Nghiên cứu thiết kế thành phần cấp phối bê tông mác 60 mpa sử dụng phối hợp tro trấu, tro bay và phụ gia siêu dẻo

L IC M

N

Trong quá trình h c t p và làm lu n v n t t nghi p cao h c, đ
các th y, cô giáo tr

ng

c s giúp đ c a

i h c Th y L i, đ c bi t là th y giáo TS. Nguy n

Trinh cùng s tham gia góp ý c a các nhà khoa h c, th y, cô giáo.

ình

n nay, tác gi

đã hoàn thành lu n v n th c s v i đ tài lu n v n: “Nghiên c u thi t k thành
ph n c p ph i bê tông mác 60 mpa s d ng ph i h p tro tr u, tro bay và ph
gia siêu d o”.
Tác gi bày t lòng bi t n sâu s c t i th y giáo TS. Nguy n
h

ình Trinh đã

ng d n, ch b o t n tình và cung c p các ki n th c khoa h c c n thi t trong quá

trình th c hi n lu n v n. Xin chân thành c m n các th y, cô giáo thu c B môn
V t Li u Xây D ng, phòng

ào t o

i h c và Sau

i h c tr

ng

i h c Th y

L i đã t o m i đi u ki n thu n l i cho tác gi hoàn thành t t lu n v n th c s c a
mình.
Do trình đ , kinh nghi m c ng nh th i gian nghiên c u còn h n ch nên Lu n
v n khó tránh kh i nh ng thi u sót, tác gi r t mong nh n đ

c nh ng ý ki n đóng

góp c a quý đ c gi .
Xin trân tr ng c m n!
Hà N i,

tháng

n m 2014

Tác gi lu n v n

Nguy n Th Long

L I CAM OAN
Tôi xin cam đoan đ tài lu n v n này là s n ph m nghiên c u c a riêng cá nhân
tôi. Các s li u và k t qu trong lu n v n là hoàn toàn đúng v i th c t và ch a
đ

c ai công b trong t t c các công trình nào tr

đ

c ghi rõ ngu n g c.

c đây. T t c các trích d n đã

Hà N i,

tháng

n m 2014

Tác gi lu n v n

Nguy n Th Long


M CL C
M

U ....................................................................................................................1

CH

NG 1: T NG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN C U

TÔNG C

NG

NG D NG BÊ

CAO TRÊN TH GI I VÀ T I VI T NAM....................6

1.1 Khái ni m v bê tông c

ng đ cao. .................................................................6

1.2 Tình hình nghiên c u ng và ng d ng bê tông c

ng đ cao trên th gi i.....7

1.3. Tình hình nghiên c u ng và ng d ng bê tông c ng đ cao t i Vi t Nam. .....10
1.4.

u nh

c đi m c a bê tông c

ng đ cao. ....................................................13

1.5 Thành ph n và c u trúc c a bê tông c

1.5.1 Ph gia khoáng trong bê tông c

ng đ cao..........................................15
ng đ cao .............................................17

1.5.2 Ph gia hóa h c ........................................................................................23
K t lu n ch
CH

ng 1 ...................................................................................................26

NG 2: V T LI U VÀ PH

2.1. Ph

NG PHÁP NGHIÊN C U. ......................27

ng pháp nghiên c u: lý thuy t k t h p v i th c nghi m........................27

2.1.1 Các ph

ng pháp nghiên c u tính ch t v t li u s d ng. .........................27

2.1.2 Các ph

ng pháp nghiên c u tính ch t c a h n h p bê tông và bê tông

c

ng đ cao ......................................................................................................28

2.2. V t li u s d ng trong nghiên c u. ................................................................31
2.2.1 C t li u nh ...............................................................................................31
2.2.2 C t li u l n ................................................................................................31
2.2.3 Xi m ng .....................................................................................................32
2.2.4 Ph gia khoáng m n ...................................................................................33
2.2.5 Ph gia siêu d o. ........................................................................................34
2.2.6. N

c .........................................................................................................35

2.3. Các tính ch t c lý c a v t li u s d ng. ........................................................35
2.3.1 C t li u nh . ..............................................................................................35
2.3.2 C t li u l n ................................................................................................36
2.3.3 Xi m ng .....................................................................................................38
2.3.4 Tro tr u ......................................................................................................39


2.3.5 Trobay .......................................................................................................40
2.3.6 Ph gia siêu d o. ........................................................................................41
K t lu n ch
CH

ng 2 ...................................................................................................42

NG 3: K T QU NGHIÊN C U .............................................................43

3.1. Yêu c u v ch t l

ng c a v t li u dùng đ thi t k bê tông c

3.2. Thi t k thành ph n c p ph i bê tông c

ng đ cao. .....................................43

3.3. Các tính ch t, ch tiêu c lý c a h n h p bê tông và bê tông c
3.3.1 Tính công tác c a h n h p bê tông c
3.3.2 Kh i l

ng đ cao. .43
ng đ cao. .68

ng đ cao. ....................................68

ng th tích c a bê tông. ...............................................................72

3.3.3 C

ng đ nén c a bê tông. ........................................................................73

3.3.4 C

ng đ kéo khi u n c a bê tông. ...........................................................74

3.3.5 Tính ch ng th m c a bê tông. ...................................................................75
3.4.

su t các ph

ng án s d ng bê tông c

ng đ cao trong xây d ng công

trình th y l i. .........................................................................................................76
K t lu n ch

ng 3 ..................................................................................................76

K T LU N VÀ KI N NGH ................................................................................77
TÀI LI U THAM KH O


DANH M C CÁC KÍ HI U, C M T
KÍ

KÍ HI U

TÊN

ACI

Vi n bê tông M

ASTM

HI U

Hi p h i v t li u và ph

ng

pháp th M
ng đ cao

VI T T T

TÊN

PGSD

Ph gia siêu d o

R n7

C

ng đ nén

R n28

C

ng đ nén tu i 28 ngày

C

ng đ kéo khi u n

tu i 7 ngày

BTC C

Bê tông c

BTXM

Bê tông xi m ng

R ku7

C

Cát

R ku28

C/CKD

T l cát trên ch t k t dính

SN

C/CL

T l cát trên c t li u

TB

Tro bay

CKD

Ch t k t dính

TT

Tro tr u

CL

C t li u

TCVN

Tiêu chu n Vi t Nam

CP

C p ph i

XM

Xi m ng

7 ngày
C

ng đ kéo khi u n

28 ngày

s t

5-10

á d m 5-10mm

CPQH

C p ph i quy ho ch

10-20

á d m 10-20mm

N

N

KLTT

Kh i l

ng th tích

tu i

c

tu i

DANH M C CÁC B NG BI U
B ng 1.1 – Phân c p bê tông c
B ng 1.2. M t s c u đ

ng đ cao ...............................................................6

c thi công b ng bê tông c

B ng1.3 . M t s c u thi công b ng bê tông c
B ng1.4. M t s mác bê tông đi n hình đã đ

ng đ cao

ng đ cao

Nh t ...................8

M ..............................9

c s d ng cho công trình Vi t Nam ...12

B ng 1.5: Yêu c u k thu t đ i v i ph gia khoáng cho bê tông .............................20
B ng 2.1 Các thí nghi m theo tiêu chu n s d ng nghiên c u tính ch t v t li u .....27
B ng 2.2 Các thí nghi m theo tiêu chu n nghiên c u tính ch t c a h n h p bê tông
và bê tông ..................................................................................................................28
B ng 2.3.Ch tiêu th tính ch t h n h p bê tông. .....................................................30
B ng 2.4. Hàm l

ng t i đa cho phép c a mu i hòa tan, ion sunfat, ion clorua và

c n không tan trong n

c tr n bê tông và v a .........................................................35

B ng 2.5: K t qu tính ch t c b n c a cát vàng Sông Lô .......................................36
B ng 2.6.Thành ph n h t c a đá 5-10 và 10-20........................................................37
B ng 2.7. T ng h p m t s tính ch t c lý c a đá d m Ph Lý - Hà Nam ..............37
B ng 2.8. Thành ph n hóa c a xi m ng PC40 Bút S n ............................................38
B ng 2.9. Thành ph n khoáng c a xi m ng PC40 Bút S n ......................................38
B ng 2.10: K t qu thí nghi m các tính ch t c lý c a Xi m ng..............................38
B ng 2.11. Thành ph n hóa c a tro tr u. .................................................................39
B ng 2.12. Các tính ch t hóa lý c a tro tr u ............................................................39
B ng 2.13 Các tính ch t c lý c a tro tr u ...............................................................40
B ng 2.14. Thành ph n hóa h c c a tro tuy n ..........................................................40
B ng 2.15. Tính ch t c a tro tuy n theo ASTM C618 .............................................40
B ng 2.16 M t s tính ch t khác c a tro tuy n .........................................................41
B ng 2.17. M t s tính ch t k thu t c a ph gia GLENIUM ACE 388. .................41
B ng 3.1: S ph thu c đ x p vào ki u s p x p c a h t........................................45
B ng 3.2 : S ph thu c c a đ r ng vào s ph i h p các c p h t .........................46
B ng 3.3:K t qu ph i h p c p h t X2 (5 ÷ 10mm) và c p h t X3 (10 ÷ 20mm)....50
B ng 3.4. Thành ph n h t h n h p đá 5-10 và 10-20 sau khi ph i tr n ..................51
B ng 3.5: K t qu ph i h p c p h t X1 (0 ÷ 5mm) và c p h t X2 và X3. ..............52


B ng 3.6 B ng

cl

ng l

ng dùng n

c d a vào đ s t c a h n h p bê tông và

Dmax c a c t li u......................................................................................................56
B ng 3.7 B ng tra t l N/XM d a vào c
trong các tr

ng đ nén và kích th

c h t c t li u

ng h p có ho c không có PGSD .........................................................57

B ng 3.8. Thành ph n c p ph i g c ch s d ng xi m ng cho 1m3 bê tông. ...........58
B ng 3.9. Thành ph n c p ph i g c ch s d ng xi m ng và có ph gia siêu d o cho
1m3 bê tông. ..............................................................................................................58
B ng 3.10. Kh i l

ng v t li u dùng cho 1m3 h n h p bê tông ch có xi m ng sau

khi quy đ i.................................................................................................................59
B ng 3.11. Thành ph n c p ph i s d ng PGK thay th xi m ng cho 1m3 bê tông
(tr

c hi u ch nh). .....................................................................................................60

B ng 3.12. Thành ph n c p ph i s d ng PGK thay th xi m ng cho 1m3 bê tông
(sau hi u ch nh). ........................................................................................................60

B ng 3.13: B ng th ng kê l

ng dùng v t li u s b cho 1m3 h n h p bê tông c a

c p ph i ch có xi m ng (CPG) và c p ph i có ph gia khoáng (CP PGK) .............61
B ng 3.14 K t qu thí nghi m c a 2 c p ph i (CPG, CP PGK) s b .....................61
B ng 3.15: K ho ch thí nghi m b c hai tâm xoay ..................................................64
B ng 3.16 : Ma tr n k ho ch thí nghi m b c hai tâm xoay .....................................64
B ng 3.17 B ng thành ph n v t li u dùng cho 1m3 h n h p bê tông ......................65
B ng 3.18 B ng giá tr hàm m c tiêu........................................................................65
B ng 3.19 : B ng thành ph n c p ph i v t li u dùng cho 1m3 bê tông c a c p ph i
quy ho ch (CPQH). ...................................................................................................67
B ng 3.20 : K t qu ki m tra s b c p ph i quy ho ch (CPQH) ............................68
B ng 3.21: B ng th ng kê l

ng dùng v t li u cho c a các c p ph i kh o sát tính

ch t ............................................................................................................................69
B ng 3.22: K t qu ti n hành xác đ nh đ s t c a h n h p bê tông .........................70
B ng 3.23 B ng th ng kê k t qu xác đ nh KLTT c a các c p ph i bê tông ..........72
B ng 3.24: K t qu c

ng đ nén c a các c p ph i bê tông ...................................73

B ng 3.25 : K t qu c

ng đ kéo khi u n c a các c p ph i bê tông. ....................74

B ng 3.26 : K t qu thí nghi m kh n ng ch ng th m c a bê tông .........................75

DANH M C CÁC HÌNH V ,

TH

Hình 1.1.Toàn c nh đ p th y đi n Tam Hi p-Trung Qu c ........................................9
Hình 1.2.

p tràn th y đi n Myasage-Nh t B n .......................................................9

Hình 1.3 Tòa nhà the Bow cao 236m - n m

thành ph Calgary, t nh Alberta,

Canada .......................................................................................................................10
Hình 1.4 Cây c u d n n

c Magdeburg

c ........................................................10

Hình 1.5 C u M Thu n, thành ph V nh Long, Vi t Nam .....................................12
Hình 1.6. Ph i c nh 3D th y đi n S n La ................................................................12
Hình 1.7 M i quan h gi a c

ng đ ch u nén c a bê tông và t ng chi phí m t đ n

v c t v i k t c u nhà 15 t ng . .................................................................................14
Hình 1.8. Hi u qu v v t li u và ti t di n khi s d ng bê tông c

ng đ cao. .......15

Hình 1.9 C ch hoá d o c a ph gia hoá h c ..........................................................25
Hình 2.1: S đ ph

ng pháp xác đ nh đ ch y c a v a .........................................29

Hình 2.2. Lò đ t tr u .................................................................................................34
Hình 3.1 : Các ki u s p x p c a h t c t li u .............................................................44
Hình 3.2.

th bi u di n nh h

ng c a h s đi n đ y đ n đ r ng h n h p CL 50

Hình 3.3.

th bi u di n nh h

ng c a h s đi n đ y đ n KLTT h n h p CL .51

Hình 3.4.

th bi u di n thành ph n h t h n h p đá 5-10 và 10-20 sau khi ph i

tr n. ...........................................................................................................................52
Hình 3.5.

th bi u di n nh h

Hình 3.6.

th bi u di n nh h

Hình 3.7: Quan h gi a c

ng c a h s đi n đ y đ n đ r ng h n h p CL. .....53
ng c a h s đi n đ y đ n KLTT h n h p CL. 53

ng đ bê tông và t l N/X theo lo i xi m ng, bi u đ

Walz ..........................................................................................................................55
Hình 3.8 Các đ
Hình 3.9:

ng đ ng m c bi u di n quan h gi a Yv i A và B ......................67

th bi u di n quan h gi a Yv i A và B..............................................67

Hình 3.10: HHBT khi v a cho t máy tr n t do ra. ................................................69
Hình 3.11: Côn th đ s t theo TCVN 3016:1993 ...................................................69
Hình 3.12

th th hi n tính công tác c a h n h p bê tông. ................................70


Hình 3.13
Hình 3.14:

th th hi n c

th th hi n c

ng đ nén c a bê tông

tu i 7 ngày và 28 ngày. .....73

ng đ kéo khi u n c a bê tông

tu i 7 ngày và 28

ngày. ..........................................................................................................................74
Hình 3.15 :

th th hi n kh n ng ch ng th m c a bê tông .................................76


1

M

U

I. Tính c p thi t c a đ tài
n

c ta hi n nay ngày càng đòi h i có thêm nhi u ch ng lo i v t li u xây

d ng m i u vi t nh m nâng cao ch t l

ng công trình, đ y nhanh t c đ thi công,

đ ng th i h giá thành xây d ng, đem l i hi u qu kinh t , v.v… Bê tông là m t lo i
v t li u ph bi n trong các công trình xây d ng dân d ng và công nghi p. Hi n nay,
n

c ta bê tông đã đ

c s d ng r t r ng rãi nh ng c n ti p t c nghiên c u và

phát tri n đ đáp ng yêu c u ngày càng cao v ch t l

ng, nh t là trong xây d ng

các công trình đ c bi t.
Vi t Nam là n

c có b bi n dài ch y d c đ t n

c nên vi c xây d ng các

c ng, đê kè đ ph c v nhu c u phát tri n v kinh t , giao l u, thông th
n

ng v i các

c trên th gi i là r t c n thi t. M t khác, Vi t Nam c ng đã và đang có nhi u d

án xây d ng các công trình th y l i, th y đi n đ đáp ng nhu c u phát tri n chung
c ađ tn

c. Trong đó có lo i công trình r t quan tr ng, không nh ng nh h

l n đ n kinh t mà c an ninh, qu c phòng c a đ t n

c, đó là các đ p th y đi n.

i v i các đ p tr ng l c, bê tông làm l p lõi đ p có yêu c u c
và quan tr ng nh t ph i gi i quy t v n đ

ng

ng đ không cao

ng su t nhi t do xi m ng th y hóa, do đó

gi i pháp t t nh t là áp d ng công ngh bê tông đ m l n. L p v ngoài c a đ p ch u
tác đ ng xói mòn (mài mòn, khí th c và n mòn ) [15] tr c ti p c a n
ho i r t nhanh. Theo kinh nghi m c a các n
c

c nên bi phá

c trên th gi i, vi c s d ng bê tông

ng đ cao(có t l N/X th p) là bi n pháp t t nh t đ làm t ng tu i th c a các

công trình này[22]. Tóm l i, trong các công trình th y công v t li u bi phá ho i r t
nhanh, đ c bi t là d

i tác d ng c a dòng ch y có l u t c l n. Vì v y, vi c nghiên

c u ch t o v t li u phù h p v i nh ng công trình quan tr ng này là c n thi t, trong
đó h

ng nâng cao ch t l

ng bê tông đang s d ng cho các công trình này là r t

thi t th c.
M t khác, Vi t Nam là m t n

c nông nghi p, công nghi p đang phát tri n

nên th i ph m c a các ngành này r t l n. Th i ph m c a các ngành này đang là v n
đ đ

c quan tâm vì nó gây ô nhi m môi tr

v y, làm sao đ t n d ng đ

ng, khó x lí, không có ch ch a… Vì

c ngu n th i ph m này góp ph n phát tri n kinh t ,


2

b o v môi tr

ng đang đ

c nhà n

tâm, tìm hi u và đ a ra các ph

c, các nhà khoa h c, nhà nghiên c u quan

ng pháp gi i quy t h p lí. M t trong nh ng h

ng

gi i quy t đ a ra đó là t n d ng các ngu n th i ph m này và k t h p v i các nguyên
v t li u s n có đ ch t o lo i v t li u m i đáp ng đ

c nhu c u s d ng. Tro tr u

và tro bay là hai th i ph m ch y u c a ngành nông nghi p và công nghi p nhi t
đi n. T nh ng n m 80 c a th k tr

c, trên th gi i c ng nh

đã phát hi n ra r ng khi chúng ta đ t v tr u
tro tr u v i hàm l
v i hàm l

Vi t Nam ng

i ta

m t đi u ki n thích h p s thu đ

ng SiO 2 vô đ nh hình r t cao (kho ng 90%), t c là t

ng SiO 2 vô đ nh hình có trong Silicafume hi n đang đ

bi n. Và c ng đã có nh ng công trình nghiên c u ch ng minh đ

ng đ

c
ng

c dùng ph

c r ng tro tr u

c a chúng ta hoàn toàn có kh n ng thay th Silicafume trong vi c s n xu t bê tông
c

ng đ cao. Tuy nhiên, do còn nhi u khó kh n và h n ch nh : quy ho ch ngu n

nguyên li u, xây d ng qui trình đ t tr u công nghi p, ki m soát ch t l
v.v... nên hi n nay tro tr u v n ch a đ

ng đ t tr u

c ng d ng r ng rãi trên th gi i c ng nh

Vi t Nam. M t s nghiên c u g n đây v tro tr u cho th y khi dùng tro tr u đ
làm ph gia cho bê tông thì làm cho l

ch ng minh đ
l

ng xi m ng.

c r ng l

ng N/X t ng đáng k , có nh ng nghiên c u

ng tro tr u t i u dùng cho bê tông kho ng 12,5% so v i

ti t ki m l

ng xi m ng nhi u h n n a thì ng

vi c ph i h p tro tr u và tro bay đ t ng đ

c hàm l

i ta ngh đ n

ng ph gia so v i xi m ng lên

đ n 20-30% th m chí cao h n. Trung bình hi n nay m i ngày Nhà máy nhi t đi n
Ph l i 2 (H i D

ng) th i ra 3000 t n tro x , trong đó kho ng 20-30% là than ch a

cháy, còn l i là tro bay r t m n. Do hàm l
làm nhiên li u đ t, mà th

t

ng đ

ng đ

ng than ch a cháy th p nên khó t n thu

c th i th ng ra h ch a. Cùng v i l

ng c a Nhi t đi n Ph L i 1, m i ngày nhà máy này đang x l

th i kh ng l vào môi tr

ng tro x
ng ch t

ng. Theo d báo đ n n m 2020 s có thêm 28 nhà máy

nhi t đi n đ t than đi vào ho t đ ng. Lúc đó l

ng tro x th i ra hàng n m vào

kho ng 60 tri u t n. Vì v y, vi c nghiên c u và ng d ng lo i v t li u này đang
đ

c xúc ti n m nh, c th là: dùng tro bay thay th m t ph n xi m ng cho s n xu t

bê tông n ng, s n xu t bê tông t ong, làm ph gia cho xi m ng, làm v t li u xây
d ng đ

ng. Trong nh ng n m qua các k t qu c a nh ng công trình khoa h c

nghiên c u v

ng d ng tro tuy n Ph L i và Silicafume trong bê tông đã đem l i


3

k t qu t t, t o ra các lo i bê tông đ c bi t v i tính ch t đ c tr ng. ây là ti n đ đ
chúng ta có th kh ng đ nh s k t h p gi a tro tr u và tro bay đ làm ph gia ho t
tính cho bê tông là hoàn toàn có c s khoa h c. Vì v y, vi c nghiên c u các ng
d ng h n h p ph gia khoáng hai thành ph n tro tr u và tro tuy n Ph L i trong bê
tông c

ng đ cao là c n thi t đ t o ra lo i bê tông c

ng đ cao đáp ng nhu c u

ngày càng cao c a ngành xây d ng Th y l i.
Hi n nay, vi c nghiên c u thi t k thành ph n bê tông c

ng đô cao

Viê

Nam ch a có nhi u kinh nghi m và c b n v n d a trên c s c a thi t k thành
ph n bê tông thông th
tông c

n

ng.

tài đ xu t ph

ng pháp m i thi t k thành ph n bê

ng đ cao dùng cho công trình th y công nh m k t h p kinh nghi m c a

c ngoài nh Vi n Bê tông M [16] hay các ph

ph m đ c bi t châu Âu [17] sau đó đ

ng pháp c a hi p h i các s n

c t i u hóa b ng qui ho ch th c nghi m

thông qua các k t qu thí nghi m th c t t v t li u th c t c a Vi t Nam.
II. M c đích c a đ tài
Dùng v t li u s n có t i Vi t Nam đ nghiên c u thi t k thành ph n c p
ph i bê tông c

ng đ cao đ n 60MPa s d ng cho các k t c u đ c bi t trong công

trình th y l i (K t c u c a van, k t c u ch ng mài mòn, công trình ven bi n, m
tiêu n ng, bê tông s a ch a ch t o bê tông làm l p b o v c a đ p và có đ l u
đ ng l n dùng cho các công trình thi công ph c t p, c i thi n đi u ki n thi công và
c ng có th dùng s a ch a các công trình).
III. Ph m vi nghiên c u

tài nghiên c u ch t o h n h p bê tông có tính công tác t t, bê tông có
c

ng đ nén, kh n ng ch u mài mòn, kh n ng ch ng th m cao t h n h p ch t

k t dính g m xi m ng, tro bay, tro tr u và các nguyên v t li u s n có

Vi t Nam

dùng trong các công trình th y công.
IV. N i dung nghiên c u.
+

th c hi n m c tiêu k trên, đ tài c n th c hi n các n i dung khoa h c sau:

+ Nghiên c u t ng quan bê tông c ng đ cao dùng trong các công trình th y công.
+ Xác đ nh tính ch t c a nguyên v t li u dùng cho bê tông c

ng đ cao

trong các công trình th y công nh : xi m ng, ph gia khoáng, c t li u l n, c t li u
nh , ph gia siêu d o...


4

+ Nghiên c u, thi t k thành ph n bê tông t h n h p ch t k t dính g m: xi
m ng, tro bay, tro tr u và các nguyên v t li u khác đ t yêu c u đ t ra.
+ Nghiên c u các tính ch t c a h n h p bê tông và bê tông c

ng đ cao có

s d ng ph gia khoáng (tro bay, tro tr u) v i D max = 20mm dùng trong công trình
th y công nh :
+ Nghiên c u tính công tác c a h n h p bê tông.
+ Nghiên c u m t s tính ch t c a bê tông c
c

ng đ cao nh : c

ng đ nén,

ng đ kéo khi u n, mô đun đàn h i c a bê tông, tính ch ng th m n

c, kh n ng

ch ng mài mòn, xói mòn, co ngót c a bê tông.
V. C s khoa h c và ý ngh a th c ti n c a đ tài.
C s khoa h c.
Bê tông là m t lo i v t li u không đ ng nh t bao g m ba pha:

á xi m ng

t o thành khi h xi m ng r n ch c, c t li u và vùng chuy n ti p gi a c t li u và đá
xi m ng. S phá h y bê tông d

i tác đ ng c a t i tr ng s b t đ u

nh t c a m t trong ba pha trên. Do đó đ t ng c
gi i pháp đ nâng cao ch t l

ng đ c a bê tông thì ph i tìm

ng c a ba pha này.

Vi c nghiên c u ch t o bê tông ch t l
Nâng cao ch t l

ng c u trúc v mô:

Nâng cao ch t l

ng c u trúc vi mô.

Nâng cao c

b ph n y u

ng cao d a trên m t s c s sau:

ng đ đá xi m ng

S d ng xi m ng có ho t tính cao.
S d ng các lo i ph gia khoáng ho t tính, ph gia siêu m n s làm t ng đ
đ c c a đá ch t k t dính nh đó làm t ng c

ng đ kéo, c

ng đ nén và kh n ng

ng dùng n

c, giúp cho h n h p bê

ch u mài mòn
S d ng ph gia siêu d o đ gi m l

tông có t l N/CKD nh nh ng v n đ m b o tính công tác.
Nâng cao c

ng đ vùng chuy n ti p gi a đá xi m ng và c t li u

Ý ngh a th c ti n c a đ tài.
Gi m l

ng khí CO 2 do ngành công nghi p xi m ng c ng nh công nghi p

bê tông th i ra. Theo s li u th ng kê g n đây nh t, hàng n m chúng ta s n xu t và


5

tiêu th kho ng 17000 tri u t n bê tông. Ngoài vi c s d ng m t l

ng l n các

ngu n tài nguyên nh cát, đá, n

ng đáng k

c, công nghi p bê tông còn tiêu th l

xi m ng. Quá trình s n xu t xi m ng là m t trong nh ng tác nhân chính làm t ng
hàm l

ng CO 2 trong môi tr

ng. Riêng trong n m 2005, t ng s n l

ng xi m ng

s n xu t trên toàn c u là 2270 tri u t n. Theo th ng kê thì m i t n xi m ng s n xu t
ra s làm xu t hi n thêm m t t n CO 2 ra ngoài môi tr

ng. Nh chúng ta đã bi t,

khí CO 2 là nguyên nhân chính gây ra hi u ng nhà kính, làm cho Trái

t md n

lên và làm thay đ i khí h u toàn c u. M t trong nh ng bi n pháp h u hi u đ gi m
l

ng khí CO 2 do ngành công nghi p bê tông c ng nh ngành công nghi p xi m ng

th i ra là s d ng các th i ph m c a ngành công nghi p khác nh tro bay, x lò cao,
tro tr u, …thay th m t ph n xi m ng trong công nghi p s n xu t bê tông.
T n d ng đ

c các ngu n th i ph m c a các ngành khác v a gi m đ

thành s n ph m, v a c i thi n đ

c m t s tính ch t c a bê tông theo m c đích s

d ng. Bên c nh đó còn gi i quy t đ
ph n b o v môi tr

c giá

c ch ch a c a các ngu n th i ph m, góp

ng.

Vi c ch t o bê tông ch t l

ng cao ph c v cho các công trình th y công có

ý ngh a quan tr ng. Nó thúc đ y các ngành khác phát tri n, t đó góp ph n thúc đ y
n n kinh t , chính tr , xã h i chung c a đ t n
Bê tông ch t l

ng cao c

ch t l

ng cao đ

ng d ng

ng đ cao đang đ

các n

nhi u công trình trên th gi i

n

c.
c s d ng ph bi n trong

c phát tri n. Vi c nghiên c u ch t o bê tông

c ta hi n nay là vi c làm có ý ngh a thi t th c góp

ph n b t k p v i s phát tri n chung c a th gi i.
M t khác, các nghiên c u g n đây đ u ch ra r ng, khi dùng tro tr u ho c tro
bay thay th m t ph n xi m ng làm ch t k t dính trong h n h p bê tông thì tính
công tác c ng nh các tính ch t c lý c a bê tông v n đ m b o và có xu h

ng t ng

lên, đ ng th i l i gi m giá thành s n xu t.
VI. Ph

ng pháp nghiên c u
tài nghiên c u d a trên c s lí thuy t k t h p v i th c nghi m

S d ng các ph

ng pháp nghiên c u theo tiêu chu n (TCVN, TCXDVN,

TCN, ASTM...) và phi tiêu chu n (các ph
S d ng các ph

ng pháp thí nghi m đ xu t).

ng ti n nghiên c u hi n đ i đ nghiên c u các tính ch t c a

nguyên v t li u đ u vào, h n h p bê tông và bê tông c

ng đ cao.


6

CH

NG 1: T NG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN C U
TÔNG C

NG

CAO TRÊN TH GI I VÀ T I VI T NAM.

1.1 Khái ni m v bê tông c
Bê tông c
đ

NG D NG BÊ

ng đ cao.

ng đ cao có l ch s phát tri n ch a lâu nh ng đã ch ng minh

c nh ng u đi m v

t tr i c a mình và kh ng đ nh v trí không th thi u trong

các v t li u xây d ng. Tuy bê tông c

ng đ cao đã đ

c nghiên c u và ng d ng

khá nhi u trong th c t nh ng v n còn nhi u quan đi m, các đ nh ngh a bê tông
c

ng đ cao khác nhau. D

quan đi m c a các n
Bê tông c

i đây là m t s đ nh ngh a bê tông c

ng đ cao theo

c[8].

ng đ cao là lo i bê tông đ c bi t, có c

m u th hình tr (15x30cm) > 60 Mpa.
li u t i u, bên c nh đó, c

ng đ còn đ

ng đ nén

28 ngày,

c ch t o t h n h p xi m ng, h c t
cđ

c c i thi n b ng cách dùng m t vài

s n ph m m i có ph m ch t đ c bi t nh ch t siêu d o và ph gia ho t tính.
Trên th gi i, khái ni m v bê tông c
HPC) ch a th ng nh t, còn khác nhau
có c

ng đ cao (High Strength concrete-

nhi u tiêu chí, tuy nhiên đ u th ng nh t là

ng đ ch u nén tu i 28 ngày không nh h n 40 Mpa (đ i v i nhi u tài li u thì

con s này có th là 40 ,50, 55, 60). M u th đ

c ch t o, d

ng h , thí nghi m

theo các tiêu chu n hi n hành. Theo tiêu chu n c a B c M (ASTM) qui đ nh bê
tông c

ng đ cao là lo i bê tông có c

ng đ ch u nén

tu i 28 ngày ≥ 42 Mpa;

Theo tiêu chu n châu Âu (ACI) có qui đ nh v kh n ng thi công, các tính ch t c
h c dài h n (co ngót, t bi n) đ

c c i thi n s m, có c

b n cao, tu i th lâu dài trong môi tr

ng đ hình thành s m, đ

ng kh c nghi t. Các nhà khoa h c Nh t B n

cho r ng bê tông t đ m (là lo i bê tông có kh n ng ch y và đ m lèn ch b ng t
tr ng, có kh n ng l p đ y không gian thi công mà không c n ngo i l c tác đ ng)
c ng là lo i bê tông c

ng đ cao.

B ng 1.1 – Phân c p bê tông c

Thông s
C

ng đ MPa
T l N/X

Bê tông
th

ng

<50
 0,45

ng đ cao [16], [17]

Bê tông
c

ng đ cao

Bê tông
c

ng đ r t

Bê tông
c

ng đ

cao

đ c bi t cao

50 - 100

100 – 150

>150

0,45 – 0,30

0,30 – 0,25

<0,25


7

Bê tông

Thông s

th

Bê tông

Bê tông
c

ng

c

ng đ cao

Bê tông

ng đ r t

ng đ

đ c bi t cao

cao

*

c

HRWR

*

Ph gia hóa h c

Không c n

WRA/HRWR

HRWR

Ph gia khoáng

Không c n

Tro bay

Kh i Silice**

Kh i Silice*

10-11

10-12

< 10-13

v t
 10-10

H s th m cm/s

Tính ch t c a bê tông c

ng đ cao

ho c còn g i là tính công tác. Tuy s d ng l
đ s t c a bê tông c

tr ng thái t

i là tính d đ (đ s t)

ng xi m ng cao, t l N/X th p nh ng

ng đ cao v n đ t t 10-20 cm, gi đ

c ít nh t là 60 phút.

tr ng thái m m co ngót d o l n và n đ nh th tích cao so v i bê tông th
tính ch t c a bê tông c

ng đ cao khi r n ch c nh c

ch , bi n d ng, mô đun đàn h i đ
c a m u th hình tr có kích th

ng đ nén, c

c th hi n theo t s v i c

ng. Các
ng đ ép

ng đ nén đ n tr c

c 15x30 cm ho c m u th hình l p ph

ng

15x15x15 cm tu i 28 ngày. Các tính ch t khác nh c

ng đ ch u kéo, co ngót, t

bi n, s dính bám v i c t thép c ng đ

ng đ nén t ng lên.

c c i ti n khic

1.2 Tình hình nghiên c u ng và ng d ng bê tông c

ng đ cao trên th gi i.

Theo tài li u nghiên c u c a PSG.TS Ph m Duy H u t ng k t k t qu
nghiên c u c a các n
đ cao đã đ

c trên th gi i và Vi t Nam [9] cho th y thì bê tông c

ng

c s d ng t n m 1975 t i M cho vi c xây d ng các nhà cao t ng.

N m 1975- 1976, các ngôi nhà t 43-76 t ng đ u dùng bê tông 62MPa, t n m
1976-1990, các ngôi nhà
80MPa. T

Chicago v i s t ng 50-70 đ

ng t , các ngôi nhà cao t ng

Pháp,

c s

c (t 40 t ng) đ u s d ng bê

tông v i t 70-90MPa. Trong xây d ng c u t n m 1970 đ n nay
trên nhi u qu c gia đã áp d ng bê tông c
đ

c s d ng cho các d m c u bê tông d

ng đ cao. Bê tông c

nhi u công trình
ng đ cao th

ng

ng l c v i m c đích gi m t i tr ng b n

thân d m và t ng chi u dài k t c u nh p. N m 1970,
120)MPa.

d ng bê tông

Nh t bê tông ph bi n (60-

Pháp, n m 1989 bê tông c u là (60-80)MPa. Các c u

M , Trung Qu c đ u đã s d ng bê tông v i c

c, Hà Lan,

ng đ nén kho ng t 60MPa đ n


8

100MPa. Các c u ki n bê tông và bê tông l p ghép trong k t c u h t ng đô th c ng
đ u s d ng bê tông có c

ng đ nén không nh h n 20MPa.

Các nghiên c u v bê tông c
c

ng đ cao đã kh ng đ nh vi c s d ng bê tông

ng đ cao cho phép t o ra các s n ph m có tính kinh t h n, cung c p kh n ng

gi i quy t đ

c nhi u v n đ k thu t h n ho c đ m b o c hai y u t trên. Các

nghiên c u c a n

c ngoài cho th y có th ti t ki m đ

gi m 30% tr ng l

ng k t c u, gi m 10 – 15% t ng giá tr công trình. K t c u b n
ng l c có th gi m 30% chi u cao, 40% kh i l

bê tông c t thép d
Bê tông c

c 30% kh i l

ng bê tông,

ng xây l p.

ng đ cao t ra r t hi u qu , có nhi u ti m n ng khi đúc các d m

c u, đ c bi t là các d m kh u đ l n.
xây d ng nhi u c u b ng bê tông c
d m bê tông c t thép nh p l n.

Nh t, M , Canada,
ng đ cao (c

c, Pháp... ng

i ta đã

ng đ 55 ÷ 79 MPa) đ đúc các

Nh t B n, c u Akaski - Kaikio có chi u dài nh p k

l c th gi i là 1991m. M t s c u đ

ng s t đ

c đúc b ng bê tông có c

ng đ t i

76 MPa trong khi đó m t s n i

M nh Huntington, West Virginia, Ohio bê tông

c

ng đ nén đ t 55MPa. M t s c u đi n hình

ng đ cao dùng cho c u có c

B nđ

c thi công b ng bê tông c
B ng 1.2. M t s c u đ

TT

ng đ cao đ

c trình bày trong b ng 1.2.

c thi công b ng bê tông c
Lo i đ

Tên c u

ng

ng đ cao

Nh t

N m

Nh p (m)

R 28 (MPa)

1

Nitta

Cao t c

1968

30

59

2

Kaminoshima

Cao t c

1970

86

59

3

2nd Ayaragigawa

Cao t c

1973

50

60

4

Iwahana

Cao t c

1973

45

89

5

Fukamitsu Highway

Cao t c

1974

26

69

M , n u tr

Nh t

c nh ng n m 80, bê tông c

ng đ cao c ng đã đ

c

s d ng ch y u trong xây d ng nhà cao t ng thì sau nh ng n m 80 tr l i đây, bê
tông c
c uđ

ng đ cao đ

c coi nh lo i v t li u không th thi u trong ngành xây d ng

ng. Nh vi c s d ng bê tông c

c u dài t i vài tr m mét đã đ

c xây d ng

ng đ cao mà nh ng cây c u có nh p k t
n

c này


9

B ng1.3 . M t s c u thi công b ng bê tông c

M

N m

Nh p (m)

R 28 (MPa)

Washington

1981

49

62

East Huntington

W. Virginia

1984

274

55

3

Annacis

Vancouver

-

-

55

4

Braker Lane

Texas

1987

26

66

5

Houston

Texac

1981

228,6

41,4

TT

Tên c u

1

Tower Road

2

a đi m

ng đ cao

Th y đi n Tam Hi p trên sông D

ng T đ

c đánh giá nh ″V n lí tr

ng

thành” v i chi u dài đ p tràn chính là 2.300m, cao 185m và b r ng đ nh đ p là
40m, đ

c kh i công xây d ng n m 1993 và chính th c đ a vào ho t đ ng n m

2003. Trên toàn b m t đ p ng

i ta s d ng bê tông ch t l

ng cao v i c

ng đ

nén 60-80 MPa có kh n ng ch u xói mòn t t.

Hình 1.1.Toàn c nh đ p th y đi n Tam
Hi p-Trung Qu c
p Myagase-Nh t b n đ

Hình 1.2.

p tràn th y đi n MyasageNh t B n

c xây trên sông Nakataku v i chi u dài đ nh đ p

là 400m, chi u cao đ p là 156m, th tích thân đ p kho ng 2.000.000 m3 s d ng
trên m t đ p bê tông có c

ng đ nén trên 80 MPa và kh n ng ch u mài mòn t t.


10

Hình 1.3 Tòa nhà the Bow cao 236m n m

Hình 1.4 Cây c u d n n

thành ph Calgary, t nh Alberta,

c Magdeburg

c

Canada
1.3. Tình hình nghiên c u ng và ng d ng bê tông c
trong n

ng đ cao t i Vi t Nam.

c, trong nh ng n m g n đây bê tông c

v trí quan tr ng trong các công trình xây d ng c u, đ
đi n quy mô l n nh các công trình nhà cao t ng
H Chí Minh,

ng đ cao đã chi m m t
ng, nhà và công trình th y

các thành ph l n (Hà N i, TP.

à N ng), các công trình c u có chi u dài nh p L > 30m, h m qua

đèo H i Vân hay h m Th Thiêm t i TP H Chí Minh. Tuy v y, các nghiên c u
chuyên sâu v bê tông c

ng đ cao ch a nhi u, đ

c m t s ít nhà khoa h c đ u

t nghiên c u nh :
"Nghiên c u

ng d ng công ngh ch t o bê tông c

100MPa) cho các k t c u xây d ng" do KS.

ng đ

cao (đ n

ng Hoàng Huy - H i công nghi p bê

tông Vi t Nam làm ch nhi m đ tài (2010).
"Nghiên c u s n xu t oxit silic tinh khi t vô đ nh hình cao t ngu n tr u và
tro tr u đ làm ph

gia cho bê tông c

ng đ cao và siêu cao đ t c

ng đ

110MPa" c a TS.KHKT Tr n Bình (2008).
Báo cáo NCKH B GD- T “Bê tông ch t l

ng cao” c a PGS.TS. Ph m

Duy H u làm ch nhi m đ tài (2000).
c bi t, nh ng nghiên c u, ng d ng bê tông c
h t ng k thu t đô th nói chung, h th ng thoát n

ng đ cao cho các k t c u

c nói riêng h u nh ch a đ

c

quan tâm đúng m c (Ch có 01 đ tài Nghiên c u công ngh ch t o bê tông c t


11

thép thành m ng cho h th ng c p thoát n
thoát n
th

c do KS. Hoàng

c Th o (Công ty

c và phát tri n đô th t nh Bà R a- V ng Tàu) ch trì đã đ

c trao gi i

ng Sáng t o KHCN Vi t Nam nh ng gi b n quy n, không ph bi n r ng rãi).
Vi t Nam, trong nh ng n m g n đây, vi c nghiên c u ng d ng bê tông

c

ng đ cao, bê tông ch t l

ng cao đã đ

c quan tâm m t cách thích đáng nh m

đáp ng nhu c u ngày càng cao c a xây d ng c b n và đã đ t đ
t u đáng k .
c

c nh ng thành

n n m 1990 các k t c u bê tông c t thép ch y u s d ng bê tông có

ng đ đ n 30MPa. M t s công trình đ c bi t quan tr ng dùng bê tông có c

ng

đ đ n 50 ÷ 60MPa nh L ng Ch t ch H Chí Minh, Khách s n Th ng Long 11
t ng, c u Th ng Long, c u Ch

ng D

ng, đ

ng h m đèo H i Vân, m t s công

trình nhà cao t ng nh Keangnam City landward tower v.v... N u nh tr
tông trong các k t c u bê tông c t thép th
nay c

ng đ th

i p, H i Phòng m i đ

c

c thi t k theo công

an M ch đ u dùng bê tông c p A, B, C hay C45, C40 và C35 - t

ng

ng bê tông có mác M60 (60MPa), M50 (50MPa) và M40 (40MPa) c a Vi t

Nam. M t s công trình nhà cao t ng do n
c

c ngoài ho c do n

ng đ đ n 60MPa.

Các nhà máy xi m ng Tam
đ

ng đ là 20MPa, thì đ n

ng dùng là 30MPa. Các công trình v n n

ngoài đ u t đã s d ng bê tông c
ngh c a

ng dùng có c

c kia bê

c ngoài đ u t đã đ

c s d ng bê tông

ng đ cao mác M50 làm k t c u ch u l c nh Khách s n Lê Lai 14 t ng

thành

ph H Chí Minh do H ng Kông đ u t xây d ng. Công ty Quen Hing H ng Kông
cung c p h n h p bê tông trong đó s d ng xi m ng Yu Feng Brand Trung Qu c.
Công trình Hà N i Tower Center do công ty Sanyong làm ch th u, h n h p bê
tông do công ty bê tông Chèm cung c p.
M ts c uv

t sông đ

c xây d ng m i g n đây nh c u M Thu n, c u

Qu ng c ng đã s d ng bê tông mác M50 (50MPa) các k t c u ch u l c chính nh
tr , d m d

ng l c.


12

Hình 1.5 C u M Thu n, thành ph

Hình 1.6. Ph i c nh 3D th y đi n S n La

V nh Long, Vi t Nam
Tuy nhiên, các công trình này th

ng s d ng bê tông có đ l u đ ng th p

ch g n đây m t s công trình đã đòi h i bê tông có đ l u đ ng cao đ thu n ti n
trong quá trình thi công nh ng còn g p nhi u khó kh n khi tri n khai nh c u Pá
uôn S n La. Nh ng t i nh ng công trình này yêu c u k thu t c ng ch là d ng l i
đ s t 18÷20 cm. M t s mác bê tông đã s d ng cho công trình
m t s n m g n đây đ

c nêu

b ng 1.4.

B ng1.4. M t s mác bê tông đi n hình đã đ
N m
1998
1998
2005
2006
2007

Tên công trình
C
C
C

C

Vi t Nam trong

c s d ng cho công trình
a đi m xây
d ng
Hà Giang
L ng S n
Long An
Qu ng Ninh
à N ng

Vi t Nam

Mác bê tông
s d ng
M50
M50
M50
M50
M60

u Na Sang
uM t
u M Thu n
u Bãi cháy
ng h m đèo H i Vân
KeangnamCity landward
2009

Hà N i
M60
tower
Hi n nay, Vi t Nam đã và đang xây d ng r t nhi u công trình th y đi n,
trong đó đi n hình là công trình th y đi n S n La là m t trong nh ng công trình
tr ng đi m qu c gia trong th k 21, v i chi u dài đ p chính theo đ nh là 965m,
chi u cao 138,1m, kh i l

ng bê tông s d ng lên t i 5,2 tri u mét kh i, trong đó

bê tông đ m l n s d ng là 3,2 tri u m3 và g n 2 tri u m3 bê tông th
thân đ p đ
l

c s d ng bê tông đ m l n, b m t đ p ng

ng cao có c

ng. Toàn b

i ta s d ng bê tông ch t

ng đ nén 50-80 MPa có kh n ng ch u xói mòn, mài mòn t t.


13

1.4.

u nh

c đi m c a bê tông c

Bê tông c

ng đ cao.

ng đ cao ra đ i cho phép chúng ta phát tri n nh ng công trình

xây d ng mà tr

c đó bê tông thông th

ng và các v t li u khác ch a đáp ng

đ

c. Vì bê tông c

ng đ cao có r t nhi u u đi m so v i v t li u bê tông thông

th

ng. Bê tông c

ng đ cao có nhi u ng d ng trong các công trình xây d ng

khác nhau nh : xây d ng dân d ng, c u đ
c u bê tông c

ng, th y đi n…

tài đi sâu nghiên

ng đ cao dùng cho các công trình th y công nên đ tài nh n m nh

u đi m khi s d ng bê tông c
d ng bê tông c

ng đ cao dùng cho công trình th y đi n. Vi c s

ng đ cao ch u xói mòn, mài mòn trong các công trình xây d ng,

đ c bi t là các công trình th y đi n mà còn mang l i nhi u u đi m, c th :
Gi m không gian chi m ch , ti t ki m th i gian thi công: do gi m kích
th

c c u ki n, gi m ph n gia công c t thép…Ngoài ra,khi s d ng bê tông c

đ cao trong các k t c u cho phép gi m đ

c kích th

ng

c ti t di n, t ng đ b n cho

c u ki n …
Gi m chi phí xây d ng công trình: Do gi m c t pha, gi m bê tông, gi m s
l

ng c t thép, gi m t i tr ng công trình…
Cho phép t ng kho ng cách và gi m s l

ng c t, t ng kh u đ nh p c u: Do

kh n ng ch u l c c a c u ki n…
T ng tu i th làm vi c, t ng kh n ng ch ng xâm th c: Do ít b
c a môi tr

nh h

ng làm vi c b i m t đ cao c a bê tông. Chính vì v y, gi m đ

ng

c đáng

k chi phí s a ch a công trình…
Kh n ng ch u mài mòn, xói mòn c a bê tông: bê tông c
đ c cao, c

ng đ đá xi m ng l n, s d ng c t li u có c

ng đ cao có đ

ng đ cao khi đó s làm

t ng kh n ng ch u mài mòn, xói mòn cho bê tông.
Bê tông c

n

ng đ cao có đ đ c cao và do đó làm t ng kh n ng ch ng th m

c và khí cho k t c u. Ngoài ra, nó làm h n ch kh n ng xâm nh p và khu ch

tán vào trong bê tông c a các tác nhân xâm th c làm t ng kh n ng ch ng xâm
th c cho k t c u.
Bê tông c
th

ng.

ng đ cao có mô đun đàn h i l n h n nhi u so v i bê tông


14

T ng kh n ng bám dính gi a bê tông và c t thép.
Làm gi m tính co ngót c a bê tông: theo m t s nghiên c u th c nghi m cho
th y đ i v i bê tông c

ng đ cao 60 – 80 MPa, t ng đ co ngót c a lo i bê tông

này ch b ng m t n a đ co ngót t ng c ng c a bê tông th

ng.

Có tính công tác t t phù h p v i công ngh thi công và ch t o các k t c u
ph c t p c a công trình ch u xói mòn.

T ng tu i th làm vi c, t ng kh n ng ch ng xâm th c: Do ít b
c a môi tr

ng làm vi c m t đ cao c a bê tông. Chính vì v y gi m đ

nh h

ng

c đáng k

chi phí s a ch a công trình…
Sau đây xin đ a ra 2 ví d v hi u qu khi s d ng bê tông c

ng đ cao:

- Gi m chi phí cho m t đ n v th tích c t:
Nawy [18] đã thi t l p quan h gi a c

ng đ nén c a bê tông và t ng chi

phí cho m t đ n v c t đ i v i nhà 15 t ng nh hình sau. V i kích th
l n thì t l gi m giá thành càng cao và có th t i 50%. Có m t tr

c c t càng

ng h p khác đã

t ng kh u đ nh p t 14 lên 28 m, chuy n đ i mác bê tông t 43,4MPa lên 72,1MPa
và khi đó l i gi m giá t 163 xu ng còn 130USD/m2 m t c u…

Hình 1.7 M i quan h gi a c

ng đ ch u nén c a bê tông và t ng chi phí m t đ n

v c t v i k t c u nhà 15 t ng [8].
3

(Ghi chú: 1 yd = 0,765 m3; 1 psi = 6,895 MPa; 1 inch = 25,4 mm)
- Gi m th tích chi m ch c a c t và gi m chi phí v t li u ch t o.
M t ví d khác c a Skarendahl [19] đã so sánh hi u qu khi s d ng bê tông
c

ng đ 45MPa (kí hi u M45) và 85MPa (kí hi u M85) trên hình 1.8. Có th th y

n u gi nguyên ti t di n c t (1m×1m) thì t l c t thép s d ng bê tông 85MPa gi m


15

xu ng t 4% xu ng còn 1,23%, ngh a là t l c t thép trong c t khi s d ng bê tông
M85 gi m t i g n 70% so v i tr

ng h p s d ng bê tông 45MPa. N u gi nguyên

t l c t thép là 4% thì v i bê tông 85MPa, s l

ng thanh thép gi m g n 40% (t

64 thanh d28 còn 40 thanh d28) do ti t di n c t gi m t

1m×1m xu ng còn

1m×0,64m.

Hình 1.8. Hi u qu v v t li u và ti t di n khi s d ng bê tông c
Trung Qu c là n

c láng gi ng có nhi u đ c đi m t

ng đ cao.

ng t Vi t Nam đã có

nh ng nghiên c u và ng d ng th nghi m lo i bê tông này. Trong các nghiên c u
v bê tông c

ng đ cao

đ b n u n…đ

Trung Qu c thì các ch tiêu đ b n lâu: Ch ng xâm th c,

c đ c bi t quan tâm. C

ng đ bê tông th

ng ph bi n t 30 đ n

50 MPa (k c v i k t c u chính c a công trình ph c v Th v n h i th 28 t i B c

Kinh), m c c

ng đ cao h n là t 50 đ n 60 MPa cho k t c u ph n d

i nhà cao

t ng, d m c u… Tuy nhiên, các nhà khoa h c Trung Qu c c ng đã nghiên c u và
ng d ng th bê tông có mác 80 MPa t i vi n H i D
n m 90. Xi m ng cao belit
c

ng đ cao nh m c i t o c

Trung Qu c th

c đi m c a bê tông c

trình ch a đ a bê tông c

c s d ng trong ch t o bê tông

ng đ nén b a, u n, gi m l

bê tông. V i bê tông mác 90MPa th
Nh

ng đ

ng h c B c Kinh t nh ng
ng nhi t th y hóa trong

ng s d ng ph gia khoáng silicafume.

ng đ cao: Hi n nay trong tính toán k t c u các công

ng đ cao vào, v n tính theo k t c u c u c d n đ n giá thành

c a công trình t ng gây khó kh n trong vi c đ a bê tông c ng đ cao vào s d ng.
1.5 Thành ph n và c u trúc c a bê tông c
có đ
đ cao th

c nh ng tính n ng v

ng đ cao

t tr i trên, trong thành ph n bê tông c

ng

ng không th thi u hai c u t đó là ph gia siêu d o (PGSD) và ph gia


16

khoáng m n. Trong bê tông truy n th ng đ đ m b o cho vi c th y hóa c a xi m ng
và t o ra tính d thi công c n thi t thì t l n
cao (N/XM = 0.4 ÷ 0.55). Trong khi đó l
ch yêu c u 0.2 ÷ 0.25 l n l
t nt im tl

ng n

c trên xi m ng (N/XM) ph i có giá tr
ng c n n

c cho vi c th y hóa xi m ng

ng xi m ng. Do đó, trong bê tông thông th

c d th a. L

ng n

ng luôn

c d th a này là nguyên nhân làm cho

bê tông xi m ng có c u trúc vi mô x u ngay t ban đ u (c u trúc r ng do n
b c h i), là nguyên nhân gây ra các hi n t
đ ng c a môi tr
không c n t ng l

ng n t co ngót, bi n d ng m m d

ng khi x y ra quá trình m t n

hình bê tông. PGSD đ
ng n

c th a
i tác

c trong th i k đ u sau khi t o

c dùng đ c i thi n tính công tác c a h n h p bê tông mà
c nhào tr n, nh đó gi m đ

(N/XM = 0.21 ÷ 0.35). T l N/XM đ

c t l N/XM trong bê tông

c gi m t i g n giá tr c a t l N/XM c n

cho xi m ng th y hóa do đó gi m đáng k đ

cl

Nh đó c u trúc c a bê tông c

c c i thi n rõ r t và nh v y c i thi n

đ

ng đ cao đ

ng n

c d th a trong bê tông.

c các đ c tính xây d ng c a bê tông.
M t thành ph n khác th

ng đ

c s d ng trong bê tông c

ng đ cao là

ph gia khoáng ho t tính. Ph gia khoáng ho t tính: là các lo i v t li u vô c thiên
nhiên ho c nhân t o, có ch a các thành ph n ho t tính (SiO 2 ho t tính , Al 2 0 3 ho t
tính) có kh n ng k t h p v i Ca(OH) 2 (th i ra trong quá trình hydrat hoá các
khoáng clinker xi m ng poocl ng) ho c qua quá trình ho t hoá t o thành các c u t
b n v ng - hydrosilicat, hydroaluminat, hydroferoaluminat, hydrogranat...). B i
v y,

d ng nghi n m n, chúng có tính ch t puzolan ho c tính ch t thu l c, ngh a

là h n h p c a chúng v i vôi ho c các ch t ho t hoá t c ng đ
n

c

nhi t đ bình th

c trong môi tr

ng

ng. Ph gia ho t tính s d ng trong công ngh xi m ng là

các lo i puzolan ( thiên nhiên ho c nhân t o ) và các lo i x luy n kim (x lò cao, x
thép...). Các lo i puzolan thiên nhiên g m có puzolan ngu n g c núi l a ( tro núi
l a, đá b t, tuff, tras...) và puzolan g c tr m tích (diatomit). Puzolan nhân t o bao
g m tro bay, các lo i sét nung. Trong các lo i x luy n kim thì x lò cao ho t hoá
d

i d ng h t đ

c dùng nhi u nh t, chúng là s n ph m thu đ

l ng ra kh i lò b ng vòi n
gi m l

c khi làm ngu i x

c phun m nh. Ph gia khoáng ho t tính có tác d ng

ng dùng xi m ng, c i thi n tính công tác c a h n h p bê tông, t ng đ đ c

ch c và đ b n c a bê tông.