Nghiên cứu thực nghiệm về tính chất cơ lý của bê tông khi sử dụng phụ gia

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------------

NGU

N THANH B NH

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
VỀ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG
KHI SỬ DỤNG PHỤ GIA

LUẬN VĂN THẠC S Ĩ KỸ THUẬT
XÂ DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

Đà Nẵng- Năm 2018


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------------

NGU

N THANH B NH

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
VỀ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG
KHI SỬ DỤNG PHỤ GIA

Chuyên n àn

K
M

Xây n Công
06 58 02 08

n DD&CN

LUẬN VĂN THẠC S Ĩ KỸ THUẬT
XÂ DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

N ƣ

ƣ n

n

o

ọ : PGS. TS. TRƢƠNG HOÀI CHÍNH

Đà Nẵn - Năm 2018


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được

công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tá

N

ảl

n văn

yễn T

n Bn


ii

LỜI CẢM ƠN
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng dân dụng và công nghiệp, với
đề tài “NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG
KHI SỬ DỤNG PHỤ GIA” là kết quả của quá trình cố gắng không ngừng của bản
thân và được sự giúp đỡ, động viên khích lệ của các thầy, bạn bè đồng nghiệp và
người thân. Qua trang viết này, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới những người đã giúp đỡ
tôi trong thời gian học tập - nghiên cứu khoa học vừa qua.
Tôi xin tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đối với thầy giáo PGS.TS Trương
Hoài Chính – Phó Hiệu trưởng Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng đã trực tiếp tận
tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài liệu, thông tin khoa học cần thiết cho luận văn
này.
Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng, Khoa
Xây dựng dân dụng và Công nghiệp đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt công việc
nghiên cứu khoa học của mình.

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, đơn vị công tác đã giúp đỡ tôi
trong quá trình học tập và thực hiện Luận văn.
TÁC GIẢ

N

yễn T

n Bn


iii

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG
KHI SỬ DỤNG PHỤ GIA
Học viên: Nguyễn Thanh Bình Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng DD&CN
Mã số: 60580208 Khóa:K32 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN
Hiện nay với tốc độ xây dựng cùng với trình độ khoa học công nghệ phát tri n vượt bậc trong thành
phần của h n hợp bê tông không ch là xi măng, đá, cát, nước mà còn sử dụng thêm nhiều loại phụ gia ...
Phụ gia đã trở thành thành phần quan trọng trong h n hợp bê tông hiện đại và nó có tác động đến cấu trúc
vi mô của bê tông. Khi cho phụ gia vào h n hợp thì phụ gia sẽ làm tăng độ linh động của các hạt xi măng,
chúng làm giảm diện tích tiếp xúc giữa các hạt, làm giảm lực ma sát giữa các thành phần của h n hợp bê
tông. Qua nghiên cứu bê tông có cấp độ bền B có sử dụng phụ gia Sika viscocrete®
- (là phụ
gia siêu d o, có tác dụng giảm nước đến
, tăng cường độ và mô đun đàn hồi) thì cường độ, mô
đun đàn hồi của bê tông tăng lên một cách r rệt, đồng thời tính d o của h n hợp của bê tông cũng
tăng lên (bê tông có cấp độ bền B sử dụng xi măng PCB có độ sụt từ đến cm, khi sử dụng phụ
gia độ sụt tăng lên từ
đến

cm). Cường độ và mô đun đàn hồi của bê tông tăng khi tăng t lệ phụ
gia từ , đến
, tuy nhiên khi tăng t lệ phụ gia lên đến ,
thì cường độ và mô đun đàn hồi của
bê tăng không có quy luật. L do: Sử dụng t lệ phụ gia ,
đối với cấp độ bền B là không phụ
hợp.
STUDYING THE PROPERTIES OF CONCRETE MECHANICAL PROPERTIES
WHEN USING THE SIDE
Nowadays, with the speed of construction with the scientific and technological level, we have
developed remarkably in the composition of concrete not only cement, stone, sand and water but also
many kinds of additives. Additives have become an important component in modern concrete mix and
it has an impact on the microstructure of concrete. When added to the mixture, the additive will
increase the flexibility of the cement particles, reducing the contact area between the particles,
reducing the friction between the components of the concrete mixture. By studying the B20 grade of
concrete using Sika viscocrete® 3000-10 (a superabsorbent admixture that reduces water content by
30%, increases strength and modulus of elasticity), the strength, The elastic modulus of the concrete
increases markedly, while the plasticity of the concrete mixture increases (concrete has a B20 rating
using PCB40 cement with a slump of 6 to 8 cm, when using sloping additive increased from 13 to 18
cm). Strength and modulus of elasticity of concrete increases with an increase in the percentage of
additives from 0.7 to 1%, but when increasing the percentage of additives up to 1.5%, the strength and
modulus of elasticity of the calf increases. no rules. Reason: Using the additive rate of 1.5% for
durability B20 is not compatible.


iv

MỤC LỤC
TRANG PHỤ B A
LỜI CAM ĐOAN ...........................................................................................................i

LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... ii
MỤC LỤC .................................................................................................................... iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ..........................................................................................vi
DANH MỤC H NH VẼ.............................................................................................. vii
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
. Tính cấp thiết của đề tài ..........................................................................................1
. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................ 1
. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...........................................................................1
. Phương pháp nghiên cứu .........................................................................................2
. Bố cục đề tài ............................................................................................................2
CHƢƠNG 1 T NG QUAN VỀ VẬT LIỆU BÊ TÔNG ...........................................3
1.1. BÊ TÔNG .................................................................................................................3
. . . Khái niệm ..........................................................................................................3
. . . Phân loại ............................................................................................................3
. . CẤU TRÚC CỦA BÊ TÔNG ..................................................................................4
. . . Sự hình thành cấu trúc của bê tông ...................................................................4
. . . Cấu trúc vĩ mô ...................................................................................................4
. . . Cấu trúc vi mô ...................................................................................................4
. . CÁC THÀNH PHẦN CẤU TRÚC CỦA BÊ TÔNG ..............................................6
. . . Xi măng .............................................................................................................6
. . . Nước ..................................................................................................................7
1.3.3. Cát .....................................................................................................................7
. . . Đá dăm ............................................................................................................10
. . . Phụ gia bê tông ................................................................................................ 12
1.4. Kết luận...................................................................................................................14
CHƢƠNG 2 CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG .....................................16
. . C NG Đ CỦA BÊ TÔNG ...............................................................................16
. . . Khái niệm ........................................................................................................16
. . . Cường độ chịu nén của bê tông (Rn) .............................................................. 16
. . . Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tông ..................................................18

. . MÁC VÀ CẤP Đ B N CỦA BÊ TÔNG ............................................................ 20
2.2.1. Mác bê tông .....................................................................................................20


v
. . . Cấp độ bền chịu nén ........................................................................................20
2.3. BI N DẠNG CỦA BÊ TÔNG...............................................................................21
2. . . Biến dạng do co ngót.......................................................................................21
. . . Biến dạng do tải trọng tác dụng ngắn hạn:......................................................22
. . . Biến dạng do tải trọng tác dụng dài hạn – từ biến ..........................................23
. . . Biến dạng nhiệt ............................................................................................... 24
. . MÔ ĐUN ĐÀN H I CỦA BÊ TÔNG ..................................................................24
. . K T LU N ............................................................................................................24
CHUƠNG 3 THÍ NGHIỆM THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC TÍNH CHẤT
CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG KHI SỬ DỤNG PHỤ GIA ................................................26
. . CÁC CH TIÊU K THU T CỦA V T LI U TH NGHI M ........................... 26
3.1.1 Xi măng ............................................................................................................26
3.1.2. Cát ...................................................................................................................27
. . . Đá dăm x cm ............................................................................................... 28
. . . Nước ...............................................................................................................29
. . . Phụ gia ............................................................................................................30
3.2. QUY TRÌNH TH NGHI M..................................................................................31
. . . Xác định cường độ chịu nén ...........................................................................31
. . . Xác định mô đun đàn hồi khi nén tĩnh ............................................................ 32
. . XÁC Đ NH CẤP PH I, K HOẠCH VÀ V T T ĐÚC M U ........................35
3.3.1. Thành phần cấp phối theo Quyết định số
QĐ-BXD ngày
của Bộ Xây dựng về việc Công bố định mức sử dụng vật liệu [15]. ............................ 35
. . . Thành phần cấp phối theo Quyết định số
QĐ-BXD ngày

của Bộ Xây dựng có sử dụng phụ gia
....................................................................35
. . . Xác định số lượng mẫu đúc thí nghiệm, chuẩn bị vật tư ................................ 35
3.4. PH NG PHÁP XÁC Đ NH Đ S T BÊ TÔNG ..............................................37
. . K T QUẢ TH NGHI M ......................................................................................38
. . T NG H P K T QUẢ TH NGHI M NÉN M U XÁC Đ NH C NG Đ
VÀ MÔ ĐUN ĐÀN H I .............................................................................................. 41
. . K T LU N CH
NG .......................................................................................43
K T LUẬN VÀ KI N NGHỊ .....................................................................................44
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 45
QUY T ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao)


vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU

ệ

S

Tên bản

bản
1.1.

Thành phần hạt nằm trong phạm vi cho phép theo TCVN 7570 –
2006

Trang
8

1.2.

Các ch tiêu theo nhóm cát theo TCVN 7570 – 2006

9

1.3.

Hàm lượng các tạp chất của cát dùng cho bê tông nặng

10

1.4.

Mác của đá dăm từ đá thiên nhiên theo độ nén dập theo TCVN
7570 – 2006 .

11

1.5.

Thành phần hạt của cốt liệu tích luỹ trên sàng

12

1.6.

Hàm lượng bùn, bụi, sét trong cốt liệu lớn

12

3.1.

Các ch tiêu yêu cầu kỹ thuật xi măng poóc lăng h n hợp

26

3.2.

Các ch tiêu yêu cầu cát trộn bê tông

27

3.3.

Kết quả phân tích thành phần hạt của đá dăm thí nghiệm

28

3.4.

Các ch tiêu yêu cầu kỹ thuật nước đ bê tông

29

3.5.

Thành phần cấp phối bê tông B

, đá x cm

35

3.6.

Thành phần cấp phối bê tông B

, đá x cm, sử dụng phụ gia

35

3.7.

Bảng xác định số lượng mẫu đúc thí nghiệm

36

3.8.

Xác định khối lượng vật tư của

36

3.9.

Xác định khối lượng phụ gia

36

3.10.

Kết quả thí nghiệm nén mẫu và mô đun đàn hồi

38

3.11.

T ng hợp kết quả thí nghiệm nén mẫu và mô đun đàn hồi

41

3.12.

Bảng quy đ i cường độ chịu nén của mẫu bê tông 150x300 mm
về mẫu chuẫn
x
x
mm

42

mẫu


vii

DANH MỤC H NH VẼ

S

ệ
hình
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
1.6.
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.
3.6.
3.7.
3.8.
3.9.
3.10.
3.11.
3.12.

Tên hình

Trang

Mô hình cấu trúc của bê tông
Cấu trúc vùng chuy n tiếp giữa cốt liệu và đá xi măng
Sự lan truyền vết nứt trong bê tông thường
Cấu trúc l r ng trong bê tông
Bi u đồ xác định thành phần hạt của cát
Bi u đồ xác định nhóm cát
Mẫu đ thí nghiệm cường độ nén
Sự phá hoại mẫu thử khối vuông
Đồ thị tăng cường độ theo thời gian
Thí nghiệm và đồ thị ứng suất – biến dạng của bê tông
Thí nghiệm và bi u đồ th hiện biến dạng đàn hồi – d o của
bê tông
Đồ thị bi u diễn từ biến của bê tông
Cân cát
Cân đá
Cân nước
Phụ gia Sika viscocrete® 3000-10
Nén mẫu đến phá hoại đ xác định cường độ
Máy nén và thiết bị xác định biến dạng khi nén tĩnh theo tiêu
chuẩn TCVN
-1993 (gồm khung định vị và cảm biến
đo biến dạng) và cân ch nh trước khi đo
Đo độ sụt và thiết bị đo
Vệ sinh khuôn sắt
x
mm, đ bê tông vào khuôn và
đầm dùi

Bi u đồ phát tri n cường độ của bê tông phụ gia theo thời
gian
Bi u đồ phát tri n mô đun đàn hồi của bê tông phụ gia theo
thời gian
Bi u đồ phát tri n cường độ của bê tông theo t lệ phụ gia
và thời gian
Bi u đồ phát tri n cường độ của bê tông theo t lệ phụ gia
và thời gian

5
5
6
6
9
10
17
18
19
22
22
23
28
29
30
30
32
33
38
38
41

41
42
42


1

MỞ ĐẦU
1. T n ấp
ủ
à
Ngày nay, sự ra đời của xi măng và bê tông xi măng cùng với sự phát tri n của
công nghiệp hoá học đã làm thay đ i tính chất công nghệ trong sản xuất và sử dụng bê
tông. Hàng loạt chất đã được nghiên cứu sử dụng làm phụ gia cho bê tông. Tại các
nước phát tri n hơn

t ng sản lượng bê tông có sử dụng phụ gia. Việc sử dụng các

loại phụ gia đã thực sự trở thành một cuộc cách mạng trong lĩnh vực sản xuất và sử
dụng bê tông được nhiều người, nhiều ngành quan tâm nghiên cứu nhằm tìm kiếm và
phát huy những khả năng mới của phụ gia. Bằng việc sử dụng các phụ gia khác nhau
người ta có th chế tạo ra bê tông có cường độ đặc biệt cao, có độ đặc chặt, khả năng
chống thấm và độ d o cao. Khi sử dụng phụ gia cho bê tông sẽ cải thiện các tính chất
của bê tông cũng như h n hợp bê tông, cụ th như tăng tính lưu động của h n hợp bê
tông, giảm lượng dùng nước và xi măng, điều ch nh thời gian ninh kết và rắn chắc,
nâng cao cường độ và tính chống thấm của bê tông ...
Ngày nay người ta không còn xem thành phần của h n hợp bê tông ch là xi
măng, đá, cát, nước mà còn có thêm phụ gia ... Phụ gia đã trở thành thành phần quan
trọng trong h n hợp bê tông hiện đại và nó có tác động đến cấu trúc vi mô của bê tông.
Khi cho phụ gia vào h n hợp thì phụ gia sẽ làm tăng độ linh động của các hạt xi măng,

chúng làm giảm diện tích tiếp xúc giữa các hạt, làm giảm lực ma sát giữa các thành
phần của h n hợp bê tông. Khi bị hấp thụ lên bề mặt xi măng nó sẽ kiềm chế tốc độ
phản ứng thu hoá. Mặt khác phụ gia siêu d o có th cho phép giảm nước khoảng ÷
vì vậy có th tăng cường độ được khoảng
. Tóm lại: khi cho phụ gia siêu d o
vào h n hợp bê tông sẽ làm tăng độ linh động của dung dịch huyền phù và tăng tính
nhớt của bề mặt các hạt ximăng, giảm được lượng nước dùng do đó cải thiện được cấu
trúc vi mô. Kết quả là giảm độ thấm, liên kết tốt hơn với cốt liệu và cốt thép, cường độ
cao hơn và nâng cao tu i thọ của kết cấu công trình bằng bê tông cốt thép.
Đề tài: “N ên ứ
n ệm v n
ấ ơ lý ủ bê ôn
ử ụn
p ụ

là phù hợp với thực tế và có nghĩa khoa học.

2 Mụ ê n ên ứ
Nghiên cứu ảnh hưởng của các t lệ phụ gia đến sự phát tri n cường độ (Rn),
Mô đun đàn hồi (E) của bê tông theo thời gian.
3 Đ ƣợn và p ạm v n ên ứ
- Đối tượng nghiên cứu: Tính chất cơ l của bê tông khi sử dụng phụ gia (Rn,
E).


2
- Phạm vi nghiên cứu: Bê tông sử dụng phụ gia, các t lệ phụ gia: 0,7%, 1%,
1,5% ảnh hưởng đến sự phát tri n cường độ, mô đun đàn hồi E của bê tông theo thời
gian.
4 P ƣơn p áp n ên ứ

- Kết hợp nghiên cứu l thuyết với thực hiện trong phòng thí nghiệm đ nghiên
cứu đề tài.
- Khảo sát thực nghiệm.
- T ng hợp, phân tích rút ra kết luận.
5 B ụ
à
. . Mở đầu
5.2. Chương
. . Chương
. . Chương
5.5. Kết luận và kiến nghị
5.6. Danh mục tài liệu tham khảo
5.7. Phụ lục
5.8. Quyết định giao đề tài luận văn


3

CHƢƠNG 1
T NG QUAN VỀ VẬT LIỆU BÊ TÔNG
1.1. BÊ TÔNG
1.1.1. K á n ệm
Bê tông là loại vật liệu đá nhân tạo gồm: xi măng, nước, cốt liệu (cát, sỏi hay
đá dăm) và phụ gia. H n hợp nguyên liệu nhào trộn xong gọi là h n hợp bê tông
hay bê tông tươi.
Trong bê tông, cốt liệu đóng vai trò là bộ khung chịu lực. Chất kết dính và
nước bao bọc xung quanh hạt cốt liệu đóng vai trò như chất bôi trơn, đồng thời lấp
đầy khoảng trống giữa các hạt cốt liệu. Sau khi cứng rắn, chất kết dính gắn kết các
hạt cốt liệu thành một khối đồng nhất và được gọi là bê tông. Bê tông có cốt thép
gọi là bê tông cốt thép.

Trong bê tông cốt liệu thường chiếm
÷
, còn xi măng chiếm từ
÷
15%.
Bê tông và bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi trong công trình xây dựng
vì chúng có những ưu đi m cường độ tương đối cao, có th tạo được những loại bê
tông có cường độ, hình dạng và tính chất khác nhau, giá thành r , bền vững và n
định đối với mưa nắng, nhiệt độ và độ ẩm. Tuy vậy, chúng còn có những nhược
đi m: nặng  v =2.200 ÷ 2.400 kG/m3, cách âm cách nhiệt kém λ0=1,05 ÷ 1,5
kCal/m.0C.h, khả năng chống ăn mòn yếu.
1 1 2 P ân loạ
a. Theo dạng chất kết dính phân ra:
Bê tông xi măng, bê tông silicat (chất kết dính là vôi), bê tông thạch cao, bê
tông chất kết dính h n hợp, bê tông polime, bê tông dùng chất kết dính đặc biệt.
b. Theo dạng cốt liệu phân ra:
Bê tông cốt liệu đặc, bê tông cốt liệu r ng, bê tông cốt liệu đặc biệt (chống
phóng xạ, chịu nhiệt, chịu axít).
c. Theo khối lượng thể tích phân ra:
Bê tông đặc biệt nặng  v >2.500 kG/m3, chế tạo từ cốt liệu đặc biệt nặng, dùng
cho những kết cấu đặc biệt.
Bê tông nặng  v =2.200 ÷ 2.500 kG/m3 chế tạo từ cát, đá, sỏi dùng cho kết cấu
chịu lực.
Bê tông tương đối nặng  v =1.800 ÷ 2.200 kG/m3 dùng cho kết cấu chịu lực.


4
Bê tông nhẹ  v =500 ÷ 1.800 kG/m3 trong đó gồm bê tông nhẹ cốt liệu r ng
(nhân tạo hay tự nhiên), bê tông t ong (bê tông khí và bê tông bọt) chế tạo từ h n
hợp chất kết dính, nước, silic nghiền mịn và chất tạo r ng, bê tông hốc lớn (không

có cốt liệu nhỏ).
Bê tông đặc biệt nhẹ cũng là loại bê tông t ong và bê tông cốt liệu r ng
nhưng có  v <500 kG/m3.
Do khối lượng th tích của bê tông biến đ i trong phạm vi rộng nên độ r ng
của chúng cũng thay đ i đáng k , như bê tông t ong dùng đ cách nhiệt có r =
÷

, bê tông thủy công r =

÷

.

d. Theo công dụng bê tông được phân ra:
Bê tông thường dùng trong các kết cấu bê tông cốt thép (móng, cột, dầm,
sàn…).
Bê tông thủy công, dùng đ xây đập, cầu, kênh, các công trình dẫn nước…
Bê tông dùng cho mặt đường, sân bay, lát v a hè.
Bê tông dùng cho các kết cấu bao che (thường là bê tông nhẹ).
Bê tông có công dụng đặc biệt như bê tông chịu nhiệt, chịu axít, bê tông chống
phóng xạ.
1 2 CẤU TRÚC CỦA BÊ TÔNG
1.2.1. S
n
àn ấ
ú ủ bê ôn
Cấu trúc của bê tông được hình thành do sự sắp xếp các hạt cốt liệu trong bê
tông cùng với sự thu hoá của xi măng.
Các sản phẩm do xi măng thu hoá dần tăng lên đến một lúc nào đó cấu trúc
keo tụ chuy n sang cấu trúc tinh th .

Khoảng thời gian hình thành cấu trúc cũng như cường độ ban đầu của bê tông
phụ thuộc vào thành phần bê tông, loại xi măng và loại phụ gia.
1.2.2. Cấ
ú vĩ mô
Bê tông là một loại vật liệu có cấu trúc vĩ mô phức tạp. Xét trong một đơn vị
th tích h n hợp bê tông đã lèn chặt bao gồm: th tích cốt liệu Vcl, th tích hồ xi
măng Vhx, th tích các l r ng khí Vk.
Vcl + Vhx + Vk= , khi đầm nén hợp l có th coi Vk = 0
1.2.3. Cấ
ú v mô
a. Cấu trúc khung cốt liệu (Vùng 1):
Được hình thành do sự chèn lấp các hạt cốt liệu nhỏ vào l r ng giữa các hạt
cốt liệu lớn. Khi bê tông có cấu trúc khung cốt liệu tối ưu: bê tông có độ đặc cao;
lượng xi măng và nước sẽ ít nhất.


5

Hình 1.1. Mô hình cấu trúc của bê tông
Trong đó: a: Cấu trúc có khung; b: Cấu trúc không có khung
b. Cấu trúc vùng chuyển tiếp giữa cốt liệu và đá xi măng (Vùng 2):
Vùng này có ảnh hưởng đến tính toàn khối và độ n định của bê tông. Chiều
dày δ =
÷
µm.
Vùng này gồm: các l r ng do nước bay hơi đ lại, Ca(OH)2 tự do.
Đối với bê tông thường: vùng này là vùng yếu nhất trong cấu trúc, khi bê tông
bị phá hoại các vết nứt sẽ phát tri n từ vùng này.
Đối với bê tông cường độ cao: vùng này sẽ được cải thiện bằng các chất phụ
gia khoáng siêu mịn, phụ gia giảm nước, khả năng chịu lực sẽ tương đương với cốt

liệu, khi bê tông bị phá hoại, các vết nứt sẽ đi xuyên qua cốt liệu.

Hình 1.2. Cấu trúc vùng chuyển tiếp giữa cốt liệu và đá xi măng


6

Hình 1.3. Sự lan truyền vết nứt trong bê tông thường
c. Cấu trúc của đá xi măng (Vùng 3):
Vùng này chứa chủ yếu: chất kết tinh; l r ng gel, l r ng mao quản; hạt xi
măng khan.
d. Lỗ rỗng trong bê tông xi măng:
L r ng giữa các hạt cốt liệu;
L r ng trong hạt cốt liệu;
L r ng trong đá xi măng (l r ng gel, l r ng mao quản)

Hình 1.4. Cấu trúc lỗ rỗng trong bê tông
1.3. CÁC THÀNH PHẦN CẤU TRÚC CỦA BÊ TÔNG
1.3.1. X măn
Là một loại chất kết dính thủy lực, được dùng làm vật liệu xây dựng. Xi măng
được tạo thành bằng cách nghiền mịn clinker, thạch cao thiên nhiên và phụ gia. Khi
tiếp xúc với nước thì xảy ra các phản ứng thủy hóa và tạo thành một dạng hồ gọi
là hồ xi măng. Tiếp đó, do sự hình thành của các sản phẩm thủy hóa, hồ xi măng bắt
đầu quá trình ninh kết sau đó là quá trình hóa cứng đ cuối cùng nhận được một
dạng vật liệu có cường độ và độ n định nhất định.


7
Vì tính chất kết dính khi tác dụng với nước, xi măng được xếp vào loại chất
kết dính thủy lực. Thật ra xi măng trong xây dựng có th là thủy lực hoặc không

thủy lực. Các loại xi măng thủy lực t như xi măng Portland cứng lại dưới tác động
của nước do quá trình hydrat hóa khoáng vật, ở đây các phản ứng hóa học diễn ra
không phụ thuộc vào lượng nước trong h n hợp nước-xi măng; loại xi măng này có
th giữ được độ cứng khi đặt chìm trong nước hoặc thường xuyên tiếp xúc với
nước. Phản ứng hóa học xảy ra khi các xi măng khan được trộn với nước và sinh ra
các hydrat không tan trong nước. Trong khi đó các xi măng không thủy lực
như vữa thạch cao buộc phải đ khô mới giữ được độ bền vật l .
Công dụng quan trọng nhất của xi măng chính là sản xuất vữa và bê tông, chất
kết dính của các kết tủa tự nhiên hoặc nhân tạo đ hình thành nên vật liệu xây dựng
vững chắc, chịu được tác động thường thấy của môi trường.
1.3.2. Nƣ
a. Vai trò của nước:
Nước là thành phần phản ứng với các khoáng vật của xi măng tạo ra các sản
phẩm thủy hóa làm bê tông có cường độ. Nước còn tạo ra độ lưu động cần thiết đ
việc thi công được dễ dàng.
b. Yêu cầu đối với nước:
Nước đ chế tạo bê tông phải đảm bảo chất lượng, không gây ảnh hưởng đến
sự đông kết và rắn chắc của xi măng và không gây ăn mòn thép.
Nước dùng được là loại nước dùng cho sinh hoạt như nước máy, nước giếng.
Các loại nước không được dùng là nước đầm, ao, hồ, nước cống rãnh, nước chứa
dầu mỡ, nước có pH< , nước có chứa muối khoáng sunfat lớn hơn ,
(tính theo
lượng ion SO --).
Tuỳ theo mục đích sử dụng hàm lượng các tạp chất khác phải thoả mãn TCVN
:
. Ngoài ra, về mặt định tính cũng có th đánh giá bằng so sánh cường độ
của bê tông chế tạo bằng nước sạch và nước cần ki m tra.
1.3.3. Cát
a. Vai trò của cát:
Cát là cốt liệu nhỏ cùng với xi măng, nước tạo ra vữa xi măng đ lấp đầy l

r ng giữa các hạt cốt liệu lớn (đá, sỏi) và bao bọc xung quanh các hạt cốt liệu lớn
tạo ra lộ lưu động của h n hợp bê tông và làm cho khối bê tông đặc chắc. Cát cũng
là thành phần cùng với cốt liệu lớn tạo ra bộ khung chịu lực cho bê tông.


8
b. Yêu cầu đối với cát:
Cát dùng đ chế tạo bê tông có th là cát tự nhiên hay cát nhân tạo có cỡ hạt từ
, mm ÷ mm. Chất lượng của cát phụ thuộc vào thành phần khoáng, thành phần
hạt và lượng tạp chất.
b.1. Thành phần hạt:
Cát có thành phần hạt hợp l thì độ r ng của nó nhỏ, lượng xi măng sẽ ít,
cường độ bê tông cao.
Thành phần hạt của cát được xác định bằng cách lấy .
g cát (đã sấy khô)
lọt dưới sàng có kích thước mắt sàng mm đ sàng qua bộ lưới sàng có kích thước
mắt sàng lần lượt là 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14 mm.
Sau khi sàng cát trên từng lưới sàng có kích thước mắt sàng từ lớn đến nhỏ ta
xác định lượng sót riêng biệt và lượng sót tích lũy trên m i sàng.
Lượng sót riêng biệt a ( ), là t số lượng sót trên m i sàng so với toàn bộ
lượng cát đem thí nghiệm:
ai 

mi
100%
m

Trong đó:
mi: lượng cát còn sót lại trên sàng i, g.
m: lượng cát đem sàng,

g.

Lượng sót tính lũy: Ai( ) trên m i sàng, tức là t ng lượng sót riêng biệt k
từ sàng lớn nhất a , đến sàng cần xác định ai:
Ai  a2,5  a1,25  ...  ai ,%

ảng 1.1. Thành phần hạt nằm trong phạm vi cho phép theo
TCVN 7570 – 2006 [8].
Kích thước l sàng

Lượng sót tích luỹ trên sàng,

khối lượng

Cát thô

Cát mịn
0

2,5 mm

Từ

đến

1,25 mm

Từ

đến

Từ

đến

630 mm

Từ

đến

Từ

đến

315 mm

Từ

đến

Từ

đến

140 mm

Từ

đến

Từ

đến

Lượng qua sàng
mm, không lớn hơn

10

35

Sau khi sàng phân tích và tính kết quả lượng sót tích lũy ta vẽ đường bi u
diễn cấp phối hạt.


9
Nếu đường bi u diễn cấp phối hạt nằm trong phạm vi cho phép thì loại cát đó
có đủ tiêu chuẩn về thành phần hạt đ chế tạo bê tông.

Hình 1.5. iểu đồ xác định thành phần hạt của cát
b.2. Độ lớn:
Độ lớn của cát có ảnh hưởng đến lượng dùng xi măng và được xác định bằng
mô đun độ lớn Mđl theo công thức sau:
M đl 

A2,5  A1,25  A0,63  A0,315  A0,14
100

Trong đó:
A2,5  A1,25  A0,63  A0,315  A0,14 : Lượng sót tích lũy trên các sàng kích thước

mắt sàng tương ứng là , ; ,

; ,

; ,

và ,

mm.

Theo môđun độ lớn, khối lượng th tích xốp, lượng hạt nhỏ hơn ,14 mm và
đường bi u diễn thành phần hạt, cát dùng cho bê tông nặng được chia ra làm
nhóm: to, vừa, nhỏ và rất nhỏ.
ảng 1.2. Các chỉ tiêu theo nhóm cát theo TCVN 7570 – 2006 [8].
Tên các ch tiêu

Mức theo nhóm cát
To

Vừa

Lớn hơn ,
đến ,

đến
2,5

- Khối lượng th tích xốp,
kG/m3, không nhỏ hơn

1.400

1.300

1.200

1.150

- Lượng hạt nhỏ hơn ,
mm tính bằng khối lượng
cát, không lớn hơn

10

10

20

35

- Mô đun độ lớn

Nhỏ
đến nhỏ
hơn

Rất nhỏ

, đến nhỏ
hơn

Cát đảm bảo ch tiêu ở Bảng . thuộc nhóm to và vừa cho phép sử dụng cho
bê tông tất cả các mác, cát nhóm nhỏ được phép sử dụng cho bê tông mác tới
,
còn cát nhóm rất nhỏ được phép sử dụng cho bê tông mác tới
.


10

Hình 1.6. iểu đồ xác định nhóm cát
Trong đó: : Vùng cát to và vừa; : Vùng cát nhỏ; : Vùng cát rất nhỏ
b.3. Lượng tạp chất:
Cát càng sạch thì chất lượng của bê tông càng tốt. Theo TCVN
[8] hàm lượng các tạp chất của cát dùng cho bê tông nặng như sau:
ảng 1.3. Hàm lượng các tạp chất của cát dùng cho bê tông nặng
Hàm lượng tạp chất,
Tạp chất

- 2006

khối lượng, không lớn hơn

Bê tông cấp cao Bê tông cấp thấp
hơn B

hơn và bằng B30

Vữa

- Sét cục và các tạp chất
Không được có
dạng cục

0,25

0,50

- Hàm lượng bùn, bụi, sét

3,00

10,00

1,50

Khi cát ẩm th tích của nó bị biến đ i, ở độ ẩm
÷
th tích của cát có
th tăng lên
÷
. Vì vậy nếu định lượng cát theo th tích thì cần hiệu ch nh
lại th tích của nó theo độ ẩm thực tế.
1.3.4. Đá ăm
a. Vai trò của đá dăm:
Đá dăm là cốt liệu có cở hạt từ mm ÷
cho bê tông.

mm, chúng tạo ra bộ khung chịu lực

b. Yêu cầu đối với đá dăm:
Chất lượng cốt liệu lớn được đặc trưng bởi các ch tiêu cường độ, thành phần
hạt và độ lớn, lượng tạp chất.


11
b.1. Cường độ của đá dăm:
Cường độ của đá dăm được xác định thông qua thí nghiệm nén một lượng đá
trong xi lanh bằng thép và được gọi là độ nén dập.
Đá làm cốt liệu lớn cho bê tông phải có cường độ thử trên mẫu đá nguyên
khai hoặc mác xác định thông qua giá trị độ nén dập trong xi lanh lớn hơn lần
cường độ chịu nén của bê tông khi dùng đá gốc phún xuất, biến chất; lớn hơn ,
lần cấp cường độ chịu nén của bê tông khi dùng đá gốc trầm tích. Mác đá dăm xác
định theo giá trị độ nén dập trong xi lanh.
ảng 1.4. Mác của đá dăm từ đá thiên nhiên theo độ nén dập theo TCVN 7570 –
2006 [8].
Độ nén dập trong xi lanh ở trạng thái bão hoà nước,
Mác đá dăm

Đá trầm tích

140

-

120

Đến

khối lượng

Đá phún xuất xâm nhập
Đá phún xuất phun trào
và đá biến chất
Đến

Đến

Lớn hơn

đến

Lớn hơn

đến

100

Lớn hơn

đến

Lớn hơn

đến 20

Lớn hơn

đến

80

Lớn hơn

đến

Lớn hơn

đến

Lớn hơn

đến

60

Lớn hơn

đến

Lớn hơn

đến

40

Lớn hơn

đến

-

-

30

Lớn hơn

đến

-

-

20

Lớn hơn

đến

-

-

-

* Ch số mác đá dăm xác định theo cường độ chịu nén, tính bằng MPa tương đương
với các giá trị

;
; ...;
khi cường độ chịu nén tính bằng kG cm2.
b.2. Thành phần hạt của cốt liệu lớn:
Cốt liệu lớn có th được cung cấp dưới dạng h n hợp nhiều cỡ hạt hoặc các cỡ
hạt riêng biệt. Thành phần hạt của cốt liệu lớn bi u thị bằng lượng sót tích luỹ trên
các sàng, được quy định trong TCVN
– 2006 [8].


12
ảng 1.5. Thành phần hạt của cốt liệu tích luỹ trên sàng
Lượng sót tích lũy trên sàng, khối lượng,
ứng với kích thước hạt liệu nhỏ nhất và lớn nhất, mm

Kích thước l
sàng mm
5-10

5-20

5-40

5-70

10-40

10-70

20-70

100

-

-

-

0

-

0

0

70

-

-

0

0-10

0

0-10

0-10

40

-

0

0-10

40-70

0-10

40-70

40-70

20

0

0-10

40-70

…

40-70

…

90-100

10

0-10

40-70

…

…

90-100

90-100

-

5

90-100

90-100

90-100

90-100

-

-

-

b.3 Hàm lượng bùn, bụi, sét trong cốt liệu:
Hàm lượng bùn, bụi, sét trong cốt liệu lớn tuỳ theo cấp bê tông không vượt
quá giá trị quy định.
ảng 1.6. Hàm lượng bùn, bụi, sét trong cốt liệu lớn
Cấp bê tông
Cao hơn B
Từ B

đến B

Thấp hơn B

Hàm lượng bùn, bụi, sét,

khối lượng, không lớn hơn
1,0
2,0
3,0

Hàm lượng hạt thoi dẹt trong cốt liệu lớn không vượt quá
đối với bê tông
cấp cao hơn B và không vượt quá
đối với cấp B và thấp hơn.

1.3.5. P ụ
bê ôn
a. Khái niệm phụ gia bê tông:
Là những hợp chất hay h n hợp các hợp chất vô cơ, hữu cơ có nguồn gốc tự
nhiên hay t ng hợp mà khi cho một lượng nhỏ vào h n hợp bê tông sẽ làm thay đ i
tính chất công nghệ của bê tông hay tính chất sử dụng của bê tông đã hóa rắn theo
muốn.
Ngày nay, sự ra đời của xi măng và bê tông xi măng cùng với sự phát tri n của
công nghiệp hoá học đã làm thay đ i tính chất công nghệ trong sản xuất và sử dụng
bê tông. Hàng loạt chất đã được nghiên cứu sử dụng làm phụ gia cho bê tông. Tại
các nước phát tri n hơn
t ng sản lượng bê tông có sử dụng phụ gia. Việc sử
dụng các loại phụ gia đã thực sự trở thành một cuộc cách mạng trong lĩnh vực sản
xuất và sử dụng bê tông được nhiều người, nhiều ngành quan tâm nghiên cứu nhằm
tìm kiếm và phát huy những khả năng mới của phụ gia. Bằng việc sử dụng các phụ


13
gia khác nhau người ta có th chế tạo ra bê tông có cường độ đặc biệt cao, có độ đặc
chặt, khả năng chống thấm và độ d o cao.
Khi sử dụng phụ gia cho bê tông sẽ cải thiện các tính chất của bê tông cũng
như h n hợp bê tông, cụ th như tăng tính lưu động của h n hợp bê tông, giảm
lượng dùng nước và xi măng, điều ch nh thời gian ninh kết và rắn chắc, nâng cao
cường độ và tính chống thấm của bê tông ...
b. Lịch sử nghiên cứu và sử dụng phụ gia bê tông trên thế giới:
Cnadlt đã nghiên cứu từ năm
tác dụng của các chất làm chậm đông kết
nhanh và làm chậm sự đông kết. Việc sử dụng chất đường làm một chất làm chậm
đông kết đã được biết tới vào năm
.

Những nhà sản xuất đầu tiên bán các sản phẩm thích hợp đối với bê tông đ
cải thiện một vài tính chất của chúng xuất hiện vào năm
.
Một bước tiến quan trong nghiên cứu và sử dụng phụ gia hóa học cho bê tông
là sự ra đời của phụ gia siêu d o - là phụ gia hóa d o thế hệ hai, đến nay có hai loại
phụ gia siêu d o (theo ASTM C
type F & G) được sử dụng ph biến trên cơ sở
Naphtalen sunphonat foocmandehit (NSF) do Nhật bản t ng hợp đầu tiên năm
và Melamin foocmanđehit sunfonat (MSF) do Cộng hòa liên bang Đức chế tạo năm
, hơn hai mươi năm nay do sử dụng phụ gia siêu d o kết hợp với xi măng mac
cao và cốt liệu chọn lọc chế tạo bê tông chất lượng cao (High perfommance
concrete - HPC) có cường độ và độ bền đặc chắc cao (độ thấm nhỏ).
Trong những năm gần đây thế giới đang tập trung nghiên cứu chế tạo, sử dụng
phụ gia siêu d o thế hệ mới có tên gọi chung là nhóm POLYCACBOXYLAT có
khả năng giảm nước nhiều hơn, đóng vai trò rất quan trọng đối với tương lai bê tông
chất lượng cao và công nghệ bê tông tự đầm cũng như phát tri n các loại phụ gia
polyme đ biến tính xi măng, nâng cao chất lượng vữa làm vật liệu chống thấm bảo
vệ và hoàn thiện công trình đạt chất lượng và hiệu quả cao trong xây dựng.
c. Lịch sử nghiên cứu và sử dụng phụ gia cho bê tông ở Việt Nam:
Ở nước ta việc nghiên cứu và sử dụng phụ gia hóa học cho bê tông xây dựng
mới được thực hiện từ những năm
của thế k này, đánh dấu bằng việc nghiên
cứu sử dụng phụ gia CCB cho công trình thủy điện Thác Bà với sự giúp đỡ của Liên
Xô cũ.
Năm
, tại hội nghị bê tông toàn miền Bắc đã có báo cáo kết quả nghiên
cứu sản xuất PGHH cho bê tông từ nguyên liệu trong nước, tiếp đó nhiều cơ quan
khoa học đã tiến hành nghiên cứu xong kết quả dừng lại trong phạm vi PTN.
Năm
Viện KHKT Xây dựng nghiên cứu chế tạo phụ gia hóa d o từ dịch

kiềm đen của nhà máy giấy, sản phẩm ở dạng bột, d o, lỏng với tên thương phẩm là


14
LHD (K,D,L). Tiếp đó nghiên cứu phụ gia hóa d o LK- trên cơ sở biến tính dịch
kiềm đen và phụ gia siêu d o COSU nhằm nâng cao cường độ và khả năng chống
thấm của bê tông. Các loại phụ gia trên được sử dụng rộng rãi vào các công trình
xây dựng.
Tháng
Công ty trách nhiệm hữu hạn MBT Việt Nam (Master Builder
Technologies) xin được phép đầu tư xây dựng nhà máy sản xuất phụ gia bê tông và
hóa chất xây dựng tại khu Công nghiệp Thuận An, t nh Bình Dương với
vốn
nước ngoài (Thụy Sĩ).
Tháng
Công ty TNHH Sika Việt Nam được phép đầu tư nhà máy sản
xuất phụ gia bê tông và hóa chất xây dựng tại khu Công nghiệp Nhơn Trạch, Đồng
Nai với

vốn nước ngoài là , triệu USD có công suất

.

tấn năm.

d. Phân loại phụ gia bê tông:
Phụ gia được phân loại theo thành phần, theo công năng và theo các yêu cầu
đặc biệt. Theo phân loại của Hiệp hội quốc gia về phụ gia (SYNAD) của pháp thì
các loại phụ gia bê tông được phân loại như sau:
- Phụ gia cải biến tính lưu biến và hàm lượng khí: Chất tăng d o – giảm nước,

chất tăng d o – giử nước, chất cuốn khí.
- Phụ gia cải biến sự ninh kết và cứng rắn: Tăng nhanh hoặc làm chậm ninh
kết.
- Phụ gia cải biến độ bền đối với các tác dụng vật l hóa học: Chóng đóng
băng và chông nứt n do đóng băng, kỵ nước bên trong, sản phẩm bảo dưỡng.
Theo tiêu chuẩn Liên xô (Nga) thì chia làm loại phụ gia: Phụ gia khoáng,
phụ gia tạo bọt, phụ gia hóa học. Phụ gia hóa học được chia làm nhóm.
Tiêu chuẩn ASTM C
- quy định loại phụ gia hóa học và loại phụ gia
khoán cho bê tông: Giảm nước, chậm đông kết, đóng rắn nhanh, hóa d o chậm động
kết, hóa d o đóng rắn nhanh, siêu d o, siêu d o chậm đông kết.
Tiêu chuẩn Mỹ ACI
quy định về
loại phụ gia.
1.4. K l n
Lượng nước trong bê tông có ảnh hưởng rất lớn đến các tính chất của bê tông,
ngoài vai trò tạo ra tính công tác của vữa bê tông, lượng nước thừa trong bê tông
làm tăng độ r ng của bê tông, do đó làm giảm cường độ của bê tông, giảm khả năng
chống thấm của bê tông. Đ khắc phục những nhược đi m trên, có th sử dụng
nhiều biện pháp như dùng:
- Phương pháp đầm dùi, tái chấn động bê tông: Các phương pháp này đơn
giản, dễ thi công, tiết kiệm chi phí. Tuy nhiên, phương pháp ch đáp ứng cho việc
đ bê tông thông thường.


15
- Sử dụng phụ gia: Là xu hướng mà các chuyên gia về vật liệu xây dựng đã,
đang và sẽ nghiên cứu đ khai thác tối đa ưu đi m của nó như giảm nước đ tăng
cường độ, tăng mô đun đàn hồi, tăng cường chống thấm, tăng cường tính linh hoạt
(giảm sự đầm dùi) sử dụng cho kết cấu bố trí sắt thép dày. Bê tông sử dụng phụ gia

được sử dụng rộng rãi hiện nay, đáp ứng yêu cầu chế tạo các kết cấu có khả năng
chịu lực cao, các kết bê tông có nhịp lớn …


16

CHƢƠNG 2
CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG
2.1. CƢỜNG Đ CỦA BÊ TÔNG
2.1 1 K á n ệm
- Cường độ là một đặc trưng cơ bản, phản ánh khả năng của bê tông chống lại
sự phá hoại gây ra dưới tác dụng của tải trọng. Thường căn cứ vào cường độ đ
phân biệt các loại bê tông.
- Cường độ tiêu chuẩn là cường độ của bê tông khi mẫu được chế tạo và
dưỡng hộ ở điều kiện tiêu chuẩn và thử ở tu i quy định.
- Trong kết cấu xây dựng, bê tông có th làm việc ở những trạng thái khác
nhau: Nén, kéo, uốn, trượt… Trong đó bê tông làm việc ở trạng thái nén là tốt nhất
và đó cũng là yếu tố đặc trưng nhất cho cường độ bê tông. Khả năng chịu kéo của
bê tông rất kém ch bằng
÷
khả năng chịu nén.
- Do bê tông có cấu tạo phức tạp nên khi chịu lực, trong mẫu bê tông xuất hiện
các trạng thái ứng suất phức tạp. Nhìn chung mẫu bị phá hoại chủ yếu là do ứng
suất kéo ngang.
- Cường độ của bê tông phụ thuộc vào thành phần và cấu trúc của nó. Đ xác
định cường độ của bê tông phải làm các thí nghiệm, thí nghiệm phá hoại mẫu là
phương pháp xác định cường độ một cách trực tiếp và dùng ph biến. Ngoài ra có
th dùng các phương pháp gián tiếp: Siêu âm, ép l m viên bi trên bề mặt bê tông,…,
và có th thực hiện trên kết cấu.
2.1.2. Cƣ n ộ ị nén ủ bê ôn (Rn)

- Mẫu có th chế tạo bằng các cách khác nhau: Lấy h n hợp bê tông đã được
nhào trộn đ đúc mẫu hoặc dùng thiết bị chuyên dùng khoan lấy mẫu từ kết cấu có
sẵn.
- Mẫu đúc từ h n hợp bê tông có hình dáng là khối vuông cạnh a (a =
;
;
mm), khối hình trụ có đáy vuông hoặc tròn.