Bê tông cường độ cao phạm duy hữu, nguyễn long

m
co
d.
ux
ilie
.ta
w
w
w
://
tp
ht
Taứi lieọu naứy ủửụùc lửu trửừ taù0i


m

Vin khoa hc v cụng ngh xõy dng giao thụng
Trng ủi hc GTVT


co

LI NểI U

d.

Trong nhng nm gn ủõy bờ tụng cng ủ cao ủó chim mt v trớ quan

ux

trng trong cỏc cụng trỡnh xõy dng cu, ủng, nh v cụng trỡnh thu cú quy mụ

ilie

ln.

Cun sỏch ny gii thiu cỏc kt qu nghiờn cu ca Vit Nam, Phỏp, Anh,

.ta

Nga, M, Nht Bn v bờ tụng cng ủ cao.

w

Cỏc vn ủ chớnh ủc trỡnh by trong cun sỏch ny l cu trỳc, cng ủ,

w

bin dng, phng phỏp thit k thnh phn v kh nng ng dng ca bờ tụng

://

w

cng ủ cao.

tp

Sỏch ủc dựng lm ti liu ging dy cho sinh viờn, hc viờn cao hc,

ht

nghiờn cu sinh v lm ti liu tham kho cho cỏc k s xõy dng v cỏn b
nghiờn cu.

PGS.TS. Phm Duy Hu - Ch biờn v vit cỏc chng 1, 2, 3, 4, 5, 6.
Tham gia vit chng 6 l Th.s. Nguyn Long.
Cỏc tỏc gi xin cm n s ủúng gúp ý kin quý bỏu ca cỏc chuyờn gia xõy
dng v giao thụng trong quỏ trỡnh biờn son cun sỏch ny. Xin ủc bit cm n
Trng cu ủng Paris v Trng ủi hc Tokyo ủó cung cp nhiu cho chỳng tụi
nhiu ti liu quý bỏu v bờ tụng cng ủ cao.
Cun sỏch ủc vit ln ủu rt mong nhn ủc cỏc ý kin ủúng gúp ca
ngi ủc.

Taứi lieọu naứy ủửụùc lửu trửừ taù1i


Các tác giả

CÁC TỪ CHÌA KHĨA
Phạm Duy Hữu, bê tơng cường độ cao, cấu trúc, cường độ bê tơng, độ sụt bê
tơng, mơ đun đàn hồi, cốt liệu lớn, muội silic, độ bền, thiết kế thành phần, ứng
dụng, cầu, đường, co ngót, từ biến.

m

Chương 1

d.

co

CÁC KHÁI QT VỀ BÊ TƠNG CƯỜNG ðỘ CAO

ux

1. Về bê tơng cường độ cao và bê tơng chất lượng cao:

ht

tp

://

w

w

w

.ta

ilie

Bê tơng là một loại vật liệu chủ yếu của thế kỷ 20 được chế tạo từ hỗn hợp vật
liệu được lựa chọn hợp lý gồm các thành phần: Cốt liệu lớn (đá dăm hoặc sỏi), cốt
liệu nhỏ (cát), chất kết dính (ximăng…), nước và phụ gia. Cát và đá dăm là thành
phần vật liệu khống vật, đóng vai trò bộ khung chịu lực. Hỗn hợp xi măng và
nước (hồ ximăng) là thành phần hoạt tính trong bê tơng, nó bao bọc xung quanh
cốt liệu, lấp đầy lỗ rỗng giữa các cốt liệu và khi hồ xi măng rắn chắc, nó dính kết

cốt liệu thành một khối đá và được gọi là bê tơng. Các chất phụ gia rất phong phú
và chúng làm tính chất của bê tơng trở nên đa dạng và đáp ứng được các u cầu
ngày càng phát triển của bê tơng và kết cấu bê tơng.
Ngày nay bê tơng là một trong những loại vật liệu đang được sử dụng rất rộng
rãi trong xây dựng, xây dựng cầu, đường. Tỷ lệ sử dụng bê tơng trong xây dựng
nhà chiếm khoảng 40%, xây dựng cầu đường khoảng 15% tổng khối lượng bê
tơng.
Bê tơng có cường độ chịu nén cao, mơ đun đàn hồi phù hợp với kết cấu bê tơng
cốt thép và bê tơng cốt thép dự ứng lực.
Bê tơng bền nước và ổn định với các tác động của mơi trường
Cơng nghệ bê tơng ổn định ngày càng phát triển.
Giá thành của bê tơng hợp lý do tận dụng được các ngun vật liệu địa phương,
vì vậy kết cấu bê tơng chiếm 60% các kết cấu xây dựng.

Tài liệu này được lưu trữ tạ2i


ht

tp

://

w

w

w

.ta

ilie

ux

d.

co

m

Nhc ủim c bn ca bờ tụng l cú cng ủ chu kộo cha cao v khi
lng cụng trỡnh bờ tụng ct thộp cũn ln. Cng ủ chu nộn ca bờ tụng thng
ch ủt ti ủa 50 MPa v ủ st ti ủa 7 cm.
Con ủng phỏt trin ca bờ tụng l ci tin cu trỳc, thnh phn, ci tin cụng
ngh bng cỏch s dng cỏc ph gia, cỏc cht h tr cụng ngh (bo dng, tr
bm...) v cỏc phng phỏp cụng ngh mi ủ tỡm ra cỏc bờ tụng cht lng cao.
Cỏc bờ tụng cht lng cao phi ủỏp ng cỏc yờu cu v cng ủ, tớnh d ủ v
tớnh kinh t. Nhng tớnh cht ủc ci tin lm cht lng hn hn bờ tụng truyn
thng (cng ủ, bin dng, d ủ...). Nhng tớnh cht ủc bit ny to ra kh nng
sỏng to ra cỏc kt cu xõy dng v cụng ngh xõy dng mi.
Bờ tụng cht lng cao bao gm 5 loi bờ tụng nh sau:
- Bờ tụng siờu do: l loi bờ tụng cú thnh phn ct liu v xi mng truyn
thng v ph gia siờu do. Loi bờ tụng ny cú t l N/X khong 0,38-0,42, ủ st
ủt ủn 15-20 cm cú cng ủ ủt ủn 60 MPa v cú cng ủ sm (R7=0,85R28),
ủ st t 10 20 cm, gi ủc ớt nht 45 phỳt.
- Bờ tụng cng ủ cao cú thnh phn nh bờ tụng siờu do cú t l s dng
N/X gn ủn 0,25, cú s dng ph gia siờu mn l tro nh hoc ht silic siờu mn.
õy l loi bờ tụng cú cng ủ chu nộn ủn 80 hoc 100 MPa.
- Bờ tụng siờu nh cú cng ủ tng t nh bờ tụng thng, khi lng ủn

v thp ủn 0,8 g/cm3
- Bờ tụng t ủm: Cú thnh phn ct liu ln ớt, tng thờm cỏc cht bt v s
dng ph gia siờu do ủc bit. Bờ tụng cú kh nng t ủm, trong quỏ trỡnh thi
cụng khụng cn s dng cỏc thit b ủm. Loi bờ tụng ny cho phộp thi cụng cỏc
cụng trỡnh cú khi lng rt ln (20.000 m3 tr lờn ) khụng cn b trớ mi ni,
khụng cn ủm. S dng bờ tụng t ủm tit kim ủc nhõn cụng, thi gian v
khụng gõy n.
- Bờ tụng ct si: Trong thnh phn cú thờm si (kim loi, polyme, cỏc si
khỏc). Bờ tụng ct si ci thin ủ do ca bờ tụng, tng cng kh nng chng nt
cho bờ tụng trng thỏi mm v trng thỏi chu lc.
2. nh ngha bờ tụng cng ủ cao
2.1. nh ngha bờ tụng cng ủ cao:
Bờ tụng cht lng cao l mt th h bờ tụng mi cú thờm cỏc phm cht
ủc ci thin th hin s tin b trong cụng ngh vt liu kt cu xõy dng. Xột
v cng ủ chu nộn thỡ ủú l bờ tụng cng ủ cao.( High Strength concrete)

Taứi lieọu naứy ủửụùc lửu trửừ taù3i


w

w

.ta

ilie

ux

d.

co

m

Bê tơng chất lượng cao được gọi tắt theo người Anh là HPC (High
Performace concretes), theo người Pháp là BHP (BET0NS A
HAUTE
PERORMANCES ). Bê tơng cường độ cao (High Performace concretes) là loại bê
tơng có cường độ chịu nén tuổi 28 ngày, nhỏ hơn hơn 60 MPa, với mẫu thử hình
trụ có D = 15 cm , H = 30cm.
Cường độ sau 24 giờ Rb ≥ 35 MPa , sau 28 ngày cường độ nén R28≥ 60 MPa
. Mẫu thử được chế tạo, dưỡng hộ, thử, theo các tiêu chuẩn hiện hành.
Thành phần bê tơng cường độ cao có thể dùng hoặc khơng dùng muội silic
hoặc dùng kết hợp với xỉ lò cao. Khi sử dụng muội silic chất lượng bê tơng được
nâng cao hơn.
Tiêu chuẩn của Bắc Mỹ qui định bê tơng cường độ cao là loại bê tơng có R28
≥ 42MPa.
Theo CEB . FIP qui định bê tơng cường độ cao có cường độ nén sau 28 ngày
tối thiểu là fc28 ≥ 60 MPa. Tất cả các loại bê tơng cường độ cao đều dùng tỷ lệ N/X
thấp (0,25 – 0,35).
Ngày nay trình độ kiến thức về loại bê tơng này đã cho phép ứng dụng bê
tơng chất lượng cao trong cơng trình lớn, chủ yếu ở ba lĩnh vực: Các ngơi nhà
nhiều tầng, các cơng trình biển và các cơng trình giao thơng (cầu, đường, hầm).
Các đặc tính cơ học mới của bê tơng cường độ cao cho phép người thiết kế sáng
tạo ra loại kết cấu mới có chất lượng cao hơn.

ht

tp

://

w

2.2. Các nghiên cứu về bê tơng cường độ cao
Trong khoảng 15 năm gần đây các sản phẩm bê tơng có cường độ ngày càng
cao hơn, đạt cường độ từ 60 đến 140MPa. ðặc biệt bê tơng cường độ siêu cao
(Ultra High Strength Concrete) với cường độ lên đến 300MPa (40’000 psi) đã
được chế tạo trong phòng thí nghiệm.
Bê tơng cường độ cao bắt đầu được sử dụng vào thập kỷ 70, khi đó một loại bê
tơng có cường độ chịu nén cao hơn hẳn các loại bê tơng trước đó được dùng làm
cột trong một số tồ nhà cao tầng tại Mỹ, Pháp. Các cơng trình từ bê tơng cường độ
cao đã được xây dựng tại Na Uy. Các cơng trình cầu đường tại Pháp, Nga đã đạt
được các thành cơng nổi bật. Gần đây bê tơng cường độ cao được sử dụng rộng rãi
trong xây dựng cầu với nhiều đặc tính quan trọng như: cường độ cao, độ bền cao...,
giúp tạo ra các kết cấu nhịp lớn hơn. Hiện nay, bê tơng với cường độ 98 đến 112
MPa đã được sản xuất cơng nghiệp và được sử dụng trong ngành cơng nghiệp xay
dựng ở Mỹ, Nga, Na Uy, Pháp. Các nước như Anh, ðức, Thuỵ ðiển, Italia, Nhật

Tài liệu này được lưu trữ tạ4i


tp

://

w

w

w

.ta

ilie

ux

d.

co

m

Bản, Trung Quốc và Việt Nam đã bắt đầu áp dụng bê tơng cường độ cao trong xây
dựng nhà, cầu, đường, thuỷ lợi.
Trong những năm gần đây, đã có rất nhiều chương trình tầm cỡ quốc gia nghiên
cứu các tính chất cơ học của bê tơng tại nhiều nước khác nhau trên thế giới. Trong
đó những chương trình nghiên cứu đáng chú ý gồm có: nghiên cứu của Trung tâm
khoa học kỹ thuật về vật liệu xi măng chất lượng cao (ACBM – Mỹ), Chương trình
nghiên cứu đường ơtơ (SHRP); Mạng lưới trung tâm chun gia của CANA với
Chương trình về bêtơng tính năng cao; Hội đồng hồng gia Nauy với chương trình
nghiên cứu khoa học và cơng nghiệp; Chương trình quốc gia Thuỵ ðiển về HPC;
Chương trình quốc gia Pháp tên là “Những con đường mới cho bêtơng”; và
Chương trình bêtơng mới của Nhật Bản.
Các nghiên cứu về bê tơng cường độ cao đã khẳng định việc sử dụng bê tơng
cường độ cao cho phép tạo ra các sản phẩm có tính kinh tế hơn, cung cấp khả năng
giải quyết được nhiều vấn đề kỹ thuật hơn hoặc vừa đảm bảo cả hai yếu tố trên do
khi sử dụng bê tơng cường độ cao có các ưu điểm sau:

- Giảm kích thước cấu kiện, kết quả là tăng khơng gian sử dụng và giảm khối
lượng bê tơng sử dụng, kèm theo rút ngắn thời gian thi cơng.
- Giảm khối lượng bản thân và các tĩnh tải phụ thêm làm giảm được kích
thước móng.
- Tăng chiều dài nhịp và giảm số lượng dầm với cùng u cầu chịu tải.
- Giảm số lượng trụ đỡ và móng do tăng chiều dài nhịp.
- Giảm chiều dày bản, giảm chiều cao dầm.
Cần tiếp tục nghiên cứu về cường độ chịu kéo, cắt và biến dạng của bê tơng
cường độ cao trong điều kiện khí hậu Việt Nam.

ht

3. Phân loại bê tơng cường độ cao:
Có thể phân loại bê tơng cường độ cao theo cường độ, thành phần vật liệu chế
tạo và theo tính dễ đổ.
3.1. Phân loại theo cưòng độ nén
Căn cứ vào cường độ nén ở ngày 28 mẫu hình trụ D=15 cm, H=30 cm có thể chịa
bê tơng thành 3 loại sau:
Cường độ nén, MPa
15 – 25

Loại bê tơng
Bê tơng truyền thống

Tài liệu này được lưu trữ tạ5i


3.2.

30 – 50

Bê tơng thường

60 – 80

Bê tơng cường độ cao

100 – 150

Bê tơng cường độ rất cao

Phân loại theo thành phần chế tạo

Bêtơng cường độ cao khơng sử dụng muội silic: là loại bê tơng cường độ cao
khi sử dụng bột silic siêu mịn, có thể sử dụng tro bay.

co

m

Bê tơng cường độ cao sử dụng muội silic: trong thành phần có lượng muội silic
từ 5 – 15% so với lượng xi măng.

.ta

ilie

ux

d.

Bê tơng cường độ cao cốt sợi kim loại là bê tơng cường độ cao có hoặc
khơng có muội silic nhưng có thành phần sợi kim loại. Các loại bê tơng cường độ
cao trên được sử dụng trong các kết cáu khác nhau và cho các tính năng khác nhau.
Tất nhiên khi tính tốn thiết kế lên kết cấu và thiết kế thi cơng cũng có những lưu ý
khác nhau.

w

w

Bê tơng cường độ cao khơng dùng muội silic cho cường độ cao, độ dẻo lớn
nhưng cường độ chịu nén chỉ đạt đến 60 MPa.

ht

tp

://

w

Bê tơng cường độ cao dùng muội silic khó thi cơng hơn nhưng cho cưòng độ
đến 100 MPa, co ngót bê tơng và từ biến giảm, ứng sử về biến dạng và cường độ
khác với bê tơng cờng độ cao khơng dùng muội silic nhất là ứng sử khi phá hoại
(có thể dòn hơn, vỡ vụn).
Bê tơng cường độ cao sợi kim loại: có cường độ như hai loại trên nhưng có độ
dẻo cơ học cao hơn. ðảm bảo khơng bị phá hoại đột ngột và cải tiến khả năng chịu
kéo và chống nứt của bê tơng cờng độ cao. Loại bê tơng cường độ cao cốt sợi
thường được dùng ở các cơng trình biển bến cảng, sân bay, cơng trình thể thao.

CÂU HỎI ƠN TẬP
1. ðịnh nghĩa bê tơng cường độ cao?
2. Khái qt về tính năng được cải tiến?
3. Phạm vi ứng dụng?

Tài liệu này được lưu trữ tạ6i


m
co
d.

Chương 2

ux

CẤU TRÚC BÊ TƠNG CƯỜNG ðỘ CAO

ht

tp

://

w

w

w

.ta

ilie

1. Mở đầu:
Bê tơng cường độ cao (CðC) là một trong những bê tơng chất lượng cao, đó
là một thế hệ sau của các vật liệu cho kết cấu mới. Theo qui ước bê tơng CðC là bê
tơng có cường độ nén ở 28 ngày >60 MPa. Bê tơng CðC có thành phần là hỗn hợp
cốt liệu thơng thường và vữa chất kết dính được cải thiện bằng cách dùng một vài
sản phẩm mới có phẩm chất đặc biệt như chất siêu dẻo và muội silic.
Chương này trình bày một cách tổng quan về các vật liệu này, ngun tắc
phối hợp, logic cơng thức của chúng và gắn các tính chất cơ bản với cấu trúc của
chúng.
2. Ngun tắc phối hợp và cơng thức thành phần:
Trong thực tế bê tơng cần có độ đặc rất cao, vì đó là đặc điểm chính của cấu
tạo bê tơng. Ý kiến đầu tiên của vật liệu bê tơng là cố gắng tái tạo lại một khối đá
đi từ các loại cốt liệu. ðộ đặc chắc của hỗn hợp như vậy được tạo nên sẽ được điều
hồ bởi dải cấp phối của nó, nghĩa là phụ thuộc đối với độ lớn cực đại của cốt liệu.
Kích cỡ của cốt liệu lớn khoảng 20-25mm. Các hạt nhỏ, do đặc tính vật lý bề mặt
gây nên sự vón tụ tự nhiên của các hạt xi măng. Sự vón tụ hạt xi măng càng ít chất
lượng bê tơng càng cao (vì độ dẻo, cường độ...)
Từ ý tưởng đó những nghiên cứu đầu tiên là sử dụng một vài sản phẩm hữu
cơ để khơi phục xi măng lơ lửng trong nước ở thành phần hạt ban đầu của bê tơng
(bao gồm từ 1-80 µm). Sau đó có thể làm cho các tinh thể của hỗn hợp dài ra bằng
cách thêm vào một sản phẩm cực mịn, có phản ứng hố học, nó tiến tới lấp đầy các

Tài liệu này được lưu trữ tạ7i


ht

tp

://

w

w

w

.ta

ilie

ux

d.

co

m

khe của đống hạt mà xi măng khơng lọt được. Muội silic sản phẩm phụ của cơng
nghiệp điện luyện kim, sản xuất silicon. ðó là sản phẩm tốt được dùng phổ biến để
chế tạo bê tơng cường độ cao.
Việc áp dụng các ngun tắc đơn giản nêu trên cho phép đưa ra cơng thức bê
tơng CðC. Cơng thức thành phần tổng qt của bê tơng CðC là:
ð=1000-1200 kg; C=600-700 kg; X=400-520 kg; MS=5-15%; tỷ lệ N/X =0,250,35; chất siêu dẻo từ 1 – 1,5 lít/100 kg XM và một phần chất làm chậm (ð- đá; Xxi măng; C- cát; N- nước; MS- muội silic).
Các thành phần truyền thống (cốt liệu, xi măng và hỗn hợp) phải có phẩm

chất tốt, có sự lựa chọn chặt chẽ cần thiết nếu muốn vượt q 100 Mpa về cường
độ trung bình ở 28 ngày. Ngồi ra do sự giảm tỷ lệ N/X mà có thể chuyển bê tơng
xi măng cường độ cao (cường độ nén từ 50 đến 80 MPa) sang bê tơng cường độ rất
cao CðRC.
Mục tiêu của các nghiên cứu hiện đại là cải thiện cấu trúc của vữa xi măng
để đạt đến độ rỗng đá xi măng nhỏ nhất, đồng thời cải thiện cấu trúc chung để bê
tơng có độ rỗng nhỏ nhất, khi đó bê tơng sẽ có cường độ chịu nén là lớn nhất. Con
đường đó chỉ cho phép tăng cường độ nén , tuy nhiên cường độ kéo được tăng
chậm hơn. ðể cải thiện khả năng chịu kéo của bê tơng phải sử dụng các vật liệu
mới là cốt sợi kim loại, cốt sợi pơlime hoặc cốt sợi các bon.
Về mặt cấu trúc, bê tơng xi măng pc lăng là một vật liệu khơng đồng nhất
và rỗng. Lực liên kết các cốt liệu (cát và đá) được tạo ra do hồ xi măng cứng. Cấu
trúc của hồ xi măng là những hrat khác nhau trong đó nhiều nhất là các silicát
thủy hóa C-S-H dạng sợi và Ca(OH)2 kết tinh dạng tấm lục giác khối, chồng lên
nhau và các hạt xi măng chưa được thủy hố . ðộ rỗng của vữa xi măng pc lăng
là 25 đến 30% về thể tích với N/X = 0,5. Thể tích rỗng này gồm hai loại: (a) lỗ
rỗng của cấu trúc C-S-H, kích thước của nó khoảng vài mm, (b) lỗ rỗng mao quản
giữa các hrát, bọt khí, khe rỗng; kích thước của chúng khoảng vài mm đến vài
mm. Khi bê tơng chịu lực trong cấu trúc xuất hiện vết nứt cũng làm tăng độ rỗng
của bê tơng.
Sự yếu về đặc tính cơ học của bê tơng là do độ rỗng mao quản và nước cho
thêm vào bê tơng để tạo tính cơng tác của bê tơng tươi. Sự cải thiện cường độ có
thể đạt được nhờ nhiều phương pháp làm giảm độ rỗng (nén, ép, rung ), giảm tỉ lệ
N/X (phụ gia) và sử dụng sản phẩm mới là xi măng khơng có lỗ rỗng lớn và xi
măng có hạt siêu mịn đồng nhất. Loại thứ nhất chứa pơlime, loại thứ hai chứa muội
silic (xi măng cường độ cao).

Tài liệu này được lưu trữ tạ8i

Mi quan h trờn cú th to ra nhng loi bờ tụng cng ủ cao bng cỏch
ci tin cu trỳc ca va xi mng lm ủc va xi mng, ci thin ủ dớnh kt ca xi
mng - ct liu v cỏc gii phỏp cụng ngh khỏc.
3. Cu trỳc ca va xi mng
ci tin cu trỳc ca bờ tụng ủu tiờn ci tin cu trỳc ca va xi mng.
Cú th ci tin cu trỳc va xi mng bng cỏch lm ủc va xi mng, gim lng
nc tha (t l N/X nh) s dng ph gia siờu do v cỏc bin phỏp cụng ngh
rung ộp ủc bit.

ux

d.

co

m

3.1 Va xi mng cng ủ cao
Lm nghn l rng mao qun hay loi bt nc nh ủm cht hoc gim t
l X/N nh ph gia l cỏc phng phỏp lm ủc va xi mng, lm cho nú ủng
nht hn v cú cu trỳc ủc bit hn va xi mng thụng thng. Va xi mng
cng ủ cao cng cú th ủt ủc bng cỏch s dng xi mng cú cng ủ cao
hn.

.ta

ilie

3.2. Va xi mng vi t l N/X nh
Fộret, nm 1897, ủó biu th cng ủ nộn ca va xi mng bng cụng thc

sau:

ht

tp

://

w

w

w

Rb = A. {X/( X + N + K)]2
Vi X, N, K tng ng l th tớch ca xi mng, nc v khụng khớ. Theo
cụng thc ny, s gim t l N/X dn ủn tng cng ủ va xi mng. Tuy nhiờn
cú mt gii hn ca t l ny, liờn quan tớnh cụng tỏc ca bờ tụng ti. Vỡ nu dựng
lng nc quỏ thp s khú to ra ủ do ủ cho va xi mng. Cu trỳc ca loi
va xi mng ny s cú ủ rng nh hn v lng nc tha ớt hn. Nh vy, kh
nng tỏch nc khi rn chc l thp (khụng tỏch nc trờn mt bờ tụng).
3.3. Va xi mng cú ph gia gim nc :
Ph gia siờu do gc naphtalene sulphonate, mờlamine, lignosulphonate
hoc viseo s dng ủ phõn b tt hn cỏc ht ct liu cho phộp gim nc ủn
30% v t l N/X = 0.21. Nhng nghiờn cu v cng hng t tớnh ht nhõn proton
ủó chng minh rng ph gia hp th trờn cỏc ht xi mng to thnh nhng mng,
trong ủú cỏc phõn t nc vn chuyn ủng mnh. Di tỏc ủng ca mng cng
vi s phõn tỏn ca cỏc ht rn ht xi mng to ra mt ủ lu bin tt hn. Cng
ủ nộn 200 MPa nhn ủc trong cỏc loi va dựng ph gia siờu do. rng l
5% v th tớch, va ủng nht v b mt vụ ủnh hỡnh. st bờ tụng ủo bng cụn

Abram cú th ủt ti ủa ủn 20 cm, trung bỡnh l 10 - 12 cm.

Taứi lieọu naứy ủửụùc lửu trửừ taù9i


3.4. Vữa xi măng chịu ép lớn và rung động
Vữa xi măng có cường độ nén 600 MPa đã đạt được nhờ lực ép lớn ở nhiệt
độ cao (1020 MPa, 1500C). Tổng lỗ rỗng chỉ còn 2%. Phần lớn các hrát được
chuyển thành là gen. ðộ thủy hố của xi măng là 30% và silicát C-S-H gồm cả hạt
xi măng, anhrit như một chất keo giữa các hạt cốt liệu. Các hrát của xi măng
và các hạt clinke đồng thời tạo ra cường độ cao cho vữa đơng cứng. Sự rung động
loại bỏ các bọt khí tạo ra khi nhào trộn.
3.5. Vữa xi măng sử dụng các hạt siêu mịn
Hệ thống hạt siêu mịn được người ðan - Mạch đề xuất đầu tiên. Hệ thống
này gồm xi măng pc lăng, muội silic và phụ gia tạo ra cường độ cao tới 270
MPa. Muội silic là những hạt cầu kích thước trung bình 0.5 mm, chui vào trong
các khơng gian rỗng kích thước từ 30 - 100 mm để lại bởi các hạt xi măng. Trước
hết, muội silic đóng vai trò vật lý, là các hạt mịn. Mặt khác chúng chống vón cục
hạt xi măng, phân tán hạt xi măng làm xi măng dễ thủy hố, làm tăng tỉ lệ hạt xi
măng được thủy hố.
Trong q trình thủy hố, muội silic tạo ra những vùng hạt nhân cho sản
phẩm thủy hố xi măng (Mehta) và sau một thời gian dài, phản ứng như một pu zơ - lan, tạo thành một silicát thủy hố C-S-H có độ rỗng nhỏ hơn là C-S-H của xi
măng pc lăng và có cấu trúc vơ định hình.
Cấu trúc vữa xi măng pc lăng có N/X = 0,5 bao gồm (1) C-S-H sợi, (2)
Ca(OH)2, (3) lỗ rỗng mao quản .
Cấu trúc vữa xi măng có muội silic bao gồm (1) Ca(OH)2, (2) C-S-H vơ
định hình, (3) lỗ rỗng rất ít.

a. Cấu trúc của muội silic
b. Cấu trúc của hồ xi măng

Hình 2.1. Cấu trúc của muội silic và xi măng

Tài liệu này được lưu trữ tạ10i


Hình 2.2. Sơ đồ hệ thống hạt xi măng-Hạt siêu mịn
3.6. Vữa xi măng pơlime
Khi làm đặc vữa xi măng, tạo ra khả năng tăng cường độ nén của bê tơng
bằng cách bịt các lỗ rỗng bằng vật liệu pơlime thích hợp.
Trong vữa xi măng độ rỗng thấp, một pơlyme tan trong nước (xenlulơ hrơ
propylmethyl hoặc polyvinylacetat thủy phân) phân tán và bơi trơn các hạt xi măng
trong vữa xi măng. Pơlyme tạo thành một gen cứng. Khi ninh kết và rắn chắc,
pơlyme khơng thủy hố trong khi đó, xi măng thủy hố. Trong vật liệu đơng cứng,
pơlyme vẫn liên kết tốt với các hạt xi măng và độ rỗng cuối cùng dưới 1% về thể
tích.
Hỗn hợp vữa xi măng pơlyme gồm: 100 phần xi măng (về khối lượng), 7
phần pơlyme và 10 phần nước.
Cấu trúc vi mơ gần với cấu trúc vữa xi măng có tỉ lệ N/X thấp. Tính chất chủ
yếu là một gen đặc và vơ định hình bao quanh các hạt clinke. Các tinh thể Ca(OH)2
ở dạng lá mỏng phân tán trong vữa, trái với các tinh thể lớn chất đống trong vữa xi
măng pc lăng thường. Khoảng khơng gian rất hẹp dành cho sự tạo thành các tinh
thể lớn tránh được sự hình thành các sợi dài theo mặt thớ của các tấm Ca(OH)2
chồng lên nhau. Cường độ là 150 MPa ứng với sự vắng mặt của các lỗ rỗng mao
quản và vết nứt.
Vữa xi măng pơlyme có thể được đổ khn, ép, định hình như các vật liệu
dẻo. Nó có thể đưa vào trong các vật liệu composit chứa cát, bột kim loại, sợi để
tăng độ bền và cường độ chống mài mòn.

Tài liệu này được lưu trữ tạ11i

4. Cấu trúc của bê tơng cường độ cao (CðC).
4.1. Cấu trúc của cốt liệu bê tơng cường độ cao.
Sử dụng các cốt liệu truyền thống và vữa xi măng chất lượng để tạo ra bê
tơng cường độ cao.
Ba đặc tính của vật liệu ảnh hưởng đến cấu trúc của bê tơng cường độ cao là
thành phần và cấu trúc vi mơ của hồ xi măng, bản chất của liên kết giữa hồ xi
măng - cốt liệu và chất lượng của cốt liệu trong điều kiện cơng nghệ và mơi trường
ít biến đổi. Cấu trúc bê tơng cường độ cao cũng gồm ba cấu trúc con tương tự như
bê tơng xi măng. Phần được cải tiến nhiều nhất là cấu trúc của hồ xi măng và cấu
trúc của vùng tiếp giáp giữa hồ và cốt liệu. Cấu trúc cốt liệu về cơ bản là khơng
biến đổi. Có lẽ đây là vùng cấu trúc bảo thủ nhất.
Cấu trúc của cốt liệu lớn tạo nên khung chịu lực cho bê tơng, nó phụ thuộc
vào cường độ bản thân cốt liệu lớn, tính chất cấu trúc(diện tiếp xúc giữa các hạt cốt
liệu) và cường độ liên kết giữa các hạt. Thơng thường, cường độ bản thân cốt liệu
có cấp phối hạt hợp lý đã giải quyết được các lỗ rỗng trong bê tơng và tăng diện
tiếp xúc giữa các hạt cốt liệu (giữa các hạt với nhau và các hạt xung quanh một
hạt). Trong bê tơng cường độ cao nên sử dụng các cốt liệu truyền thống và các chỉ
dẫn chặc chẽ hơn.
4.2. Cấu trúc của hồ xi măng
Lỗ rỗng ln tồn tại trong cấu trúc của hồ xi măng và ảnh hưởng rất lớn tới
tính bền của cấu trúc này. Các lỗ rỗng tồn tại dưới hai dạng: lỗ rỗng mao dẫn và lỗ
rỗng trong khoảng giữa các hạt xi măng.
Lỗ rỗng mao dẫn tạo ra do lượng nước dư thừa để lại các khoảng khơng
trong hồ xi măng. ðể hạn chế độ rỗng trong bê tơng thì tỷ lệ N/X thích hợp là một
vấn đề quan trọng. Trong bê tơng cường độ cao tỷ lệ N/X được hạn chế dưới 0,35
mà kết hợp sử dụng phụ gia siêu dẻo để giải quyết tính cơng tác cho bê tơng. Kết
quả là tăng khối lượng các sản phẩm hydrat trong q trình thuỷ hố xi măng, đồng
thời giảm đáng kể tỷ lệ các lỗ rỗng mao quản trong bê tơng.
Hiện tượng vón cục các hạt xi măng và bản thân kích thức hạt xi măng vẫn

lớn và tạo ra độ rỗng đáng kể cho bê tơng. Một sản phẩm siêu mịn, ít có phản ứng
hố học (muội silic, tro bay) được bổ sung vào thành phần của bê tơng cường độ
cao. Lượng hạt này sẽ lấp đầy lỗ rỗng mà hạt xi măng khơng lọt vào được. ðồng
thời với kích thước nhỏ hơn hạt xi măng nhiều, nó bao bọc quanh hạt xi măng tạo
thành lớp ngăn cách khơng cho các hạt xi măng vón tụ lại với nhau.

Tài liệu này được lưu trữ tạ12i


4.3. Cấu trúc vùng tiếp xúc hồ xi măng – cốt liệu
Cấu trúc của vùng tiếp xúc hồ xi măng - cốt liệu có ý nghĩa quyết định cho
loại bê tơng cường độ cao. Cấu trúc thơng thường của bê tơng gồm ba vùng: cấu
trúc cốt liệu, cấu trúc hồ xi măng và cấu trúc vùng tiếp xúc hồ xi măng - cốt liệu.
Vùng tiếp xúc hồ xi măng - cốt liệu trong bê tơng thường, gọi là “vùng chuyển
tiếp”, vùng này có cấu trúc kết tinh, rỗng nhiều hơn và cường độ nhỏ hơn vùng hồ
do ở vùng này chứa nước tách ra khi hồ xi măng rắn chắc. Ở vùng này còn chứa
các hạt xi măng chưa thủy hố và các hạt CaO tự do.
Các đặc tính của vùng liên kết hồ xi măng - cốt liệu trong bê tơng thường
gồm mặt nứt, vết nứt, cấu trúc C-S-H và bề mặt các hrat. Ví dụ các vết nứt xuất
hiện bao quanh các hạt silic và phát triển vượt qua hồ xi măng. Trên mặt trượt của
cốt liệu, các hrat gồm tấm Ca(OH)2 và các sợi silicát (sợi C-S-H). Chúng chỉ
được liên kết rất yếu vào cốt liệu và tách ra dễ dàng. Sự kết tinh có định hướng
Ca(OH)2 cũng quan sát thấy trên các hạt cốt liệu silic.
Vùng liên kết giữa hồ xi măng - cốt liệu có độ rỗng lớn và đã được cải thiện
nhờ muội silic. Biến đổi cấu trúc của bê tơng theo cường độ phát triển theo ba cấp
độ sau:
Trong bê tơng thường vùng liên kết xi măng - cốt liệu là vùng tiếp xúc rỗng
có các mặt nứt và các vết nứt. Cấu trúc C - H - H có dạng sợi.
Vùng tiếp xúc hồ xi măng - cốt liệu ở bê tơng cường độ cao có cấu trúc C-SH vơ định hình và tinh thể Ca(OH)2 định hướng (P) trên các hạt cứng, các vết nứt
giảm rõ ràng .

Vùng tiếp xúc của bê tơng cường độ cao tỉ lệ N/X ≤ 0,3, do tỉ diện tích hạt
muội silic rất cao nên vùng này khơng chứa nước, khơng tồn tại CaO tự do, vữa xi
măng có độ đặc rất lớn và lực dính bám với cốt liệu cao.
Bê tơng cường độ rất cao vùng liên kết chuyển thành đá, hồ xi măng - cốt
liệu đồng nhất. Khơng có vết nứt trên bề mặt.
Hiện nay, khi quan sát bằng kính hiển vi điện tử qt (MEB) một vài mảnh
bê tơng cường độ cao đã cứng rắn, thấy rằng bê tơng CðC và CðRC có cấu trúc
rất đặc, chủ yếu vơ định hình và bao gồm một thể tích khơng bình thường của các
hạt khơng có nước, đó là phần còn lại của xi măng chưa liên kết do thiếu nước sử
dụng được. Ngồi ra, các mặt tiếp xúc vữa xi măng/cốt liệu rất ít rỗng và khơng thể
hiện sự tích tụ thơng thường của các tinh thể vơi. ðiều đó là do hoạt động của
muội silic bắt nguồn từ phản ứng pơzulan giữa silic và vơi tự do sinh ra bởi xi
măng khi thủy hố. Việc đo độ xốp bằng thủy ngân chỉ ra sự mất đi của độ xốp
mao quản. Cuối cùng người ta có thể đo được độ ẩm của mơi trường trong các lỗ

Tài liệu này được lưu trữ tạ13i


rỗng của bê tơng theo tuổi của vật liệu. Trong khi đối với bê tơng thơng thường
luụn luụn bằng 100% (khi khơng có sự trao đổi với mơi trường xung quanh), nó
giảm tới 75% ở tuổi 28 ngày đối với bê tơng cường độ cao.
Cuối cùng, từ các nhận định khác nhau cho phép trình bày về cấu trúc của bê
tơng cường độ cao như sau:
- Tỉ lệ phần hồ xi măng trong bê tơng giảm đi, các hạt khơng được thủy hố
được bổ sung vào thành phần cốt liệu của bê tơng đã cứng rắn. Như vậy trong bê
tơng cường độ cao khơng nhất thiết phải dùng lượng xi măng cao (X = 380 - 450
kg/m3 với cường độ nén của xi măng từ 400 -500 daN/cm2 ).
- Hồ xi măng có độ rỗng tổng cộng nhỏ
- Rất ít nước tự do, các lỗ rỗng nhỏ nhất cũng bị bão hồ nước.
- Các mặt tiếp giáp hồ xi măng - cốt liệu đã được cải thiện và hóa đá, từ đó

mất đi một vùng thường yếu về cơ học của bê tơng. Cường độ bê tơng tăng lên.
Vết nứt của bê tơng khi phá hoại sẽ đi qua các hạt cốt liệu.
- Hàm lượng vơi tự do nhỏ
- Trong bê tơng xuất hiện trạng thái ứng suất mới được minh hoạ một cách
vĩ mơ bằng co ngót nội tại và chắc chắn nó sinh ra một sự siết chặt mạnh vào các
cốt liệu, làm tăng lực dính giữa cốt liệu và hồ xi măng, cải tiến cường độ chịu kéo
và mơ đun đàn hồi cho bê tơng cường độ cao.
5. Cấu trúc của bê tơng cường độ rất cao (CðRC)
Bê tơng cường độ rất cao, cường độ nén từ 100 ÷ 150 MPa tạo thành từ:
- 400 - 500 kg xi măng pc lăng mác 55 + (15 ÷ 20)% muội silic
- 1 ÷ 4 % phụ gia siêu dẻo , 0,3 - 0,4 % chất làm chậm.
- N/X = 0,16 - 0,18; N = 100 lít/m3
Sự phá hủy của bê tơng CðRC cho thấy vữa xi măng đã chuyển thành đá do
sự đơng đặc rất cao của vữa xi măng khác với vữa xi măng có độ rỗng xung quanh
cốt liệu của bê tơng thường. ðiều này được thể hiện qua nghiên cứu [4], trong đó
ta khơng thể quan sát được vết nứt cũng như sự định hướng tinh thể Ca(OH)2 ở
mặt tiếp xúc. Nứt vi mơ và nứt vi mơ cơ học của bê tơng CðRC có thể được đánh
giá bằng kính hiển vi và thường ít hơn so với bê tơng truyền thống.
ðặc tính cấu trúc rất quan trọng là vữa xi măng có cấu trúc vơ định hình và
đồng nhất . Vữa xi măng có độ rỗng nhỏ hơn bê tơng xi măng pc lăng, do tăng
được mức hoạt tính pu zơ lan của muội silic. Muội silic phản ứng lý học nhờ dạng
hạt cực mịn và phản ứng hố học nhờ độ hoạt tính của muội si líc với vơi. ðộ rỗng

Tài liệu này được lưu trữ tạ14i


của bê tơng dùng muội silic được đo bằng rỗng kế thuỷ ngân có thể thấy độ rỗng
giảm từ 50-60%. …
Lượng tối ưu của muội silic là 15 ÷ 20% khối lượng xi măng. Với số lượng
lớn hơn, ví dụ 40%, bê tơng trở nên giòn và các hạt silic vẫn chưa thủy hố.

6. Các kết quả thực nghiệm về cải tiến cấu trúc bê tơng
Các kết quả nghiên cứu trong năm gần đây ở Pháp và ở trường ðại học
GTVT Hà Nội đã đạt được các kết quả về bê tơng cường độ cao có cải tiến cấu trúc
bằng cách dùng muội si lic, chất siêu dẻo, lượng nước rất ít và cốt liệu địa phương.
Các kết quả nghiên cứu đã đạt được các bê tơng có mác từ M60, M70, M100
ghi ở bảng dưới đây:
2.1. Bê tơng M60 (mẫu hình trụ D = 15cm) có độ dẻo lớn ở Việt Nam
Pháp
Việt Nam
Nước
154 lít
165 lít
Xi măng C50
400 Kg
500 kg
Cát
750 Kg
650 kg
ðá (4-22 mm)
1175 Kg
1150 kg
Cường độ, MPa
R28=58.7 MPa
R90=62.8 MPa
Muội silic
5%
6%
Chất siêu dẻo, lít
4,2 lít
5 lít

2.2. Bê tơng M70, M100. ðộ sụt 18 cm
Thành phần
ðá (5-20 mm) , Kg
Cát 0.5
, Kg
XM
, Kg
Muội silic
, Kg
Nước
, lít
Siêu dẻo RB
, lít
Chất làm chậm , lít
Tỷ lệ N/X
Cường độ 28 ngày
,MPa
, MPa
àn hồi

M70
1107
767
366
40
161
9.08
1.7
0.44
70

36.000
5.5

M100
(Pháp)
1265
652
421
42.1
112
7.59
1.8
0.266
101
50.400
7,5

M70
Việt nam
1150
660
465
45
130
6.75
1,4
0.28
73,5
38.000
8,0

Tài liệu này được lưu trữ tạ15i


Rk

, MPa

Bê tơng cường độ cao có thể đạt được bằng cách sử dụng các vật liệu Việt
Nam và có điều chỉnh lại cấu trúc của bê tơng bằng cách sau: Sử dụng tỷ lệ N/X
thấy khoảng: 0.25-0.3, lượng muội silic chiếm 8-10% lượng xi măng. Hàm lượng
xi măng từ 380-450 kg (xi măng PC40), phụ gia siêu hố dẻo làm chậm ninh kết.
Bê tơng cường độ cao sẽ có cấu trúc vữa xi măng vơ định hình và đồng nhất.
Cường độ bê tơng có thể đạt từ M70-M90 với cơng nghệ thay đổi khơng nhiều.
CÂU HỎI ƠN TẬP
1. So sánh cấu trúc bê tơng thường với bê tơng cường độ cao?
2. Vai trò của tỷ lệ N/X và khống siêu mịn đến cấu trúc?
3. Con đường để cải tiến cấu trúc?

Chương 3
CÁC TÍNH CHẤT CỦA BÊ TƠNG CƯỜNG ðỘ CAO
1. Mở đầu
Bê tơng cường độ cao tồn tại ở ba trạng thái: ướt, mềm và cứng rắn (rắn
chắc) tính chất của bê tơng cường độ cao ở trạng thái còn ướt là tính dễ đổ (độ sụt)
hoặc còn gọi là tính cơng tác. Tuy sử dụng lượng xi măng cao, tỷ lệ N/X thấp
nhưng độ sụt của bê tơng cường độ cao vẫn đạt từ 10-20 cm, giữ được ít nhất là 45
phút. Ở trạng thái mềm tính co ngót thấp và ổn định thể tích cao so với bê tơng
thường.
Các tính chất của bê tơng cường độ cao khi rắn chắc như cường độ biến
dạng, mơ đun đàn hồi được thể hiện theo tỷ số với cường độ nén đơn trục của mẫu

thử hình trụ có kích thước 15x30 cm hoặc mẫu thử hình lập phương 15x15x15 cm
(theo tiêu chuẩn Anh) tuổi 28 ngày. Ngồi ra các tính chất khác như cường độ chịu

Tài liệu này được lưu trữ tạ16i


kéo, co ngót, từ biến, sự dính bám với cốt thép cũng được xét trong quan hệ với
cường độ nén.
2. Cường độ chịu nén bê tơng cường độ cao:
2.1. Cường độ chịu nén
Cường độ chịu nén của bê tơng là tính chất quan trọng để đánh giá chất
lượng của bê tơng mặc dù trong một số trường hợp thì độ bền và tính chống thấm
còn quan trọng hơn. Cường độ của bê tơng liên quan trực tiếp đến cấu trúc của hồ
xi măng đã đơng cứng, cấu trúc của bê tơng. Cường độ nén của bê tơng phụ thuộc
rất lớn vào tỷ lệ nước/ximăng trong bê tơng. Tỷ lệ nước/xi măng lại ảnh hưởng rất
lớn đến các độ bền, độ ổn định thể tích và nhiều tính chất khác liên quan đến độ
rỗng của bê tơng. Do đó cường độ chịu nén của bê tơng được qui định sử dụng
trong thiết kế, hướng dẫn cơng nghệ và đánh giá chất lượng bê tơng.
Cường độ nén của bê tơng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
Chất lượng và hàm lượng của các vật liệu chế tạo bê tơng: cốt liệu, xi măng
và các phụ gia; Qui trình, thiết kế thành phần và thời gian nhào trộn hỗn hợp vật
liệu; Mơi trường sản xuất và khai thác bê tơng.
Các tính chất của các vật liệu thành phần ảnh hưởng đến cường độ bê tơng
là: Chất lượng của cốt liệu nhỏ và cốt liệu lớn; Hồ xi măng và tính dính bám của
hồ xi măng với cốt liệu (tính chất của vùng chuyển tiếp).
Những yếu tố này ảnh hướng đến cấu trúc vĩ mơ và vi mơ của bê tơng, bao
gồm: độ rỗng, kích thước và hình dạng lỗ rỗng, sự phân bố các lỗ rỗng, hình thái
của sản phẩm thuỷ hố và sự dính bám giữa các hạt rắn.
Cường độ nén là tính chất sử dụng quan trọng nhất của vật liệu. ðó cũng là
tính chất mà sự cải thiện của nó là li kỳ nhất: người ta đã có thể thực hiện ở phòng

thí nghiệm, sử dụng thành phần tối ưu bê tơng có thể đạt cường độ bê tơng vượt
q 200 MPa. Tuy nhiên trong thực tế khơng u cầu về cường độ q cao và giá
thành của bê tơng là q đắt (do sử dụng nhiều muội silic và chất siêu dẻo). Chế
tạo loại bê tơng dễ đổ với các cốt liệu thơng thường, giá thành khơng q cao,
cường độ nằm trong khoảng từ 60 đến 120 MPa, sẽ có ý nghĩa thực tế cao hơn,
điều đó cũng thể hiện một bước tiến lớn so với bê tơng thường (bảng 3.1.).
Bảng 3.1. Sự diễn biến của các tính chất cơ học của bê tơng cường độ cao

1

3

ngày ngày

7

14

28

90

1

ngày

ngày

ngày

ngày

năm

Tài liệu này được lưu trữ tạ17i


Cường độ nén trung 27,2
bình (MPa)

72,2

85,6

85,6

92,6

Cường độ bửa
(MPa)

2,2

5,4

6,4

6,4

6,1

Module Young
(GPa)

34,9

48,7

52,4

52,4

53,4

101,0 114,1

53,6

56,8

ðể giải thích các cường độ cao này, mơ tả vật lý sự phá hoại bê tơng chịu
nén, xuất hiện bởi sự uốn dọc liên tục. Sử dụng một kết cấu dầm để mơ hình hố
phần hồ của bê tơng, người ta dễ dàng chứng minh cường độ nén phải phát triển
theo bình phương độ đặc của hồ xi măng đã cứng rắn - được xác định bằng tỉ lệ thể
tích của pha rắn trong khi mà cường độ kéo chỉ phát triển theo luỹ thừa của đại
lượng này (định luật Feret). ðiều này gần như được chứng minh trong thực tế.
Cường độ chịu nén của bê tơng cường độ cao được xác định trên mẫu bê
tơng tiêu chuẩn, được bảo dưỡng 28 ngày trong điều kiện tiêu chuẩn, theo tiêu
chuẩn Việt Nam hoặc Quốc Tế thích hợp.
Theo tiêu chuẩn của Việt Nam, mẫu tiêu chuẩn để xác định cường độ bê

tơng là mẫu hình hộp lập phương có cạnh 150x150x150 mm, bảo dưỡng trong điều
kiện t = 20-25oC, W = 90 - 100%. Hoặc mẫu hình trụ D = 15, H =30 cm, lấy mẫu
và bảo dưỡng theo TCVN
Theo ACI thì mẫu tiêu chuẩn để xác định cường độ bê tơng cường độ cao là
mẫu hình trụ tròn có kích thước: d = 6 in và h = 12 in (150x300 mm), và được bảo
dưỡng ẩm.
Cường độ chịu nén của bê tơng cường độ cao hiện nay theo qui định của
ACI (Mỹ) từ 42MPa (6000 psi) đến 138 MPa (20'000 psi). Ở Việt Nam và châu Âu
thường qui định có cường độ khoảng 60 - 80 MPa.
2.2. Tốc độ tăng cường độ chịu nén theo thời gian
Bê tơng cường độ cao có tốc độ tăng cường độ ở các giai đoạn đầu cao hơn
so với bê tơng thường, nhưng ở các giai đoạn sau sự khác nhau là khơng đáng kể.
Parrott đã báo cáo các tỉ số điển hình của cường độ sau 7 ngày đến 28 ngày là 0,8 0,9 đối với bê tơng có cường độ cao, từ 0,7 - 0,75 đối với bê tơng thường, trong khi
đó Carrasquillo, Nilson và Slate đã tìm ra được tỉ số điển hình của cường độ sau 7
ngày là 0,6 đối với bê tơng có cường độ thấp, 0,65 đối với bê tơng có cường độ
trung bình và 0,73 đối với bê tơng có cường độ cao. Tốc độ cao hơn của sự hình
thành cường độ của bê tơng cường độ cao ở các giai đoạn đầu là do sự tăng nhiệt

Tài liệu này được lưu trữ tạ18i


độ xử lý trong mẫu bê tơng vì nhiệt của q trình hidrát hố, khoảng cách giữa các
hạt đã được hidrát hố trong bê tơng cường độ cao đã được thu lại và tỉ số nước/ xi
măng thấp nên lỗ rỗng do nước thuỷ trong bê tơng cường độ cao là thấp hơn.
Sự tăng cường độ nhanh hơn nhiều so với bê tơng cổ điển (bảng 3.1.), là do sự
xích gần sớm của các hạt bê tơng tươi, cũng như là vai trò làm đơng cứng của muội
silic. Sự phát triển sớm của cường độ trong thực tế phụ thuộc vào bản chất (hàm
lượng Aluminat, độ mịn) và lượng dùng xi măng, hàm lượng có thể có của chất
làm chậm ninh kết, cũng như là chắc chắn phụ thuộc vào nhiệt độ của bê tơng.
Quan hệ giữa bê tơng chịu nén ở ngày thứ j (fcj) và cường độ bê tơng ngày

28 (fc28) có thể sử dụng cơng thức BAEL và BPEL (Pháp) như sau:
fcj = 0,685 log (j’+1)fc28
hoặc cơng thức ở dạng tuyến tính như sau:

Hình 3.1. Quan hệ giữa cường độ và thời gian

j'
f cj =
f c 28
a + bj
trong đó:
a =28(1-b)
0 < j < 28

j'
fcj =
fc 28
28(1 − b) + bj
trong đó: b = 0,95

Tài liệu này được lưu trữ tạ19i


Vy

j'
fcj =
fc 28
1,4 + 0,95 j

khi j tin ti cng ủ bờ tụng cng ch tng theo cụng thc sau:
fc = 1,2 fc28
Cng ủ chu kộo ti ngy j cng cú qua h vi cng ủ chu nộn ti ngy
j nh sau:
ftj =0,6+0,06 fcj
hoc
ftj =kk(fcj)2/3
h s kk =0,3 theo BAEL-BPEL
kk =0,24 theo CEBIT
2.3. Cỏc dng phỏ hoi khi nộn.
dai ca bờ tụng cng ủ cao biu th kh nng lm vic ca bờ tụng sau
khi ủt ủn ng sut ti ủa. dai ủc th hin ủ dc ca ủng cong quan h
ng sut bin dng sau khi ủt cng ủ.

Hỡnh 3.2. Quan h ng sut bin dng ca 4 loi bờ tụng
Trờn hỡnh 3.2. l quan h gia ng sut theo chiu trc v bin dng ủi vi
bờ tụng cú cng ủ nộn lờn ti 105 MPa. Dng ủ th phớa tng ca ủng cong
ng sut bin dng khỏ tuyn tớnh v dc ủi vi bờ tụng cng ủ cao, bin
dng tng ủng ng vi ủim ng sut ln nht cao hn ủi vi bờ tụng cng
ủ cao. i vi bờ tụng cng ủ cao ủ dc phớa gim tr nờn dc hn. ( cú
ủc nhng s liu ca phớa gim ủng cong ng sut bin dng, núi chung cn

Taứi lieọu naứy ủửụùc lửu trửừ taù20i


phi trỏnh s tng tỏc ln nhau ca h thng kim tra mu th). iu ny cng
cho thy ủ dai ca bờ tụng cng ủ cao thp hn so vi bờ tụng truyn thng.
rũn ca bờ tụng cng ủ cao
i vi kim loi v ủc bit l thộp, s phỏt trin cng ủ luụn luụn ủi ủụi
vi ủ rũn ln hn. iu ủú ủc th hin bng cỏc dng phỏ hoi ủc bit v bng

ủ dai (ủi lng biu th kh nng ca vt liu chng li s lan truyn ca vt nt)
v tc ủ phỏ hoi. Chỳng ta quan sỏt ba dng ny ủi vi bờ tụng cht lng cao
v rt cao.
Cỏc dng phỏ hoi:
Cỏc b mt v ca bờ tụng bờ tụng cng ủ cao l ủc trng tiờu biu ca
vt liu. Cỏc vt nt ủi qua khụng phõn bit h v ct liu (hỡnh 3.3). Nh vt s
phỏ hu ca bờ tụng cng ủ cao cú quan h gn gi vi dng ch theo th ca
kim loi rũn. Vi bờ tụng thng vt nt cú ủi qua biờn ct liu khụng ủi qua ct
liu.

Vt nt ca bờ tụng thng

Vt nt ca bờ tụng cng ủ cao

Hỡnh 3.3. Cỏc dng vt nt
Khụng phi l ging nhau khi ngi ta quan tõm ủn ủ dai hoc nhõn t ủ
mnh ca ng sut cc hn. Khi ủo thụng s ny trờn ba loi bờ tụng, l bờ tụng
thng, bờ tụng cng ủ cao khụng cú mui silic v bờ tụng cng ủ cao. Cỏc
giỏ tr tỡm ủc ln lt bng 2,16; 2,55; 2,85 MPa trong khi ủú nng lng phỏ v
ủc xỏc ủnh mc ủ 131; 135; 152 J/m2. iu ủú cú ngha l ủ lan truyn
trong bờ tụng cng ủ cao mt vt nt cú chiu di v mụi trng xung quanh ủó
cho cn thit nng lng gia ti ln hn so vi bờ tụng thụng thng. Nguyờn nhõn
c bn l s tng mt ủ ca h v ci thin liờn kt gia hai pha h v ct liu.
Tuy nhiờn cng nhn thy rng ủ dai cũn tng lờn khụng nhanh bng tc ủ
tng cng ủ kộo v mụ ủun. Cú th gii thớch hin tng ny nh cỏc quan nim
dựng cụng thc c ủin xut phỏt t c hc phỏ hu v giỏ tr vi ng sut phng:
Kd = (E.Gd)1/2

Taứi lieọu naứy ủửụùc lửu trửừ taù21i

trong ủú Kd l ủ dai, Gd l nng lng riờng ca s phỏ hoi v E l mụ ủun
ủn hi.
Cho rng nng lng phỏ hoi Gd l tng s ca nng lng cn thit ủ phỏ
hoi h v nng lng phỏ hoi ct liu Gd ủc cõn bng bi cỏc th tớch, khi ủú
ta cú:
Gd = (1-g) Gh + gGcl
trong ủú: g l th tớch ca ct liu.
Gh = 1,2 J/m2 ủi li Gcl = 152 J/m2. (s liu thc nghim)
Thc cht cú th b qua Gh (vỡ giỏ tr quỏ nh) trong biu thc nng lng
phỏ hoi bờ tụng. Vỡ vy bờ tụng ủi chng v bờ tụng cng ủ cao cú cựng nng
lng phỏ hoi, t ủú cú ủnh lut:
Kd = (g GdE)1/2

2.4. Hot ủng ca nộn ủn trc:
Hot ủng nộn ủn trc ca bờ tụng cng ủ cao cho phộp ta xem xột tc
ủ phỏ hoi ca bờ tụng cng ủ cao. Hot ủng nộn ủn trc ca bờ tụng cng
ủ cao vn tuõn theo qui lut truyn thng ca bờ tụng theo ủnh lut Sargin. Trc
khi phỏ hoi quan h ng sut - bin dng rt tuyn tớnh, ủnh ca ng sut, bin
dng do ch bng 15% ca bin dng tng cng, trong khi ủú ủi vi mu ủi
chng l 29%. Theo ủnh ngha ca Rosi thỡ bờ tụng cng ủ cao s rũn hn.
S dón di ủnh ca ng sut s ln hn mt chỳt so vi bờ tụng thụng
thng ( ủõy 2,1 thay cho 1,8.103). Cỏc bin dng ngang v ủnh lng l cựng
loi so vi bin dng ca ủi chng, tuy nhiờn tng th tớch ớt hn. (bin dng th
tich v) (Hỡnh 3.4)

Taứi lieọu naứy ủửụùc lửu trửừ taù22i


Hỡnh 3.4. Cỏc dng bin dng

Cú th gii thớch hot ủng ủú bng hai cỏch:
- Theo quan ủim v nng lng, ngi ta thy rng nng lng phỏ hoi vt
liu tng lờn ớt so vi cng ủ nộn ca nú. Kt qu l din tớch ủng cong khụng
th t l vi ng sut cc ủi. Phn ủnh sau nh vy bt buc cng gim ủi vi t
l thớch hp.
- Theo quan ủim cc b cú th gii thớch bng mụ hỡnh un dc to thnh
nt dc ca vt liu, tng t nh cỏc vt nt ca lc ct. Lỳc phỏ hoi lc ct ln
nht theo gúc ca cỏc vt nt ny vi hng nộn. Theo cỏc quan nim c ủin ca
Mohr, ngi ta thy:
= (1/2) Arctg2 (ft/fc)1/2
trong ủú ft v fc biu th cng ủ kộo v cng ủ nộn ca vt liu.
Cng ủ kộo tng khụng nhanh bng cng ủ nộn, gim ủi ủi vi cỏc
giỏ tr ln ca fc. Mt khỏc, cỏc mt phỏ hoi rt nhn, v nhng vt nt ny ch cú
th ly li lc bng ma sỏt, nh mt trng thỏi ng sut ngang. T ủú bờ tụng
cng ủ cao chu nộn ủn trc, sinh ra s gim mnh lc sau khi ủt ủc tr s
cc ủi (Hỡnh 3.5.).

Taứi lieọu naứy ủửụùc lửu trửừ taù23i


Hình 3.5. Sự giảm cường độ đột ngột khi nén
Khi thí nghiệm các dầm nhiều cốt thép dạng phá hoại của dầm là dạng phá
hoại ở thớ nén, các biến dạng của cốt thép ở thớ nén vượt q 0,4% trị số qui định.
Khi thí nghiệm các kết cấu dầm ít cốt thép, cường độ bê tơng cao dẫn tới
việc tăng độ dãn dài. Sự cải thiện độ dính kết giữa bê tơng và cốt thép làm cốt thép
bị dẻo hố sẽ lớn hơn trong bê tơng cường độ cao.
Sự khơng phù hợp nhau giữa hai cách thí nghiệm, hình trụ chịu nén và dầm
chịu uốn - có lẽ có hai ngun nhân: Ngun nhân thứ nhất là do sự hạn chế bởi
phần còn lại của kết cấu trên vùng đã vượt qua giới hạn biến dạng về nén. Thật vậy
vết nứt được định vị ở đầu trong mẫu hình trụ và phần còn lại đi xuống của đường

cong phù hợp với sự trượt tăng dần của hai khối bê tơng là hai phần của dầm. Vì
vậy vết vỡ phát triển khó khăn ở trong dầm; có thể sinh ra trượt trong vùng bị nén.
Sơ đồ duy nhất lúc đó có thể là sơ đồ của hình 3.6.

Hình 3.6. Các dạng phá hoại khi uốn
Chính khi đó xuất hiện ngun nhân khơng hồ hợp thứ hai, do các cốt thép
đai.
ðể kết luận người ta có thể đề xuất các yếu tố sau đây:

Tài liệu này được lưu trữ tạ24i