Bê tông

Chương 4. Bê tông
4-
1

Chương 4
BÊ TÔNG
4.1 Khái niệm chung
Bê tông trên cơ sở chất kết dính vô cơ là vật liệu composit, nhận đựơc bằng cách tạo
hình và rắn chắc một hỗn hợp hợp lý bao gồm chất kết dính (CKD), nước, cốt liệu (cát ,
sỏi hay đá dăm) và phụ gia.
Thành phần hỗn hợp của bê tông đảm bảo sao cho sau một thời gian rắn chắc phải
đạt được những tính chất cho trước.
Trong bê tông cốt liệu đóng vai trò là bộ
khung chịu lực. Hồ kết dính (ximăng và
nước) bao bọc xung quanh các hạt cốt liệu, đóng vai trò là chất bôi trơn và lấp đầy
khoảng trống giữa các hạt cốt liệu. Sau khi hoá cứn
g
, hồ chất kết dính gắn kết các loại cốt
liệu thành một khối dạng đá và được gọi là bê tông (Hình 4.1).

Hình 4.1 Cấu trúc của hỗn hợp bê tông a) Cứng; b) Dẻo
Bê tông và bê tông cốt thép đựơc sử dụng rộng rãi trong xây dựng hiện đại vì chúng
có những ưu điểm sau: cường độ tương đối cao, có thể chế tạo được những loại bê tông
có cường độ, hình dạng và tính chất khác nhau; giá thành rẻ, bền vững và ổn định với
mưa và nắng, nhiệt độ, độ ẩm. Tuy vậy chúng còn có những nhược đ
iểm: nặng, cách âm
cách nhiệt kém, khả năng chống ăn mòn kém

Bê tông xi măng có nhiều loại : loại đặc biệt nặng (γ
o
> 2500 kG/m

3
), loại nặng (γ
o

= 2200 - 2500 kG/m
3
), loại tương đối nặng (γ
o
= 1800 - 2200 kG/m
3
), loại nhẹ (γ
o
= 500 -
1800kG/m3) và loại đặc biệt nhẹ (γ
o
< 500 kG/m
3
).
Trong chương này chỉ giới thiệu loại bê tông nặng và tương đối nặng dùng cho các
kết cấu chịu lực.
4.2 Vật liệu chế tạo bê tông ximăng
4.2.1 Xi măng
Trong bê tông ximăng, CKD đựơc sử dụng là ximăng poóclăng, ximăng poóclăng
xỉ, ximăng pooclăng pudơlan, ximăng pooclăng bền sunfat và các loại ximăng khác.
Trong số các chỉ tiêu kĩ thuật của ximăng, mác ximăng là chỉ tiêu quan trọng nhất. Nó
vừa đảm bảo mác bê tông thiết kế, vừa đảm bảo yêu cầu kinh tế. Do đó, việc lựa chọn
mác ximăng là rất quan tr
ọng.
Ximăng dùng cho bê tông phải có mác phù hợp với mác bê tông theo quy định của
TCVN - 1964 như sau:

Nếu R
b
> 300

thì

R
x
= 1,5 R
b

Nếu R
b
≤ 300 thì R
x
=

(2 - 3) R
b

Với bê tông mác cao (từ 600 trở lên) chỉ yêu cầu R
x
> R
b
là đủ
Chương 4. Bê tông
4-
2

Lượng dùng ximăng (kG) cho 1m3 bê tông phải lớn hơn lượng ximăng tối thiểu cho

phép (X
min
). Quy phạm nhà nước quy định lượng xi măng tối thiểu (X
min
) như sau (Bảng
4-1) :
Bảng 4-1. Lượng d
ù
ng ximăng tối thiểu

Phương pháp đầm chặt
Điều kiện làm vi
ệ
c của kết cấu công trình
Bằng tay Bằng

máy
Trực tiếp tiếp xúc với nước 265 24
0
Bị ảnh hưởng của mưa gió không có phương tiện bảo vệ 250 220
Không bị ảnh hưởng của mưa gió 220 200
4.2.2 Cát
Cát dùng để chế tạo bê tông có thể là cát thiên nhiên hay cát nhân tạo cỡ hạt từ 0,14
đến 5mm. Chất lượng cát phụ thuộc vào thành phần khoáng, thành phần hạt và lượng tạp
chất.
Thành phần hạt và độ lớn của cát. Cát có thành phần hạt hợp lý, thì độ rỗng của nó
nhỏ, lượng dùng ximăng ít và cường độ bê tông cao. Thành phần hạt của cát đựoc xác
định bằng cách sàng 1000g cát khô (đã được sàng qua sàng 5mm) trên bộ sàng tiêu chuẩn
có mắt sàng là 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 và 0,14mm.
Để xác đị

nh thành phần hạt, trước tiên người ta tính lượng sót riêng biệt a
i
tỉ số %
lượng sót trên từng sàng m
i
so với toàn bộ lượng cát đen thí nghiệm m:
%100.
m
m
a
i
i
=
(4- 1)

Sau đó xác định lượng sót tích luỹ trên từng sàng A
i
(%) - tổng lượng sót riêng biệt kể từ
sàng lớn nhất (a
2,5
) đến sàng cần xác định (a
i
):
A
i
= a
2,5
+ a
1,25
+ ...+ a

i
(4- 2)
Các chỉ tiêu đánh giá độ thô mịn của cát dùng trong bê
tô
ng gồm:
- Môđun độ lớn:


100
A+A+A+A+A
=M
14,0315,063,025,15,2
l®

(4- 3)

-
Đường kính trung bình (mm)

14,0315,063,025,15,2
14,0315,063,025,15,2
dl
a0024,0+a02,0+a17,1+a37,1+a11
a+a+a+a+a
=M

(4- 4)


- Tỉ diện tích:

tba
D
6
=S
γ
(cm
2
/g) (4- 5)
- Lượng nước yêu cầu
Chương 4. Bê tông
4-
3

2
X
N
X
N
=N
tc
yc
-
(4- 6)
Cấp phối liên tục tiêu chuẩn của cát ở bảng 4-2
Bảng 4-2. Cấp phối tiêu chuẩn của cát
Mức theo nhóm cát
Các chỉ tiêu
To Vừa Nhỏ Rất nhỏ
1. Độ lớn: môđun độ lớn M 2,5-3,3 2-2,5 1-2 0,7-1
Bề mặt riêng S, cm

2
/g - - 100-200 201-300
Lượng nước yêu cầu N
yc
, % < 7 7-7,5 >7,5 -
2. Khối lượng thể tích xốp, (kG/m
3
),
không nhỏ hơn
1400 1300 1200 1150
Lượng ngậm tạp chất. Lượng hạt nhỏ sẽ làm tăng Nyc của cát và tăng lượng ximăng
trong bê tông. Theo quy định của TCVN 1770: 1986 hàm lượng hạt nhỏ (lọt qua sàng
0,14mm) không được lớn hơn: 10% đối với cát to và cát vừa; 20% đối với cát nhỏ và
35% đối với cát rất nhỏ. Không
c
cho phép cát có chứa các hạt á sét và các tạp chất khác ở
dạng cục.
Biểu đồ cấp phối của cát như sau:

Hình 4.2 Thành phần hạt của cát 1) Cát vừa; 2) Cát nhỏ; 3) Cát rất nhỏ
4.2.3 Sỏi và đá dăm
Sỏi và đá săm là cốt liệu lớn có cỡ hạt từ 5 – 70mm (trong kết cấu khối lớn có thể
đến 150mm). Chất lượng của cốt liệu lớn được đặc trưng bằng các chỉ tiêu: cường độ,
thành phần hạt, độ lớn, hình dạng và trạng thái bề mặt hạt, lượng tạp chất.
Sỏi có hình dạng tròn nhẵn, diện tích mặt ngoài nhỏ, nên cần ít nước, tốn ít xim
ăng
Cường độ của đá dăm được xác định thông qua thí nghiệm nén mẫu đá gốc, còn của
sỏi (kể cả đá dăm) thông qua thí nghiệm nén trong xilanh bằng thép và được gọi là độ
nén đập. Mác của đá dă
m từ đá thiên nhiên, theo

quy định của TCVN 1771:1987 được
chia thành 8 mác (Bảng 4-3. Mác của đá dăm).
Bảng 4-3. Mác của đá dăm
Độ nén đập ở trạng thái bão hoà nước, %
Mác của
đá dăm
Đá trầm tích Đá phún xuất xâm
nhập và đá biến chất
Đá phún xuất phun
trào
1400 Đến 12 Đến 9
Chương 4. Bê tông
4-
4

1200 Đến 11 Lớn hơn 12 đến 16 Lớn hơn 9 đến 11
1000 Lớn hơn 11 đến 13 Lớn hơn 16 đến 20 Lớn hơn 11 đến 13
800 Lớn hơn 13 đến 15 Lớn hơn 20 đến 25 Lớn hơn 13 đến 15
600 Lớn hơn 15 đến 20 Lớn hơn 25 đến 39 Lớn hơn 15 đến 20
400 Lớn hơn 20 đến 28
300 Lớn hơn 28 đến 38
200 Lớn hơn 38 đến 54
Theo quy định mác của đá dăm phải cao hơn mác của bê tông
Đối với mác bê tông <300, không dưới 1,5 lần;
Đối với mác bê tông ≥ 300, không dưới 2 lần
Mác của sỏi và đá dăm theo độ nén dập trong xi lanh. Cường độ nén dập của cốt
liệu thường được xác định theo từng cấp hạt. Cường độ trung bình của hỗn hợp cốt liệu
lớn hơn được tính theo công thức:
100
......

2211 nknkk
k
xRxRxR
R
++
=
(4- 7)
Trong đó
:

R
k1
, R
k2
, ..
.
R
kn
: cường độ chịu nén của từng cấp cốt liệu lớn quy đổi từ độ ép dập
trong xilanh, kG/cm
2
;
x
1
, x
2
, ..x
n
: hàm lượng mỗi cấp hạt trong hỗn hợp cốt liệu, %;
Những hạt đá hình thoi, dẹt (chiều rộng hoặc chiều dày nhỏ hơn 1/3 chiều đài) và

những hạt mềm, hạt bị phong hoá có ảnh hưởng đến cường độ của sỏi và đá dăm. Hàm
lượng hạt thoi dẹt không được vượt quá 35%.
Thành phần của hạt cốt liệu lớn đựơc xác định thông qua thí nghiệm sàng 3kG
đá
hoặc sỏi trên bộ sàng tiêu chuẩn có kích thước lỗ sàng 70, 40, 20,10 và 5mm.
Sau khi thí nghiệm người ta xác định được đường kính lớn nhất D
max
và đường kính
nhỏ nhất D
min
của cốt liệu. D
max
tương ứng với cỡ sàng có lượng sót tích luỹ nhỏ hơn và
gần 5% nhất. D
min
tương ứng với cỡ sàng có lượng lọt sàng nhỏ hơn và gần 5% nhất. Yêu
cầu D
max
phải nhỏ hơn 1/3 kích thước nhỏ nhất của kết cấu và nhỏ hơn 3/4 khoảng cách
của cốt thép; Đối với kết cấu là panen mỏng, sàn nhà, bản mặt cầu... cho phép bằng 1/2

kích thước nhỏ nhất của kết cấu.
Lượng ngậm tạp chất. Hàm lượng tạp chất sunfat và sunfit (tính theo SO3), trong
sỏi và đá dăm không được vượt quá 1% tính theo khối lượng. Hàm lượng ôxyt silic vô
định hình trong sỏi và đá dăm dùn
g làm
cốt liệu cho bê tông nặng không đựơc vượt quá
50milimol/1000ml NaOH. Hàm lượng sét, bụi, bùn trong sỏi và đá dăm không đựơc vượt
quá giá trị ghi trong bảng 8.6. Trong đó cục sét không quá 0,25%. Không cho phép có
màng sét bao phủ các hạt và những tạp chất bẩn khác như gỗ mục, lá cây.

Cấp phối liên tục tiêu chuẩn của đá - sỏi ở bảng 4-4
Bảng 4-4 Cấp phối liên tục tiêu chuẩn của đá - sỏi
d
i
, mm D
min
0.5(D
min
+D
max
) D
max
1,25D
max

A
i
, mm 95-100 40-47 0-5 0
4.2.4 Phụ gia
Chương 4. Bê tông
4-
5

Phụ gia sử dụng thường có 2 loại: loại rắn nhanh và loại hoạt động bề mặt. Phụ gia
rắn nhanh thường là các loại muối gốc clo, do tăng nhanh quá trình thuỷ hoá mà phụ gia
rắn nhanh có khả năng rút ngắn quá trình rắn chắc của bê tông trong điều kiện tự nhiên,
cũng như nâng cao cường độ bê tông ngay sau khi bảo dưỡng nhiệt và ở tuổi 28 ngày.
Phụ gia hoạt động bề mặt mặc dù sử d
ụng một lượng nhỏ nhưng có khả năng cải
thiện đáng kể tính chất của hỗn hợp bê tông và tăng cường nhiều tính chất khác của bê

tông.
4.2.5 Nước
Nước dùng để chế tạo bê tông (rửa cốt liệu, nhào trộn và bảo dưỡng bê tông) phải
có đủ phẩm chất để không ảnh hưởng xấu đến thời gian ninh kết và rắn chắc của ximăng
và không gây ăn mòn cốt thép. Nước sinh hoạt là nước có thể dùng được, không nên
dùng các loại nước; chứa váng dầu hoặc váng mỡ, lượng tạp chất hữu cơ vượt quá
15mg/l; có độ pH < 4 và lớn quá 12,5.
Nước biể
n có thể dùng để chế tạo bê tông cho những kết cấu làm việc trong nước
biển nếu tổng các loại muối trong nước không vượt quá 35g trong 1 lít nước
.
Lượng nước dùng cho bê tông (lít/m3 bê tông) sơ bộ chọn theo bảng 4-5
Bảng 4-5. Lượng nước dùng cho bê tông
Độ dẻo yêu cầu Khi sỏi có D
max
là Đá dăm có D
max
là
SN,cm t,s 10 20 40 80 10 20 40 80
9-12 <5 215 200 185 170 230 215 200 185
6-8 5-10 205 190 175 160 220 205 190 175
3-5 10-15 195 180 165 150 210 195 180 165
1-2 15-30 185 170 155 140 200 185 170 155
- 30-50 165 160 150 - 175 170 160
- 50-80 155 150 140 - 165 16
0
150
- 80-120 145 140 135 - 160 155 140
- 120-200 135 130 128 - 150 145 135

Ghi chú: Khi lượng N
yc
tăng giảm 1% thì lượng nước dùng cho hỗn hợp bê t
ô
ng
tăng giảm 5(l)
Khi dùng ximăng pooclăng pudơlan – xỉ quặng thì thêm 15-20(l)
Lượng nước sơ bộ (lít/m
3
bê tông ) cho bê tông ximăng mặt đường cho ở bảng 4-6.
Bảng 4-6. Lượng nước sơ bộ dùng cho bê tông ximăng mặt đường
Loại cốt liệu dùng cho bê tông mặt đường Lượng nước
Đá dăm granit 155
Đá dăm vôi canxit 165
Sỏi Quătzit 145
Đá dăm granit và cát hạt nhỏ 165
Dăm vôi canxit và cát nghiền 180
Theo quy phạm nhà nước, tỷ lệ N/X trong bê tông không được vượt quá giá trị cho trong
bảng 4-7.
Bảng 4-7. Tỷ lệ N/X trong bê tông tối đa
Tính chất môi trường Bê tông cốt thép Bê tông thường