LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy về NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA HỆ SỐ THẤM K VÀ MÁC CHỐNG THẤM W CỦA BÊ TÔNG CÁC CÔNG TRÌNH THỦY LỢI THỦY ĐIỆN -CAO ĐỨC VIỆT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
0O0




CAO ĐỨC VIỆT



NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA HỆ SỐ THẤM K
VÀ MÁC CHỐNG THẤM W CỦA BÊ TÔNG
CÁC CÔNG TRÌNH THỦY LỢI THỦY ĐIỆN







LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT








Hà Nội - 2012

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
0O0




CAO ĐỨC VIỆT



NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA HỆ SỐ THẤM K
VÀ MÁC CHỐNG THẤM W CỦA BÊ TÔNG CÁC
CÔNG TRÌNH THỦY LỢI THỦY ĐIỆN

Chuyên ngành : Xây dựng công trình thủy
Mã số : 60-58-40


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS Hoàng Phó Uyên






Hà Nội - 2012

-i-
LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian thu thập tài liệu, nghiên cứu và thực hiện, đến nay
luận văn Thạc sĩ kỹ thuật: “Nghiên cứu mối quan hệ giữa hệ số thấm K
R
t
R và
mác chống thấm W của bê tông các công trình xây dựng thuỷ lợi thuỷ
điện” đã hoàn thành đúng thời hạn theo đề cương được phê duyệt.
Trước hết tác giả bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Trường Đại học
Thuỷ lợi đã đào tạo và quan tâm giúp đỡ, tạo mọi điều kiện cho tác giả trong
quá trình học tập và thực hiện luận văn này.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn PGS.TS. Hoàng Phó Uyên đã trực tiếp tận
tình hướng dẫn, cũng như cung cấp tài liệu, thông tin khoa học cần thiết cho luận
văn.
Tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Đảng uỷ, Lãnh đạo, Cán bộ công
nhân viên Trung Tâm Vật liệu – Viện Thủy Công - Viện khoa học thủy lợi
Việt Nam và Tổng công ty XD Nông Nghiệp & PTNT đã tận tình giúp đỡ
và tạo mọi điều kiện cho tác giả trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận
văn này.
Tác giả xin cảm ơn gia đình, các bạn bè đồng nghiệp đã hết sức giúp đỡ
động viên về tinh thần và vật chất để tác giả đạt được kết quả hôm nay.
Trong quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn, tác giả khó tránh
khỏi những thiếu sót và rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy,
cô và cán bộ đồng nghiệp đối với bản luận văn này.

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2012
Tác giả


Cao Đức Việt





-ii-
MỤC LỤC
0TLỜI CẢM ƠN0T i
0TMỞ ĐẦU0T 1
0TCHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MÁC CHỐNG THẤM W VÀ HỆ SỐ THẤM
K
R
t
R CỦA BÊ TÔNG0T 5
0T1.1. Khái niệm về tính thấm nước của bê tông0T 5
0T1.1.1. Khái niệm về hệ số thấm KR
t
Rcủa bê tông:0T 5
0T1.1.2. Khái niệm về mác chống thấm W của bê tông0T 6
0T1.2. Tình hình nghiên cứu và phương pháp thí nghiệm mác chống thấm W
và hệ số thấm K
R
t

R của bê tông trên thế giới0T 6
0T1.2.1. Phương pháp thí nghiệm tính thấm nướccủa bê tông bằng cách đúc
mẫu và thí nghiệm trong phòng thí nghiệm:
0T 6
0T1.2.2. Phương pháp thí nghiệm tính thấm nước trực tiếp trên kết cấu công
trình:
0T 11
0T1.3. Tình nghiên cứu và phương pháp thí nghiệm mác thống thấm W và hệ
số thấm K
R
t
R của bê tông tại Việt Nam0T 12
0TCHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM0T 16
0T2.1 Vật liệu thí nghiệm0T 16
0T2.1.1. Xi măng0T 16
0T2.1.2. Cát0T 16
0T2.1.3. Đá0T 18
0T2.1.4. Nước:0T 21
0T2.1.5. Phụ gia:0T 21
0T2.2 Thiết kế cấp phối bê tông thí nghiệm0T 21
0T2.3 Phương pháp và thiết bị thí nghiệm0T 22
0T2.3.1. Phương pháp thí nghiệm: 22
0T2.3.2. Thiết bị thí nghiệm: 23
0T2.3.3. Chế tạo mẫu thí nghiệm 26
0T2.3.4. Phương pháp xác định cường độ nén của bê tông 28
0T2.3.5. Phương pháp xác định hệ số thấm nước 28
0TCHƯƠNG 3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ
GIỮA MÁC CHỐNG THẤM W VÀ HỆ SỐ THẤM K
R
t

R CỦA BÊ TÔNG CÁC
CÔNG TRÌNH THỦY LỢI THỦY ĐIỆN
0T 31





-iii-
0T3.1. Mối quan hệ giữa mác chống thấm W và hệ số thấm KR
t
R của bê tông
truyền thống CVC M10, M15, M20, M25, M30, M35, M40
0T 31
0T3.1.1. Mối quan hệ giữa mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của bê
tông truyền thống mác M10 31
0T3.1.2. Mối quan hệ giữa mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của bê tông
truyền thống mác M15 33
0T3.1.3. Mối quan hệ giữa mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của bê tông
truyền thống mác M20 35
0T3.1.4. Mối quan hệ giữa mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của bê tông
truyền thống mác M25 37
0T3.1.5. Mối quan hệ giữa mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của bê tông
truyền thống mác M30 38
0T3.1.6. Mối quan hệ giữa mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của bê tông
truyền thống mác M35 40
0T3.1.7. Mối quan hệ giữa mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của bê tông
truyền thống mác M40 42
0T3.1.8. Tổng hợp mối quan hệ giữa mác chống thấm W và hệ số thấm Kt
của bê tông truyền thống với các mác bê tông 44

0T3.2. Mối quan hệ giữa mác chống thấm W và hệ số thấm KR
t
R của bê tông
đầm lăn RCC M15 và M20
0T 45
0T3.2.1. Mối quan hệ giữa mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của bê tông
đầm lăn RCC M15 45
0T3.2.2. Mối quan hệ giữa mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của bê tông
đầm lăn RCC M20 47
0T3.2.3. Tổng hợp mối quan hệ giữa mác chống thấm W và hệ số thấm Kt
của các mác bê tông đầm lăn RCC 49
0T3.3. Mối quan hệ giữa mác chống thấm W và hệ số thấm KR
t
R của bê tông tự
lèn SCC M25, M30, M35, M40
0T 49
0T3.3.1. Mối quan hệ giữa mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của bê tông
tự lèn SCC M25 49
0T3.3.2. Mối quan hệ giữa mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của bê tông
tự lèn SCC M30 51
0T3.3.3. Mối quan hệ giữa mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của bê tông
tự lèn SCC M35 53





-iv-
0T3.3.4. Mối quan hệ giữa mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của bê tông
tự lèn SCC M40 55

0T3.3.5. Tổng hợp mối quan hệ giữa mác chống thấm W và hệ số thấm Kt
của các mác bê tông tự lèn 57
0T3.4. Xác định mối quan hệ giữa mác chống thấm W và hệ số thấm KR
t
R của
các loại bê tông
0T 58
0TKẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ0T 62
0T1. Kết luận0T 62
0T2. Kiến nghị0T 63
0TTÀI LIỆU THAM KHẢO0T 64
0TCÁC PHỤ LỤC KÈM THEO0T 66
0TPHỤ LỤC 1.0T 67
0TCÁC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM MÁC CHỐNG THẤM W CỦA BÊ TÔNG0T
67
0TCÔNG TRÌNH THUỶ LỢI THỦY ĐIỆN0T 67
0TPHỤ LỤC 20T 68
0TCÁC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM HÊ SỐ THẤM KR
T
R CỦA BÊ TÔNG0T 68
0TCÔNG TRÌNH THUỶ LỢI THỦY ĐIỆN0T 68






-v-
THỐNG KÊ HÌNH VẼ
Hình 2.1. Máy đo mác chống thấm W của bê tông (Trung Quốc)

Hình 2.2. Máy xác định W và KR
t
R của bê tông (Matest của Ý)
Hình 2.3. Máy xác định mác chống thấm W và hệ số thấm K
R
t
R của bê
tông (Nhật)
Hình 2.4. Tác giả chuẩn máy trộn đúc mẫu
Hình 2.5. Tác giả dưỡng hộ mẫu
Hình 2.6. Tác giả kiểm tra mẫu
Hình 2.7. Sơ đồ thử thấm xác định hệ số thấm K
R
t
Hình 3.1. Mối quan hệ giữa W và Kt của bê tông công trình thủy lợi

23
24
24

24
25
25
26
61


THỐNG KÊ BẢNG BIỂU

Bảng 2.1. Các tính chất cơ lý của cát thuộc mỏ CS1

Bảng 2.2. Các tính chất cơ lý của cát thuộc mỏ CS2
Bảng 2.3. Thành phần hạt của cát thuộc mỏ CS1
Bảng 2.4. Thành phần hạt của cát thuộc mỏ CS2
Bảng 2.5. Các chỉ tiêu tính chất cơ lý của đá dăm 5-20mm
Bảng 2.6. Các chỉ tiêu tính chất cơ lý của đá dăm 20-40mm
Bảng 2.7. Các chỉ tiêu tính chất cơ lý của đá dăm 40-60mm
Bảng 2.8. Thành phần hạt đá dăm 5-20mm, 20-40mm, 40-60mm
Bảng 2.9. Thành phần cấp phối của các mác bê tông truyền thống thí
nghiệm
Bảng 2.10. Thành phần cấp phối của các mác bê tông đầm lăn thí
nghiệm
Bảng 2.11. Thành phần cấp phối của các mác bê tông tự lèn thí
16
16
16
17
18
18
19
19
20

21

21

-vi-
nghiệm
Bảng 2.12. Chỉ tiêu cần xác định và hình dáng, kích thước viên mẫu
Bảng 3.1.
Kết quả thí nghiệm mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của
bê tông CVC M10 ở các tuổi 28, 56, 90 và 180 ngày – 38
Bảng 3.2. Kết quả thí nghiệm mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của
bê tông CVC M15 ở các tuổi 28, 56, 90 và 180 ngày
Bảng 3.3. Kết quả thí nghiệm mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của
bê tông CVC M20 ở các tuổi 28, 56, 90 và 180 ngày
Bảng 3.4. Kết quả thí nghiệm mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của
bê tông CVC M25 ở các tuổi 28, 56, 90 và 180 ngày
Bảng 3.5. Kết quả thí nghiệm mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của
bê tông CVC M30 ở các tuổi 28, 56, 90 và 180 ngày
Bảng 3.6. Kết quả thí nghiệm mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của
bê tông CVC M35 ở các tuổi 28, 56, 90 và 180 ngày
Bảng 3.7. Kết quả thí nghiệm mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của
bê tông CVC M 40 ở các tuổi 28, 56, 90 và 180 ngày
Bảng 3.8. Kết quả thí nghiệm cường độ nén của các mác bê tông thí
nghiệm
Bảng 3.9. Kết quả thí nghiệm W và K
R
t
R của bê tông ở các tuổi 28, 56, 90
và 180 ngày
Bảng 3.10. Mối quan hệ giữa mác chống thấm W và hệ số thấm K
R
t
R của
bê tông truyền thống

Bảng 3.11. Kết quả thí nghiệm mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của
bê tông RCC M 15 ở các tuổi 28, 56, 90 và 180 ngày
Bảng 3.12
. Kết quả thí nghiệm mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của
bê tông RCC M 20 ở các tuổi 28, 56, 90 và 180 ngày

26
33

33

34

37

39

40

42

43

43

44

46

47

-vii-
Bảng 3.13. Kết quả thí nghiệm mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của
bê tông RCC M15 và M20 ở các tuổi 28, 56, 90 và 180 ngày
Bảng 3.14.
Kết quả thí nghiệm mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của
bê tông SCC M 25 ở các tuổi 28, 56, 90 và 180 ngày
Bảng 3.15.
Kết quả thí nghiệm mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của
bê tông SCC M 30 ở các tuổi 28, 56, 90 và 180 ngày
Bảng 3.16.
Kết quả thí nghiệm mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của
bê tông SCC M 35 ở các tuổi 28, 56, 90 và 180 ngày
Bảng 3.17.
Kết quả thí nghiệm mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của
bê tông SCC M 35 ở các tuổi 28, 56, 90 và 180 ngày
Bảng 3.18.
Kết quả thí nghiệm mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của
bê tông SCC M25, M30, M35, M40 ở các tuổi 28, 56, 90 và 180 ngày
Bảng 3.19.
Kết quả thí nghiệm mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của
các loại bê tông công trình thủy lợi ở các tuổi 28, 56, 90 và 180 ngày
Bảng 3.20. Kết quả tổng hợp mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của
các loại bê tông công trình thủy lợi thủy điện

Bảng 3.21. Mối quan hệ giữa mác chống thấm W và hệ số thấm K
R
t
R của
bê tông các công trình thủy lợi thủy điện
48

48

49

53

55

56

57

58


60





-1-
MỞ ĐẦU

Bê tông, bê tông cốt thép là loại vật liệu được sử dụng rộng rãi trong
hầu hết các công trình xây dựng. Bê tông có rất nhiều ưu điểm nổi trội nhất là
khả năng chịu lực, tuổi thọ cao, dễ tạo hình và thường tận dụng được các
nguồn vật liệu sẵn có tại địa phương nơi có công trình xây dựng. Chính vì vậy
trong lĩnh vực xây dựng, và đặc biệt là trong xây dựng thủy lợi, thủy điện, các
hạng mục đầu mối quan trọng phần lớn được làm từ bê tông cốt thép. Các
công trình thủy lợi, thủy điện được làm từ bê tông cốt thép đều là những công
trình có yêu cầu tuổi thọ lâu dài, sự hư hỏng của các công trình này đều có thể
dẫn đến những tai họa lớn cho cuộc sống dân sinh, xã hội ở một vùng rộng
lớn nằm ở hạ lưu của công trình. Một trong những nguyên nhân gây ra hư
hỏng cho công trình bê tông cốt thép thủy lợi, thủy điện đó là sự thấm nước
qua bê tông. Đặc điểm của công trình thủy lợi, thủy điện là có một bộ phận
hoặc toàn bộ công trình thường xuyên hoặc không thường xuyên tiếp xúc với
nước. Trong môi trường nước có thể có chứa các tác nhân ăn mòn bê tông
như CO
R
2
R; SOR
4
RP
-2
P; CaP
+2
P, NaP
+
P; ClP
-
P; MgP
+2

P, NHR
3
R; nước mềm .v.v…Nếu bê tông có
chất lượng tốt, đặc chắc ít lỗ rỗng, tính chống thấm nước cao thì nước khó có
thể thấm vào bên trong kết cấu, không gây ra hiện tượng ăn mòn và phá hủy
cốt thép, dẫn tới phá hủy kết cấu bê tông. Ngược lại, nếu bê tông chất lượng
kém, khả năng chống thấm nước thấp , nước sẽ thấm vào bê tông, với những
tác nhân ăn mòn trong nước làm rỉ cốt thép, nở thể tích làm nứt vỡ kết cấu bê
tông.
Như vậy, đối với các công trình thủy lợi, thủy điện thì tính chống thấm
của các kết cấu bê tông, bê tông cốt thép là một trong những tính chất quan
trọng. Ở nước ta hiện nay, tính chống thấm của bê tông các công trình thủy
công cũng đang được đánh giá là rất quan trọng. Tuy nhiên, hiện đang tồn tại





-2-
hai đại lượng để đánh giá chỉ tiêu này đó là mác chống thấm W (trước đây
dùng là B, CT) và hệ số thấm K
R
t
R của bê tông. Thường các công trình thủy lợi
có vốn đầu tư trong nước thì chỉ tiêu chống thấm của bê tông được dùng là
mác chống thấm W. Các công trình có vốn đầu tư nước ngoài và công trình
thủy điện của chủ đầu tư là EVN thì đánh giá khả năng chống thấm nước của
bê tông thường được dùng bằng hệ số thấm K
R
t

R. Việc sớm có quy định thống
nhất về chỉ tiêu chống thấm của bê tông thủy công và đồng thời phù hợp với
quy định chung của thế giới là một việc làm cần thiết. Đề tài: “Nghiên cứu
mối quan hệ giữa hệ số thấm K
R
t
R và mác chống thấm W của bê tông các công
trình xây dựng thuỷ lợi thuỷ điện” nhằm giải quyết vấn đề đã nêu trên đây.
Trong quá trình nghiên cứu, đề tài đã nhận được sự giúp đỡ của Phong
NC Vật liệu - Viện Thủy Công - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, sự cộng
tác của các cán bộ trong Bộ môn Vật liệu xây dựng - Trường ĐH Thủy lợi,
các ý kiến góp ý của các chuyên gia trong lĩnh vực VLXD.
I. Tính cấp thiết của đề tài
Những năm trước đây, ở nước ta để đánh giá về chỉ tiêu chống thấm của
bê tông thuỷ công tồn tại hai cách: một là theo Liên Xô và các nước Đông Âu
cũ, cách đánh giá dựa trên mác chống thấm ký hiệu là B (nay sử dụng ký hiệu
“W”), hai là theo các nước phát triển như Anh, Mỹ, cách đánh giá tính chống
thấm của bê tông Thuỷ công lại dựa trên hệ số thấm K
R
t
R.
Tuy nhiên phần lớn các các công trình thuỷ lợi thuỷ điện do Việt Nam
thiết kế và thi công sử dụng mác chống thấm làm cơ sở đánh giá khả năng
chống thấm cho bê tông. Trong khi đó các dự án có vốn nước ngoài hoặc các
dự án do các công ty nước ngoài làm tư vấn thiết kế hoặc giám sát đều sử
dụng tiêu chuẩn Mỹ hoặc Anh lại sử dụng hệ số thấm K
R
t
R để đánh giá khả năng
chống thấm của bê tông.

-3-
Việc thống nhất quy định sử dụng và mối liên quan giữa KR
t
R và W cần
phải được nghiên cứu làm rõ để thuận tiện cho người sử dụng, tránh trường
hợp cùng một công trình xây dựng, chỉ tiêu chống thấm của bê tông được
đánh giá bằng hai cách như nói trên mà không có sự chứng minh mối quan hệ
giữa chúng.
Do đó tác giả đã chọn đề tài: “Nghiên cứu mối quan hệ giữa hệ số
thấm K
R
t
R và mác chống thấm W của bê tông các công trình xây dựng thuỷ
lợi thuỷ điện” làm đề tài nghiên cứu cho luận văn.
II. Mục đích nghiên cứu và nhiệm vụ của đề tài
Giải quyết kịp thời việc đánh giá khả năng chống thấm của bê tông các
công trình thuỷ lợi thủy điện phù hợp với tiêu chuẩn Quốc tế.
Làm rõ mối quan hệ giữa mác chống thấm W và hệ số thấm K
R
t
R của bê
tông thuỷ công.
III. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
1. Cách tiếp cận:
Về mặt lý thuyết: Tiếp tục làm rõ cho nội dung, trình tự của phương

pháp thí nghiệm thấm bê tông: xác định rõ các chỉ tiêu đánh giá cơ bản của thí
nghiệm, các tiêu chuẩn, quy trình kỹ thuật chuyên ngành khác về thấm bê
tông có liên quan được sử dụng trong quá trình tiến hành và đánh giá kết quả
thí nghiệm.
Về thí nghiệm thực nghiệm: Xác định giá trị mác thấm W, hệ số thấm
K
R
t
R ở tuổi 28 ngày, 56 ngày, 90 ngày và 180 ngày. Thành lập mối quan hệ giữa
chúng, tìm ra quy luật tránh các sai số xảy ra.
2. Phạm vi nghiên cứu:
Phạm vi nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu xác định mối quan hệ
giữa mác chống thấm của bê tông W và hệ số thấm K
R
t
R trong các công trình
thuỷ lợi thuỷ điện.





-4-
3. Phương pháp nghiên cứu:
Để đánh giá khả năng chống thấm của các loại bê tông hiện đang được
dùng cho công trình thuỷ lợi thuỷ điện ở Việt Nam, đề tài sử dụng phương
pháp nghiên cứu từ phân tích lí thuyết thông qua tài liệu tham khảo, bao gồm
các tiêu chuẩn Việt Nam - TCVN, tiêu chuẩn nghành thuỷ lợi - 14TCN và
tiêu chuẩn Mỹ lựa chọn các tiêu chí đánh giá.
Phương pháp thực nghiệm được thực hiện trong phòng thí nghiệm (Las

– XD175) theo các tiêu chuẩn Việt Nam, tiêu chuẩn Mỹ và phương pháp đánh
giá khả năng chống thấm của bê tông thuỷ công.
4. Kết quả dự kiến đạt được:
Từ các kết quả thí nghiệm thành lập mối qua hệ tổng quát giữa mác
chống thấm W và hệ số thấm K
R
t
R của bê tông thuỷ công nói chung.
















-5-
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MÁC CHỐNG THẤM W VÀ HỆ SỐ
THẤM K
t
CỦA BÊ TÔNG

1.1. Khái niệm về tính thấm nước của bê tông
Tính thấm nước của bê tông là tính chất để nước thấm qua chiều dầy
của nó khi giữa hai bề mặt bê tông có sự chênh lệch áp suất thủy tĩnh [1].
Tính chất này khác tính hút nước được định nghĩa là khả năng hút và giữ
nước của bê tông ở điều kiện bình thường. Tính thấm nước, như đã nêu trong
phần mở đầu, có ý nghĩa quan trọng đối với các công trình bê tông tiếp xúc
với nước, trong đó có công trình thủy lợi, đặc biệt là khi có sự chênh lệc áp
suất thủy tĩnh ở hai mặt của kết cấu.
Tính thấm nước gây nên các hiện tượng mất nước trong các hồ chứa,
kênh mương, cầu máng dẫn nước và gây ra thấm dột đối với các công trình
dân dụng, ảnh hưởng đến sinh hoạt và cuộc sống. Điều nghiêm trọng là nó
thúc đẩy quá trình ăn mòn bê tông và bê tông cốt thép, làm giảm tuổi thọ và
tính ổn định của công trình, nhất là khi trong nước có chứa các yếu tố ăn mòn
và đặc biệt là khi có chứa ion Cl
P
-
P.
Tính thấm nước thường được biểu thị bằng mác chống thấm, được ký
hiệu là W (trước đây là B, CT) và hệ số thấm , được ký hiệu là K
R
t
R.
1.1.1. Khái niệm về hệ số thấm K
t
của bê tông:
Theo tài liệu [10], hệ số thấm được định nghĩa là tốc độ nước chẩy ra
thành dòng qua một đơn vị diện tích của vật liệu xốp (ở đây bê tông cũng
được coi là vật liệu xốp) dưới một đơn vị građien thủy lực ở nhiệt độ tiêu
chuẩn, thông thường là 20
P

o
PC. Kt được tính theo công thức Darcy có dạng như
sau:
).tPS(P
aV
K
21
n
t
−
=
, m/giờ (1.1)





-6-
Trong đó: VR
n
R – Thể tích nước thấm qua khối bê tông, mP
3
P;
a - Chiều dầy khối bê tông, m;
S - Diện tích tiết diện của khối bê tông mà nước thấm qua, m
P
2
P;
P1, P2 - Áp suất thủy tĩnh ở hai mặt khối bê tông, mét cột nước;
t - Thời gian nước thấm qua mẫu bê tông, giờ;

Như vậy: K
R
t
R chính là thể tích nước thấm qua khối bê tông có chiều dầy
1m, diện tích tiết diện 1m
P
2
P, độ chênh lệch áp suất thủy tĩnh ở hai mặt bê tông
bằng 1m cột nước và trong thời gian là 1 giờ.
1.1.2. Khái niệm về mác chống thấm W của bê tông
Mác chống thấm là khả năng của bê tông không cho nước thấm qua
dưới áp lực thủy tĩnh [10]. Khi thí nghiệm xác định độ chống thấm của tổ
mẫu (6 viên hình trụ, kích thước 150 x 150 mm) là cấp áp lực lớn nhất mà ở
trong đó 4 trong 6 viên mẫu chưa bị nước thấm qua. Từ áp lực nước mà ở đó
4 trong 6 viên đã bị thấm nước (áp lực mà tại đó dừng việc thử) trừ đi 2 sẽ
cho mác chống thấm của bê tông W.
Như vậy: Mác chống thấm của bê tông W là hiệu số của cấp áp lực khi
dừng thử ( tính bằng atm) mà ở đó bốn trong sáu viên mẫu thử đã bị nước
xuyên qua trừ đi 2. Áp lực đó gọi là mác chống thấm của bê tông và ký hiệu là
W2, W4, W6, W8, W10 & W12.
1.2. Tình hình nghiên cứu và phương pháp thí nghiệm mác chống thấm
W và hệ số thấm K
t
của bê tông trên thế giới
1.2.1. Phương pháp thí nghiệm tính thấm nướccủa bê tông bằng
cách đúc mẫu và thí nghiệm trong phòng thí nghiệm:
Hiện tại có nhiều phương pháp thí nghiệm xác định tính thấm nước của
bê tông được áp dụng ở các nước trên thế giới. Có một số nước sử dụng
phương pháp thí nghiệm xác định hệ số thấm Kt, một số khác lại sử dụng
phương pháp thí nghiệm xác định mác chống thấm W (B, CT).

-7-
Ở Liên Xô cũ, Liên bang Nga ngày nay cũng vẫn sử dụng cả hai
phương pháp xác định tính thấm nước của bê tông. Theo tiêu chuẩn GOST
4795 - 53 [12] quy định mác chống thấm của bê tông thủy công theo áp lực
nước tối đa, được ký hiệu là B.
Trình tự thí nghiệm độ chống thấm được tiến hành theo GOST 4800 –
59 [13] và hiện nay phương pháp này vẫn còn được sử dụng tại Liên bang
Nga. Ngoài ra theo phương pháp này cũng được sử dụng tại Trung quốc.
* Phương pháp thí nghệm thấm bê tông của Mỹ:
Phương pháp thí nghiệm được quy định trong tiêu chuẩn của Hoa Kỳ
CRD – C48 – 92 [11] là phương pháp xác định hệ số thấm K
R
t
R của bê tông.
Phương pháp này có một số điểm đáng chú ý như sau:
- Dùng hai loại mẫu : Hình trụ có kích thước 368 x 381 mm; Hình lập
phương kích thước 152 x 152 mm. Trong khi thí nghiệm tiêu chuẩn này viết
dùng một tổ mẫu tuy nhiên không nói rõ mỗi tổ mẫu là bao nhiêu viên. Sau
khi lắp song tổ mẫu trên máy thí nghiệm, áp lực nước được tăng ngay lên đến
1,3MPa và giữ ở áp lực này suốt trong thời gian thí nghiệm. Nước thấm qua
mẫu bê tông thể hiện bởi mức nước giảm trong thùng có gắn ống thủy tinh
chia vạch. Quan sát mức nước đó hàng ngày và ghi vào sổ cho tới khi có dòng
chảy cơ bản không thay đổi, thường trong khoảng thời gian từ 14 đến 20
ngày.
- Sự chênh lệch mức nước hàng ngày trong thùng chứa được chuyển

thành thể tích nước giảm đi tính bằng ml. Tốc độ dòng chẩy, cm
P
3
P/giờ, được
tính bằng cách chia thể tích đó cho thời gian chẩy, giờ, giữa hai lần đọc số.
- Hệ số thấm K
R
t
R ,
,
)
Ft
dauFt
(Ft
s
Ft
2
3
−
(1.2)
được tính theo công thức sau đây:





-8-
KR
t
R = M . 23,35.10 P

-12
P hoặc KR
t
R = M . 54,55.10 P
-12
P;
Trong đó:
+ 23,35.10
P
-12
P và 54,55.10 P
-12
P là hệ số chuyển đổi mẫu trụ 368 x
381 mm và mẫu lập phương 152 x152 mm từ đơn vị
,
)
Ft
dauFt
(Ft
s
Ft
2
3
−
trong đó :
s
m
2,831685E
s
Ft

3
02
3
=
−
;
+ M là tốc độ dòng chẩy trong 5 ngày thử cuối cùng, cm
P
3
P/giờ.
* Phương pháp thí nghiệm tính thấm nước của bê tông tại Nhật bản :
Thiết bị mang nhãn hiệu Macross Corporation Model No: 3MFG : 052,
có những đặc điểm như sau :
- Mẫu hình trụ có kích thước 150 x 300 mm, có lỗ rỗng ở chính tâm,
đường kính d = 16mm. Tổ mẫu được lắp gồm 6 viên mẫu.
- Mẫu được lắp vào khoang chứa mẫu, nước có thể cho thấm từ ngoài
vào trong lỗ hoặc ngược lại. Trong cả hai trường hợp nước thấm qua
mẫu được thu gom vào ống đong bằng thủy tinh chia vạch để tính
khối lượng nước thấm qua mẫu.
- Việc tính toán hệ số thấm K
R
t
R cũng theo công thức Darcy và bề dầy
của mẫu chính là khoảng cách từ mặt ngoài thành mẫu đến thành
của lỗ rỗng ở chính tâm mẫu:
,
).tPS(P
aV
Kt
21

n
−
=
m/giờ (1.3)
Trong đó : V
R
n
R – Thể tích nước thấm qua mẫu bê tông, mP
3
P;
A – chiều dầy của mẫu bê tông;
S – Diện tích xung quanh của mẫu trụ hoặc diện tích xung quanh
của lỗ rỗng chính tâm (tùy theo phương pháp thấm từ ngoài vào
trong hay từ trong ra ngoài ) của mẫu bê tông mà nước thấm qua;





-9-
PR
1
R, PR
2
R – áp suất thủy tĩnh ở hai mặt khối bê tông, m cột nước;
T – thời gian nước thấm qua mẫu bê tông, giờ.
* Phương pháp thí nghiệm tính thấm nước của bê tông tại các nước
trong khối EU :
Hãng Technotest của Italy đưa ra một loại máy thí nghiệm ký hiệu là
AT -315 có tên là « Water Impermiability Apparatus Three - Places Model»

[15]. Trong phương pháp thí nghiệm này chỉ cần tổ mẫu 3 viên, thí nghiệm
cùng một lần để xác định chỉ tiêu độ thấm nước, mặc dù tên của máy lại là
‘‘Máy thử độ không thấm nước’’. Lượng nước chẩy qua 03 viên mẫu được
thu vào 03 buret chia vạch riêng biệt. Áp lực nước tác dụng lên bề mặt mẫu có
đường kính 100mm suốt trong thời gian quy định trong tiêu chuẩn. Áp lực
nước được báo trên đồng hồ của máy nén khí tạo ra.
Hãng Matest của Italy cũng đưa ra kiểu máy thấm ký hiệu Matest gồm
4 khoang chứa mẫu [15]. Có hai loại mẫu hình trụ, đường kính bằng chiều
cao, kích thước 150 x 150mm và 100 x 100 mm, hình lập phương kích thước
150 x 150 mm và 100 x 100 mm. Khi lắp mẫu vào trong khuôn, mẫu được
gioăng cao su ép chặt để kín nước và mặt bên được quét keo Epoxy để cho
nước chỉ thấm qua từ mặt trên xuống mặt dưới của mẫu thử. Áp lực nước tùy
theo từng tiêu chuẩn quy định khi áp dụng. Hệ số thấm K+ được tính như
sau :
A.t.P
CC.h
K
t
=
; (1.4)
Trong đó :
CC - Thể tích nước thấm qua mẫu, cm
P
3
P;
h - Chiều cao mẫu, cm;
A - Diện tích mẫu, cm
P
2
P;

P - Áp lực thủy tĩnh, cm cột nước.





-10-
* Phương pháp thí nghiệm thấm của Trung Quốc:
Theo tài liệu [9]
P

Pcủa Trung Quốc có nêu phương pháp xác định hệ số
thấm nước của bê tông như sau :
- Dùng mẫu bê tông hình trụ có các kích thước D x H = 450 x 450
mm và 300 x 300 mm. Một nhóm mẫu có từ 3 đến 6 viên mẫu ;
- Lắp mẫu vào khoang chứa mẫu giống như phương pháp của Liên
Xô cũ ;
- Trường hợp cường độ bê tông ≤ 30MPa, thì áp lực đầu tiên là
0,2MPa, giữ áp lực này trong 8 giờ rồi tăng thêm 0,1MPa. Cứ làm
như vậy cho đến khi thấm nước thì thôi và bắt đầu thí nghiệm hệ số
thấm. Cứ 8 giờ lại xác định lượng nước thấm qua từng viên mẫu và
xác định lưu lượng cho đến khi lưu lượng cơ bản tương tự nhau thì
thôi. Nói chung thời gian thí nghiệm cần thiết khoảng 300 giờ ;
- Trường hợp cường độ bê tông > 30MPa, thì áp lực ban đầu vào
khoảng từ 0,5 ÷ 1,0 MPa và sau 8 giờ tăng 0,4 MPa, tiếp tục tiến
hành như vậy giống như trường hợp trên ;
- Xử lý số liệu :
Đối với mỗi mẫu bê tông vẽ đường quan hệ giữa lưu lượng nước và
thời gian, và được đoạn thẳng tương ứng với lưu lượng ổn định ; thời
gian đạt được lưu lượng ổn định thường lớn hơn 100 giờ. Tính lưu

lượng bình quân của các mẫu thí nghiệm. Tính hệ số thấm K theo công
thức sau đây :
;/, sm
AH
QL
K =
(1.5)
Trong đó :
Q – lưu lượng nước bình quân của các mẫu thí nghiệm, cm
P
3
P ;
A – diện tích của mẫu bị thấm nước qua, m
P
2
P ;





-11-
L – chiều cao của mẫu, m ;
H – áp lực cột nước, m ; ( 1MPa áp lực cột nước = 100m thủy đầu )
1.2.2. Phương pháp thí nghiệm tính thấm nước trực tiếp trên kết cấu
công trình:
Có thể xác định tính thấm của bê tông tại hiện trường theo hai phương
pháp như sau:
1. Khoan nõn bê tông tại hiện trường để gia công thành mẫu trụ có quy
cách theo yêu cầu để xác định hệ số thấm K

R
t
R hoặc mác chống thấm W ;
2. Thí nghiệm thấm của bê tông ngay trên các kết cấu : Hãng
TECHNOTEST của Italy giới thiệu máy thí nghiệm thấm trên công trình có
tên là «Permeability Meter for Field Test », người Đức cũng giới thiệu máy
thí nghiệm thấm trên công trình có tên là «German’s Water Permeability
Test Chamber». Phương pháp thí nghiệm thấm này đã dựa vào tiêu chuẩn
ISO/DIN 7031. Nguyên lý của phương pháp thí nghiệm là đo lượng nước
thấm xuống nền dưới áp lực được khống chế. Thiết bị thí nghiệm gồm buồng
để tạo áp lực được áp chặt trên bề mặt bê tông với vòng đệm kín nước. Trong
buồng đựng nước đã khử khí và nước được ép lên mặt bê tông bằng pittông.
Lắp một đồng hồ micromet ở thành buồng áp lực để đánh giá đặc tính thấm
của bê tông được thử. Phép thử được tiến hành cho đến khi micromet không
chuyển dịch nữa. Thông thường chỉ thí nghiệm một lần 5 ÷ 10 phút tùy thuộc
chất lượng bê tông. Dòng thấm qđược tính theo công thức :
A.t
)gB(g
q
21
−
=
, mm/s (1.6)
Trong đó :
B – diện tích của đầu micromet áp vào buồng chứa nước (bằng
78,6 mm
P
2
P khi đường kính 10 mm) ;

-12-
A – diện tích bề mặt được ép nước (bằng 3018 mmP
2
P đối với
buồng có đường kính là 62 mm) ;
t – thời gian thí nghiệm tính bằng giây, s ;
g
R
1
R, gR
2
R – số đọc trên đồng hồ micromet tính bằng mm trước và sau
khi thí nghiệm.
Hãng TECHNOTEST của Italy cũng đưa ra thiết bị sách tay có tên là :
«Portable Water Permeability Test Kit for Concrete » với ký hiệu AT 310 phù
hợp với tiêu chuẩn Anh BS 1881. Máy bao gồm : Đầu tạo áp, kìm kẹp và
dụng cụ neo, 02 chai đựng nước cất. Khi thí nghiệm , đầu tạo áp lực được kẹp
vào mặt bê tông nằm ngang hoặc thẳng đứng. Buồng áp lực được gắn bằng
tấm đệm lên mặt bê tông. Trong buồng đựng đầy nước cất, các van được đóng
lại và tạo áp lực nước bằng cách xoay núm điều chỉnh trên buồng. Áp lực có
thể lựa chọn từ 0 đến 4 bars. Đọc đồng hồ đo ở các khoảng thời gian xác định
trước (1 bar tương đương 1daN/cm
P
2
P ).
1.3. Tình nghiên cứu và phương pháp thí nghiệm mác thống thấm W và

hệ số thấm K
t
của bê tông tại Việt Nam
Tiêu chuẩn 14TCN – F.1 – 74 lần đầu tiên giới thiệu phương pháp thí
nghiệm xác định khả năng chống thấm nước của bê tông dựa theo tiêu chuẩn
của Liên xô cũ. Nội dung phương pháp này như sau : Thí nghiệm được tiến
hành trên 06 mẫu trụ có đường kính bằng chiều cao và bằng 15 cm, mẫu có
thể được đúc hoặc khoan từ công trình ở tuổi 90 ngày. Trước khi thí nghiệm
mẫu được giữ trong môi trường không khí 01 ngày đêm. Sau khi 06 viên mẫu
được lắp trên máy, bắt đầu thí nghiệm với áp lực 1daN/cm
P
2
P, sau đó cứ 8 giờ
lại tăng thêm 1daN/cm
P
2
P. Khả năng chống thấm của bê tông được lấy theo áp
lực nước lớn nhất mà ở áp lực đó 04 trong 06 viên mẫu chưa thấy xuất hiện
nước thấm qua. Từ áp lực đó quy ra mác chống thấm của bê tông.





-13-
Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3116 – 79 quy định phương pháp thử độ
không thấm nước của bê tông. Trong tiêu chuẩn Việt Nam lần này không
dùng cụm từ ‘‘độ chống thấm’’. Phương pháp thí nghiệm của tiêu chuẩn
TCVN 3116 – 79 dựa theo phương pháp của Liên xô cũ.
Tiêu chuẩn nghành Thủy lợi 14TCN 65-88 cũng trích dẫn tiêu chuẩn

TCVN 3116-79.
Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3116 – 93 quy định phương pháp xác định
độ chống thấm nước của bê tông. Tiêu chuẩn này thay thế tiêu chuẩn TCVN
3116 – 79 và dùng cụm từ ‘‘độ chống thấm’’ thay cho ‘‘độ không thấm
nước’’. Tiêu chuẩn quy định một số điểm đáng chú ý như sau :
- Sau khi lắp 06 viên mẫu lên máy thí nghiệm thấm như đã trình bầy
ở trên, bơm nước tạo áp lực tăng dần từng cấp, mỗi cấp 2daN/cm
P
2
P.
Thời gian duy trì mẫu ở một cấp áp lực là 16 giờ ;
- Tiến hành tăng từng cấp áp lực cho đến khi thấy trên mặt viên mẫu
có xuất hiện nước thấm qua. Khóa van và ngừng thử viên mẫu đã bị
nước thấm qua. Sau đó tiếp tục thử cho đến khi 4 trong 6 viên mẫu
đã bị nước thấm qua;
- Độ chống thấm của bê tông được xác định bằng cấp áp lực nước tối
đa mà ở đó 4 trong 6 viên mẫu chưa bị nước thấm qua. Như vậy,
mác chống thấm của bê tông chính là hiệu số giữa cấp áp lực mà ở
đó có 4 viên mẫu đã bị nước thấm qua trừ đi 2;
- Trong tiêu chuẩn TCVN 3116 - 1993 cũng quy định mác chống
thấm của bê tông là : B2, B4, B6, B8, B10, B12.
Tiêu chuẩn TCVN 3116 – 1993 đã được Viện KHCN XD biên soạn lại
thành TCVN 3116 – 2007. Về cơ bản, nội dung vẫn như tiêu chuẩn cũ chỉ có
mác chống thấm ký hiệu là CT hoặc W chứ không dùng B nữa. Mác chống





-14-

thấm của bê tông từ W2 đến W20. Áp lực nước không dùng đơn vị daN/cmP
2
P
mà dùng MPa.
Ở Việt Nam, trong tiêu chuẩn Ngành Thủy lợi 14TCN 65 – 88 cũng đã
quy định phương pháp thí nghiệm hệ số thấm của bê tông. Về cơ bản là theo
tiêu chuẩn GOST 19426 – 74 của Liên Xô cũ ngoài ra có bổ xung thêm một
số điểm theo sổ tay bê tông và vữa của liên xô cũ [13].
Có một số điểm đáng lưu ý như sau :
- Dùng mẫu đúc hoặc nõn khoan hình trụ có đường kính 15 cm và chiều
cao bằng 5, 10 hoặc 15 cmm ứng với D
R
max
R của cốt liệu lần lượt bằng 10, 20
hoặc 40 mm. Mẫu được thí nghiệm trong trạng thái độ ẩm cân bằng với môi
trường không khí ẩm hoặc trong trạng thái bão hòa nước;
- Sau khi mẫu được lắp trên máy thí nghiệm, tăng áp lực nước lên mặt
mẫu là 1daN/cm
P
2
P, sau đó cứ 1 giờ lại tăng lên 1 daN/cmP
2
P, cứ như thế cho
đến khi xuất hiện nước thấm qua mẫu. Từ đó không tăng áp lực nữa mà chỉ
hứng nước thấm qua mẫu bằng ống lường có chia vạch để xác định khối
lượng nước thấm qua từng mẫu. Trong trường hợp thiết kế quy định áp lực
thử, thì việc tăng áp lực nước tới trị số đó phải qua không ít hơn 5 bậc và
mỗi bậc không quá 0,2 áp lực quy định. Đến áp lực quy định thì dừng tăng
áp lực, chỉ hứng nước thấm qua từng viên mẫu như đã nêu ở trên;
- Đối với mẫu độ ẩm cân bằng, cứ 30 phút đo nước một lần, lần đo đầu

tiên không sớm hơn 1 giờ sau khi bắt đầu thấm;
- Đối với mẫu bão hòa nước, đo nước sau khi đã xác định là dòng thấm ổn
định, không sớm hơn 4 ngày đêm sau khi bắt đầu thử;
- Đối với từng viên mẫu phải xác định 5 số đo, rồi tính giá trị Q trung
bình và Kt được tính theo công thức sau đây:
p
t
S.τ.
Q.δ
K
∆
=
η
, cm/s; (1.7)





-15-
Trong đó :
Kt – hệ số thấm , cm/s;
Q – lượng nước thấm qua mẫu, cm3;

δ
- chiều dầy mẫu, cm;

η
- hệ số độ nhớt của nước phụ thuộc vào nhiệt độ;
S – diện tích mặt mẫu chịu áp lực nước, cm

P
2
P;

−
τ
thời gian thí nghiệm mẫu, s;

=∆
p
P1 – P2 là hiệu số áp lực nước giữa hai mặt mẫu, biểu
thị bằng cm cột nước ; trong trường hợp này P2 = 0;
Giá trị Kt của nhóm 06 viên mẫu được tính như sau :
6
KK
K
KK
K
K
6t
5t
4
t3
t2t
1t
t
−
−−
−−−
++

++
+
=
,cm/s ; (1.8)
Tuy đã đưa vào tiêu chuẩn Ngành nhưng Ngành Thủy lợi rất ít sử dụng
vì các nhà thiết kế Thủy lợi thường dùng chỉ tiêu mác chống thấm của bê tông
B, W và CT.






-16-
CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
2.1 Vật liệu thí nghiệm
2.1.1. Xi măng
+ Thiết kế cấp phối cho bê tông truyền thống cấp phối M10, M15,
M20, M25 sử dụng xi măng pooc lăng hỗn hợp PCB 30 Bỉm Sơn.
+ Thiết kế cấp phối cho bê tông truyền thống cấp phối M30, M35, M40
sử dụng xi măng pooc lăng hỗn hợp PCB 40 Bỉm Sơn.
+ Thiết kế cấp phối cho bê tông đầm lăn M15 và M20 sử dụng xi măng
pooc lăng PC 40 Kim Đỉnh hoặc Hoàng Mai.
+ Thiết kế cấp phối cho bê tông tự lèn M25, M30, M35, M40 sử dụng
xi măng pooc lăng hỗn hợp PCB 40 Bỉm Sơn.
Xi măng đạt các chỉ tiêu kỹ thuật dùng cho bê tông theo tiêu chuẩn
TCVN 6269 : 1997.
2.1.2. Cát
Cát được lấy từ các mỏ CS1, CS2 thuộc xã Mỹ Sơn, huyện Ninh Sơn,
tỉnh Ninh Thuận đưa về Phòng nghiên cứu vật liệu - Viện Thủy công - Viện

Khoa học Thủy lợi Việt Nam thí nghiệm. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ
lý của cát như ở bảng 2.1, 2.2; thành phần hạt như trong bảng 2.3, 2.4.
Bảng 2.1. Các tính chất cơ lý của cát thuộc mỏ CS1
Chỉ tiêu thí nghiệm
Kết quả thí nghiệm
M1
M2
M3
Khối lượng riêng, g/cm
P
3
P
:
2,63
2,62
2,63
Khối lượng thể tích xốp,
T/mP
3

1,41 1,43 1,42
Độ hổng, %
50,2
49,2
49,8
Lượng bùn, bụi, sét, %
0,98
1,03
0,96