NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG TỰ ĐẦM

i
DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

STT

1

2

Họ và tên

ThS. Lê Thanh
Phong

ThS. Trương
Nhật Tân

Đơn vị công
tác

Nội dung nghiên cứu
cụ thể được giao

Trường Cao
đẳng Giao
thông Huế

Lựa chọn vật liệu,
thiết kế cấp phối bê
tông theo lý thuyết,
đúc mẫu - xác định

cường độ chịu nén
của các mẫu, xác định
công thức tối ưu của
bê tông.

Trường Cao
đẳng Giao
thông Huế

Lựa chọn vật liệu, thí
nghiệm các chỉ tiêu
cơ lý của vật liệu, đúc
mẫu - xác định cường
độ chịu nén của các
mẫu, viết báo cáo.

Chữ ký


ii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
TCVN:

Tiêu chuẩn Việt Nam

TCN:

Tiêu chuẩn ngành

GTVT:

Giao thông vận tải

KHCN:

Khoa học công nghệ

BTTĐ:

Bê tông tự đầm

SCC:

Self Compacting Concrete

ACI:

America Concrete Institute

CSH:

Calcium Silicate Hydrate

EFNARC:

European Federationof National Associations Representing
producers and applicators of specialist building products
for Concrete

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

iii
Số hiệu hình vẽ
Hình 1.1 a,b

Tên hình vẽ

Trang

Dụng cụ đo Slump-flow

10

Dụng cụ đo J-Ring

11

Hình 1.3 a,b

Dụng cụ đo V-funnel

12

Hình 1.4 a,b

Dụng cụ đo L-box

13

Hình 1.5

Dụng cụ đo U-box

14

Hình 2.1

Cát vàng loại hạt thô

17

Hình 2.2

Phụ gia khoáng - bột đá vôi

18

Hình 2.3 a,b

Dụng cụ xác định độ chảy xòe và T50 của SCC

25

Hình 2.4 a,b

Dụng cụ và thí nghiệm xác định khả năng chảy vượt rào
thép J-Ring

25

Hình 2.5 a,b

Trộn các cấp phối bê tông thực tế

27

Hình 2.6 a,b,c

Đúc mẫu và thử cường độ nén Rn

27

Lắp mẫu thử vào máy thử thấm

29

Hình 1.2

Hình 2.7

DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng
Bảng 1.1

Tên bảng
Cấp của hỗn hợp bê tông tự đầm - SCC

Trang

8


iv
Bảng 1.2

Các giá trị thí nghiệm đạt chuẩn đối với BTTĐ theo
khuyến cáo EFNARC

15

Bảng 2.1

Tiêu chuẩn ASTM C150-04 cho phụ gia đá vôi

18

Bảng 2.2

Thông số kỹ thuật của bột đá vôi Long Thọ - Huế

19

Bảng 2.3

Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của cát

20

Bảng 2.4

Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của cát

21

Bảng 2.5

Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của đá (0,5x1) cm

22

Bảng 2.6

Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của đá (1x1.5) cm

22

Bảng 2.7

Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của đá Ga Lôi

22

Bảng 2.8

Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của xi măng Kim
Đỉnh PC30

23

Bảng 2.9

Đặc tính công tác của BTTĐ 25MPa thử nghiệm

24

Bảng 2.10

Thành phần vật liệu cho 1m3 SCC 25 MPa (CP1)

25

Bảng 2.11

Thành phần vật liệu cho 1m3 SCC 25 MPa (CP2)

26

Bảng 2.12

Thành phần vật liệu cho 1m3 SCC 25 MPa (CP3)

26

Bảng 2.13

Thành phần vật liệu cho 1m3 SCC 25 MPa (CP4)

26

Bảng 2.14

Kết quả thí nghiệm kiểm chứng tính tự đầm

27

Bảng 2.15

Cường độ chịu nén của 04 cấp phối SCC 25MPa

28

Bảng 2.16

Mác chống thấm của 04 cấp phối SCC 25MPa

29

Bảng 2.17

Dự toán thi công 1m3 bê tông thường 25MPa

36

Bảng 2.18

Dự toán thi công 1m3 bê tông tự đầm 25MPa

36

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ

Số hiệu
biểuđồ

Tên biểu đồ

Trang


v
Biểu đồ 2.1

Biểu đồ thành phần hạt của cát

21

Biểu đồ 2.2

Biểu đồ thiết kế BTTĐ theo khuyến cáo của EFNARC

24

Biểu đồ 2.3

Kết quả thí nghiệm Rn cho 04 cấp phối BTTĐ 25Mpa

28

THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI

1. Các căn cứ thực hiện đề tài
Hợp đồng số 01/HĐ-KHCN của Trường Cao đẳng Giao thông Huế về việc “Triển khai
thực hiện đề tài khoa học và công nghệ cấp cơ sở năm 2015“ đối với đề tài nghiên cứu khoa
học cấp cơ sở mã số KHCN-01-2015.


vi
2. Tên đề tài
Nghiên cứu chế tạo bê tông tự đầm cho các công trình xây dựng bằng vật liệu địa
phương.
Research and manufacture of self compacting concrete for contruction by local
materials.
3. Đơn vị, cá nhân thực hiện đề tài
a. Đơn vị chủ trì
Tên tổ chức chủ trì đề tài:

Trường Cao đẳng Giao thông Huế

Điện thoại:

0543.823044

Website:

www.gtvthue.edu.vn

Địa chỉ:

365 - Điện Biên Phủ - Thành Phố Huế

Họ và tên thủ trưởng tổ chức: Th.S Nguyễn Đăng Thông
b. Chủ nhiệm đề tài
Họ và tên:

Lê Thanh Phong

Ngày, tháng, năm sinh:

29/10/1982

Học hàm, học vị:

Thạc sĩ

Chức vụ:

Giám đốc Trung tâm Thí nghiệm và kiểm định Xây
dựng

Điện thoại:

0905.599.322

E-mail:



Nam/ Nữ: Nam

Tên tổ chức đang công tác: Trường Cao đẳng Giao thông Huế

Địa chỉ tổ chức:

365 - Điện Biên Phủ - Thành Phố Huế

c. Thành viên tham gia đề tài
Họ và tên:

Trương Nhật Tân

Ngày, tháng, năm sinh:

20/5/1981

Học hàm, học vị:

Thạc sĩ

Chức vụ:

Giảng viên Khoa Xây dựng

Điện thoại:

0935.669.481

E-mail:



Nam/ Nữ: Nam

vii
Tên tổ chức đang công tác: Trường Cao đẳng Giao thông Huế
Địa chỉ tổ chức:

365 - Điện Biên Phủ - Thành Phố Huế

4. Địa điểm, thời gian thực hiện
a. Địa điểm thực hiện
Đề tài “Nghiên cứu chế tạo bê tông tự đầm cho các công trình xây dựng bằng vật liệu
địa phương” được tiến hành tại Trung tâm Thí nghiệm và kiểm Xây dựng - Trường Cao đẳng
Giao thông Huế.
b. Thời gian thực hiện
Đề tài được thực hiện trong thời gian 07 tháng, từ 01 tháng 4 năm 2015 đến 31 tháng 10
năm 2015. Kết quả nghiên cứu, thí nghiệm được xây dựng thành báo cáo tổng kết đề tài vào
tháng 11 năm 2015.


4

MỞ ĐẦU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Bê tông xi măng là loại vật liệu có giá thành rẻ nên thường được sử dụng cho
kết cấu bê tông cốt thép, loại kết cấu này chiếm đến 60% các loại kết cấu xây dựng.
Bê tông truyền thống với thành phần gồm: cốt liệu lớn (đá dăm, sỏi), cốt liệu nhỏ
(cát), xi măng, nước và phụ gia, thường được đánh giá tính công tác bằng chỉ tiêu
độ lưu động. Độ lưu động là chỉ tiêu quan trọng nhất của hỗn hợp bê tông, nó đánh
giá khả năng dễ chảy của hỗn hợp bê tông dưới tác dụng của trọng lượng bản thân
hoặc sự rung động. Trong quá trình thi công, độ lưu động đạt yêu cầu thiết kế kết

hợp tác động cơ học và sự lành nghề của công nhân mới đảm bảo được sự đồng
nhất của bê tông trong kết cấu.
Hiện nay, ở Việt Nam nhiều công trình xây dựng có kết cấu mới với khả năng
chịu lực lớn, kích thước tiết diện thanh mảnh, mật độ cốt thép dày dẫn đến việc đổ,
đầm khi thi công rất khó hoặc không thực hiện được. Nếu bê tông không được đổ
theo phương pháp thông thường, không đầm được thì cấu kiện sẽ rỗng, rổ và mất
khả năng chịu lực [8]. Một trong những giải pháp giải quyết được vấn đề nêu trên là
sử dụng bê tông tự đầm. Loại bê tông này với khả năng tự chảy lấp đầy, chảy vượt
qua các rào cản cốt thép mật độ cao, không phân tầng, cường độ nén đảm bảo đã
được ứng dụng cho nhiều công trình trên thế giới và ở Việt Nam.
Kết quả nghiên cứu cho thấy nếu sử dụng BTTĐ hợp lý, lợi ích về mặt kinh tế
và kỹ thuật trong xây dựng có thể thấy được như [14]:
- Tiến độ nhanh nhờ thi công dễ dàng và giảm được nhân lực trên công trường;
- Độ đồng nhất cao và bề mặt hoàn thiện tốt hơn;
- Giảm tiếng ồn do không có chấn động, tạo môi trường làm việc an toàn hơn.
Mặc dù có một số đề tài nghiên cứu chế tạo BTTĐ đã thực hiện tại một số
trung tâm, viện nghiên cứu, trường đại học nhưng hiện nay khái niệm BTTĐ vẫn
còn khá mới mẻ với nhiều đơn vị tư vấn và thi công ở nước ta, đặc biệt là các đơn vị
trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế. Do vậy việc tiến hành nghiên cứu về khả năng
chế tạo bê tông tự đầm (25 MPa) với vật liệu được khai thác tại chỗ sẽ giúp cho các
kỹ sư thiết kế có thêm lựa chọn về phương án kết cấu, các đơn vị thi công sẽ sớm có
cơ hội tiếp cận với loại vật liệu mới này.


5
Đề tài nghiên cứu chế tạo BTTĐ cho các công trình xây dựng bằng vật liệu địa
phương tiến hành tại Trung tâm Thí nghiệm và kiểm định Xây dựng LAS-XD 1216 ,
Trường Cao đẳng Giao thông Huế với vật liệu được lấy tại địa phương (các huyện
Hương Trà, Phong Điền) dự kiến tìm ra cấp phối chuẩn của BTTĐ đạt cường độ 25
MPa, đồng thời có đầy đủ các ưu điểm sau để phục vụ các công trình xây dựng. Đây

cũng chính là tính cấp thiết hiện nay của đề tài.
- Có thể thi công trong điều kiên mật độ cốt thép dày đặc, đan xen phức tạp,
khó sử dụng máy đầm.
- Dùng BTTĐ để gia cố, sửa chữa kết cấu trong điều kiện kết cấu có vách
mỏng, hình dạng phức tạp, không đầm được.
- Giải quyết được phương pháp thi công bằng cách bơm hỗn hợp bê tông lên
cao hay trộn dải (việc trộn đảo bê tông khó khăn, khó bảo đảm chất lượng).
- Sử dụng thuận lợi cho công trình ở khu dân cư, có thể giảm bớt ô nhiễm,
tiếng ồn, nâng cao tiến độ thi công.
1.2. Nội dung nghiên cứu
- Lựa chọn nguồn vật liệu;
- Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của cát, đá dăm, ximăng;
- Tính toán xác định thành phần vật liệu để chế tạo bê tông tự đầm với cấp độ
bền chịu nén B15 tới B20 theo phương pháp EFNARC (Ủy ban Châu Âu về hệ
thống bê tông);
- Đúc các tổ mẫu để thí nghiệm xác định độ xòe, cường độ chịu nén;
- Xử lý số liệu;
- Viết báo cáo.
1.3. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thu thập, phân tích và tổng hợp các tài liệu liên quan đến đề tài;
- Phương pháp thí nghiệm tính chất cơ lý của vật liệu xây dựng trong phòng;
- Phương pháp tính toán lý thuyết và thực nghiệm để thiết kế thành phần cấp
phối bê tông tự đầm;
- Phương pháp xử lý tài liệu và viết báo cáo tổng kết đề tài.


6
1.4. Tính ứng dụng của đề tài
Năm 2015, kết quả của nhóm nghiên cứu được chấp thuận thi công thử
nghiệm tại công trình ‘‘Trung tâm bảo trì và sửa chữa ô tô – Trường Cao đẳng

Giao thông Huế cơ sở 2’’ tại phường Thủy Phương, thị xã Hương Thủy, Thừa
Thiên Huế. Thông số kỹ thuật cụ thể như sau:
a. Hạng mục áp dụng:
vẽ thi công.
b. Số lượng trụ:
c. Kích thước trụ:
d. Khối lượng bê tông:

Kết cấu bê tông thân trụ dãy B và dãy C theo bản
18
dài x rộng x cao = 0,3 x 0,2 x 6,5 (mét)
~ 7 m3

Kết quả nén mẫu bê tông, thử thấm mẫu bê tông đã được đơn vị kiểm định
LAS-XD 1216 công nhận đạt chuẩn. Đồng thời, tới nay trải qua gần 01 năm đưa
vào sử dụng, kết cấu thử nghiệm nêu trên làm việc tốt – đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.

Hình: Thi công BTTĐ cho công trình Trường Cao đẳng Giao thông Huế - cơ sở 2


7
1.5. Tính sáng tạo của đề tài
- Dựa vào chỉ dẫn của Hiệp hội các quốc gia Châu Âu về các sản phầm bê
tông đặc biệt trong xây dựng - EFNARC (European Federation of National
Associations Representing producers and applicators of specialist building products
for Concrete) [7] để xác định cấp phối bê tông tự đầm có cấp độ bền chịu nén B15
tới B20 (25Mpa) phù hợp tại Thừa Thiên Huế. Từ đây có thể ứng dụng cho các
công trình xây dựng tại địa bàn.
- Xác định được nguồn vật liệu địa phương hiện đang được khai thác phổ
biến có cấp phối, tính chất cơ lý đáp ứng được công thức chế tạo bê tông tự đầm:

+ Lựa chọn được loại cát có cấp phối, tính cơ lý phù hợp yêu cầu từ các
mỏ cát phổ biến tại địa phương: cát cầu Tuần, cát Bùi Thị Xuân, cát An Lỗ - sông
Bồ, cát Phú Lộc.
+ Lựa chọn được loại đá dăm có cấp phối, tính cơ lý phù hợp yêu cầu từ
các mỏ đá phổ biến tại địa phương: mỏ đá Trường Sơn, đá Gà Lôi, đá Xuân Long,
đá Truồi - Phú Lộc.
+ Về xi măng, nghiên cứu chủ yếu 2 loại là xi măng PCB Kim Đỉnh
(Hương Trà, T.T.Huế) và xi măng PCB Đồng Lâm (Phong Điền, T.T.Huế).
+ Đối với phụ gia, ưu tiên sử dụng phụ gia của hãng Sika do tính phổ biến
và chất lượng đã được khẳng định trong thị trường hiện nay.
1.6. Hiệu quả xã hội của đề tài
1.6.1. Về tính kỹ thuật
Với tính ưu việt về độ linh động và chống phân tầng, BTTĐ có thể đáp ứng
tốt:
- Thi công trong điều kiên mật độ cốt thép dày đặc, đan xen phức tạp, không
sử dụng được máy đầm. Có thể dùng gia cố, sửa chữa kết cấu trong điều kiện kết
cấu có vách mỏng, hình dạng phức tạp, không đầm được.
- Giải quyết được phương pháp thi công bằng cách bơm hỗn hợp bê tông lên
cao hay trộn dải (việc trộn đảo bê tông khó khăn, khó bảo đảm chất lượng).
- Sử dụng thuận lợi cho công trình ở khu dân cư, nâng cao tiến độ thi công vì
giảm được nhân công, giảm số lần đổ và đầm, giảm thời gian sửa chữa và xử lý các
mối nối sau khi đổ bê tông.


8
- Tăng cường được độ chống thấm cho sàn công tác. Vì giảm được chấn động
đầm cũng như việc đi lại của công nhân trên sàn gây ảnh hưởng tiêu cực đến kết cấu
sàn lúc chưa đổ bê tông (gây biến dạng kết cấu thép trên sàn, biến dạng bê tông lúc
mới đổ)
1.6.2. Về môi trường

Hạn chế tiếng ồn do giảm thiểu chấn động, tạo môi trường làm việc an toàn
hơn.
1.6.3. Về tính kinh tế
Với BTTĐ sử dụng cho đề tài có giá thành sản xuất thi công 1 m 3 25 Mpa
bằng 80% 1 m3 bê tông thường cùng cấp. Khi ứng dụng cho Nhà xưởng công trình
cơ sở 2 – Trường Cao đẳng Giao thông Huế cho thấy, tiết kiệm được 60 % chi phí
nhân công cho thi công bê tông trụ. Giảm chi phí thi công, rút ngắn thời gian thi
công dẫn đến làm giảm khoảng 7% tổng giá thành xây dựng, góp phần tiết kiệm
ngân sách cho chủ đầu tư và ngân sách nhà nước.
1.6.4. Về tính ứng dụng
Qua ứng dụng thử nghiệm tại công trình ‘’Trung tâm bảo trì và sửa chữa ô tô
– Trường Cao đẳng Giao thông Huế’’. Có thể kết luận rằng kết quả của bê tông tự
đầm hoàn toàn có khả năng áp dụng rộng rãi vào thực tế các công trình xây dựng
trên địa bàn tỉnh với đầu vào vật liệu phổ biến tại địa phương.


9
CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng trong và ngoài nước
Trên thế giới, việc ứng dụng bê tông tự đầm (SCC – Self
Compacting Concrete) trong lĩnh vực xây dựng không phải là mới.
Lịch sử của loại BTTĐ khởi nguồn tại Nhật Bản vào cuối thập niên 80 của thế kỷ
20. Giáo sư Okamura của Đại học Tokyo đã nghiên cứu và ứng dụng vào thực tế
một thế hệ chất phụ gia mới cho bê tông phụ gia hóa dẻo hiệu quả cao (phụ gia siêu
dẻo cuốn khí gọi chung là nhóm polycacboxylat). Việc ứng dụng các phụ gia này
kết hợp với việc cải thiện chất lượng của cốt liệu nhỏ (bụi silic, tro xỉ thải khác
nhau, đá nghiền…) so với bê tông xi măng truyền thống đã cho ra đời loại bê tông

tự đầm.
Đến năm 2000, tại Nhật Bản, BTTĐ được sử dụng cho các sản phẩm bê tông
đúc sẵn trong xây dựng của Nhật là hơn 400.000 m 3. Các công trình lớn tiêu biểu ở
Nhật Bản như [12]:
- Cầu treo Akaghi Kaikyo dài nhất thế giới (với nhịp giữa 1.991 m và hai nhịp
biên mỗi nhịp dài 960 m). Hai mố neo của cầu có chiều cao 298 m được ứng dụng
hoàn toàn BTTĐ;
- Cầu Ritto trên tuyến đường cao tốc mới Meishin - Nhật Bản;
- Bể chứa gas LNG của công ty Gas Osaka;…
Những năm 2000 – 2003, ở Mỹ BTTĐ được sử dụng hàng loạt trong các dự án
thương mại. Tại Canada, BTTĐ được sử dụng trong các lĩnh vực xây
dựng, như xây dựng cầu đường và các công trình dân dụng, tổng
khối lượng BTTĐ chiếm khoảng 25% lượng bê tông được sử dụng
trên thị trường.
Nhờ các tính chất ưu việt, BTTĐ đã được phát triển rộng rãi tại Tây Âu, trong
đó quốc gia tiên phong trong nghiên cứu ứng dụng loại bê tông này là Cộng hòa liên
bang Đức. Trong các năm 2000 - 2001, những tiền đề cho việc chính thức sản xuất
và triển khai loại vật liệu này trên toàn châu Âu đã được các nhà khoa học Đức thiết
lập. Một minh chứng mới nhất cho sự phát triển rộng rãi của thị trường BTTĐ tại
Tây Âu là việc Ủy ban về bê tông cốt thép của Đức tháng 11/2003 đã xây dựng một
văn bản tiêu chuẩn, trong đó các thuật ngữ cũng như các mối liên quan tới các văn
bản tiêu chuẩn châu Âu khác về phương pháp xây dựng, phương pháp thử BTTĐ đã


10
được đưa vào và chú giải cặn kẽ. Năm 2004, Giáo sư-Viện sĩ Shutter đã chủ trì
nghiên cứu công trình “Tuổi thọ của bê tông tự đầm”.
Tại Liên bang Nga, công nghệ thi công BTTĐ được triển khai cách đây không
lâu. Gần 20 nghìn m3 bê tông tự đầm đã được sử dụng để xây dựng trụ neo cáp của
cầu treo trên đảo Russki, Saint Peterburg.

Tại Việt Nam cũng đã có một số cơ sở nghiên cứu, áp dụng bê tông tự đầm
nhưng với quy mô nhỏ như Đại học Xây dựng Hà Nội, Đại học Bách khoa
TP.HCM, Đại học Bách khoa Đà Nẵng, Viện Khoa học Thủy lợi…
Năm 1999-2001, trường Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh đã nghiên cứu
thành công BTTĐ có sử dụng bột đá vôi. Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu chưa được
áp dụng vào thực tế xây dựng các công trình.
Năm 2008, khoa Xây dựng Cầu đường - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng đã
nghiên cứu ứng dụng BTTĐ cho đường ô tô, sân bay. Kết quả nghiên cứu được áp
dụng vào công trình xây dựng cảng Cái Mép Thị Vải cuối năm 2010.
Năm 2012, PGS.TS. Hoàng Phó Uyên làm chủ nhiệm đề tài cấp Bộ thuộc dự
án sản xuất thử nghiệm “Hoàn thiện công nghệ chế tạo và thi công bê tông tự lèn
trong xây dựng công trình thủy lợi”. Tuy nhiên, những nghiên cứu về khả năng tự
đầm của hỗn hợp bê tông vẫn chưa được đề cập ñến một cách kỹ lưỡng.
Những năm gần đây, bê tông tự đầm được sử dụng vào các công trình mà chủ
yếu có chủ đầu tư hoặc nhà thầu nước ngoài như tòa nhà Keangnam, Phú Mỹ Hưng,
nút đầu dầm cột tòa nhà Trung Hòa, Mỹ Đình do Vinaconex thi công. Trong xây
dựng thủy lợi có cống kiểu đập xà lan di động như cống Minh Hà, Rạch Lùm - Cà
mau, cống Sáu Hỷ - Bạc Liêu ...
Việc nghiên cứu và ứng dụng BTTĐ trong xây dựng ở nước ta hầu như mới
dừng ở mức độ nghiên cứu tại các Trung tâm, Viện nghiên cứu và một số trường đại
học. Các công trình thi công bằng BTTĐ hiện nay mới mang tính thử nghiệm, chưa
có cấp phối, quy trình chuẩn do Nhà nước công bố và chưa áp dụng được một cách
rộng rãi tại các địa phương.
1.2. Giới thiệu về hỗn hợp bê tông tự đầm
1.2.1. Khái niệm
Tên gọi Việt Nam: Bê tông tự đầm hoặc bê tông tự lèn


11
Tên gọi quốc tế: SCC - Self Compacting Concrete

Sau đây viết tắt là BTTĐ hoặc SCC
BTTĐ là loại bê tông mà hỗn hợp bê tông tươi mới trộn xong của nó có khả
năng tự điền đầy các khuôn đổ hoặc cốp pha kể cả những kết cấu dầy đặc cốt thép
mà vẫn đảm bảo tính đồng nhất và không cần bất kỳ một tác động cơ học nào từ bên
ngoài. Khả năng tự lèn chặt này là năng lực tiềm tàng của bê tông có liên quan đến
khả năng đổ [10]. Theo các ông Takefumi Shindoh và Yasunori Matsuoka (Nhật
Bản) thì BTTĐ được định nghĩa là “loại bê tông mà hỗn hợp có khả năng dẻo tuyệt
vời, không bị phân tầng và có thể điền đầy các kết cấu có cốt thép dày đặc mà
không cần đến tác dụng của quá trình đầm”.
1.2.2. Đặc điểm của hỗn hợp bê tông tự đầm
BTTĐ có các đặc điểm tương đối giống các loại bê tông xi măng thông
thường là được chế tạo từ các vật liệu cấu thành như chất kết dính xi măng, cốt liệu,
nước và phụ gia.
Bê tông tự đầm cũng giống như bê tông thông thường được chế tạo từ các
vật liệu cấu thành như chất kết dính xi măng, cốt liệu, nước và phụ gia. Sự khác
nhau cơ bản trong công nghệ thi công BTTĐ là không có công đoạn tạo chấn động
lèn chặt bê tông. Ðể làm đầy cốp pha bằng trọng lượng bản thân nó, BTTĐ cần đạt
khả năng chảy cao đồng thời không bị phân tầng. Vì vậy đặc trưng cơ bản của loại
bê tông này là sự cân bằng giữa độ chảy và sự không phân tầng của hỗn hợp bê
tông. Ðạt được điều này, BTTĐ cần có các yêu cầu sau [13]:
- Sử dụng phụ gia siêu dẻo để đạt khả năng chảy dẻo cao của hỗn hợp bê
tông;
- Sử dụng hàm lượng lớn phụ gia mịn để tăng độ linh động của vữa xi măng;
- Hàm lượng cốt liệu lớn trong BTTĐ ít hơn so với bê tông thông thường.
Ngoài các đặc tính cơ bản nói trên, đặc tính chế tạo và thi công của BTTĐ
cũng khác so với bê tông thường như sau:
- Sự bắt đầu và kết thúc đông kết của BTTĐ chậm hơn so với bê tông thường.
-

Khả năng bơm của BTTĐ cao hơn so với bê tông thường.

12
- Do sự nhạy cảm đối với chất lượng vật liệu đầu vào nên BTTĐ có yêu cầu về
kiểm tra chất lượng, kiểm tra sản xuất và kiểm tra thi công khắt khe hơn bê tông
thường.
- Do không thực hiện việc rung động đầm chặt, nên thời gian duy trì chất
lượng , phầm chất cũng như độ chảy của BTTĐ cần phải lưu ý hơn bê tông thường
[13].
1.2.3. Phân loại hỗn hợp bê tông tự đầm
BTTĐ có nhiều loại khác nhau, dựa vào đặc tính của vật liệu sử dụng để chế
tạo có thể chia bê tông tự lèn thành 3 loại [13] :
a. Bê tông tự đầm kiểu bột:
BTTĐ kiểu bột có tỉ lệ nước - bột (bột gồm xi măng và phụ gia khoáng) giới
hạn trong một phạm vi rất nhỏ, loại bê tông này có hàm lượng bột mịn cao hơn so
với bê tông truyền thống. Thể tích tuyệt đối của chất bột không nhỏ hơn 0,16m 3/m3,
có thể tạo ra bê tông có chất lượng cao vì tỉ lệ nước - chất gắn kết thấp.
b. Bê tông tự đầm kiểu dẻo:
Có hàm lượng bột thấp và sử dụng phụ gia siêu dẻo. Hàm lượng bột thấp hơn
so với các kiểu khác, ở mức từ 300 – 500 kg/m 3, chỉ sử dụng một chất gắn kết duy
nhất. Một số loại phụ gia dẻo dẫn đến hàm lượng nước trên 180 lít/m 3, ngoài việc sử
dụng phụ gia siêu dẻo giảm nước cao thế hệ mới (polycarboxylate), còn cần phải sử
dụng phụ gia điều chỉnh độ linh động (VMA–Viscosity Modifying Admixture) để
hỗn hợp BTTĐ tránh khỏi sự phân tầng, tách nước.
c. Bê tông tự đầm kiểu kết hợp:
Thành phần bê tông này có cả hỗn hợp bột mịn và phụ gia tăng dẻo. Các tỉ lệ
nước/bột có thể lựa chọn bị giới hạn trong một phạm vi rất hẹp, thể tích tuyệt đối
của bột ≥ 0,13 m3/m3. BTTĐ kiểu kết hợp có được sản xuất thành bê tông có chất
lượng cao, vì tỉ lệ nước/xi măng thấp.
1.2.4. Phân cấp hỗn hợp bê tông tự đầm

Các mức độ tự đầm (tự đóng rắn) được tạo ra phải thích hợp với bê tông ngay
trước khi đổ vào khuôn và có xét đến hình dạng, kích thước và sự bố trí cốt thép của
kết cấu.


13
Dựa vào chức năng của công trình và yêu cầu về tính năng của các bộ phận kết
cấu, khả năng tự đầm của SCC được phân thành các cấp như sau [12]:

Bảng 1.1. Cấp của hỗn hợp bê tông tự đầm - SCC
Cấp SCC

Kết cấu
- Kết cấu mỏng, phức tạp;

Cấp 1

- Khe hở cốt thép từ 35 ÷ 60 mm;
- Hàm lượng cốt thép ≥ 300 kg/m3
- Kết cấu có tiết diện trung bình;

Cấp 2

- Khe hở cốt thép từ 61 ÷ 200 mm;
- Hàm lượng cốt thép từ 100 ÷ 300 kg/m3
- Kết cấu có tiết diện lớn;

Cấp 3

- Khe hở cốt thép > 200 mm;

- Hàm lượng cốt thép ≤ 100 kg/m3

Các cấp được lập trên cơ sở các điều kiện về kích thước, mức độ sử dụng cốt
thép của kết cấu hoặc các bộ phận. Trong các kết cấu và bộ phận bê tông thông
thường, khe hở tối thiểu giữa các thanh là từ 60 - 200mm và hàm lượng thép
khoảng từ 100 - 200kg/m3. Do đó, mức độ tự đầm của cấp 2 được xem là cấp độ
tiêu chuẩn cho các kết cấu. Bê tông với cấp độ tự đầm cao hơn nói chung có thể tự
đầm dưới các điều kiện tương ứng với cấp độ thấp hơn.
1.2.5. Ưu nhược điểm của hỗn hợp bê tông tự đầm
a. Ưu điểm
BTTĐ được xem là "sự phát triển mang tính cách mạng trong xây dựng bê
tông trong nhiều thập kỷ" [11]. Lợi ích kinh tế mà nó mang lại đã được chứng minh
như:
- Với đặc tính kỹ thuật đặc trưng là độ linh động và chống phân tầng cao nên
BTTĐ giải quyết được những vấn đề kỹ thuật thi công khó khăn. Cụ thể là việc đổ
bê tông tại các kết cấu dày đặc cốt thép như các tường chắn, cọc khoan nhồi, bê


14
tông cầu cảng, hay các kết cầu có chiều cao lớn khó đầm (cột, tường,...). Mặt khác,
tại những vị trí trên cao, sàn công tác chật hẹp thì việc bơm bêtông lên cũng như
đầm bêtông đều là những yêu cầu đặc biệt khó khăn mà BTTĐ có thể đáp ứng được
về tính kỹ thuật;
- Giảm nhân công trực tiếp, giảm số lần đổ và đầm, giảm thời gian sửa chữa
và xử lý các mối nối sau khi đổ bê tông. Những điều này giúp rút ngắn thời gian thi
công;
- Hạn chế tiếng ồn do giảm thiểu chấn động, tạo môi trường làm việc an toàn
hơn.
b. Nhược điểm
- Quá trình đông cứng của BTTĐ thường chậm hơn so với bê tông thường;

- Do tính chất đặc trưng nên công nghệ thi công BTTĐ cần được kiểm soát
chặt chẽ hơn rất nhiều so với bê tông thường. Cụ thể là ở các giai đoạn kiểm soát
chất lượng ván khuôn và kiểm soát chất lượng vật liệu đầu vào;
- BTTĐ có mô đun đàn hồi thấp hơn nên có thể ảnh hưởng đến đặc tính biến
dạng của các kết cấu bê tông dự ứng lực;
- Độ chùng nhão và co rút cao hơn bê tông thường nên dễ tổn thất ứng suất và
độ võng theo thời gian.
1.3. Các thí nghiệm xác định tính kỹ thuật hỗn hợp bê tông tự đầm
Có nhiều phương pháp thí nghiệm xác định tính tự đầm của SCC, nhưng
không có một phương pháp đơn lẻ nào khẳng định chính xác bê tông có tính tự đầm
tốt hay xấu. Vì vậy phải kết hợp các thí nghiệm để có kết luận chính xác. Để xét
tính tự đầm của bê tông ta cần xem xét kết hợp các vấn đề sau: khả năng lấp đầy,
khả năng chảy qua rào chặn, khả năng chống phân tầng... [9]. Chi tiết các thí
nghiệm và các kết luận tổng quan về thí nghiệm được trình bày dưới đây dựa trên
các chỉ dẫn của Hiệp hội các quốc gia Châu Âu về các sản phầm bê tông đặc biệt
trong xây dựng, viết tắt tiếng Anh là EFNARC (European Federation of National
Associations Representing producers and applicators of specialist building products
for Concrete) [7].


15
1.3.1. Thí nghiệm độ chảy xòe bằng côn Abram (Slump flow by Abram cone) và
xác định thời gian chảy qua đường kính 50cm (T50 – seconds)
Thí nghiệm S-F (Slump flow) bằng côn Abram và xác định thời gian chảy
qua đường kính 50 cm (T50 cm) còn gọi là thí nghiệm xác định độ xòe cho bê tông
tự đầm. Thí nghiệm này được dùng để đánh giá dòng chảy tự do theo phương
ngang của BTTĐ khi không có vật cản. Đường kính hình tròn do bê tông chảy ra
sau khi rút côn là một thước đo cho khả năng chảy lấp đầy của bê tông. Thí nghiệm
này được phát triển đầu tiên ở Nhật Bản nhằm đánh giá khả năng chảy đầy cho loại
bê tông đổ dưới nước.

a. b.

f

Hình 1.1 a,b. Dụng cụ đo Slump - flow
Theo khuyến cáo của EFNARC, độ xòe SF của BTTĐ nên đạt tối thiểu là
650mm. Mặt khác, thời gian T50 cũng là thước đo chứng minh cho độ chảy xòe, thời
gian xòe đạt đường kính 50cm của BTTĐ càng thấp thì độ linh động của nó càng
cao. Giá trị được khuyến cáo tốt nhất theo EFNARC là T 50 = 2÷5 giây, mặc dù giá
trị từ 3 ÷ 7 giây vẫn có thể chấp nhận được. Dựa vào SF có thể chia ra:
- Nhóm chảy sụt 1: SF1 = 550 - 650 mm
- Nhóm chảy sụt 2: SF2 = 660 - 750 mm
- Nhóm chảy sụt 3: SF3 = 760 - 850 mm
1.3.2. Thí nghiệm chảy vượt qua vòng rào chặn (J-Ring test)
Thí nghiệm J-Ring được phát triển tại Đại học Paisley - Scotland. Thí
nghiệm này được sử dụng để xác định khả năng di chuyển qua rào chắn của BTTĐ.


16
Cụ thể là khả năng chảy qua các thanh cốt thép chắn (tượng trưng cho mật độ cốt
thép dày đặc thực tế) dưới tác dụng trọng lượng bản thân bê tông.
Dụng cụ cho thí nghiệm J-ring là một vòng thép có đường kính 300mm nằm
phía trên liên kết các thanh thép dọc có đường kính 10mm, cao 10mm. Khoảng cách
giữa các thanh cốt thép dọc là 48±2mm.

Ød1

Ød2

Hình 1.2. Dụng cụ đo J-Ring
Thí nghiệm J-Ring được sử dụng kết hợp với thí nghiệm Slump flow. Sau khi
đổ bê tông đầy côn và rút côn lên theo phương thẳng đứng, dưới tác dụng trọng
lượng bản thân, bê tông sẽ chảy vượt qua các thanh chắn thép. Sự khác biệt về chiều
cao giữa phần bê tông bên trong và ngoài vòng J-Ring sẽ được xác định bằng thước
kỹ thuật với đơn vị là mm. Đây là dấu hiệu đánh giá khả năng di chuyển qua rào
chặn hoặc mức độ gián đoạn của bê tông qua các thanh thép bị hạn chế nhiều hay ít.
Giá trị khuyến cáo theo EFNARC là từ 0 ÷ 10 mm cho độ chênh lệch chiều cao giữa
hai phần bê tông trong – ngoài vòng J-Ring.
1.3.3. Thí nghiệm chảy qua phễu V và thời gian chảy qua phễu V sau 5 phút (V
funnel test và V funnel test at 5 minutes)
Thí nghiệm này được dùng để xác định khả năng lấp đầy của bê tông và đánh
giá tính phân tầng của hỗn hợp bê tông khi bê tông chứa trong thùng sau một
khoảng thời gian 5 phút xét đến hiện tượng lắng chìm của cốt liệu.
a. Giới thiệu


17
Thử nghiệm này được phát triển ở Nhật Bản và được công bố bởi Ozawa
cùng cộng sự. Các thiết bị bao gồm một phễu hình chữ V như hình 2.3, xô chứa,
đồng hồ bấm giây.
Thí nghiệm có thể xác định khả năng làm đầy (độ linh động) của bê tông có
kích thước cốt liệu lớn tối đa 20mm. Phễu được làm đầy với khoảng 12 lít bê tông
và đo thời gian bê tông chảy qua phễu.
b.
a.

Đồng
hồ
bấm

giây

2
1

( mm)
Hình 1.3 a,b. Dụng cụ đo V funnel
b. Tiến hành
- Đặt phễu V lên nền vững chắc. Làm ẩm bề mặt bên trong của phễu. Đóng
cửa bẫy và đặt một cái xô dưới cửa bẫy. Đổ đầy bê tông vào phễu mà không nén
hay đầm. Mở bẫy trong vòng 10 giây sau khi đã đổ đầy bê tông và cho phép bê tông
chảy ra dưới lực hấp dẫn. Bắt đầu bấm giờ khi cửa bẫy mở ra và ghi thời gian cho
việc hoàn thành (thời gian dòng chảy).
- Thời gian chảy tại T5 phút
Không làm sạch hoặc làm ẩm bề mặt bên trong của phễu lại. Đóng cửa bẫy
và đổ đầy bê tông vào phễu lần thứ 2 ngay sau khi đo thời gian chảy lần thứ nhất,
đặt một cái xô bên dưới. Mở cửa bẫy sau 5 phút và cho phép bê tông chảy ra dưới
lực hấp dẫn. Bắt đầu đồng hồ bấm giờ khi cánh cửa bẫy được mở ra và ghi lại thời
gian cho việc chảy hoàn thành.
c. Giải thích kết quả
Thí nghiệm này đánh giá tính lấp đầy của dòng chảy bê tông, thời gian chảy
càng ngắn thì độ linh động càng cao. Đối với BTTĐ thời gian chảy lần thứ nhất qua


18
phễu V từ 6 đến 10 giây là thích hợp. Sau 5 phút lắng chìm , T 5 phút được khuyến cáo
theo EFNARC là không vượt quá 3 giây so với thời gian chảy lần thứ nhất.
1.3.4. Thí nghiệm xác định khả năng chảy qua rào chặn cốt thép trong hộp L (Lbox)
Thí nghiệm này dựa trên thiết kế của Nhật Bản cho bê tông dưới nước, nó
đánh giá khả năng lấp đầy và chảy qua rào chắn của SCC, đánh giá ảnh hưởng của

những thanh thép cản trở và có tính đến khả năng suy giảm năng lượng khi chảy xa
của BTTĐ.
a. Thiết bị và cách tiến hành
Unit mm

o

Rebors 3 x Ø 12
Gap 35 mm

a.

b.
Hình 1.4 a,b. Dụng cụ đo L - box

Dụng cụ bao gồm một hộp hình chữ nhật có dạng chữ “L”, với liên kết ống
dọc và ngang (hình 1.4 a,b) cách nhau bởi một cửa trượt dịch chuyển có thể đóng
mở để chặn bê tông từ ống dọc chảy vào phần ngang. Phần ngang của hộp được
đánh dấu ở 200mm và 400mm tính từ cửa trượt.
Chuẩn bị lượng BTTĐ khoảng 14 lít cho thí nghiệm này.
Đặt hộp L lên nền bằng phẳng, đảm bảo rằng các cửa trượt có thể mở một
cách tự do và sau đó đóng nó.
Làm ẩm bề mặt bên trong của hộp, loại bỏ nước dư thừa. Đổ vào phần dọc
đầy bê tông, đợi trong 1 phút. Nhấc cửa trượt và cho phép bê tông chảy qua phần
ngang. Đồng thời, bắt đầu bấm giờ đồng hồ và ghi lại thời gian cụ thể ở các thời


19
điểm T20 và T40 lúc hỗn hợp bê tông chảy đạt điểm 200mm và 400mm bên phần
ngang.

Khi bê tông ngừng chảy, đo khoảng cách H1 và H2. Tính tỷ lệ chặn H2/H1.
b. Giải thích kết quả
Khi bê tông ngừng chảy, tỷ lệ chặn H 2/H1 là một dấu hiệu đánh giá sự hạn
chế di chuyển khi đi qua các thanh cản. Nếu bê tông chảy tự do như nước, thì H 1=H2
tương ứng H2/H1=1. Nhóm nghiên cứu EFNARC đề nghị một giá trị tối thiểu chấp
nhận được là 0,8.
1.3.5. Thí nghiệm xác định khả năng tự lấp đầy khi có rào chặn cốt thép trong
hộp chữ U (U-box)
Thí nghiệm này được sử dụng để đánh giá khả năng tự chảy lấp đầy của bê
tông khi đi qua rào chắn cốt thép ngăn cách trong hộp chữ U, tương tự như thí
nghiệm L-box. Thiết bị thí nghiệm mô tả như hình 2.5.

Hình 1.5. Dụng cụ đo U–box
Chiều cao ban đầu của bê tông bên vách trái khi chưa mở cửa chảy là H 1.
Chiều cao hỗn hợp bê tông ở vách trái đo lại sau khi mở cửa để hỗn hợp chảy qua
vách phải là H2. Tính giá trị chênh lệch H 1 - H2, theo khuyến cáo của EFNARC, giá
trị phù hợp trong thí nghiệm này cho BTTĐ là từ 0÷30 mm.
1.4. Nhận xét
Theo EFNARC, có 10 phương pháp thí nghiệm để xác định những khả năng
như chảy xòe, tự chảy, tự lấp đầy, vượt qua rào chặn cốt thép. Để kiểm soát được
chất lượng và khả năng của BTTĐ cần phối hợp hai phương pháp thí nghiệm để
kiểm tra là đủ. Sự kết hợp thông thường là giữa thí nghiệm chảy xòe S-F, T 50 và thí
nghiệm chảy vượt vòng J-Ring hoặc giữa thí nghiệm chảy xòe S-F, T50 và V-box.


20
Thậm chí, với vật liệu đạt chuẩn đã được kiểm soát, một thí nghiệm đơn lẻ
được thực hiện với 01 kỹ sư giàu kinh nghiệm là đủ tin cậy.
Các tiêu chí đạt được của BTTĐ theo EFNARC trình bày như bảng 1.2.
Bảng 1.2. Các giá trị thí nghiệm đạt chuẩn đối với BTTĐ theo khuyến cáo

EFNARC
TT
Phương pháp thí nghiệm
Đơn vị
1 Chảy xòe côn Abram (SF)
mm
2 T50cm SF
giây (s)
3 J-Ring
mm
4 Phễu V (V-funnel)
giây (s)
5 Phễu V tại T5 phút
giây (s)
6 L-box
(h2/h1 )
7 U-box
(h2-h1 ) mm
8 Fill-box
%
9 GTM
%
10 Orimet
giây (s)

Giá trị giới hạn
Tối thiểu
Tối đa
650
800

2
5
0
10
6
12
0
+3
0,8
1,0
0
30
90
100
0
15
0
5

Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, chúng tôi đề xuất dùng hai thí nghiệm
sau:
- Thí nghiệm chảy xòe bằng côn Abram và thời gian chảy đạt đường kính 50
cm (Slump flow by Abrams cone và T50).
- Thí nghiệm chảy vượt qua vòng thép chặn J-Ring.


21

CHƯƠNG 2

THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG TỰ ĐẦM 25 MPA

2.1. Vật liệu chế tạo hỗn hợp bêtông tự đầm
Với tính chất đề tài là thiết kế chế tạo BTTĐ dựa vào vật liệu địa phương,
sau khi sàng lọc tại các mỏ, các nơi sản xuất khác nhau, chúng tôi đề xuất sử dụng
các loại vật liệu sau nhằm đảm bảo tính kỹ thuật cũng như tính kinh tế phù hợp địa
phương sản xuất.
2.1.1. Xi măng
Xi măng là thành phần chất kết dính để liên kết các hạt cốt liệu với nhau tạo
ra cường độ cho bê tông. Chất lượng và hàm lượng xi măng là yếu tố quan trọng
quyết định cường độ cho bê tông. Hiện nay có rất nhiều loại xi măng để sản xuất bê
tông như xi măng pooc lăng (PC), xi măng pooc lăng bền sunfat (PC S), xi măng
pooc lăng puzolan (PCpuz)...
Để có loại bê tông có chất lượng tốt, nên sử dụng xi măng có mác tỷ lệ thuận
với mác bê tông cần đạt. Lượng xi măng dùng phải lớn hơn lượng xi măng tối thiểu
và nhỏ hơn lượng xi măng tối đa do tiêu chuẩn quy định.
Thành phần chính của xi măng pooc lăng bao gồm:
+ C3S: 3CaO.SiO2 (35% ÷ 65%);
+ C2S: 2CaO.SiO2 (10% ÷ 40%);
+ C3A: 3CaO.Al2O3;
+ C4AF: 4CaO. Al2O3Fe2O3.
+ Thành phần khác (sunfat, alcali,...).
Phạm vi đề tài, cấp phối cho bê tông có fc’ = 25 MPa nhóm tác giả đề xuất
dùng xi măng Kim Đỉnh PC 30.
2.1.2. Cốt liệu nhỏ (cát)
Cát là cốt liệu nhỏ cũng với xi măng, nước tạo ra vữa xi măng để lấp đầy lỗ
rỗng giữa các hạt cốt liệu lớn (đá, sỏi) và bao bọc xung quanh các hạt cốt liệu lớn
tạo ra khối bê tông đặc chắc. cát có thành phần hạt hợp lý sẽ tiết kiệm được xi
măng, cường độ bê tông sẽ cao.
Sau khi thí nghiệm các chỉ tiêu kỹ thuật phù hợp từ các mỏ cát phổ biến trên

địa bàn, lựa chọn loại cát An Lỗ, đây là loại cát vàng được khai thác tại khu vực lân
cận Cầu An Lỗ, Phong Điền, Thừa Thiên Huế, ở khu vực này khai thác với trữ