LUẬN BÀN VỀ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG CỦA PHÁP

LUẬN BÀN VỀ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG CỦA PHÁP

GS-TSKH Nguyễn Thúc Tuyên
Kỹ sư: Trần Quang Thanh
Nước Pháp có thế mạnh về xây dựng cầu đường. Trường Đại học cầu
đường Paris là một trường đại học nổi tiếng không những ở Pháp, mà còn có
tiếng vang trên thế giới. Nước Pháp là nước đi đâu nghiên cứu sử dụng bê tông
và bê tông cốt thép trên thế giới. Hiện nay Pháp và Việt Nam có quan hệ đối tác
chiến lược và một số công ty của Pháp đã vào Việt Nam xây dựng một số công
trình, chủ yếu trong lĩnh vực hạ tầng, như các hệ thống cấp thoát nước và nhiều
công trình hạ tầng khác. Hy vọng rằng trong tương lai quan hệ về kinh tế và
khoa học kỹ thuật sẽ ngày càng phát triển. Vì vậy việc nghiên cứu ứng dụng kỹ
thuật, công nghệ xây dựng của Pháp, trong đó có thiết kế thành phần bê tông là
vấn đề cần thiết.
Phương pháp thiết kế thành phần bê tông mang tên Dreux-Gorisse được
dùng phổ biến ở Pháp [1,2]. Nội dung cụ thể của phương pháp này gồm:
Bước 1. Xác định đường kính lớn nhất của cốt liệu Dmax theo Bảng 1.
Bảng 1: Đường kính lớn nhất của cốt liệu.
Đặc tính của kết cấu bê tông
e - Khoảng cách nằm ngang của cốt thép
h - Khoảng cách đứng của cốt thép
r - Bán kính trung bình của cốt thép

Dmax
Hạt tròn
Hạt nghiền
≤ 0,8e
≤ 0,7e
≤ h
≤ 0,9h
≤ 1,4r

≤ 1,3r

hm
5
'
R
X
Bước 2: Xác định lượng xi măng (X), theo công thức = 28 + 0,5
N GRx

hm - Chiều dày tối thiểu của kết cấu

≤

Trong đó: R28' : Cường độ chịu nén của bê tông ở tuổi 28 ngày, kg/cm 2; Rx:
Cường độ chịu nén của xi măng ở tuổi 28 ngày, kg/cm 2; X: Lượng xi măng,
kg/m3; N: Lượng nước, l/m3; G: Hệ số chất lượng cốt liệu, giá trị gần đúng của
nó được tra theo Bảng 2.
Bảng 2: Hệ số chất lượng cốt liệu.
Chất lượng
của cốt liệu
Rất tốt
Tốt
Trung bình

Dmax ≤ 16mm
0,55
0,45
0,35

Độ lớn của hạt
÷ 25mm
Dmax ≤ 40mm
0,60
0,50
0,40

Dmax ≥ 63mm
0,65
0,55
0,45


Bước 3: Xác định hàm lượng xi măng (X) theo tỉ số

N
và độ sụt Sn dùng
X

biểu đồ Hình 1.
Xi măng tìm được phải
lớn hơn lương xi măng tối

X/N
2.6
2.4

L­îng xi m¨ng Kg/m 3

2.2

400+ Phô gia hãa láng

(Fluidifiant)

2.0

400

1.8

250

1.6

300

1.4
1.2

4

6

8

10

12

Trong đó: B: Mác bê tông,
kg/cm2; D: Đường kính lớn
nhất của cốt liệu, mm;
Bước 4: Xác định lượng
X
đã biết:
N

Lượng nước tính được ứng

200
2

250 + B
5
D

nước theo X và

250

1.0

thiểu: X min =

với cốt liệu khô có
Sn (cm)

X
Hình 1: Sự phụ thuộc của lượng X vào

N

Dmax=25mm; nếu Dmax ≠
25mm, thì lượng nước cần
phải điều chỉnh tăng hoặc

và Sn.

giảm phụ thuộc vào Dmax

%

được tra trên Hình 2.

+15

Nếu cốt liệu bị ẩm, thì
lượng nước tìm được phải
giảm đi một lượng tùy thuộc
vào trạng thái ẩm của cốt
liệu tra ở Bảng 3.

+10
+5
0
-5
-10
-15
2

10

16

25

40

63

100 Dmax (mm)

Hình 2: Biểu đồ điều chỉnh lượng nước
Bảng 3: Trạng thái ẩm của cốt liệu.
Trạng thái
ẩm của cốt

Lượng nước cần giảm của các cỡ hạt, l/m3
Cát 0/5,
mm

Sỏi 5/12,5, mm

Khô

0 - 20

Không đáng kể

Ẩm

40 - 60

20 - 40

Sỏi 5/20, mm

Sỏi 20/40, mm

Không đáng
kể
10 - 30

Không đáng
kể
10 - 20


Rất ẩm
80 - 100
40 - 60
30 - 50
20 - 40
Bão hòa
120 - 140
60 - 80
50 - 70
40 - 60
Bước 5: Xác định đường cong cấp phối cốt liệu:
Để xác định đường cấp phối hạt cốt liệu ta sử dụng bộ sàng tiêu chuẩn:

0,080; 0,100; 0,125; 0,160; 0,200; 0,250; 0,315; 0,40; 0,50; 0,63; 0,80; 1,00;
1,25; 1,60; 2,00; 2,50; 3,15; 4,00; 5,00; 6,30; 8,00; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5;
40; 50; 63; 80mm.
Đường cấp phối chuẩn hình 3 được xây dựng trên cơ sở hạt cốt liệu thực tế
có Dmax giả thiết bằng 20mm; nó được xác định bởi 3 điểm OAB. Điểm O có tọa
độ O (0,08;0). Điểm B có toạn độ B (D max; 100). Điểm A có tọa độ được xác
định như sau:

Hình 3: Đường cấp phối hạt của hỗn hợp cốt liệu có Dmax = 20 mm.
- Hoành độ: Nếu Dmax<20mm, là Dmax. Nếu Dmax>20mm, là điểm giữa của
vùng sỏi giới hạn với mô đun 38 (tương ứng với cỡ sàng 5mm) và mô đun tương
ứng với Dmax của sỏi đó.
- Tung độ được xác định như sau:
Y = 50 − Dmax + K

Trong đó: K: Hệ số phụ thuộc vào lượng xi măng, độ lèn chặt và hình dạng
của hạt cát được tra theo bảng 4. K = 0 ứng với bê tông có lượng xi măng là
350kg/m3, hạt cốt liệu tròn, mô đun độ lớn của cát là 2,5, độ lèn chặt trung bình.
Bảng 4:Bảng tra hệ số K.
Độ lèn chặt
Hình dạng hạt cát

Yếu
Trung bình
Mạnh
Cát hạt
Cát
Cát hạt Cát Cát hạt
Cát
tròn nghiền

tròn nghiền tròn nghiền


Lượng xi măng

400+Phụ gia
-2
0
-4
-2
-6
-4
400
0
+2
-2
0
-4
-2
350
+2
+4
0
+2
-2
0
300
+4
+6
+2

+4
0
+2
250
+6
+8
+4
+6
+2
+4
200
+8
+10
+6
+8
+4
+6
Ghi chú:
1 - Nếu mô đun độ lớn (Mdl) của cát ≠ 2,5, thì phải cộng thêm hệ số điều
chỉnh Ks = Mdl - 15.
2 - Nếu bê tông dùng để bơm cần có độ dẻo cao, thì K phải tăng thêm một
giá trị Kp = 5 ÷ 10 (tùy thuộc vào độ dẻo cần thiết).
Bước 6: Xác định hệ số lèn chặt (Lc).
Hệ số lèn chặt Lc là tỉ số thể tích tuyệt đối của vật rắn (xi măng và cốt liệu)
trong 1m3 bê tông tươi. Giá trị của Lc được lựa chọn theo Bảng 5.
Bảng 5: Xác định hệ số lèn chặt của bê tông.
Loại
HH

Lc ứng với các giá trị Dmax (mm) khác nhau

5
10
12,5
20
31,5
50
80
0,81
Chọc
0,760 0,790 0,805
0,820 0,825 0,830
Dẻo
5
0,82
Chấn động yếu 0,765 0,795 0,810
0,825 0,830 0,835
0
Chấn động bình
0,82
0,770 0,800 0,815
0,830 0,835 0,840
thường
5
Chán động
0,83
0,775 ,0805 0,820
0,835 ,0840 0,845
mạnh
0
Giá trị Lc thay đổi từ 0,750 (đối với bê tông chảy, hạt nhỏ) đến 0,855 (đối

với bê tông cứng, chấn động mạnh, hạt thô). Giá trị trung bình của L c là 0,82
tương ứng với loại bê tông thường (D max từ 16mm đến 40mm). Giá trị Lc cho
trong bảng là ứng với cốt liệu hạt tròn, các trường hợp khác phải trừ đi một
lượng từ 0,01 đến 0,03 (Đối với đá dăm trừ đi 0,01).
Bước 7: Xác định hàm lượng cốt liệu:
Từ đường cấp phối chuẩn OAB ta nối điểm 95% lọt sàng của đường cong
cát với điểm 5% lọt sàng của đường cong sỏi. Tung độ giao điểm của đường nối
với đường cấp phối chuẩn sẽ cho tỷ lệ % về thể tích tuyệt đối của từng loại cốt
liệu g1, g2,... trong hỗn hợp cốt liệu.
Độ lèn ép

X

Thể tích tuyệt đối của cốt liệu: Vcl = 1000 Lc − ρ

x

Thế tích tuyệt đối của từng loại cốt liệu: Vcl1 = g1Vcl và Vcl 2 = g 2Vcl


Trong đó: g1, g2: Phần trăm về thể tích từng loại cốt liệu, %; V cl1, Vcl2: Thể
tích tuyệt đối từng loại cốt liệu, dm3.
Khối lượng của từng loại cốt liệu: P1 = Vcl1.ρa1 và P2 = Vcl 2 .ρa 2
Trong đó: ρa1 , ρa 2 :Khối lượng riêng từng loại cốt liệu, Kg/dm3.
Sau khi tính toán được thành phần tính toán của bê tông. Thành phần này
phải được kiểm tra và điều chỉnh thông qua thực nghiệm.
So sánh phương pháp của Pháp với phương pháp thể tích tuyệt đối dùng
công thức Bolomey-Skramtaev được dùng như phương pháp chính thống ở Việt
Nam vì đã được đưa vào tiêu chuẩn [3,4], thấy có sự khác nhau như sau:
1) Hai phương pháp này đều kết hợp tính toán (lý thuyết) với thực nghiệm,

có nghĩa là đầu tiên xác định thành phần tính toán, sau đó kiểm tra và điều chỉnh
thành phần tính toán thông qua thực nghiệm.
2) Hai phương pháp đều tính tỉ lệ

N
theo công thức tương tự nhau, nhưng
X

hệ số A và G trong công thức được xác định khác nhau: Hệ số A chỉ phụ thuộc
vào chất lượng cốt liệu, còn hệ số G phụ thuộc vào chất lượng cốt liệu và D max
của cốt liệu lớn. Trong các trường hợp cụ thể A và G có giá trị khác nhau. Đáng
chú ý trong công thức Bolomey-Skramtaev cường độ bê tông (R b) được xác định
trên mẫu hình lập phương 15x15x15cm, còn trong công thức của Dreux-Gorisse
được xác định trên mẫu hình trụ 15x30cm, nhỏ hơn R b của mẫu lập phương 1,12
lần.
3) Phương pháp Việt Nam xác định lượng nước theo bảng hoặc biểu đồ và
lượng xi măng được xác định từ tỷ lệ

X
và N đã xác định. Còn phương pháp của
N

Pháp lại xác định lượng X trước theo biểu đồ, rồi mới tính N từ tỷ lệ

X
và X đã
N

xác định. Lượng xi măng trong biểu đồ tối đa là 400 Kg/m 3. Đối với mác bê tông
lớn mà lượng xi măng không đủ, thì giải quyết bằng cách pha phụ gia hóa lỏng để

giảm lượng nước trộn.
3) Phương pháp Việt Nam xác định lượng đá (D) theo công thức. Sau khi đã
xác định được lượng X, N, D, xác định lượng cát như sau:


X D
C = 1.000 −
−
− N ÷.ρ c
ρ x ρd



Phương pháp của Pháp xác định tỉ lệ cát, đá (theo thể tích tuyệt đối) theo
X

biểu đồ. Thể tích tuyệt đối của cốt liệu: Vcl = 1000 Lc − ρ (Lc được tra bảng). sau
x

đó tính riêng thể tích tuyệt đổi và khối lượng của cát và đá.


Chúng tôi đã áp dụng phương pháp của Việt Nam và phương pháp của
Pháp được viết trong tài liệu [5] để tính toán thành phần bê tông, nhìn chung
phương pháp của Pháp tỉ mỷ hơn và cũng phức tạp hơn.
Để so sánh chúng tôi đã dùng 2 phương pháp này để tính toán thành phần
bê tông mác 30 (mẫu lập phương) và R b=27Mpa (theo mẫu hình trụ), độ sụt 56cm, dùng đá dăm và cát vàng. Kết quả đạt được như trong bảng 6.
Bảng 6: Thành phần bê tông theo 2 phương pháp thiết kế.
Phương pháp thiết kế
Thành phần bê tông

thành phần bê tông X, Kg N, lít C, Kg D, Kg
Phương pháp của Pháp 400 179
576
1305 0,45
Phương pháp Việt Nam 328 170
640
1325 0,52
NHẬN XÉT

5
6

40,5
35,3

Từ số liệu của bảng 6 có thể nhận xét như sau:
- Phương pháp thiết kế thành phần bê tông của Pháp cho hàm lượng xi
măng, nước và cát cao hơn, còn lượng đá sấp xỉ bằng so với phương pháp của
Việt Nam.
- Cả hai phương pháp đều cho cường độ cao hơn cường độ yêu cầu, cần
điều chỉnh thành phần thông qua thực nghiệm để đạt được cường độ đã đề ra
- Khi có yêu cầu sử dụng phương pháp của Pháp để tính thành phần bê
tông, có thể áp dụng được phương pháp này và thực hiện đầy đủ các bước đã
nêu trên.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. G. Dreux, (1979), Nouveau Guide du Béton Paris” Éditions Eyrolles”.
2. M. Laquerbe, LE BETON, Institut National des Sciences appliqués.
3. TCVN 2253-87, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Quy phạm thi
công và nghiệm thu
4. Bộ xây dựng, (2000), Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông các loại,

NXB Xây dựng.
5. Phùng Văn Lự, Phạm Duy Hữu, Phan Khắc Trí, (2012), Giáo trình vật
liệu xây dựng, NXB Xây dựng.