CHƯƠNG 4: BÊ TÔNG XI MĂNG

University of Transport Technology
Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải

VẬT LIỆU XÂY DỰNG


University of Transport Technology
Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải
CHƯƠNG 4: BÊ TÔNG XI MĂNG
4.1. Khái niệm chung
Bê tông là vật liệu đá nhân tạo nhận được bằng cách đổ khuôn và làm rắn
chắc một hỗn hợp hợp lý của các chất kết dính, nước, cốt liệu (cát, sỏi, đá
dăm) và phụ gia (nếu có).
Hỗn hợp nguyên liệu mới nhào trộn xong gọi là hỗn hợp bê tông hay bê
tông tươi. Hỗn hợp bê tông phải có độ dẻo nhất định để có thể vận chuyển,
tạo hình và đầm chặt được dễ dàng.


University of Transport Technology
Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải
Cốt liệu trong bê tông đóng vai trò là bộ khung chịu lực, hồ chất kết
dính (chất kết dính và nước) bao bọc xung quanh hạt cốt liệu đóng vai
trò chất bôi trơn, đồng thời lấp đầy khoảng trống giữa các hạt cốt liệu.
Sau khi cứng hoá, hồ chất kết dính gắn các hạt cốt liệu thành một khối
dạng đá và được gọi là bê tông
Bê tông có cốt thép được gọi là bê tông cốt thép

Vì sao bê tông và bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi
trong xây dựng?

University of Transport Technology
Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải
Yêu cầu cơ bản của bê tông là phải đạt được độ dẻo để dễ thi công, đạt cường
độ ở tuổi quy định hoặc đạt các yêu cầu khác như độ chống thấm, ổn định với
môi trường và độ tin cậy khi khai thác, giá thành không quá đắt.
Với loại bê tông đặc biệt phải tuân thủ các quy định riêng về cường độ rất cao,
rắn chắc nhanh, rất nhẹ, chống thấm cao hoặc dễ thi công (bơm, phun…)
PHÂN LOẠI BÊ TÔNG:
Theo cường độ:
- Bê tông thường: Cường độ chịu nén đặc 15-60 MPa
- Bê tông cường độ cao: Cường độ chịu nén từ 60-100 MPa
(mẫu hình trụ D=15cm, H=30cm, 28 ngày tuổi)
- Bê tông cường độ rất cao: Cường độ chịu nén từ 100-200 MPa
Theo dạng chất kết dính:
- Bê tông xi măng
- Bê tông silicat
- Bê tông polyme…


University of Transport Technology
Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải
Phân loại theo khối lượng thể tích:
- Bê tông đặc biệt nặng: bê tông có khối lượng thể tích 3÷5 g/cm 3, chế tạo từ
cốt liệu đặc biệt nặng, dùng cho kết cấu đặc biệt
- Bê tông nặng: bê tông có khối lượng thể tích 2÷2,5 g/cm 3, chế tạo từ cát, đá,
sỏi tự nhiên, dùng cho kết cấu chịu lực
- Bê tông nhẹ: bê tông có khối lượng thể tích 0,9÷1,8 g/cm 3
- Bê tông đặc biệt nhẹ: bê tông có khối lượng thể tích từ 0,5 g/cm 3 trở xuống,
được sử dụng trong các kết cấu đặc biệt.
Theo công dụng

- Bê tông thường (dùng cho các kết cấu bê tông cốt thép thường);
- Bê tông thuỷ công (dùng cho các công trình thường xuyên chịu tác động của
nước như đập, cầu, âu thuyền, kênh mương...);
- Bê tông mặt đường (xây dựng đường ô tô, sân bay,...);
- Bê tông cho kết cấu bao che (thường là bê tông nhẹ)
- Bê tông có công dụng đặc biệt (chịu nhiệt, phóng xạ,...)


University of Transport Technology
Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải
SỰ HÌNH THÀNH CẤU TRÚC CỦA BÊ TÔNG
Sau khi trộn và đầm nén, các cấu trúc con của hỗn hợp bê tông được sắp
xếp lại, cùng với sự thủy hóa của xi măng cấu trúc của bê tông được hình
thành. Giai đoạn này gọi là giai đoạn hình thành cấu trúc của bê tông.
Khoảng thời gian hình thành cấu trúc, cũng như cường độ ban đầu của bê
tông phụ thuộc vào thành phần của bê tông, loại xi măng và loại phụ gia.


University of Transport Technology
Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải
 Cấu trúc vi mô: Đặc trưng bằng cấu trúc cốt liệu, cấu trúc hồ xi măng và cấu
trúc vùng tiếp giáp giữa hồ xi măng với cốt liệu và các lỗ rỗng.
a. Cấu trúc cốt liệu:
Cấu trúc cốt liệu được hình thành do sự lồng ghép của các hạt cốt liệu nhỏ lấp
đầy lỗ rỗng của cốt liệu lớn. Sự phối hợp hợp lý của thành phần, cấp phối hạt và
cỡ hạt sẽ làm cho cấu trúc cốt liệu có độ đặc cao nhất, khi đó lượng xi măng và
nước sẽ là ít nhất, bê tông có các tính chất cơ lý tốt và giá thành thấp.
b. Cấu trúc của đá xi măng
Khi gặp nước các hạt xi măng tạo màng kết dính. Màng liên kết xi măng-nước
bao quanh hạt cốt liệu nhỏ tạo ra hồ kết dính. Trong cấu trúc của đá xi măng còn

có những hạt xi măng khan (chưa thủy hóa). Ở giữa những hạt xi măng đã thủy
hóa là lỗ rỗng chứa nước. Nước nhào trộn một phần nhỏ để bôi trơn hạt cốt liệu,
một phần dùng để tạo thành cấu trúc của đá xi măng, còn lại phần lớn bị cốt liệu
hút vào. Vì vậy hỗn hợp bê tông sau khi đổ khuôn xong có thể xảy ra sự tách
nước bên trong, nước sẽ đọng lại trên bề mặt hạt cốt liệu lớn và làm yếu mối liên
kết giữa chúng và đá xi măng.


University of Transport Technology
Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải
c. Cấu trúc vùng tiếp xúc giữa cốt liệu và đá xi măng
Vùng tiếp giáp giữa đá xi măng và cốt liệu tồn tại các lớp hồ xi măng
dính bám vào bề mặt hạt cốt liệu, các vùng chứa nước do sự tách nước bên
trong của hồ xi măng, các lỗ rỗng do nước bốc hơi và các phần tử Ca(OH) 2 tự
do. Thường đây là vùng yếu nhất trong cấu trúc. Vết nứt co ngót ở bên trong sẽ
phát triển men theo vùng dính kết giữa cốt liệu và đá xi măng.


University of Transport Technology
Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải
4.2. TÍNH CHẤT CHỦ YẾU CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG VÀ
BÊ TÔNG THƯỜNG
4.2.1 Tính công tác của hỗn hợp bê tông
Tính công tác (còn gọi là tính dễ tạo hình) là tính chất kỹ thuật cơ bản của hỗn
hợp bê tông.
Tính công tác biểu thị bằng khả năng hỗn hợp bê tông dễ lấp đầy khuôn nhưng
vẫn bảo đảm tính đồng nhất trong một điều kiện đầm nén nhất định và được
đánh giá thông qua 2 chỉ tiêu: Độ sụt và độ cứng.

University of Transport Technology
Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải
Thí nghiệm xác định độ sụt

 

 KÝch thưíc
 Lo¹i c«n

N1
N2

 

 

 

d
100 ±2
150 ±2

D
200 ± 2
300 ± 2

h
300 ± 2
450 ± 2

University of Transport Technology
Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải
Tẩy sạch bê tông cũ, dùng giẻ ướt lau mặt trong của côn và các dụng cụ khác
mà trong quá trình thử tiếp xúc với hỗn hợp bê tông.
- Đặt côn lên nền ẩm, cứng, phẳng, không thấm nước. Đứng lên gối đặt
chân để giữ cho côn cố định trong cả quá trình đổ và đầm hỗn hợp bê tông
trong côn.
- Đổ hỗn hợp bê tông qua phễu vào côn làm 3 lớp, mỗi lớp
chiếm khoảng một phần ba chiều cao của côn. Sau khi đổ từng lớp dùng thanh
thép tròn chọc đều trên toàn mặt hỗn hợp bê tông từ xung quanh vào giữa. Khi
dùng côn N1 mỗi lớp chọc 25 lần khi dùng côn N2 mỗi lớp chọc 56 lần.
Lớp đầu chọc suốt chiều sâu các lớp sau chọc xuyên sâu vào lớp trước 2
- 3cm. ở lớp thứ ba, vừa chọc vừa cho thêm để giữ mức hỗn hợp luôn đầy hơn
miệng côn.


University of Transport Technology
Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải
Chọc xong lớp thứ ba, nhấc phễu ra, lấy bay gạt phẳng miệng côn và dọn sạch
xung quanh đáy côn. Dùng tay ghì chặt côn xuống nền rồi thả chân khỏi gối
đặt chân.Từ từ nhấc côn thẳng đứng trong khoảng thời gian 5 – l0 giây.
- Đặt côn sang bên cạnh khối hỗn hợp vừa tạo hình và đo chênh lệch chiều cao
giữa miệng côn với điểm cao nhất của khối hỗn hợp chính xác tới 0,5cm.
- Thời gian thử tính từ lúc bắt đầu đổ hỗn hợp bê tông vào côn cho tới thời
điểm nhấc côn khỏi khối hôn hợp phải được tiến hành không ngắt quãng và
khống chế không quá 150
Khi dùng côn N1 số liệu đo được làm tròn tới 0,5cm, chính là độ sụt của hỗn
hợp bê tông cần thử. Khi dùng côn N2 số liệu đo được phải tính chuyển về kết
quả thử theo côn N1 bằng cách nhân với hệ số 0,67.

Hỗn hợp bê tông có độ sụt bằng không hoặc dưới l,0cm được coi như không có
tính dẻo. Khi đó đặc trưng của hỗn hợp được xác định bằng cách thử độ cứng
theo TCVN 3107 : 1993.


University of Transport Technology
Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải
Thí nghiệm xác định độ cứng sử dụng nhớt kế VEBE
Độ cứng của hỗn hợp bê tông được xác định bằng thời gian để đầm
phẳng, chặt một khối hỗn hợp bê tông hình nón cụt sau khi tạo hình trong
nhớt kế Vebe.


University of Transport Technology
Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải
 Ngoài ra, có thể xác định độ cứng hỗn hợp bê tông bằng phương
pháp Skramtaev:
Thời gian đã đo theo phương pháp
Skramtaev được nhân với hệ số 0,7 để
tính chuyển về kết quả thử theo nhớt kế
Vebe chính là độ cứng của hỗn hợp bê
tông.


University of Transport Technology
Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải
Phân loại hỗn hợp bê tông
Loại hỗn hợp bê
SN (cm)
tông

DC
(giây)

Loại hỗn hợp bê
tông

SN (cm)

DC
(giây)

Đặc biệt cứng

-

> 300

Kém dẻo

1÷4

15 ÷ 20

Cứng cao

-

150 ÷ 200

Dẻo

5÷8

0 ÷ 10

Cứng

-

60 ÷ 100

Rất dẻo

10 ÷ 12

-

Cứng vừa

-

30 ÷ 45

Nhão

15 ÷ 18

-

University of Transport Technology
Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải
Lựa chọn các chỉ tiêu tính công tác của hỗn hợp bê tông theo kết cấu
Kết cấu và phương pháp chế tạo

DC (giây)

SN (cm)

20 ÷ 10

0

10 ÷ 6

1÷2

6÷4

2÷4

<4

4÷8

<2

8 ÷ 10

Các chi tiết lắp ghép nhà

-

12 ÷ 18

Bê tông rất dày cốt thép

-

18 ÷ 24

Cấu kiện bê tông cốt thép tháo khuôn
sớm
Tấm phủ đường ôtô, đường băng
Bê tông toàn khối ít cốt thép
Cột, dầm, xà tấm bằng bê tông cốt
thép
Bê tông nhiều cốt thép


University of Transport Technology
Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải
Lựa chọn tính công tác của hỗn hợp bê tông theo phương pháp thi công
Loại kết cấu

Độ sụt (cm)

Độ cứng (s)

Cơ giới

Thủ công

Cơ giới

Bê tông nền móng công trình

1÷2

2÷3

25 ÷ 35

Bê tông khối lớn ít hay không có cốt thép

2÷4

3÷6

15 ÷ 25

Bản, dầm, cột, lanh tô, ô văng

4÷6

6÷8

12 ÷ 15

8 ÷ 12

10 ÷ 12

12 ÷ 15

5 ÷ 10

-

<5

1÷2

2÷6

25 ÷ 35

12 ÷ 20

 

 

Bê tông có hàm lượng cốt thép trung bình 6 ÷ 8
(µ < 1%)
Bê tông có hàm lượng cốt thép dầy (µ >
8 ÷ 12
1%)
Bê tông đổ trong nước

12 ÷ 18
Bê tông xi măng mặt đường
Các kết cấu đổ bằng bê tông bơm


University of Transport Technology
Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải
Các yếu tố ảnh hưởng đến tính công tác của hỗn hợp bê tông
- Lượng nước nhào trộn
- Loại và lượng xi măng
- Lượng vữa xi măng: V
VXM .Vrd .rd .V0 d
Trong đó:
α - hệ số trượt (hệ số dư vữa, hệ số bọc vữa);
α = 1,05  1,15 - đối với hỗn hợp bê tông cứng;
α = 1,26  1,56 - đối với hỗn hợp bê tông dẻo, tra bảng hoặc biểu
đồ.
Giá trị  khi tỷ lệ N/X là

Lượng xi măng
(kg/m3 bê tông)

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

250
300
350
400
500
600

 
1,31
1,44
1,52

1,32
1,40
1,52
1,56

1,30
1,38
1,46
-

1,26
1,36
1,44
-

1,32
1,42
-

1,38
-


University of Transport Technology
Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải
- Phụ gia hoạt động bề mặt: Cơ chế hoạt động của phụ gia là giảm
sức căng mặt ngoài ở mặt phân cách (giữa pha nước và rắn, khí và
nước). Phụ gia hoạt động bề mặt thường là phụ gia ưa nước, phụ
gia kỵ nước, phụ gia tạo bọt.
- Gia công chấn động: Khi chấn động, các phân tử của hỗn hợp bê
tông bị dao động cưỡng bức liên tục và sắp xếp lại một cách chặt
chẽ hơn. Khi chịu tác động của chấn động các hạt nhỏ có xu
hướng di chuyển lên trên, các hạt lớn chìm xuống. Nếu chế độ
chấn động không hợp lý, bê tông sẽ kém đồng nhất, cường độ bê
tông giảm.


University of Transport Technology
Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải
4.2.2. CƯỜNG ĐỘ VÀ MÁC BÊ TÔNG
Cường độ là một đặc trưng cơ bản, phản ánh khả năng của bê tông chống
lại sự phá hoại gây ra dưới tác dụng của tải trọng.
Cường độ tiêu chuẩn là cường độ của bê tông khi mẫu thí nghiệm được chế
tạo và dưỡng hộ ở điều kiện tiêu chuẩn và đem thử cường độ ở tuổi quy

định.
Mác bê tông là chỉ tiêu cơ bản nhất đối với mọi loại bê tông. Mác bê tông
được sử dụng để thiết kế cấp phối bê tông; thiết kế, tính toán kết cấu cho
các công trình xây dựng cũng như để đánh giá chất lượng kết cấu bê tông
sau khi thi công.


University of Transport Technology
Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải
Cường độ chịu nén là chỉ số biểu thị khả năng bê tông chống lại ngoại lực
nén ép cho tới khi bị phá hoại.
Cường độ chịu nén của bê tông được biểu thị bằng tỷ số giữa lực nén vỡ
mẫu và diện tích mẫu chịu nén, ký hiệu là Rn, đơn vị tính là MPa (hoặc
N/mm2).
Kích thước mẫu thí nghiệm phải thoả mãn điều kiện: Kích thước nhỏ nhất
của mẫu phải lớn hơn đường kính cỡ hạt lớn nhất ít nhất 3 lần.
Quy ước lấy mẫu lập phương 15x 15x 15cm làm mẫu chuẩn. Nếu mẫu có
kích thước khác thì kết quả thí nghiệm phải quy đổi về mẫu chuẩn.


University of Transport Technology
Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải
Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm:
- Khuôn đúc mẫu.
- Các dụng cụ để tạo mẫu (khay trộn,
bay, chày đầm)
- Máy nén thuỷ lực 100  200 tấn.
- Thước đo

Cách tiến hành:

- Đúc mẫu thí nghiệm. Lấy mẫu bê tông đã được trộn đều (lấy ở
giữa thùng trộn hoặc giữa mẻ bê tông vừa chuyển đến) đổ vào
khuôn đã chuẩn bị trước (khuôn đúc mẫu phải sạch, không xộc
xệch. Chia làm 2 lớp (hoặc 3 lớp) bằng nhau.


University of Transport Technology
Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải
- Dùng máy đầm hoặc đầm tay để đầm bê tông. Yêu cầu chung của
việc đầm bê tông là phải đều khắp trên toàn bộ diện tích và chiều sâu.
Khi đầm bằng tay số lần đầm quy định là 1 chày cho 10 cm2 bề mặt,
chọc đều từ xung quanh vào giữa. Lớp đầu chọc sâu tới đáy. Lớp sau
chọc sâu xuống lớp dưới 2  3 cm. Không để xẩy ra hiện tượng phân
tầng, không kéo dài thời gian đúc mẫu. Số lần đầm tay và thời gian rung
phải theo đúng quy định.
- San phẳng bề mặt, đem bảo dưỡng mẫu cả khuôn trong môi trường
ẩm có nhiệt độ 27  20C yên tĩnh trong thời gian ít nhất 20 giờ. (Nếu bê
tông mác thấp thì thời gian gấp đôi).
- Sau thời gian bảo dưỡng sơ bộ, tháo mẫu khỏi khuôn, đem mẫu bảo
dưỡng tiếp cho đủ số ngày (28 ngày).
- Mẫu thử đã bảo dưỡng đủ thời gian được đem thí nghiệm trên máy
nén 1 trục. Đặt từng viên mẫu lên máy. Nén mẫu với tốc độ gia tải 6±
4daN/cm2/ giây, cho đến khi mẫu phá hoại.


University of Transport Technology
Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải


University of Transport Technology

Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải
Tính toán kết quả:
- Tính cường độ chịu nén của mẫu bê tông theo công thức:

P
Rn  K . (daN / cm 2 )
F

Rn: Cường độ chịu nén của bê tông đã quy về mẫu chuẩn
P: Lực nén vỡ mẫu, daN.
F: Diện tích mặt chịu nén, cm2
K: Hệ số chuyển đổi nếu kích thước khác kích thước mẫu chuẩn. Có giá
trị như bảng sau:

Mẫu lập phương
10x 10x 10 cm
15x 15x 15 cm
20x 20x 20 cm

Hệ số K
0.91
1.00
1.05

Mẫu hình trụ

Hệ số K

10 x 20 cm
15 x 30 cm

20 x 40 cm

1.16
1.20
1.24