Công Nghệ Bê Tông Và Bê Tông Đặc Biệt (NXB Xây Dựng 2011) - Phạm Duy Hữu, 232 Trang

PGS.TS. PHẠM DUY HỮU

CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG
VÀ BÊ TÔNG ĐẶC BIỆT
(Tái bản lần thứ nhất có bổ sung và sửa chữa)

NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG
HÀ N Ò I -2011


LỜI GIỚ I T H IỆ U
Bê tông là vật liệu chủ yếu dùng trong xây dựng dân dụng, giao
thông vận tải và công nghiệp.
Trong xây dựng hiện đại bê tông chiếm khoảng 50% các công trinh
xây dựng trên th ế giới. Tuy nhiên bê tông thường bộc lộ một số nhược
điểm cơ bản như cường độ chịu kéo thấp, khối lượng công trình lớn.
Ngày nay ngoài bê tông truyền thống có cường độ chịu nén tối đa đến
60MPa còn có nhiều bê tông hiện đại có cường độ chịu nén đạt đến
250MPa uà có độ bền cao hơn. Việc phát triển các loại bê tông mới và
các phương pháp công nghệ mới đ ể tim ra các bê tông có chất lượng
cao với các tính năng đặc biệt sẽ cho phép sáng tạo ra các kết cấu xây
dựng ưà công nghệ xây dựng mới làm tầng độ bền khai thác của công
trinh xây dựng đến 100 năm.
Ngày nay bê tông chất lượng cao được ứng dụng chủ yếu cho các
công trinh có quy mô ỉớn n hư các ngôi nhà nhiều tồng, các công trinh

biển và các công trình giao thông (cầu, đường, hầm).
Cuốn sách Công nghệ bê tông và bê tông đặc biệt do GS. TS.
Phạm Duy Hữu (chương 1, 2, 3, 6, 10); TS. Đào Văn Đông (chương 4,
5, 8) ưà ThS. Phạm Duy Anh (chương 1, 8, 9) biên soạn với mục đích
làm tài liệu học tập cho nghiên cứu sính, học viên cao học và sinh viên

của Ngành xây dựng công trinh giao thông và Ngành kỹ thuật xây
dựng Trường Đại học Giao thông Vận tảí. Cuốn sách còn là tài liệu
tham khảo cho sinh viên các ngành khác và các cán bộ nghiên cứu.
Sách được Nhà xuất bản Xây dựng xuất bản lần đầu năm 2005,
lần tái bản này các tác giả đã bô sung sửa chữa, cập nhật các kiến
thức hiện đại hơn. Tuy nhiên chắc khó tránh khỏi thiếu sót. Rất mong
được sự góp ý của bạn đọc cho nội dung của cuốn sách được hoàn
thiện hơn.
Các tác giả


Chương 1

NHŨNG YÊU CẦU VỂ
CHẤT LƯỢNG VÀ CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG

1.1. K H Á I NIỆM VỂ VẬT LIỆU, KẾT CÂU VÀ CÔ NG N G H Ệ
Công trình xây dựng phải được thi công đảm bảo duy trì được chức năng làm việc
trong suốt thời gian tuổi thọ thiết kế. Kết cấu phải có khả năng chống lại tất cả các tác
động phát sinh trong thi công và trong quá trình làm việc sau này và phải có đủ độ bển
lâu với chi phí bảo trì thấp nhất. Phải xem xét theo một hệ thống sau: vật liệu - kết cấu công nghệ - kiểm tra chất lượng.
V ật liệu phải tuân thủ những yêu cầu của các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế tương
ứng, nhằm đảm bảo công nãng yêu cầu của kết cấu sẽ được duy trì trong suốt thời gian
tuổi thọ thiết kế. Có thể được phép sử dụng những vật liệu khác so với những vật liệu
quy định của các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế đang sử dụng, khi chứng tỏ được những
vật liệu này có thể đáp ímg các yêii cẩu ('ông năng của kết cấu.
Đ ội ngũ cán bộ thi công, phải được tổ chức để đảin bảo hoàn thành vai trò và trách
nhiệm của họ đã được xác định ngay từ khi bắt đầu Dự án. Công nghệ thi công tại hiện
trường phải đạt yêu cầu công năng của kết cấu sẽ phải được đảm bảo trong suốt thời
gian tuổi thọ thiết k ế (sử dụng).

Trong quá trình thi công, cần phải thực hiện các biện pháp kiểm tra chất lượng thoả
đáng để đảm bảo rằng công năng của vật liệu kết cấu và tiêu chuẩn của lực lượng thi
công luôn đạt được yêu cầu đề ra.
Bốn yếu tố trên khi được kết hợp sẽ tạo ra một hệ thống công nghệ xây xây dựng tối
ưư. Công nghệ bê tông cũng đi theo con đường xem xét tổng hợp đó.
Bê tòng thông thường là bê tòng được dùng cho xây dựng thông thường, không bao
gồm các bê tông có phụ gia đặc biệt. Những bê tông đặc biệt là; Bê tông chất lượng cao,
bê tông nhẹ, bê tông khối lớn, bê tông cốt sợi, bê tông đầm lăn, bê tông tự đầm , bê tông
thi công dưới nước, bê tỏng phun, bê tỏng lò phản ứng hạt nhân.

1.2. YÊU CẦU C ơ BẢN VỂ CHÂT LƯỢNG BÊ TÔNG ở 3 TRẠNG THÁI
Bê tông được sản xuất tại trạm trộn hoặc ở hiện trường phải đáp ứng các yêu cầu chất
lượng trong các trạng thái sau đâv: Bẽ tông tươi, bê tông m ềm và bê tông rắn chắc. Xem
xét về chất lượng bê tông cần xem xél cá ba trạng thái trên:


1.2.1. Bê tỏng tươi
Trạng thái bê tông tươi là giai đoạn tính từ khi trộn xong tới lúc hoàn thành việc đổ
bê tòng.
Tính dễ đổ của bê tông cần được quy định cho mỗi khoảng thời gian Ihi công cụ thể,
trong đó có tính đến công nghệ thi công (bao gồm cả phương pháp đầm ) dạng kết cấu
hoặc cấu kiện, loại bê tông, tiết diện của chi tiết kết cấu. Phương pháp thí nghiệm tốt đối
với tính dễ đổ phải là phương pháp có thể đánh giá được khả năng biến dạng và độ phân
li và khả năng chống dồn tách cốt liệu.
Bê tông ở trạng thái hỗn hợp - bê tông tươi phải có lính dễ đổ tốt để dễ dàng lấp đầy
khuôn khi dùng đầm thông thường. Tốc độ suy giảm tính dễ đổ phải nằm trong giới hạn
cho phép để giữ được tính dễ đổ yêu cầư trong suốt quá trình thi công bê tông. Tính dỗ
đổ tốt nghĩa là:
- Có khả nãng biến dạng hoặc tự chảy phù hợp với phương pháp thi công cụ thổ.
- K hông có hiện lượng phân tầng (dồn, tách cốt liệu lớn) trong các khu vực ván khuôn

khi đổ bê tông.
Phương pháp thí nghiệm thông dụng là thử độ sụt bê tông, độ sụt phải được duy trì
trong một quãng thời gian thích hợp đối với mỗi biện pháp thi công.
Hiện không có phương pháp liêu chuẩn để xác định độ phân li của hỗn hợp bê tông.
Phương pháp đơn giản và tiện dụng nhất có thê là quan sát khôi bê tông đã thử độ sụt và
đánh giá độ phân li ihông qua su dồng nhâì của bé tông. Bê tông cần có đủ độ dính đc
trong trường hợp có độ sụt thấp tlù các hạt cốt liệu sẽ không bị tách khỏi khối bè tônsỉ khi
thử độ sụt. Đối với hỗn hợp bê tông có độ sụt cao hoặc bê tông chảy thì phải không ihấy
xuất hiện vành rỗng xi măng hoặt vành nước chạy xung quanh khối bè tông thử ciộ sụt.
Đ ối với bê tông tự đầm cần phải làm Ihí nghiệin vể khả nãng bê tông lọt qua không
gian cốt thép.
1.2.2. T rạng thái bé tông mềm
Trạng thái bê tông m ềm là giai đoạn từ sau khi đổ bê tông lới lúc kết thúc ninh kết.
Cho dù bê tông có thể tốt nhưng hiện tượng lún sụt và co mềm vẫn có thể xẩy ra là do
thực tế thi công kém.
Đ ánh giá bê tông trong trạng thái mềm theo hai chỉ tiêu sau;
- Thể tích tách nước của bê tông tiêu chuẩn phải không lớn hơn giá trị đã được quy
định (tính bằng % thể tích mẫu bê tòng),
- Mức lún sụt của mẫu bê tông tiêu chuẩn phải không lớn hơn giá trị đã được quy
định (tính bằng % chiều cao mẫu bê tông).
N ếu m ẫu bê tông có giá trị lún sụt nhỏ như quy định thì có thể ngãn ngừa được sự
co m ềm bằng cách giữ cho bê tỏng khòng bị m ất nước do hay bị bay hơi qua bề mặt
hở bê tông.


Bê tông ở trạng thái còn mềm phải có những đặc trưng yêu cầu sau đây:
- K hông có hoặc có rất ít hiện tượng tách nước.
- K hông có hoặc có rất ít hiện tượng lún sụt.
- Hạn c h ế được co mềm.
- Có tính hoàn thiện bề mật tốt

1.2.3. Trạng thái rán chắc
1.2.3.1. Trạng thái tuổi sóm
Trạng thái tuổi sớm (trạng thái tuổi ban đầu) là trạng thái của bê tông trước khi đạt
được cường độ đặc trưng. Trường hợp trạng thái bê tòng ớ tuổi 3, 7 ngày đầu được coi là
trạng thái tuổi ban đầu.
Bê tông trong trạng thái tuổi ban đầu phải có những đặc trưng yêu cầu sau:
- Co ngót tự sinh, nếu không thể tránh được thì không được quá lớn đến mức gây ra
biến dạng phá hoại trong nhữag chi tiết liên kết của kết cấu. Biến dạng tự co tuyến tính
của m ột m ẫu bê tông tiêu chuẩn không bị ghìm giữ phải không lớn hơn giá trị được quy
định (tính bằng % chiểu dài ban đầu của mẫu bê tông).
- Q uá trình tăng nhiệt độ trong bê lóng cần phải được kiếm soát để tránh ứng suất phụ
thêm do nhiệt độ có thể dẫn đến nứt hoặc biến dạng bên trong hoặc ở mặt ngoài kết cấu.
Độ chênh lệch nhiệt dộ lớn nhất ớ bất kv 2 điểm nào trons. khối bê tông phải không được
lớn hơn một giá trị quy định (lính bằng '’C). Độ chênh lệch nhiệt độ lớn nhất có thể được
đánh giá bằng một phương pháp ihử quá irình nâng đoạn nhiệt của m ột mẫu bê tông tiêu
chuẩn trong m ột điều kiện môi trường tiêu chuẩn.
- Cường độ tuổi ban đầu của bê tống cần phải đủ lớn đổ chịu được các tải trọng đã
được quy định sau khi tháo ván khuôn. 'ĩhường đó là lải trọng tĩnh và tải trọng động
trong quá trình ihi công. Cường độ của bê tông ihường được biểu thị bằng cường độ nén
ở tuổi 3 ngày hoặc 7 ngày (R j hoặc R 7). Với trình độ vật liệu và công nghệ V iệt Nam ta
nên chọn R 7 ngày.

1.2.3.2. Trạng thái tuổi muộn
Bê tông trong trạng thái rắn chắc phải có những đặc tính tốt, tồn tại trong thời gian
dài. Có 10 đặc tính này được mỏ tả chi tiết dưới đây:
l .2 3 .2 .1 . Đ ục tính cơ học
Đặc tính cơ học bao gồm cường độ và mô đun đàn hồi. Cường độ bê tồng phải đủ lớn
để chịu được ứng suất phát sinh do các tải trọng thiết kế với một hệ thống an toàn thích
hợp. M ô đưn đàn hồi vật liệu bê tõng phải không nhỏ hơn giá trị dùng trong thiết k ế kết
cấu. Cần quan tâm, đến vấn đề mô đun đàn hồi động.

7


Cường độ đặc trưng của bè tông đã đóng rắn thưòng được đánh giá thông qua cường
độ nén phá hoại m ẫu ở tuổi 28 ngày, hoặc bằng phương pháp quy định khác cho những
điều kiện riêng (các phương pháp không phá huỷ).
C ường đ ộ và đ ộ chống thấm của bê tông đã đóng rắn phụ thuộc vào tỷ lệ N /X , loại
xi m ăn g , lượng h ố xi mãng, điều kiện bảo dưỡng, cũng như loại và lượng dùng các phụ
gia và cốt liệu.

ỉ .2.3.2.2. Độ bền lâu
Các đặc trưng bển lâu có liên quan của bê tông phải đạt được cho thời gian làm việc
lâu dài và phụ thuộc vào môi trường sử dụng. Những đặc trưng sau đây phải được xem
xét theo điều kiện m ôi trường xung quanh mặt ngoài bê tỏng.
Đ ộ n ỏ trong điều kiện ẩm ướt. Bê tông không được nở thêm trong điều kiện ẩm ướt:
Đ ộ nở tuyệt đối của bê tông trong một thí nghiệm ngâm nước phải không được quá lớn
đến m ức gây ảnh hưỏíng bất lợi cho các chi tiết lân cận. Độ nở tuyến lính của m ột m ẫu
bê tông tiêu chuẩn, phải không được lớn hơn mức giá trị đã được quy định (tính bằng %
chiều dài ban đầu của mẫu bê tông) trong một khoảng thời gian quy định. Hàm lượng
SO 3 của xi m ăng và các vật liệu thay thế xi măng là một trong những nguyên nhân chính
gây ra nở bê tông trong điều kiện ướt.
C o khô. Bê tông không được có lượng co khô quá lớn, dẫn đến xuất hiện vết nứt có
thể nhìn thấy. Tuỳ theo yêu cầu cụ thể của m(5i quốc gia, lượng co khó tuyệt đối của m ột
m ảu bê tông tiêu chuẩn, tính theo sự Ihíiy đỏi chiều dài tuyến tính trong một điểu kiện
khô tiêu chuẩn liên tục, phải không được lớn hưn giá trị được quy định (tính bằng lĩiicro
biến dạng).
1 .2 3 .2 3 . C achoìiat Iioá
Tuỳ theo yêu cầu cụ thể của mỗi quốc gia, cliiều dàv lớp bê tông bị cacbonat hoá trên
m ẫu bê tông tiêu chuẩn, thí nghiệm bằng phương pháp nhanh tiêu chuẩn, phải không

được lổfn hofn m ức giá trị đã được quy định (tính bằng mm) trong một giai đoạn thí
nghiệm xác định. G iá trị quy định được xác lập đảm bào rằng: Quá trình cacbonat hoá sẽ
không đạt tới vị trí cốt thép ngoài cùng trong kết cấu bê tông trước thời gian bảo trì theo
quy định thiết k ế hoặc theo dự kiến, hoặc trước khi hết tuổi thọ ihiết kế.
ì .2 3 .2 .4 . Ă n m òn cốt thép
Đ ộ thẩm thấu nước của lớp bê tông bảo vệ tới cốt thép phải đủ nhỏ để hạn chế việc
xâm nhập của nước, các khí và ion nhằm bảo vệ cốt thép trong bẻ tông. Độ thẩm thấu
của m ẫu bê tông phải không được lớn hon mức giá trị đã được quy định (tính bằng
cmVcmVsec). G iá trị lớn hơn có thể được quy định cho lớp bê tông bảo vệ dày hơn. Giá
trị chỉ dẫn được xác định sao cho đảm bảo rằng hàm lượng clorit sẽ không cao hơn mức
giới hạn cho phép tại vị trí cốt thép ngoài cùng của kết cấu bê tỏng trước thời gian bảo
trì theo quy định.

8


Bề rộng vết nứt phải không được lớn hơn giới hạn cho phép trong thiết bị kết cấu
trong m ôi trường xâm thực.
Hàm lượng các thành phần hoá học, khoáng vật của xi m ăng như CaO và C 3A là
những yếu tố ảnh hưởng chính để đảm bảo chống ăn mòn cốt thép.
Loại xi m ăng, hàm lượng xi mãng và lượng phụ gia phải được lựa chọn thích hợp cho
bê tổng làm việc trực tiếp trong môi trường xâm thực.
1 2 3 .2 .5 . Plìảiì ứng kiềm - cốt liệu
Bè tông phải không có nguy cơ phản ứng kiềm - silic hoặc phản ứng kiềm - cacbonat.
Nếu có nguy cơ phản ứng kiềm - cốt liệu thì hàm lượng kiềm trong xi m ăng phải không
được lớn hcfn mức giá trị quy định hoặc phải dùng xi măng hỗn hợp (có thêm m uội silic,
tro bay hoặc xỉ lò c a o ...).
1 2 .3 2 .6 . Đ ộ hao mòn
Bè tông không bị hao mòn ở mức nghiêm trọng trong suốt tuổi thọ thiết kế. Yêu cầu
về chống hao m òn của bê tông phụ thuộc vào dạng kết cấu hoặc chi tiết và vào điều kiện

mòi trường m ặt ngoài bê tông, chất lưựng xi mãng và cốt liệu làm bê tông.
J .2 .3 .2 7 . Ổn âịiilì suỉỷiit
Bè tông phải đủ độ bền siilíat. Tuỳ theo yêu cầu cụ thể của m ỗi quốc gia, độ nở của
m ột mẫu bê tông tiêu chuẩn cho mộl thí nghiệm tiêu chuẩn về độ nở su líat phải không
được lớn hơn m ức giá trị đã được quy định (tính bàng % chiều dài ban đầu củ a m ẫu
bê tỏng) trong m ột giai đoạn thí nghiệm xác định.
1 2 3 .2 .8 . Ôn định hoú cliíít
Bê tông sử dụng phải đủ cứng và bền chống lại các tác động hoá chất như tác động
của axít và m uối. Phần trăm khối lượng bị mất so với khối lượng ban đầu của bê tông
trong m ột thí nghiệm tiêu chuẩn phải nhỏ hơn mức giá trị đã được quy định.
ỉ .2.3.2.9. Đ ộ hền đóiìiỊ hăng và tan hăn^
Bê tông phải chịu được số chu kỳ đóng băng và tan băng tối thiểu trong m ột thí
nghiệm , trong đó m ô đun đàn hồi không nhỏ hơn số % đã được quy định so với giá trị
ban đầu (mức độ giảm thấp).
1.2.3.2.10. Đ ộ suy giả/ìì do siiili vật
Phải có một giới hạn tổn thất cường độ tính bằng % so với cường độ ban đầu trong
m ột thí nghiệm nhanh tốc độ suy giảm cường độ do sinh vật.
1.3. Y ÊU C Ầ U V Ậ T L IỆ U
Vật liệu sử dụng để làm bẽ tỏng phái không được xẩy ra bất kỳ hiệu ứng có hại nào
đến chất lượng của bê tông.


Chất lượng của vật liệu phải dáp ứng được tiêu chuẩn công nghiệp của mỗi nước
hoặc tiêu chuẩn quốc tế. ở Việt Nam phải thỏa m ãn TCVN và TCN (tiêu chuẩn ngành).
1.3.1. Xi m ăng
Xi m ăng dùng để làm bê tỏng phải không gây ra bất kỳ hiệu ứng có hại nào đến chất
lượng của bê tông.
Chất lượng xi m ăng dùng dê sản xuất bê lông phải đáp ứng được yêu cầu tiêu chuẩn
công nghiệp của m ỗi quốc gia, hoặc cùa một tiêu chuẩn quốc tế.
Xi m ăng được phân ra các loại chính gồm có: Xi măng pooclăng (xi m ãng pooclãng

thư ờng, xi m ãn g đ ó n g rắn nhanh, xi m ăng đ ó n g rắn cực nhanh, xi m ăng bền su lfat,
xi m ăng ít toả nhiệt và xi măng ít kiềm ), xi m ăng hỗn hợp (xi m ăng pooclăng xí,
xi m ăng pooclăng tro bay và xi măng puzơlan), xi m ăng bền nhiệt độ cao (xi m ăng
alum in), xi m ăng giếng khoan dầu, xi mãng màu (trắng và các loại khác).
Cần phải lựa chọn loại xi mãng thích hợp sau khi đã xem xét loại quy mô, vị trí, môi
trường xung quanh và phương pháp thi công, cũng như điều kiện thời tiết và mùa khí hậu.
1.3.2. Cốt liệu
Chất lượng của cốt liệu lứn phải thỏa mãn yêu cầu về thành phần, độ sụt, cường độ và
các yêu cầu tiêu chuẩn quốc gia hoặc một tiêu chuẩn quốc tế thích hợp.
K ích thước lớn nhất của cốt liệu phải được quy định phù hợp với loại kết cấu, kích
thước giữa các cạnh khuôn và khoảng cách nhỏ nhất giữa các cốt liệu thanh. Xu th ế hiện
nay là giảm đường kính cốt liệu lớn dè’ tăng cường sự đồng nhất và tránh các ứng suất
cục bộ trong khối bê tông.
Cốt liệu nhỏ dùng làm bè lông phải không được gây bất cứ hiệu ứng có hại nào đến
chất lưọng bê tông và không làm tăng lượng xi m ăng trong bê tông.
Cốt liệu nhỏ phải cứng, bền, đủ cường độ, sạch và thành phần hạt Ihích hợp. Theo các
tiêu chuẩn thích hợp.
Sự có mặt của các chất có hại như bụi rác, bùn, chất hữu cơ, clorit hoặc bất kỳ các
chất có hại nào khác với khối lượng không được lớn hơn giới hạn cho phép.
Cần kiểm tra và làm thí nghiệm cốt liệu nhó thoả mãn đầy đủ các yêu cầu, những
điều kiện quy định.
1.3.3. Phụ gia
1.3.3.1. Phụ gia khoáng
Các phụ gia khoáng dùng để làm bẽ lỏng phủi không gây ra hiệu ứng có hại cho chất
lượng bê tông, phải Ihoả m ãn yêu cầu tiêu chuấn quốc gia hoặc của m ột tiêu chuẩn quốc
tế thích hợp.

10

Phụ gia khoáng là các phụ gia thường ở dạng bột và được thêm vào lúc cân đong
nhằm nâng cao m ột số tính chất của bê tông và có thê được phân ra 2 loại sau đây;
- Phụ gia có hoạt tính puzơlan như: xí hoạt tính, tro bay, silicafum e, tro núi lửa, đất
điatôm ít và m ột số đá phiến sét hoặc dất sét tự nhiên hoặc là đã được gia n h iệ t...
- Phụ gia không có hoạt tính puzơlan như đá quắc đập nhỏ, cát silic, đá vôi đôlôm it
hoặc đá vôi canxi, đá granit và các loại bụi đá khác, không được gây ra các tác nhàn gây
nở làm m ất ổn định thể tích của bê tông.
Phụ gia khoáng có ảnh hướng đến tính chất vạt lý của hỗn hợp bê tông tươi đến
cường độ, các tính chất cơ học, lính chất lioá học, tính chất biến đổi theo thời gian của
bê tông đã đóng rắn. Vì vạy chất lượng và lượng dùng phụ gia được thí nghiệm và kiểm
chứng trước.
Khi cốt liệu nhỏ không có đủ kích cỡ thì có thể dùng phụ gia khoáng để tãng thêm
các tính năng dễ đổ, dễ san gạt và dẽ hoàn thiện. Trong các trường hợp này, việc dùng
một loại phụ gia có tỷ diện tích lớn như xi inãng phải không làm tâng hàm lượng nước
yêu cầu của bê tông.
1.3.3.2. Phụ gia hoá học
Phụ gia hoá sử dụng để làm bé lông không được gây ra bất kỳ hiệu ứng nào có hại
dến chất lượng bê tông.
Chất lượng phụ gia hoá dùng để cliế tạo bè tông phải đáp ứng được yêu cầu của tiêu
chuẩn quốc gia của m ỗi nước hoặc inột ticii chuẩn quốc tế.
Phụ gia hoá là các phụ gia thường ớ (iạiig lỏng (rất ít khi ớ dạng cứng), và có thể cho
vào bê tông cả vào lúc trộn lẫn lúc đổ để nâng cao tính chất khác của bê tông, như tính
dễ đổ, hàm lượng bọt khí và độ bền lâu và được tính theo hàm lượng xi măng.
Phụ gia hoá gồm có các phụ gia giảm nước (phụ gia giảm nước thông thường và phụ
gia giảm nước cao) phụ gia chậm ninh kết, phụ gia hỗ trợ bơm, tác nhân dính, chất ức
c h ế ăn m ò n ...
Phụ gia chứa các chất có hại như ion clorit, kiềm và sulfat có thể gây ra hiệu ứng xấu
đối với bê tông và cốt thép. Lượng dùng cúa các chất này cần phải được hạn chế.
- M ỗi phụ gia chỉ được dùng sau khi đã có sự đánh giá để m inh chứng rằng nó sẽ
không có hiệu ứng có hại đến chất lượng của bẽ lòng dự kiến. Việc đánh giá này là quan

trọng trong những trường hợp sau đàv:
+ Sử dụng loại xi m ăng đặc biệt
+ Sử dụng nhiều loại phụ gia
+ Cân đong và nhào trộn ở nhiêt dộ cao hơn hoặc thấp hơn nhiệt độ quy định.

11


- Sự tương thích của phụ gia thường thay đổi do các yếu tố như hàm lượng nước, loại
xi m ãng, loại và cỡ hạt cốt liệu, phương pháp và độ dài thời gian nhào trộn. Cần iàm
nhiều thí nghiệm để chọn cac cặp tương thích này.
1.3.4. Nước
Nước trộn bê tông phải khỏng được chứa m ột lượng bất lợi các chất có hại, sẽ tác
động xấu đến chất lượiig bê tòng ớ trạng thái tươi, trạng thái tuổi ban đầu, trạng thái
đóng rắn và trạng thái lâu dài cúa bô tông và cốt thép.
N hiệt độ nước trộn phải không quá thấp hoặc qưá cao ( 5 ° c

35°C).

Cần lưu ý đến các vấn đề sau:
- Nước ngầm có thể chứa các chất có hại như: sulíat và ion clorit
- Nước hồ và nước sông có thể chứa các chất thải công nghiệp và lượng lớn đất sét và
các chất khác. Các chất này có thế tác động xấu đến chất lượng bê tông và cốt thép.
- Nước ven biển và nước biển thường có chứa sulfat, ion clorit và các ion khác có thể
gây nở bê tông và ăn mòn cỏì thép, giảm cường độ bê tông. Chỉ nên sử dụng nước biển
trong các loại bê tông cường đô rất thấp và không sử dụng cốt thép.
1.3.5. T hành phần bê tónfí
Tliành phần bê tông pliải được tínỉi toán thiết k ế dựa trên các tính chất đặc trưng của
bê tông và sự sai khác chất lượng lại công trường thi công. Vì vậy cần tính toán thiết kế
bằng cường độ yêu cầu Ironí' phònụ thí nghiệm (fyj.) hoặc cường độ yêu cầu tại công

trường

có thể lấy gần đúng

= 0,9fy^..

Thành phần bê tông phải duợc tinh loán để đạt được các tính chất của bê tông.
Chất lượng bê tông khôiig chí phụ thuộc vào chất lượng của các vật liệu thành phần
và quá trình thi công mà còn phu tliuộc vào số lượng của mỗi vật liệu thành phần.
Hàm lượng nước là một yêu lố râì quan trọng. Nó ảnh hưởng đến chất lượng bê tông
ở trạng thái bê tông tươi, trạng tliái bê lông đã đóng rắn và đến công nãng lâu dài của bê
tông. Hàm lượng nước cho mỗi mức dỗ đố thích hợp phải càng ít càng tốt. Vì hàm lượng
nước thấp sẽ giảm bớt nguy cơ sinh nứt và co khô nhưng lại tăng cường độ, độ chống
thấm và độ bền của bê tông.
Cường độ nén thường được dùns làm cường độ đặc trưng cho tất cả các loại bê tông.
Cường độ uốn cũng là một thuộc tính quan trọng khi bê tông được dùng trong việc xây
dựng bê tông lớp mặt. Cườiiií độ bé lỏng tỷ lệ nghịch với tỷ lệ N/X.
Khi thiết k ế thành phần bê lông, cấn phải xem xét đến m ột thực tế là; Chất lượng của
các vật liệu thành phần luôn thav đối và có sự khác nhau giữa chất lượng bê tông trong
phòng thí nghiệm với hiện trường (10-15%).

12


1.4. Y Ê U C Ẩ U V Ề C Ô N G N G H Ệ BÊ T Ô N G
1.4.1. C ân đong và nhào trộn
- Phương pháp cân đong chính xác và nhào trộn bê tông thích hợp với điều kiện cụ
thể của kết cấu và đặc tính công trình.
- Sai số cân đong vật liệu phải nằm trong giới hạn cho phép.
- N hào trộn phải tạo được hỗn hợp đồng nhất và được thực hiện trong các thiết bị quy

định với thời gian trộn quy định.
- Khi sử dụng các phụ gia, cần xem xét kiến nghị quy trình nhào trộn của người sản xuất.
1.4.2. V ận chuyển
Việc vận chuyển bê tông tươi không được để dẫn tối các hiện tượng sau:
- Phân ly
- M ất các vật liệu thành phần trong hỗn hợp bê tông
- M ất đáng kể tính dễ đổ
Tăng đáng kể nhiệt độ hỗn hợp bê tông
Giới hạn thời gian vận chuyển hỗn hợp bê tông cần thỏa m ãn được quy định về thời
gian ninh kết của xi m ãng và bê tông.
1.4.3. Đ ổ bê tông
- Bê tông cần phải được đổ sao cho giữ được tính đồng nhất, đầy hết khuôn, đảm bảo
tính toàn khối, không xuất hiện vết nứt.
- Cần chú ý khi đổ bê tông sao cho không làm chuyển dịch các cốt thép thanh ra khỏi
vị trí đã quy định.
- Chiều cao đổ tự do của hỗn hợp không được cao hơn mức quy định.
- Để đầm có hiệu quả chiều dày mỗi lớp đổ bê tông phải không cao hcín mức quy định.
- Cần phải có giải pháp đặc biệt khi đổ bê tông trong điều kiện thời tiết nóng để tránh
bị mất nước nhanh. Biện pháp chủ yếu là giảm nhiệt độ bê tông và bảo dưỡng hợp lý.
1.4.4. Đ ầm bê tông
Cần phải đầm tốt để đảm bảo độ chặt và tính đồng nhất của bê tông, không làm chảy
mất nước xi m ăng ra khỏi khuôn, thời gian đầm thích hợp, thời gian quá ngắn làm cho
bê tông khống đủ chặt, quá dài gây phân tầng bê tông, làm mất khí cuốn, sự tụ tập nước
hoặc khí. Đ ầm không đúng thiết kế thi công sẽ tạo ra những chỗ rỗng trong bê tông,
hỏng ván khuôn và sai lệch cốt thép. Năng lượng đầm thích hợp, cần quy định về thời
gian đầm , khoảng không gian đầm và công suất m áy đầm.

13

1.4.5. H oàn thiện bề mặt
V iệc hoàn thiện bể mặt phải đảm bảo tạo được bề m ặt phẳng đẹp và bền lâu, đảm bảo
được tính liên tục của mạch ngừng thi công.
V iệc hoàn thiện bê tông phải đảm bảo không gây ra các vết nứt bê tông, không tạo ra
lớp hố xi m ăng trên bề mặt bê tổng làm giảm khả năng chịu mài m òn, không tạo ra bề
mặt xốp, có bọt hoặc rỗ tổ ong, không gây ra hiệu ứng không có lợi cho kết cấu
1.4.6. Bảo dưỡng bê tông
Bảo dưỡng cần phải được liến hành đúng mức để đảm bảo rằng bề m ặt và chất lượng
bê tông sẽ đạt được tiêu chuẩn Ihiết kế, cần phải được tiến hành ngay sau khi bê tông bị
phơi ngoài không khí và liên tục trong một khoảng thời gian không ít hofn mức quy định
tối thiểu để đạt cường độ yêu cầu.
Nước tưới bảo dưỡng bê tõng không quá nóng có thể tác động không lợi đến chất
lưọtng bê tông.
M ục đích của bảo dưỡng là tăng quá trình đóng rắn và độ bển bê tông. Đ ồng thời
cũng ngăn ngừa sự phát triển của các vết nứt và các hiệu ứng có hại khác.
Nhiệt độ nước bảo dưỡng cao sẽ tăng nhanh quá Irình phát nhiệt thuỷ hoá và phát
triển cường độ. Nhưng cưííng (lộ vể sau sẽ bị giảm.
Bảo dưỡng bình thường bằng nước là cách tốt nhất. Tuỵ nhiên các dạng bảo dưỡng
khác như bảo dưỡng bằng hơi nước và bảo dưỡng bằng A utoclav (hấp trong áp lực cao)
vẫn có thể áp dụng tuỳ theo you cấu đặc tính riêng (thí dụ như phát triển sớm cường độ
theo dự kiến).
Bảo dưỡng bằng cách bọc kín kêì cấu bê tông cốt thép được áp dụng thay cho bảo
dưỡng tưới nước đã định. Cách này cho phép giữ hoàn toàn khòng cho nước bay khỏi bé
tông trong giai đoạn bảo dưcTOi; \ à dạt được cường độ thiết kế.
1.5. K IỂM T R A C H Ấ T LƯỢNG VÀ ĐẢM BẢO C H Ấ T LƯ Ợ NG
1.5,1. K iểm tra chất lượng bê tông
Chất lượng các vật liệu ihành phần và tay nghề công nhân cần phải được kiểm tra
đúng mức để đạt được chất lưọng yêu cầu của bê tông.
Chất lượng bê tông phải được thử nghiệm theo tiêu chuẩn của nước sở tại.
Hệ thống kiểm tra chất lượng \'ề kỹ thuật và tổ chức cần được thiết lập theo những

điều kiện cụ thể của mỗi quốc gia.
Các kết quả th í nghiệm do nhà cung cấp bê tông cấp thường không được coi là giải
pháp chính tắc để kiểm tra '/à đảm bảo chất iượng. Kết quả thí nghiệm phải do m ột bên
độc lập thứ ba cung cấp.

14


1.5.2. Tại trạm cân đong và nhào trộn
Việc kiểm tra chất lượng tại trạm cần phải được theo dõi để đảm bảo chất lượng và
tính đồng nhất của hỗn hợp bê tông sản xuất ra.
Việc kiểm tra chất lượng tại trạm được tiến hành cho các vật liệu thành phần trước
khi cân đong và nhào trộn; bê tông trong và sau khi trộn.
N hững giới hạn sai số về tính dễ đổ và cường độ bê tỏng phải được quy định.
Trong một số trường hợp hàm lượng khí và Clorit trong hỗn hợp bê tông phải được
kiểm tra.
1.5.3. Tại công trường
K iểm tra chất lượng bê tông trước khi đổ tại công trường cần được tiến hành:
- K iểm tra chất lượng tại công trường cần được tiến hành định kỳ từ lúc chuẩn bị ván
khuôn tới khi bảo dưỡng bê tông.
- T hí nghiệm kiểm tra chất lượng cần phải được tiến hành theo các phưofng pháp quy
định trong tiêu chuẩn quốc gia hoặc m ột tiêu chuẩn quốc tế được chấp nhận.
Trong trường hợp cụ thể hoặc để đáp ứng những yêu cầu cụ thể, các thí nghiệm
nhanh có thể được dùng coi như là những thí nghiệm chuẩn về chất lượng.
1.5.4. Thẩm tra bê tỏng đóng rán
Bê tông ở trạng thái đóng rắn khòng được có bất kỳ chỗ nứt, rổ tổ ong hoặc khuyết tật
nào có thể dẫn tới làm giảm cường độ và độ bền làu.

1.6. YÊU CẨU V Ể BÊ TÔNG ÚNG L ự c TRƯỚC
Có nhiều phưofng pháp tạo ứng lực trước khác nhau đã và đang được áp dụng. Trong

phần này chỉ giới thiệu phưcíng pháp trong đó lực kéo căng được tạo ra bằng cơ học
thông qua hệ thống bó thép căng và các neo. Phương pháp này được phân ra hai phạm
trù là: Hệ thống căng sau và hệ thống cãng trước. Hệ thống căng sau cũng được chia làm
hai nhóm : Phương pháp có bám dính, nghĩa là các bó thép và bê tông được dính kết với
nhau thành m ột khối bằng một lớp vữa bơm; phương pháp không dính bám , ở đây các bó
thép căng và bê tông của kết cấu được hợp thành một thể thống nhất, trong đó dự ứng
lực trước được giữ bằng lực dính bám giữa thép và bê tông. Hệ thống căng trước được
dùng chủ yếu cho các sản phẩm bê tông đúc sẵn.
1.6.1. N hững yêu cầu cơ bản
V iệc lựa chọn vật liệu, chế tạo, vận chuyển và lắp đật bê tông ứng lực trước phải được
tiến hành sao cho kết cấu đã được hoàn thành phải đạt được những yêu cầu thiết k ế về
tính hiệu quả, an toàn cường độ, khả năng sử dụng, khả năng dễ sửa chữa và những vấn
đề về m ôi trường.

15


1.6.1.1. Yêu cầu vật liệu
Các tính chất của bê tômg, cốt ihép, thép kéo căng, ống gen, neo và những vật liệu có
liên quan phải phù hợp với t[iê!u chuẩn lioậc những quy định quốc gia hoặc quốc tế.
a) B ê tông
Các tính chất cần kiểm tira đôi với bê tòng ứng lực trước là: Cường độ nén, cường độ
kéo vào thời điểm truyền ứnig lực trước và ở tuổi 28 ngày, mỏ đun đàn hồi, hệ số
Poatxông, thay đổi thể tích «doi thay đổi nhiệt độ, từ biến và co ngót.
Kết cấu bê tông ứng lực tirưức thường đòi hỏi bê tông có chất lượng cao hơn so với
yêu cầu đối với kết cấu bê Itôing cốt thép thông thường. Để đạt được chất lượng cao, cần
thiết phải tính toán thành plnầin bê lòng, trộn bê tông, đổ và bảo dưỡng bê tông một cách
cẩn thận.
Trong công tác bê tông lứnig iực trước, thép kéo căng, ống gen, cốt thép thường và các
neo thường được đặt gò bó tnonig những không gian bê tông chật hẹp. Thêm vào đó bê

tông quanh vùng neo phái c:hịiu ứn;g suất cục bộ khá cao. Vì vậy, bê tông cần phải đủ dẻo
và kích thước lớn nhất cúa cổt liệu lớn phải tính toán cẩn thận để đảm bảo sẽ đầm đủ
chặt bê tông xung quanh cốit tlhé.p thông thường và thép kéo căng.
h) Vữa hotìi
Vữa bơm trong be tóriị', ứmg; lưc trước được dùng bảo vệ thép kéo cãng không bị ăn mòn.
V ữa bơm và vậl lịCil dìliìlg dc bioìlì pllủi Ihoả m ãn những yêu cầu sau đây;
- Xi m ăng pooclăiig phải luiân tlhủ tiêu chuẩn công nghiệp địa phương.
- Nước trộn vữa phải saclh, kbiông chứa các chất có hại cho thép.
- Phụ gia phải đưa đến ciííc tính năníĩ cho vữa vể hàm lượng nước thấp, có độ chảy tốt.
1.6.1.2. Yêu cầu về còng' mglnệ
Trước khi đổ bê lỏng, vị ti í các bó ihép cãng phải được kiểm tra lại tại các tiết diện
đặc trưng của kết Cấu. Bẽ tồn;íỊ ph.ải được đổ sao cho hàng lối của bó thép cãng và vị trí
cốt thép thường không bị tlna'y đổii, Cẩn đặc biệt chú ý khi đầm bê tông ở các vị trí neo
bó thép cãng. Các lỗ rỗng plhíyi s;au tấm đệm phải được sửa chữa trước khi tiến hành
kéo căng.
Các bó thép căiriỉỉ dự ứng 1ực v;à các ống gen phải được gìn giữ chắc chắn bằng cách
dùng đủ các giá đ ỡ được đật đu mau sao cho vị trí các bó thép căng được giữ cố định
dưới tác động của trọna lưọine hiỗni hợp bê tông và lực chấn rung mạnh của đầm bê tỏng.
Bất kỳ sự sai lệch vị Irí nào cúia cáic bó thép căng trong quá trình đổ bê tông và bất kỳ hư
hỏng vật lý nào đô)i với ống gen phiài được sửa chữa trước khi tiếp tục công việc.
B ảo ílưỡỉig bê tiôn^
Bảo dưỡng bê tòng pliảa đưoc tiến hành để tránh các dạng nứt do co và đảm bảo
cường độ và các tíinh chất yêu cáiu khác cúa bê tông.

16


Thao tác kéo ccun> tạo ứìiiị lực trước
Khi th í nghiệm mẫu trong điéu kiện hiện trường cho thấy bê tông đã đạt cường độ
yêu cầu thì có thể bắt đầu việc kéo căng. Các bó thép chỉ được kéo căng khi đã có các

thông số về độ dãn dài đồ thị chuẩn định và có đủ lực lượng thao tác có kinh nghiệm .
Việc kéo căng tạo ứng lực phải được kiểm tra cho từng bó thép căng sao cho lực kéo
của mỗi bó sẽ không nhỏ hơn giá trị quy định, có xét đến sự phân tán do nhiều nguyên
nhàn khác nhau.
Khi m ột số bó thép cãng dược đặt trong một chi tiết kết cấu bê tông và các bó được
phàn nhóm thì việc kéo căng các bó thép căng phải được kiểm tra cho từng nhóm và cả
cho từng bó riêng.
D ùng đồng hồ đo lực dọc trực tiếp, như đồng hồ đo động lực, là rất tốt cho việc
kiểm định.
Công tác kéo căng các bó thép được kiểm tra bằng 2 cách: dùng đồng hồ đo đọc tại
m áy bơm đầu cao áp, có thể chuyển đổi thành giá trị lực kéo và dùng độ dãn dài lý
thuyết của bó thép căng tính theo công thức thích hợp.
Cần phải có m ột bảng các giá trị dãn dài từng bó thép cãng được cung cấp như là một
phần của hồ sơ thiết kế.
1.6.2. K iểm tra và đánh í»iá giám định chất lượng
Kiểm tra chất lượng của bê tông, thép kéo căng, cốt thép thường neo, bộ nối và các
vật liệu sử dụng phải được thực hiện theo tiêu chuẩn cóng nghiệp địa phương và những
q uy định cụ thể khác.
Những vật liệu không đạt tiêu chuẩn chất lượng phải được loại bỏ trước khi sử dụng.
Phải thiết lập một hệ thống kiểm Ira chất lượng tay nghề dựa theo yêu cầu kỹ thuật
thi còng thích hợp để đạt được đầu ra có chất lượng cao.
1.6.2.1. T rong quá trình đ ổ bê tông
Việc kiểm tra và giám định chất lượng tại công trình phải được tiến hành để đảm bảo
chát lượng công việc. Những yêu cầu tối thiểu phải như sau:
- Ván khuôn và giàn giáo phải đủ vững chắc để chịu được tải trọng kết cấu và lải
liọ n g thi công m à không gây ra hư hỏng.
- Các bó thép căng phải được đặt đúng hàng và đúng vị trí bằng hệ các thanh đỡ để
tránh sai lệch hàng lối và vị trí.
- Ống gen phải được làm sạch vàkhông có khuyết lật trước khi đặt

vào vị trí và suốt

q u á trình đổ bê tông.
- Đầm bẻ tông phải đủ đế đạt được bẽ tông đổng nhất đặc biệt là vùng quanh ống gen,
nhiưng không được làm sai lệch vị trí của chúng.

17


1 .6 .2 2 . T ron g qu á trinh truvền ímg lưc trước
T ruyền ứng lực trước là một trong những thao tác quan trọng nhất trong thi công bê
tông ứng lực trước. Trong quá trình truyền tải ứng dụng trước, việc kiểm tra và giám
định chất lượng phải như sau:
- V iệc cung cấp ihuỷ lực, bơm cao áp, neo và các phụ kiện khác phải theo đúng hệ
thống tạo ứng lực trước đã :hiết kế. Các Ihiết bị này phải có độ chính xác tốt.
- Lực kéo của kích phải tương đưcmg với giá trị thiết k ế với sai sót chấp nhận được.
- Đ ộ dãn dài phải ĩương đương với giá trị tính toán lý thuyết, với sai số chấp nhận được.
- Đ ộ vồng và độ \'õng ban đầu được kiểm tra.
- Sự xuất hiện vết nA tại các vị trí đặc trưng phải được kiểm tra.
- T rạng thái giá đỡ, ván khuón và giàn giáo phải được kiểm tra.

18


Chương 2

CÔNG THỨC THÀNH PHAN BÊ TÔNG

Trong chương này trình bày một số phương pháp xác định thành phần bê tông để đạt
độ dẻo và cường độ. Lựa chọn thành phần có xét đến công nghệ (tính dễ đổ) đã được

nghiên cứu nhiều trên thế giới và còn cần được tiếp tục nghiên cứu. ở đây chỉ trình bày
một vài phương pháp tính thành phần bê tông theo phương pháp thực nghiệm và theo
phương pháp lý thuyết.
V iệc xác định thành phần hỗn hợp xi măng, nước và cốt liệu đạt độ dẻo và có m ột số
đặc tính khác, là m ột vấn đề phức tạp đến nỗi không thể, bằng giải pháp đơn thuần về lý
thuyết.
Ngược lại, theo kinh nghiệm truyền thống bất kể người nào cũng có khả năng sản
xuất m ột hỗn hợp thoả mãn về độ sụt và cường độ với phương pháp đofn giản và không
cần có m ột sự đào tạo nào. Công việc hiệu chỉnh các thành phần để đạt được dộ dẻo
m ong m uốn, tỷ lệ nước/xi măng, và cường độ phù hợp chỉ là việc hiệu chỉnh lượng xi
m ăng và lượng nước.
Cả hai suy nghĩ đofn giản và làm phức lạp đều chưa chính xác. Thật vậy, thành phần
của bê tông không phải là một vấn đề phức tạp đến nỗi không giải quyết được. N hưng
ngược lại, phải nhấn m ạnh nếu chỉ tuân thủ các hướng dẫn thực tế cho phép đảm bảo
cường độ xác định, tính dễ đổ chấp nhận được là chưa đảm bảo tính bển lâu của bê tông.
Tính chất bê tỏng trong tự nhiên được biến đổi rất nhanh nhất do sự xuất hiện các hiện
tượng co ngót nhiệt dẫn đến nứt nẻ và suy giảm độ tin cậy của bê tông. V ì vậy công thức
bê tông phải được xác lập trên cơ sở lý thuyết kết hợp với thực nghiệm dự báo và thực
nghiệm trên kết cấu đã được xây dựng.
2.1. CÁ C PH Ư Ơ N G PH ÁP THỰC NGHIỆM TH ÀN H PH Ẩ N BÊ T Ô N G
2.1.1. Lịch sử thành phần bê tông
Chắc chắn rằng đã 2000 năm vể trước những người La M ã đã có m ột phương pháp ít
nhiều khoa học để cấu tạo bê tông. Người ta sử dụng vật liệu cơ bản là tro núi lửa, nay
được gọi là puzolan, được trộn với vôi. Nghệ thuật sản xuất bê tông, hầu như đã biến
m ất với đ ế ch ế La m ã và chỉ được bắt đầu lại vào giữa thế kỷ X V III, khi phát m inh ra
xi m ăng tự nhiên đạt được bằng cách nung một vài hạt đá vôi với đất sét. ít thời gian sau
đó, m ột ch ất dính kết thủy lực tốt hơn một chút, là vôi thuỷ lực, đã được sử dụng.

19

T h ế kỷ X IX người ta đã bắt đầu sử dụng xi măng, chất kết dính thuỷ lực chính.
T rong nửa sau củ a th ế kỷ XIX dùng xi m ăng poóclãng. Đầu thế kỷ XX đánh dấu một
sự lên ngôi củ a xi m ãng poóclăng và bắt đầu từ iúc này danh từ bê tông đã được sứ
d ụ n g và được hiểu theo nghĩa hê tông bằng xi mãng poóclăng.
Đ ầu th ế kỷ X X , với sự ra đời của xi m ãng cốt thép, việc sứ dụng các hỗn hỢp
kh ông dẻo đã d ần bị bỏ qua. Khi đó bắt đầu bẽ tô n 2 dẻo và đến những nãm cuối thế
kỷ là bê tông có đ ộ siêu dẻo. Hiện nay bê tó n a cường dộ cao, bê tông chất lượng cao
đ ang phát triển m ạnh. Các phương pháp thiết k ế thường dược tiến hành kết hợp lý
thu y ết và thực nghiệm .
2.1.2.

N ghiên cứu của Feret

Feret (người Pháp) đã tiến hành các nghiên cứu quan trọng (1892 - 1896) và tầm
quan trọng của nó có tác dụng quyết định đối với phát ininh các định luật về bê tông.
N ghiên cứu này rất rộng chủ yếu trên độ chặt của cát và của vữa, nước trộn, sự so
sánh cường độ của các loại vữa, làm rõ ảnh hưởng cứa tính chất của cát và thành phần;
nó cho phép lập ra m ột quan hệ giữa cường độ và lượng nước của hổn hợp.
2.1.2.1. Đ ộ đặc chắc của cát
F e re t đ ã n g h iê n cứu trên các hỗn hợp của ba loại cát: to CJ, vừa M, và nhỏ F, với biểu
đồ tam giác c ủ a c á c h ỗn hợp.
Trong m ột tam giác cân có đinh được ghi G, M, F một điếm p xác định hỗn hợp của
các đường song song được dẫn từ p Irên canh của tam piác (1, M và F Feret đã tìm thấy
rằng m ột hỗn hợp ba Ihành phần bằng nhau có đọ dặc chác khoang 0,61 và rằng độ chặt
cực đại (0,64) đã đạt được đối với inột hỗn liỢ]0 không luu) gổin các hạt trung bình, còn
các hạt mịn và các hạt lớn có tỷ lộ tirơng ứng là 1/3 và 2/3.
N hư vậy Feret đã làm rõ sự vưọt trội của cấp phối khtĩna liên lục và điều kiện cần
thiết để có m ột hỗn hợp đồng nhất hoàn toàn.
2.1.2.2. Đ ộ đặc chắc của vữa (Đ J

Feret đã n ghiên cứu nhiều hỗn hợp của ba loại cốt liệu G, M, F có cùng độ sệt và
cùng liều lượng cơ bản với mộl phần xi măng nước trộn xuất phát từ nước làm ẩm, các
hạt và xi m ăng‘với quan hệ có các hệ sô' không đổi.
Đ^, - a g + nm + yf + kc
Đ ối với các hạt tự nhiên (lăn tròn):

a = 0,03; n = 0,09, y = 0,23; k = 0,23,

Đối với các hạt nghiền:

a = 0,04: n = 0,083. y = 0.20; k = 0,23

2.1.23. Độ rỗng - độ thấm nước
Feret đã thấy rằng độ rỗng sinh ra do nước trộn bốc hơi khôntỉ cần thiết cho sự đông
kết sẽ lớn hơn với cát mịn (lượng nước tự do).
Đ ối với tính chống thấm , đó là hiện tượng ngược lại.

20


2.1.2.4. C ường độ của vữa (R J
M ột nghiên cứu rộng rãi về cường độ của vữa đã được tiến hành bởi Feret bằng cách
biến đổi tất cả các yếu tố của hỗn hợp như sau: nước (E) xi mărig (C), không khí (v).
Ry - hàm số của lượng nước trộn, lượng cốt liệu.
Ry - hàm số của độ đặc, được biểu thị bằng

e+

V

- hàm số của tính chất của cát.
2.1.2.5. B iểu thức cường độ
Feret đã tiến hành nghiên cứu này để xây dựng các quan hệ biểu thị cường độ bê tồng là
hàm số của thể tích tuyệt đối của xi mãng (V^), thể tích nước (V^,), thể tích không khí (Vy).

Rv=K

-

^

R„ = K

hoặc:

V +
T vVy

0,1

V,
V + Y , + V...

V ào nãm 1896 F eret để nghị công thức cường độ bê tông:

fc = I^-Rc
trong đó: K - hệ số thực nghiệm ;
Rj,- cường độ của xi măng.
2.1.3. Phương pháp mô đun độ nhỏ của Abram s
N ăm 1918 m ột phương pháp có hộ thống để tính toán thành phần của các hỗn hợp bê

tông đã được công b ố bởi Abram s. Đặc tính của phưoíng pháp này là hầu như hoàn toàn
thực hiện dựa trên m ột số lớn thí nghiẹm.
2.1.3.1. Tỷ lệ n ư ớ d x i m ăn g - Quy luật về cường độ
A bram s đề ra giả thuyết m ột hỗn hợp bê tông phải được phối hợp, đảm bảo tính dễ đổ
trong các điều kiện nào đó đã cho và phải đáp ứng cường độ nén xác định, ô n g ta đưa ra
quy luật về cường độ theo cách sau đây:
Đ ối với vật liệu đã cho, cường độ bê tông chỉ phụ thuộc vào m ột yếu tố duy nhất là tỷ
lệ nước/xi m ăng.
Q uan hệ tìm được đối với cuờng độ nén có thể được viết dưới dạng:

21


6- = ^

Công thức này có thể viết theo dạng quen thuộc:
R, = A

^ _ A

_

trong đó:
ô'- biểu thị cưòmg độ nén ở tuổi xem xét, (Rjb, j - ngày tuổi bê tông);
X- tỷ lệ thể tích nước / thể tích biểu kiến của xi m ăng;
E/C - tỷ lệ nước / xi m ăng theo trọng lượng (N/X);
Pj;- tỷ trọng biểu kiến của xi m ăng, (Px);
A- hằng số thực nghiệm ;
B- hằng số phụ thuộc vào đặc tính của vật liệu, đặc b iệt của xi m ăng và tuổi khi
th í nghiệm .

2.1.3.2. C ông thức của lượng nước cần th iết củ a A bram s
Khi xây dựng được công thức thực nghiệm biểu thị quan hệ giữa cường độ và tỷ lệ
E/X, phải xác định tỷ lệ xi m ăng/ cốt liệu ảnh hưởng đến tỷ lộ nước/ xi m ăng và xác
định lượng nước cần thiết.
Đ ể làm việc này A bram s đã lập ra công thức cho lượiig nước cần thiết có sự liên quan
của yếu tố thành phần hạt được gọi là m ô đun độ nhỏ.
Công thức đối với nước cần thiết là:

X

3

1,2 6 M f

trong đó:
E- thể tích nước;
X- thể tích xi măng;
P- tỷ lệ nước/ xi m ăng đối với độ sệt thông thường (N/X);
n- tỷ ]ộ cốt liệu/ xi m ăng;
Mp- m ô đun độ lớn nhỏ;

s - độ sụt tương đối, tức là tỷ lệ giữa lượng nước thực tế được sử dụng với lượng
nước cho độ sụt vào khoảng 3 cm.
M ô đun độ nhỏ phụ thuộc vào nhiều thông số như hình dạng, tính chất, kích cỡ, cốt
liệu, liều lượng xi m ăng, cường độ, độ dẻo v.v... A bram s đã cho các giá trị tối tiểu của
m ô đun độ nhỏ đối với các loại bê tông thông thường (xem bảng 2 . 1).

22

Bảng 2.1. Giá trị tối ưu của mó đun độ nhỏ
của các thành phần bê tông theo Abram s
Cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu D, mm

Liều lượng
xi măng, kg/m^

10

15

20

25

30

40

60

275

4,50

4,45

4,85

5,25

5,60

5,80

300

4,20

4,60

5,00

5,40

5,85

5,85

6,00
6,20

350

4,30

4,70

5.10

5,50

5,73

5,88

6,30

400

4,40

4,80

5,20

5,60

5,80

5,90

6,40

Các giá trị này được xác định từ nhiều thí nghiệm trong phòng thí nghiệm . Các tác
phẩm của A bram s được viết trước khi dùng đầm chấn động. Các thí nghiệm có tính chất
hệ thống đã chỉ ra rằng khi dùng chấn động, trong thực tế, phải giảm số lượng cát trong
hỗn hợp so với giá trị tìm được bởi phương pháp Abram s không dùng chấn động. Tuy
nhiên, không có bảng các giá trị chính xác nào đã được cho đối với bê tông đầm rung.
• T ỷ lệ cố t liệu nlìỏ

K hi đã xác định kích cỡ lớn nhất của cốt liệu hoặc iheo các quy định, hoặc bằng các
điều kiện sử dụng, m ột m ô đun độ nhỏ cực đại được phép xác định, lúc đó phải xác định
các tỷ lệ thích hợp của cốt liệu nhỏ và to, được xử lý riêng rẽ, để đạt được mô đun độ
nhỏ m ong m uốn của hỗn hợp.
Tỷ lệ phần trăm cát cần thiết được tính toán theo cách sau đây:

%

Phần trăm cát;
trong đó:
M p- m ô đun đ ộ nhỏ theo Abram;
Chỉ số 0 biểu thị giá trị cực đại cho phép;
Chỉ số a biểu thị cốt liệu nhỏ;
Chỉ số b biểu thị cốt liệu to.
V í dụ: Cho đá sỏi cỡ 5/lO m m có mô đun độ nhỏ

= 6,50 và cát 0/5m m có mô

đun độ nhỏ (M„)^ = 2,60. Ví dụ: Chọn lĩiô đun độ nhỏ của hỗn hợp (Mn)o = 5 liều lượng
xi m ăng bằng 300 k g /m ’ .
(M ,4 -(M ,.)o = 6,50 - 5 ,0 0 = 1,50
(MF)o-(Mf:)b = 6,50- 2,60 = 3,90

c ,% = 1 0 0 .- ^ i ^ ^ = 100.— = 38%
6, 5 - 2 . 6

3,9

Từ đó: đ á = 1 0 0 - 38 = 62%.

23


2.1.4. T hành phần hạt của V alette
V alette đã đề xuất m ột phương pháp chủ yếu của thực nghiệm , nhưng tuy nhiên nó
cần m ột số các tính toán dự bị, phưcrng pháp này thuộc các phương pháp thực nghiệm .
Q uy luật về cấp phối liên tục nói chung không dẫn tới bê tông đặc chắc nhất. Vì vậy
V alette đã đề xuất phương pháp này gọi là liều lượng bê tông có độ chắc cao nhất hoặc
liều iượng bê tông có lượng cát ít nhất, hoặc liều lượng bê tông có cấp phối gián đoạn.
Trong trưèíng hợp thông thường, có hai loại cốt liệu:
- Cát ví dụ: 0/5m m .
- Đ á (sỏi) luôn thể hiện sự không liên tục với cát, ví dụ đá (sỏi) 16/25mm.
Đầu tiên chuẩn bị vữa đặc với lượng xi m ăng tối thiểu. Vữa này đạt được bằng cách
đo các lỗ rỗng của cát ướt và lấp đầy thể tích các lỗ rỗng bằng m ột thể tích ngang bằng
của h ố toàn xi m ăng (

)

.

Sau đó thêm nhiều nhất sỏi ướt phù hợp với thể tích đổ tạo được sự làm ướt đầy đủ,
cho phép đổ khuôn đầy, với việc thi công dễ dàng trong điều kiện ở công trường. Như
vậy bê tông đặc ít cát nhất.
Đ ể kiểm tra, tiến hành trộ n m ột m ẻ bê tông với thành phần đã xác định; đánh giá
ch ất lượng của sản phẩm so với chất lượng m ong m uốn và bằng cách đo tỷ trọng của
bê tông tươi.
2.1.5. Phương pháp thực tế được đơn giản hoá
Các phương pháp trên là những phương pháp lý thuyết, khi áp dụng cần có sử dụng
điều chỉnh cho thích hợp.
2.1.5.1. Thành p h ần chung

Xét đến các tiến bộ được thực hiện vể phương tiện đầm (đầm rung và đầm m ạnh có
tần sô' cao), cần điều chỉnh thành phần bê tông cho phù hợp. Thành phần theo thể tích
thông thưòrng giả định: G = 820 L; s = 420 L; G + s + c + E =
Theo khối lượng C.E.B.T.P đề nghị liều lượng chuẩn sau đây cho 1 m ’ bê tông thường
đầm chấn động tại chỗ.
Đ á / cát

2,0

Đ á (sỏi) (5/25m m )

llS O k g

Cát (0/5m m )

590

kg

Xi m ăng

350

kg

Nước tổng cộng trên cốt liệu (được giả định là khô) trung bình là 210 L, điều đó
tương ứng với E/C = 0,6
Với sỏi có thành phần hạt khác (5/15 hoặc 16/25), liều lượng này vẫn còn giá trị một
cách gần đúng.

24


2.1.5.2. Biến đôi liều lượng xi móng
Thực tế là liều lượng 350 kg/m ’ được coi là liều lượng bình thường thông thường nhất.
Tuy nhiên người ta có thể biến đổi nó theo chất lượng yêu cầu đối với bê tông hoặc
theo các quy định của tiêu chuẩn.
N goài ra, liều lượng xi măng về nguyên tắc có thể được giảm đi, nếu tãng kích thước
D của cốt liệu và lượng xi măng tăng lẽn, nếu giảm giá trị của D.
Lượng xi m ăng càng lớn khi yêu cầu cường độ càng cao và nó phải khá lớn đối với bê
tông không bị thấm . Tất nhiên lượng xi mãng không nên ít hơn 300kg và nhiều hơn
52 5 k g /l

bê tông

2.1.5.3. Biến đổi tỷ SỐĐ/C = s ỏ i/ cát
G iá trị của tỷ số này nói chung bằng 2, tuy nhiên có thể biến đổi nó trong các tỷ lệ
khá rộng, phưoíng pháp đơn giản hoá được đề nghị bởi C.E.B.T.P cho phép nằm trong
phạm vi sử dụng thông thường của biểu đồ (1,6 < Đ/C < 2,4) tỷ số Đ/S càng lớn, về
rìguyên tắc bê tông có cường độ càng cao, nhưng khi đó nó sẽ nhậy cảm với ảnh hưởng
của thành ván khuôn, với sự phân tầng và nó thể hiện khó thi công vì tính dễ đổ kém.
Đ ối với Đ /C > 2,4, có nguy cơ bê tông bị rỗng nhẹ. Mặt khác, nếu cát chứa khá nhiều
thành phần bột mịn, người ta có thể lấy ỉ ) / c lớn hơn nếu cát thiếu thành phần hạt nhỏ
hoặc nếu nó nhám (cát nghiền). Đối với inột kích cỡ cốt liệu D > 25m m , người ta lấy
Đ/S hơi nhỏ m ộl chút và ngược lại.
• M ộ t vài ch ỉ dẫn thực tế:
t

- Bê tông rất dẻo, nhiều vữa, tính dễ thi công tốt, cho các thông số m ặt tường có bộ
m ặt đẹp dễ đổ nói riêng trong điều kicn độ sét thông thường (độ sụt từ 6 đến 5 cm),

nhưng không cho các cường độ đặc biệt,
1,6 < Đ /C < 1,8

- Bê tông có độ sệt thông thường dùng cho bê tông cốt thép thông thưòfng có độ dẻo
có thể biến đổi theo công trình và theo liều lượng nước, khá dễ đổ và cho cưòng độ tốt.
1 ,9 < Đ /C < 2 ,1
- Bê tông có độ chặt cao; Khi có độ sụt thấp (độ sụt 1 đến 3) cho cường độ về mặt lý
thuyết là khá lớn, nhưng dễ bị phân tầng và nhậy cảm với hiệu ứng của thành khuôn, cần
có sự thận trọng khi đổ bê tông và đặc biệt cần chấn động mạnh. Trong trường hợp này,
nên làm m ột vài thí nghiệm trước, cho phép xác định tỷ số G/S tối ưu:
2.2 < Đ/C < 2,4
C.E.B.T.P đề nghị đối với phương pháp này nên tham khảo phương pháp của Faury sẽ
được nghiên cứu sau và cho các giá trị sau đây:

25


Đ ối với A = 32, giá trị cực đại Đ/C = 1,6
A = 25, giá trị trung bình Đ /C = 2
A = 18, giá trị cực tiểu Đ/C = 2,4
2.1.5.4. C ải biến liều lượng nước
Liều lượng nước chỉ có thể được xác định m ột cách có giá trị với độ chính xác nào đó
bằng các thí nghiệm trước. Phải đạt được bê tông và độ dẻo phù hợp với việc thi còng
đúng đắn còng trình có tính đến các đặc điểm và phưcỉng tiện thi công.
Tuy nhiên người ta có thể ấn định với tổng lượng nước N cho cốt liệu khô bằng

cách

chấp nhận quy định sau đây đối với lượng dung xi m ăng X.
0,4 < N/X< 0,6 trung bình là 0,5

0,4 < N /X (thậm ch í N /X = 0,25)
Quy định này là sự gần đúng ban đầu và sơ sài. Người ta m uốn hướng tỷ lệ này tới
0,4 và thậm chí nhỏ hơn, nếu m uốn có bê tông khô, nếu dùng sỏi thô (vi dụ D = 40m m )
nếu cát có ít thành phần m ịn, nếu trị số sỏi cát khá cao, hoặc nếu người ta dùng chất tăng
dẻo hoặc siêu dẻo trong bê tông.
Người ta hướng tỷ lệ này với 0,6 trong trường hợp bê tông dẻo, có sỏi liệu nhỏ
(A = 15mm), cát có ít thành phần mịn, (m ô đun độ nhỏ bé) hoặc giá trị của sỏi/cát nhỏ,
bô tông yêu cầu cưòfng độ thấp được điều chỉnh bằng nước.
2.1.5.5. C ác th í nghiệm làm trước
Khi đã cố định liều lượng bê tông theo bảng, C .E.B.T.P đề nghị thực hiện m ột vài thí
nghiệm trước. Các thí nghiệm này phải cho phép:
- Đ ánh giá bằng m ắt xem tỷ số sỏi/cát và ỉiều lượng xi m ăng được chọn cho bê tông
có phù hợp về mặt ngoài và tính dễ đổ để phù hợp với công trình liên quan không và để
cải biến tuỳ tình hình tỷ số sỏi/cát.
- Xác định chính xác liều lượng nước ứng với độ dẻo m ong muốn.
- Kiểm tra theo m ẻ trộn bê tông nếu liều lượng được đề nghị tương ứng đúng với Im^
bê tông.
- Tuỳ tình hình ch ế tạo m ột vài mẫu cho phép suy đoán về cường độ khả d ĩ ở tuổi 7
và 28 ngày.
2.2. PH Ư Ơ NG PH Á P LÝ T H U Y Ê T V Ể T H À N H P H Â N BÊ TÔ N G
Chúng ta đã thấy các phương pháp xác định thành phần tổng bê tông chủ yếu là thực
nghiệm và kinh nghiệm . Nhưng có nhiều ý định cho thành phần lý thuyết của bê tông.
Chúng ta sẽ xem xét m ột vài phương pháp.

26


2.2.1. Phương pháp F uller và Thompson
Puller - Thom pson bằng các thí nghiệm đã đi đến kết luận là tồn tại m ột vài đưòíng
cong thành phần hạt lý tưởng. Họ đã thấy rằng các đường cong này là các thành phần

elip ở phần thấp nhất và sau đó tiếp tục là đoạn tiếp tuyến với đoạn cong đó.
Phương trình của phần elip là:
,2

y .2

2

trong đó;
y- phần trãm vật liệu qua sàng có mắt là X ;
a và b- trục của elip có trị số là hàm sô' của kích cỡ cốt liệu và hình dạng hạt.
Sau đó Puller và Thom pson đã phát hiện là các đường thành phần hạt gần với hình
parabol m à phương trình chung là:
p, = 100 X

(%);

Khi cho n = 1/2 có phương trình sau;
d

p, = 100

1/2

%;

trong đó: Pj - phần các hạt có kích cỡ nhỏ hơn (lượng lọc sàng), d;
D - kích thước lớn nhất của hạt.
2.2.2. Đ ường thành phần hạt hình parabol
Ý tưởng đường thành phần hạt hình parabol của Puller, cho rằng m ột lượng cốt liệu

có đường kính nhỏ hcm cốt liệu có độ lớn đã cho phải bằng căn bậc hai của d/D đã được
nhắc lại bởi các nhà nghiên cứu khác. Họ đã chứng minh rằng quan hệ được đề nghị bởi
l'u lle r được thực tế chỉ thể hiện m ột trường hợp của một họ đường cong có các bậc khác
nhau. Papovics đã đề nghị công thức như sau:

r —---iDy I d J
---

; q = 1/r,

trong đó: r có thể khác 1/2 được gọi là thành phần hạt hình parabol.
Hệ quả lý thuyết của thành phần hạt hình parabol đã được A nderson làm rõ và chứng
m inh rằng trị số của q càng nhỏ độ đặc của hỗn hợp càng cao, khi q tiến tới 0 thì độ rỗng
cũng tiến tới 0. Đ ể đạt được m ột vật liệu hạt có cấu trúc đặc cần chọn m ột giá trị q đủ
nhỏ. ở thời kỳ đó người ta khuyên nên dùng q trong lân cận 1/2 để làm bê tông. N gày

27