GTVT Hà Nội thì có
thể lấy gần ñúng R
yc
như sau:
R
yc

= 1,25R
b
với R
b
< 50 MPa và R
yc
= 1,3R
b
với R
b
> 50 MPa

Trước ñây theo các công thức của tiêu chuẩn Nga thường thiết kế theo
cường ñộ tối thiểu R
b
. Hiện nay các thiết kế trong phòng thí nghiệm ñều thiết
kế theo cường ñộ yêu cầu.
5.1.2. Yêu cầu về ñộ sụt và thời gian giữ ñộ sụt
Tuỳ theo ñặc tính của kết cấu (lượng cốt thép, kích thước của kết cấu),
nhiệt ñộ môi trường thi công, ñường kính lớn nhất của cốt liệu, ñể lựa chọn ñộ
sụt và thời gian giữ ñộ sụt. Hai chỉ tiêu này quyết ñịnh việc lựa chọn lượng
nước, lượng và loại phụ gia sử dụng.

5.1.3. Yêu cầu khác

131
Ngoài cường ñộ nén tác ñộng ñến việc lựa chọn vật liệu và các tỷ lệ thành
phần còn có nhiều yếu tố khác có ảnh hưởng không nhỏ chúng bao gồm:
- Mô ñun ñàn hồi
- Cường ñộ kéo và uốn

- Nhiệt ñộ Hydrat hoá
- Từ biến và ñộ co ngót khô
- ðộ bền hoá học
- ðộ thấm nước hoặc thấm nước biển
- Thời gian và phương pháp chế tạo bê tông và kết cấu bê tông
- Khả năng làm việc và môi trường làm việc của bê tông
5.2. Phương pháp thiết kế thành phần bê tông:
Các phương pháp thiết kế thành phần bê tông ñược sử dụng rộng rãi hiện
nay là: phương pháp của Ban môi trường Anh ( The British Department of the
Environment), của Viện bê tông Mỹ (The American Concrete Institute), phương
pháp
″ Dreux - Gorisse ″ của Pháp, phương pháp Mơñooc (L.J. Murdock) của
Anh, phương pháp của Hội ñồng bê tông Pooclăng ( The New Zealand Porland
Concrete Association), phương pháp Bolomey - Skramtaev (Nga). Mỗi phương
pháp ñều có phạm vi thích dụng riêng. Trong khuôn khổ giáo trình này xin
ñược giới thiệu 3 phương pháp : phương pháp Bolomey - Skramtaev (sử dụng
phổ biến ở Việt nam), AC I, và phương pháp ″Dreux - Gorisse″ (sử dụng phổ
biến ở Pháp và một số nước châu Âu).
Phương pháp chung là phương pháp lý thuyết kết hợp với
″thực nghiệm″
dựa trên cơ sở lý thuyết ″thể tích tuyệt ñối″, có nghĩa là tổng thể tích tuyệt ñối
(hoàn toàn ñặc) của vật liệu trong 1m
3
bê tông thì bằng 1000 lít. Chúng chỉ
khác nhau ở chỗ lựa chọn thành phần và tỷ lệ các cấp hạt cốt liệu.
Trình tự quá trình thiết kế:
- Tính toán thành phần bê tông theo các phương pháp lý thuyết hoặc thực
nghiệm;
- Chế tạo các mẫu thử và kiểm tra các yêu cầu theo quy ñịnh của tiêu
chuẩn kỹ thuật dự án;

- Tiến hành các mẻ trộn thử tại công trường với máy móc và kỹ sư, công
nhân sẽ ñược sử dụng trong toàn bộ dự án. Nếu các kết quả thử nghiệm ñạt yêu
cầu thì cho phép sản xuất. Nếu các kết quả thử nghiệm không ñạt yêu cầu thì
tiến hành thiết kế lại.
- Kiểm tra trong quá trình thi công, kỹ sư vật liệu tại công trường phải
tiến hành ñiều chỉnh thành phần vật liệu, phương pháp thi công khi có các kết
quả sai khác với thiết kế ban ñầu.

132

5.2.1. Phương pháp Bolomey - Skramtaev:
Cơ sở lý thuyết của phương pháp này: Bê tông ñược coi là hoàn toàn ñặc
và là tổng của các thể tích ñặc riêng rẽ của các vật liệu tạo ra bê tông
V
a
b
=1000 = V
a
x
+ V
a
c
+ V
a
x
+ V
an

Các bước tính toán

a). Xác ñịnh lượng nước N. Dựa vào ñộ cứng hoặc ñộ lưu ñộng, yêu cầu
lượng nước nhào trộn ñược xác ñịnh trên bảng tra (bảng 5.18.). Lượng nước
xác ñịnh ñược ứng với cát trung bình (Nyc = 7%) và sỏi.
Nếu là cát nhỏ thì lượng nước cần tăng lên 7 - 10% và nếu ñộ ẩm của cát
tăng lên hoặc giảm ñi cứ 1% thì lượng nước tăng lên hay giảm ñi theo tính toán
tỷ lệ với khối lượng cát trong bê tông.
Bảng 5.18 : Lượng nước cho bê tông, kg/m
3

Loại cốt liệu và ñường kính hạt(mm)
Sỏi ðá dăm
ðộ cứng
(x)
ðộ sụt
(SN)
(cm)
10 20 40 10 20 40

150 - 200
90 - 120
60 - 80
30 - 50
20 - 30
15 - 20

0
0
0
0
0 - 1

1 - 15
2 - 2,5
3 - 4
5
7
8

145
150
160
165
175
185
190
195
200
205
210

130
135
145
150
160
170
175
180
185
190
195

120
125
130
135
145
155
160
165
170
175
180

155
160
170
175
185
195
200
205
210
215
220

145
150
160
165
175

185
190
195
200
205
210

180
135
145
150
160
170
175
180
185
190
195

Bảng 5.19. Hệ số trượt
α
αα
α
Lượng xi măng trong 1 m
3

bê tông (kg)
Sỏi ðá dăm
250
300

350
400
1.30
1.36
1.42
1.47
1.34
1.42
1.48
1.52

133

Ghi chú: khi X > 400-500 chúng tôi ñề nghị chọn α từ 1.52 với cốt liệu
sỏi và 1.56 với cốt liệu ñá dăm.
b). Tỷ lệ X/N: ñược tính theo công thức sau :
- Với bê tông có X/N = 1,4 - 2,5 :

0,5
yc
x
R
X
N AR
= +

- Với bê tông có X/N > 2,5 :

1
0,5

yc
x
R
X
N A R
= −

trong ñó : R
yc

- Cường ñộ chịu nén yêu cầu của bê tông
R
x
- Mác của xi măng
A , A
1
- hệ số, ñược xác ñịnh theo bảng 5.5.
c). Lượng xi măng :

( )
kgN
N
X
X ×=

So sánh lượng xi măng tìm ñược với lượng xi măng tối thiểu, nếu thấp
hơn thì phải lấy bằng lượng xi măng tối thiểu.
Nếu lượng xi măng lớn hơn lượng xi măng tối ña thì lấy lượng xi măng
bằng lượng xi măng tối ña và bớt lượng nước ñể ñảm bảo tỷ lệ X/N không ñổi.
ðể ñảm bảo ñộ dẻo cần sử dụng các chất tăng dẻo hoặc siêu dẻo thích hợp.

d). Lượng cốt liệu lớn và nhỏ xác ñịnh dựa vào lý thuyết về thể tích tuyệt
ñối:
Thể tích 1m
3
(hoặc 1000 lít) hỗn hợp bê tông sau khi ñầm chặt là tổng
thể tích ñặc của cốt liệu, xi măng và nước:

X N C D
x n c d
ρ ρ ρ ρ
+ + + = 1000
(1)
trong ñó : X, N, C, ð là khối lượng của xi măng, nước, cát, ñá hoặc sỏi
(kg).
ρ
x
,ρ
n
,ρ
c
,ρ
ñ
:
là khối lượng riêng của xi măng , nước, cát , ñá hoặc sỏi
(kg/dm
3
)
.

Thể tích rỗng của cốt liệu lớn phải ñược nhét ñầy vữa xi măng có kể ñến

sự trượt xa nhau của các hạt (
α) :

α
ρρρρ

d
r
od
D
C
C
N
N
x
X
=++
(2)
Từ những phương trình trên tính ñược :

134
Tính lượng ñá: D, kg

kg
r
D
DoD
d
,
1

100
ρρ
α
+
=

trong ñó : r
d
- ñộ rỗng của cốt liệu lớn

α - hệ số trượt (hệ số dư vữa).
Với hỗn hợp bê tông cứng α = 1,05 - 1,15 ; với hỗn hợp bê tông dẻo α
biến thiên từ 1,25 - 1,53 và lớn hơn, ñược chọn theo bảng 5-15.
Tính lượng cát: C, kg
Theo lý thuyết thể tích tuyệt ñối ta có:
)(.1000
,
kg
DNX
C
C
DNX
ρ
ρρρ







−−−=


e). Thành phần các vật liệu cho 1m
3
bê tông ñược biểu thị bằng tỷ lệ khối
lượng so với lượng xi măng :
Khối lượng của 1m
3
bê tông tươi: X+C+D+N, kg/m
3

Tỷ lệ theo khối lượng:
X
D
X
C
X
N
X
D
X
C
X
N
X
X
:::1:::
=

ðể ñảm bảo tính dễ trộn (ñộ dẻo) cần xem xét tỷ lệ D/C. Tỷ lệ này nên
nhỏ hơn hoặc bằng 2.
Thực tế cát và ñá luôn bị ẩm nên cần phải tính ñến ñộ ẩm ñể ñiều chỉnh
lại lượng vật liệu cho chính xác theo ñộ ẩm của ñá và cát.
Kiểm tra bằng thực nghiệm: Sau khi tính toán sơ bộ thành phần bê tông
cần chế tạo các mẫu thử và phải kiểm tra lại ñộ lưu ñộng (hay ñộ cứng ),
cường ñộ , ñộ bền và các yêu cầu khác theo tiêu chuẩn kỹ thuật của dự án.
Cường ñộ chịu nén của bê tông thử theo TCVN 3118-93.
Theo tiêu chuẩn ASTM C172 và C31. kích thước mẫu thử 6x12in, lấy
cường ñộ nén là thông số chính ñể kiểm tra chất lượng. Bộ tiêu chẩn ACI qui
ñịnh chất lượng bê tông ñược ñảm bảo nếu:
- Không có kết quả thí nghiệm cường ñộ riêng lẻ nào (trung bình của 2
mẫu thử) nhỏ hơn cường ñộ tối thiểu. Trong các trường hợp cụ thể có thể qui
ñịnh có 5% hoặc 1% các kết quả thử nhỏ hơn cường ñộ tối thiểu (Rb hoặc fc)
ñến 500psi ( 3,44 MPa)
- Mọi
giá trị trung bình số học của 3 giá trị cường ñộ nối tiếp nhau phải
bằng hoặc lớn hơn f’
c

Trong trường hợp cường ñộ chịu nén không ñạt yêu cầu tiến hành thiết
kế lại.

135
Hệ số sản lượng bê tông: Trong thực tế khi chế tạo bê tông vật liệu ñược
sử dụng ở trạng thái tự nhiên (V
oX
, V
oC
, V

oð
) , cho nên thể tích hỗn hợp bê
tông sau khi nhào trộn (V
b
) luôn nhỏ hơn tổng thể tích của chúng. ðiều ñó
ñược thể hiện bằng hệ số sản lượng β :

0 0 0
b
X C C
V
V V V
β
=
+ +

Khi ñã biết lượng vật liệu cho 1m
3
bê tông thì β có thể ñược xác ñịnh
bằng công thức sau :
1
1000
π
DCX
DCX
ρρρ
β
++
=

Tuỳ thuộc vào ñộ rỗng của cốt liệu, giá trị
β nằm trong khoảng 0,55 -
0,75.
Hệ số sản lượng β ñược sử dụng trong việc tính lượng vật liệu cho một
mẻ trộn dung tích V
o
.

D
V
DN
V
N
C
V
CX
V
X
.
1000
;.
1000
.
1000
;.
1000
0
0
0
0

0
0
0
0
ββ
β
β
==
==

5.2.2. Phương pháp ACI (Viện bê tông Mỹ):
Về cơ bản phương pháp này cũng sử dụng cường ñộ yêu cầu theo mẫu
hình trụ. ðó là phương pháp tính toán cộng thực nghiệm và dựa vào lý thuyết
thể tích tuyệt ñối. Phương trình tổng quát như sau :
V
B
. ρ
B
= V
x
.ρ
x
+ V
C
. ρ
C
+V
ð
.ρ
ð

+V
N
. ρ
N
.
Lựa chọn ρ
B
theo yêu cầu về công trình theo bảng A5.
ρ
B
=B/1m
3
; B = C + ð + N + X
trong ñó B là khối lượng của bê tông tươi .

3
1
B
C D N X
C D N X
V m
ρ ρ ρ ρ
= = + + +

Các bước tính toán thành phần như sau :
- Chọn ñộ sụt nếu, không cho trước thì có thể chọn theo bảng A.1.

- Chọn kích thước max của cốt liệu thô : D
max
≤ 1/5 kích thước nhỏ nhất

của kết cấu,
≤ 1/3 chiều dày bản , ≤ 3/4 khoảng cách nhỏ nhất giữa các thanh
thép.
- Xác ñịnh lượng nước N : tra bảng A.2.
- Xác ñịnh tỷ lệ N/X : tra bảng A.3.
- Xác ñịnh lượng X :

136
.
X
X N
N
=

- Xác ñịnh khối lượng cốt liệu thô D : Tra bảng A.4. xác ñịnh ñược thể
tích ñặc cốt liệu thô ñã lèn chặt. V
að
.

Từ ñó tính ñược : ð = ρ
ð
. V
að
,
Trong ñó : ρ
d
- khối lượng thể tích của cốt liệu ñã ñầm chặt, ρ
d
=1,6-1,65.
Các bảng A.1, A.2, A.3, A.4, A.5 ñược lập theo kết quả nghiên cứu thực

nghiệm của Viện bê tông Mỹ theo từng cốt liệu khác nhau.
Khi áp dụng vào thực tế tính toán ở Việt nam, nếu các vật liệu kiểm tra
phù hợp thì cũng có thể dùng ñược.
Xác ñịnh lượng: lượng cát (cốt liệu mịn) ñược tính như sau:

[
]
CKK
D
aX
VVNVC
ρ
.1000 −−−−=


C
dX
D
N
X
C
ρ
ρρ
.%21000







−−−−=

trong ñó: ρ
c -
khối lượng riêng trung bình của cát.

ρ
x -
khối lượng riêng của xi măng (thường bằng 3,15T/m
3
).
V - khối lượng khí (tính theo 2%).
Các bước tiếp theo làm tương tự như phương pháp Bolomey -
Skramtaev.
Phương pháp của ACI - Mỹ chỉ hiệu quả với việc thiết kế thành phần bê
tông có cường ñộ nén hoặc bằng 50. Trong trường hợp các bê tông có phụ gia
hoặc bê tông có chất lượng cao thì phải dùng các thiết kế ñặc biệt (xem ACI
363-R hoặc tiêu chuẩn ngành GTVT).
Bảng A.1. ðộ sụt của bê tông theo loại kết cấu
ðộ sụt, cm
Loại kết cấu
Lớn nhất Nhỏ nhất
- Móng của tường và cột bằng bê tông cốt thép
- Móng bằng giếng chìm, móng tường
- Dầm và tường có cốt thép
- Cột nhà
- Bản mỏng, tấm lát ñường
- Bê tông nặng
8
8

10
10
8
8
2
2
2
2
2
2

Ghi chú : Có thể tăng thêm 2cm ñối với những phương pháp ñầm rung
khác nhau.
Bảng A2. Lượng nước cho bê tông
Khối lượng nước, kg/m
3
của bê tông theo D
max
(mm) ðộ sụt
(cm)/in
9,5/3/8 12.5/1/2 19/3/4 25/1
37,5/1,5 50/2

137
Bê tông không tạo khí
2,5 - 5
5 – 7,5
7,5 - 10
Lượng khí (%)
185

190
200
3.0
180
185
190
2.5
175
180
185
2.0
170
175
180
1.5
165
170
175
1.0
155
165
170
0.5
Bê tông tạo khí

3 - 5
8 - 10
15 - 18
Khối lượng khí (%)
180

200
215
8.0
175
190
205
7.0
165
180
190
6.0
160
175
185
5.0
145
160
170
4.5
140
155
165
4.0

Bảng A.3 Tỷ lệ N/X tối ña ñối với bê tông
Tỷ lệ N/X theo ñường kính lớn nhất
của cốt liệu thô, D, inc
Cường ñộ bê tông
yêu cầu ở 28 ngày tại
công trường, MPa

3/8 1/2 3/4 1
69 0,26 0,26 0,25 0,25
61,2
0,30 0,29 0,29 0,28
54,4
0,35 0,34 0,33 0,33
47,6
0,40 0,40 0,39 0,39
35 0,43 0.43 0,40 0,40
28
0,45 0,45 0,44 0,44
25
0,53 0,53 0,52 0,52
21
0,61 0,60 0,58 0,58
15
0,65 0,65 0,63 0,63
Ghi chú: Bê tông khi dùng chất siêu dẻo có thể bớt lượng nước nhào trộn và
giảm tỷ lệ N/X.
Bảng A.4. Thể tích của ñá
Thể tích cốt liệu thô ñã ñầm chặt cho 1 m
3
bê tông ứng với các môñun hạt cát

D
max,in

D
max

(mm)
2.40 2.60 2.80 3.00
3/8
1/2
3/4
1
1,5
2 in
9,5
12,5
19
25
27,5
50
0.5
0.59
0.66
0.71
0.76
0.78
0.48
0.57
0.64
0.69
0.74
0.76
0.46
0.55
0.62

0.67
0.72
0.74
0.44
0.53
0.60
0.65
0.70
0.72
Ghi chú : Có thể giảm 10% thể tích cốt liệu thô ñối với bê tông dùng máy bơm.
Môñun hạt của cát ñược xác ñịnh ứng với bộ sàng 0,149; 0,297; 0,595; 1,19;
2,38 và 4,76mm.

Bảng A.5 Khối lượng thể tích của bê tông

138
Ước tính khối lượng bê tông, kg/m
3
D
max

(mm)
Bê tông không tạo khí Bê tông tạo khí
10
12.5
20
25
40
50
70

2285
2315
2355
2375
2420
2445
2465
2190
2235
2280
2315
2355
2375
2400

5.2.3. Phương pháp
″
″″
″
Dreux - Gorisse
″
″″
″
:
Các bước tính toán sơ bộ
ðường kính lớn nhất của cốt liệu Dmax
(theo bảng 5.20, 5-21.)
Bảng 5.20. ðường kính lớn nhất của cốt liệu
Dmax
ðặc tính của kết cấu bê tông

Hạt tròn Hạt nghiền
e - khoảng cách trống ngang của cốt thép
h - Khoảng cách ñứng của cốt thép
r - Bán kính trung bình của mắt cốt thép
≤ 0,8 e
≤ h
≤ 1,4 r
≤ 0,7 e
≤ 0,9 h
≤ 1,3 r
h
m
- Chiều dày tối thiểu của kết cấu
≤ h
m
/5

D
max
cũng phải phù hợp với chiều dày lớp bảo vệ C (bảng 5.21.).

Bảng 5 .21. ðường kính tối ña của cốt liệu
ðặc tính của môi
trường
Cmin Dmax
Xâm thực mạnh
Xâm thực trung bình
Xâm thực yếu
4 cm
2 cm

1 cm
≤ 0,8 C
≤ 1,25 C
≤ 2 C

Lượng dùng xi măng.
Xác ñịnh tỷ số X/N theo công thức :

5,0
'
+=
X
b
GR
R
N
X
,
trong ñó :
R′- cường ñộ chịu nén yêu cầu của bê tông ở tuổi 28 ngày, daN/cm
2
;

139
Rx - cường ñộ chịu nén của xi măng ở tuổi 28 ngày, daN/cm
2
;
X - lượng xi măng, kg/m
3
;

N - lượng nước, l/m
3
;
G - hệ số chất lượng cốt liệu, giá trị cốt liệu của nó ñược tra theo
bảng 5.22 (giả thiết hỗn hợp bê tông ñược rung ép tốt).
Bảng 5.22. Hệ số G
ðộ lớn của hạt
Chất lượng của cốt
liệu
mịn
Dmax ≤
≤≤
≤ 16mm -
25mm
trung bình
Dmax ≤
≤≤
≤ 40mm

lớn
Dmax ≥
≥≥
≥ 63mm
Rất tốt
Tốt
Trung bình
0,55
0,45
0,35
0,60

0,50
0,40
0,65
0,55
0,45

Dựa vào tỷ số X/N và S (cm) cho trước, lượng xi măng X có thể xác ñịnh
ñược trên biểu ñồ ñược ghi trong tiêu chuẩn của Pháp.
Theo tiêu chuẩn NF-P 18 - 305 - ″ Bê tông ñúc sẵn ″ của Pháp , lượng xi
măng tìm ñược phải lớn hơn lượng xi măng tối thiểu dưới ñây :

X
B
D
min
=
+250
3

trong ñó : B - mác của bê tông, daN/cm
2
;
D - ñường kính lớn nhất của cốt liệu.

Lượng nước. Từ lượng xi măng X và tỷ số X/N tìm ñược ta có thể xác
ñịnh ñược lượng nước :
N = X . (N/X) , kg/m
3
Lượng nước tính ra ứng với cốt liệu khô có ñường kính Dmax = 25mm. Nếu
Dmax

≠ 25mm thì lượng nước cần phải ñiều chỉnh bằng giá trị tìm ñược trên
hình 5.15.

140

Hình 5.15. Biểu ñồ xác ñịnh lượng nước ñiều chỉnh
Nếu cốt liệu bị ẩm thì lượng nước tìm ñược phải giảm ñi một lượng tuỳ
thuộc vào trạng thái ẩm của cốt liệu (bảng 5.23.).
Bảng 5.23. ðộ ẩm của cốt liệu
Lượng nước cần giảm Trạng thái
ẩm của cốt
liệu
cát 0/5 sỏi 5/12,5 sỏi 5/20 sỏi 20/40
Khô
ẩm
Rất ẩm
Bão hoà
0 - 20
40 - 60
80 - 100
120 - 140
Không ñáng kể
20 - 40
40 - 60
60 - 80
Không ñáng kể
10 - 30
30 - 50
50 - 70
Không ñáng kể

10 - 20
20 - 40
40 - 60


Xác ñịnh ñường cong cấp phối cốt liệu. ðể xác ñịnh dường cong cấp
phối của cốt liệu ta dùng bộ sàng tiêu chuẩn : 0,080 ; 0,100 ; 0,125 ; 0,160 ;
0,200 ; 0,250 ; 0,315 ; 0,40 ; 0,50 ; 0,63 ; 0,80 ; 1,00 ; 1,25 ; 1,60 ; 2,00 ; 2,50 ;
3,15 ; 4,00 ; 5,00 ; 6,30 ; 8,00 ; 10 ; 12,5 ; 16 ; 20 ; 25 ; 31,5 ; 40 ; 50 ; 63 và
80mm.
ðường cong cấp phối chuẩn ñược xây dựng trên cơ sở loại cốt liệu thực
tế, có Dmax giả thiết bằng 20mm. Nó ñược xác ñịnh bởi 3 ñiểm OAB . ðiểm O
có toạ ñộ {0,080 ; 0}. ðiểm B có toạ ñộ {Dmax ; 100}. Còn ñiểm A có :
- Hoành ñộ : nếu Dmax ≤ 20 thì là Dmax ; nếu Dmax ≥ 20 thì là ñiểm
giữa của vùng sỏi gới hạn bởi môñun 38 (tương ứng với cỡ sàng 5mm) và mñun
tương ứng với Dmax của sỏi ñó ;
- Tung ñộ :

141

50
max
Y D k= − +

trong ñó : K - hệ số , phụ thuộc vào lượng xi măng, ñộ lèn chặt và hình dạng
của hạt cát và ñược tra bảng 5.24. K = 0 ứng với bê tông có lượng xi măng là
350kg/m
3
, hạt cốt liệu tròn, môñun ñộ lớn của cát là 2,5 và ñộ lèn chặt trung
bình.

Bảng 5.24. ðộ lèn chặt và hình dạng hạt cốt liệu
ðộ lèn chặt Yếu Trung bình Mạnh
Lượng xi măng
Cát hạt
tròn
Cát
nghiền
Cát hạt
tròn
Cát
nghiền
Cát hạt

tròn
Cát
nghiền
400 + phụ gia
400
350
300
250
200
- 2
0
+ 2
+ 4
+ 6
+ 8
0
+ 2

+ 4
+ 6
+ 8
+10
- 4
-2
0
+ 2
+ 4
+ 6

- 2
0
+ 2
+ 4
+ 6
+ 8
- 6
- 4
- 2
0
+ 2
+ 4

- 4
- 2
0
+ 2
+ 4
+ 6

Ghi chú :
1 - Nếu môñun ñộ lớn M
K
của cát ≠ 2,5 thì phải cộng thêm hệ số ñiều
chỉnh Ks = 6M
K
+ 15 ;
2 - Nếu bê tông dùng ñể bơm cần có ñộ dẻo cao thì K phải tăng thêm một
giá trị Kp = 5 - 10 (tuỳ thuộc vào ñộ dẻo cần thiết).
Xác ñịnh hệ số lèn chặt K
C
. Hệ số lèn chặt K
C
là tỷ số thể tích tuyệt ñối
của vật rắn (xi măng và cốt liệu) trong 1m
3
bê tông tươi. Giá trị của K
C
ñược
lựa chọn theo bảng 5.25.
Giá trị K
C
thay ñổi từ 0,750 (ñối với bê tông chảy, hạt nhỏ) ñến 0,855
(ñối với bê tông cứng, chấn ñộng mạnh , hạt thô). Giá trị trung bình của K
C
là
0,82 , tương ứng với loại bê tông thường (Dmax từ 16 ñến 40mm). Giá trị K
C

cho trong bảng là ứng với cốt liệu hạt tròn, các trường hợp khác phải trừ ñi một
lượng từ 0,01 ñến 0,03.

Xác ñịnh hàm lượng cốt liệu. Từ ñường cấp phối chuẩn bằng cách nối
ñiểm 95% lọt sàng của ñường cong cát với ñiểm 5% lọt sàng của ñường cong
sỏi. Tung ñộ giao ñiểm của ñường nối với ñường cấp phối chuẩn sẽ là tỷ lệ %
về thể tích tuyệt ñối của từng loại cốt liệu g
1
, g
2
, . . . , g
n
trong hỗn hợp vật
liệu rắn.



142



Bảng 5.25. Hàm lượng cốt liệu + xi măng
K
C
Loại
hỗn
hợp
bê tông

ðộ lèn ép
D
max
= 5 = 10

= 12,5

= 20 = 31,5 =50 = 80


Chảy
Chọc
Chấn ñộng yếu
Chấn ñộng bình
thường
0,750
0,755

0,760
0,780
0,785

0,790
0,795
0,800

0,805
0,805
0,810

0,815
0,810
0,815

0,820
0,815
0,820

0,825
0,820
0,825

0,830


Dẻo
Chọc
Chấn ñộng yếu
Chấn ñộng bình
thường
Chấn ñộng
mạnh
0,760
0,765

0,770

0,775
0,790

0,795

0,800

0,805
0,805
0,810

0,815

0,820
0,815
0,820

0,825

0,830
0,820
0,825

0,830

0,835
0,825
0,830

0,835

0,840
0,830

0,835

0,840

0,845


Cứng
Chấn ñộng yếu
Chấn ñộng bình
thường
Chấn ñộng
mạnh
0,775

0,780

0,785
0,805

0,810

0,815
0,820

0,825

0,830
0,830

0,835

0,840
0,835

0,840

0,845

0,840

0,845

0,850
0,845

0,850

0,855

6. CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG, BÊ TÔNG XI MĂNG:
Hỗn hợp bê tông ñược chuẩn bị tại các trạm trộn. Quá trình thi công bê
tông bao gồm các khâu sau: chuẩn bị, trộn, vận chuyển, ñổ khuôn, ñầm nén,
dưỡng hộ và kiểm tra chất lượng.
6.1.
Chuẩn bị :
Cần chuẩn bị vật liệu, máy, thiết bị, ñội ngũ cán bộ theo yêu cầu. Hệ số
dự trữ thiết bị là 30%. Cân nguyên vật liệu theo khối lượng (nước theo thể
tích). Cân ñong tự ñộng thường áp dụng tại các trạm trộn trung tâm hoặc nhà
máy. Cân ñong bằng tay thường áp dụng tại các trạm nhỏ. Sai số cho phép khi

cân ñong : ñối với xi măng ± 1%, ñối với cốt liệu ± 2%. Khi cân ñong phải chú
ý ñến ñộ ẩm của cốt liệu ñể ñiều chỉnh cho chính xác.

6.2. Trộn: Khâu quan trọng ñể ñảm bảo ñộ ñồng nhất cho hỗn hợp bê
tông. Có hai loại máy trộn : máy trộn tự do và máy trộn cưỡng bức.

143
Máy trộn tự do dùng cho hỗn hợp bê tông dẻo với dung tích 100, 250,
450, 1200, 2400 l (hình 5 - 18).Có ba loại máy trộn bê tông chính: máy có trục
nghiêng hoặc thùng lật dung tíchchỉ nhỏ hơn 500 l/mẻ ;
Máy trộn tự do có trục ngang có công suất >500 l/mẻ máy có cánh trong
thùng ñẩy bê tông lên cao rồi rơi xuống.

Máy có ba phần hình côn , bộ phận hình côn tạo ra chuyển ñộng vuông
góc với trục máy và vì vậy chất lượng bê tông là tốt nhất (hình 18c). Máy nhào
trộn bê tông có bố trí các cánh ñộc lập với thùng máy.
Sự dịch chuyển của các cánh ñảm bảo trộn bê tông có tính ñồng nhất tốt
(hình 18 d) các máy trộn có loại thùng cố ñịnh, cánh quay hoặc thùng quay cánh
cố ñịnh hoặc cả thùng và cánh ñều quay nhưng ngược chiều nhau, các cánh có
thể bố trí ñồng tâm hoặc lệch tâm với thùng.

Hình 5-16:Máy trộn bê tông
a) Máy trộn bê tông có trục nghiêng hoặc thùng lật
b) Máy trộn bê tông có thùng nằm ngang
c) Máy trộn bê tông có 3 phần hình côn; d) Máy nhào

Thời gian trộn ñược quy ñịnh như sau (bảng 5.26.):
Bảng 5.26. Thời gian trộn
Thời gian trộn, gy ; khi dung tích thùng máy trộn
ðộ dẻo (SN)

cm
≤ 425 l
1200 l 2400 l
SN ≤ 6
SN > 6
60
45
120
90
150
120

144

Hỗn hợp bê tông cứng và kém dẻo ñược trộn trong máy trộn cưỡng bức,
các lưỡi xẻng gắn trên trục quay quay ngược chiều với thùng trộn.

Hình 5-19: Máy ñầm
a) ðầm mặt; b) ðầm trục mềm; c) ðầm chuỳ
Vận chuyển hỗn hợp bê tông ñược thực hiện bằng xe ôtô chuyên dụng,
xe cút kít, xe goòng. ðể ñảm bảo ñộ ñồng nhất và ñộ dẻo cho hỗn hợp bê tông,
thời gian vận chuyển không vượt quá giới hạn cho phép.
30 phút khi nhiệt ñộ của hỗn hợp 30 - 20
o
C.
60 phút khi nhiệt ñộ của hỗn hợp 19 - 10
o
C.
120 phút khi nhiệt ñộ của hỗn hợp 9 - 5
o

C.
Trong trường hợp sử dụng các xe chuyên dụng có thùng tự quay, thời
gian có thể lớn hơn.
Việc ñổ khuôn ñược tiến hành bằng máy ñổ, vừa rót vừa san hỗn hợp vào
trong khuôn. ðể tránh phân tầng , chiều cao ñổ không ñược lớn quá 1m. Trong
trường hợp ñặc biệt có thể dùng các loại máy phun áp lực cao - chiều cao tối ña
khi phun là 60m.

Việc lèn chặt hỗn hợp bê tông trong khuôn ñược thực hiện bằng máy
ñầm rung. Có rất nhiều loại máy ñầm : ñầm bàn, ñầm dùi, ñầm rung ép, rung
cán, tạo hình ép ly tâm. . .

Máy ñầm bàn (hình 5.19) dùng ñể ñầm các kết cấu có bề mặt rộng chiều
dày mỏng, như sàn nhà, bản mặt cầu, mặt ñường ôtô, ñường băng. . . Máy ñầm
trục mềm (hình 5.19) dùng ñể ñầm các kết cấu thành mỏng. Máy ñầm chuỳ
(hình 5.19) dùng ñể ñầm các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép khối lớn như
móng dầm, cột.