Nghiên cứu ảnh hưởng cốt liệu đến khả năng chịu uốn của dầm bê tông cốt thép: luận văn thạc sĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG

BÙI THẾ TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỐT LIỆU ĐẾN KHẢ
NĂNG CHỊU UỐN CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG

ĐỒNG NAI - NĂM 2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG

BÙI THẾ TRƯỜNG
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỐT LIỆU ĐẾN KHẢ
NĂNG CHỊU UỐN CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG
MÃ NGÀNH: 8580201

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN NGHIÊN CỨU
TS. LÊ ĐỨC HIỂN

ĐỒNG NAI, NĂM 2019

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình nghiên cứu, tác giả đã nhận được sự giúp đỡ, hướng dẫn nhiệt
tình của các Thầy/Cô giáo trường Đại Học Lạc Hồng, đến nay tác giả đã hoàn thành
đề tài nghiên cứu của mình. Với lòng biết ơn chân thành, tác giả xin cảm ơn người
thầy trực tiếp đã hướng dẫn tận tình TS Lê Đức Hiển, Khoa Sau Đại Học, Khoa Kỹ
Thuật Công Trình – Trường Đại Học Lạc Hồng cùng toàn thể các Thầy/Cô giáo đã
giảng dạy, tham gia quản lý và giúp đỡ cho tác giả trong suốt quá trình học tập cũng
như định hướng phương pháp nghiên cứu.
Với sự cố gắng của tác giả trong suốt quá trình thực hiện đề tài, song không
thể thể tránh khỏi những mặt hạn chế, thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được những ý
kiến đóng góp quý báu và sự chỉ dẫn của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp.
Một lần nữa, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến toàn thể các thầy
cô, các bạn trong lớp 17CX khóa 2017 và toàn thể cán bộ công nhân viên chức
Trường Đại Học Lạc Hồng. Kính chúc các Thầy các Cô, các bạn thành công trên con
đường phía trước.
Tôi cũng xin cảm ơn Phòng Thí nghiệm Khoa Kỹ Thuật Công Trình Trường
Đại Học Lạc Hồng đã tạo điều kiện và giúp tôi thực hiện quá trình thí nghiệm để có
những kết quả thực tiễn để hoàn thành luận văn.
Trân trọng cảm ơn!
Đồng Nai, ngày 25 tháng 11 năm 2019
Tác giả

Bùi Thế Trường


LỜI CAM ĐOAN
Tác giả : Bùi Thế Trường.
Sinh ngày: 03/8/1979.

Quê quán: Đồng Nai.
Nơi công tác: Phòng Kinh tế và Hạ tầng huyện Vĩnh Cửu tỉnh Đồng Nai.
Tác giả xin cam đoan công trình nghiên cứu với đề tài ‘‘Nghiên cứu ảnh hưởng
cốt liệu đến khả năng chịu uốn của dầm bê tông cốt thép’’ đây là công trình nghiên
cứu của riêng tác giả. Các số liệu, kết quả được nêu trong trong luận văn là trung thực
và chưa được công bố một nơi nào khác. Các thông tin được trích dẫn nguồn gốc rõ
ràng. Kết quả tính toán dựa trên các tiêu chuẩn xây dựng hiện hành. Nếu không đúng
như những điều nêu ở trên, tác giả xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về đề tài của mình.

Đồng Nai, ngày 25 tháng 11 năm 2019
Tác giả

Bùi Thế Trường


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Trong nhiều thế kỷ vừa qua, con người luôn tìm kiếm một vật liệu xây dựng
thỏa mãn các yêu cầu về sử dụng, chịu lực, độ bền và hiệu quả kinh tế. Để tận dụng lại
một phần phế phẩm sau phá dỡ công trình kết cấu bê tông cốt thép, đồng thời góp
phần bảo vệ môi trường, bằng cách nghiên cứu trong các phế phẩm đưa đi san lấp để
xem xét nghiên cứu thực hiện tái chế bê tông cũ thành cốt liệu thay thế một phần hay
hoàn toàn cho bê tông mới sử dụng trong kết cấu các công trình xây dựng. Bê tông sử
dụng cốt liệu tái chế (BTCLTC) đã và đang được nhiều nghiên cứu quan tâm về đặc
tính vật liệu. Tuy nhiên, rất ít nghiên cứu về các đặc tính của BTCLTC trên các kết
cấu dầm bê tông cốt thép. Bê tông sử dụng cốt liệu tái chế (BTCLTC) đã và đang
được nhiều nghiên cứu quan tâm về đặc tính vật liệu. Tuy nhiên, còn rất ít nghiên cứu
về các đặc tính của BTCLTC trên các kết cấu bê tông cốt thép Với nghiên cứu này
nhằm so sánh khả năng chịu uốn của dầm bê tông cốt thép với tỷ lệ khác nhau của
dầm bê tông cốt liệu tự nhiên với dầm bê tông cốt liệu tái chế thay thế 0%, 50% và
75% cốt liệu tự nhiên.

MỤC LỤC
TRANG PHỤ BÌA
LỜI CẢM ƠN
LỜI CAM ĐOAN
TÓM TẮT LUẬN VĂN
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG BIỂU
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Chương 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI ................................................................................... 1
1.1 Mở đầu ................................................................................................................... 1
1.1.1 Lý do lựa chọn đề tài...................................................................................... 1
1.1.2 Mục tiêu nghiên cứu ...................................................................................... 2
1.1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................................. 2
1.1.4 Phương pháp nghiên cứu................................................................................ 3
1.1.5 Ý nghĩa của luận văn ...................................................................................... 3
1.1.6 Bố cục của luận văn ....................................................................................... 3
1.2 Một số nghiên cứu bê tông cũ trong sản xuất bê tông ở Việt Nam và Quốc tế .... 4
1.2.1 Tại Mỹ ............................................................................................................ 5
1.2.2 Tại Singapore ................................................................................................. 6
1.2.3 Tại Luxembourg ............................................................................................. 7
1.2.4 Tại Bỉ .............................................................................................................. 7
1.2.5 Tại Pháp ......................................................................................................... 8
1.2.6 Tại Đức........................................................................................................... 8
1.3 Tình hình phát triển vật liệu bê tông cốt thép ....................................................... 8
1.4 Kết cấu bê tông cốt thép ...................................................................................... 10


1.4.1 Bê tông ......................................................................................................... 10

1.4.2 Bê tông cốt thép ........................................................................................... 11
1.4.3 Ưu - nhược điểm khi sử dụng kết cấu bê tông cốt thép ............................... 12
1.4.4 Ứng dụng của bê tông cốt thép trong xây dựng ........................................... 13
Chương 2 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA
CỐT LIỆU ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU UỐN CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP ....... 14
2.1 Khái niệm về bê tông........................................................................................... 14
2.2 Thành phần vật liệu chế tạo bê tông .................................................................... 14
2.2.1 Xi măng ........................................................................................................ 14
2.2.2 Nước ............................................................................................................. 15
2.2.3 Cát ............................................................................................................... 15
2.2.4 Đá (sỏi) ......................................................................................................... 15
2.2.5 Phụ gia .......................................................................................................... 16
2.3 Các chỉ tiêu thí nghiệm cơ bản của bê tông ........................................................ 16
2.3.1 Độ sụt ........................................................................................................... 16
2.3.2 Cường độ ...................................................................................................... 18
2.4 Vật liệu bê tông cũ............................................................................................... 19
2.5 Dụng cụ và phương pháp thí nghiệm .................................................................. 21
2.5.1 Dụng cụ tiến hành thí nghiệm ...................................................................... 21
2.5.2 Phương pháp nghiên cứu.............................................................................. 21
2.5.3 Thành phần hạt và đường cong cấp phối của đá bê tông cũ ........................ 24
2.6 Tính toán dầm bê tông cốt thép theo các tiêu chuẩn ........................................... 27
2.6.1 Tính toán dầm bê tông cốt thép theo TCVN 5574-2018 ............................. 27
2.6.2 Tiêu chuẩn Châu Âu EN. 1992-1-1 ............................................................. 32
2.7 Một số mô hình đường cong ứng suất – biến dạng của bê tông .......................... 36


2.7.1 Mô hình của Richat ...................................................................................... 36
2.7.2 Mô hình của Leon-Pramono và Baris Binici ............................................... 37
Chương 3 NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ..................... 40
3.1 Chương trình thực nghiệm .................................................................................. 40

3.2 Nguyên vật liệu.................................................................................................... 41
3.2.1 Cốt liệu tự nhiên ........................................................................................... 41
3.2.2 Cốt liệu hạt lớn được tái chế từ bê tông cũ .................................................. 47
3.3 Thiết kế mẫu thí nghiệm ...................................................................................... 48
3.3.1 Thiết kế cấp phối bê tông ............................................................................. 48
3.3.2 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm ............................................................................. 49
3.3.3 Tiến hành lắp đặt thiết bị đo biến dạng vào mẫu thí nghiệm ....................... 51
3.3.4 Công tác đổ và bảo dưỡng bê tông dầm ....................................................... 52
3.3.5 Tiến hành thí nghiệm ................................................................................... 53
Chương 4

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ ............................................ 55

4.1 Kết quả nghiên cứu .............................................................................................. 55
4.1.1 Kết quả thực nghiệm dầm có thiết kế từ cốt liệu tự nhiên (tỷ lệ thay thế là
0%)…………………………………………………………………………………....55
4.1.2 Biểu đồ so sánh biến dạng cốt đai ................................................................ 56
4.1.3 Biểu đồ so sánh biến dạng cốt dọc ............................................................... 58
4.1.4 Biểu đồ so sánh biến dạng bê tông............................................................... 59
4.2 Tính toán khả năng chịu uốn của dầm theo TCVN ............................................. 62
4.3 So sánh kết quả thí nghiệm và lý thuyết tính toán .............................................. 63
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
TÀI LIỆU THAM KHẢO


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu ........................................................................... 17
Bảng 2.2 Một số loại Mác bê tông thường gặp ............................................................. 19
Bảng 2.3 Bảng cấp phối bê tông ................................................................................... 23
Bảng 2.4 Thành phần hạt của đá bê tông cũ ................................................................. 24

Bảng 2.5 Kết quả phân tích của Đá bê tông cũ bằng sàng ............................................ 25
Bảng 2.6 Cấp phối bê tông M250 ................................................................................. 26
Bảng 2.7 Bảng khối lượng bê tông giảm dần theo tỉ lệ M250 ...................................... 26
Bảng 3.1 Kết quả thí nghiệm cơ lý mẫu cát .................................................................. 41
Bảng 3.2 Kết quả thí nghiệm thành phần hạt mẫu cát .................................................. 42
Bảng 3.3 Kết quả thí nghiệm thành phần hạt mẫu đá ................................................... 43
Bảng 3.4 Kết quả thí nghiệm thành phần hạt mẫu đá ................................................... 44
Bảng 3.5. Chỉ tiêu cơ lý của xi măng PC 40 ................................................................. 45
Bảng 3.6 Kết quả thí nghiệm bê tông cũ sử dụng làm cốt liệu chế tạo bê tông ............ 48
Bảng 3.7 Cấp phối bê tông cho 01 m3 bê tông với cốt liệu tự nhiên............................ 48
Bảng 4.1 Tổng hợp các lực trung bình phá hoại dầm .................................................. 61
Bảng 4.2 Tổng hợp các ghi nhận về biến dạng tại lực phá hoại dầm bê tông cốt liệu tái
chế thay thế 0%, 50% và 75% cốt liệu tự nhiên ............................................................ 62
Bảng 4.3 Chi tiết cường độ mẫu thử kiểm tra chịu uốn ................................................ 62
Bảng 4.4 Bảng kết quả tính toán theo tiêu chuẩn Việt Nam ......................................... 63
Bảng 4.5 Bảng so sánh khả năng chịu uốn trung bình của dầm theo lý thuyết và thực
nghiệm ........................................................................................................................... 63


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Quy trình tái chế bê tông cũ thay thế đá 1x2 ................................................... 4
Hình 1.2 Sản phẩm sử dụng bê tông tái chế ................................................................... 6
Hình 2.1 Cách đo độ sụt của hỗn hợp bê tông .............................................................. 17
Hình 2.2 Đo độ sụt tại phòng thí nghiệm ...................................................................... 17
Hình 2.3 Mẫu đổ bê tông tại phòng thí nghiệm ............................................................ 18
Hình 2.4 Thu thập mẫu bê tông cũ................................................................................ 20
Hình 2.5 Bê tông cũ chuẩn bị thí nghiệm ..................................................................... 20
Hình 2.6 Máy trộn bê tông ............................................................................................ 21
Hình 2.7 Sơ đồ chuẩn bị làm thực nghiệm ................................................................... 22
Hình 2.8 Bộ côn đo độ sụt bê tông ............................................................................... 23

Hình 2.9 Khuôn đổ mẫu bê tông ................................................................................... 24
Hình 2.10 Biểu đồ thành phần hạt của đá bê tông cũ ................................................... 25
Hình 2.11 Sơ đồ nội lực và biểu đồ ứng suất trên tiết diện thẳng góc với trục dọc cấu
kiện bê tông cốt thép chịu uốn khi tính toán theo độ bền .............................................. 30
Hình 2.12 Vị trí biên vùng chịu nén trên tiết diện của cấu kiện bê tông cốt thép chịu
uốn ................................................................................................................................. 31
Hình 2.13 Biểu đồ parabol – chữ nhật đối với bê tông chịu nén .................................. 33
Hình 2.14 Quan hệ ứng suất – biến dạng theo hai đường............................................. 33
Hình 2.15 Phân bố ứng suất hình chữ nhật ................................................................... 34
Hình 2.16 Đường cong ứng suất biến dạng của bê tông có kiềm chế nở ngang theo
Baris Binici .................................................................................................................... 37
Hình 3.1 Biểu đồ xác định thành phần hạt của cát ........................................................ 42
Hình 3.2 Đá dăm dùng trong trộn bê tông .................................................................... 43
Hình 3.3 Biểu đồ xác định thành phần hạt của Đá 1x2 ................................................. 44
Hình 3.4 Nước sử dụng trong thí nghiệm ..................................................................... 46


Hình 3.5 Thu thập và tái chế bê tông cũ thành vật liệu sử dụng làm cốt liệu trong chế
tạo bê tông ...................................................................................................................... 47
Hình 3.6 Đường thành phần hạt vật liệu từ bê tông cũ .................................................. 48
Hình 3.7 Chuẩn bị ván khuôn và buộc cốt thép ............................................................ 49
Hình 3.8. Vật liệu cốt thép D 10 ................................................................................... 49
Hình 3.9 cảm biến Strain Gages ................................................................................... 50
Hình 3.10 Sơ đồ mặt cắt ngang dầm thí nghiệm thép................................................... 50
Hình 3.11 Tiến hành lắp đặt thiết bị đo biến dạng (Strain Gauges) trên bề mặt bê tông
và thiết bị đo chuyển vị LVDTs .................................................................................... 51
Hình 3.12 Công tác bảo dưỡng bê tông dầm ................................................................ 52
Hình 3.13 Máy nén dầm (Phòng thí nghiệm Trường Đại học Lạc Hồng) .................... 53
Hình 3.14 Lắp đặt dầm thí nghiệm và thiết bị ghi ........................................................ 54
Hình 4.1 Kết quả thí nghiệm uốn dầm với mẫu dầm có tỷ lệ thay thế cốt liệu 0% ...... 55

Hình 4.2 Kết quả thí nghiệm uốn dầm với mẫu dầm có tỷ lệ thay thế cốt liệu 50% .... 55
Hình 4.3 Kết quả thí nghiệm uốn dầm với mẫu dầm có tỷ lệ thay thế cốt liệu 75% .... 56
Hình 4.4 Kết quả thí nghiệm uốn dầm với mẫu dầm có tỷ lệ thay thế cốt liệu 0% ...... 56
Hình 4.5 Kết quả thí nghiệm uốn dầm với mẫu dầm có tỷ lệ thay thế cốt liệu 50% .... 57
Hình 4.6 Kết quả thí nghiệm uốn dầm với mẫu dầm có tỷ lệ thay thế cốt liệu 75% .... 57
Hình 4.7 Kết quả thí nghiệm uốn dầm với mẫu dầm có tỷ lệ thay thế cốt liệu 0% ...... 58
Hình 4.8 Kết quả thí nghiệm uốn dầm với mẫu dầm có tỷ lệ thay thế cốt liệu 50% .... 58
Hình 4.9 Kết quả thí nghiệm uốn dầm với mẫu dầm có tỷ lệ thay thế cốt liệu 75% .... 59
Hình 4.10 Kết quả thí nghiệm uốn dầm với mẫu dầm có tỷ lệ thay thế cốt liệu 0% .... 59
Hình 4.11 Kết quả thí nghiệm uốn dầm với mẫu dầm có tỷ lệ thay thế cốt liệu 50% .. 60
Hình 4.12 Kết quả thí nghiệm uốn dầm với mẫu dầm có tỷ lệ thay thế cốt liệu 75% .. 60
Hình 4.13 Lực nén mẫu phá hoại trung bình đối với từng tỷ lệ thay thế (kN) ............. 61
Hình 4.14 Biểu đồ so sánh khả năng chịu uốn của dầm theo thí nghiệm và lý thuyết . 64


1
Chương 1

TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1 Mở đầu
1.1.1 Lý do lựa chọn đề tài
Giữa thế kỷ 19, bê tông cốt thép (BTCT) đã được phát minh và ảnh hưởng lớn
đến việc phát triển các dạng kết cấu mới. Từ đó, BTCT trở thành một dạng vật liệu
phổ biến, phần lớn các kết cấu công trình được tạo nên từ vật liệu phức hợp này.
Hiện nay, nhiều công trình xây dựng đã được sử dụng một thời gian dài, và đã bắt
đầu xuống cấp. Các kết cấu cũ không đáp ứng được nhu cầu tải trọng ngày càng lớn.
Đồng thời, các kết cấu này cần phải được cải tạo để đáp ứng những tiêu chuẩn mới
ngày càng chặt chẽ, đòi hỏi tính an toàn cao hơn.
Trong nhiều thế kỷ vừa qua, con người luôn tìm kiếm một vật liệu xây dựng

thỏa mãn các yêu cầu về sử dụng, chịu lực, độ bền và hiệu quả kinh tế. Cùng với sự
phát triển chung của khoa học, nhiều loại vật liệu mới đã được nghiên cứu và chế tạo
thành công trong đó có bê tông cốt liệu tái chế (Textile-Reinforced Concrete, TRC).
Bê tông cốt liệu tái chế là một thành tựu mới trong lĩnh vực kết cấu bê tông, được
phát triển đầu tiên tại Đức bởi hai trung tâm nghiên cứu tại trường Đại học Kỹ thuật
Tổng hợp Dresden và trường Đại học Kỹ thuật RWTH Aachen từ những năm 1990.
Hiện nay, “xanh hóa” môi trường đã trở thành ưu tiên hàng đầu trong xã hội
của chúng ta và kiến trúc bền vững hiện đi đầu trong cuộc cách mạng này. Tại Việt
Nam, theo thống kê, chỉ tính riêng địa bàn TP HCM, mỗi ngày có khoảng 2.000 tấn
rác thải xây dựng, nhưng chỉ khoảng 1.000 tấn trong số này được đổ đúng nơi quy
định. Việc đổ trộm xà bần, ảnh hưởng đến nhiều công trình khác và gây mất mỹ
quan thành phố. Trong bối cảnh rất nhiều nhà thiết kế tập trung nghiên cứu các vật
liệu mới để thay thế vật liệu trong tự nhiên, việc sử dụng vật liệu tái chế đang dần trở
thành phương pháp thiết kế hiệu quả và mang tính thẩm mỹ riêng của kiến trúc bền
vững. Việc phá hủy các tòa nhà cũ, các công trình đã xuống cấp là hiện tượng
thường xuyên là việc làm thường xuyên trên thế giới ngày nay. Tái sử dụng vật liệu
như: rác thải xây dựng (xà bần) từ những công trình bị phá bỏ như: chung cư, công
sở, nhà tư nhân, các tòa nhà cũ … đang trở thành xu hướng mới trong ngành xây
dựng. Sử dụng cốt liệu bê tông tái chế trong hỗn hợp bê tông mới giúp tiết kiệm


2
không gian chôn lấp, giảm nhu cầu khai thác và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên môi
trường.
Ngành công nghiệp xây dựng Việt Nam ngày nay đang từng bước tạo nên một
hình ảnh một đất nước Việt Nam hiện đại với những cao ốc tầm cỡ và cơ sở hạ tầng
được cải thiện tốt hơn.Với những công trình có quy mô lớn như vậy trong thiết kế
đều có biện pháp thi công bê tông khối lớn như: các khối móng lớn cho các công
trình, các đập thủy điện và thủy lợi, các dự án trong cầu và đường. Tuy nhiên, hiện
tượng nứt do ứng suất nhiệt trong bê tông khối lớn thường xảy ra phổ biến vì vậy mà

trong công tác thiết kế hỗn hợp bê tông cũng như thi công cho bê tông khối lớn các
biện pháp nhằm giảm thiểu tối đa nhiệt do quá trình hydrat hóa của xi măng trong bê
tông luôn được quan tâm.
Theo TCXDVN 305:2004 kết cấu bê tông hoặc bê tông cốt thép được coi là
khối lớn khi có kích thước đủ để gây ứng suất kéo, phát sinh do hiệu ứng nhiệt thuỷ
hóa của xi măng, vượt quá giới hạn kéo của bê tông làm nứt bê tông và do đó cần
phải có biện pháp để phòng ngừa vết nứt. Trong điều kiện nóng ẩm Việt Nam, kết
cấu có cạnh nhỏ nhất (a) và chiều cao (h) lớn hơn 2m có thể được xem là khối lớn.
1.1.2

Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu này là so sánh khả năng chịu uốn của dầm bê
tông cốt thép, sử dụng cốt liệu bê tông cũ thông được thay thế tỷ lệ đá 1x2 (cốt liệu
tự nhiên) bằng cốt liệu đá 1x2 (cốt liệu từ bê tông tái chế) theo các tỉ lệ 0%; 50%;
75% bẳng phương pháp thử nghiệm vật liệu, khả năng chịu uốn của dầm bê tông
cốt thép, đánh giá chất lượng của cốt liệu thô tái chế. Để hoàn thành được mục tiêu
nghiên cứu này cần phải hoàn thành các mục tiêu cụ thể bao gồm:
- Cường độ chịu uốn của dầm bê tông cốt thép cốt liệu thô tái chế và cốt liệu tự
nhiên
- So sánh cường độ chịu uốn của dầm bê tông cốt thép cốt liệu thô tái chế được
thay thế theo tỷ lệ 0%, 50%, 75% cốt liệu tự nhiên
1.1.3

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Khả năng chịu uống của dầm bê tông cốt thép M200 có
kích thước dầm 80x150x1200; cốt thép chịu lực D10, cốt thép đai D6 với khoảng
cách 150mm; lớp bê tông bảo vệ 20mm; dầm chịu uốn tại 1 điểm giữa dầm.

3
Phạm vi nghiên cứu: Khả năng chịu uốn của dầm bê tông cốt thép với tỷ lệ
khác nhau của dầm bê tông cốt liệu tự nhiên với dầm bê tông cốt liệu tái chế thay thế
0%, 50% và 75% . Điều kiện bảo dưỡng bê tông trong phòng thí nghiệm, thời gian
nén bê tông ở độ tuổi 28 ngày.
1.1.4

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sinh sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực
nghiệm. Nghiên cứu lý thuyết được thực hiện trên cơ sở tham khảo các tiêu chuẩn
thiết kế kết cấu bê tông. Phương pháp thực nghiệm được thực hiện để đánh giá ảnh
hưởng cốt liệu đến khả năng chịu uốn của dầm bê tông cốt thép và đưa ra đánh giá. Đề
tài dựa trên cơ sở của phương pháp tiêu chuẩn Việt Nam gồm:
- Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 3105:1993 về Hỗn hợp bê tông và bê tông nặng Lấy mẫu, chế tạo và bảo dưỡng mẫu thử.
- Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 3106:1993 về Hỗn hợp bê tông nặng - Phương
pháp thử độ sụt.
- Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3118:1993 về bê tông nặng - phương pháp xác
định cường độ nén.
- Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10303: 2014 về Bê tông – Kiểm tra và đánh giá
cường độ chịu nén.
- Quyết định 1329/QĐ-BXD của Bộ Xây dựng ngày 19/12/2016 công bố định
mức sử dụng vật liệu trong xây dựng.
- Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7570:2006 về cốt liệu cho bê tông và vữa - yêu
cầu kỹ thuật
1.1.5

Ý nghĩa của luận văn

Từ kết quả thực nghiệm so sánh, đánh giá được khả năng chịu uốn của dầm bê
tông cốt thép, sử dụng cốt liệu tự nhiên và cốt liệu bê tông cũ.
1.1.6

Bố cục của luận văn

Bố cục luận văn gồm 04 chương:
Chương 1. Tổng quan về đề tài
Chương 2. Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu ảnh hưởng của cốt liệu đến khả
năng chịu uốn của dầm bê tông cốt thép
Chương 3. Nguyên vật liệu và phương pháp thí nghiệm


4
Chương 4: Kết quả nghiên cứu và đánh giá
Kết luận và kiến nghị.
Tài liệu tham khảo.
1.2 Một số nghiên cứu bê tông cũ trong sản xuất bê tông ở Việt Nam và Quốc
tế
Trước đây, vòng đời của bê tông cũ từ các công trình bị phá hủy sẽ kết thúc ở
các bãi chôn lấp, chiếm rất nhiều không gian như những loại vật liệu không phân hủy
sinh học. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, các chuyên gia đã nghiên cứu rằng
việc sử dụng bê tông thực sự có lợi ích cho tất cả mọi người và môi trường. Cốt liệu
bê tông cũ (RCA) là vật liệu có giá trị sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau đã
được nhiều quốc gia phát triển trên thế giới như Mỹ, Singapore, Pháp, Đức áp dụng
một cách hiệu quả.
Cốt liệu từ bê tông cũ được sử dụng theo quy trình khác với bê tông mới bởi bê
tông tái chế được sàng lọc cẩn thận để loại bỏ các mảnh kim loại, sắt thép hay các
mảnh vật liệu vỡ khác có thể ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của vật liệu. Bê tông cũ
sau đó được nghiền nhỏ với kích thước tùy thuộc vào nhu cầu cụ thể của từng dự án.

Quá trình sàng lọc được tiến hành đặc biệt đối với các nhà tái chế đá và các nhà cung
cấp vật liệu cho nhà thầu xây dựng đường xá và bãi đậu xe.

(Nguồn: Võ Xuân Tiến, nghiên cứu sinh, CHLB Đức)
Hình 1.1 Quy trình tái chế bê tông cũ thay thế đá 1x2


5
Sử dụng cốt liệu bê tông cũ mang lại nhiều lợi ích về mặt kinh tế và môi
trường. Chủ cơ sở tái chế và các nhà thầu có thể tiết kiệm được một khoản chi phí
lớn khi sử dụng bê tông cũ, do đó các nhà xây dựng có thể dành nhiều chi phí hơn
cho vật liệu trang trí bề mặt.
Sử dụng vật liệu từ bê tông cũ thân thiện với môi trường sinh thái, đây là lợi thế
quan trọng nhất của vật liệu xanh này. Quá trình khai thác đá, sau đó nghiền nhỏ đòi
hỏi phải sử dụng các nguồn tài nguyên thiên nhiên và chế biến cơ khí. Việc sử dụng
lại bê tông cũ sẽ tạo ra vòng đời mới cho cốt liệu đòi hỏi chế biến rất ít nên nguyên
liệu tự nhiên không bị ảnh hưởng. Thêm vào đó việc xử lý bê tông cũ chiếm ít không
gian hơn việc để bê tông phân hủy ở bãi chôn lấp. Bê tông cũ có tính linh hoạt cao,
có thể được sử dụng với nhiều chức năng khác nhau phù hợp với các ứng dụng trong
xây dựng như các dự án cảnh quan hay cải tạo nhà ở.
Các nhà nghiên cứu thuộc Cơ quan Quản lý Đường cao tốc Liên bang Hoa Kỳ
đã chứng minh rằng mặc dù được tái chế từ phế liệu bê tông, đáng tin cậy về mặt cấu
trúc và an toàn để sử dụng làm vật liệu tổng hợp tự nhiên.
Với những lợi ích rõ ràng của mình, Bê tông cũ có thể được tận dụng tốt nhất
để xây dựng lối vào, hành lang hoặc sân trong cho các khu dân cư; các bãi đậu xe
thương mại và đường giao thông nông thôn. Bê tông cũ đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật
để sử dụng làm vật liệu xây dựng cho các tòa nhà mới. Cốt liệu bê tông cũ cũng là
lựa chọn tuyệt vời để làm đường ống thoát nước và cải tạo các tiện ích khác.
Các quốc gia phát triển như Mỹ, Singapore, Pháp, Đức, Bỉ và Luxembourg đã
có những chính sách và biện pháp để xử lý bê tông phế liệu, đồng thời sử dụng cốt

liệu bê tông tái chế trong xây dựng.
1.2.1 Tại Mỹ
Bê tông dùng cho xây dựng và bê tông phế liệu chiếm xấp xỉ 135 triệu tấn mỗi
năm, tương đương với 1,36kg/người/ngày. Phế liệu xây dựng có thể tái chế đều được
xử lý khi kết thúc vòng đời để bắt đầu một “cuộc sống” mới hữu ích hơn như sử dụng
để xây dựng vỉa hè hoặc các công trình khác, giúp giảm lượng chất thải ra môi
trường và giảm nhu cầu cho nguyên liệu mới cho xây dựng.
Cơ quan Vận tải Liên bang Hoa Kỳ trong nhiều năm qua đã đẩy mạnh việc sử
dụng thường xuyên bê tông tái chế như một dạng cốt liệu. Các thông số kỹ thuật,


6
thực tiễn xây dựng và các thách thức trong việc thực hiện cũng được cơ quan này ghi
lại và nghiên cứu. Thông tin này sau đó được phổ biến cho tất cả các cơ quan vận tải
các bang thông qua các hướng dẫn kỹ thuật, đào tạo nếu cần.

(Nguồn: Võ Xuân Tiến(nghiên cứu sinh, CHLB Đức)
Hình 1.2 Sản phẩm sử dụng bê tông tái chế
Cơ quan Vận tải Liên bang Hoa Kỳ đã lựa chọn các tiểu bang Minnesota, Utah,
Virginia, Texas và Michigan để nghiên cứu kỹ lưỡng quy trình tổng hợp cốt liệu bê
tông tái chế tại các khu vực này. Sau khảo sát, Cơ quan Vận tải Liên bang Hoa Kỳ đã
đưa ra 5 số liệu để mô tả mức độ sử dụng cốt liệu bê tông tái chế ở từng bang. Kết
luận được Cơ quan Vận tải Liên bang Hoa Kỳ rút ra từ những con số này cho thấy:
Bê tông thường được tái chế để sử dụng làm đường cao tốc ở Hoa Kỳ; Ứng dụng
chính của bê tông cũ ở Hoa Kỳ được coi như một vật liệu cơ bản; Việc sử dụng bê
tông cũ trong nhựa đường nóng không được chấp nhận rộng rãi ở Hoa Kỳ.
1.2.2 Tại Singapore
Tại Singapore, cốt liệu bê tông tái chế đã được sử dụng để xây dựng và cải tạo
nhiều công trình, trong đó có việc xây dựng cảng xuất nhập khẩu tại Sân bay quốc tế
Changi. Tập đoàn sân bay Changi đã khởi xướng dự án sử dụng bê tông tái chế từ

việc phá dỡ các công trình quanh sân bay để tái tạo mặt sàn cứng cho máy bay. Dự
án đã thể hiện tính khả thi của việc sử dụng bê tông cũ như một giải pháp thay thế
cho cốt liệu tự nhiên trong bê tông để xây dựng. Để khắc phục mặt sàn cứng đã bị


7
hỏng hóc, máy cắt thủy lực và bê tông phế liệu đã được vận chuyển đến cơ sở tái chế
gần đó để chế biến. Phế liệu này chủ yếu là bê tông nghiền, kim loại màu. Việc chế
biến được thực hiện bằng cách sử dụng máy nghiền di động kết hợp với hệ thống
băng tải. Các quy trình chính bao gồm nghiền, sàng lọc bê tông cũ theo kích cỡ yêu
cầu cho ứng dụng bê tông.
1.2.3 Tại Luxembourg
Hiện trạng quản lý chất thải ở Luxembourg đứng vị trí thứ 2 trong số 28 nước
châu Âu. Thứ hạng cao của quốc gia này cho thấy tỷ lệ chất thải xây dựng bao gồm
cả đất đá được tái sử dụng lớn.
Theo Khung Hướng dẫn về Xử lý Chất thải của châu Âu, các quốc gia thành
viên phải thực hiện các biện pháp cần thiết để đạt được mục tiêu thu hồi, tái sử dụng
và tái chế tối thiểu 70% (tính theo trọng lượng) lượng phế liệu xây dựng vào năm
2020. Tại Luxembourg, nguồn gốc chủ yếu của phế liệu xây dựng đến từ các tòa nhà
bao gồm gạch, ngói, gốm sứ, đất, thạch cao, vật liệu cách điện, gỗ và kim loại. Bê
tông tái chế của Luxembourg có chất lượng trung bình.
Cốt liệu bê tông tái chế của Luxembourg sẽ được cấp chứng nhận từ
Laboratoire d’Essais des Matériaux des Ponts et Chausseés du Luxembourg. Bê tông
cũ chủ yếu được sử dụng trong xây dựng đường xá, lớp phụ gia trong xây dựng nền
móng nhưng không được sử dụng trong sản xuất bê tông mới. Tuy nhiên, việc sử
dụng RCA vẫn chưa đạt được mục tiêu mang tính tiềm năng của Luxembourg.
1.2.4 Tại Bỉ
Bối cảnh địa chất của Bỉ ảnh hưởng đến sự phát triển của việc sử dụng cốt liệu
bê tông tái chế. Bỉ được chia thành 2 khu vực quản lý chính và cũng đại diện cho 2
vùng địa lý khác nhau bao gồm khu vực nói tiếng Hà Lan, Flanders ở phía Bắc và

khu vực nói tiếng Pháp, Wallonia ở phía Nam.
Khu vực Flanders khuyến khích việc nghiên cứu và sử dụng cốt liệu bê tông tái
chế cho nhiều ứng dụng khác nhau. Trong khi đó, ở vùng Wallonia có một số mỏ sa
thạch, các chủ sở hữu mỏ đá đã ngăn chặn việc nghiên cứu sử dụng bê tông cũ để
duy trì các ưu thế và quyền hạn của họ trên thị trường. Vì vậy, ở khu vực phía Nam
nước Bỉ, sự phát triển của cốt liệu tái chế đã bị hạn chế.


8
1.2.5 Tại Pháp
Theo các chuyên gia Pháp, quốc gia này có một số đơn đặt hàng nhỏ cho các
nước khác trong việc phát triển các quy trình và yêu cầu chi tiết cho việc sử dụng cốt
liệu bê tông tái chế. Do đó, Chính phủ Pháp đã đưa ra một dự án phạm vi quốc gia về
việc nghiên cứu và phát triển bê tông cũ được gọi là RECYBETON. Mục đích của
dự án này là thay đổi xu hướng bằng cách sử dụng lại tất cả các vật liệu từ phế liệu
bê tông như các thành phần bê tông mới, keo thủy lực.
1.2.6 Tại Đức
Theo các chuyên gia Đức, việc sử dụng bê tông cũ mang tính khả thi. Tuy
nhiên, vẫn còn một số hạn chế như quy trình sản xuất bê tông cũ không được thực
hiện một cách hiệu quả. Có những dự án xây dựng chỉ sử dụng vật liệu tái chế này ở
quy mô rất nhỏ so với số lượng dự án trên tổng thể và động lực thường xuất phát từ
nhận thức về môi trường của một nhóm nhỏ. Bên cạnh đó, các tiêu chuẩn của Đức
cũng hạn chế những ứng dụng sử dụng cốt liệu bê tông tái chế.
1.3 Tình hình phát triển vật liệu bê tông cốt thép
Kết cấu bê tông được hình thành và sử dụng rất lâu về trước. Theo Ngô Thế
Phong (2001) dạng đầu tiên của kết cấu bê tông là vữa bằng vôi được phát hiện sử
dụng đầu tiên trong nền văn minh Minoan ở Crete khoảng hơn 2000 trước công
nguyên. Cho đến nay loại vật liệu này vẫn còn được sử dụng một số nơi. Ở Việt Nam
giai đoạn trước giải phóng loại vật liệu này cũng được sử dụng khá phổ biến. Nhưng
loại vật liệu này lại có yếu điểm là dễ tan ra khi bị ngâm nước nên không thể sử dụng

với các công trình không có mái che. Cho đến khoảng thế kỷthứ ba trước công
nguyên, người La Mã đã hát minh ra loại hỗn hợ làm từ tro núi lửa có chứa cát mịn,
khi được trộn với vôi cho ra một loại vữa bền chắc và cứng hơn nhiều so với vữa bằng
vôi trước đó và có thể sử dụng tốt cả dưới nước. Có thể xem loại vữa này là loại bê
tông sơ khai trong ngành xây dựng.
Qua trình phát triển của bê tông diễn ra mãi các thời gian sau cho đến
khoảng năm 1800 sau công nguyên, kỹ sư người Anh John Smeaton trong quá trình
thiết kế công trình hải đăng Eddystone cách bờ biển phía Nam của nước Anh đã phát
hiện hỗn hợp vật liệu từ đá vôi nung nóng và đất sét sẽ có thể sử dụng là hỗn hợp vật
liệu sẽ hóa cứng dưới nước và chịu được nước.


9
Năm 1824 Joseh Asdin đã trộn đá vôi và đất sét từ các mỏ khác nhau và nung
hỗn hợp này trong một lò để làm xi măng. Loại xi măng này được lấy tên là xi măng
portland vì bê tông làm từ loại xi măng này khi rắn kết tạo thành khối bê tông như đá
portland, là tên loại đá cao cấp được khai thác từ đảo portland ở phí nam nước Anh.
Trong khoảng Thời gian này, nếu hỗn hợp đá vôi và đất sét bị nung ở nhiệt độ quá cao
thì sản phẩm xi măng sẽ bị hỏng và xem như không dùng được nữa. Cho đến năm
1845 I.C Jonhson đã tìm thấy loại xị măng tốt nhất bằng việc nghiền nhở các sảm
phẩm xi măng cứng vì được nung ở nhiệt này. Đây là vật liệu mà ngày nay được biết
đến là xi măng Portland.
Ở Pháp, Năm 1949 Lambot đã chế tạo một con thuyền bằng bê tông được gia
cường bằng hệ thống dây thép và được trao bằng sáng chế năm 1955. Bằng sáng chế
của ông bao gồm các bản vẽ dầm bê tông cốt thép và một cột được gia cố bằng 4
thanh sắt xung quanh.
Những năm 50 của thể kỷ 19 Kỹ sư người Mỹ Thaddeus Hyatt đã thí nghiệm các
dầm bê tông cốt thép. Các dầm thí nghiệm có các thanh cốt thép dọc ở vùng kéo và
cốt thép đai thẳng để chịu lực cắt. Năm 1877 ông xuất bản riêng một cuốn sách mô tả
thí nghiệm công trình nghiên cứu của ông thì công trình nghiên cứu của ông mới được

biến đến.
Joseph Monier, một nhà làm vườn người Pháp được biết đến như nhà phát minh
chính của kết cấu bê tông cốt thép. Theo Mörsch (1909, tr 204-210) thì Joseph
Monier đã được cấp bằng sáng chế cho việc sử dụng lưới thép làm từ vỏ đạn cối để
gia cố cho các chậy cây bằng bê tông vào năm 1867. Trong những năm sau đó ông
còn sáng chế về các thùng bê tông được gia cố cốt thép, các tấm phẳng bê tông cốt
thép, các cầu bê tông cốt thép và cầu thang bê tông cốt thép. Năm 1877, Monier nhận
thêm một bằng sáng chế cho việc sử dụng lưới thép để gia cố cho cột và dầm cầu bê
tông. Mặc dù Monier chắn chắn rằng kết hợp bê tông và cốt thép sẽ tăng cường độ cho
kết cấu, nhưng rất ít người có thể khẳng định liệu Monier có thực sự hiểu về khả năng
gia tăng cường độ chịu kéo của cốt thép trong kết cấu bê tông hay không.
Các sáng chế về kết cấu bê tông cốt thép của Monier được giáo sư Moerch và
Bach của trường đại học Stuttgart kiểm định độ bền của bê tông cốt thép. Koenen là
trưởng thanh tra xây dựng và được ủy quyền phát triển phương pháp tính toán độ bền


10
bê tông cốt thép. Theo Ngô Đăng Quang (2010) vào năm 1886 Koenen công bố các
bản thảo đầu tiên về lý thuyết và tiêu chuẩn thiết kế cho kết cấu bê tông cốt thép. Lý
thuyết đã trình bày sự phân tích mà giả định rằng trục trung hòa nằm ở giữa chiều cao
của tiết diện cấu kiện và đề xuất đưa cốt thép vào vùng chịu kéo của tiết diện bê tông
để tăng khả năng chịu kéo của kết cấu.
Từ năm 1890 đến năm 1920, các kỹ sư thực hành dần dần đã nắm được kiến
thức về cơ học của bê tông cốt thép. Sự ra đời và nghiên cứu rộng rãi đã được thể hiện
trên các khía cạnh làm việc của bê tông cốt thép khác nhau dẫn đến sự ra đời của các
tiêu chuẩn thiết kế và thi công khác nhau ở mỗi quốc gia khác nhau.
Ở Việt Nam, vật liệu bê tông cốt thép được du nhập trong thời kỳ pháp thuộc để
xây dựng các công trình dân dụng, cầu đường cũng như công nghiệp. Hiện nay bê
tông cốt thép là loại vật liệu được sử dụng chủ yếu nước ta cũng như trên thế giới. Vì
đặc điểm về môi trường khí hậu, vật liệu khía cạnh nghiên cứu mỗi nước mỗi khác

nên cần có nhiều nghiên cứu hơn về sự làm việc của bê tông để đưa ra tiêu chuẩn thiết
kế kết cấu bê tông cốt thép hợp lý cho từng quốc gia.
1.4 Kết cấu bê tông cốt thép
1.4.1 Bê tông
Bê tông cốt thép là một loại vật liệu xây dựng phức hợp do bê tông và cốt thép
cùng cộng tác chịu lực với nhau.
Bê tông là loại vật liệu đá nhân tạo và được tạo ra bằng cách đổ khuôn và làm
rắn chắc một hỗn hợp hợp lí bao gồm chất kết dính, nước, cốt liệu (Cát, sỏi hay đá
dăm) và các loại phụ gia như phụ gia hoá dẻo, đông cứng nhanh, siêu dẻo và các chất
độn hoạt tính như bột silic, tro bay, v.v… Thành phần hỗn hợp bê tông phải đảm bảo
sao cho sau một thời gian rắn chắc phải đạt được những tính chất cho trước như cường
độ, độ chống thấm v.v...
Hỗn hợp mới nhào trộn gọi là hỗn hợp bê tông. Hỗn hợp bê tông sau khi cứng
rắn, chuyển sang trạng thái đá gọi là bê tông. Bê tông hóa rắn nhờ các phản ứng hóa
học xảy ra giữa xi măng và nước. Xi măng Portland chứa một lượng lớn các silicat
canxi. Các silicat này phản ứng với nước để tạo ra các hidroxit silicat canxi, là thành
phần chủ yếu tạo nên cường độ của bê tông, và hidroxit canxi là thành phần tạo nên
tính kiềm cho bê tông.


11
Trong bê tông, cốt liệu đóng vai trò là bộ khung chịu lực. Hồ chất kết dính
bao bọc xung quanh hạt cốt liệu, chúng là chất bôi trơn, đồng thời lấp đầy khoảng
trống và liên kết giữa các hạt cốt liệu. Sau khi cứng rắn, hồ chất kết dính gắn kết
các hạt cốt liệu thành một khối tương đối đồng nhất và được gọi là bê tông.
Các loại bê tông thông thường có khả năng chịu nén rất lớn nhưng khả năng chịu
kéo lại rất nhỏ. Cường độ chịu kéo của bê tông chỉ bằng khoảng 1/20 đến 1/10 cường
độ chịu nén của nó. Cường độ chịu kéo của bê tông, bên cạnh giá trị thấp, lại rất
không ổn định. Ngoài ra, biến dạng kéo của bê tông khi ứng suất đạt đến cường độ
chịu kéo cũng có giá trị rất nhỏ. Vì những lý do này, khả năng sử dụng riêng bê tông

(bê tông không được gia cường) trong kết cấu là khá hạn chế.
Cường độ chịu nén dọc trục là ứng suất nén lớn nhất mà bê tông có thể chịu
trước khi bị phá hoại. Cường độ chịu nén là một trong những tính chất quang trọng
nhất của bê tông được sử dụng trong kết cấu.
Cường độ chịu nén của bê tông phụ thuộc vào cấp phối của cốt liệu bê tông. Để
xác định cường độ độ chịu nén của bê tông ta thực hiện nén mẫu thử được đúc và bảo
dưỡng đúng theo tiêu chuẩn qui định. Hầu hết, các tiêu chuẩn đều quy định tuổi của bê
tông khi xác định cường độ chịu nén là 28 ngày tuổi.
1.4.2 Bê tông cốt thép
Để khắc phục khả năng chịu kém của kết cấu bê tông đồng thời nhằm khai thác
hiệu quả khả năng chịu nén của nó người ta đặt cốt liệu có khả năng chịu kéo tốt để
khắc phục khả năng chịu kéo kém của bê tông như cốt là các thanh thép, sợi thủy tinh,
hoặc hợp chất dẻo v.v… kết cấu bê tông kết hợp với các vật liệu có khả năng chịu kéo
làm cốt cho kết cấu còn được gọi là kết cấu bê tông có cốt. Bê tông có cốt là các thanh
thép gọi là kết cấu bê tông cốt thép. Ngoài dạng thanh dài, thép làm cốt cho bê tông có
thể sử dụng thép sợi hoặc các vật liệu dạng sợi khác và được gọi là bê tông cốt sợi.
Ở điều kiện làm việc bình thường bê tông và cốt thép có thể làm việc phối hợp
với nhau là nhờ các tính chất giữa bê tông và cốt thép tương tác với nhau và tương đối
đồng bộ trọng giai đoạn làm việc như:
- Lực dính bám giữa bê tông và bề mặt cốt thép. Lực này hình thành trong quá
trình đông cứng của bê tông và đảm bảo cho cốt thép không bị tuột khỏi bê
tông trong quá trình chịu lực. Độ bám dính đóng vai trò quan trọng để kết


12
cấu bê tông và cốt thép làm việc chung với nhau. Lực bám dính càng lớn thì
cốt thép trong bê tông làm việc càng hiệu quả, cho nên người ta tìm mọi
cách để tăng độ bám dính giữa bê tông và cốt thép lên.
- Hỗn hợp bê tông và cốt thép không tác dụng hóa học với nhau nên tính chất
vật liệu của chúng không ảnh hưởng với nhau mà tương tác với nhau. Bê

tông còn tạo thành lớp bảo vệ, bảo vệ cốt thép tránh hiện tượng Oxi hóa ăn
mòn do ảnh hưởng của môi trường.
- Có hệ số giãn nở vì nhiệt tương đồng nhau (Gần bằng Nhau). Hệ số giãn nở
vì nhiệt của bê tông là 𝛼𝑐 = 1x10-5 đến 𝛼𝑐 = 1,5x10-5 trong khi đó hệ số giản
nở vì nhiệt của cốt thép là 𝛼𝑠 = 1,2x10-5. Vậy nên, với hạm vi biến đổi nhiệt
độ thông thường, khoảng dưới 1000C thì bê tông và cốt thép không xuất hiện
nội ứng suất làm phá hoại vật liệu.
1.4.3 Ưu - nhược điểm khi sử dụng kết cấu bê tông cốt thép
Kết cấu bê tông cốt thép là kết cấu được sử dụng phổ biến nhất hiện nay nhờ có
những ưu điểm như sau :
Giá thành thấp, dễ chế tạo.
- Có khả năng chịu lực lớn, dễ thay đổi tính năng làm việc thông qua thành
phần cấu tạo.
- Có độ bền cao, chi phí bảo dưỡng thấp.
- Dễ dàng tạo hình nhờ sự đóng rắn bằng khuôn.
- Chịu lửa tốt và dẫn điện kém.
- Khả năng hấp thụ năng lượng tốt.
Đi đôi với những ưu điểm thì kết cấu bê tông cốt thép cũng có một số nhược
điểm như sau:
- Có tỷ lệ cường độ so với đơn vị trọng lượng bản thân nhỏ.
- Đòi hỏi thời gian thi công hệ thống ván khuôn, đà giáo phức tạp đối với kết
cấu đổ tại chỗ.
- Sau khi thi công, sảm phẩm từ bê tông cốt thép khó tháo dỡ và không tái sử
dụng được.
- Bê tông cốt thép dễ bị nứt do bê tông chịu kéo kém.


13
1.4.4 Ứng dụng của bê tông cốt thép trong xây dựng
Kết cấu bê tông cốt thép là loại kết cấu được sử dụng phổ biến nhất trong các

lĩnh vực liên quan đến xây dựng. Bê tông cốt thép được sử dụng đúc thành các cấu
kiện chịu lực cho công trình như nhà cao tầng, Cầu – Đường, các dạng tháp và cột
tháp, các kết cấu bể chứa và một số kết cấu đặc biệt khác.
Trong kết cấu nhà (Nhà cao tầng và nhà thấp tầng) bê tông cốt thép tạo ra các
cấu kiện chịu lực cơ bản (Cột, dầm, bản sàn) liên kết với nhau tạo nên hệ kết cấu chịu
lực chính cho công trình. Trong đó, dầm-sàn là cấu kiện chịu uốn chính cho công trình
và cột là cấu kiện chịu nén chính do tải trọng từ sàn truyền về dầm và từ dầm truyền
xuống cột, sau đó cột sẽ phân tác tải trọng xuống dưới đất thông qua hệ thống móng.
Vì là kiện chịu nén chính nên cột là cấu kiện mang đặc trưng của kết cấu bê tông.
Ngoài ra cột còn chịu uốn do sự lệch tâm tải truyền vào và do tải trọng ngang tác
động. Nói chung, cột được xem là cấu kiện qua trọng nhất trong kết cấu chịu lực của
công trình, nó ảnh hưởng đến toàn bộ công trình khi không làm tròn nhiệm vụ (Không
đảm bảo khả năng chịu lực) và phá hoại của công trình khi cột bị phá hoại.


14
Chương 2

CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG

CỦA CỐT LIỆU ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU UỐN CỦA DẦM BÊ TÔNG
CỐT THÉP
2.1 Khái niệm về bê tông
Bê tông là loại vật liệu đá nhân tạo nhận được bằng cách đổ khuôn và làm rắn
chắc một hỗn hợp hợp lí bao gồm chất kết dính, nước, cốt liệu (cát, sỏi hay đá dăm) và
phụ gia. Thành phần hỗn hợp bê tông phải đảm bảo sao cho sau một thời gian rắn chắc
phải đạt được những tính chất cho trước như cường độ, độ chống thấm v.v...
Hỗn hợp nguyên liệu mới nhào trộn gọi là hỗn hợp bê tông hay bê tông tươi.
Hỗn hợp bê tông sau khi cứng rắn, chuyển sang trạng thái đá được gọi là bê tông,
trong bê tông, cốt liệu đóng vai trò là bộ khung chịu lực. Hồ chất kết dính bao bọc

xung quanh hạt cốt liệu, chúng là chất bôi trơn, đồng thời lấp đầy khoảng trống và liên
kết giữa các hạt cốt liệu. Sau khi cứng rắn, hồ chất kết dính gắn kết các hạt cốt liệu
thành một khối tương đối đồng nhất và được gọi là bê tông.
Chất kết dính có thể là xi măng các loại, thạch cao, vôi và cũng có thể là chất kết
dính hữu cơ (polime).Trong bê tông xi măng cốt liệu thường chiếm 80 - 85%, còn xi
măng chiếm 10 - 20% khối lượng.
Bê tông và bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi trong xây dựng vì chúng có
những ưu điểm sau: Cường độ chịu lực cao, có thể chế tạo được những loại bê tông có
cường độ, hình dạng và tính chất khác nhau. Giá thành rẻ, khá bền vững và ổn định
đối với mưa nắng, nhiệt độ, độ ẩm.
2.2 Thành phần vật liệu chế tạo bê tông
2.2.1 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 chịu lực của bê tông. Để chế tạo bê tông ta có thể dùng xi măng
pooclăng, xi măng pooclăng bền sunfat, xi măng pooclăng xỉ hạt lò cao, xi măng
pooclăng puzolan, xi măng pooclăng hỗn hợp, xi măng ít tỏa nhiệt và các loại xi măng
khác thỏa mãn các yêu cầu quy phạm.
Khi sử dụng xi măng để chế tạo bê tông, việc lựa chọn mác xi măng là đặc biệt
quan trọng vì nó vừa phải đảm bảo cho bê tông đạt mác thiết kế, vừa phải đảm bảo