Nghiên cứu tận dụng phế liệu gạch ceramic để chế tạo bê tông

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHẠM VIẾT HẢI

NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG PHẾ LIỆU
GẠCH CERAMIC ĐỂ CHẾ TẠO BÊ TÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

Đà Nẵng - Năm 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHẠM VIẾT HẢI

NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG PHẾ LIỆU
GẠCH CERAMIC ĐỂ CHẾ TẠO BÊ TÔNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình DD&CN
MÃ SỐ: 858.02.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học: TS. LÊ KHÁNH TOÀN

Đà Nẵng - Năm 2019

ii
NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG PHẾ LIỆU GẠCH CERAMIC ĐỂ CHẾ TẠO BÊ TÔNG

Học viên: PHẠM VIẾT HẢI; Chuyên ngành: Kỹ thuật XD công trình DD & CN
Mã số: 60.58.02.08; Khóa: K32, Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN
Tóm tắt - Hiện nay bê tông là loại vật liệu được sử dụng rộng rãi trong các công trình
xây dựng trên thế giới. Các tính chất cơ lí của bê tông phụ thuộc chủ yếu vào thành phần cấp
phối, loại vật liệu sử dụng, hàm lượng xi măng, hàm lượng nước… Đề tài “Nghiên cứu tận
dụng phế liệu từ sản xuất gạch ceramic để chế tạo bê tông” được thực hiện nhằm nghiên cứu
ảnh hưởng của tỉ lệ cốt liệu nhỏ tái chế từ phế phẩm gạch ceramic thay thế đá dăm đến sự phát
triển cường độ chịu nén của bê tông. Các mẫu thí nghiệm được chuẩn bị với tỉ lệ cấp phối là
xi măng, cát, đá, nước trong đó đá dăm được thay thế bằng cốt liệu nhỏ tái chế từ phế phẩm
gạch ceramic ở các tỉ lệ là 10%, 15% và 20%. Thí nghiệm được thực hiện trên các nhóm mẫu
có kích thước là 150×150×150 mm. Tất cả các mẫu được dưỡng hộ trong môi trường nước.
Kết quả thí nghiệm cho thấy việc thay thế đá dăm bằng đá tái chế từ phế phẩm gạch
ceramic để chế tạo bê tông làm ảnh hưởng đến cường độ chịu nén của bê tông, việc thay thế
này vẫn chưa đảm bảo cường độ chịu nén tiêu chuẩn của bê tông B25 (M350) nhưng vẫn đạt
kết quả trên 90% so với cấp phối chuẩn sử dụng đá dăm. Khi lượng đá tái chế thay thế tăng
dần ở các cấp phối thì cường độ chịu nén của bê tông giảm dần từ lúc 3 – 7 ngày tuổi và phát
triển tương đối đều ở giai đoạn 7-14 ngày tuối, nhưng sau 14 ngày tuối thì cường độ giảm
xuống rõ rệt so với cấp phối tiêu chuẩn. Nằm trong giới hạn nghiên cứu của luận văn, tác giả
đề xuất có thể thay thế đá dăm bằng phế phẩm gạch ceramic đối với các loại bê tông thông
thường như bê tông boocdya, bê tông sân nền ở các tỉ lệ 10% và 15%.
Từ khóa - Cốt liệu tái chế, gạch ceramic, vật liệu tái chế, bê tông, cường độ chịu nén.
RESEARCH ON USING THE WASTE FROM CERAMIC TILE TO PRODUCT
CONCRETE
Abstract - Currently, concrete is a widely used material in construction works in the

world. The mechanical properties of concrete depends mainly on the composition, type of
material used, cement content, water content, etc. The research "Utilization of waste from
ceramic tile to product concrete" was conducted to study the effect of the percentage of ceramic
tiles replacing macadam to the development of compressive strength of concrete. Experimental
samples were prepared with cement, sand, stone, water, in which macadam was replaced with
ceramic tiles at the rates of 10%, 15% and 20%. The experiment was carried out on samples of
150×150×150 mm. All samples were soaked in a water environment to be curing.
Experimental results show that the replacement of recycled stone macadam from
ceramic tile products to manufacture concrete affects the compressive strength of concrete, this
replacement does not guarantee the compressive strength. Standard of concrete B25 (M350) but
still achieved results over 90% compared to standard grade. When the amount of recycled stone
increases gradually in aggregate levels, the compressive strength of concrete decreases
gradually from 3 - 7 days of age and develops relatively well in the period of 7-14 days, but
after 14 days of maturity. The intensity decreases markedly compared to the standard mix.
Within the research limit of the author's thesis, it is proposed to replace rubble with ceramic tiles
for common concrete such as boocdya concrete, masonry concrete at the rate of 10% and 15%.
Key words - Waste aggregate, ceramic, waste material, concrete, compressive
strength.


iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN........................................................................................................ i
TÓM TẮT ................................................................................................................. ii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC BẢNG ......................................................................................... v
DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................ vii
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài .............................................................................................. 1
2. Mục tiêu của đề tài ........................................................................................... 2

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................................... 2
4. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .......................................................... 2
6. Nội dung của luận văn ...................................................................................... 3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ CÁC THÀNH PHẦN VẬT
LIỆU TRONG CẤP PHỐI BÊ TÔNG ..................................................................... 4
1.1. Tổng quan về bê tông và các thành phần vật liệu cấp phối bê tông ........................ 4
1.1.1. Định nghĩa và phân loại bê tông ................................................................. 4
1.1.2. Các thành phần cấp phối chế tạo bê tông .................................................... 5
1.1.3. Mác và cấp bền bê tông .............................................................................. 6
1.1.4. Các tính chất đặc trưng của bê tông ............................................................ 8
1.1.5. Sự hình thành và phát triển cường độ bê tông theo thời gian..................... 12
1.1.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hình thành và phát triển cường độ
cũng như các tính chất cơ lý của bê tông .................................................................... 13
1.2. Sản phẩm gạch ceramic và nghiên cứu ứng dụng phế phẩm gạch ceramic sản
xuất vật liệu xây dựng................................................................................................ 14
1.2.1. Phân loại gạch ceramic ............................................................................. 15
1.2.2. Quy trình sản xuất gạch ceramic ............................................................... 16
1.2.3. Đặc điểm phế phẩm gạch ceramic ............................................................ 17
1.2.4. Ảnh hưởng của phế thải gạch ceramic tới môi trường ............................... 18
1.2.5. Tổng quan về nghiên cứu sử dụng phế phẩm gạch ceramic trong sản
xuất vật liệu xây dựng................................................................................................ 18
1.3. Kết luận chương.................................................................................................. 21
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA
BÊ TÔNG VÀ CÁC THÀNH PHẦN CẤP PHỐI .................................................. 23
2.1. Các chỉ tiêu cơ lý của các thành phần cấp phốı bê tông ....................................... 23
2.1.1. Cát (cốt liệu nhỏ) ...................................................................................... 23
2.1.2. Đá dăm (Cốt liệu lớn) ............................................................................... 24
2.1.3. Xi măng ................................................................................................... 25

iv
2.1.4. Nước ........................................................................................................ 26
2.1.5. Phế thải gạch ceramic ............................................................................... 26
2.2. Phương pháp xác định cường độ chịu nén của bê tông ........................................ 27
2.2.1. Phương pháp xác định cường độ bê tông .................................................. 27
2.3. Phương pháp xác định thời gian đông kết............................................................ 28
2.3.1. Cường độ kháng xuyên............................................................................. 28
2.3.2. Thời gian bắt đầu đông kết của hỗn hợp bê tông ....................................... 29
2.3.3. Thời gian kết thúc đông kết của hỗn hợp bê tông ...................................... 29
2.3.4. Nguyên tắc thí nghiệm.............................................................................. 29
2.3.5. Thiết bị, dụng cụ ...................................................................................... 29
2.3.6. Cách tiến hành .......................................................................................... 30
2.3.7. Biểu thị kết quả ........................................................................................ 31
2.4. Phương pháp xác định độ sụt bê tông .................................................................. 32
2.5. Kết luận chương.................................................................................................. 33
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA
BÊ TÔNG SỬ DỤNG CỐT LIỆU TÁI CHẾ TỪ PHẾ PHẨM GẠCH
CERAMIC THAY THẾ ĐÁ DĂM ......................................................................... 34
3.1. Mục tiêu thí nghiệm ............................................................................................ 34
3.2. Kết quả xác định các chỉ tiêu cơ lý của các thành phần cấp phối ......................... 34
3.2.1. Cát............................................................................................................ 34
3.2.2. Đá dăm ..................................................................................................... 35
3.2.3. Xi măng ................................................................................................... 37
3.2.4. Nước ........................................................................................................ 38
3.2.5. Cốt liệu tái chế từ phế phẩm gạch ceramic ................................................ 38
3.3. Cấp phối cho bê tông .......................................................................................... 40
3.4. Thí nghıệm và kết quả nén mẫu .......................................................................... 41
3.4.1. Thí nghiệm nén mẫu ................................................................................. 41
3.4.2. Kết quả thí nghiệm mẫu theo cường độ chịu nén ...................................... 41

3.4.3. Bình luận kết quả thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của bê tông ..... 47
3.5. Xác định thời gian đông kết của vữa bê tông ....................................................... 48
3.5.1. Kết quả thí nghiệm ................................................................................... 48
3.5.2. Bình luận kết quả thí nghiệm xác định thời gian đông kết......................... 52
3.6. Kết luận chương.................................................................................................. 52
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................. 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)


v
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng
1.1.
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.
2.7.

2.8.
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.

3.6.
3.7.
3.8.
3.9.
3.10.
3.11.
3.12.
3.13.
3.14.

Tên bảng

Trang

Bảng quy đổi mác bê tông (M) tương ứng với cấp độ bền (B)
Thành phần hạt của cát
Hàm lượng ion Cl- trong cát
Thành phần hạt của cốt liệu lớn
Mác của đá dăm từ đá thiên nhiên theo độ nén dập
Yêu cầu về độ nén dập đối với sỏi và sỏi dăm
Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng poóc lăng hỗn hợp
Hàm lượng tối đa cho phép của muối hòa tan, ion sunfat, ion
clorua và cặn không tan trong nước dùng để rửa cốt liệu và bảo
dưỡng bê tông
Hệ số tính đổi kết quả thử nén các viên mẫu bê tông kích thước
khác viên chuẩn về cường độ của viên mẫu chuẩn kích thước
150×150×150 mm
Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý cát sông Trà Khúc
Kết quả thí nghiệm thành phần hạt cát sông Trà Khúc
Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý đá An Hội

Kết quả thí nghiệm thành phần hạt đá An Hội
Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý xi măng Sông Gianh
PCB40
Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén của xi măng Sông Gianh
PCB40
Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý đá tái chế từ phế phẩm
gạch ceramic
Kết quả thí nghiệm thành phần hạt đá tái chế từ phế phẩm gạch
ceramic
Bảng so sánh các chỉ tiêu cơ lý của đá dăm và phế phẩm gạch
ceramic
Thành phần cấp phối chuẩn cho 1 m3 bê tông B25, ĐS 6-8 cm
Thành phần cấp phối cho một mẻ trộn 50 lít, cấp bền B25, ĐS
6-8 cm
Kết quả nén các mẫu ban đầu, CP0
Kết quả nén các mẫu, CP1 thay thế 10% đá dăm bởi Ceramic
tái chế
Kết quả nén các mẫu, CP2 thay thế 15% đá dăm bởi Ceramic

8
23
23
24
24
25
25
26

28
34

35
36
36
37
37
39
39
40
41
41
42
43
44


vi
Số hiệu
bảng

3.15.
3.16.
3.17.
3.18.
3.19.
3.20.
3.21.
3.22.
3.23.
3.24.
3.25.

3.26.

Tên bảng
tái chế
Kết quả nén các mẫu, CP3 thay thế 20% đá dăm bởi Ceramic
tái chế
Tổng hợp kết quả cường độ chịu nén trung bình các cấp phối
Bảng so sánh tỉ lệ phần trăm cường độ các cấp phối theo ngày
tuổi
Kết quả thí nghiệm thời gian đông kết cấp phối CP0
Thời gian đông kết của cấp phối CP0
Kết quả thí nghiệm thời gian đông kết cấp phối CP1
Thời gian đông kết của cấp phối CP1
Kết quả thí nghiệm thời gian đông kết cấp phối CP2
Thời gian đông kết của cấp phối CP2
Kết quả thí nghiệm thời gian đông kết cấp phối CP3
Thời gian đông kết của cấp phối CP3
Tổng hợp kết quả xác định thời gian đông kết của vữa bê tông

Trang

45
46
46
48
48
49
49
50
50

51
51
52


vii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu

Tên hình

hình

Trang

1.1.

Sự phá hoại mẫu thử khối vuông

6

1.2.

Sơ đồ thiết bị xác định tính thấm nước của bê tông

12

1.3.

Biểu đồ sự phát triển cường độ bê tông theo thời gian

13

1.4.

Các sản phẩm gạch ceramic hoàn thiện

14

1.5.

Phế phẩm của quá trình sản xuất gạch ceramic tại nhà máy

17

1.6.

Dây chuyền nghiền phế thải xây dựng đầu tiên được triển khai
tại Hà Nội

20

3.1.

Biểu đồ thành phần hạt của cát

35

3.2.

Biểu đồ thành phần hạt của đá

36

3.3.

Cốt liệu tái chế từ gạch Ceramic sau gia công

38

3.4.

Biểu đồ thành phần hạt của đá tái chế từ phế phẩm gạch
ceramic

39

3.5.

Biểu đồ kết quả nén mẫu cấp phối CP0

42

3.6.

Biểu đồ kết quả nén mẫu cấp phối CP1

43

3.7.

Biểu đồ kết quả nén mẫu cấp phối CP2

44

3.8.

Biểu đồ kết quả nén mẫu cấp phối CP3

45

3.9.

Sự phát triển cường độ chịu nén các cấp phối theo thời gian

46

3.10.

Biểu đồ so sánh cường độ chịu nén trung bình giữa các cấp
phối CP1,CP2,CP3 với cấp phối tiêu chuẩn CP0

47

3.11.

Biểu đồ thời gian đông kết cấp phối CP0

49

3.12.

Biểu đồ thời gian đông kết cấp phối CP1

50

3.13.

Biểu đồ thời gian đông kết cấp phối CP2

51

3.14.

Biểu đồ thời gian đông kết cấp phối CP3

52


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hiện nay, bê tông vẫn là loại vật liệu phổ biến cho các công trình từ thấp tầng
đến cao tầng trên toàn thế giới. Thành phần chính của hỗn hợp bê tông bao gồm: cốt
liệu lớn (đá dăm, sỏi), cốt liệu nhỏ (cát tự nhiên, cát xay) và chất kết dính (xi măng),
ngoài ra còn có nước, phụ gia... Bên cạnh vai trò quan trọng của chất kết dính, cường
độ của cốt liệu, tỉ lệ phối trộn và quy trình chế tạo là những yếu tố then chốt quyết
định cường độ của bê tông. Các thành phần chính của bê tông chủ yếu được khai thác
trực tiếp từ tự nhiên, chất lượng phụ thuộc nhiều vào chất lượng vốn có trong tự nhiên.

Nguồn tài nguyên thiên nhiên không phải là vô tận, đang dần cạn kiệt không đủ đáp
ứng nhu cầu phát triển xã hội.
Hiện nay, quá trình sản xuất của các nhà máy sản xuất gạch men gốm sứ, vì
nhiều lí do khác nhau, sinh ra một lượng phế phẩm lớn, một phần của lượng phế phẩm
được tái sử dụng, một phần lớn bị thải ra môi trường, chủ yếu được xử lý bằng cách
chôn lấp. Nhưng khác với hầu hết các chất thải rắn, phế phẩm gạch men, gốm sứ rất
trơ với môi trường, thời gian phân hủy của chúng có thể tới hàng triệu năm. Do vậy,
loại phế thải này chiếm diện tích đất rất lớn, ảnh hưởng đến môi trường. Theo khảo sát
đánh giá, chỉ riêng Công ty Cổ phần Gạch men Anh Em DIC, tại huyện Núi Thành,
tỉnh Quảng Nam với sản lượng mỗi năm là 5 triệu m2 gạch ceramic thì tỉ lệ phế liệu từ
sản phẩm không thể sử dụng lên đến 2%, tương đương với khoảng 100.000 m2,
khoảng 1000 m3 phế liệu. Đây thực sự là nguồn chất thải rắn rất lớn nếu kể đến hàng
chục công ty, nhà máy sản xuất gạch men trên địa bàn các tỉnh miền Trung, đặc biệt là
ở Quảng Nam và Đà Nẵng. Đây cũng là vấn đề đau đầu đối với chính các đơn vị sản
xuất và cơ quan quản lí nhà nước về môi trường: làm cách nào để xử lí hay sử dụng
hiệu quả nguồn phế phẩm này.

Phế phẩm gạch ceramic từ nhà máy sản xuất


2
Gạch ceramic dùng để ốp, lát là sản phẩm có nguồn gốc từ hỗn hợp đất sét, cát,
và các chất liệu tự nhiên khác… sau khi xử lý đúng quy trình và nung thành phẩm thì
có độ cứng và độ bền rất cao. Loại phế phẩm của gạch sau khi được gia công để có
kích thước tương tự đá 1×2 cm, là thành phần cốt liệu lớn để sản xuất bê tông, nên có
thể tái sử dụng để thay thế hoàn toàn hoặc một phần đá dăm trong chế tạo bê tông và
rất nhiều những ứng dụng khác trong lĩnh vực xây dựng.
Đề tài “Nghiên cứu tận dụng phế liệu từ sản xuất gạch ceramic để chế tạo bê
tông” sẽ tiến hành các thí nghiệm nhằm xác định cường độ chịu nén và một số tính
chất cơ lí của bê tông được sản xuất từ các thành phần cấp phối theo quy định, thay thế

cốt liệu lớn (đá dăm 1×2 cm) bằng cốt liệu tái chế từ phế phẩm của sản phẩm gạch
ceramic có kích thước, thành phần hạt tương tự đá dăm nhằm đánh giá khả năng sử
dụng loại vật liệu tái chế này để sản xuất bê tông. Đề tài kỳ vọng mở ra hướng nghiên
cứu trong việc sử dụng cốt liệu tái chế từ phế phẩm gạch ceramic để sản xuất bê tông
thay thế cho đá dăm đang dần khan hiếm và hạn chế khai thác, giúp bảo vệ môi
trường. Do đó, đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn, có tính thời sự cao.
2. Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu sự phát triển cường độ chịu nén và một số tính chất cơ lý của bê
tông sử dụng cốt liệu tái chế từ phế phẩm gạch ceramic thay thế cốt liệu lớn (đá dăm)
theo những tỷ lệ nhất định.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Bê tông sử dụng cốt liệu tái chế từ phế phẩm gạch
ceramic thay thế cốt liệu lớn (đá dăm).
Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu với bê tông cấp bền B25, sử dụng cốt liệu tái
chế từ phế phẩm gạch ceramic của nhà máy Gạch men Anh Em DIC (Quảng Nam)
thay thế đá dăm theo các tỷ lệ 10%, 15%, 20% trong thành phần cấp phối. Nghiên cứu
thực hiện trong các điều kiện của phòng thí nghiệm.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lí thuyết.
- Khảo sát thực nghiệm.
- Tổng hợp, phân tích rút ra kết luận.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Ý nghĩa khoa học: Đánh giá ảnh hưởng của tỉ lệ thay thế cốt liệu lớn trong bê
tông bằng cốt liệu tái chế từ phế phẩm gạch ceramic đến các tính chất cơ lý quan trọng
của bê tông. Mở ra hướng nghiên cứu mới trong sản xuất vật liệu xây dựng.


3
- Ý nghĩa thực tiễn: Tận dụng nguồn phế phẩm gạch ceramic với trữ lượng lớn
chưa được khai thác và sử dụng hiệu quả để sản xuất bê tông; giảm tác động có hại của

loại chất thải rắn này đến môi trường.
6. Nội dung của luận văn
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về bê tông và các thành phần vật liệu trong cấp phối bê
tông
Chương 2: Cơ sở khoa học xác định các chỉ tiêu cơ lí của bê tông và các thành phần
cấp phối
Chương 3: Thực nghiệm xác định một số chỉ tiêu cơ lý của bê tông sử dụng cốt
liệu tái chế từ phế phẩm gạch ceramic thay thế đá dăm
Kết luận và kiến nghị


4

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ CÁC THÀNH PHẦN VẬT LIỆU
TRONG CẤP PHỐI BÊ TÔNG
1.1. Tổng quan về bê tông và các thành phần vật liệu cấp phối bê tông
1.1.1. Định nghĩa và phân loại bê tông
Bê tông là một loại vật liệu đá nhân tạo được hình thành sau quá trình đóng rắn
của hỗn hợp vữa bê tông, được chế tạo từ các vật liệu rời, chất kết dính, nước và phụ
gia (nếu có). Vật liệu rời gồm 2 loại: cốt liệu nhỏ (cát tự nhiên, cát nhân tạo) và cốt
liệu lớn (đá dăm, sỏi...). Chất kết dính là xi măng được phối trộn cùng với nước và các
vật liệu rời theo những tỉ lệ nhất định. Phụ gia có thể được sử dụng trong thành phần
cấp phối nhằm cải thiện một số chỉ tiêu cơ lý của bê tông trong lúc thi công, trong quá
trình đóng rắn và quá trình sử dụng về sau. Có nhiều loại phụ gia như: phụ gia giúp
tăng độ dẻo, độ linh động của hỗn hợp vữa bê tông; phụ gia kéo dài thời gian ninh kết
ban đầu của bê tông; phụ gia giúp tăng nhanh tốc độ phát triển cường độ của bê tông
trong thời gian đầu; phụ gia chống thấm…
Hỗn hợp vữa bê tông, trong quá trình hình thành và phát triển cường độ, hồ xi

măng gắn kết các hạt cốt liệu thành một khối tương đối đồng nhất và được gọi là bê
tông. Hỗn hợp nguyên liệu mới nhào trộn gọi là hỗn hợp bê tông hay bê tông tươi; hỗn
hợp bê tông sau khi đông cứng, rắn chắc, chuyển sang trạng thái đá được gọi là bê
tông. Yêu cầu cơ bản của bê tông là cường độ, đặc biệt là cường độ chịu nén ở tuổi
quy định và đạt được các yêu cầu khác nhau tùy theo mục đích: khả năng chống thấm,
ổn định với môi trường và độ tin cậy khi khai thác, giá thành không quá đắt [1].
Theo [1], người ta phân loại bê tông theo các cách khác nhau tùy theo đặc điểm
cấu tạo hay sử dụng. Dưới đây là một số cách phân loại bê tông khá phổ biến:
- Phân loại theo cấu trúc: bê tông đặc chắc, bê tông có lỗ rỗng, bê tông tổ ong,
bê tông xốp.
- Phân loại theo trọng lượng riêng: bê tông nặng (γ = 2200 ÷ 2500 kG/m3); bê
tông đặc biệt nặng (γ > 2500 kG/m3); bê tông nặng cốt liệu bé (γ = 1800 ÷ 2200
kG/m3); bê tông nhẹ (γ < 1800 kG/m3); bê tông siêu nhẹ (γ ≤ 600 kG/m3).
- Phân loại theo chất kết dính: bê tông xi măng, bê tông nhựa, bê tông chất dẻo,
bê tông thạch cao, bê tông xỉ, bê tông sillicat.
- Phân loại theo phạm vi sử dụng: bê tông làm kết cấu chịu lực, bê tông chịu
nóng, bê tông cách nhiệt, bê tông chống xâm thực...
- Phân loại theo thành phần hạt: bê tông thông thường, bê tông cốt liệu bé, bê


5
tông chèn đá hộc…
- Phân loại theo cường độ chịu nén: bê tông truyền thống có cường độ từ 15
đến 20 MPa. Bê tông thường có cường độ nén từ 20 đến 50 MPa, bê tông cường độ
cao có cường độ nén từ 50 đến 200 MPa.
1.1.2. Các thành phần cấp phối chế tạo bê tông
Theo [1], các thành phần cấp phối chế tạo bê tông gồm:
1.1.2.1. Cốt liệu lớn
Cốt liệu lớn là hỗn hợp đá dăm hoặc sỏi có kích thước từ 5 mm đến 70 mm.
Cấu tạo đá (sỏi) là một tổ hợp có quy luật của các loại khoáng vật, có thể là một thể

địa chất có lịch sử hình thành riêng biệt. Chúng được khai thác từ tự nhiên bằng nhiều
phương pháp như: khai thác trực tiếp từ sông, suối (đối với sỏi) và nổ mìn, nghiền, đập
từ các mỏ đá (đối với đá dăm).
Đặc điểm đặc trưng loại cốt liệu này là có cường độ chịu nén cao và bền vững
trong môi trường. Loại cốt liệu này có giá thành thấp và dễ dàng tìm thấy ở nhiều địa
phương.
1.1.2.2. Cốt liệu nhỏ
Cốt liệu nhỏ là cát có kích thước hạt từ 0,14 mm đến 5 mm. Thành phần phổ
biến nhất của cát tại các sông, suối là silica (điôxít silic hay SiO2), thường ở
dạng thạch anh. Cát được hình thành do quá trình bào mòn, hoặc vỡ vụn của đá trong
tự nhiên.
Đặc điểm đặc trưng loại cốt liệu này là chất với độ trơ về mặt hóa học cũng như
có độ cứng đáng kể, nên có khả năng chống phong hóa khá tốt.
1.1.2.3. Chất kết dính
Chất kết dính của bê tông là xi măng, một loại chất dính thủy lực được tạo
thành bằng cách nghiền mịn clinker, thạch cao thiên nhiên và phụ gia theo những tỉ lệ
nào đó tùy theo yêu cầu. Khi tiếp xúc với nước tạo thành một dạng hồ gọi là hồ xi
măng. Tiếp đó, xảy ra các phản ứng thủy hóa giữa xi măng và nước, hình thành
các sản phẩm thủy hóa, hồ xi măng bắt đầu quá trình ninh kết, kết hợp với các thành
phần cốt liệu, dần hóa cứng để cuối cùng đạt được cường độ và độ ổn định nhất định.
1.1.2.4. Nước và phụ gia
Nước là thành phần giúp cho quá trình thủy hóa xi măng cũng như tạo ra độ
lưu động của hỗn hợp bê tông.
Phụ gia là chất nhân tạo được thêm vào hỗn hợp bê tông làm tăng hoặc giảm
một vài tính chất cơ lý của bê tông. Các loại phụ gia thường được sử dụng nhiều trong


6
việc chế tạo bê tông là: phụ gia giúp tăng độ dẻo, độ linh động của hỗn hợp vữa bê
tông; phụ gia kéo dài thời gian ninh kết ban đầu của bê tông; phụ gia giúp tăng nhanh

tốc độ phát triển cường độ của bê tông trong thời gian đầu; phụ gia chống thấm…
1.1.3. Mác và cấp bền bê tông
1.1.3.1. Mác bê tông theo cường độ chịu nén
Theo tiêu chuẩn TCVN 5574 – 2012 [2]. Mác bê tông, kí hiệu bằng chữ M, là
con số lấy bằng cường độ trung bình của mẫu thử chuẩn, tính theo đơn vị kG/cm2.
Mẫu thử chuẩn là khối vuông cạnh a = 150 mm, tuổi 28 ngày, được dưỡng hộ và thí
nghiệm theo điều kiện chuẩn, nhiệt độ là 27 ± 20C, độ ẩm không nhỏ hơn 95%.
Theo TCVN 5574 – 2012 [2], bê tông có các mác M50; M75; M100; M150;
M200; M250; M300; M350; M400; M450; M500; M600.
Cường độ chịu nén của bê tông là khả năng chịu ứng suất nén của mẫu bê tông.
Mẫu có thể chế tạo bằng các cách khác nhau: lấy hỗn hợp bê tông đã được nhào trộn
để đúc mẫu hoặc dùng thiết bị chuyên dùng khoan lấy mẫu từ kết cấu có sẵn.
Bê tông thông thường có cường độ chịu nén R = 5÷30 MPa. Bê tông có cường
độ chịu nén R> 40MPa là bê tông cường độ cao. Hiện nay, người ta đã chế tạo được
các loại bê tông đặc biệt có cường độ chịu nén rất cao với R ≥ 80MPa.
Khi bị nén, ngoài biến dạng co ngắn theo phương tác dụng lực, bê tông còn bị
nở ngang. Thông thường chính sự nở ngang quá mức làm cho bê tông bị nứt và bị phá
vỡ. Nếu hạn chế được mức độ nở ngang của bê tông có thể làm tăng khả năng chịu nén
của nó. Trong thí nghiệm, nếu không bôi trơn mặt tiếp xúc giữa mẫu thử và bàn nén thì
tại đó sẽ xuất hiện lực ma sát có tác dụng cản trở sự nở ngang, kết quả mẫu bị phá hoại
theo hình tháp đối đỉnh như Hình 1.1b. Nếu bôi trơn mặt tiếp xúc để bê tông tự do nở
ngang thì khi biến dạng ngang quá mức trong mẫu sẽ xuất hiện các vết nứt dọc và sự
phá hoại xảy ra như trên Hình 1.1c. Cường độ của mẫu được bôi trơn thấp hơn cường
độ của mẫu khối vuông có ma sát.

Hình 1.1. Sự phá hoại mẫu thử khối vuông
1 - Mẫu; 2 - Bàn máy nén; 3 - Ma sát; 4 - Bê tông bị ép vụn;
5 - Hình tháp phá hoại; 6 - Vết nứt dọc trong mẫu

7
Vì ma sát làm cản trở biến dạng ngang mà với mẫu khối khi tăng cạnh a thì
cường độ giảm và cường độ của mẫu hình trụ thấp hơn cường độ của mẫu khối vuông.
1.1.3.2. Mác bê tông theo cường độ chịu kéo
Theo [2], mác bê tông theo cường độ chịu kéo ký hiệu là K (kG/cm2). K được
lấy theo cường độ chịu kéo của mẫu thử tiêu chuẩn.
Bê tông nặng: K10, K15, K20, K25, K30, K40.
Bê tông nhẹ: K10, K15, K20, K25, K30.
Cường độ chịu kéo của bê tông khống chế vết nứt và ảnh hưởng đến các tính
chất khác của bê tông như: độ cứng, khả năng dính bám với cốt thép, độ bền. Cường
độ chịu kéo còn liên quan đến ứng xử của bê tông dưới tác dụng của lực cắt. Thông
thường cường độ chịu uốn bằng khoảng 10-20% cường độ chịu nén của bê tông, tùy
thuộc vào kích thước, hình dạng của các loại cốt liệu. Tuy nhiên việc xác định mối
quan hệ giữa cường độ chịu uốn và cường độ chịu nén của bê tông một cách chính xác
nhất là thông qua việc thực hiện thí nghiệm mẫu.
Bê tông có cường độ cao thì cường độ chịu kéo cũng cao hơn. Tất cả các thử
nghiệm mẫu đều xác nhận điều đó từ 30 - 60% tuỳ theo thành phần của bê tông cường
độ cao. Việc cải thiện chất lượng của vùng chuyển tiếp giữa hồ xi măng và cốt liệu có
thể đóng vai trò quan trọng trong việc gia tăng này. Tuy nhiên, tốc độ tăng cường độ
chịu kéo của bê tông cường độ cao chậm hơn so với tốc độ tăng cường độ chịu nén.
1.1.3.3. Tương quan giữa M và B
Theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574 – 2012 [2], khái niệm cấp độ bền chịu
nén của bê tông, ký hiệu là B, là giá trị trung bình thống kê của cường độ chịu nén tức
thời, tính bằng MPa, với xác xuất đảm bảo không dưới 95% xác định trên các mẫu lập
phương kích thước tiêu chuẩn (150×150×150) mm được chế tạo, dưỡng hộ trong điều
kiện tiêu chuẩn và thí nghiệm ở tuổi 28 ngày.
Theo tiêu chuẩn TCVN 5574 – 2012 [2], bê tông có các cấp độ bền B3.5; B5;
B7.5; B10; B12.5; B15; B20; B25; B30; B35; B40; B45; B50; B55; B60.
Như vậy tương quan giữa mác bê tông M và cấp độ bền B của cùng một loại bê
tông thể hiện bằng biểu thức sau:

B = α . β. M
Trong đó: α – hệ số đổi đơn vị từ kG/cm2 sang (MPa; N/mm2), lấy α = 0,1;
β – hệ số chuyển đổi từ cường độ trung bình sang cường độ đặc trưng, với xác
suất đảm bảo 95%; β = (1-Sυ) = 0,778.
Bảng quy đổi mác bê tông (M) tương ứng với cấp độ bền (B) đến M350 (B25)


8
theo TCVN 5574 - 2012 thể hiện ở bảng 1.1.
Bảng 1.1. Bảng quy đổi mác bê tông (M) tương ứng với cấp độ bền (B) [2]
Cấp độ bền (B)

Cường độ chịu nén (MPa)

Mác bê tông (M)

B3.5

4.50

50

B5

6.42

75

B7.5

9.63

100

B10

12.84

B12.5

16.05

150

B15

19.27

200

B20

25.69

250

B22.5

28.90

300

B25

32.10

350

1.1.4. Các tính chất đặc trưng của bê tông
1.1.4.1. Mô đun đàn hồi
Khi tính toán biến dạng đàn hồi tuyến tính của kết cấu bê tông đều phải chọn
một giá trị của mô đun đàn hồi. Như vậy, mô đun đàn hồi chính là một đặc tính chỉ dẫn
trực tiếp về độ cứng của kết cấu bê tông. Mô đun đàn hồi lớn thì độ cứng kết cấu lớn
và kết cấu càng ít bị biến dạng. Với kết cấu dầm khi sử dụng bê tông cường độ cao và
bê tông chất lượng cao có thể giảm được độ võng. Mô đun đàn hồi của bê tông cường
độ cao lớn hơn so với bê tông thường, tuy nhiên, mô đun đàn hồi chịu kéo tăng yếu
hơn. Mô đun đàn hồi của bê tông chịu ảnh hưởng lớn của các vật liệu thành phần và tỷ
lệ phối hợp các vật liệu.
Trong các nhân tố của cốt liệu ảnh hưởng tới mô đun đàn hồi của bê tông thì lỗ
rỗng dường như là nhân tố quan trọng nhất, bởi vì lỗ rỗng của cốt liệu quyết định sự
rắn chắc của nó. Cốt liệu có độ chặt cao sẽ có mô đun đàn hồi cao. Nói chung đối với
bê tông sử dụng cốt liệu có mô đun đàn hồi cao thì sự ảnh hưởng của nó tới mô đun
đàn hồi của bê tông là đáng kể hơn cả.
Các nhân tố khác của cốt liệu ảnh hưởng tới mô đun đàn hồi của bê tông là:
kích thước hạt max, hình dáng, cấu trúc bề mặt, cấp phối hạt, và mô đun đàn hồi của
đá gốc. Chúng có thể ảnh hưởng tới những vết nứt vi mô ở khu vực chuyển tiếp, và vì
vậy ảnh hưởng tới hình dạng của đường cong biến dạng - ứng suất.
1.1.4.2. Khả năng chịu nhiệt
Khả năng bảo tồn các tính chất cơ lý của mình dưới tác dụng ở nhiệt độ cao và
trong một thời giai nhất định đặc trưng cho khả năng chịu nhiệt của bê tông. Các đặc

tính về nhiệt của bê tông cường độ cao nằm trong phạm vi đúng đối với bê tông có


9
cường độ thấp. Các đại lượng đo được là nhiệt lượng riêng, tính dẫn nhiệt, độ dẫn
nhiệt, hệ số giãn nở nhiệt, hệ số khuyếch tán.
Các thí nghiệm gần đây cho thấy rằng tốc độ giảm cường độ của bê tông cường
độ cao và bê tông chất lượng cao nhanh hơn so với bê tông thường. Tính ổn định thể
tích ở nhiệt độ cao cũng kém hơn. Bê tông cường độ cao thường dễ bị nứt và phá hủy
do nhiệt độ cao nhanh hơn bê tông thường.
Bê tông chịu nhiệt được chế tạo từ chất kết dính và cốt liệu chịu nhiệt. Với chức
năng là chất kết dính, trong bê tông chịu nhiệt người ta thường dùng xi măng poóc
lăng, xỉ, xi măng alumin và thủy tinh lỏng. Để cải thiện cấu trúc của đá xi măng và duy
trì cường độ, người ta cho phụ gia khoáng vào chất kết dính.
1.1.4.3. Tính co ngót
Co ngót của bê tông là sự giảm thể tích dưới nhiệt độ không đổi do mất độ ẩm
sau khi bê tông đã đông cứng. Sự thay đổi thể tích theo thời gian này phụ thuộc vào
hàm lượng nước của bê tông tươi, vào loại xi măng và cốt liệu được sử dụng, vào điều
kiện môi trường (nhiệt độ, độ ẩm và tốc độ gió) tại thời điểm đổ bê tông, vào quá trình
bảo dưỡng, vào khối lượng cốt thép và vào tỉ số giữa thể tích và diện tích bề mặt cấu
kiện. Hai chỉ tiêu nội tại kiểm soát các biến dạng tự do co ngót của bê tông: nhiệt độ
và hàm lượng nước tự do.
Nhiệt độ trong bê tông có thể biến đổi theo thời gian, hoặc do thủy hóa (các
phản ứng thường tỏa nhiệt và đóng vai trò là nguồn gây nhiệt nội tại), hoặc do trao đổi
nhiệt với phần còn lại của cấu kiện hay môi trường. Sự biến đổi nhiệt độ này dẫn đến
các biến dạng tự do tỉ lệ với chúng theo một hệ số, gọi là hệ số giãn nỡ nhiệt.
Hàm lượng nước tự do có thể thay đổi bên trong do thủy hoá mất một phần
nước, hay bên ngoài do biến đổi độ ẩm. Một hằng số vật lý (gọi là hệ số giảm nước)
cho phép tính toán biến dạng tự do liên quan. Ở tỉ lệ cấu trúc vi mô, lý thuyết mao dẫn
cho phép hiểu được làm thế nào sự lấp đầy một phần của nước trong môi trường rỗng

với độ phân bố rộng có thể dẫn tới một trạng thái nội ứng suất. Từ ái lực của nước với
bề mặt rắn (hấp phụ), các lỗ rỗng nhỏ nhất được lấp đầy trước tiên. Do đó, với một
lượng nước cho trước, tồn tại một kích thước lỗ rỗng giới hạn, mà vượt qua đó các
khoang rỗng không bão hòa. Bên trong mỗi khoang, bề mặt phân chia pha lỏng và khí
chịu kéo tức thời và ứng suất càng lớn khi độ cong càng lớn, tương ứng với lỗ rỗng
nhỏ. Khi lượng nước tự do giảm, kích thước lỗ rỗng, liên quan tới sức căng mao quản,
cũng giảm, và kết quả vĩ mô của hiện tượng (co cấu trúc rắn dưới ảnh hưởng của một
loại “tiền ứng suất ẩm”) tăng. Ứng xử của hệ thay đổi phụ thuộc không chỉ vào sự
phân bố kích thước lỗ rỗng mà còn vào khả năng biến dạng tổng thể, liên quan tới độ
rỗng tổng cộng. Do sự thiếu hụt thể tích của phản ứng thủy hóa, vữa xi măng trở thành
một cấu trúc ba pha (rắn - lỏng - khí) trong suốt quá trình thủy hóa.


10
Có thể chia co ngót thành 3 giai đoạn sau: Trước khi ninh kết - co ngót dẻo;
trong khi ninh kết và rắn chắc - các hiện tượng nhiệt và co ngót nội tại; ở tuổi muộn co ngót do mất nước.
Chính sự co ngót do khô là đáng quan tâm và lo lắng. Đó là sự co ngót của một
mẫu được tháo khuôn ở 24 giờ sau khi được làm khô ở trong phòng với độ ẩm tương
đối 50±10% và nhiệt độ 20±10C được khống chế. Độ co ngót do khô được lấy một
cách quy ước bằng hiệu số giữa độ co tổng cộng và độ co của cùng một mẫu không bị
mất nước chút nào.
Trong khi độ co ngót nội sinh cuối cùng gần gấp đôi, độ co khô giảm đi, vật
liệu chỉ bao gồm rất ít nước tự do sau khi thuỷ hoá. Chú ý đến những động học đặc
biệt nhanh của độ co của bê tông bê tông, nó có thể tạo ra các sai số trong trường hợp
so sánh trên các thí nghiệm ngắn ngày. Từ khi bê tông rắn chắc (đông đặc lại), sự co
bê tông được hiểu là sự tự nhiên của vật liệu mà chưa chịu tải. Có hai loại co:
- Sự co nội sinh hay co do khô tự nhiên, gây ra do việc bê tông cứng dần lên.
- Sự co do sự sấy khô, gây ra do sự trao đổi nước giữa chất liệu trong bê tông và
môi trường bên ngoài. Chú ý rằng, độ co do bị sấy khô này có thể là số âm (trong
trường hợp này bê tông bị phồng lên).

Như vậy, tổng độ co là phép cộng của hai loại độ co nói trên.
Trong trường hợp các khối bê tông đặc, nhiệt cũng có thể ảnh hưởng đáng kể
đến độ co nội sinh hay độ co do khô.
1.1.4.4. Ăn mòn hóa học
Bê tông là vật liệu có cường độ cao, khả năng bền vững trong môi trường.
Nhưng sau một thời gia sử dụng, bê tông thường bị ăn mòn. Sự ăn mòn này chủ yếu là
do sự tác dụng của chất khí và chất lỏng lên các bộ phận cấu thành của xi măng đã rắn
chắc.
Nguyên nhân sự ăn mòn là do sự phân rã các thành phần đá xi măng, sự hòa tan
và rửa trôi hyđroxit canxi, sự tạo thành các muối hòa tan và các thành phần khác của
đá xi măng tác dụng với các chất xâm thực và rửa trôi các muối đó (ăn mòn axit, ăn
mòn magiezit), và sự hình thành những liên kết mới trong các lỗ rỗng có thể tích lớn
hơn thể tích các chất tham gia phản ứng tạo ra các phản ứng gây nứt bê tông.
1.1.4.5. Độ sụt của bê tông
Độ sụt, kí hiệu là SN (cm), là độ lưu động của vữa bê tông, dùng để đánh giá
khả năng dễ chảy của hỗn hợp bê tông dưới tác dụng của trọng lượng bản thân hoặc
rung động.
Độ sụt được xác định theo TCVN 3106:1993 - Hỗn hợp bê tông nặng - phương


11
pháp thử độ sụt [3].
Dụng cụ đo là hình nón cụt của Abrams, gọi là côn Abrams, có kích thước
203×102×305 mm, đáy và miệng hở. Que đầm hình tròn có đường kính bằng 16 mm
dài 600 mm. Độ sụt bằng 305 trừ đi chiều cao của bê tông tươi.
Căn cứ vào độ sụt chia bê tông làm 3 loại:
Loại cứng, SN < 1,3 cm
Loại dẻo, SN < 8 cm
Siêu dẻo, SN = 10 ÷ 22 cm.
Ở giai đoạn ban đầu của vật liệu bê tông (giai đoạn có thể thi công được), vật

liệu bê tông có dạng vữa lỏng, nên rất dễ chứa đựng, vận chuyển, và đặc biệt là dễ đổ
vào thiết bị tạo khuôn. Tính linh động của vữa bê tông lỏng đảm bảo cho việc rót bê
tông vào khuôn được dễ dàng. Đặc tính linh động của vữa bê tông được đo lường
thông qua chỉ tiêu độ sụt của vữa trước khi đổ bê tông. Hình dạng của khối vật liệu bê
tông có thể thay đổi theo hình dạng của thiết bị dùng để chứa đựng và tạo hình cho bê
tông, còn gọi là khuôn đúc bê tông. Độ sụt của vữa bê tông đảm bảo cho vữa bê tông
có thể chảy đến mọi vị trí bên trong khuôn đúc bê tông, dễ dàng dịch chuyển khi đầm.
Sự thay đổi độ sụt biểu thị sự thay đổi trong tỷ lệ thành phần hỗn hợp bê tông
và tỷ lệ các thành phần trong hỗn hợp sau đó được điều chỉnh để đảm bảo mẻ trộn bê
tông tính nhất quán. Tính đồng nhất này đảm bảo nâng cao chất lượng và tính toàn
vẹn.
1.1.4.6. Tính thấm của bê tông
Tính thấm của bê tông là sự di chuyển của nước qua các lỗ rỗng nhỏ trong bê
tông, dưới áp lực thuỷ tĩnh, nước có thể thấm qua những lỗ rỗng mao quản.
Đối với các công trình có yêu cầu về độ chống thấm nước thì cần phải xác định
độ chống thấm theo áp lực thuỷ tĩnh thực dụng. Căn cứ vào chỉ tiêu này chia bê tông
thành các loại mác chống thấm: CT-2, CT-4, CT-6, CT-8, CT-10, CT-12 (hoặc B2,
B4, B6, B8, B10, B12).
Tính chống thấm của bê tông được xác định theo TCVN 3116:1993 - Bê tông
nặng - Phương pháp xác định độ chống thấm nước [4]. Để kiểm tra mức độ chống
thấm của bê tông cần chuẩn bị 6 mẫu thí nghiệm hình trụ d = h = 150 mm. Sau khi lắp
các mẫu vào thiết bị thí nghiệm (Hình 1.2) sẽ bơm nước tạo áp lực tăng dần từng cấp,
mỗi cấp 2 daN/cm2. Thời gian giữ mẫu ở mỗi cấp áp lực nước là 16 giờ. Tiến hành
tăng áp tới khi thấy trên bề mặt viên mẫu nào xuất hiện nước thấm qua thì khoá van và
ngừng thử viên mẫu đó. Sau đó tiếp tục thử các mẫu còn lại.
Độ chống thấm nước của bê tông được xác định bằng áp lực nước tối đa (atm)


12
mà ở áp lực đó có 4 trong 6 mẫu thử chưa bị nước thấm qua.

Hình 1.2. Sơ đồ thiết bị xác định tính thấm nước của bê tông
1. Bơm; 2. Thùng đẳng áp; 3. Đồng hồ áp lực; 4. Van chịu áp lực; 5. Mẫu thử; 6. Áo mẫu

Thực tế, nước chỉ thấm qua những lỗ rỗng có đường kính lớn hơn 1 μm, vì
màng nước hấp phụ trong các mao quản đã có chiều dày đến 0,5 μm gây ảnh hưởng
xấu đến công trình xây dựng.
Như vậy, thấm có thể coi là một nguyên nhân của ăn mòn bê tông khi tiếp xúc với
môi trường nước có tính chất ăn mòn (nước mềm, nước khoáng, nước biển, nước thải sinh
hoạt và công nghiệp chứa các tác nhân ăn mòn). Nước thấm vào bê tông, phá hoại bê tông
từ trong ra ngoài và gây ăn mòn cốt thép rất nguy hiểm, như vậy tính chống thấm liên quan
với tính bền vững của bê tông và tính ổn định của công trình bê tông cốt thép.
Nếu thấm nhiều sẽ làm mất nước trong hồ chứa, kênh mương, bể nước. Thấm
gây thấm dột mái nhà khi trời mưa, thấm khu vệ sinh nước đọng khi sử dụng...
Dưới tác động của nước có khả năng xuyên thấm, các công trình hay các kết
cấu bê tông bình thường không thể đạt được độ chống thấm cao. Trong quá trình trộn
bê tông luôn cần một lượng nước để tạo ra tính công tác. Khi quá trình thủy hóa kết
thúc, dưới tác động của các yếu tố bên ngoài: nắng, gió …, nước dư sẽ bay hơi thì các
lỗ hổng mà nó để lại làm cho bê tông bị thấm ướt.
Việc khống chế tỉ lệ N/X không vượt quá tỉ lệ tối đa và lượng xi măng không ít
hơn lượng xi măng tối thiểu là một yếu tố để đảm bảo bê tông có khả năng chống thấm
theo yêu cầu.
1.1.5. Sự hình thành và phát triển cường độ bê tông theo thời gian
Tuổi của bê tông là thời gian t (tính bằng ngày) kể từ khi chế tạo đến khi thí
nghiệm mẫu. Kết quả thí nghiệm cho biết quan hệ giữa cường độ (R) và thời gian phát
triển cường độ (t) của bê tông được dưỡng hộ trong điều kiện bình thường thể hiện
trên Hình 1.3. Trong quá trình khô cứng cường độ tăng dần lên, thời gian đầu tăng
nhanh, sau tăng chậm dần. Với bê tông dùng xi măng Poóc lăng chế tạo và bảo dưỡng

13
bình thường, cường độ tăng nhanh trong 28 ngày đầu.

Hình 1.3. Biểu đồ sự phát triển cường độ bê tông theo thời gian
Để biểu diễn sự tăng R theo t có thể dùng công thức thực nghiệm của B.G.
Xkramtaep theo quy luật logarit, dùng được khi t = 7 ÷ 300 ngày.

R  0,7.R28 .lgt
Công thức viện nghiên cứu bê tông Mỹ ACI:

R  R28 .

t
a  b.t

a, b: hệ số phụ thuộc vào loại xi măng.
Thông thường a = 4; b = 0,85. Với xi măng đông cứng nhanh a = 2,3; b = 0,92.
Nếu dùng xi măng pudơlan thời gian tăng cường độ lên đến 90 ngày.
Trong môi trường thuận lợi (nhiệt độ dương, độ ẩm cao) sự tăng cường độ có
thể kéo dài trong nhiều năm còn trong điều kiện khô hanh hoặc nhiệt độ thấp sự tăng
cường độ trong thời gian sau này là không đáng kể.
Dùng hơi nước nóng để bảo dưỡng bê tông cũng như dùng phụ gia tăng nhanh
sự phát triển cường độ có thể làm cường độ tăng rất nhanh trong thời gian vài ngày
đầu nhưng sẽ làm cho bê tông giòn hơn và có cường độ cuối cùng (sau vài năm) thấp
hơn so với bê tông được bảo dưỡng trong điều kiện tự nhiên và không dùng phụ gia.
1.1.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hình thành và phát triển cường độ
cũng như các tính chất cơ lý của bê tông
- Thành phần và cách chế tạo bê tông.
- Chất lượng và số lượng xi măng: với cường độ bê tông đã dự kiến, khi dùng xi
măng chất lượng cao hơn thì số lượng sẽ ít hơn. Trong một giới hạn nào đó, khi tăng

14
lượng xi măng cũng sẽ giúp tăng cường độ bê tông, nhưng nói chung hiệu quả không
cao và thường làm tăng biến dạng co ngót, gây hậu quả xấu đến kết cấu bê tông. Khi
cần có bê tông cường độ cao, nên dùng xi măng mác cao với số lượng hợp lý.
- Độ cứng, độ sạch và tỉ lệ thành phần của cốt liệu (cấp phối): khi chọn được
cấp phối hợp lí, điều này không những tăng được cường độ bê tông mà còn sử dụng xi
măng một cách tiết kiệm.
- Tỉ lệ nước - xi măng (N/X): khi tỉ lệ này tăng lên thì cường độ và độ đặc chắc
của bê tông đều bị giảm và biến dạng do co ngót tăng.
- Chất lượng của việc nhào trộn vữa bê tông, độ đầm chắc của bê tông khi đổ
khuôn và điều kiện bảo dưỡng.
1.2. Sản phẩm gạch ceramic và nghiên cứu ứng dụng phế phẩm gạch
ceramic sản xuất vật liệu xây dựng
Gạch ceramic là những tấm có kích thước đa dạng làm từ vật liệu là ceramic
(gốm), sử dụng để lát nền hoặc ốp tường. Gạch có các kích thước khác nhau, từ những
kích thước nhỏ, có diện tích bề mặt không quá 90 cm2 cho đến những loại có kích
thước lớn với chiều dài các cạnh trên 1 m. Độ dày của gạch từ 5 mm đối với loại gạch
ốp tường nhỏ cho đến 20 – 25 mm đối với những loại gạch ép có kích thước lớn.
Từ “ceramic” được mô tả cho loại nguyên liệu để tạo ra gạch. Gạch ceramic là
một sản phẩm có nguồn gốc từ hỗn hợp của đất sét, cát và các chất liệu tự nhiên khác.
Sau khi được xử lý theo đúng quy trình, hỗn hợp sẽ được đúc thành một hình dạng
theo mong muốn rồi được nung với nhiệt độ cao (từ 10000C đến 12500C, phụ thuộc
vào từng loại gạch).

Hình 1.4. Các sản phẩm gạch ceramic hoàn thiện


15

1.2.1. Phân loại gạch ceramic
1.2.1.1. Phân loại theo công nghệ sản xuất
Phân loại theo công nghệ sản xuất: gạch tráng men và gạch không tráng men.
Gạch tráng men là loại gạch có bề mặt được bao phủ một lớp men màu, khiến
cho viên gạch có sự độc đáo ở cả góc độ thẩm mỹ (màu sắc, độ sáng, kết cấu…) và
góc độ công nghệ (độ cứng, độ hút nước…). Tất cả những đặc tính đó phụ thuộc vào
từng loại men.
Gạch không tráng men là loại gạch đồng chất trên cả viên gạch, và không cần
tráng một lớp men trên bề mặt gạch. Màu sắc và hoa văn của gạch không tráng men sẽ
được pha trộn màu hoặc chất liệu khác với xương của gạch sau đó được nung với nhiệt
độ cao.
1.2.1.2. Phân loại theo độ hút nước
Xương gạch có các lỗ vi thể liên kết với nhau và chỉ được nhìn thấy thông qua
kính hiển vi chuyên dụng. Những lỗ vi thể này sẽ quyết định độ hút nước của gạch
dưới các điều kiện khác nhau.
1.2.1.3. Phân loại theo kỹ thuật ép và đùn
Ép và đùn là hai kỹ thuật có thể ứng dụng trong việc sản xuất gạch ceramic.
Gạch ép được tạo hình bằng cách dùng máy tạo áp lực ép lên bột liệu. Gạch đùn được
hình thành bằng cách cho nguyên liệu ở dạng bột nhão, sau đó đùn qua một lỗ đặc biệt
để tạo hình.
1.2.1.4. Phân loại theo màu sắc của xương
Màu sắc của xương gạch thường là các màu trắng, đỏ, hay hơi trắng. Màu của
xương phụ thuộc vào nguyên liệu được sử dụng, có thể có nhiều màu (từ màu vàng
cho đến màu đỏ đậm) hoặc hơi trắng (đôi khi là trắng). Đối với một số sản phẩm gạch
không tráng men, màu sắc của gạch được tạo ra bằng cách trộn thêm màu vào thành
phần của xương.
1.2.1.5. Phân loại theo sự đa dạng của hình dạng, kích thước
Hình dạng phổ biến nhất thường thấy của gạch là hình vuông và hình chữ nhật.
Tuy nhiên, cũng có một số hình dáng phức tạp khác như hình lục lăng. Kích thước của
gạch ceramic cũng rất đa dạng, từ gạch kích thước nhỏ cho đến kích thước chiều dài

cạnh từ 60 cm trở lên và thậm chí là trên 3 m. Độ dày cũng dao động trong khoảng từ
vài mm cho đến hơn 2 - 3,5 cm.
1.2.1.6. Phân loại theo công năng
Một khía cạnh khác dùng để phân loại gạch đó theo công năng của gạch, ví dụ


16
như gạch dùng cho lát nền hay ốp tường, trong nhà hay ngoài trời...
1.2.2. Quy trình sản xuất gạch ceramic
Quy trình sản xuất gạch ceramic gồm các công đoạn: chuẩn bị nguyên liệu; ép
tạo hình viên gạch; sấy khô; tráng men; nung; phân loại và đóng gói sản phẩm.
- Chuẩn bị nguyên liệu: thành phần nguyên liệu cơ bản để sản xuất gạch men
Ceramic gồm có: đất sét, bùn và đá. Đất sét được khai thác từ các mỏ cách xa nhà
máy, trước khi được đưa vào quy trình sản xuất sẽ được để bên ngoài lộ thiên một thời
gian. Các nguyên liệu sẽ được trộn theo một tỉ lệ xác định, đảm bảo độ ẩm thích hợp.
Sau đó được nghiền cùng với nước và chất điện giải bằng máy trộn. Hỗn hợp sẽ được
lọc qua sàng lọc tạp chất, sau đó được đưa vào bể nước để trộn lẫn với bùn. Tiếp theo,
người ta sử dụng máy bơm cao áp bơm nước từ hồ vào một luồng hơi thông qua các
bình xịt dưới áp suất xác định. Khi đó, bùn tiếp xúc với không khí nóng sẽ nhanh
chóng được sấy khô và bám vào hỗn hợp nguyên liệu
- Ép tạo hình viên gạch: công đoạn này sẽ sử dụng máy ép thủy lực để tạo hình
gạch ốp lát. Máy có khả năng ép được nhiều viên gạch cùng một kích cỡ một lúc với
độ chính xác cao và độ nén rất chặt.
- Sấy khô: nguyên liệu sau khi được ép tạo hình trở thành gạch thô. Những viên
gạch này được tự động chuyển đến khu vực phơi sấy. Gạch được sấy khô bằng nhiệt
độ tăng dần, thời gian sấy gạch phụ thuộc vào độ ẩm của gạch thô và từng loại gạch
khác nhau (gạch lát nền hay ốp tường).
- Tráng men: sau khi được sấy khô, những viên gạch được xếp trên những băng
chuyền chạy dọc và lần lượt được tráng men với các mẫu trang trí luân phiên. Sau đó
chuyển sang công đoạn tiếp theo là nung gạch.

- Nung gạch: gạch được nung ở nhiệt độ cao dao động trong khoảng 10500C 12000C trong cùng một lò, các viên gạch được di chuyển liên tục bởi các con lăn quay.
- Phân loại và đóng gói sản phẩm: gạch men sau khi nung được đưa qua thanh
lăn, đưa vào băng chuyền và phân loại tự động. Sau đó được đóng gói cẩn thận trong
hộp, dán keo, in nhãn, bọc nilon và xếp lên xe nâng chuyển vào kho thành phẩm sẵn
sàng bán ra thị trường.
Quá trình sản xuất gạch ceramic thường phát sinh nhiều các phế phẩm, đặc biệt
là phế phẩm sau công đoạn sấy, tráng men và nung. Bên cạnh đó, tại công đoạn phân
loại, đóng gói sản phẩm cũng có thể phát sinh các phế phẩm có thể sử dụng hoặc
không thể sử dụng. Các phế phẩm sinh ra có thể được tái chế (phế phẩm sau công đoạn
sấy) hoặc được phân loại, đưa ra các bãi chứa phế phẩm tập trung trước khi đưa đi xử
lý hoặc đổ bỏ, chôn lấp.