Ảnh hưởng của tro bay, Silicafume và môi trường dưỡng hộ đến cường độ chịu nén của bê tông

Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, NUCE 2020. 14 (3V): 60–72

ẢNH HƯỞNG CỦA TRO BAY, SILICAFUME VÀ MÔI TRƯỜNG
DƯỠNG HỘ ĐẾN CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG
Nguyễn Văn Chínha,∗, Đặng Công Thuậta
a

Khoa Xây dựng dân dụng và công nghiệp, Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng,
số 54 đường Nguyễn Lương Bằng, quận Liên Chiểu, Đà Nẵng, Việt Nam
Nhận ngày 30/03/2020, Sửa xong 11/06/2020, Chấp nhận đăng 22/06/2020

Tóm tắt
Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của tro bay, silicafume và môi trường dưỡng hộ
đến cường độ chịu nén của bê tông. Trong đó, xi măng được thay thế bởi tro bay và silicafume lần lượt theo các
tỉ lệ khác nhau tối đa 20%. Các mẫu bê tông được dưỡng hộ trong hai môi trường không khí và nước. Tiến hành
khảo sát độ sụt, khối lượng thể tích và cường độ chịu nén của bê tông trong thời gian 90 ngày, kết quả chỉ ra
rằng tro bay làm tăng trong khi silicafume làm giảm độ sụt của hỗn hợp bê tông. Ngoài ra silicafume còn góp
phần giảm khối lượng thể tích của bê tông. Trong cả hai môi trường dưỡng hộ thì 20% xi măng được thay thế
bởi tro bay và silicafume giảm cường độ chịu nén của bê tông và đạt tối đa 93% cường độ chịu nén so với mẫu
đối chứng tại 90 ngày, trong khi đó 5% silicafume làm tăng cường độ chịu nén của bê tông. Cường độ chịu nén
của bê tông có và không có tro bay hay silicafume thay thế xi măng khi được dưỡng hộ trong nước lớn hơn so
với các mẫu bê tông tương ứng dưỡng hộ trong môi trường không khí, tỉ lệ cường độ giữa hai môi trường dưỡng
hộ dao động trong khoảng từ 1,2 đến 1,7. Sai lệch lớn nhất về cường độ chịu nén giữa hai môi trường dưỡng hộ
là khi sử dụng 20% tro bay để thay thế xi măng, trong khi đó sự khác biệt là nhỏ nhất khi 10% silicafume được
sử dụng để thay thế xi măng.
Từ khoá: tro bay; silicafume; môi trường dưỡng hộ; cường độ chịu nén; độ sụt; khối lượng riêng.
EFFECT OF FLY ASH, SILICAFUME AND CURING ENVIRONMENTS ON THE COMPRESSIVE
STRENGTH OF CONCRETE
Abstract
The paper studied the effect of fly ash, silicafume and curing environments on the compressive strength of
concrete. Portland cement was replaced by fly ash and silicafume at different proportions of up to 20%. Samples

were cured in water and in the laboratory conditions. Slump, density, and compressive strengths up to 90 days
were investigated. The results show that fly ash increases, but silicafume reduced the workability of fresh
concrete. In addition, silicafume decreases the density of hardened concrete. Both curing environments, 20%
of Portland cement replaced by fly ash and silicafume reduces the compressive strength as it was up to 93% of
the control samples at 90 days, while 5% of silicafume improved the compressive strength. The compressive
strength of concrete with or without fly ash and silicafume cured in water are higher than that cured in laboratory
condition. The ratio of compressive strength cured in both environments are in the range of 1.2 to 1.7. The
biggest variation of compressive strength of concrete in two curing environments is obtained when 20% fly ash
was used to replace Portland cement whereas the smallest difference is found when 10% silicafume was used
to replace Portland cement.
Keywords: fly ash; silicafume; curing environments; slump; density; compressive strength.
c 2020 Trường Đại học Xây dựng (NUCE)

∗

Tác giả đại diện. Địa chỉ e-mail: (Chính, N. V.)

60


Chính, N. V., Thuật, Đ. C. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

1. Giới thiệu
Bê tông là vậy liệu xây dựng thông dụng phổ biến trên toàn thế giới. Tuy nhiên công nghệ sản
xuất xi măng sản sinh ra lượng lớn khí thải CO2 gây ô nhiễm môi trường. Do đó, xu hướng phát triển
và sử dụng vật liệu thải thay thế xi măng đang phát triển mạnh. Những loại vật liệu thay thế thông
dụng được sử dung như tro bay và silica fume đang trở nên càng phổ biến bởi vì nó không chỉ sử dụng
trong ngành công nghệ sản xuất bê tông mà còn góp phần giảm các tác động có hại cho môi trường.
Silicafume là vật liệu siêu mịn, chứa SiO2 vô định hình, thu được trong quá trình sản xuất silic và
hợp kim silic bằng hồ quang. Silicafume là phụ gia khoáng hoạt tính cao. Trong bê tông, silicafume

có thể phân bố ở khoảng trống giữa các hạt xi măng và tham gia phản ứng với các sản phẩm thủy hóa
xi măng hình thành các khoáng mới. Nhờ đó có thể cải thiện được cấu trúc, độ chống thấm, cường độ,
độ bền lâu và khả năng bảo vệ cốt thép của bê tông trong các môi trường xâm thực [1, 2].
Tro bay là sản phẩm bụi khí dạng hạt mịn thu được từ quá trình đốt than đá ở các nhà máy nhiệt
điện. Nó được thu gom từ buồn đốt qua ống khói nhà máy, trong đó các thành phần tạp chất bị loại bỏ.
Tro bay là một loại pozzolan nhân tạo với thành phần chính tạo hiệu ứng pozzolan là các silic oxit,
nhôm oxit. Ngày nay tro bay được sử dụng rộng rãi làm vật liệu thay thế một phần xi măng trong bê
tông, góp phần lớn vào việc nâng cao giá trị kinh tế và môi trường, đặc biệt giảm lượng khi thải CO2
[3–7]. Tro bay sử dụng thay thế một phần xi măng làm tăng độ linh động bê tông tươi, giảm nhiệt thủy
hóa xi măng, nâng cao khả năng chống xâm thực axit, xâm thực sulfat và khả năng chống ăn mòn cốt
thép trong bê tông [5, 8–12]. Ngoài ra việc sử dụng tro bay làm giảm độ rỗng của bê tông và tăng khả
năng chống thấm [13, 14].
Môi trường dưỡng hộ là một trong những nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến cường độ chịu nén
của bê tông. Việc dưỡng hộ được tiến hành ngay sau khi đúc mẫu, nó liên quan đến quá trình đảm bảo
điều kiện nhiệt độ và độ ẩm môi trường cần thiết nhằm hạn chế việc mất nước trong quá trình thủy
hóa của xi măng. Việc dưỡng hộ phù hợp giúp bảo đảm độ ẩm môi trường thuận lợi cho quá trình
thủy hóa xi măng, vì thế sẽ giảm độ rỗng vữa xi măng [15–17]. Nhiều nghiên cứu trước đây chỉ ra
rằng hiệu quả của việc dưỡng hộ phụ thuộc vào cách thức dưỡng hộ, độ đặc chắc của loại bê tông,
môi trường và thời gian dưỡng hộ [18–21].
Bài báo nghiên cứu sự ảnh hưởng tổng hợp của thành phần cấp phối bê tông trong đó xi măng
được thay thế bởi tro bay và silicafume lần lượt theo các tỉ lệ khác nhau tối đa 20% và môi trường
dưỡng hộ đến cường độ chịu nén lâu dài của bê tông. Các mẫu bê tông được dưỡng hộ trong hai môi
trường không không khí và nước. Các thông số kỹ thuật được khảo sát bao gồm độ sụt bê tông, khối
lượng thể tích và cường độ chịu nén đến 90 ngày.
2. Chương trình thí nghiệm
2.1. Vật liệu
Các loại vật liệu địa phương được sử dụng trong nghiên cứu này. Loại cát sử dụng là cát Diên
Khánh, Nha Trang có thành phần cỡ hạt như trình bày ở Hình 1 đáp ứng yêu cầu kỹ thuật theo TCVN
7570:2006 [22]. Các đặc tính cơ lý của cát sông Duyên Khánh được trình bày tại Bảng 1, so với TCVN
7570-2006 thì loại cát được sử dụng có mô đun độ lớn nằm trong khoảng 2,0 đến 3,3 nên được xếp

vào loại cát thô.
Cốt liệu lớn là đá 1-2 cm tại Hòn Ngang (Nha Trang) có thành phần cỡ hạt được trình bày ở Hình
2 đáp ứng yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 7570:2006 [22]. Các chỉ tiêu cơ lý của đá Hòn Ngang cũng
được trình bày ở Bảng 2 đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 7570:2006 [22].
61


trình bày ở Hình 2 đáp ứng yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 7570-2006 [22]. Các chỉ tiêu
cơ lý của đá Hòn Ngang cũng được trình bày ở Bảng 2 đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật
theo TCVN 7570-2006 [22].

Phần trăm khối lượng tích lũy (%)

Chính, N. V., Thuật, Đ. C. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

Kích thước sàng (mm)
0.00
0

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

10

20
30
40
50

Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2020
Cát Diên Khánh

60
70

Hình 1. Thành phần cỡ
hạt
Giới
hạncát
dướiDiên
TCVNKhánh
7570-2006

80
Giới hạn trên TCVN 7570-2006

90
100

Thành
phần cỡ
hạt Trang
cát Diên Khánh
Bảng 1. Đặc tính cơ lýHình

cát 1.
Diên
Khánh,
Nha

Chỉ tiêu Bảng
thí nghiệm
vị Khánh, NhaKết
quả
1. Đặc tính cơ lý Đơn
cát Diên
Trang
Mô đun độ lớn của cát Mđl
Tổng hàm lượng bụi sét
Mô đun
độ lớn
củathể
cát tích
Mđl xốp
Khối
lượng
Tổng hàm lượng bụi sét
Khối lượng thể tích bão hòa
Khối lượng thể tích xốp
Khối Khối
lượng lượng
thể tíchthể
bãotích
hòakhô
Khối Khối

lượng lượng
thể tíchriêng
khô
hútriêng
nước
Khối Độ
lượng
Độ hút
nướclượng tạp chất hữu cơ
Hàm
Chỉ tiêu thí nghiệm

3

%
kg/m-3
%
g/cm3 3
kg/m
3
g/cm
g/cm3
3
g/cm
g/cm3
%
g/cm3
-%

Hàm lượng tạp chất hữu cơ

Phần trăm khối lượng tích lũy (%)

5

10

3,04
Kết quả
1,13
3,04
1493,87
1,13
2,58
1493,87
2,54
2,58
2,65
2,54
1,61
2,65
1,61
Sáng hơn mầu chuẩn

Đơn vị

-

15

Sáng hơn mầu chuẩn

Kích thước sàng (mm)
20
25

30

35

40

0
10
20
30
40
50

Đá Hòn Ngang (Nha Trang)

60

Giới hạn dưới TCVN 7570-2006

70
80

Giới hạn trên TCVN 7570-2006

90
100

Hình 2. Thành phần cỡ hạt đá Hòn Ngang (Nha Trang)

Hình 2. Thành phần cỡ hạt đá Hòn Ngang (Nha Trang)
Xi măng được sử dụng là loại Nghi Sơn PCB40 có các thông số kỹ thuật được trình bày ở Bảng 3,
đáp ứng TCVN 6260:2009 [23].
62

Bảng 2. Các chỉ tiêu cơ lý của đá Hòn Ngang (Nha Trang)
Chỉ tiêu thí nghiệm

Đơn vị

Kết quả


Chính, N. V., Thuật, Đ. C. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

Bảng 2. Các chỉ tiêu cơ lý của đá Hòn Ngang (Nha Trang)

Chỉ tiêu thí nghiệm

Đơn vị

Kết quả

Tỷ lệ hạt thoi dẹt
Khối lượng thể tích xốp

Khối lượng thể tích bão hòa
Khối lượng thể tích khô
Khối lượng riêng
Độ hút nước
Độ hổng
Độ ép vỡ trong xy lanh

%
kg/m3
g/cm3
g/cm3
g/cm3
%
%
%

9,8
1371,6
2,7
2,7
2,7
0,6
49,2
7,4

Bảng 3. Các chỉ tiêu cơ lý xi măng Nghi Sơn PCB40

Chỉ tiêu cơ lý

Đơn vị

Kết quả

TCVN 6260:2009

Độ mịn
Lượng nước tiêu chuẩn
Thời gian bắt đầu đông kết
Thời gian kết thúc đông kết
Độ ổn định thế tích theo pp Le Chaterlier
Cường độ nén mẫu thử lúc 3 ngày
Cường độ nén mẫu thử lúc 28 ngày
Hàm lượng SO3

%
%
phút
phút
mm
MPa
MPa
%

1,3
30,0
95
155
<1
29,6
44,4

1,72

≤ 10
≥ 45
≤ 420
≤ 10
≥ 18
≥ 40
≤ 3,5

Tro bay dùng cho bê tông và vữa xây dựng cần đáp ứng chỉ tiêu chất lượng quy định theo TCVN
10302:2014 - Phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tông, vữa xây và xi măng [24]. Tro bay sử dụng
trong chương trình thí nghiệm này là tro bay nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân (Bình Thuận) với các thông
số kỹ thuật thể hiện trong Bảng 4 đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 10302:2014 [24] và được
xếp vào loại F vì có tổng hàm lượng ôxit SiO2 + Al2 O3 + Fe2 O3 > 70%.
Bảng 4. Đặc tính vật lý và thành phần hóa học của tro bay Vĩnh Tân

Chỉ tiêu kỹ thuật

Kết quả

TCVN 10302:2014

Độ mịn (%)
Độ mất khi nung (%)
Độ ẩm (%)
SiO2 (%)
Fe2 O3 (%)
Al2 O3 (%)
SO3 (%)

CaO
MgO
ZnO
MnO
TiO2
Na2 O

23,5
5,9
0,04
48,1
17,1
15,8
0,15
12,2
2,18
0,01
0,08
0,69
0,93

≤ 25
≤ 12
≤3

63


Chính, N. V., Thuật, Đ. C. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

Silica fume dạng bột do Công ty TNHH Xuất nhập khẩu Tổng hợp Vi Khanh cung cấp có các đặc
tính lý hóa như Bảng 5, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 8827:2011 [25].
Bảng 5. Đặc tính vật lý và thành phần hóa học của Silicafume

Chỉ tiêu

Đơn vị

Kết quả

TCVN 8827:2011

Hàm lượng SiO2
Độ ẩm
Độ mất khi nung
Độ mịn (sàng 45 µm)
Bề mặt riêng

%
%
%
%
m2 /g

92,2
0,80
4,1
1,2
15,27

≥ 85,0
≤ 3,0
≤ 6,0
≤ 10
≥ 12

2.2. Thành phần cấp phối của các hỗn hợp bê tông
Thành phần tỉ lệ cấp phối bê tông được trình bày trong Bảng 6 với hệ số tổng bột (chất kết dính)
bằng 1. Có 6 loại cấp phối, trong đó M1 là mẫu đối chứng không sử dụng tro bay và silicafume. Tro
bay và silicafume được sử dụng để thay thế một phần xi măng theo các tỉ lệ khối lượng tương ứng là
20%, 10% và 5%. Các tỉ lệ khối lượng thay thế này được lựa chọn dựa trên các nghiên cứu trước đó
về tro bay và silicafume đã được thực hiện [1, 11–13, 20, 26].
Bảng 6. Thành phần cấp phối của các hỗn hợp bê tông

Thành phần vật liệu theo xi măng
Tên mẫu
M1 (100,0,0)
M2 (80,20,0)
M3 (80,10,10)
M4 (80,0,20)
M5 (90,0,10)
M6 (95,0,5)

Xi măng

Tro bay

Silicafume

1

0,8
0,8
0,8
0,9
0,95

0
0,2
0,1
0
0
0

0
0
0,1
0,2
0,1
0,05

Đá 1-2

Cát

Nước/XM

3
3
3
3

3
3

2
2
2
2
2
2

0,55
0,55
0,55
0,55
0,55
0,55

2.3. Đúc mẫu và dưỡng hộ mẫu
Cốt liệu trước khi đúc mẫu được phơi khô, đảm bảo các mẻ được trộn cùng một điều kiện. Các
loại xi măng, tro bay, silicafume, đá, cát được trộn trong vòng 10 phút để các loại vật liệu phân bố
đều, sau đó nước được đổ dần dần vào thành phần hỗn hợp và trộn đều trong vòng 10 phút tiếp theo
nhằm đảm bảo sự đồng đều của hỗn hợp bê tông. Với mỗi thành phần cấp phối, 39 mẫu hình lập
phương cạnh 100 mm được đúc. Trong đó 9 mẫu được dùng để xác định khối lượng thể tích bê tông ở
các trạng thái bão hòa nước (ký hiệu SAT), sau khi đúc mẫu 24h (AR), làm khô trong lò sấy (DR); 15
mẫu 100 × 100 × 100 mm được đúc và ngâm nước sau 24h đúc mẫu để xác định cường độ chịu nén
tại các thời điểm 1, 7, 28, 56, 90 ngày (Hình 3(a)); 15 mẫu được dưỡng hộ trong phòng thí nghiệm
(T = 30◦C) để xác định cường độ chịu nén tại các thời điểm 1, 7, 28, 56, và 90 ngày (Hình 3(b)).

64

100x100x100
mm
được
đúc
ngâm
nước
24h
mẫu
định
cường
chịu
100x100x100
mm
được
đúc
vàvà
ngâm
nước
sausau
24h
đúcđúc
mẫu
để để
xácxác
định
cường
độ độ
chịu
nén

thời
điểm
ngày
(Hình
3a);
mẫu
được
dưỡng
trong
nén
tạitại
cáccác
thời
điểm
1, 1,
7, 7,
28,28,
56,56,
9090
ngày
(Hình
3a);
1515
mẫu
được
dưỡng
hộ hộ
trong
o
o

phòng
nghiệm
(T=30
định
cường
chịu
thời
điểm
1, 28,
7, 28,
phòng
thíthí
nghiệm
(T=30
C)C)
đểđể
xácxác
định
cường
độđộ
chịu
nénnén
tạitại
cáccác
thời
điểm
1, 7,
Chính,
ngày
(Hình

3b). N. V., Thuật, Đ. C. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
56,56,
vàvà
9090
ngày
(Hình
3b).

(a) Môi trường nước

(b) Môi trường không khí

a) a)
Môi
trường
nước
Môi
trường
nước

b) b)
Môi
trường
không
khíkhí
Môi
trường
không

Hình 3. Dưỡng hộ bê tông

Hình
3. 3.
Dưỡng
hộhộ
bê bê
tông
Hình
Dưỡng
tông

2.4.
Thí
nghiệm
xácxác
định
độ
sụt
2.4.
Thí
nghiệm
định
2.4.
Thí
nghiệm
xác
định
độđộ
sụtsụt
Độ
sụtcủa

của
bêbê
tông
được
thíthí
nghiệm
dựa theo
tiêu
chuẩn
TCVN
3106:1993
[27].
Độ sụt của
hỗn
ĐộĐộ
sụtsụt
bê
tông
được
nghiệm
dựa
theo
tiêu
chuẩn
TCVN
3106:1993
[27].
của
tông
được

thí
nghiệm
dựa
theo
tiêu
chuẩn
TCVN
3106:1993
[27].
hợp
bê
tông
được
xác
định
ngay
sau
khi
trộn
bê
tông.
Số
liệu
đo
được
làm
tròn
đến
0,5
cm.

sụt của hỗn hợp bê tông được xác định ngay sau khi trộn bê tông. Số liệu đo được

ĐộĐộ sụt của hỗn hợp bê tông được xác định ngay sau khi trộn bê tông. Số liệu đo được
làm
tròn
đến
0,50,5
cm.
làm
tròn
cm.định khối lượng thể tích của bê tông
2.5.
Thíđến
nghiệm
xác
Thínghiệm
nghiệm
xác
định
khối
lượng
thể
được
thực
hiện
theo tiêu chuẩn BS EN 12390-7:2009:
2.5.
ThíThí
nghiệm
xácxác

định
khối
lượng
thểtích
tích
củacủa
bê bê
tông
2.5.
định
khối
lượng
thể
tích
tông

Thí nghiệm bê tông - Phần 7: Khối lượng thể tích của bê tông [28]. Khối lượng thể tích của bê tông
được
xácnghiệm
định 3xác
loại
bao
gồm
khối
lượngthể
thể
tích
của
bê thực
tông

ngay
sau
khi
tháo
mẫu
ở 1BS
ngày
tuổi
Thí
nghiệm
định
khối
lượng
tích
được
hiện
theo
tiêu
chuẩn
EN
Thí
xác
định
khối
lượng
thể
tích
được
thực
hiện

theo
tiêu
chuẩn
BS
EN
(AR)
và
khối
lượng
thể
tích
bão
hòa
nước
sau
khi
ngâm
mẫu
trong
nước
28
ngày
(SAT)
và
mẫu
dưỡng
12390-7:2009:
Thí
nghiệm
bêbê

tôngPhần
7: 7:
Khối
lượng
thểthể
tíchtích
củacủa
bê bê
tông
[28].
Khối
12390-7:2009:
Thí
nghiệm
tôngPhần
Khối
lượng
tông
[28].
Khối
hộ khô trong lò sấy (DR) tại thời điểm 28 ngày.

lượng
thểthể
tích
của
bêbê
tông
được
xácxác

định
3 loại
baobao
gồm
khối
lượng
thểthể
tíchtích
củacủa
bê bê
tông
lượng
tích
của
tông
được
định
3 loại
gồm
khối
lượng
tông
2.6.
Thí
nghiệm
xác
định
cường
độ
chịu

nén
của
bê
tông
ngay
sausau
khikhi
tháo
mẫu
ở 1ở ngày
tuổi
(AR)
vàvà
khối
lượng
thểthể
tíchtích
bãobão
hòahòa
nước
sausau
khikhi
ngay
tháo
mẫu
1 ngày
tuổi
(AR)
khối
lượng

nước
Cường
độ chịu
nén
bê
tông
đượcvà
xác
định
theo
tiêuhộ
chuẩn
Việt
Nam
3118:1993
- thời
Bê
ngâm
mẫu
trong
nước
28của
ngày
(SAT)
mẫu
dưỡng
khôkhô
trong
lòTCVN
sấysấy

(DR)
tại tại
thời
ngâm
mẫu
trong
nước
28
ngày
(SAT)
và
mẫu
dưỡng
hộ
trong
lò
(DR)
tông nặng – Phương pháp xác định cường độ chịu nén [29]. Cường độ nén từng viên mẫu bê tông (R)
điểm
2828
ngày.
điểm
ngày.
được tính bằng MPa. Máy nén mẫu điện tử TYA-300 được sử dụng. Tốc độ gia tải được sử dụng từ
2
2
4 daN/cm
/s đến
daN/cm
/s. độ chịu nén của bê tông

Thí
nghiệm
xác6định
cường

2.6.
2.6. Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của bê tông

Cường
độvà
chịu
nén
củacủa
bêbê
tông
được
xácxác
định
theo
tiêutiêu
chuẩn
Việt
Nam
TCVN
Cường
độ
chịu
nén
tông
được

định
theo
chuẩn
Việt
Nam
TCVN
3.
Kết quả
thảo
luận
3118:
1993- BêBê
tông nặng
– Phương pháp xác định cường độ chịu nén [29]. Cường độ
3118:
3.1. 1993Độ sụt hỗn tông
hợp bênặng
tông – Phương pháp xác định cường độ chịu nén [29]. Cường độ
nén
từng
viên
mẫu
bêbê
tông
(R)(R)
được
tính
bằng
MPa.
Máy

nénnén
mẫu
điện
tử tử
TYA-300
nén
từng
viên
mẫu
tông
được
tính
bằng
MPa.
Máy
mẫu
điện
TYA-300
Độ sụt của các hỗn hợp bê tông được đo và thể hiện ở Hình2 4. Nhìn chung, độ sụt
tăng
khi tro bay
2
2
được
sửsử
dụng.
Tốc
độđộ
giamăng
tảitải

được
sử
dụng
từsilicafume
4 daN/cm
/s2sử
đến
6 daN/cm
/s.xi
được
Tốc
gia
được
sử
dụng
từ
4 daN/cm
/s dụng
đến
6đểdaN/cm
/s.
được
sửdụng.
dụng
để
thế
xi
nhưng
giảm
khi

có
được
thay thế
măng. Trong
khi độ sụt của hỗn hợp bê tông mẫu đối chứng M1 là 5,5 cm, độ sụt của 20% tro bay thay thế xi măng
3. 3.
Kết
quả
vàvà
thảo
luận
Kết
quả
thảo
luận

(M2) là 6 cm. Độ sụt của các hỗn hợp bê tông có silicafume thay thế xi măng theo các tỉ lệ 20%, 10%,
5% sụt
lần lượt
làhợp
3,5 bê
cm,tông
4,0 cm và 5,5 cm. Sự tăng độ sụt do tro bay thay thế xi măng được giải thích
3.1.
Độ
hỗn
3.1.
Độ sụt
hỗn
hợp bê

tông
bởi sự sai khác về hình dạng cầu của tro bay và hình dạng góc cạnh của xi măng làm việc hút nước
của tro bay thấp hơn xi măng [30]. Ngược lại diện tích bề mặt của silicafume lớn hơn xi măng do đó
tăng việc hút nước làm giảm độ sụt của bê tông. Ngoài ra, hỗn hợp bê tông có silicafume thường ít bị
phân tách hơn hỗn hợp bê tông không có silicafume [1].

7 7

65


Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2020

5)
5)

M
6(
95
,0
,
M
6(
95
,0
,

10
)
10

)

M
5(
90
,0
,

20
)

2
1
0

20
)

Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2020

M
4(
80
,0
,

7
6
5
74

63
52
41
30

M
M
1(
1(
10
10
0,
0,
0,
0,
0)
0)
M
M
2(
2(
80
80
,2
,2
0,
0,
0)
0)
M

M
3(
3(
80
80
,1
,1
0,
0,
10
10
)
)

Độ sụt (cm)
Độ sụt (cm)

Chính, N. V., Thuật, Đ. C. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

M
5(
90
,0
,

M
4(
80
,0
,

Hình 4. Độ sụt của các hỗn hợp bê tông

Hình 4. Độ sụt của các hỗn hợp bê tông

Độlượng
sụt của
hợp
bê tông được đo và thể hiện ở Hình 4. Nhìn chung, độ sụt
3.2. Khối
thể các
tích hỗn
của bê
tông

Hình
4. để
Độthế
sụt xi
củamăng
các hỗn
hợpgiảm
bê tông
tăng khi tro bay được sử
dụng
nhưng
khi có silicafume được sử
Khối lượng thể tích của các mẫu bê tông được trình bày ở Hình 5. Khối lượng thể tích của tất cả
dụng
để

thế
xisau
măng.
Trong
khi
sụtđo
của
hỗn
hợp
bê
tông
mẫu
đối
chứng
M1sụt
là
các
mẫuĐộ
bêthay
tôngcủa
ngay
khihợp
tháo
mẫu
ở 1độ
ngày
tuổi
không4.
đáng
kể,chung,

dao động
trong
sụt
các
hỗn
bê
tông
được
và(AR)
thể thay
hiệnđổi
ở Hình
Nhìn
độ
3
3
5,5
của
20%
trodụng
bay
thay
thếxixi
măng
(M2)
là 6mẫu
cm.
sụt
củathay
cácthế

hỗn
khoảng
từ độ
2334
kg/m
đếnsử
2476
kg/m
.thế
Khối
lượng
thể
tích của
bêĐộ
tông
khi
xi hợp
măng
tăngcm,
khi
trosụt
bay
được
để
măng
nhưng
giảm
khi
có
silicafume

được
sử
3
bằng
20%
silicafume
là
thấp
nhất
với
giá
trị
là
2334
kg/m
.
Hình
5
cũng
chỉ
ra
rằng,
khối
lượng
thể
bê
tông
có
silicafume
thay

thế
xi
măng
theo
các
tỉ
lệ
20%,
10%,
5%
lần
lượt
là
3,5
cm,
dụng để thay thế xi măng. Trong khi độ sụt của hỗn hợp bê tông mẫu đối chứng M1 là
tích của tất cả các mẫu khô (dưỡng hộ trong lò sấy đến khối lượng không đổi) sau 28 ngày tuổi (DR)
4,0
cm
5,5
cm.
tăng
sụtthay
tro bay
thay (M2)
thế xilàmăng
giảicủa
thích
bởi
sai

3do thế
5,5đổi
cm,từvà
độ
sụtkg/m
của3Sự
20%
trođộ
bay
xi măng
6phần
cm.được
Độ giảm
sụt
các
hỗnsự
hợp
thay
2287
đến 2772
kg/m
. Silicafume
và tro bay góp
làm
khối
lượng
thể
tích
khác
về có

hình
dạng
cầu thay
của
tro
và hình
dạng
góc
của
xi (DR)
măng
làmlượt
việc
của
tông,
khi
hàm lượng
silicafume
tăng
thì
khối
lượng
thể
tích
khô
và
đạt
giá
trị
nhỏ

bêbê
tông
silicafume
thếbay
xi măng
theo
các
tỉ lệcạnh
20%,
10%,
5% giảm
lần
làhút
3,5nước
cm,
3
của
tro20%
bay5,5
thấp
xi
măng
[30].
diện
bềtrị
mặt
củagiải
silicafume
lớn
nhất

silicafume
sử
để Ngược
thay
thếlại
xi
măng
với
giá
là
2287
kg/m
. Khối
lượng
4,0khi
cm
và
cm.hơn
Sựđược
tăng
độdụng
sụt
do
tro bay
thay
thếtích
xi măng
được
thích
bởi

sựhơn
saithể
tích
của
tất
cả
các
mẫu
bão
hòa
nước
(ngâm
nước
đến
khối
lượng
không
đổi)
tại
28
ngày
tuổi
(SAT)
xi
măng
do đó
tăng
việc
giảm
độgóc

sụtcạnh
của bê
Ngoài
hỗn
bê
khác
về hình
dạng
cầu
củahút
tro nước
bay vàlàm
hình
dạng
củatông.
xi măng
làmra,
việc
húthợp
nước
gần như chênh lệch rất bé. Trong khi khối lượng thể tích bé nhất của AR và DR là mẫu M4 có 20%
tông
có bay
silicafume
thường
ít bị[30].
phânNgược
tách hơn
có silicafume
[1].

của tro
thấp hơn
xi măng
lạihỗn
diệnhợp
tíchbêbềtông
mặtkhông
của silicafume
lớn hơn

2500

2450
2550
2400
2500
2350

AR

2450
2300
2400
2250

DR
SAT
AR

2350

2200
2300
2150

5)
95
,0
,
5)

M
6(
M
6(
95
,0
,

10
)
90
,0
,

10
)

M
5(

80
,0
,
80
,0
,

20
)

M
4(

90
,0
,

20
)

)
,1
0
80
,1
0

,1
0)

M
3(
80
,1
0

,0
)

M
3(

M
2(
80
,2
0

SAT

M
5(

M
4(

Hình 5. Khối lượng thể tích của bê tông
M
2(

M
1(

10
0,
0,
0)

2150

80
,2
0

,0
,0
)
10
0

2200

,0
)

DR

2250

M

1(

Khối lượng
thể lượng
tích (kg/m3)
Khối
thể tích (kg/m3)

silicafume được dùng thay thế xi măng, thì khối lượng thể tích nhỏ nhất của mẫu bảo hòa nước (SAT)
xi măng
do
đó
việc
hút bê
nước
độSosụtsánh
củavới
bêmẫu
tông.
Ngoài
hỗn
hợp
tương
ứng
M3tăng
có
silicafume
vàlàm
10%giảm
tro bay.

bê tông
bãora,
hòa
nước
có bê
20%
3.2.
Khốimẫu
lượng
thể10%
tích
của
tông
silicafume
(M4), mẫu M3
(10%íttro
vàtách
10%hơn
silicafume)
cóbê
khối
lượng
thể tích
bão hòa nước
nhỏ
tông có silicafume
thường
bị bay
phân
hỗn hợp

tông
không
có silicafume
[1].
hơn chứng tỏ hút nước ít hơn hay nói cách khác là tăng khả năng chống thấm nước hơn. Nguyên nhân
lượng
của mẫu
bê tông
có3.2.
thể Khối
là do 10%
trothể
baytích
có trong
bê tông M3. Điều này phù hợp với các nghiên cứu trước đó khi
2550
tro bay góp phần tăng khả năng chống thấm nước của bê tông [13].

Khối lượng thể tích của các mẫu bê tông được trình bày ở Hình 5. Khối lượng thể
Hình 5. Khối lượng thể tích của bê tông
Hình
Khốisau
lượng
thể tích
tôngtuổi (AR) thay đổi không
tích của tất cả các mẫu bê
tông5.ngay
khi tháo
mẫucủa
ở 1bê

ngày
66 3 đến 2476 kg/m3. Khối lượng thể tích
đáng Khối
kể, dao
động
khoảng
từ 2334
kg/m
lượng
thểtrong
tích của
các mẫu
bê tông
được trình bày ở Hình 5. Khối lượng thể
tích của tất cả các mẫu bê tông ngay sau khi tháo mẫu ở 1 ngày tuổi (AR) thay đổi không
3
8
đáng kể, dao động trong khoảng từ 2334 kg/m
đến 2476 kg/m3. Khối lượng thể tích


Chính, N. V., Thuật, Đ. C. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

Trong cả ba trường hợp thì silicafume làm giảm khối lượng thể tích của bê tông. Điều này phù hợp
với nghiên cứu trước đó [31]. Khối lương thể tích của các mẫu bê tông có 20%, 10% và 5% silicafume
thay thế xi măng lần lượt là 2334 kg/m3, 2461 kg/m3 , 2476 kg/m3 cho mẫu AR và 2287 kg/m3 , 2379
kg/m3 , 2438 kg/m3 cho mẫu DR và 2445 kg/m3 , 2453 kg/m3 , 2481 kg/m3 cho mẫu hòa nước SAT.
Sự giảm khối lượng thể tích do silicafume được cho là do khối lượng thể tích của silicafume nhỏ hơn
póc-lăng xi măng. Trong khi khối lượng thể tích của silicafume là từ 2,2 g/cm3 đến 2,5 g/cm3 thì khối
lượng thể tích của xi măng póc lăng là 3,15 g/cm3 [26].

3.3. Ảnh hưởng silicafume, tro bay và môi trường dưỡng hộ đến cường độ chịu nén của bê tông

a. Ảnh hưởng của silicafume và tro bay đến cường độ chịu nén của bê tông khi được dưỡng hộ trong
nước
Hình 6 thể hiện cường độ chịu nén của mẫu bê tông đối chứng M1 và các mẫu bê tông có tro bay
và/ hoặc silicafume thay thế một phần xi măng khi được dưỡng hộ trong nước. Nhìn chung 20% xi
măng được thay thế bởi tro bay và silicafume làm giảm cường độ chịu nén của bê tông. Đến thời điểm
28 ngày tuổi, cường độ chịu nén của mẫu bê tông có 20% tro bay thay thế xi măng (M2) là nhỏ nhất
(33,79 MPa) bằng 79% cường độ chịu nén mẫu đối chứng M1 (42,52 MPa). Việc giảm cường độ của
bê tông có 20% tro bay Vĩnh Tân thay thế xi măng (M2) so với mẫu đối chứng phù hợp với các nghiên
cứu trước đó vì tro bay làm giảm cường độ sớm của bê tông nhưng bê tông có tro bay tiếp tục gia
tăng cường độ theo thời gian do các phản ứng hóa học tiếp tục diễn ra đến 6 tháng hoặc thậm chí lâu
hơn và vì thế bê tông có tro bay có cường độ cuối cùng cao hơn so với mẫu đối chứng không có tro
bay [32]. Điều này phù hợp với kết quả nghiên cứu trong bài báo này khi cường độ bê tông có tro bay
tiếp tục tăng dần đến thời điểm khảo sát 90 ngày, mặc dù còn thấp hơn mẫu đối chứng nhưng dự đoán
cường độ bê tông có 20% tro bay (M2) tiếp tục tăng sau thời gian dưỡng hộ lớn hơn 90 ngày. Sự tăng
cường độ lâu dài theo thời gian của bê tông có tro bay là do phản ứng pozzolanic giữa Ca(OH)2 sinh
ra từ phản ứng thủy hóa xi măng póc lăng tiếp tục phản ứng với silica oxide (SiO2 ) có trong tro bay
để tạo gel C – S – H góp phần gia tăng cường độ như được thể hiện trong phương trình (1), (2) [33].
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2020
Ngoài ra, tốc độ gia tăng cường độ lâu dài của bê tông có tro bay phụ thuộc vào loại tro bay, thành
phần hóa học, độ mịn và tỉ lệ tro bay thay thế xi măng [32] và tỉ lệ nước/chất kết dính [12].
50

Cường độ chịu nén (MPa)

45
40
35
30

25

M1(100,0,0)-W
M3(80,10,10)-W
M5(90,0,10)-W

20
15

M2(80,20,0)-W
M4(80,0,20)-W
M6(95,0,5)-W

10
5
0
0

20

40

60

80

100

Tuổi (ngày)

Hình 6. Cường độ chịu nén bê tông khi dưỡng hộ trong nước

Hình 6. Cường độ chịu nén bê tông khi dưỡng hộ trong nước
67bê tông đối chứng M1 và các mẫu bê tông
Hình 6 thể hiện cường độ chịu nén của mẫu

có tro bay và/ hoặc silicafume thay thế một phần xi măng khi được dưỡng hộ trong
nước. Nhìn chung 20% xi măng được thay thế bởi tro bay và silicafume làm giảm cường


Chính, N. V., Thuật, Đ. C. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

2C3 S + 6H → C3 S2 H3 = 3CH

và

2C2 S + 4H → C3 S2 H3 + CH

Ca(OH)2 + SiO2 → H2 O + C − S − H

(1)
(2)

Trong khi đó tại 28 ngày cường độ chịu nén của bê tông có 20% xi măng thay thế bởi 20%
silica fume (M4), 10% silica fume (M5) và 5% silica fume (M6) lần lượt là 35,76 MPa, 38,6 MPa và
43,76 MPa tương ứng 84%, 91%, 103% cường độ chịu nén của mẫu đối chứng M1. Với hàm lượng
silicafume thay thế xi măng hợp lý thông thường 5%-10% theo khối lượng xi măng [26] thì silicafume
góp phần tăng cường độ bê tông vì SiO2 trong silicafume thêm vào sẽ phản ứng với Ca(OH)2 từ phản
ứng thủy hóa xi măng để tạo thêm gel C – S – H tương tự như phương trình (1), (2) [1, 34].
Điều này lý giải vì sao so với mẫu đối chứng M1, cường độ chịu nén của mẫu bê tông có 5%

silicafume thay thế xi măng (M6) tăng, trong khi cường độ chịu nén của mẫu bê tông có 10% silicafume (M5) và 20% silicafume (M4) giảm. Khi hàm lượng silicafume được sử dụng để thay thế xi
măng quá nhiều thì lượng xi măng bị giảm dẫn đến C – S – H tạo ra từ phương trình (1) giảm làm suy
giảm cường độ. Tuy nhiên so với các nghiên cứu đã được thực hiện trước đó [34] thì có thể chất lượng
của nguồn silicafume được sử dụng trong thí nghiệm này chưa cao dẫn đến việc tăng rất ít cường độ
chịu nén khi 5% thay thế xi măng và thậm chí là giảm cường độ chịu nén khi 10% và 20% silicafume
được sử dụng để thay thế xi măng. Điều đó cho thấy rằng tương tự như tro bay thì sự ảnh hưởng của
silicafume trong việc thay thế xi măng đối với cường độ chịu nén bê tông còn phụ thuộc lớn vào loại
silicafume trong đó các thông số như hàm lượng SiO2 , độ mịn, đóng vai trò quan trọng và cần được
tiến hành nghiên cứu sâu hơn với các loại silicafume từ các nguồn khác nhau.
Cơ chế làm việc của silicafume và tro bay trong việc thay thế xi măng gần tương tự nhau như thể
hiện ở các phương trình (1), (2). Tuy nhiên silicafume được cho là tăng cường độ ban đầu nhanh hơn
tro bay khi được sử dụng để thay thế xi măng [1, 34]. Do đó, tại 28 ngày cường độ chịu nén của bê
tông có 20% xi măng thay thế bởi 10% tro bay và 10% silicafume (M3) là 37,75 MPa tương ứng 89%
cường độ chịu nén của mẫu đối chứng M1, tăng hơn so với mẫu bê tông có 20% tro bay (M2) hoặc
20% silicafume (M4). Cơ chế làm việc chung của tro bay và silicafume trong việc thay thế xi măng
cho đến nay vẫn chưa có thông tin cụ thể [1]. Tuy nhiên các nghiên cứu đã có chỉ ra rằng việc kết hợp
giữa silicafume và tro bay góp phần tăng tốc độ phản ứng pozzolan hơn so với việc sử dụng chỉ một
mình tro bay [35] và sự phát triển cường độ lâu dài không bị ảnh hưởng vì hàm lượng CaOH tự do
vẫn đủ cho các phản ứng số (2) diễn ra [36].
Tóm lại có thể thấy tại thời điểm 28 ngày, 20% tro bay hoặc silicafume hoặc cả hai được dùng để
thay thế xi măng thì cường độ chịu nén giảm, nhưng 5% silicafume thay thế xi măng góp phần gia tăng
ít cường độ chịu nén của bê tông. Xu hướng này cũng diễn ra tương tự tại thời điểm 56 và 90 ngày. Tại
90 ngày cường độ chịu nén của các mẫu M2 (20% tro bay); M3 (10% tro bay và 10% silicafume), M4
(20% silicafume), M5 (10% silicafume) và M6 (5% silicafume) lần lượt là 40,05 MPa, 43,39 MPa,
40,34 MPa, 44,14 MPa, 46,74 MPa đạt tương ứng 86%, 93%, 86%, 94% và 100% so với mẫu đối
chứng M1 (46,73 MPa). Ngoài ra cường đô chịu nén của các mẫu bê tông tiếp tục tăng sau 28 ngày
đến 90 ngày.

b. Ảnh hưởng của silicafume và tro bay đến cường độ chịu nén của bê tông khi được dưỡng hộ trong
môi trường không khí

Hình 7 thể hiện cường độ chịu nén của mẫu bê tông đối chứng M1 và các mẫu bê tông có tro
bay và/hoặc silicafume thay thế một phần xi măng khi được dưỡng hộ trong không khí. Tương tự như
nhóm mẫu dưỡng hộ trong môi trường nước, đối với các mẫu bê tông dưỡng hộ trong môi trường
68


với việc sử dụng chỉ một mình tro bay [35] và sự phát triển cường độ lâu dài không bị
ảnh hưởng vì hàm Chính,
lượngN.CaOH
tựĐ.do
cho học
cácCông
phảnnghệ
ứng
(2) diễn ra [36]
V., Thuật,
C. vẫn
/ Tạp đủ
chí Khoa
Xâysốdựng
không khí,
20%
thế bởi
tro28
bayngày,
hoặc silicafume
làmhoặc
suy giảm
cường độ
chịucảnén

Tóm
lạixicómăng
thể được
thấy thay
tại thời
điểm
20% tro bay
silicafume
hoặc
của bê tông. Tại thời điểm 28 ngày, cường độ chịu nén của mẫu bê tông có 20% tro bay thay thế xi
hai được dùng để thay thế xi măng thì cường độ chịu nén giảm, nhưng 5% silicafume
măng là thấp nhất (22,24 MPa), đạt 74% so với mẫu đối chứng M1. Trong khi đó cường độ chịu nén
măng
gia tăng ítvàcường
độ chịu
nén của
bê tông.
Xu
hướng
củathay
mẫuthế
M3xi(10%
tro góp
bay, phần
10% silicafume)
M4 (20%
silicafume)
tương
ứng lần
lượt

là 25,1này
MPa
tương
thời
56đối
và chứng
90 ngày.
90 ngày
chịu
nén độ
củanày
và cũng
23,48diễn
MPa,rađạt
83% tự
và tại
78%
so điểm
với mẫu
M1.Tại
Nguyên
nhâncường
sự suyđộ
giảm
cường
cócác
cơ chế
tự nhưM3
trường
hợp dưỡng

trong
nước được M4
trình(20%
bày ởsilicafume),
mục 3.3a. Tuy
mẫuhoàn
M2 toàn
(20%tương
tro bay);
(10%tro
bay vàhộ
10%
silicafume),
nhiên 10% và 5% silicafume góp phần tăng cường độ chịu nén bê tông tại 28 ngày, với cường độ lần
M5 (10%silicafume) và M6 (5% silicafume) lần lượt là 40,05 MPa, 43,39 MPa, 40,34
lượt là 31,85 MPa và 33,13 MPa đạt 106% và 110% cường độ mẫu đối chứng M1 (30,12 MPa). Cơ
44,14
MPa,
46,74
đạt tươngđược
ứng sử
86%,
93%,
100% so
chếMPa,
của sự
gia tăng
cường
độMPa
khi silicafume

dụng
thay 86%,
thế xi94%
măngvà
ở trường
hợpvới
nàymẫu
tương
M1thích
(46,73
MPa).
Ngoài
ra cường
chịu cứu
néntrước
của các
mẫu
bêMặc
tôngdùtiếp
tụccác
tự đối
như chứng
được giải
ở Mục
3.3a và
phù hợp
với cácđô
nghiên
đó [26,
34].

tất cả
mẫu
bê sau
tông28
dưỡng
môi90trường
tăng
ngàyhộđến
ngày.không khí có cường độ chịu nén giảm so với dưỡng hộ trong môi
trường nước nhưng xét các mẫu cùng môi trường dưỡng hộ không khí, 10% silicafume góp phần tăng
b. Ảnh
hưởng
silicafume
và troDobay
cường
độ trường
chịu nén
củahộ
bêcótông
khi được
cường
độ chịu
nén của
so với
mẫu đối chứng.
đó đến
có thể
thấy môi
dưỡng
ảnh hưởng

nhiều
trong
môiđộ
trường
không
khítông có silicafume trong thành phần cấp phối.
đếndưỡng
sự pháthộtriển
cường
chịu nén
của bê
40

Cường độ chịu nén (MPa)

35
30
25
20

M1(100,0,0)-A
M3(80,10,10)-A
M5(90,0,10)-A

15
10

M2(80,20,0)-A
M4(80,0,20)-A
M6(95,0,5)-A

5
0
0

20

40

Tuổi (ngày)

60

80

100

Hình 7. Cường độ chịu nén bê tông khi dưỡng hộ trong không khí

Hình 7. Cường độ chịu nén bê tông khi dưỡng hộ trong không khí
Tương tự như nhóm mẫu dưỡng hộ trong nước, xu hướng tương tự cũng diễn ra cho cường độ chịu
Hình
7 thể
hiệntại
cường
củangày
mẫucường
bê tông
đối chứng
các

bêtro
nén của các
mẫu
bê tông
56 vàđộ
90 chịu
ngày.nén
Tại 90
độ chịu
nén củaM1
các và
mẫu
M2mẫu
(20%
tông
có(10%
tro bay
silicafume
thay
mộtsilicafume),
phần xi măng
được
dưỡng hộ
bay);
M3
tro và/
bay hoặc
và 10%
silicafume),
M4thế

(20%
M5 khi
(10%
silicafume)
và trong
M6 (5%
silicafume)
lầnTương
lượt là 23,63MPa,
26,1mẫu
MPa,
24,48hộ
MPa,
34,2
MPa,
35,53nước,
MPa đối
đạt tương
ứng
71%,
không khí.
tự như nhóm
dưỡng
trong
môi
trường
với các
mẫu
79%,
74%,

103%
và
107%
so
với
mẫu
đối
chứng
M1
(33,08
MPa).
So
với
việc
dưỡng
hộ
trong
nước
bê tông dưỡng hộ trong môi trường không khí, 20% xi măng được thay thế bởi tro bay
thì cường độ chịu nén các mẫu bê tông dưỡng hộ trong không khí chỉ tăng đến 28 ngày, sau đó dường
hoặc
suy
cường
như
tăngsilicafume
rất bé hoặc làm
không
đổigiảm
đến 90
ngày độ

tuổi.chịu nén của bê tông. Tại thời điểm 28 ngày,

cường độ chịu nén của mẫu bê tông có 20% tro bay thay thế xi măng là thấp nhất (22,24

c. Quan hệ giữa môi trường dưỡng hộ và cường độ chịu nén của bê tông
MPa), đạt 74% so với mẫu đối chứng M1. Trong khi đó cường độ chịu nén của mẫu M3
Hệ số tỉ lệ k giữa cường độ chịu nén của bê tông dưỡng hộ trong nước và bê tông dưỡng hộ trong
(10%khítrotạibay,
silicafume)
và M4
silicafume)
lần8.lượt
25,1cường
MPađộ
không
các 10%
thời điềm
thí nghiệm
đến (20%
90 ngày
được trìnhtương
bày tạiứng
Hình
Tổnglàthể,
đạttông
83%
78% so
mẫuhay
đối
chứng M1.

nhân
suydưỡng
giảmhộ
củavàtất23,48
cả cácMPa,
mẫu bê
có và
và không
có với
tro bay
silicafume
thayNguyên
thế xi măng
khisự
được
trong
nướcđộlớn
hơncósocơvới
cáchoàn
mẫu toàn
bê tông
tương
trong
môi trường
không
khí.
Trong
cường
này
chế

tương
tự ứng
nhưdưỡng
trườnghộhợp
dưỡng
hộ trong
nước
được
tấttrình
cả cácbày
trường
hợp,
hệ
số
k
dao
động
trong
khoảng
từ
1,2
đến
1,7
ngoại
trừ
mẫu
M5
tại
7
ngày.

ở mục 3.3a. Tuy nhiên 10% và 5% silicafume góp phần tăng cường độ chịuSự
khác biệt lớn nhất giữa hai môi trường dưỡng hộ là đối với mẫu M2 khi 20% tro bay thay thế xi măng,
với k từ 1,36 đến 1,69 tương ứng ở tuổi 7 ngày đến 90 ngày. Sự khác biệt nhỏ nhất thuôc mẫu M5 khi
10% silicafume được sử dụng để thay thế xi măng, với k từ 1,1 đến 1,29. Hình 8 cũng cho thấy rằng
12
69


cho cường độ chịu nén của các mẫu bê tông tại 56 và 90 ngày. Tại 90 ngày cường độ
chịu nén của các mẫu M2 (20% tro bay); M3 (10% tro bay và 10% silicafume), M4
(20% silicafume), M5 (10%silicafume) và M6 (5% silicafume) lần lượt là 23,63MPa,
26,1 MPa, 24,48 MPa, 34,2 MPa, 35,53 MPa đạt tương ứng 71%, 79%, 74%, 103% và
N. V., Thuật, Đ. C. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
107% so với mẫuChính,
đối chứng
M1 (33,08 MPa). So với việc dưỡng hộ trong nước thì
sựcường
khác biệt
độ chịu
môi
trườnghộ
dưỡng
k tăng khí
theochỉ
tuổităng
của bê
biệt
độ cường
chịu nén
các nén

mẫugiữa
bê hai
tông
dưỡng
tronghộkhông
đếntông
28 đặc
ngày,
sausau
28đó
ngày,
điều như
đó cótăng
nghĩa
bê tông
dưỡng
trong
môi trường
dường
rấtlàbévớihoặc
không
đổihộ
đến
90 ngày
tuổi. nước, cường độ sẽ tiếp tục
phát triển ở tuổi lâu dài trong khi bê tông dưỡng hộ trong không khí sự phát triển cường độ rất bé sau
Quan hệ giữa môi trường dưỡng hộ và cường độ chịu nén của bê tông
28c.ngày.
1.8
1.6

1.4

Hệ số k

1.2
1.0
0.8
0.6
0.4

M1(100,0,0)

M2(80,20,0)

M3(80,10,10)

0.2

M4(80,0,20)

M5(90,0,10)

M6(95,0,5)

0.0
0

20

40

60

Tuổi (ngày)

80

100

Cường độ chịu nén bê tông ngâm nước
Hệ số k = Cườngđộchịunénbêtôngngâmnước
𝐻ệ𝑠ố𝑘 = Cường độ chịu nén bê tông trong không khí

Cườngđộchịunénbêtôngtrongkhôngkhí

Hình 8. Tỉ lệ cường độ chịu nén của bê tông dưỡng hộ trong hai môi trường nước và không khí

Hình 8. Tỉ lệ cường độ chịu nén của bê tông dưỡng hộ trong hai môi trường nước và
không khí

4. Kết luận

Hệ số tỉ lệ k giữa cường độ chịu nén của bê tông dưỡng hộ trong nước và bê tông

Các kết luận chính được rút ra từ các kết quả nghiên cứu trong bài báo này bao gồm:
dưỡng
hộ làm
trong
không
tại khi

cácsilicafume
thời điềmlàm
thígiảm
nghiệm
đến
- Tro bay
tăng
độ sụtkhí
trong
độ sụt
của90
bêngày
tông. được trình bày tại
Hình
8. Tổnglàm
thể,
cường
củathểtấttích
cảcủa
cácbêmẫu
- Silicafume
giảm
khối độ
lượng
tông.bê tông có và không có tro bay hay
- Trong cả thay
hai môi
dưỡng
thì 20%
trohộ

baytrong
thay thế
xi lớn
mănghơn
làmsogiảm
độ chịu
silicafume
thế trường
xi măng
khi hộ
được
dưỡng
nước
với cường
các mẫu
bê
nén của bê tông tại thời điểm khảo sát ở 90 ngày, tuy nhiên cường độ vẫn tiếp tục phát triển theo thời
tông tương ứng dưỡng hộ trong môi trường không khí. Trong tất cả các trường hợp, hệ
gian. Silicafume góp phần tăng cường độ chịu nén bê tông khi được thay thế xi măng ở một tỉ lệ khối
lượng thích hợp từ 5-10% và phụ thuộc vào môi trường dưỡng hộ. Sự kết hợp giữa silicafume và tro
bay góp phần tăng cường độ chịu nén so với bê tông
13 chỉ có tro bay và silicafume riêng lẻ thay thế xi
măng.
- Các mẫu bê tông dù có hay không có tro bay, silicafume đều có cường độ chịu nén tiếp tục tăng
sau 28 ngày đến thời điểm khảo sát 90 ngày khi được dưỡng hộ trong nước. Ngược lại, cường độ chịu
nén các mẫu bê tông dưỡng hộ trong không khí chỉ tăng đến 28 ngày, sau đó tăng không đáng kể.
- Cường độ của bê tông có và không có tro bay hay silicafume thay thế xi măng khi được dưỡng
hộ trong nước lớn hơn so với các mẫu bê tông tương ứng dưỡng hộ trong môi trường không khí. Hệ
số tỉ lệ k giữa cường độ chịu nén khi dưỡng hộ trong nước và trong không khí dao động trong khoảng
từ 1,2 đến 1,7.

- Sự khác biệt về cường độ chịu nén lớn nhất giữa hai môi trường dưỡng hộ là khi 20% tro bay
thay thế xi măng, với k = 1,36–1,69. Sự khác biệt nhỏ nhất khi 10% silicafume được sử dụng để thay
thế xi măng, với k = 1,1–1,29.
Tài liệu tham khảo
[1] ACI 234R-96 (2000). Guide for the use of silica fume in concrete. American Concrete Institute, Detroit.

70


Chính, N. V., Thuật, Đ. C. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

[2] Thang, N. C., Tuan, N. V., Hanh, P. H. (2018). Ảnh hưởng của phụ gia khoáng đến khả năng ăn mòn cốt
thép trong bê tông chất lượng siêu cao. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD)-ĐHXD, 12
(2):86–91.
[3] Davis, R. E., Carlson, R. W., Kelly, J. W., Davis, H. E. (1937). Properties of cements and concretes
containing fly ash. Proceedings American Concrete Institute, 33(5):577–612.
[4] Helmuth, R. (1987). Fly ash in cement and concrete. Portland Cement Association, Skokie, III.
[5] Malhotra, V. M., Ramezanianpour, A. A. (1994). Fly ash in concrete. second edition, CANMET, Ottawa.
[6] ACI 232.2R-96 (1996). Use of fly ash in concrete. American Concrete Institute, Detroit.
[7] Tuấn, N. V., Thắng, N. C., Hanh, P. H. (2015). Nghiên cứu chế tạo bê tông cường độ siêu cao sử dụng
phụ gia khoáng thay thế một phần xi măng ở Việt Nam hướng tới phát triển bền vững. Tạp chí Khoa học
Công nghệ Xây dựng (KHCNXD)-ĐHXD, 9(2):11–18.
[8] Lâm, N. T., Khánh, Đ. Đ. (2015). Độ bền sulfat của xi măng póc lăng hỗn hợp sử dụng phụ gia khoáng
tro bay. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD)-ĐHXD, 9(2):34–39.
[9] Mehta, P. K. (2004). High-performance, high-volume fly ash concrete for sustainable development. Proceedings of the International Workshop on Sustainable Development and Concrete Technology, Iowa State
University Ames, IA, USA, 3–14.
[10] Corral, R., Arredondo, S., Almaral, J., Gómez, J. (2013). Chloride corrosion of embedded reinforced steel
on concrete elaborated from recycled coarse aggregates and supplementary cement materials. Revista
Ingeniería de Construcción, 28(1):21–35.
[11] Nguyen, C. V., Lambert, P., Bui, V. N. (2020). Effect of locally sourced pozzolan on corrosion resistance

of steel in reinforced concrete beams. International Journal of Civil Engineering, 1–12.
[12] Nguyen, C. V., Lambert, P., Tran, Q. H. (2019). Effect of Vietnamese fly ash on selected physical properties, durability and probability of corrosion of steel in concrete. Materials, 12(4):593.
[13] Nguyễn, V. C., Đặng, V. M. (2019). Ảnh hưởng của tro bay nhiệt điện Duyên Hải đến cường độ chịu nén
và khả năng chống thấm của bê tông. Tạp chí Khoa học Công nghệ Đại học Đà Nẵng, 17:11–14.
[14] Fraay, A. L. A., Bijen, J. M., De Haan, Y. M. (1989). The reaction of fly ash in concrete a critical
examination. Cement and Concrete Research, 19(2):235–246.
[15] Zemajtis, J. Z. Role of concrete curing. PCA America’s Cement Manufacturers.
[16] James, T., Malachi, A., Gadzama, E. W., Anametemok, A. (2011). Effect of curing methods on the
compressive strength of concrete. Nigerian Journal of Technology, 30(3):14–20.
[17] Wedatalla, A. M. O., Jia, Y., Ahmed, A. A. M. (2019). Curing effects on high-strength concrete properties.
Advances in Civil Engineering, 2019.
[18] Zeyad, A. M. (2019). Effect of curing methods in hot weather on the properties of high-strength concretes.
Journal of King Saud University-Engineering Sciences, 31(3):218–223.
[19] Aldea, C.-M., Young, F., Wang, K., Shah, S. P. (2000). Effects of curing conditions on properties of
concrete using slag replacement. Cement and Concrete Research, 30(3):465–472.
[20] Mohamed, H. A. (2011). Effect of fly ash and silica fume on compressive strength of self-compacting
concrete under different curing conditions. Ain Shams Engineering Journal, 2(2):79–86.
[21] Kim, J. K., Han, S. H., Song, Y. C. (2002). Effect of temperature and aging on the mechanical properties
of concrete: Part I. Experimental results. Cement and Concrete Research, 32(7):1087–1094.
[22] TCVN 7570:2006. Cốt liệu cho bê tông và vữa – Yêu cầu kỹ thuật. Bộ Khoa học và Công nghệ, Việt
Nam.
[23] TCVN 6260:2009. Xi măng Pooc lăng hỗn hợp - Yêu cầu kỹ thuật. Bộ Khoa học và Công nghệ, Việt
Nam.
[24] TCVN 10302:2014. Phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tông, vữa xây và xi măng. Bộ Khoa học và
Công nghệ, Việt Nam.
[25] TCVN 8827:2011. Phụ gia khoáng hoạt tính cao dùng cho bê tông và vữa - ilicafume và tro trấu nghiền
mịn. Bộ Khoa học và Công nghệ, Việt Nam.
[26] PCA Committee (2002). Design and Control of Concrete Mixtures, Chapter 3: Fly Ash, Slag, Silica Fume,
and Natural Pozzolans. EB001.
[27] TCVN 3106:1993. Hỗn hợp bê tông nặng - Phương pháp thử độ sụt. Bộ Khoa học và Công nghệ, Việt

71


Chính, N. V., Thuật, Đ. C. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

Nam.
[28] BS EN 12390-7:2019. Testing hardened concrete- Density of hardened concrete. British Standard Institute, London.
[29] TCVN 3118:1993. Bê tông nặng – Phương pháp xác định cường độ chịu nén. Bộ Khoa học và Công
nghệ, Việt Nam.
[30] Arezoumandi, M., Volz, J. S. (2013). Effect of fly ash replacement level on the shear strength of highvolume fly ash concrete beams. Journal of Cleaner Production, 59:120–130.
[31] Ajileye, F. V. (2012). Investigations on microsilica (silica fume) as partial cement replacement in concrete.
Global Journal of Research In Engineering, 12(1-E).
[32] Thomas, M. D. A. (2007). Optimizing the use of fly ash in concrete, volume 5420. Portland Cement
Association Skokie, IL.
[33] .
[34] Raveendran, K. G., Rameshkumar, V., Saravanan, M., Kanmani, P., Sudhakar, S. (2015). Performance
of silica fume on strength and durability of concrete. International Journal of Innovative Research in
Science Engineering and Technology, 4:10162–10166.
[35] Mehta, P. K., Gjørv, O. E. (1982). Properties of portland cement concrete containing fly ash and condensed silica-fume. Cement and Concrete Research, 12(5):587–595.
[36] Carette, G. G., Malhotra, V. M. (1983). Mechanical properties, durability, and drying shrinkage of Portland cement concrete incorporating silica fume. Cement, Concrete and Aggregates, 5(1):3–13.

72