Luận văn thạc sĩ cầu đường Nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần cấp phối cốt liệu đến đặc trưng cường độ của bê tông xi măng

!"#$%&"'()"*+",+&" &
"
-/012#",.$"34)"#$5&"-362#"*72"-8$""




9:;"<#=>?2"3@="3523"




<#3$A2")B="823"30C2#")D5"-3+23"
E3F2")GE"E3H$")H-"I$J=",K2",L)"
-/02#")012#",!")D5"M-NO"

"
P=72"%2"-3.)"QR"S3&5"34)"SR"-3=7-"

T+"2!$"U"VWWX"

!"#$%#$&'()$*+$,-,.$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$/0)$10)$

1


MụC LụC

Mục lục 1
2'34#5$6 4
Phần mở đầu 4
Y;Y"Z()",[)3"2#3$A2")B=";;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;"\"
Y;V"<!$"'=2#"2#3$A2")B=";;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;"X"
Y;];"^H$"-0_2#"2#3$A2")B=";;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;"`"
Y;\;"a30b2#"E3%E"2#3$A2")B="";;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;"`"
2'34#5$7 7
Tổng quan về cấp phối 7
V;Y;"ZC",F=";;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;"c"
V;V;"Pd"-3=>K-"*e")GE"E3H$";;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;"c"
2.2.1. Đ%ờng cong cấp phối lý t%ởng của Fuller 8
2.2.2. Công thức của Talbot 8
2.2.3. Lý thuyết của Weymouth 9
2.2.4.Lý thuyết của N.N. Ivanov ( Liên Xô) 10
2.];"f$J)"Qg"'(2#")GE"E3H$"*h$")%)")3G-"SK-"'[23"S3%)"235=;"
2.3.1. Hỗn hợp dùng đất làm chất kết dính 12
2.3.2. Hỗn hợp bê tông nhựa 12
2.3.3. Hỗn hợp bê tông xi măng 14
2.3.3.1. Ph%ơng pháp thực nghiệm về thành phần bê tông 14

2.3.3.2. Ph%ơng pháp lý thuyết về thành phần bê tông 16
2.3.3.3. Việc sử dụng cấp phối cốt liệu cho thiết kế BTXM ở Việt
Nam 18
V;\"9K-"I=72";;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;"VY"
2'34#5$8 23
tổng quan về bê tông xi măng 23
];Y;"93%$"2$JO")3=2#";;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;"V]"
];V;"Ti2"3_E" jkZ";;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;"VX"
3.2.1. Mở đầu 25
3.2.2. Các nhân tố ảnh h%ởng đến hỗn hợp BTXM 25
3.2.2.1. ảnh h%ởng của hàm l%ợng n%ớc ban đầu 25
3.2.2.2. ảnh h%ởng của loại, l%ợng dùng và tính chất của xi măng
27
3.2.2.3. ảnh h%ởng của hàm l%ợng và tính chất cốt liệu 28
3.2.2.4. ảnh h%ởng của gia công chấn động 28
!"#$%#$&'()$*+$,-,.$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$/0)$10)$

2

];];"lG="-/m)"*+")012#",!")D5" jkZ";;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;"Vn"
3.3.1. Cấu trúc vi mô của BTXM 29
3.3.1.1.Cấu trúc cốt liệu lớn 30
3.3.1.2. Cấu trúc vi mô của đá xi măng 31
3.3.1.3. Cấu trúc vùng tiếp giáp giữa hồ xi măng và cốt liệu 33
3.3.2. Các giai đoạn hình thành cấu trúc vi mô của hỗn hợp bê tông
34
3.3.3. Trên cơ sở cấu trúc vi mô đánh giá các yếu tố ảnh h%ởng tới
yêu cầu c%ờng độ của bê tông 34
3.3.3.1. Xét yếu tố c ờng độ ở dạng cấu trúc vi mô của bê tông 34
3.3.3.2. Các h ớng kỹ thuật làm tăng c ơng độ lực dính ( RD) 36

3.3.3.3. Các h ớng kỹ thuật làm tăng c ơng độ vữa của xi măng 38
3.3.4. C%ờng độ của bê tông 38
3.3.4.1. Xác đinh c ờng độ của bê tông 38
3.3.4.2. Các loại c ờng độ của bê tông 39
3.3.4.3.Các yếu tố ảnh h ởng đến c ờng độ của bê tông 41
1. C ờng độ đá xi măng 41
2. Độ đặc và đặc tính cấu trúc của bê tông 43
3. Chất l ợng cốt liệu 44
4. Mức độ sử dụng phụ gia 45
5. Các phụ gia Silíc siêu mịn 45
];\;"l342")GE"E3H$"MA"-62#";;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;"\X"
3.4.1. Khái niệm chung 45
3.4.2. Chọn cấp phối hợp lý của cốt liệu 46
];X"9K-"I=72";;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;"\o"
2'34#5$9$::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::$;<$
kết quả nghiên cứu thực nghiệm trong phòng về ảnh hOởng của
cấp phối cốt liệu đến đặc trOng cOờng độ của btxm 50
\;Y;"OC",F=";;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;"XW"
\;V;"O()",[)3"*+"E30b2#"E3%E"2#3$A2")B=";;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;"XW"
\;];"9K-"p=8"-3["2#3$JO";;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;"XV"
4.3.1 Kết quả thí nghiệm vật liệu đầu vào 52
4.3.1.1 Chất kết dính( xi măng ) 53
4.3.1.2. N%ớc 54
4.3.1.3. Cốt liệu nhỏ ( cát ) 54
4.3.1.4. Cốt liệu lớn ( đá dăm ) 55
4.3.2. Kết qủa thực hiện các thí nghiệm 57
4.3.2.1. Thí nghiệm theo ph%ơng pháp của Bôlômây- Skrămtaev sử
dụng các loại cấp phối đá 1x2 ; đá 2x4 và hỗn hợp đá 1x2 & 2x4
cho BTXM 250# và 300# 57
!"#$%#$&'()$*+$,-,.$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$/0)$10)$

3

1. Thiết kế thành phần BTXM 250# và 300#, đá 1x2 57
2. Thiết kế thành phần BTXM 250# và 300#, đá 2x4 58
3. Thiết kế thành phần BTXM 250# và 300#, đá 1x2 & đá 2x4 59
4. Thí nghiệm kiểm tra 61
5. Kết luận 62
4.3.2.2. Thí nghiệm theo ph%ơng pháp biến đổi hàm l%ợng cốt liệu
sử dụng đá dăm 2x4 cho mác BTXM 250# và 300# 62
1. Thiết kế thành phần BTXM 63
2. Thí nghiệm kiểm tra 64
3. Kết luận 66
4.3.2.3. Thí nghiệm theo ph%ơng pháp thay đổi hàm l%ợng thoi dẹt
sử dụng cấp phối đá 2x4 cho mác BTXM 250# và 300# 66
1. Thiết kế thành phần BTXM 66
2. Thí nghiệm kiểm tra 67
3. Kết luận 68
4.3.2.4. Thí nghiệm theo ph%ơng pháp sử dụng CPDD (Base) cho
mác BTXM 250# và 300# 68
1. Thiết kế thành phần BTXM 68
2. Thí nghiệm kiểm tra 70
3. Kết luận 71
2'34#5$;$::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::$=7$
kết luận và kiến nghị 72
X;Y;"d"2#3q5"S3&5"34)")D5",e"-+$";;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;"cV"
X;V;"9$K2"2#3r";;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;"c\"
X;];Z!-"QH"-s2" $")D5",e"-+$";;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;"c\"
X;\;T0h2#"2#3$A2")B="-$KE"-3t&";;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;"c\"
X;X;P1$")8O"b2";;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;"cX"

j+$"I$J="-35O"S38&";;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;"c`"
a3("I("Y"
Các hình ảnh trong quá trình đi lấy mẫu và thí nghiệm trong phòng.
a3("I("V"
Các kết quả thí nghiệm chi tiết trong quá trình nghiên cứu trong phòng.

!"#$%#$.'()$*+$,-,.$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$2'34#56$>$?'@#$AB$C@!$$


4

Ch ơng 1
Phần mở đầu
1.1. mục đích nghiên cứu
Việt Nam đang trong thời ký công nghiệp hoá và hiện đại hóa đất n ớc và
trong những năm vừa qua chúng ta đã đạt đ ợc những thành tựu đáng kể.
Đặc biệt là kinh tế đã phát triển v ợt bậc. Để đạt đ ợc những sự tăng tr ởng
đó Việt Nam đã đầu t không ngừng vào cơ sở hạ tầng. Các đô thị mọc lên
với một tốc độ chóng mặt. Đ ờng xá, cầu cống, thuỷ lợi, thuỷ điện,sân bay
v.v cũng liên tục đ ợc cải tạo, làm mới trên khắp mọi miền của tổ quốc.
Chính những sự đầu t đó đã dẫn đến nhu cầu sử dụng vật liệu xây dựng là
rất cao, đặc biệt là bê tông xi măng (BTXM). Sản phẩm bê tông đ ợc sử
dụng đa dạng trong nhiều lĩnh vực. Hiện ở khắc các làng quê đang rộ lên
phong trào " Bê tông hoá đ ờng làng", Chính phủ đang thực hiện các ch ơng
trình xoá đói giảm nghèo hay ch ơng trình 135 u tiên phát triền các khu vực
đặc biệt khó khăn. Chính vì vậy nhu cầu sử dụng BTXM và đặc biệt là cốt
liệu( chiếm 80% theo khối l ợng bê tông) cho BTXM là rất lớn.
Nh chúng ta đã biết trong thành phần bê tông xi măng, l ợng dùng n ớc
l ợng xi măng, quan hệ của tỷ lệ N ớc / Xi măng với c ờng độ của BTXM
cũng nh các nghiên cứu về Xi măng và ảnh h ởng của nó đến c ờng độ

của BTXM từ tr ớc đến nay đều đã đ ợc tiến hành nghiên cứu kỹ hoàn thiện
. Nh ng l ợng cốt liệu lớn chiếm khoảng 80% khối l ợng một m
3
bê tông và
là khung chịu lực của kết cấu thì lại ch a đ ợc nghiên cứu đầy đủ.Ta biết
rằng trong lý thuyết tính toán đều nghiên cứu sử dụng các loại đ ờng công
cấp phối liên tục nh ph ơng trình Fuller hay ph ơng trình Bôlômây . Để đáp
ứng đ ợc thành phần cấp phối hạt theo các ph ơng trình trên trong thực tế là
rất phức tạp, đòi hỏi những tiêu chuẩn rất khắt khe cả trong khâu thiết kế và
sản xuất . Việc này gây rất nhiều khó khăn khi phải thi công các công trình
ngoài hải đảo hay trên biên c ơng, miền núi.Và trong nhiều tr ờng hợp việc
yêu cầu cấp phối bê tông xi măng đạt chuẩn là không cần thiết, gây lãng phí
nh một số các công trình đ ơng BTXM, t ờng chắn trọng lực, móng mố
cầu ở ngoài hải đảo biên c ơng hay trong các đ ờng làng, ngõ xóm, đ ờng
cấp thấp hay ở các bộ phận kết cấu chịu lực không quan trọng, trong khi ta
có thể tận dụng vật liệu địa ph ơng nh đá thải hỗn hợp hoặc các loại cấp
phối gián đoạn
Có một th c tế là tuy trong lý thuyết tính toán cốt liệu của BTXM đ ợc yêu
cầu sử là cấp phối liên tục, nh ng thực tế các loại BTXM phổ biến sử dụng
!"#$%#$.'()$*+$,-,.$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$2'34#56$>$?'@#$AB$C@!$$


5
đá dăm 1x2, đá 2x4 lại không đạt đ ợc điều kiện trên mà chỉ nằm trong
một miền giơi hạn quy định trong TCVN 1771- 1987, kết quả thực tế cho thấy
c ờng độ yêu cầu vẫn đạt yêu cầu.Từ đó đặt ra vấn đề là ta có thể mở rộng
thêm việc sử dụng nhiều loại cấp phối khác nhau hay hàm l ợng cốt liệu thay
đổi để sử dụng chế tạo BTXM. Điều này có ý nghĩa khoa học to lớn. Vì ta biết
rằng cốt liệu chiếm 80% khối l ợng trong mộ m
3

bê tông, do đó nếu ta mở
rộng phạm vi sử dụng cấp phối ví dụ nh có thể sử dụng các loại cấp phối
không tiêu chuẩn, cấp phối có hàm l ợng thoi dẹt cao so với yêu cầu hoặc
cấp phối đá dăm loại 1( Base- loại đang đ ợc sử dụng trong lớp móng đ ơng
ô tô cấp cao) thậm chí cả đá thải hỗn hợp để chế tạo BTXM, các loại cấp
phối này có giá thành thấp hơn rất nhiều so với đá 1x2 hoặc 2x4 và nếu
c ờng độ BTXM khi sử dụng các loại cấp phối này vẫn đạt yêu cầu thì việc
sử dụng cấp phối này có thể giảm đ ợc giá thành công trình đặc biệt công
trình ở những vùng miền núi hay ngoài biên c ơng hải đảo. Do đó dẫn đến
tính cấp thiết để nghiên cứu ảnh h ởng của cấp phối cốt liệu đến c ờng độ
của BTXM.Từ đó có thể đ a ra đ ợc vật liệu cấp phối phù hợp với điều kiện
chịu lực thực tế của kết cấu công trình, giảm đ ợc những lãng phí không cần
thiết.Vì vậy tác giả tiến hành thực hiện đề tài:
Nghiên cứu sự ảnh h ởng của cấp phối cốt liệu đến đặc
tr ng c ờng độ của BTXM
1.2.Nội dung nghiên cứu
Để nghiên cứu sự ảnh h ởng của cấp phối cốt liệu đến đặc tr ng c ờng
độ của bê tông xi măng, trong ch ơng 2 tác giả sẽ tiến hành nghiên cứu
tổng quan lý thuyết về cấp phối để thấy rõ đ ợc việc nghiên cứu các đ ờng
cong cấp phối lý t ởng của các tác giả và việc ứng dụng nó đối với từng loại
chất kết dính khác nhau, đặc biệt là chất kết dính dùng xi măng( BTXM).
Trong ch ơng 3, tác giả trình bầy tổng quan lý thuyết về BTXM, nh quá
trình thuỷ hóa của xi măng, quá trình rắn chắc và hình thành cấu trúc của
bê tông, các nhân tố ảnh h ởng đên hỗn hợp bê tông và c ờng độ bê tông,
các tính chất cơ bản của bê tông, các ph ơng pháp thiết kế bê tông Sau
đó trong ch ơng 4 tác giả sẽ tiến hành nghiên cứu thực nghiệm trong
phòng thí nghiệm để xác định quan hệ giữa cấp phối cốt liệu đến c ờng độ
t ơng ứng. Tr ớc tiên tác giả sẽ tiến hành thiết kế và thí nghiệm theo
ph ơng pháp của Bôlômây- Xkrămtaev, sau đó sẽ tiến hành thay đổi hàm
l ợng cốt liệu, kích th ớc cốt liệu, hàm l ợng thoi dẹt, trên cở sở lý thuyết

thể tích tuyệt đối để tính toán thiết kế thành phần bê tông xi măng.Sau đó
thí nghiệm đúc mẫu để xác định sự biến đổi đặc tr ng c ờng độ t ơng
ứng.Từ đó đ a ra kết luận và kiến nghị.
!"#$%#$.'()$*+$,-,.$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$2'34#56$>$?'@#$AB$C@!$$


6
Nội dung các ch ơng nh sau:
Ch ơng 1: Mở đầu
Ch ơng 2: Tổng quan về cấp phối
Ch ơng 3: Tổng quan về bê tông xi măng
Ch ơng 4: Thí nghiệm thực nghiệm trong phòng thí nghiệm
Ch ơng 5: Kết luận và kiến nghị.
1.3. Đối tOợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối t ợng nghiên cứu: Nghiên cứu sử dụng các loại cấp phối cốt liệu để
chế tạo BTXM.
- Phạm vi nghiên cứu: Trong thời gian quy định của luận án ( 6 tháng),
phạm vi nghiên cứu đ ợc giới hạn sử dụng một mỏ đá Sunway của Hà Tây
để nghiên cứu.
1.4. PhOơng pháp nghiên cứu
Kết hợp lý thuyết với thực nghiệm trong phòng thí nghiệm để tiến hành
nghiên cứu đề tài.
Qua thời gian học tập nghiên cứu, với sự nỗ lực của bản thân, đ ợc sự
h ớng dẫn của PGS.TS Trần Tuấn Hiệp cùng với sự quan tâm giúp đỡ của
các thầy cô trong bộ môn, trong khoa đến nay luận văn cao học đã hoàn
thành. Tôi xin chân thành cảm ơn và rất mong nhận đ ợc sự giúp đỡ, góp ý
của các thầy cô, các bạn đồng nghiệp trên con đ ờng học tập , công tác và
nghiên cứu tiếp theo.

!"#$%#$.'()$*+$,-,.$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$2'34#5$7$>$.D#5$E!F#$GH$)IJ$J'KL$$

7


Ch ơng 2
Tổng quan về cấp phối
2.I. Mở đầu
Cấp phối hạt là tỷ lệ theo phần trăm(%) khối l ợng các cấp hạt trong
hỗn hợp cốt liệu. Các hạt đ ợc xác định băng các sàng tiêu chuẩn. Một hỗn
hợp cốt liệu có cấp phối tốt có thể đạt đ ợc bằng cách phối hợp các cỡ hạt
khác nhau theo một tỷ lệ hợp lý. Có hai loại cấp phối cốt liệu: Cấp phối liên
tục và cấp phối gián đoạn.
Cấp phối liên tục là cấp phối có tỷ lệ đ ờng kính các cấp hạt bằng 2(
lần):


Cấp phối hạt gián đoạn là cấp phối bỏ đi một số cấp hạt trung gian và
phối hợp với nhau, tỷ lệ đ ờng kính các cấp hạt bằng 6 - 8 (lần)



ở Việt Nam, bộ sàng tiêu chuẩn để phân cấp cốt liệu lớn và bé có kích
th ớc các mắt sàng tăng hoặc giảm dần với tỷ lệ là 2. Cụ thể kích th ớc
mắt sàng tiêu chuẩn của Việt Nam là: 0,15; 0,3; 0,6; 1,2; 2,5; 5; 10; 20;
40;.
Cấp phối hạt của hỗn hợp cốt liệu đ ợc xác định bởi cấp phối hạt của
từng loại cốt liệu( lớn và bé ) và tỷ lệ phối hợp giữa chúng. Một cấp phối hỗn
hợp lý t ởng cần có đồng thời thể tích rỗng bé nhất và tổng tỷ diện bé nhất.
Tuy vậy khó có thể đạt đ ợc một cấp phối nh thế vì để giảm thể tích rỗng

giữa các hạt cần có một l ợng khá lớn các hạt mịn và nh vậy sẽ làm tăng
tổng tỷ diện của hỗn hợp cốt liệu.
2.2. Lý thuyết vể cấp phối
ở nhiều n ớc, đã có nhiều ng ời nghiên cứu thành phần hạt của cáp
phối sỏi sạn hay cấp phối bê tông nhựa, bê tông xi măng theo các dạng
đ ờng cong liên tục khác nhau. Việc nghiên cứu một phần dựa trên cơ sở lý
thuyết, còn phần lớn dựa trên cơ sở thực nghiệm.
2

1
3
2
2
1
====

n
n
d
d
d
d
d
d

8_6
1
3
2
2

1
====

n
n
d
d
d
d
d
d

!"#$%#$.'()$*+$,-,.$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$2'34#5$7$>$.D#5$E!F#$GH$)IJ$J'KL$$


8

2.2.1.Đ ờng cong cấp phối lý t ởng của Fuller
Fuller sau nhiều năm nghiên cứu đã rút ra kết luận: Đ ờng cong của cấp
phối có dạng càng gần với đ ờng parabôn, thì cấp phối đó có độ chặt càng
lớn.
Đ ờng cong cấp phối lý t ởng có dạng sau:
y
2
= p.x
Trong đó: Y - Thành phần hạt lọt qua các lỗ sàng( % ):
x - Kích th ớc của các lỗ sàng ( mm );
p - Hệ số
Nếu một cấp phối mà kích th ớc hạt lớn là 19. 5 mm, thành phần lọt qua
lỗ sàng 19.5 mm là 100 %, thì:

x= 19.5 mm; y= 100%
Thay vào công thức trên, ta đ ợc:
100
2
= p.19,5
p = 523
Nh vậy công thức của đ ờng cong cấp phối lý t ởng là:
y
2
= 523.x
Từ công thức trên có thể tính đ ợc tỷ lệ % lọt qua các lỗ sàng khác nhau.
2.2.2.Công thức cấp phối của Talbot
Theo sự nghiên cứu của Talbot, nếu cấp phối phù hợp với công thức
sau thì đạt đ ợc độ chặt lớn nhất:
P =(d/D)
n
x 100
Trong đó: P - Tỷ lệ % thành phần hạt lọt qua lỗ sàng;
d - Kích th ớc lỗ sàng;
D - Kích th ớc của hạt lớn nhất;
n - hệ số, thông th ờng n = 0.3 ữ 0.5.
Nếu n= 0.5; D= 19.1 mm, thì:
P = (d / 19.1 )0.5 x 100 = 22.9
d

Nh vậy công thức của Fuller và công thức của Talbot là một khi n = 0.5


!"#$%#$.'()$*+$,-,.$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$2'34#5$7$>$.D#5$E!F#$GH$)IJ$J'KL$$

9

2.2.3.Lý thuyết của Weymouth
Theo kết quả nghiên cứu của Weymouth về cấp phối có độ chặt lớn
nhất, thấy rằng: lỗ rỗng giữa các vật liệu hạt có kích th ớc nhất định
th ờng đ ợc chêm bởi các vật liệu hạt có kích cỡ nhất định nhỏ hơn ngay
sau nó, lỗ rỗng còn lại đ ợc chêm bởi các vật liệu có kích cỡ nhỏ hơn nữa.
Nh ng kích th ớc của các vật liệu hạt chêm này không đ ợc lớn hơn khe hở
giữa các vật liệu hạt lớn hơn. Nếu không, thì không lọt qua đ ợc.
MN#5$*O$*%#'$)%)$)P#5$&'Q)$)IJ$J'KL$
Số
hiệu
sàng
Lỗ
sàng

Theo Fuller
hay Talbot
với n = 0.5
Theo Weymouth

Không gian có
thể chiếm (%)
Thể tích thực tế
chiếm(%)
Tỉ lệ % lọt qua
lỗ sàng
Tỉ lệ % lọt
qua lỗ sàng

(1)

(2)

(3)

(4)

(5) = (4)x0.296

(6)= (
5) / 29.6

19.1 19.10 100 100 29.6 100
9.5 9.52 70.5 70.4 20.9 70.4
Số 4 4.76 49.8 49.5 14.7 49.5
Số 8 2.38 35.3 34.8 10.3 34.8
Só 16 1.19 25.0 24.5 7.2 24.5
Số 30 0.59 17.6 17.3 5.1 17.3
Số 50 0.295 12.5 12.2 3.6 12.2
đ ờng cong cấp phối tốt nhất có Dmax = 19.1 mm
0
10
20
30
40
50
60
70

80
90
100
0.001 0.01 0.1 1 10 100
Kích th ớc lỗ sàng( mm )
Tỷ lệ % lọt qua lỗ sàng
!"#$%#$.'()$*+$,-,.$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$2'34#5$7$>$.D#5$E!F#$GH$)IJ$J'KL$$


10
Số 100

0.149 8.8 8.6 2.5 8.6
Số 200

0.047 6.1 6.1 1.8 6.1
Qua bảng trên ta thấy: Kết quả của 3 lý thuyết trên chênh nhau rất nhỏ.
2.2.4. Lý thuyết cấp phối tốt nhất của B.B. Okhônina và N.N. Ivanov (
Liên Xô )$
Dựa trên cơ sở thực nghiệm, B.B. Okhôtina đã xác định đ ợc những điểm
cơ bản sau đây:
a).Độ rỗng của các cấp phối làm bằng một số thành phần hạt ( ví dụ cát
và đá dăm ), trong đó các hạt có kích cỡ gần nhau và chênh nhau 2 lần, sẽ
nh nhau khi tỉ lệ khối l ợng của các loại hạt trong cấp phối bằng nhau. Nói
một cách khác, khi cùng tăng hoặc cùng giảm kích th ớc của tất cả các loại
hạt với số lần nh nhau, thì độ rỗng sẽ không thay đổi.
b).Độ rỗng của cấp phối sẽ nhỏ nhất, nếu kích th ớc các loại hạt chèn
vào lỗ rỗng của các loại hạt to hơn lần l ợt giảm đi 16 lần và khối l ợng của
loại hạt sau ( nhỏ hơn ) bằng 43 % khối l ợng của các loại hạt tr ớc ( lớn
hơn ), nh vậy có nghĩa là: Nếu hạt to có kích th ớc 16- 32 mm, thì các loại

hạt sau có kích th ớc lần l ợt là 1-2; 0.06- 0.12; 0.004 - 0.008mm và khối
l ợng của hạt 1 - 2 mm bằng 43% khối l ợng của hạt 16 - 32 mm, khối
l ợng của hạt 0.06 - 0.12 mm bằng 43% khối l ợng của hạt 1 2 mm và
cứ nh thế
c).Khi chọn một cấp phối có các loại hạt có kích th ớc chênh nhau 1/8,
1/4 và 1/2 lần, thì độ rỗng của cấp phối sẽ lớn hơn và khối l ợng của vật
liệu hạt nhỏ chèn vào sẽ phải tăng lên. Nh vậy, khi chèn vào lỗ rỗng bằng
những loại hạt lần l ợt nhỏ đi 8 lần, 4 lần và 2 lần, thì để cấp phối có độ
chặt lớn nhất khối l ợng của các loại hạt sau( nhỏ hơn ) lần l ợt phải bằng
55%, 66% và 81% khối l ợng của loại hạt tr ớc ( hạt to hơn ).
d).Nếu ta chộn thêm vào cấp phối trên( theo b,c ) bất kỳ loại hạt trung
gian nào, thì độ rỗng sẽ tăng lên. Nh ng, nếu chộn thêm vào cấp phối loại
vật liệu mà thành phần vả tỉ lệ khối l ợng các loại hạt giống nhau nh cấp
phối đó, thì độ rỗng của nó sẽ không thay đổi
e).Từ mục b,c có thể dẽ dàng thấy rằng: Các loại hạt có kích th ớc chênh
nhau 16 lần và 4 lần, thỉ tỉ lệ khối l ợng là 0.43 ( 43%) và
43.0

= 0.66 (
66%). Nh vậy, nếu các loại hạt chênh nhau 2 lần, thì tỉ lệ khối l ợng của
chúng sẽ là
66.0
= 0.81 (81%).
Gọi K là trị số % này, K biểu thị tỷ lệ khối l ợng giảm dần của các loại
hạt, nên gọi là hệ số khối l ợng giảm dần.
!"#$%#$.'()$*+$,-,.$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$2'34#5$7$>$.D#5$E!F#$GH$)IJ$J'KL$$


11
Nếu cấp phối mà các loại hạt có kích th ớc chênh nhau 16 lần và K=

0.25- 0.43- 0.50, thì cấp phối mà các loại hạt có kích th ớc chênh nhau 2
lần sẽ có
K =
4
24.0
-
4
43.0
-
4
50.0
= 0.7- 0.81 - 0.84.
Giáo s N.N. Ivanov đã áp dụng phạm vi của hệ số K trên vào việc chọn
thành phần cấp phối hạt của bê tông nhựa, thấy rằng độ rỗng chỉ thay đổi
tối đa 1.5%. Nếu mở rộng thêm K = 0.65 - 0.90, thì độ rỗng chỉ thay đổi
khoảng 2%. Dựa vào nguyên tắc đó và dựa vào thí nghiệm, giáo s N.N.
Ivanov đã định ra đ ờng cong giới hạn của câp phối. Bất kỳ một cấp phối
nào có đ ờng cong năm trong phạm vi giới hạn đó đều có độ chặt t ơng đối
lớn. Qua nhiều lần thí nghiệm, đã xác nhận rằng: Nói chung, tất cả các
đ ờng cong của cấp phối đất, đá hay cấp phối bê tông nhựa hay BTXM
nằm trong phạm vi của đ ờng cong giới hạn đều cho kết quả hoàn toàn
thoả mãn.

Nh ng c ờng độ của câp phối không chỉ quyết định ở độ chặt mà còn
quyết định ở lực dính và hệ số ma sát. Vì vậy, quan trọng không phải chỉ là
độ rỗng nhỏ nhất mà còn là độ lớn của vật liệu và hàm l ợng các loại hạt
nhỏ( chất kết dính ). Các loại hạt nhỏ sẽ có ảnh h ởng khác nhau khi dùng
nó vào trong cấp phối đất, đá hay trong cấp phối có chất liên kết gia cố.
Khi cốt liệu chủ yếu to, thì hệ số ma sát sẽ tăng; vì thế, cốt liệu của cấp
phối càng lớn, thì môđun biến dạng của nó càng cao. Vì vậy, trong nhiều
tr ờng hợp, có thể sử dụng hợp lý cấp phối không liên tục, trong đó các loại
vật liệu hạt chèn lỗ rỗng nhỏ hơn 6- 8 lần các thành phần hạt lớn nhất.
Nh ng khi vận chuyển loại cấp phối không liên tục này( đặc biệt khi không
có chất kết dính), thì dễ có hiện t ợng phân tầng.
đ ờng cong cấp phối tốt nhất
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Lỗ sàng ( mm )
Tỷ lệ lọt qua sàng (%)
100 64 32 16 8 4 2 1 0.5 0.25 0.12 0.06 0.03
0.015 0.008
k=0.65

k=0.7
k=0.81
k=0.9
!"#$%#$.'()$*+$,-,.$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$2'34#5$7$>$.D#5$E!F#$GH$)IJ$J'KL$$


12
2.3. Việc sử dụng cấp phối với các chất kết dính khác nhau
Trên đây là các lý thuyết về cấp phối tốt nhất và nó đã đ ợc ứng dụng
trong rất nhiều lĩnh vực xây dựng khác nhau từ trứơc đến nay. Tuỳ thuộc
vào chất kết dính mà ta có các sản phẩm khác nhau trong xây dựng đ ờng
ô tô từ cấp thấp đến cấp cao hoặc trong các lĩnh vực xây dựng khác. Nh :
2.3.1.Hỗn hợp dùng đất làm chất kết dính
Việt Nam từ lâu đã sử dụng câp phối để làm mặt đ ờng và móng đ ờng
và đã lập thành quy trình kỹ thuật thi công và nghiệm thu mặt đ ờng cấp
phối 22TCN 07 - 77, trong đó sử dụng lý thuyết tốt nhất của N.N. Ivanov và
có xét đến điều kiện khí hậu của Việt Nam và l u ý đối với những cấp phối
mà trong đó đất đ ợc làm chất dính kết, thì ngoài việc chọn cấp phối hợp lý
với vật liệu hạt sắc cạnh, lớn nhất có thể, ta còn phải xác định hàm l ợng
đất dính cần thiết và đủ để dính kết các cốt liệu( trong đó có xét đến điều
kiện khí hâụ ). Vì nếu hàm l ợng đất dính quá nhiều sẽ làm cho cấp phối
mất tính dính khi ẩm ớt và làm giảm hệ số ma sát và mô đun biến dạng
của cấp phối.Do đó có thể phân chia làm 2 loại cấp phối chủ yếu sau:
- Cấp phối dùng để rải lớp d ới của mặt đ ờng hay móng đ ờng: Trong
tr ờng hợp này, lớp cấp phối không chịu tác dụng trực tiếp của bánh xe, lực
ngang rất nhỏ, nên yêu cầu về độ ổn định với quan trọng hơn là yêu cầu về
lực dính.Do đó khi thi công, nên dùng loại cấp phối có cốt liệu to, đồng đều
và cần phải khống chế chặt chẽ các thành phần hạt nhỏ.
- Cấp phối dùng để rải mặt đ ờng: Trong tr ờng hợp này lớp cấp phối
chịu tác dụng trực tiếp của bánh xe và của ngoại giới, nên cần phải có lực

dính nhất định để chống lực ngang. Vì vậy trong cấp phối phải có tỉ lệ hạt
nhỏ và đất dính nhất định, nhiều hơn so với loại cấp phối dùng làm lớp
móng.
Trong cấp phối, ngoài việc khống chế các thành phần hạt ra, còn phải
tuỳ điều kiện khí hậu và vị trí lớp cấp phối mà khống chế chỉ số dẻo và giới
hạn nhão.
2.3.2. Hỗn hợp bê tông nhựa
Thành phần câp phối của bê tông nhựa đã đ ợc nghiên cứu từ lâu. Có
nhiều ph ơng pháp chọn cấp phối cho bê tông nhựa, nh ng đều thông nhất
trên một nguyên tắc cơ bản là bảo đảm cho cốt liệu khoáng vật đạt đ ợc độ
chặt lớn nhất và bảo đảm độ rỗng còn d của hỗn hợp bê tông nhựa đạt
đ ợc trị số quy định.
!"#$%#$.'()$*+$,-,.$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$2'34#5$7$>$.D#5$E!F#$GH$)IJ$J'KL$$


13
Giáo s N.N. Ivanốp đề nghị nên dùng cấp phối hỗn hợp bê tông nhựa,
trong đó kích th ớc của mỗi cỡ hạt tuần tự giảm đi 2 lần và hệ số khối l ợng
giảm dần lấy từ 0.65 - 0.9. Đ ờng cong của cấp phối của hỗn hợp có độ
chặt tốt nhất có dạng:
.RO#5$CS> a - khối l ợng của cỡ hạt đầu tiên ( cỡ hạt lớn nhất);
k - Hệ số khối l ợng giảm dần;
n - Số cỡ hạt trong hỗn hợp có kích th ớc giảm dần theo tỉ lệ 1: 2
Khối l ợng của mỗi cỡ hạt tiếp theo ax tính theo công thức:
a
x
= a. k
x-1

Vào những năm gần đây nhiều nhà nghiên cứu cho rằng các loại hỗn

hợp bê tông nhựa có cấp phối hạt nh ở trên chứa quá nhiều bột khoáng,
do đó chứa quá nhiều chất liên kết asphan. L ợng chất liên kết asphan này
ngoài việc kêt dính các cốt liệu khoáng vật và lấp các lỗ rỗng của hỗn hợp
còn thừa nhiều, do đó sẽ đẩy các hạt cát và các viên đá dăm xa nhau ra,
làm cho bê tông nhựa có độ dẻo lớn và tính chịu cắt kém.
C các n ớc ph ơng tây ph ơng pháp thịnh hành để chọn cấp phối cho
bê tông nhựa là đ ờng cong câp phối theo ph ơng trình của Talbot P
=(d/D)
n
x 100, trong đó số mũ n lấy bằng 1/ 1.5 ữ 1/3 cho 2 đ ờng cong giới
hạn trên và giới hạn d ới của phạm vi cấp phối sử dụng cho bê tông nhựa.
Trong những năm gần đây ở Mỹ, Đức và Pháp có xu h ớng dùng đ ờng
cong giới hạn của cấp phối chứa hàm l ợng hạt nhỏ ít hơn và hàm l ợng
hạt lớn nhiều hơn so với đ ờng cong của Fuller để đảm bảo độ bám giữa
bánh xe và mặt đ ờng. ở Anh cấp phối của bê tông nhựa chọn khác với
quan điểm của các n ớc trên. Các nhà nghiên cứu của Anh cho rằng để
mặt đ ờng bê tông nhựa đ ợc lâu bền, điều quan trọng là mặt đ ờng bê
tông nhựa phải không thấm n ớc. Vì thế xu h ớng ở Anh là dùng cấp phối
chứa ít l ọng hạt lớn để chế tạo bê tông nhựa và để tăng c ờng sức bám
giữa bánh xe và mặt đ ờng.
C miền bắc n ớc ta, vào mùa hè từ tháng 5 đến tháng 9 mặt đ ờng bê
tông nhựa vừa chịu tác động của nhiệt độ cao ( nhiệt độ mặt đ ờng lên đến
60- 70oC) vừa chịu tác dụng th ờng xuyên của n ơc m a, vì thế thành
phần cấp phối hỗn hợp bê tông nhựa phải làm thế nào để có thể chịu đựng
đ ợc cả 2 điều kiện bất lợi trên. Theo công trình nghiên cứu của tác giả
1
)1(100


=

n
k
k
a
!"#$%#$.'()$*+$,-,.$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$2'34#5$7$>$.D#5$E!F#$GH$)IJ$J'KL$$


14
Trần Đình Bửu( một số vấn đề về tính chất cơ - lý- hóa có kể đến tính l u
biến của bê tông nhựa dùng ở miền khí hậu nóng và m a nhiều- luận án
phó tiến sĩ ) thì cấp phối bê tông nhựa hạt nhỏ , chứa l ợng đá dăm từ 35 -
45 %( cỡ hạt > 5mm) và l ợng bột khoáng từ 6 - 10% để làm lớp trên của
mặt đ ờng. Với loại hỗn hợp này các chỉ tiêu cơ lý của bê tông nhựa khi
chịu tác động đồng thời và lâu dài của n ớc và nhiệt độ đạt đ ợc các trị số
tốt nhất, rất phù hợp với các điều kiện khí hậu của n ớc ta.
2.3.3.Hỗn hợp bê tông xi măng
Bê tông xi măng là vật liệu đá nhân tạo sử dụng chất kết dính vô cơ với
các thành phần khác nhau nh cốt liệu lớn, nhỏ, n ớc và có thể có cả phụ
gia. Các thành phần này khi phối hợp nhào chộn theo theo các tỷ lệ khác
nhau cùng với ph ơng pháp chế tạo thích hợp sẽ cho loại bê tông có những
tính chất phù hợp. BTXM đ ợc sử dụng rất phổ biến trong nhiều lĩnh vực
nh giao thông, xây dựng, thuỷ lợi, thuỷ điện Chính vì vậy mà từ tr ớc đến
nay, có rất nhiều tác giả nghiên cứu về BTXM dựa trên các ph ơng pháp
thực nghiệm và lý thuyết về thành phần bê tông.
2.3.3.1.Các ph%ơng pháp thực nghiệm thành phần bê tông
1.Nghiên cứu của Feret
Feret ( ng ời Pháp) đã tiến hành các nghiên cứu quan trọng( 1892-
1896) và tầm quan trọng của nó có tác dụng quyết định đối với phát minh
các định luật về bê tông.
Nghiên cứu này rất rộng chủ yếu trên độ chặt của cát và của vữa, n ớc,

sự so sánh c ờng độ của các loại vữa, làm rõ ảnh h ởng của tính chất của
cát và thành phần; nó cho phép lập ra một mối quan hệ giữa c ờng độ và
l ợng n ớc của hỗn hợp.
Feret đã nghiên cứu trên các hỗn hợp của 3 loại cát: to G, vừa M, nhỏ F,
với biểu đồ tam giác của các hỗn hợp.
Trong một tam giác cân có đỉnh là G, M, F một điểm P xác định hỗn hợp
của các đ ờng song song đ ợc dẫn từ P trên cạnh của tam giác GMF,
Feret đã tìm thấy rằng một hỗn hợp ba thành phần bằng nhau có độ đặc
chắc khoảng 0.61 và rằng độ đặc chắc cực đại (0.64) đã đạt đựoc đối với
một hỗn hợp không bao gồm các hạt trung bình, còn các hạt mịn và các hạt
lớn có tỷ lệ t ơng ứng là 1/3 và 2/3.
Nh vậy, Feret đã làm rõ sự v ợt trội của cấp phối không liên tục và điều
kiện cần thiết để có một hỗn hợp đồng nhất hoàn toàn. Ngoài ra Feret còn
cho thấy rằng độ rỗng sinh ra do n ớc trộn bốc hơi không cần thiết cho sự
!"#$%#$.'()$*+$,-,.$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$2'34#5$7$>$.D#5$E!F#$GH$)IJ$J'KL$$


15
đông kết sẽ lớn hơn với cát mịn. Khi nghiên cứu về c ờng độ và độ đặc bền
vững của vữa Feret đã kết luận hỗn hợp không có hạt trung bình cho độ
chặt lớn nhất.
2.Ph%ơng pháp mô đunđộ nhỏ của ABRAMS
Năm 1918 một ph ơng pháp có hệ thống để tính toán các công thức của
các hỗn hợp bê tông đã đ ợc công bố bởi ABRAMS. Đặc tính của ph ơng
pháp này là nó hầu nh hoàn toàn thực hiện và đ ợc dựa trên một số lớn
các thí nghiệm.
a. Tỉ lệ n%ớc / xi măng - Quy luật về c%ờng độ
ABRAMS đề ra giả thiết một hỗn hợp bê tông phải đ ợc phối hợp, sao
cho nó dễ đổ trong các điều kiện nào đó đã cho và rằng nó phải thể hiện
c ờng độ nén xác định. Ông ta đ a ra quy luật về c ờng độ bê tông theo

cách sau:
Quan hệ tìm đ ợc với c ờng độ nén có thể viết d ới dạng:
.RO#5$CS> R
jb
: C ờng độ nén ở tuổi xem xét, j : ngày tuổi bê tông.
N\X : Tỉ lệ n ớc / ximăng theo trọng l ợng.
A : Hằng số thực nghiệm.
B : Hằng số phụ thuộc đặc tính của vật liệu, đặc biệt của xi
măng và tuổi khi thí nghiệm.
b. Công thức của l%ợng n%ớc cần thiết của ABRAMS
Một khi đã xây dựng đ ợc công thức thực nghiệm biểu thị quan hệ giữa
c ờng độ và tỷ lệ N / X, thì phải xác tỷ lệ xi măng / cốt liệu nó sẽ cho tỷ lệ
n ớc / xi măng hơn mức n ớc cần thiết.
Để làm việc này ABRAMS đã lập công thức cho l ợng cần thiết có sự
liên quan của yếu tố thành phần hạt đ ợc gọi là mô đun độ nhỏ.
Công thức đối với n ớc cần thiết là:



$.RO#5$CS$$$E : Thể tích n ớc ( N ), C : Thể tích xi măng ( X )
P : Tỷ lệ n ớc / xi măng đối với độ sụt thông th ờng ( N/X )
(N/X)
1.26
0.3n
p
2
3
'
D
MnC

E
+=

[ ]
XN
x
x
jb
B
A
B
A
R
/

==
!"#$%#$.'()$*+$,-,.$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$2'34#5$7$>$.D#5$E!F#$GH$)IJ$J'KL$$


16
N : Tỷ lệ cốt liệu / xi măng.
D : độ sệt t ơng đối, tức là tỷ lệ giữa l ợng n ớc thực tế đ ợc sử
dụng với l ợng n ớc cho độ sụt bằng 3cm.
3.Thành phần hạt của VALETTE
VALETTE đã đề xuất một ph ơng pháp chủ yếu là thực nghiệm, tuy
nhiên nó cần một số tính toán dự bị, ph ơng pháp này thuộc các ph ơng
pháp thực nghiệm. Quy luật về cấp phối liên tục nói chung không dẫn tới bê
tông đặc chắc nhất. Vì vậy VALETTE đã đề xuất ph ơng pháp này gọi là
liều l ợng bê tông có độ đặc chắc cao nhất hoặc liều l ợng bê tông có
l ợng cát ít nhất hoặc liều l ợng bê tông có cấp phối gián đoạn.

Trong tr ờng hợp thông th ờng có hai loại cốt liệu:
+ Cát (ví dụ: 0/5mm)
+ Đá ( sỏi) luôn thể hiện sự không liên tục với cát, ví dụ đá (sỏi) 16/25
mm.
Đầu tiên chuẩn bị vữa đặc với l ợng xi măng tối thiểu. Vữa này đạt đ ợc
bằng cách đo các lỗ rỗng của cát ớt và lấp đầy thể tích của các lỗ rỗng
bằng một thể tích ngang bằng của hồ toàn xi măng( Vx = Vrcát).
Sau đó thêm nhiều nhất sỏi ớt phù hợp với thể tích đổ tạo đ ợc sự làm
ớt đầy đủ, cho phép đổ khuôn đầy, với việc thi công dễ dàng trong điều
kiện ở công tr ờng. Nh vậy bê tông đặc ít cát nhất.
Để xác định liều l ợng yêu cầu, luôn xác định tr ớc và nội dung cao hơn
liều l ợng tìm đ ợc băng ph ơng pháp này, ng ời ta thay thể tích rỗng có
điều chỉnh, t ơng ứng bằng một thể tích thực tế của cát ớt.
Để kiểm tra, tiến hành trộn một mẻ bê tông với thành phần đã xác định;
đánh giá chất l ợng của sản phẩm so với chất l ợng mong muốn và bằng
cách đo tỷ trọng của bê tông t ơi.
2.3.3.2.Ph%ơng pháp lý thuyết về thành phần bê tông
Chúng ta đã đ ợc biết các ph ơng pháp xác định thành phần bê tông
chủ yếu là thực nghiệm và kinh nghiệm. Nh ng có nhiều ý kiến , ý định cho
thành phần lý thuyết của bê tông. Chúng ta sẽ xem xét một vài ph ơng
pháp.
1.Ph ơng pháp Fuller và Thompson
Ph ơng pháp này đã đ ợc xếp loại là ph ơng pháp kinh nghiệm.
!"#$%#$.'()$*+$,-,.$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$2'34#5$7$>$.D#5$E!F#$GH$)IJ$J'KL$$


17
Nh ng nó có cơ sở là ph ơng pháp lý thuyết và điều đó giải thích vị trí mà
chúng đã giành cho nó. Fuller- Thompson bằng các thí nghiệm đã đi đến kết
luận là tồn tại một vài đ ờng cong hạt lý t ởng. Họ đã thấy rằng các đ ờng

cong này là các thành phần elíp ở phần thấp nhất và sau đó tiếp tục là đoạn tiếp
tuyến với đoạn cong đó.
Sau đó Fuller- Thompson đã phát hiện là các đ ờng cong thành phần
hạt gần với hình parabon mà ph ơng trình là:
Pt = (d / D )1/2
Trong đó: Pt là l ợng lọt sàng
D là kích th ớc lớn nhất của hạt.
2.Đ%ờng thành phần hạt hình parabon
ý t ởng đ ờng thành phần hạt hình parabon của Fuller, ông ta ám chỉ
rằng một cỡ cốt liệu nhỏ hơn cốt liệu có độ lớn đã cho phải bằng căn bậc 2
của d/D đã đ ợc nhắc lại bởi các nghiên cứu của Popovice đã chứng minh
rằng quan hệ đ ợc đề nghị bởi Fuller thực tế chỉ thể hiện một tr ờng hợp
của một họ đ ờng cong có mức khác nhau (mức r )
Popovice đã đề nghị công thức sau:
Pt = (d/D)1/r
Trong đó r có thể khác 1/2 đ ợc gọi là thành phần hạt hình parabon.
$7:6:$/P$C!#$CT$#'U$
Popovice đã chứng minh rằng mô đun độ nhỏ của bất kỳ thành phần hạt
parabon nào đều cho bởi công thức:
Mfn = 3.32 [ log(10D) 0.4343 r ( 1- 10D)1/2]
Hoặc bằng công thức đơn giản hóa: MFn= 3 log ( 10D) 0.95r
Nh vậy mô đun độ nhỏ của cát ảnh h ởng lớn đến thành phần của bê
tông.
7:7$2P#5$&'Q)$&'V#'$J'@#$'(&$)WF$MO1OAXY$
Bolomey đã nhận thấy rằng các hỗn hợp đạt đ ợc bằng ph ơng pháp
của Fuller cho bê tông t ơng đối cứng, ông đã đề nghị sự cải biên sau đây
đối với parabon Fuller:
Pt = f + (1- f )(d / D )1/2
Trong đó f là một hằng số kinh nghiệm, các ký hiệu khác có cùng ý
nghĩa nh ở công thức của Fuller. Giá trị của f đ ợc chọn sao cho nó càng

!"#$%#$.'()$*+$,-,.$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$2'34#5$7$>$.D#5$E!F#$GH$)IJ$J'KL$$


18
lớn khi mức độ dễ đổ mong muốn càng tốt, sao cho ng ời ta có đ ợc những
tỷ lệ lớn nhất trong các cỡ hạt bé nhất.
Ph ơng trình trên có thể áp dụng cho bình th ờng cho tất cả các vật
liệu rắn tạo nên hỗn hợp. Nh ng trong thực tế đ ờng cong thành phần hạt
của xi măng là không thể biến đổi. Bolomey cũng chỉ áp dụng quan hệ này
cho các hạt lớn hơn 0.1 mm.
Trong tr ờng hợp này đối với một thành phần xi măng X theo trọng
l ợng, ng òi ta đạt đ ợc:
P = ( Pt- X) / (1- X)
P : Thành phần trọng l ợng của riêng cốt liệu có đ ờng kính d, trong khi
đó Pt biểu thị thành phần thành phần trọng l ợng của tất cả chất răn, trong
đó có xi măng(X)
BOLOMEY đã cho các giá trị của f mà ng ời ta đánh giá là thích hợp và
đ ợc trình bầy trong bảng sau:
Cốt liệu loại bê tông Các giá trị của f
Loại bê tông
Bê tông đ ợc
chấn động
Bê tông mềm
Bê tông cốt thép

Bê tông chảy
Bê tông bơm
Các hạt sỏi 0.06 đến 0.08 0.1 0.12
Các hạt đá nghiền 0.08 đến 0.1 0.12 đến 0.14 0.14 đến 0.16

2.3.3.3. Việc sử dụng cấp phối cốt liệu cho thiết kế BTXM ở Việt Nam
a. Lý thuyết cấp phối
C"Việt Nam về lý thuyết cũng dùng các ph ơng trình đ ờng cong cấp
phối liên tục của Fuller và Bôlômây. Hàm l ợng các hạt trong một cấp phối
liên tục có thể xác định theo các ph ơng trình sau:
- Ph ơng trình Fuller : Yi = 100 (di / D)0,5
- Ph ơng trình Bôlômây : Yi = A + (100 - A) (di / D)0,5
Trong đó : di là cỡ hạt mắt sàng i (mm)
D là cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu (mm);
A là hệ số đặc tr ng chất l ợng cốt liệu A = 10 ữ 15%;
Yi là l ợng lọt sàng qua mắt sàng di(%)


!"#$%#$.'()$*+$,-,.$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$2'34#5$7$>$.D#5$E!F#$GH$)IJ$J'KL$$


19
b. TCVN 1771- 1987
Việc để đạt đ ợc một cấp phối liên tục nh ở trên là rất khó khăn và tốn
kém trong sản xuất, do đó trong thực tế thành phần hạt của cốt liệu lớn
đ ợc xác định thông qua thí nghiệm sàng đá hoặc sỏi trên bộ sàng tiêu
chuẩn có kích th ớc lỗ sàng di = 70, 40, 20, 10 và 5 mm; hoăc bộ sàng
theo tiêu chuẩn quốc tế phù hợp; xác đinh ai; và Ai rồi vẽ đ ờng quan hệ Ai
và di.
Sau khi thí nghiệm xác định đ ờng kính lớn nhất Dmax và đ ờng kính
nhỏ nhất Dmin của cốt liệu. Dmax t ơng ứng với cỡ sàng có l ợng sót tích
luỹ nhỏ hơn và gần với 5% nhất. Dmin t ơng ứng với cỡ sàng có l ợng sót
tích luỹ gần với 95% nhất. Các trị số lý thuyết trên có thể lẻ, cho phép lấy
các trị số tròn số phù hợp với cỡ sàng thí nghiệm. Với tiêu chuẩn Việt Nam
(TCVN- 1771-87) quy định l ợng sót tích luỹ là gần 10%. L ợng sót tích luỹ

của cốt liệu lớn( đá, sỏi) theo tiêu chuẩn TCVN- 1771-87 nằm trong phạm
vi sau:
Tuỳ theo độ lớn của hạt, đá dăm, sỏi và sỏi dăm đ ợc phân ra các cỡ
sau:
5 đến 10 mm;
lớn hơn 10 đến 20 mm;
lớn hơn 20 đến 40 mm;
lớn hơn 40 đến 70 mm.
d 1.25 D
max

D
max
0.5(D
max
+D
min
)

D
min
L ợng sót tích luỹ,% 0 0-10 40-70 90-100
biểu đồ cấp phối hạt
0
10
20
30
40
50
60

70
80
90
100
Lỗ sàng(mm)
l ợng lọt sàng(%)
Pt Fuller
Pt Bôlômây, A=10
0.06 0.125 0.25 0.5 1 2 4 8 16 32 64 100
PT Bôlômây, A=15
!"#$%#$.'()$*+$,-,.$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$2'34#5$7$>$.D#5$E!F#$GH$)IJ$J'KL$$


20
Tuy nhiên tuỳ theo thoả thuận giữa các bên có thể cung cấp đá dăm, có
cỡ hạt từ 3 10mm; 15 20mm; 25 40mm và cỡ hạt lớn hơn 70 mm.
Theo sự thoả thuận giữa các bên, cho phép cung cấp đá dăm, sỏi và sỏi
dăm ở dạng hỗn hợp hai hoặc hơn hai cỡ hạt tiếp giáp nhau.
Thành phần hạt của mỗi cỡ hạt hoặc hỗn hợp vài cỡ hạt phải có đ ờng
biểu diễn thành phần hạt nằm trong vùng giới hạn của biểu đồ sau:

Ngoài TCVN 1771- 1987, trong các tiêu chuẩn quốc tế phạm vi quy định
thành phần hạt đ ợc lập cho từng đ ờng kính hạt lớn nhất khác nhau và
đ ợc kiểm tra trên toàn bộ giải hạt giống nh kiểm tra cát.
Thành phần hạt đá( sỏi ) theo ASTM
Kích th ớc 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
o
4
4.75
N
o
8
2.36mm
2 in-N
o
4
50 4.75 mm

95-100

- 37-70 - 10-30 - 0-5
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


Biểu đồ thành phần hạt
0
10

20
30
40
50
60
70
80
90
100
Lỗ sàng (mm )
L ợng sót tích luỹ (%)
Dmin 1/2( Dmax + Dmin ) Dmax 1.25 Dmax
Miền giới hạn
!"#$%#$.'()$*+$,-,.$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$2'34#5$7$>$.D#5$E!F#$GH$)IJ$J'KL$$


21
Đối với cát, TCVN 338-346-86 quy định thành phần phải nằm trong
phạm vi cho phép theo bảng sau:
Cỡ sàng(mm) 5 2.5 1.2 0.6 0.3 0.15
Sót sàng tích luỹ
theo quy phạm %

0 0 15 35 70 85
0 20 45 70 90 100

Thành phần hạt cát theo ASTM D43-86 nh sau:
Kích th ớc
lỗ sàmg
3/8 in

9.5mm

N
o
4
(4.75)

N
o
8
(2.36)

N
o
16
(1.18)

N
o
50
(0.9)
N
o
100
(0.15)

L ợng lọt sàng
%
100 85-100

10-40 0-10 0-5 0
2.4.Kết Luận
- Nh vậy từ tr ớc đến nay đã có rất nhiều tác giả nghiên cứu về lý thuyết
cấp phối. Tuy nhiên, trong thực tế vẫn còn tồn tại một số vấn đề nh :
- Giữa lý thuyết cấp phốiđ ờng nh các đ ờng cong cấp phối liên tục của
Fuller, Tabot, Bôlômây và thực tế sử dụng theo TCVN 1771-87 là có sự
khác biết rõ rệt.
- Việc ứng dụng các đ ờng cong cấp phối tốt nhất của giáo s N.N. Ivalop
trong thiết kế bê tông nhựa tông nhựa lảy sinh vấn đề là các loại hỗn hợp
bê tông nhựa có cấp phối hạt nh nghiên cứu của Ivalop chứa quá nhiều
bột khoáng, do đó chứa quá nhiều chất liên kết asphan. L ợng chất liên kết
Miền giới hạn cấp phối hạt của cát
0
20
40
60
80
100
Lỗ sàng (
mm)
L ợng sót tích luỹ(%)
0.15 0.6 1.2 2.5
!"#$%#$.'()$*+$,-,.$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$2'34#5$7$>$.D#5$E!F#$GH$)IJ$J'KL$$


22
asphan này ngoài việc kêt dính các cốt liệu khoáng vật và lấp các lỗ rỗng
của hỗn hợp còn thừa nhiều, do đó sẽ đẩy các hạt cát và các viên đá dăm
xa nhau ra, làm cho bê tông nhựa có độ dẻo lớn và tính chịu cắt kém.Chính
vì vậy mà ở các n ớc khác nh Mỹ, Đức, Pháp có xu h ớng dùng đ ờng

cong giới hạn của cấp phối chứa hàm l ợng hạt nhỏ ít hơn và hàm l ợng
hạt lớn nhiều hơn so với đ ờng cong của Ivalop hay của Fuller để đảm bảo
độ bám giữa bánh xe và mặt đ ờng.
- Ngoài ra tác giả còn nhận thấy là ở mỗi quy trình hay quy định lại yêu cầu
một hàm l ợng thoi dẹt khác nhau, nh trong TCVN 1771- 1987 hàm l ợng
hạt thoi dẹt không đ ợc v ợt quă 35%, trong chỉ dẫn kỹ thuật " Chọn thành
phần bê tông các loại " số 778/1998/QĐ-BXD của Bộ Xây dựng thì quy định
hàm l ợng thoi dẹt phải d ới 15% và trong sổ tay t vấn giám sát chất
l ợng XDCT giao thông của Viện khoa học công nghệ - Bộ giao thông vận
tải thì lại quy đinh hàm l ợng này không quă 25%. Từ đấy đặt ra vấn đề
phải nghiên cứu ảnh h ởng của hàm l ợng thoi dẹt đến đặc tr ng c ờng độ
của BTXM.
Nh vậy việc nghiên cứu ảnh h ởng của cấp phối cốt liệu đến c ờng độ
của BTXM đối với từng loại vật liệu cụ thể ở Việt Nam là rất cần thiết.
!"#$GZ#$.'()$*+$,-,.$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$2'34#5$8$>$.D#5$E!F#$GH$M.[/$$
$

23


Ch ơng 3
Tổng quan về bê tông xi măng
3.I.Khái niệm chung
Bê tông xi măng là vật liệu đá nhân tạo nhận đ ợc bằng cách tạo hình và
làm rắn chắc hỗn hợp đ ợc lựa chọn hợp lý của xi măng, n ớc, cốt liệu( cát,
sỏi hay đá dăm) và phụ gia. Các thành phần này khi phối hợp nhào chộn
theo theo các tỷ lệ khác nhau cùng với ph ơng pháp chế tạo thích hợp sẽ
cho loại bê tông có những tính chất phù hợp. Ngay từ khi xuất hiện, Bê tông
đã có những u điểm nổi trội so với những loại vật liệu khác:
- Bê tông có c ờng độ chịu nén cao, dính bám tốt với thép và có cùng hệ

số giãn nở vì nhiệt băng với thép, chính vì vậy mà chúng bỗsung cho nhau
trong bê tông cốt thép, tạo nên rất nhiều ứng dụng quan trọng trong xây
dựng. Ngoài ra có thể chế tạo đ ợc bê tông có những yêu cầu tính chất kỹ
thuật mong muốn nh c ờng độ, khối l ợng thể tích, cũng nh các tính chất
đặc biệt khác.
- Giá thành hợp lý, bền vững, và ổn định với n ớc, nhiệt độ, độ ẩm
- Với tốc độ phát triển nh hiện nay cho thấy: Công nghệ chế tạo bê tông
hoàn toàn có thể tự động hóa.
- Có thể sử dụng vật liệu địa ph ơng đơn giản, dễ kiếm, giá thành rẻ.
- Sản phẩm bê tông đ ợc sử dụng đa dạng trong nhiều lĩnh vực.
Tuy vậy, bê tông cũng tồn tại một số nh ợc điểm nh : Khi chế tạo bê tông
khối lớn, do l ợng xi măng dùng nhiều nên xuất hiện ứng suất nhiệt, làm
giảm chất l ợng bê tông, c ờng độ chịu kéo của bê tông nhỏ, bê tông có
c ờng độ nén cao thì th ờng rất nặng.Ngoài ra bê tông còn cách âm, cách
nhiệt kém.
Ngày nay BTXM càng trở lên phổ biến và đ ợc ứng dụng trong rất nhiều
các công trình nh : Cầu đ ờng, nhà dân dụng, nhà công nghiệp, bến cảng,
sân bay, các công trình thuỷ lợi Tuỳ theo từng lĩnh vực mà có các yêu cầu
về BTXM khác nhau, nh :
- Bê tông có yêu cầu đồng thời c ờng độ nén và uốn ( bê tông làm đ ờng,
sân bay và một số kết cấu xây dựng khác ), với bê tông này th ờng chỉ nên
dùng hỗn hợp bê tông có độ sụt thấp ( hợp lý ĐS= 2 4, max ĐS= 8 ).
!"#$GZ#$.'()$*+$,-,.$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$2'34#5$8$>$.D#5$E!F#$GH$M.[/$$
$

24

- Bê tông có yêu cầu đồng thời c ờng độ nén và độ chống thấm( nh bê
tông dùng trong xây dựng dân dụng, xây dựng thuỷ điện ), loại bê tông này
th ờng yêu cầu độ sụt thấp và sử dụng phụ gia để hạ bớt l ợng dùng n ớc.

- Bê tông có yêu cầu đồng thời c ờng độ nén và và độ mài mòn ( bê tông
bó vỉa, tấm lát hè, đ ờng, cầu thang, nền sàn nhà công nghiệp và một số kết
cấu xây dựng khác ), với bê tông này th ờng chỉ định mác bê tông có độ mài
mòn theo phân câp, th ờng mác tử 30- 50 (Mpa), yêu tiên sử dụng cốt liệu
lớn chịu mài món nh dăm granit, sử dụng đá vôi và xi măng có c ờng độ
cao, độ sụt thấp để làm tăng mật độ vật liệu chống mòn( ĐS < 10, hợp lý
ĐS= 2 - 4 ).
- Bê tông có yêu cầu đồng thời c ờng độ nén và không co ngót ( nh bê
tông chèn bu lông,bản mã, đệm máy, lấp đầy các vết rỗ thấm )là bê tông có
thêm phụ gia chống co ngót.
- Bê tông vận chuyển bằng bơm: Yêu câu của loại bê tông này là độ sụt
cao ( ĐS= 12 - 18), hỗn hợp bê tông phải đồng đêu (hàm l ợng thoi dẹt < 15
%) đ ờng kính cốt liệu th ờng khống chế nhỏ hơn 1/3 đ ờng kính ống bơm.
- Bê tông yêu cầu thời gian thi công kéo dài: Th ờng sử dụng phụ gia dẻo
hoá có khả năng kéo dài tổn thất độ sụt cho bê tông. Tuy nhiên trong điều
kiện thi công kéo dài, việc lập ph ơng án vật liệu hợp lý để kéo dài tổn thất
độ sụt đem lại hiệu quả kinh tế hơn.
- Bê tông yêu cầu tháo ván khuôn sớm: Th ờng yêu tiên nh tăng c ờng
độ bê tông bằng cách sử dụng phụ gia, tăng mác xi măng hoặc tăng l ợng xi
măng. Dùng thành phần bê tông đạt mác thiết kế kết hợp với mốt số biện
pháp công nghệ nh phủ bạt, che ni lông khi trời nắng.
Ngoài ra còn có các loại bê tông đăc biệt nh : Bê tông chịu nhiệt, chịu axit,
bê tông chống phóng xạ, bê tông cốt liệu bé (dùng cho các kết cấu mái, vòm
yêu câu bê tông có c ờng độ cao và cốt liệu bé 5- 7 mm), bê tông xi măng
pôlime (Nâng cao tính chịu kéo, độ đặc chắc, tính chống thấm đồng thời giảm
đ ợc tính dòn), Bê tông cấp phối đá hộc (sử dụng cho cac công trình thuỷ
điện )
Nói tóm lại, ngày nay bê tông xi măng đã đ ợc sử dụng rất linh hoạt nh
yêu cầu chông thấm, chống mài mòn, chống co ngót. Bê tông có yêu cầu
đồng thời c ờng độ nén và uốn, bê tông cấp phối đá nhỏ cho đến cấp phối

đã hộc, từ bê tông cốt liệu đặc cho đến bê tông cốt liệu rỗng Tuy nhiên việc
nghiên cứu ảnh h ởng của các loại cấp phối đến đặc tr ng c ờng độ của bê
tông lại ch a đ ợc nghiên cứu đầy đủ.