Giáo trình Vật liệu xây dựng - NXB Giao Thông Vận Tải_04 ppsx

89
3 ngày

7 ngày

28 ngày

5. Th
ời gian bắt ñầu ninh kết (theo
thí nghiệm)
không nhỏ hơn, phút
6. Th
ời gian ninh kết xong, không
lớn hơn, phút
7. Sự phát nhiệt khi hyñrat hoá :
7 ngày, max, cal/g
28 ngày, max, cal/g
1800
(12.4)

2800
(19.3)

-



60

600

-
-
1450
(10.0)

2250
(15.3)

-



60

600

-
-
1500
(10.3)

2500
(17.2)

-



60

600

-
-
1200
(8.3)
2000
(13.8)

-



60

600

70
-
3500
(24.1)

-

-



60

600

-
-
2800
(19.3)

-

-



60

600

-
-
-

1000
(6.9)
2500
(17.2)



60

600

60
70
1200
(8.3)
2200
(15.2)
3000
(26.7)


60

600

-
-

8.8.2. Các thí nghiệm chính về xi măng theo ASTM:
1- Phương pháp phân tích hoá học xi măng thuỷ (C114)
2- Phương pháp thí nghiệm cường ñộ nén của vữa xi măng thuỷ (C109)
3- Thí nghiệm xác ñịnh ñộ mịn của xi măng portland (C115 và C204).
4- Thí nghiệm xác ñịnh ñộ nở khi chưng hấp (C151)
5- Thí nghiệm hàm lượng khối trong vữa xi măng thuỷ (C185)
6- Thí nghiệm lượng phát nhiệt khi xi măng thuỷ, thuỷ hoá
7- Thí nghiệm xác ñịnh thời gian ninh kết của xi măng thuỷ bằng kim Vicat-
C191và bằng kim Gillmore - C26.
8- Thí nghiệm xác ñịnh hàm lượng tối ưu S0

3
trong xi măng portland (C 563)
9- Thí nghiệm ñộ trương nở của xi măng portland khi giữ trong nước ( C1038).
8.8.3. Sử dụng các loại xi măng ở Tây Âu 80-95 . Bảng 4-8.
Việc sử dụng các loại xi măng ở Tây Âu 1980-1995.
Bảng 4.8. Phạm vi sử dụng của các loại xi măng ở Châu Âu
Xi măng Sử dụng ,ñặc ñiểm và các ñặc ñiểm
Chống chỉ ñịnh
phòng ngừa
CPA 55
Bê tông ứng suất trước. ðúc sẵn. Công trình có
cường ñộ cao,(ban ñầu và thường xuyên). Tháo
ván khuôn nhanh. Thời gian băng giá dài, phơi
trần, khá nhiều co ngót.
Bê tông cốt thép
thông thường khối
lớn, cốt thép ít.
Nước ăn mòn
CPA 35
Công trình thông thường bằng bê tông cốt thép
(ở trên cao hoặc móng)
Nước ăn mòn

CMM
Bê tông cốt thép (môi trường ẩm ướt). Công trình
dưới ñất trong nước và móng. Môi trường ăn
mòn, công trình khối lớn. Bê tông phụt
Bể chứa thức ăn,
công trình ở trên
cao. ðổ bê tông

trời rét, công trình

90
mỏng lớp trát. Bê
tông phụt.
CSS
Bê tông và bê tông cốt thép, công trình tháo ván
khuôn nhanh, công trình ở biển và trong môi
trường ăn mòn (ñạc biệt nước sunphát), công
trình dưới ñất. Không trộn với chất dính kết.
Nước a xít hoặc
nước rất trong. ðổ
bê tông trong thời
gian lạnh.
CM, CN,
LM
Công trình nhà, khối xây, gạch ép, lớp trát vữa
nhám, ñá nhân tạo, liều lượng cao, chống thấm
khá tốt.
Bê tông cốt thép
môi trường ăn mòn
CPMF
Công trình thông thường bằng bê tông cốt thép,
ứng suất trước. ðúc sẵn, khối lớn,lớp trát, công
trình ở biển.
ðổ bê tông thời
gian lạnh
Xi măng
alumin
ðưa vào hoạt ñộng và tháo ván khuôn nhanh.

Cường ñộ yêu cầu cao. Cọc thử nghiệm, vữa và
bê tông chịu nhiệt. Thời gian ñóng băng. Một vài
môi trường mạnh. ðá hoa nhân tạo. Hỗn hợp
ñông cứng nhanh với xi măng Pooclăng. Không
trộn vào chất dính kết khác.
Nhiệt ñộ cao hơn
30
0
C. ðổ bê tông
khối lớn nước có
kiềm
Xi măng
ñông cứng
nhanh
Sửa chữa nhanh. Bít các ñường nước chảy. Gắn
bít, dán (Công trình ngoài biển), lớp trát, nước ăn
mòn
Các sử dụng khác
Nhiều silic
(HTS)
Như xi măng Pooclăng thông thường. Nước ăn
mòn tương ñối. Nước biển, ñúc sẵn, công trình
khối lớn.
Môi trường ăn mòn
mạnh. Nước rất
tinh khiết.
Xi măng
trắng và xi
măng mầu
Như xi măng Pooclăng thông thường. ðúc sẵn,

công trình nghệ thuật, tấm lát mặt, tấm ñan. Sửa
chữa mặt ô vuông, ký hiệu trên ñường, lớp trát
(với vôi trắng).
Môi trường ăn mòn
mạnh
Ghi chú: Có những xi măng ñặc biệt ñể sử dụng chính xác. Trong trường hợp
này nó phải phù hợp với các qui ñịnh của những người sản xuất.

CÂU HỎI ÔN TẬP
1. ðịnh nghĩa và phân loại chất kết dính hữu cơ?
2. Các tính chất kỹ thuật của vôi canxi?
3. Thành phần khoáng vật của xi măng?
4. Các tính chất của xi măng?
5. Phân loại xi măng?
6. Hướng dẫn sử dụng xi măng trong công trình xây dựng?



91

CHƯƠNG 5
BÊ TÔNG XI MĂNG

1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ BÊ TÔNG XI MĂNG
1.1.Khái niệm
Bê tông là loại vật liệu ñá nhân tạo
nhận ñược sau khi làm rắn chắc hỗn
hợp bê tông
. Hỗn hợp bê tông (bê tông tươi) có thành phần ñược lựa chọn hợp
lý gồm: xi măng, nước, cốt liệu (cát, sỏi hay ñá dăm) và phụ gia.

Khi rắn chắc hồ xi măng dính kết hỗn hợp cốt liệu thành một khối ñá và
ñược gọi là bê tông.
Bê tông là vật liệu chính ñược sử dụng ñể xây dựng các công trình xây
dựng, công trình giao thông, thuỷ lợi.
Trong bê tông cốt liệu ngoài vai trò làm giảm giá thành cho bê tông còn
là bộ khung chịu lực ñể tăng cường các ñặc tính cơ học cho bê tông.
Hỗn hợp xi măng và nước bao bọc xung quanh hạt cốt liệu ñóng vai trò
là chất dính kết, ñồng thời lấp ñầy các khoảng trống giữa các cốt liệu.
Bê tông có cốt thép gọi là bê tông cốt thép. Khi sử dụng cốt thép dự ứng
lực trong bê tông thì gọi là bê tông dự ứng lực. Cốt thép dự ứng lực cải thiện
trạng thái ứng suất trong kết cấu bê tông.
Trong bê tông xi măng cốt liệu thường chiếm 70 - 75%, còn xi măng và
các thành phần khác chiếm 10 - 15% thể tích của khối bê tông ñá ñóng rắn.

92
Bê tông và bê tông cốt thép ñược sử dụng rộng rãi trong xây dựng vì có

những ưu ñiểm sau : cường ñộ cao, có thể chế tạo ñược những loại bê tông có
cường ñộ, hình dạng và tính chất khác nhau; giá thành hợp lý, bền vững và ổn
ñịnh ñối với nước, nhiệt ñộ, ñộ ẩm. Tuy vậy bê tông khá nặng (ρ
0
b
= 2,3 - 2,5)
cách âm, cách nhiệt kém (λ = 1,05 - 1,
33 kCal/m.ñộ.h).
Yêu cầu cơ bản của bê tông là phải ñạt ñược ñộ dẻo ñể dễ thi công; ñạt
cường ñộ ở tuổi quy ñịnh
hoặc ñạt các yêu cầu khác như ñộ chống thấm, ổn
ñịnh với môi trường và ñộ tin cậy khi khai thác, giá thành không quá ñắt.
Với các loại bê tông ñặc biệt phải tuân theo các quy ñịnh riêng về cường
ñộ rất cao, rắn chắc nhanh, rất nhẹ, chống thấm cao hoặc dễ thi công (bơm,
phun …).
1.2. Phân loại
Bê tông có nhiều loại, theo từng yêu cầu có thể phân loại như sau:
Theo cường ñộ (mẫu trụ D=15, H=30cm, tuổi 28 ngày):
Bê tông thường, cường ñộ từ 15 - 60 MPa.
Bê tông cường ñộ cao, cường ñộ nén từ 60 –
100 MPa.
Bê tông cường ñộ rất cao, cường ñộ nén từ 100 – 200 MPa.
Trong xây dựng cầu ñường thường sử dụng bê tông có cường ñộ khoảng
25 - 60 MPa và lớn hơn.
Theo loại cốt liệu : bê tông cốt liệu ñặc, bê tông cốt liệu rỗng, bê tông cốt
liệu ñặc biệt: bê tông kêramdit, bê tông cốt kim loại (chống phóng xạ).
Theo khối lượng thể tích: Bê tông ñặc biệt nặng (ρ
0
b
> 3,0

÷
5,0 g/cm
3
),
chế tạo từ cốt liệu ñặc biệt nặng, dùng cho những kết cấu ñặc biệt; bê tông nặng
(ρ
0
b
= 2,0 - 2,5) chế tạo từ cát ñá sỏi tự nhiên, dùng cho kết cấu chịu lực; bê
tông nhẹ (ρ
0
b
= 0,9 - 1,8); bê tông ñặc biệt nhẹ (ρ
0
b
≤ 0,5) ñược sử dụng trong
các kết cấu ñặc biệt.
Phạm vi sử dụng : Bê tông thường ñược dùng trong các kết cấu bê tông
cốt thép(móng, cột, dầm, sàn ); Bê tông thuỷ công, dùng ñể xây ñập, âu
thuyền, phủ lớp mái kênh, các công trình dẫn nước ; bê tông ñường, sân bay;
bê tông kết cấu bao che (thường là bê tông nhẹ); bê tông ñặc biệt: Bê tông chịu
nhiệt, chịu axit, bê tông chống phóng xạ

2. CẤU TRÚC CỦA BÊ TÔNG XI MĂNG
2.1. Sự hình thành cấu trúc của bê tông.
Sau khi trộn và ñầm nén, các cấu trúc con của hỗn hợp bê tông ñược sắp
xếp lại, cùng với sự thuỷ hoá của xi măng cấu trúc của bê tông ñược hình thành.

93
Giai ñoạn này gọi là giai ñoạn hình thành cấu trúc. Các sản phẩm mới ñược

hình thành do xi măng thuỷ hoá dần dần tăng lên, ñến một lúc nào ñó chúng
tách ra khỏi dung dịch quá bão hoà. Số lượng sản phẩm mới tách ra tăng lên
ñến một mức nào ñó thì cấu trúc keo tự chuyển sang cấu trúc tinh thể, làm cho
cường ñộ của bê tông tăng lên. Sự hình thành cấu trúc tinh thể sẽ sinh ra hai
hiện tượng ngược nhau: tăng cường ñộ và hình thành nội ứng suất trong mạng
lưới tinh thể.
Khoảng thời gian hình thành cấu trúc, cũng như cường ñộ ban ñầu của bê
tông phụ thuộc vào thành phần của bê tông, loại xi măng và loại phụ gia. Hỗn
hợp bê tông cứng và kém dẻo với tỷ lệ nước- xi măng không lớn có giai ñoạn
hình thành cấu trúc ngắn. Việc dùng xi măng và phụ gia hợp lý sẽ rút ngắn giai
ñoạn hình thành cấu trúc. Trong trường hợp cần duy trì tính công tác của hỗn
hợp bê tông trong lúc vận chuyển cũng như thời tiết nóng có thể dùng phụ gia
kéo dài thời gian rắn chắc.

2.2- Cấu trúc vĩ mô, cấu trúc vi mô và cấu trúc nanô.
2.2.1. Cấu trúc vĩ mô
Bê tông và các loại vật liệu ñá nhân tạo khác có cấu trúc vĩ mô phức tạp.
Trong một ñơn vị thể tích hỗn hợp bê tông ñã lèn chặt bao gồm thể tích của cốt
liệu V
cl
, thể tích hồ xi măng V
x
và thể tích lỗ rỗng khí V
k
:
V
cl
+ V
x
+ V

k
= 1.
Khi ñầm nén hợp lý thể tích lỗ rỗng khí có thể coi như không ñáng kể
(V
k
= 2 - 3%) và lúc ñó V
cl
+ V
h
= 1 hay:
1=++ N
X
V
X
cl
ρ

Trong ñó : ρ
x
- khối lượng riêng của xi măng T/m
3
; X, N - lượng dùng xi
măng (T), và lượng dùng nước (m
3
) cho 1m
3
hỗn hợp bê tông ñã lèn chặt.
2.2.2. Cấu trúc vi mô của bê tông.
Cấu trúc vĩ mô của bê tông ñặc trưng bằng cấu trúc của cốt liệu, cấu trúc
hồ xi măng và cấu trúc vùng tiếp giáp giữa cốt liệu với hồ xi măng và các lỗ

rỗng. Có thể coi cấu trúc của bê tông bao gồm nhiều cấu trúc con.
a. Cấu trúc cốt liệu:
Cấu trúc cốt liệu ñược hình thành do sự lồng ghép của các cốt liệu nhỏ lấp
ñầy lỗ rỗng của cốt liệu lớn. Sự phối hợp hợp lý của thành phần, cấp phối hạt
và cỡ hạt sẽ làm cho cấu trúc cốt liệu có ñộ ñặc cao nhất, khi ñó lượng xi măng
và nước sẽ là ít nhất, bê tông có các tính chất cơ lý tốt và giá thành thấp.

94
b. Cấu trúc của ñá xi măng:
Khi gặp nước các hạt xi măng tạo màng kết dính. Màng liên kết xi măng-
nước bao quanh hạt cốt liệu nhỏ tạo ra hồ kết dính (hồ xi măng). Do phản ứng
thủy hoá tạo ra cấu trúc keo và kết tinh có tính chất cơ lý. Trong cấu trúc của ñá
xi măng còn có những hạt xi măng khan. Ở giữa các hạt xi măng ñã thuỷ hoá là
lỗ rỗng có chứa nước. Nước nhào trộn một phần nhỏ dùng ñể bôi trơn hạt cốt
liệu, một phần dùng ñể tạo thành cấu trúc của ñá xi măng, còn một phần lớn bị
cốt liệu hút vào. Vì vậy hỗn hợp bê tông sau khi ñổ khuôn có thể xảy ra sự tách
nước ở bên trong, nước sẽ ñọng lại trên bề mặt hạt cốt liệu lớn và làm yếu mối
liên kết giữa chúng với phần ñá xi măng.
c. Cấu trúc vùng tiếp xúc giữa cốt liệu và ñá xi măng

Ở vùng tiếp giáp giữa ñá xi măng và cốt liệu tồn tại các lớp hồ xi măng
dính bám vào bề mặt cốt liệu, các vùng chứa nước do sự tách nước bên trong
của hồ xi măng, các lỗ rỗng do nước bốc hơi và các phần tử Ca(0H)
2
tự do.
Trong bê tông thường vùng này là vùng yếu nhất trong cấu trúc. Vết nứt co
ngót ở bên trong sẽ phát triển men theo vùng dính kết giữa ñá xi măng và hạt
cốt liệu. Các vết nứt phát triển gặp cốt liệu sẽ chậm phát triển và không xuyên
qua hạt cốt liệu.
ðộ bền của mối liên kết giữa cốt liệu và ñá xi măng phụ thuộc vào bản

chất của cốt liệu, vào ñộ rỗng, ñộ nhám ráp bề mặt, ñộ sạch của mặt cốt liệu
cũng như vào loại xi măng và ñộ hoạt tính của nó. Phụ thuộc vào tỷ lệ N/X và
ñiều kiện rắn chắc của bê tông mà liên kết này tạo ra lực dính bám tương ñương
với cường ñộ chịu uốn của vữa xi măng ở tuổi 70 ngày. Trong bê tông cường
ñộ cao do sử dụng tỷ lệ N/X thấp, cấu trúc của vùng tiếp xúc chứa ít nước, do
phản ứng silicát hoá nên còn rất ít Ca(0H)
2
. Cấu trúc của vùng này ñược cải tiến
và trở nên ñặc hơn, khả năng chịu lực tương ñương với cốt liệu và vì vậy khi
chịu lực thì các ñường nứt ñi qua cốt liệu. Năng lượng chống nứt của bê tông
ñược tăng lên.

d. ðộ rỗng: Trong bê tông bao gồm những lỗ rỗng, nhỏ li ti và lỗ rỗng
mao quản. ðộ rỗng của nó có thể lên tới 10 - 15% và bao gồm:
- Lỗ rỗng trong ñá xi măng (lỗ rỗng gen, lỗ rỗng mao quản, lỗ rỗng do
khí cuốn vào).
- Lỗ rỗng trong cốt liệu.
- Lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu - khoảng không gian giữa các hạt cốt liệu
không ñược chèn ñầy hồ xi măng.

95
Với bê tông cốt liệu ñặc, ñầm nén tốt thì ñộ rỗng ñược hình thành chủ
yếu trong ñá xi măng và lượng khí cuốn vào trong khi thi công. Khi ñó, theo
giáo sư Gortrakov G.I, thể tích rỗng của bêtôg sẽ ñược tính bằng công thức :
( )
0.5 0.29 0.02 0.06
b
r
N
V X

X
α α
 
 
= − + + ÷
 
 
 
 

trong ñó :
+
0.5
N
X
X
α
 
−
 
 
- thể tích lỗ rỗng mao quản, phụ thuộc vào lượng
nước nhào trộn (N), lượng xi măng(X) và mức ñộ thuỷ hoá của xi măng(α).
+ 0,29αX - thể tích lỗ rỗng gen.
+ (0,02 ÷ 0,06) - thể tích lỗ rỗng do khí cuốn vào.
Lỗ rỗng gen có 3 loại kích thước: Loại rất nhỏ - nhỏ hơn 6A (6.10
-4
µk) nằm
giữa các tinh thể; loại nhỏ 6A - 16A (6.10
-4

÷

1,6.10
-3
µk) nằm trong các tinh
thể ñá xi măng và loại lớn 16A - 1000A (1,6.10
-3

÷

10
-1
µk). Lỗ rỗng mao quản
có kích thước lớn hơn 1000A (>10
-1
µk).

3. TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG
3.1. Tính công tác của hỗn hợp bê tông
Bê tông là một hỗn hợp vật liệu hạt có giải phân bố dài, xi măng, nước,
phụ gia. Tuỳ từng kết quả lựa chọn mà có ñược các gam vật liệu khác nhau. Khi
không có nước hỗn hợp bê tông là một hệ thống hai pha (rắn và khí). Sự di
chuyển phụ thuộc vào lực ma sát của các hạt. Khi thêm một lượng nước nhỏ
(100lít/m
3
) làm thay ñổi cấp phối của hỗn hợp. Các hạt nhỏ do tác dụng của lực
căng bề mặt và màng nước ở bề mặt hay có xu hướng kết tụ tạo ra các hạt mới
có kích thước lớn hơn làm các hạt có sự dịch chuyển và bố trí lại pha phân phối
của các hạt và tạo ra ñộ sụt của hỗn hợp bê tông, tạo ra khoảng cách lớn hơn
của các hạt cốt liệu lớn, sự trơn trượt của các vùng khác nhau của hỗn hợp dễ

dàng hơn và bê tông dễ ñổ hơn.
Trong trường hợp nước quá nhiều (280lít/m
3
), nó sẽ chảy ra khỏi bê tông
và cuốn theo các hạt nhỏ của cốt liệu và xi măng, làm giảm chất lượng của bê
tông.
Như vậy với một hỗn hợp vật liệu ñã có sẵn tồn tại một phạm vi lượng
nước nhào trộn ñủ ñể bê tông dễ nhào trộn và có tính ñồng nhất và rắn chắc dễ
ràng. Bằng các thí nghiệm có thể xác ñịnh ñược ñộ sụt của hỗn hợp bê tông. ðể
ñiều chỉnh ñộ sụt của bê tông có thể sử dụng các loại phụ gia khi hàm lượng
nước là không ñổi.

96
Tính công tác hay còn gọi là tính dễ thi công là tính chất kỹ thuật của hỗn
hợp bê tông, nó biểu thị khả năng lấp ñầy khuôn nhưng vẫn ñảm bảo ñược ñộ
ñồng nhất trong một ñiều kiện ñầm nén nhất ñịnh. ðể ñánh giá tính công tác, sử
dụng hai chỉ tiêu: ñộ sụt hoặc ñộ cứng và thời gian giữ ñược ñộ sụt. Thời gian
giữ ñộ sụt thường ñược quy ñịnh tuỳ theo phương pháp thi công yêu cầu.
3.1.1 ðộ sụt:
ðộ sụt dùng ñể ñánh giá khả năng dễ chảy của hỗn hợp bê tông dưới tác
dụng của trọng lượng bản thân hoặc rung ñộng. ðộ sụt ñược xác theo TCVN
3105-93 hoặc ASTM C143-90A, ký hiệu S (cm).
Dụng cụ ño ñộ sụt là hình nón cụt của Abrams (hình 5 -1A ) có kích
thước 203x102x305 mm, ñáy và miệng hở. Que ñầm hình tròn có ñường kính
bằng 16 mm dài 600 mm. ðổ bê tông ñầy khuôn nón cụt bằng ba lớp, ñầm mỗi
lớp 25 lần, sau ñó rút khuôn lên và ño ñộ sụt trung bình sau 1 phút. ðộ sụt bằng
chiều cao của côn trừ ñi chiều cao của bê tông tươi sau khi ñã rút khuôn ra khỏi
hỗn hợp bê tông.

Hình 5.1. Mô tả ñộ sụt bê tông tươi bằng côn Abram

Theo DIN 1048 - ðức cũng có thể ño gần ñúng ñộ sụt.
Căn cứ vào ñộ sụt chia bê tông ra làm 3 loại: loại cứng có S không lớn
hơn 3cm; loại dẻo có S nhỏ hơn 8cm; bê tông siêu dẻo S =10-22cm.
Khi thử ñộ sụt của bê tông cần thử 3 lần cho mẻ trộn ở các thời ñiểm và
vị trí khác nhau
tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật của dự án. Bê tông làm cầu thường
quy ñịnh ñộ sụt 18±2cm, ñộ sụt sau 1 giờ 16±2cm. Với bê tông làm ñường và
làm mặt cầu quy ñịnh ñộ sụt từ 4-6cm.
Diễn biến của ñộ sụt theo thời gian
Một cách tổng thể, tính dễ ñổ của bê tông giảm ñi theo thời gian từ khi
kết thúc trộn (hình 5.2.). Do hiện tượng vật lý (phân tầng, bốc hơi hoặc cốt liệu
hút nước), hoặc do hiện tượng hoá học (tạo thành các hyñrat như entrigit ban
ñầu, nó xuất hiện từ khi xi măng tiếp xúc với nước). Hiện tượng thể hiện ñặc
biệt rõ khi xi măng có nhiều aluminat (C
3
A) và hoặc khi các chất tăng ñộ chảy
ñược sử dụng nhiều (trường hợp của bê tông chất lượng cao - BHP). Vì vậy ñộ

97
sụt của bê tông phải ñược ñiều chỉnh lúc sản xuất ñể ñạt ñược tính dễ ñổ và ñạt
yêu cầu của bê tông khi rắn chắc.



Hình 5.2. Quan hệ giữa ñộ sụt và thời gian.

ðể giữ ñộ sụt trong một thời gian quy ñịnh (thường từ 1-5 giờ) có thể sử
dụng các chất siêu dẻo với liều lượng từ 0.8-2 lít/100kg xi măng kết hợp với
các chất làm chậm ñông cứng (từ 0.4-0.6 lít cho 100 kg xi măng).

3.1.2 ðộ cứng.
Khi bê tông kém dẻo (ñộ sụt bằng không) thì tính công tác ñược ño bằng
ñộ cứng. ðộ cứng thể hiện ñộ nhớt dẻo, ñó là một ñại lượng ñộng lực học
(TCVN 3107 - 93) ñược xác ñịnh bằng nhớt kế Vebe.
ðộ cứng (C) của hốn hợp bê tông ñược xác ñịnh bằng thời gian rung
ñộng cần thiết (gy) ñể san bằng và lèn chặt hỗn hợp bê tông trong nhớt kế (hình
5 - 2b). Hỗn hợp bê tông ñược lèn chặt trong côn Abram, sau ñó lấy côn ra và
cho chấn ñộng, hỗn hợp bê tông sẽ chảy cho ñến khi ñạt ñược mặt bằng. Thời
gian kể từ khi mở máy cho ñến lúc ñạt ñược mặt bằng gọi là ñộ cứng.


98

Hình 5.2B. Dụng cụ ño ñộ cứng

Theo chỉ tiêu ñộ sụt và ñộ cứng người ta chia hỗn hợp bê tông ra các loại
sau (bảng 5 - 2).
Bảng 5.2. Phân loại bê tông theo tính công tác
TT
Loại hỗn
hợp bê
tông
SN
(cm)
C (gy) TT
Loại hỗn
hợp bê tông
SN
(cm)

C (gy)
1
2
3
4
ðặc biệt
Cứng
Cứng cao
Cứng vừa
-
-
-
-
> 300
150 - 200
60 - 100
30 - 45
5
6
7
Kém dẻo
Dẻo
Siêu dẻo
1 - 4
5 - 8
10 - 20
15 - 20
0 - 10
-

Các chỉ tiêu của tính công tác của bê tông ñược lựa chọn theo loại kết
cấu, kích thước kết cấu, mật ñộ cốt thép và phương pháp chế tạo (bảng 5.3.).
Bảng 5.3. Hướng dẫn chọn tính công tác cho bê tông
Kết cấu và phương pháp chế tạo C(gy) S (cm)
Cấu kiện bê tông cốt thép tháo khuôn
sớm
Tấm phủ ñường ôtô
Bê tông toán khối ít cốt thép
Cột, dầm, xà tấm bằng bê tông cốt thép
Bê tông nhiều cốt thép
20 - 10
10 - 6
6-4
≤
≤≤
≤ 4
<
<<
< 2
-
0
1-2
2-4
4-8
8-10
12-18

99
Các chi tiết lắp ghép nhà
Bê tông rất dày cốt thép

-
18-24
3.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng ñến tính công tác của hỗn hợp bê tông
a). Tỷ lệ nước và xi măng là yếu tố quan trọng quyết ñịnh tính công tác
của hỗn hợp bê tông. Lượng nước nhào trộn bao gồm lượng nước tạo hồ xi
măng và lượng nuớc dùng cho cốt liệu (ñộ cần nước). Lượng nước trong hồ xi
măng xác ñịnh ñộ lưu biến của hồ và do ñó xác ñịnh tính chất của hỗn hợp bê
tông - ñộ lưu ñộng và ñộ cứng.
Khả năng hấp thụ nước (ñộ cần nước) của cốt liệu là một ñặc tính công
nghệ quan trọng của nó. Khi diện tích bề mặt của các hạt cốt liệu thay ñổi, hay
nói cách khác, tỷ lệ các cấp hạt của cốt liệu, ñộ lớn của nó và ñặc trưng bề mặt
của cốt liệu thay ñổi, thì ñộ cần nước cũng thay ñổi. Vì vậy, khi xác ñịnh thành
phần bê tông thì việc xác ñịnh tỷ lệ cốt liệu nhỏ - cốt liệu lớn tối ưu ñể ñảm
bảo cho hồ xi măng nhỏ nhất là rất quan trọng. ðể ñảm bảo cho bê tông có
cường ñộ yêu cầu thì tỷ lệ nước - xi măng phải giữ ở giá trị không ñổi và do ñó
khi ñộ cần nước của cốt liệu tăng thì dẫn ñến chi phí quá nhiều xi măng. Khi tỷ
lệ nước/ xi măng tăng, ñộ sệt của bê tông tăng, xong cường ñộ của bê tông lại
giảm. Việc xác ñịnh lượng nước nhào trộn phải thông qua các chỉ tiêu tính công
tác có tính ñến loại và ñộ lớn cốt liệu (hình 5.2.).
Khi lượng nước còn quá ít, dưới tác dụng của lực hút phân tử, nước chỉ ñủ
ñể hấp phụ trên bề mặt vật rắn mà chưa tạo ra ñộ lưu ñộng của hỗn hợp. Lượng
nước tăng lên ñến một giới hạn nào ñó sẽ ñến một giới hạn nào ñó sẽ suất hiện
nước tự do, màng nước trên bề mặt vật rắn dày thêm, nội ma sát giữa chúng
giảm xuống, ñộ lưu ñộng tăng lên. Lượng nước ứng với lúc hỗn hợp bê tông có
ñộ lưuñộng tốt nhất mà không bị phân tầng gọi là khả năng giữ nước của hỗn
hợp. ðối với hỗn hợp bê tông dùng xi măng pooclăng lượng nước ñó khoảng
1,65N
tc
(N
tc

- lượng nước tiêu chuẩn của xi măng).

Hình 5-2: Cấu trúc của bê tông.
a. hỗn hợp cứng; b. hỗn hợp dẻo


100
Nếu hỗn hợp bê tông có ñủ xi măng ñể cùng với nước lấp ñầy lỗ rỗng của cốt
liệu, bọc và bôi trơn bề mặt của chúng thì ñộ lưu ñộng sẽ tăng lên. Tuy nhiên,
vì lý do giá thành nên lượng xi măng không thể quá nhiều.
ðộ lưu ñộng còn phụ thuộc vào loại xi măng và phụ gia của xi măng, vì bản
thân mỗi loại xi măng sẽ cóñặc tính riêng về các chỉ tiêu tính chất, như N
tc
, ñộ
mịn, thời gian ninhkết rắn chắc và dùng các phụ gia khác nhau.
Nếu vữa xi măng (hồ xi măng + cốt liệu nhỏ) chỉ ñủ ñể lấp ñầy lỗ rỗng của cốt
liệu lớn thì hỗn hợp bê tông rất cứng (hình 5 - 6a). ðể tạo cho hỗn hợp có ñộ
lưu ñộng thì phải ñẩy xa các hạt cốt liệu lớn và bọc xung quanh chúng một lớp
vữa xi măng (hình 5 - 6b). Do ñó thể tích phần vữa sẽ bằng thể tích lỗ rỗng
trong cốt liệu lớn nhân với hệ số trượt α (1,05 - 1,15 ñối với hỗn hợp bê tông
cứng, 1,2 - 1,5 ñối với hỗn hợp bê tông dẻo).

Hình 5.3. Lượng nước dùng cho hỗn hợp bê tông sử dụng xi măng pooclăng,
cát trung bình và sỏi có ñường kính lớn nhất
a- Hỗn hợp dẻo ; b - Hỗn hợp cứng ; 1 - 70mm; 2 - 40mm; 3 - 20mm ;4 - 10mm
b). Tính lưu biến và ñộ nhớt của hồ xi măng.

Về mặt lý thuyết có thể coi hồ xi măng tồn tại ở dạng huyền phù và ñược
mô tả bằng mô hình của Binham ñược viết theo phương trình sau:
g

o
.
η
τ
τ
+=

trong ñó τ= lực cắt
τ
o
– ngưỡng cắt, ứng suất nhỏ nhất sao cho vật liệu chảy ñược
g- tốc ñộ biến dạng

101
η - ñộ nhớt
Khi τ
o
lớn thì bê tông có ñộ dẻo thấp, khi τ
o
tiến ñến 0 thì mô hình của
vật liệu trở thành chất lỏng Niwton. Bê tông có ñộ dẻo lớn khi hồ xi măng có trị
só τ
o
rất nhỏ. ðể ñiều chỉnh tính công tác của bê tông cần ñiều chỉnh thành
phần cốt liệu, sử dụng các chất siêu dẻo, tỷ lệ N/X hợp lý và cải tiến công nghệ
trộn nhằm giảm bớt trị số τ
o
, khi ñó bê tông sẽ tiến ñến bê tông tự ñầm.
c). Tác dụng của phụ gia (chất tăng dẻo hoặc tăng ñộ chảy). Một biện
pháp khác làm dễ dàng cho việc ñổ bê tông chắc chắn là dùng các phụ gia.

Chúng ta ñã thấy rằng khi có cùng hàm lượng pha nhét kẽ (nước và không khí)
các hạt càng không vón lại thì vật liệu càng dễ ñổ. Chính do sự trải ra của các
phần hạt mịn của phổ hạt mà các phụ da này có vai trò của chúng. Sự không
tích tụ là do sự bám các phân tử hữu cơ trên các bề mặt của hạt, kéo theo sự
suất hiện sự tích ñiện âm - các hạt ñẩy nhau. Tuy nhiên các lực ñiện không ñủ
ñể giải thích tính nguyên vẹn của hiện tượng (hiệu ứng lập thể hoặc ″ lăn bằng
bi″).
Vì phương diện lưu biến, phụ gia ñồng thời cải thiện ngưỡng cắt và ñộ
nhớt dẻo, theo cách không bằng nhau tuỳ theo thành phần bê tông. Chính vì vậy
một vài loại bê tông chất lượng cao (HPC) có thể có ñộ sụt của côn cao hơn
20cm, nhưng vẫn nhớt và
tính dính khuôn.
Phụ gia hoạt ñộng bề mặt chỉ cần dùng với một lượng nhỏ (0,05 - 0,3%
khối lượng xi măng) nhưng ñộ lưu ñộng của hỗn hợp cũng tăng lên ñáng kể. Cơ
chế tăng dẻo của phụ gia ñược giải thích bằng tác dụng làm giảm sức căng mặt
ngoài ở mặt phân cách (thí dụ giữa pha nước và pha rắn, giữa khí và nước).
Các loại phụ gia hoạt ñộng bề mặt thường dùng là phụ gia ưa nước, phụ
gia kỵ nước và phụ gia tạo bọt.
Phụ gia giảm nước (siêu dẻo) có nhiều loại, nhưng phổ biến nhất là muối
canxi lignosulfonat. Khi muối này hấp phụ lên hạt xi măng, sự ñịnh hướng của
các phân tử nước trên bề mặt hạt xi măng phần nào bị phá hoại và một phần
nước ñó ñược giải phóng. Mặt khác, nhờ gốc có cực tính của canxi
lignosulfonat làm cho hạt xi măng ưa nước hơn. Như vậy khi có phụ
gia hồ xi
măng cần lượng nước ít hơn, lực dính kết giữa các hạt xi măng giảm, dễ trơn
trượt lên nhau, làm ñộ lưu ñộng của hỗn hợp bê tông tăng. Các phụ gia giảm
nước mạnh thường dùng ở Việt Nam là Sulfonat Melamin, Lignosulfonat,
Vinicopolime, Policacbonsilat.

Phụ gia giảm nước hay dùng có thể là sản phẩm nhập ngoại (Nga, Thụy
Sỹ, Mỹ,. . . ) hoặc các phụ gia nội ñịa. Các phụ gia này có tác dụng lớn ñối với
hỗn hợp bê tông, có thể làm giảm nước ñến 30%, tăng ñộ sụt bê tông ñến 25cm.

102
Phụ gia kỵ nước thường dùng là xà phòng natri (muối natri của axit hữu
cơ tan trong nước), axodon (axit naptenic chế tạo từ xà phòng công nghiệp),
petrolatum ñã oxy hoá. Khi hấp thụ trên bề mặt hạt xi măng, khi hút bám ion
canxi, gốc cacbuahyñro của chúng hướng ra phía ngoài, vì gốc này có tính kỵ
nước nên gốc này không bị thấm ướt. Những lớp mỏng của các phân tử ñịnh
hướng ñó có khả năng trượt lên nhau một cách dễ dàng làm cho ñộ lưu ñộng
của hỗn hợp bê tông tăng lên.
Phụ gia tạo bọt khí chủ yếu là xà phòng natri của axit hữu cơ. Thí dụ : xà
phòng hoá colofan (nhựa thông) bằng xút sẽ nhận ñược loại phụ gia mà thành
phần của nó chủ yếu là muối natri của axit abiêtin. Khi nhào trộn bê tông, phụ
gia sẽ cuốn theo vào một lượng không khí. Các bọt khí sẽ làm giảm sức căng
mặt ngoài của chất lỏng ở mặt phân cách khí - lỏng. Lượng bọt khí nhờ có các
phân tử phụ gia mà ñược ổn ñịnh trong chất lỏng, ñồng thời làm tăng thể tích
hồ xi măng, do ñó ñộ lưu ñộng của hỗn hợp bê tông tăng lên.
Phụ gia hoạt ñộng bề mặt còn có thể làm chậm quá trình thủy hoá của xi
măng và làm chậm tốc ñộ phát triển cường ñộ của bê tông.
d). Tác dụng của chấn ñộng : Biện pháp có hiệu quả ñể làm cho hỗn hợp
bê tông cứng và kém dẻo trở thành dẻo và chảy, dễ ñổ khuôn và ñầm chặt. Hiệu
quả của chấn ñộng phụ thuộc vào biên ñộ, nó ñược xác ñịnh ñể tránh khuấy
ñộng bê tông nhưng cho phép các hạt di ñộng.
Khi chấn ñộng các phân tử của hỗn hợp bê tông bị dao ñộng cưỡng bức
liên tục và xắp xếp lại một cách chặt chẽ hơn. Khi tần số dao ñộng ñạt ñến giá
trị nào ñó thì nội ma sát của hỗn hợp giảm ñến mức nhỏ nhất do sự xuất hiện
một áp lực chống lại tại dụng của trọng lực. Hỗn hợp bị phân tách theo ñộ lớn ,
hình dạng và khối lượng của hạt. Cấu trúc ban ñầu bị phá hoại. ðộ cứng của

hỗn hợp giảm xuống, các phần tử sắp xếp lại chặt chẽ hơn. Khi chịu tác ñộng
của chấn ñộng các hạt nhỏ có xu hướng di chuyển lên bề mặt và các hạt lớn
chìm xuống. Nếu chế ñộ chấn ñộng không hợp lý, bê tông sẽ kém ñồng nhất
,
cường ñộ của bê tông sẽ thấp hơn khoảng 30% so với cường ñộ bê tông ñược
ñầm chắc theo quy ñịnh.
e). Tác dụng của nhiệt ñộ khi nhiệt ñộ tăng lên thì các phản ứng thuỷ
hoá sẽ tăng nhanh, ñộ nhớt của nước gảm làm ảnh hưởng ñến ñộ sụt. Khi trời
nóng bê tông cứng lại rất nhanh và vì vậy cần sử dụng một phụ gia làm chậm
ñông kết.
3.1.4. Tính dễ ñổ và thành phần của hỗn hợp bê tông
ðộ sụt và các thông số thành phần bê tông có qua hệ chặt chẽ

103
ðộ ñặc của vật liệu khi không có mặt của nước phụ thuộc vào tương tác
giữa các cơ hạt cốt liệu trong bê tông (d và D). Fuler ñã mô tả quan hệ giữa
lượng hạt và các ñường kính hạt ñặc trưng. Caquot ñề nghị cách tính ñộ rỗng
của hỗn hợp theo công thức sau:
5/1
47.0






×=
D
d
r

Tính dễ ñổ là hàm số liên quan giữa thể tích nước và ñộ rỗng hỗn hợp
m=f.(e-r)
ðộ rỗng của hỗn hợp cốt liệu phụ thuộc vào tỷ lệ giữa cốt liệu lớn trên
cốt liệu nhỏ (D/C) . Như vậy với hàm lượng nước và lượng xi măng không ñổi
khi tỷ lệ D/C thay ñổi thì tính dễ ñổ của bê tông cũng thay ñổi. Bê tông dẻo
thường có tỷ lệ D/C nhỏ hơn 2 (từ 1.2-2.0). Theo GS. F. de Larrard (Pháp) ñể
tăng ñộ dẻo của bê tông có thể thêm vào thành phần của bê tông các chất bột
với một liều lượng nhỏ.

3.2. Cường ñộ bê tông:
3.2.1. Cường ñộ chịu nén (daN/cm
2
)
3.2.1.1. Xác ñịnh cường ñộ bê tông
Bê tông có thể làm việc ở những trạng thái khác nhau: nén, kéo, uốn,
trượt, v.v. . Bê tông làm việc ở trạng thái chịu nén là tốt nhất. Vì vậy cường
ñộ chịu nén là tính chất quan trọng nhất của bê tông, ñược ký hiệu là R
b
theo
TCVN và ký hiệu f’
c
theo các tiêu chuẩn nước ngoài.


Cường ñộ chịu nén của bê tông ñược xác ñịnh khi nén vỡ các mẫu bê tông tiêu
chuẩn hình lập phương có cạnh 15 cm hoặc hình trụ có d = 15 cm, h = 30 cm,
dưỡng hộ trong 28 ngày ở ñiều kiện tiêu chuẩn (nhiệt ñộ 27 ± 2
o
C, ñộ ẩm

không khí 90 - 100%),
bằng các máy nén thuỷ lực tiêu chuẩn.
Cường ñộ chịu nén bê tông biến ñổi như sau: 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60,
70, 80 MPa và lớn hơn.
Khi có kích thước mẫu thử khác mẫu tiêu chuẩn, kết quả cường ñộ nén
phải nhân với hệ số ñiều chỉnh K (bảng 5.4). Cường ñộ chịu nén của bê tông
ñược xác ñịnh từ cường ñộ chịu nén trung bình của 3 mẫu thử, nếu các trị số
không lệch quá 15%. Trong trường hợp có các kết quả lệch quá 15% ñều bị loại
bỏ.
Cần xác ñịnh cường ñộ nén ở 3,7,14 hoặc 56 ngày ñể xác ñịnh tốc ñộ phát
triển cường ñộ theo thời gian và sử dụng các cường ñộ ñó cho các công nghệ

104
thi công khác nhau. Trong công nghệ thi công cầu hiện ñại quan tâm ñến cường
ñộ nén của bê tông ở tuổi 3, 7 và 28 ngày.
Bảng 5.4. Hệ số ñiều chỉnh cường ñộ nén bê tông
Hệ số K khi cường ñộ nén bê tông, MPa
Kích thước mẫu, cm
15 20 30 40
20 x 20 x 20
15 x 15 x 15
10 x 10 x 10
1,06
1,00
0,96
1,05
1,00
0,94
1,05
1,00

0,92
1,04
1,00
0,90

Khi thí nghiệm với mẫu hình trụ, cường ñộ bê tông ñược ghi theo mẫu hình
trụ hoặc nếu cần ñổi ra cường ñộ chuẩn theo mẫu hình lập phương có thể sử
dụng hệ số tính ñổi với mẫu hình trụ theo TCVN 3118 - 93 là 1,16 - 1,24 (K
trụ
).
R
b
=R
trụ
x K
trụ

ðối với từng loại kết cấu, cường ñộ nén tối thiểu quy ñịnh, R
b
, mác hoặc
cấp bê tông cần quy ñịnh rõ trong tiêu chuẩn kỹ thuật. Bê tông có cường ñộ
chịu nén lớn hơn 70MPa cần ñược nghiên cứu ñặc biệt. Không ñược dùng các
loại bê tông có cường ñộ nén nhỏ hơn 16MPa. Với bản mặt cầu cường ñộ nén
không ñược thấp hơn 28MPa. Với kết cấu nhịp cầu, mặt ñường thường cường
ñộ nén 28 ngày tối thiểu là 35MPa. Khuyến khích sử dụng bê tông có cường ñộ
cao hơn.
Khi sử dụng bê tông cường ñộ cao có hy vọng tìm ra các kết cấu nhà,
cầu, ñường kiểu mới.

3.2.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng ñến cường ñộ bê tông

a). Thời gian (tuổi)
Trong quá trình rắn chắc, cường ñộ bê tông không ngừng tăng lên. Từ 7 ñến
14 ngày cường ñộ phát triển nhanh, sau 28 ngày chậm dần và có thể tăng ñến
nhiều năm sau gần như tuân theo quy luật logarit (khi không dùng phụ gia).

28
lg
lg 28
n
R
n
R
= với n > 3
trong ñó: R
n
, R
28 -
cường ñộ bê tông ở tuổi n và 28 ngày;
n - tuổi bê tông (ngày).
b). Tỷ lệ N/X và cường ñộ xi măng
Tỷ lệ N/X và cường ñộ
xi măng có ảnh hưởng lớn ñến cường ñộ bê tông.
Khi giảm tỷ lệ N/X hoặc tăng cường ñộ xi măng thì cường ñộ bê tông tăng lên.

Năm 1919 Duff Abrams ñã ñề nghị công thức cường ñộ nén của bê tông
f'
c

như sau:

105

XN
c
K
K
f
/
2
1
'
=

trong ñó k
1
,k
2
là hệ số thực nghiệm
Sự phụ thuộc của cường ñộ bê tông vào tỷ lệ N/X thực chất là phụ thuộc
vào thể tích lỗ rỗng tạo ra do nước dư thừa. Ở tuổi 28 ngày lượng nước liên kết
hoá học khoảng 15 - 20%.
Cường ñộ bê tông tăng khi giảm tỷ lệ N/X. Tỷ lệ N/X cho bê tông thường là
0.4-0.6; ñối với bê tông cường ñộ cao: từ 0.4-0.25; ñối với bê tông cường ñộ rất
cao (trên 100MPa) thì tỷ lệ này chỉ còn: 0.25-0.21. Quan hệ giữa tỷ lệ N/X với
cường ñộ bê tông thì thường không phải là bậc nhất.

Hình 5.7. Quan hệ cường ñộ bê tông với tỷ lệ N/X
Quan hệ giữa cường ñộ R
b
và tỷ lệ X/N có thể ñược biểu diễn bằng những

quan hệ bậc nhất. B.I. Bolomey (Thuỵ Sĩ) ñã ñề nghị công thức sau:
b X
X
R AR b
N
 
= −
 
 

trong ñó: A- hệ số cốt liệu
b- hệ số thực nghiệm,
R
x
- cường ñộ chịu nén của xi măng
Skramtaev (Nga) ñã cải tiến công thức B.I. Bolomey thành công thức sau (hình
5.8.):
Khi X/N = 1,4 - 2,5 thì :
R
b
= AR
x
(X/N - 0,5); (A)
ðối với bê tông có X/N ≥ 2,5 thì ;
R
b
= A
1
R
x

(X/N + 0,5); (B)
trong ñó: A và A
1
là hệ số ñược xác ñịnh theo chất lượng của cốt liệu ghi ở
bảng 5.5.


106

Hình 5.8. Quan hệ giữa R
b
và tỷ lệ X/N
Bảng 5.5. Hệ số A và A1
Chất lượng cốt liệu

A A1
Chất lượng cao
Chất lượng trung bình
Chất lượng thấp
0,65
0,60
0,55
0,43
0,40
0,37
c). ðộ ñặc của hồ xi măng
ðộ ñặc của hồ xi măng tươi có ảnh hưởng lớn ñến cường ñộ bê tông, quan
hệ ñó ñược thể hiện qua ñịnh luật Feret (Pháp).
Năm 1896 Rene Feret có công thức:

2
'
1
.
C
c
C e V
V
f K
V V V
 
=
 
+ +
 

trong ñó : K
1
- hệ số thực nghiệm; V
c
,V
e
, V
V
- tỷ lệ thể tích của xi măng, nước
và lỗ rỗng trong bê tông (%).
K
1
= K x R
c

; trong ñó K là hệ số cấp phối hạt lấy trung bình bằng 4.91;
R
c
là cường ñộ xi măng ñược xác ñịnh trên vữa tiêu chuẩn.
Trong thực tế người ta chuyển biểu thức này sang dạng sau:
( )
( )
1 1
1
1
C
c
e v
e v
c e v
V
V V
V V
V V V
V
C
ρ
= =
+
+
+ +
+
+

Trong ñó ρ biểu thị khối lượng riêng của xi măng và C là trọng lượng xi

măng. Trong các trường hợp thông thường nhất, có thể lấy ρ = 3150 kg/m
3
.

Trong các trường hợp bê tông chảy hoặc nếu người ta không ño lượng
không khí lẫn vào thì người ta bỏ qua thể tích các lỗ rỗng mặc dù sẽ chính xác
hơn nếu tính ñến nó. Mặt khác, việc tính biểu thức với các trị số thực nghiệm

107
cho phép xác ñịnh ñược giá trị của hệ số K : K = 4,91 lấy trung bình, cường ñộ
bê tông
ñược tính như sau :
f
c
=
2
).15.31(
c
e
KR
c
+

Biểu thức của Feret cho các kết quả tốt nếu có thể biết ñược mác thực
của xi măng, giá trị chính xác của hệ số hạt và tỷ lệ N/X (e/c).
Khi sử dụng các khoáng siêu mịn (silicafume, có thể dự báo cường ñộ bê
tông khi sử dụng silicafume bằng công thức Feret cải tiến có xét ñến tỷ lệ S/C
(tỷ lệ khối lượng muội silic so với lượng xi măng:
( )
'

2
1
.
1
1 . /
C
C
V e
K R
f
V V
C K S C
ρ
=
 
+
+
 
 
+
 

trong ñó: K
1
- Hệ số thực nghiệm
+ Ảnh hưởng của cốt liệu.
ðường kính lớn nhất và tỷ lệ khối lượng của cốt liệu lớn có ảnh hưởng ñến
cường ñộ bê tông và ñộ ñồng nhất của bê tông. Khi D và thể tích của cốt liệu
lớn cao sẽ có lợi về mặt cường ñộ nhưng không có lợi về ñộ ñồng nhất và tốn
năng lượng khi nhào trộn.

Sự phân bố giữa các hạt cốt liệu và tính chất của nó (ñộ nhám, số lượng lỗ
rỗng hở, tỷ diện tích) có ảnh hưởng ñến cường ñộ của bê tông. Bình thường hồ
xi măng lấp ñầy lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu và ñẩy chúng ra xa nhau một chút
(với cự ly bằng 2 - 3 lần ñường kính hạt xi măng). Trong trường hợp này do
phát huy ñược vai trò của cốt liệu nên cường ñộ của bê tông khá cao và yêu cầu
cốt liệu có cường ñộ cao hơn cường ñộ bê tông 1,5 - 2 lần. Khi bê tông chứa
lượng hồ xi măng lớn hơn, các hạt cốt liệu bị ñẩy ra xa nhau hơn ñến mức
chúng hầu như không có tác dụng tương hỗ với nhau. Khi ñó, cường ñộ của ñá
xi măng và cường ñộ vùng tiếp xúc ñóng vai trò quyết ñịnh ñến cường ñộ bê
tông, nên yêu cầu về cường ñộ của cốt liệu ở mức thấp hơn.

Khi xét ñến một cách ñộc lập các ñặc tính của cốt liệu tác dụng lên cường
ñộ có thể xét ñến các ñặc tính sau:
- Hình dạng của cốt liệu
- Dính kết giữa hồ - cốt liệu,phụ thuộc vào trạng thái bề mặt của cốt liệu
- Cường ñộ của cốt liệu
- Môñun ñàn hồi của cốt liệu
- ðộ rỗng

108
Ảnh hưởng của môñun và cường ñộ của cốt liệu lớn ñối với cường ñộ bê
tông : Một kiểu mô hình hoá ñơn giản, nhưng ñược sử dụng rộng rãi; ñể mô tả
cấu trúc của bê tông người ta dùng mô hình ″làm việc chung″. Trong mô hình
này phần hồ cùng với cốt liệu chịu biến dạng như cốt liệu.

ε = ε
h
= ε
c
trong ñó

: ε
c
, ε
h
-
biến dạng cốt liệu và hồ xi măng

h
c
hc
h
h
c
c
E
E
EE
σσ
σ
σ
=
= ;

Vả lại ứng suất trong hồ ở mô hình tương ứng với cốt liệu cũng giống
như ứng suất trong cốt liệu, như vậy người ta cũng thấy là ứng suất ñó là hàm
số của tỷ số E
c
/E
h
nó luôn luôn lớn hơn 1. ðiều ñó làm phát sinh những tập

trung ứng suất trong một vài phần của hồ mà tác dụng của nó làm giảm cường
ñộ của bê tông. Sự nhận biết ñó cho phép mô tả cốt liệu ″lý tưởng″. Nó có
cường ñộ lớn hơn cường ñộ mong muốn ñối với bê tông và một môñun bằng
với môñun của hồ.
+ Ảnh hưởng của công nghệ ñầm chặt và dưỡng hộ nhiệt
Cấu tạo của bê tông biểu thị bằng ñộ ñặc của nó, có ảnh hưởng ñến
cường ñộ của bê tông. Khi thiết kế thành phần bê tông có ñộ ñặc cao thì việc
lựa chọn ñộ lưu ñộng và phương pháp thi công thích hợp có ý nghĩa quan trọng.
ðối với mỗi hỗn hợp bê tông, ứng với một ñiều kiện ñầm nén nhất ñịnh
sẽ có một tỷ lệ nước thích hợp. Nếu tăng mức ñộ ñầm chặt thì tỷ lệ nước thích
hợp sẽ giảm xuống và cường ñộ bê tông tăng lên. Cường ñộ bê tông phụ thuộc
vào mức ñộ ñầm chặt thông qua hệ số lèn K
1
:

'
0
1
0
;K
ρ
ρ
=
trong ñó : ρ
,
o -
khối lượng thể tích thực tế của hỗn hợp bê tông sau khi
lèn chặt, kg/m
3
;

ρ
o -
khối lượng thể tích tính toán của hỗn hợp bê tông , kg/m
3
.
Hỗn hợp bê tông cứng có K
1
= 0,95 - 0,98. Có thể ñẩy nhanh quá trình
thuỷ hoá của xi măng làm tăng nhanh sự phát triển cường ñộ bê tông bằng cách
dưỡng hộ trong ñiều kiện tự nhiên cũng như dưỡng hộ nhiệt. Bê tông không
dưỡng hộ ñúng cách có thể giảm cường ñộ ñến 40%.

3.2.2 Cường ñộ chịu kéo:

109
Cường ñộ chịu kéo của bê tông rất thấp so với cường ñộ chịu nén.
Cường ñộ chịu kéo của bê tông tăng có quan hệ với cường ñộ nén, nhưng
tỷ lệ R
k
/R
b
(f
t
/f
c
) giảm ñi khi cường ñộ nén tăng lên. Tỷ lệ này biến ñổi từ 1/8 ÷
1/10 ñối với bê tông thường, ñến 1/20 ñối với bê tông chất lượng cao (HPC).
Viện nghiên cứu bê tông của Mỹ (ACI) ñề nghị một công thức căn bậc hai ñể
tính cường ñộ chịu kéo, nó mô tả khá ñúng ảnh hưởng của f
c

lên f
t
:
f
t
= k f
c
0,5
Hệ số K=3-5 khi kéo trực tiếp; K=6-8 khi nứt mẫu; K=8-12 khi uốn gãy
mẫu thử
Theo quy ñịnh của Pháp ñề nghị quan hệ sau ñây :
R
k
= 0,6 + 0,06R
n

Cường ñộ chịu kéo ñúng tâm của bê tông thường khó xác ñịnh nên cường
ñộ chịu kéo ñược xác ñịnh thông qua các cường ñộ chịu kéo gián tiếp: Cường
ñộ chịu kéo bửa và cường ñộ chịu kéo khi uốn.
Cường ñộ chịu kéo bửa của bê tông ñược xác ñịnh theo TCVN 30-93.
Mẫu thí nghiệm là: 15x15x15cm, theo ASTM là hình trụ 15x30cm. Cường ñộ
chịu kéo bửa ñược xác ñịnh theo công thức sau:

F
P
kR
KB
2
=

trong ñó: P- tải trọng nén bửa ñôi mẫu, daN
F- diện tích chịu kéo khi bửa, cm
2

k- hệ số chuyển ñổi mẫu thử
Theo tiêu chuẩn ASTM C496-90 thì f
KB
ñược tính theo công thức sau:

2
KB
P
f
LD
π
=
trong ñó: P- lực nén, daN, L- chiều dài mẫu, D- ñường kính mẫu
Cường ñộ kéo khi uốn
Mẫu thử uốn gồm 3 dầm. Khi sử dụng các dầm bê tông cắt từ kết cấu nếu
không có ñủ 3 dầm thì ñược phép lấy 2 dầm làm một nhóm mẫu thử.
Việc lấy mẫu hỗn hợp bê tông, ñúc , bảo dưỡng khoan cắt bê tông và
chọn kích thước viên dầm ñể làm mẫu thử phải ñược tiến hành theo TCVN
3105 - 1993. Mẫu chuẩn ñể xác ñịnh cường ñộ kéo khi uốn của bê tông
theo TCVN và ASTM mẫu dầm kích thước 150 x 150 x 600 mm. Lực ñặt ở 1/3
khoảng cách gối.
Kết cấu, sản phẩm yêu cầu nghiệm thu ở tuổi và trạng thái nào thì phải
thử uốn các mẫu dầm ở ñúng tuổi và trạng thái ñó.

110
Uốn theo sơ ñồ (hình 5.9.) sao cho hướng tác dụng của các lực song song

với mặt hở mẫu dầm bê tông khi ñổ.

Hình 5.9. Sơ ñồ thí nghiệm uốn bê tông
Uốn bằng cách tăng tải liên tục lên mẫu với tốc ñộ không ñổi và bằng
0,6 ± 0,4 daN/cm
2
trong một giây cho tới khi gẫy mẫu.
Cường ñộ kéo khi uốn của từng mẫu ñầm bê tông ñược tính bằng
daN/cm
2
theo công thức:

R
P l
ab
ku
2
=
⋅
K
trong ñó: P - Tải trọng uốn gẫy mẫu, tính bằng daN;
l - Khoảng cách giữa hai gối tựa, tính bằng cm;
a - Chiều rộng tiết diện ngang của mẫu, tính bằng cm;
b - Chiều cao tiết diện nghang của mẫu, tính bằng cm;
K - Hệ số tính ñổi cường ñộ kéo khi uốn từ các mẫu kích thước
khác dầm
chuẩn 150 x 150 x 600 mm.Hệ số K lấy theo bảng 1.
Bảng 5.6. Hệ số K
Kích thước mẫu dầm (mm) Hệ số K
100 x 100 x 400

150 x 150 x 600
200 x 200 x 800
1,05
1,00
0,95
Cường ñộ kéo khi uốn của bê tông ñược xác ñịnh bằng giá trị cường ñộ
trung bình của 3 viên trong nhóm mẫu nén giá trị lớn nhất và nhỏ nhất không
lệch quá 15% so với giá trị của viên trung bình.
Cường ñộ kéo dọc trục của bê tông R
k
, ñược tính theo cường ñộ kéo khi
uốn R
ku
bằng công thức:
R
k
= 0,58R
ku
3.3. Kiểm tra chất lượng của bê tông
3.3.1. Phân mác theo cường ñộ nén ñặc trưng

111
TCVN 6025 - 95. Cường ñộ ñặc trưng biểu thị mác bê tông là giá trị
cường ñộ mà trong tổng các kết quả thử cường ñộ nén chỉ có 5% số mẫu là nằm
dưới giá trị mác bê tông quy ñịnh (theo bảng 5.7).
Mẫu thử chuẩn có hình dáng khối lập phương 150mm x 150mm x150mm
với kích thước chính xác theo quy ñịnh trong TCVN 3105: 1993 (ISO 1920).
Các mác bê tông ký hiệu là M quy ñịnh trong bảng 5-7 ñược xác lập trên
cơ sở cường ñộ nén
xác ñịnh theo TCVN 3118: 1993 (ISO 4012) tính bằng

MPa,
của mẫu thử khối lập phương (150mm x150mm x150mm) hoặc ASTM
C39 mẫu hình trụ.
Phân mác bê tông trên cơ sở cường ñộ chịu nén ñặc trưng ñược ghi trên bảng
5.7
Bảng 5.7. Mác bê tông trên cơ sở cường ñộ nén ñặc trưng
Mác bê tông(mác) Cường ñộ ñặc trưng chịu nén 28 ngày
không nhỏ hơn MPa (N/mm
2
)
M 15
M 20
M 25
M 30
M 35
M 40
M 45
M 60
M 80
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
60,0
80,0
Chú thích: Giá trị cường ñộ bê tông cao hơn các giá trị nêu trong bảng
tương ứng với các loại bê tông ñặc biệt.

Tính phù hợp: Bê tông ñược ñánh giá là phù hợp theo một chuẩn mực ñơn
giản là với sai
số 5% thì khả năng chấp nhận là 50% ñến 95%.
Cường ñộ ñặc trưng của loại bê tông ñược xác ñịnh ngay sau khi có 30
kết quả thí nghiệm ñẫu tiên của mỗi loại bê tông.
Cường ñộ ñặc trưng ñược tính theo công thức sau:
X
o
=
X
- k.S
Trong ñó: X
o
– cường ñộ ñặc trưng.
X
- Giá trị trung bình hoặc mức trung bình của hàng loạt các kết
quả thử cường ñộ.
k – hệ số, phụ thuộc vào tỷ lệ % các kết quả ñạt ñược dưới
cường ñộ ñặc trưng.

112
S – hệ số ñộ lệch tiêu chuẩn tính theo phương trình sau:
( )
2
1
2
i
1N
XX
S









−
−
=
∑

X
i
– kết quả cá biệt
N – số kết quả.
Các kết quả của hệ số k là:
Tỷ lệ % các kết quả ñạt dưới
giá trị tối thiểu
Giá trị của
hệ số k
0.1 3.09
0.6 2.50
1.0 2.33
2.5 1.96
5.0 1.64
Cường ñộ bê tông ñạt yêu cầu nếu cường ñộ ñặc trưng ñã ñược xác ñịnh cao
hơn cường ñộ chịu nén tối thiểu mà tiêu chuẩn kỹ thuật của dự án qui ñịnh.
Theo TCXDVN 356- 2006 cấp bê tông theo cường ñộ chịu nén là giá trị cường

ñộ với xác suất bảo ñảm 0.95 khi nén các mẫu bê tông lập phương chuẩn.
Cấp bê tông theo cường ñộ chịu nén ký hiệu là chữ B. Tương quan giữa cấp
và cường ñộ bê tông trung bình ñược xác ñịnh thông qua công thức:

(
)
1 1.64
tb
B R v= −

Trong ñó:
R
tb
– Cường ñộ trung bình của bê tông
v- Hệ số biến ñộng của cường ñộ.
Trong trường hợp các kết quả về cường ñộ chịu nén không ñạt các yêu cầu
hoặc trong trường hợp có kết quả nghi ngờ, Kỹ sư phải tiến hành kiểm tra
cường ñộ chịu nén của mẫu bằng các thí nghiệm nén mẫu ñã tiến hành trên các
mẫu thí nghiệm ñược lấy bằng cách khoan lõi ở những ñiểm phù hợp do Kỹ sư
chỉ ñịnh trên kết cấu ñã thi công.
3.3.2. Kiểm tra ñộ bền
Bê tông ñóng rắn cần sử dụng các phương pháp thí nghiệm khác ñể ñảm bảo
một loại vật liệu có ñộ bền phù hợp. Các thí nghiệm có thể bao gồm sự tăng
trưởng cường ñộ, sự co rút và khả năng bền với quá trình ñóng băng - tan băng,
khả năng chịu ñựng sự tấn công của sulphat, khả năng thấm ion clo. ðộ thấm

113
ion Clo ñuợc ño bằng phương pháp ñiện lượng. Bê tông cần có ñộ thấm ion Clo
thấp ứng với trị số ñiện lượng từ 1000-2000 culông. Với bê tông chất lượng cao
trị số này chỉ còn từ 100-1000 culông

3.4 Tính biến dạng của bê tông:
Biến dạng của bê tông bao gồm: biến dạng ban ñầu, biến dạng tức thời và
biến dạng sau (theo thời gian dài).

ε
B
= ε
ñ
+ε
0
+ε
ϕ


Hình 5.10.
Biến dạng của bê tông

Khi chịu lực tức thời, bê tông là vật liệu ñàn hồi dẻo. Biến dạng gồm có
hai phần: biến dạng ñàn hồi và biến dạng dẻo (hình 5.10a).
ε
B
= ε
d
+ε
ñh

trong ñó:
ε
ñh
=σ/

E;
ε
d
=
G
σ
; (G là hàm phi tuyến)
Khi
σ nhỏ hơn giới hạn ñàn hồi (σ
ñh
): Biến dạng ñàn hồi
Khi σ lớn hơn giới hạn ñàn hồi (σ
ñh
): Biến dạng dẻo

Hình 5.10a. Biểu ñồ ứng suất biến dạng
Biến dạng ñàn hồi tuân theo ñịnh luật Húc :

σ = εE, daN/cm
2

trong ñó:
σ - ứng suất trong bê tông ;