Nghiên cứu chế tạo bê tông tiêu thấm nước trên cơ sở xi măng fico

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

ĐINH CAO TUẤN

ĐINH CAO TUẤN

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG TIÊU THẤM NƯỚC TRÊN CƠ
SỞ XI MĂNG FiCO
KỸ THUẬT HÓA HỌC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT HÓA HỌC

KHÓA 2015B
Hà Nội – Năm 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

ĐINH CAO TUẤN

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG TIÊU THẤM NƯỚC TRÊN CƠ SỞ XI
MĂNG FiCO
Chuyên ngành : KỸ THUẬT HÓA HỌC
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT HÓA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS. HUỲNH ĐỨC MINH

Hà Nội – Năm 2018


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn thạc sỹ kỹ thuật “Nghiên cứu chế tạo bê tông
tiêu thấm nước trên cơ sở xi măng FiCO” là cơng trình nghiên cứu của tôi dưới
sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Huỳnh Đức Minh. Các kết quả nghiên cứu
trong luận văn do tơi tự tìm hiểu, phân tích hồn tồn trung thực, đáng tin cậy, các
số liệu tính tốn được là hồn tồn chính xác và chưa được cơng bố trong cơng trình
nghiên cứu nào.

TP Hồ Chí Minh tháng năm 2018

ĐINH CAO TUẤN


LỜI CÁM ƠN
Trước tiên em xin chân thành cảm ơn đến PGS.TS Huỳnh Đức Minh và
TS. Nguyễn Thành Đông đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành luận văn này.
Xin cảm ơn các quý thầy cô trong Viện Kỹ thuật Hóa Học và trong bộ mơn
Cơng nghệ vật liệu Silicat đã hướng dẫn, giúp đỡ tơi trong q trình thực hiện đề
tài luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn đến các lãnh đạo Công Ty Cổ Phần Xi Măng
FiCO, Nhà Máy Xi Măng FiCO Tây Ninh, Phòng Quản Lý Chất Lượng – Nhà
Máy Xi Măng Tây Ninh đã tạo thời gian và giúp đỡ tơi trong q trình nghiên cứu
và thực hiện đề tài.
Ngồi ra, tơi xin gửi lời cảm ơn đến các Phòng, Ban, Phân xưởng Nhà Máy

Xi Măng Tây Ninh đã trực tiếp và gián tiếp hỗ trợ tơi về thời gian và cơng việc để
tơi có đủ thời gian hoàn thành luận văn.
Mặc dù đã cố gắng nghiên cứu và tìm hiểu hết mình nhưng luân văn của tơi
khơng thể tránh khỏi những thiếu sót do phương tiện nghiên cứu, sự hạn chế về
thời gian và kinh nghiệm. Kính mong được sự đóng góp ý kiến của các Thầy,Cơ
để luận văn tốt nghiệp của tơi được hồn thiện hơn.
TP. Hồ Chí Minh, ngày…tháng…năm…
Sinh viên

ĐINH CAO TUẤN


MỤC LỤC
1. Lý do chọn đề tài: ................................................................................................ 1
2. Mục đích nghiên cứu ........................................................................................... 3
3. Ý nghĩa thực tế của đề tài .................................................................................... 3
4. Đối tượng nghiên cứu .......................................................................................... 3
5. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................. 3
6. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................. 5
1.1 Giới thiệu chung ............................................................................................... 5
1.2 Phân loại ........................................................................................................... 5
1.3 Bê tông tiêu thấm nước ...................................................................................... 7
1.3.1 Tổng quan về Bê tông tiêu thấm nước ........................................................ 7
1.3.2 Cấp phối của Bê tông tiêu thấm nước ......................................................... 8
1.3.3 Cấu trúc của Bê tông tiêu thấm nước .......................................................... 9
1.3.4Quan hệ giữa tính thấm và độ rỗng của Bê tông tiêu thấm nước ............... 10
1.3.5 Ảnh hưởng của cở hạt tới kích thước lỗ rỗng ........................................... 11
1.4Một sốcơng trình nghiên cứu về BTTTN ...................................................... 12
1.4.1 Các nghiên cứu trên thế giới ..................................................................... 12

1.4.2 Các nghiên cứu trong nước ....................................................................... 15
1.5 Tiêu chuẩn thiết kế BTTTN ............................................................................. 20
1.6 Nguyên Liệu .................................................................................................... 23
1.6.1 Xi măng pooc lăng hỗn hợp ...................................................................... 23
1.6.2 Cốt liệu ...................................................................................................... 25
1.6.3 Nước .......................................................................................................... 27
1.6.4 Phụ gia ....................................................................................................... 27
1.7 Kết luận tổng quan ........................................................................................... 29


1.7.1 Tỷ lệ nước và xi măng ............................................................................... 29
1.7.2 Kích thước và hàm lượng cốt liệu ............................................................. 29
1.7.3 Phụ gia cho BTTTN .................................................................................. 30
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG THỰC NGHIỆM .................................................... 31
2.1 Quy trình tiến hành nghiên cứu thực nghiệm .................................................. 31
2.2 Nguyên liệu sử dụng..................................................................................... 32
2.2.1 Xi măng pooc lăng .................................................................................... 32
2.2.2Cốt liệu đá, cát ............................................................................................ 33
2.2.2.1. Xuất xứ - Bảo quản đá ........................................................................... 33
2.2.2.2. Xuất xứ - Bảo quản cát .......................................................................... 33
2.2.2.3. Các chỉ tiêu của đá,cát ........................................................................... 34
2.2.3. Phụ gia ...................................................................................................... 34
2.2.3.1. Phụ gia bê tông Lotus R339P ................................................................ 34
2.2.3.2. Silica fume ............................................................................................. 36
2.3. Quá trình tiến hành đúc mẫu ....................................................................... 37
2.3.1. Nguyên liệu .............................................................................................. 38
2.3.2. Rửa và phơi đá,cát .................................................................................... 39
2.3.3. Sàng .......................................................................................................... 40
2.3.4. Trộn và đổ mẫu......................................................................................... 40
2.3.5. Bảo dưỡng ................................................................................................ 42

2.4. Các phương pháp thí nghiệm ...................................................................... 43
2.4.1. Thí nghiệm xác định độ lưu động của bê tơng ......................................... 43
2.4.2. Thí nghiệm xác định độ rỗng tồn phần của BTTTN. ............................. 44
2.4.3. Thí nghiệm xác định hệ số thấm BTTTN ................................................ 45
2.4.4. Thí nghiệm xác định cường độ nén .......................................................... 47
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN ........................... 49
3.1. Tính cơng tác của hỗn hợp BTTTN: ........................................................... 49
3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ cát/đá đến các tính chất của BTTTN ......................... 50
3.3. Ảnh hưởng tỷ lệ cốt liệu/xi măng đến các tính chất của BTTTN ............... 53


3.4. Ảnh hưởng tỷ lệnước/xi măng đến quá trình tạo hình và các tính chất của
BTTTN ............................................................................................................... 55
3.5. Ảnh hưởng của kích thước đá đến các tính chất của bê tơng ...................... 59
3.6. Ảnh hưởng của hình dạng đá đến các tính chất của bê tơng ....................... 61
3.7. Ảnh hưởng của phụ gia đến các tính chất của bê tơng ................................ 63
3.8. Mối liên hệ giữa các yếu tố khảo sát ........................................................... 65
3.8.1. Kích thước hạt – Cường độ chịu nén ....................................................... 65
3.8.2. Kích thước hạt – Độ rỗng ......................................................................... 66
1. Kết luận .............................................................................................................. 68
2. Kiến nghị ........................................................................................................... 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 70


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1. 1 Bảng tỷ lệ cấp phối của một số nghiên cứu............................................. 9

Bảng 2. 1 Chỉ tiêu kỹ thuật XMP FiCO ................................................................. 32
Bảng 2. 2 Thành phần hóa – thành phần khống .................................................. 33
Bảng 2. 3 Tính chất vật lý của cốt liệu đá ............................................................. 34

Bảng 2. 4 Tính chất vật lý của cốt liệu cát ............................................................ 34
Bảng 2. 5 Thông số sản phẩm phụ gia................................................................... 36
Bảng 2. 6 Thông số kỹ thuật .................................................................................. 36
Bảng 2. 7 Thông số kỹ thuật .................................................................................. 37
Bảng 2. 8 Sai lệch cho phép về thời gian khi thử cường độ nén đá bê tông. ........ 48
Bảng 3. 1 Bảng cấp phối tỉ lệ Đ/X ......................................................................... 53
Bảng 3. 2 Thông số kỹ thuật của BTTTN khi thay đổi tỷ lệ cốt liệu/xi măng ........ 53
Bảng 3. 3 Bảng cấp phối bê tông X17 với tỷ lệ N/X thay đổi ................................ 56
Bảng 3. 4 Sự biến đổi các thông số kỹ thuật của BTTTN khi tỷ lệ N/X thay đổi ... 56
Bảng 3. 7Bảng cấp phối BTTTN với kích thước đá khác nhau ............................. 59
Bảng 3. 8Giá trị kết quả khảo sát ảnh hưởng kích thước đá ................................. 59
Bảng 3. 9Bảng cấp phối hình dạng đá .................................................................. 61
Bảng 3. 10Giá trị kết quả khảo sát ảnh hưởng hình dạng đá ............................... 62
Bảng 3. 11Bảng cấp phối sử dụng phụ gia ............................................................ 64
Bảng 3. 12Giá trị kết quả khảo sát ảnh hưởng phụ gia ........................................ 64


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1. 1. Ứng dụng của BTTTN ............................................................................. 2
Hình 1. 2 Bê tơng tiêu thấm nước ............................................................................ 8
Hình 1. 3 Mơ tả cấu trúc của BTTTN .................................................................... 10
Hình 1. 4 Mối quan hệ giữa độ rỗng- tính thấm .................................................... 11
Hình 1. 5 Sự thay đổi kích thước lỗ rỗng khi thay đổi kích thước cốt liệu ............ 12
Hình 1. 6 Đồ thị mối quan hệ cường độ nén và hệ số thấm .................................. 13
Hình 1. 7 Mối quan hệ giữa tỷ khối và độ rỗng ..................................................... 15
Hình 1. 8 Mối quan hệ giữa kích thước hạt và độ rỗng ........................................ 17
Hình 1. 9 Mối quan hệ giữa cường độ và cỡ hạt ................................................... 18
Hình 1. 10 Mối quan hệ giữa kích thước hạt và độ rỗng ...................................... 19
Hình 1. 11 Mối quan hệ giữa kích thước hạt và độ thấm ...................................... 19
Hình 1. 12 Mối quan hệ giữa độ rỗng và độ thấm ................................................ 20

Hình 1. 13 Kỹ thuật nền đường dùng BTTTN [13] ................................................ 21
Hình 1. 14 Q trình thi cơng bề mặt BTTTN[17] ................................................ 23
Hình 1. 15 Xi-măng PcLăng .............................................................................. 24
Hình 1. 16 Cốt liệu cát ........................................................................................... 25
Hình 1. 17 Cốt liệu đá ............................................................................................ 26

Hình 2. 1 Nguyên lý tác dụng của phụ gia ............................................................ 35
Hình 2. 2 Quy trình sản xuất BTTTN ..................................................................... 38
Hình 2. 3 Đá, cát được rửa sạch và phơi khơ ngồi trời ...................................... 39
Hình 2.4Đá sau khi được sàng .............................................................................. 40
Hình 2. 5 Khn và mẫu trong khuôn.................................................................... 42


Hình 2. 6 Mẫu bảo dưỡng ...................................................................................... 42
Hình 2. 7 .Khn nón cụt ....................................................................................... 43
Hình 2. 8 Cách đo độ sụt của hỗn hợp bê tơng .................................................... 44
Hình 2. 9Thiết bị xác định tốc độ tiêu thốt nước ................................................. 46
Hình 2. 10 Thiết bị xác định cường độ nén ........................................................... 47

Hình 3. 1 a .Độ sụt – b. Bê tơng phân tầng............................................................ 49
Hình 3. 2 c .Độ sụt – d. Bê tơng tốt khơng phân tầng ........................................... 49
Hình 3. 3 Sự thay đổi của cường độ nén khi thay dổi tỷ lệ cát/đá ......................... 51
Hình 3. 4 Sự thay đổi của tốc độ tiêu thoát nước khi thay dổi tỷ lệ cát/đá .......... 52
Hình 3. 5 Sự thay đổi cường độ nén khi thay đổi hàm lượng xi măng .................. 54
Hình 3. 6 Sự thay đổi tốc độ tiêu thốt nước khi thay đổi hàm lượng xi măng ..... 54
Hình 3. 7 Sự thay đổi của cường độ nén khi tỷ lệ N/X thay đổi ............................ 57
Hình 3. 8 Sự thay đổi của tốc độ tiêu thoát nước khi tỷ lệ N/X thay đổi .............. 57
Hình 3. 9 Mẫu bê-tơng bị bít bề mặt đáy (a) và mẫu khơng bị (b) ........................ 58
Hình 3. 10 Sự thay đổi của cường độ nén khi thay đổi kích thước đá ................... 60
Hình 3. 11 Sự thay đổi của tốc độ tiêu thoát nước khi thay đổi kích thước đá .... 60

Hình 3. 12 Đá loại D (a) và đá loại T (b) .............................................................. 61
Hình 3. 13 Đồ thị sự thay đổi của cường độ nén khi thay đổi hình dạng đá ......... 62
Hình 3. 14 Đồ thị sự thay đổi của tốc độ tiêu thốt nước khi thay đổi hình dạng đá
................................................................................................................................ 63
Hình 3. 15 Đồ thị mối quan hệ kích thước hạt và cường độ nén .......................... 65
Hình 3. 16 Đồ thị mối quan hệ kích thước hạt và độ rỗng .................................... 66
Hình 3. 17 Mặt cắt của các mẫu bê tông ............................................................... 67


DANH MỤC VIẾT TẮT
BTTTN : Bê tông tiêu thấm nước

XMP:

Xi măng Póoc Lăng

X:

Xi măng

PG:

Phụ gia

Đ:

Đá

N:

Nước

PGSD:

Phụ gia siêu dẻo

TCVN:

Tiêu chuẩn Việt Nam

mm:

Milimet

N/mm² : Newton/ milimet vuông
kg/m³:

Ký lô gam/ mét khối

mm/s:

Milimet/ giây


PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài:
Trong những năm gần đây, sự phát triển của xã hội cùng với q trình đơ thị
hóa đã tác động sâu sắc tới hệ thống dòng chảy tự nhiên. Khi nguồn đất đai bị đơ thị
hóa, bị khai thác để phục vụ cho sự phát triển đó thì khả năng thốt nước tự nhiên bị
ngăn cản, gây nên các vấn đề ngập lụt cục bộ khi mưa trong các đô thị lớn. Nhiều

hội thảo,nghiên cứu đã tìm hiểu nguyên nhân của hiện tượng này. Một trong số các
yếu tố là do quá trình bê tơng hóa tại các đơ thị gây q tải cục bộ hệ thống thoát
nước mặt.
Theo các nghiên cứu đã áp dụng tại Nhật Bản và các nước Châu Âu, bê
tông tiêu thấm nước (BTTTN) cốt liệu đá là loại vật liệu thân thiện với môi trường,
khắc phục được các hạn chế thốt nước của bê tơng thường, được dùng làm đường
giao thơng, bãi đỗ xe, sân bãi, lớp thốt nước nền cho sân tennis,sân golf, lối đi
xung quanh hồ bơi, cơng trình đơ thị cơng cộng, taluy, mái dốc, bờ kè…[13]
BTTTN đã được sử dụng ở nhiều nước, đặc biệt là tại Hoa Kỳ và Nhật Bản.
Nó được sử dụng ngày càng phổ biến vì những lợi ích mơi trường khác nhau chẳng
hạn như: kiểm sốt dịng chảy nước mưa, khôi phục nguồn nước ngầm, giảm ô
nhiễm nước và đất. Ngồi ra, BTTTN cịn có khả năng làm giảm hiệu ứng tăng
nhiệt độ và có thể sử dụng để giảm tiếng ồn trên mặt đường ở các thành phố, đơ
thị[12].
Một sốnghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng BTTTN có khả năng thốt
nước tốt.BTTN là loại vật liệu bê tơng mới phục vụ cho q trình đơ thị hóa nhưng
đồng thời là loại vật liệu thân thiện môi trường sống [16].
Ngồi ra, các nghiên cứu cũng chỉra khả năng thốt nước của BTTTN
không chỉđơn thuần phụ thuộc vào độ rỗng mà cịn phụthuộc vào nhiều yếu tố khác
như tính liên tục, cấu trúc của các lỗ xốp, bề mặt lỗ rỗng, kích thước lỗ rỗng [15].
SVTH: ĐINH CAO TUẤN

Page 1


Ở nước ta hiện nay, việc nghiên cứu BTTTN còn khá hạn chế và chưa có
sản phẩm mang tính thương mại mà chủ yếu là sản phẩm nhập khẩu, điển hình là bê
tơng Hydromedia 3E của cơng ty Lafarge Việt Nam. Theo các thông sốsản phẩm
được công bốcho thấy sản phẩm này giúp đảm bảo 3 tiêu chí 3E gồm:
- Quản lý nước mưa hiệu quả(Engineering): nhanh chóng rút nước trên bề

mặt và thấm nước vào lòng đất.
- Thân thiện với môi trường (Environment): cung cấp lại nguồn nước tự
nhiên vào lịng đất cho mơi trường đơ thị, giảm ơ nhiễm nguồn nước.
- Hiệu quảkinh tế(Economic): Giảm thiểu chi phí cho hệ thống thốt nước
[8].

Hình 1. 1. Ứng dụng của BTTTN
Hơn nữa, do BTTTN cho phép nước mưa thấm vào lớp đất bên dưới nên
cây cỏ được cung cấp nước tự nhiên, giảm chi phí tốn kém cho hệ thống tưới nước,
nguồn nước ngầm được bảo vệ, hiện tượng nước chảy tràn được ngăn cản và chất
lượng của nước được cải thiện một cách đáng kể.
Với những công dụng và đóng góp hữu hiệu của BTTTN đối với các cơng
trình xây dựng và mơi trường như những phân tích trên, việc tiếp tục nghiên cứu để
chế tạo BTTTN đạt được các tiêu chí kỹ thuật như mong muốn là rất cần thiết.

SVTH: ĐINH CAO TUẤN

Page 2


2. Mục đích nghiên cứu
Chế tạo bê tơng tiêu thấm nước trên cơ sở xi măng PCB50 Tây Ninh với
cường độ trung bình đạt từ 20Mpa đến 25Mpa, hệ số tiêu thấm nước đạt từ 1mm/s
đến 5mm/s
3. Ý nghĩa thực tế của đề tài
Việc thiết kế, chế tạo được cấp phối bê tơng rỗng có cường độ chịu nén cao
và các tính chất tiêu thấm nước phù hợp để đưa vào ứng dụng trong thực tế sẽ có tác
dụng cải thiện khả năng thoát nước của vỉa hè, lề đường, sân bãi, sân thể thao… từ
đó giảm khả năng ngập úng tại các vùng đô thị.
Định hướng phát triển thêm một dòng sản phẩm mới tại Nhà máy xi măng

Tây Ninh
4. Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ cấp phối bê tông đến các thông số như: Độ rỗng,
cường độ, độ tiêu thấm nước
Nghiên cứu ảnh hưởng của hình dạng cốt liệu đến các thơng số như: Độ
rỗng, cường độ, độ thấm nước
Nghiên cứu sử dụng phụ gia siêu dẻo để tăng cường độ cho bê tông tiêu thấm
nước
5. Phạm vi nghiên cứu
Lựa chọn cốt liệu thô: gồm 3 kích thước đá là (3– 5)mm;(5 – 10) mm và (10
- 15)mm
Lựa chọn cốt liệu mịn: Cát vàng ( Tây Ninh)
Lựa chọn đá có hình dạng hình học khác nhau: đá tròn/đá dẹt
Sử dụng xi măng PCB 50 Tây Ninh
Sử dụng phụ gia để tăng cường độ của bê tông: Silicafume, phụ gia siêu dẻo
Lotus-R339P
SVTH: ĐINH CAO TUẤN

Page 3


6. Phương pháp nghiên cứu
Các nguyên liệu nghiên cứu, quy trình và thiết bị thử nghiệm là ổn định và
thống nhất trong suốt quá trình thực hiện nhằm hạn chế tối đa các sai số.Chỉ tiêu cơ
lý của mẫu được xác định theo các bộ tiêu chuẩn cụ thể như sau:
Xác định cường độ nén: Theo TCVN 3118:1993
Xác định độ rỗng bê tông: dựa theo ASTM C1688
Xác định hệ số thấm: căn cứ theo một số bài báo đã phát hành

SVTH: ĐINH CAO TUẤN

Page 4


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu chung
Bê tông là vật liệu đá nhân tạo do hỗn hợp của các chất kết dính vơ cơ (ximăng, vơi, thạch cao…) nước và các hạt rời rạc của cát, sỏi, đá dăm (được gọi là cốt
liệu) nhào trộn theo một tỷ lệ thích hợp rắn chắc mà tạo thành. Cũng có thể dùng
chất kết dính hữu cơ như bi tum guđrơng chế tạo nên bêtông atphan, hoặc chất dẻo
(polyme) chế tạo bê-tông polyme[15].
Trong bê tơng, ngồi các thành phần cơ bản trên (chất kết dính, nước, cốt
liệu) có thể thêm vào những chất phụ gia nhằm cải thiện các tính chất của bêtơng
như tính lưu động của hỗn hợp bêtơng, giảm lượng dùng nước và xi măng, điều
chỉnh thời gian ninh kết vàđóng rắn, nâng cao tính chống thấm của bêtơng…
Bê tơng là loại vật liệu rất quan trọng được sử dụng trong xây dựng cơ bản
phục vụ cho mọi ngành kinh tế quốc dân như trong xây dựng dân dụng, công
nghiệp, thủy lợi, cầu đường…vì có các ưu điểm như sau:
Có thể tạo mọi hình dáng cơng trình khác nhau.
Có cường độ nén biến đổi trong phạm vi rộng và có thể đạt giá trị từ 10; 20
đến 90; 100Mpa
Giá thành tương đối hạ vì sử dụng rỗng rãi nguồn nguyên liệu địa phương.
1.2 Phân loại
Có nhiều cách phân loại bê tơng, thường theo 3 cách [15].
Phân loại bê tông theo khối lượng thể tích:
Đây là phân loại thường được dùng nhiều nhất vì khối lượng riêng của các
thành phần tạo nên bê tơng gần như nhau (đều là các khống chất vơ cơ) nên khối
lượng thể tích của bê tơng phản ánh độ đặc chắc của nó.
SVTH: ĐINH CAO TUẤN

Page 5


Bê tông rất nặng: trên 2500kg/m3, chế tạo bằng các cốt liệu đặc chắc và từ
các loại đá quặng. Bê tông này ngăn được các tia X và tia γ.
Bê tơng nặng:1800–2500 kg/m3, cịn gọi là bê tơng thơng thường. Chế tạo
từ các loại đáđặc chắc vàđá chứa quặng. Loại bê tông này được sử dụng phổ biến
trong xây dựng cơ bản và dùng sản xuất các cấu kiện chịu lực.
Bê tông nhẹ: 500 - 1800 kg/m3, gồm bê tông chế tạo từ cốt liệu rỗng thiên
nhiên, nhân tạo và bê tông tổ ong không cốt liệu, chứa một lượng lớn lỗ kín giống
dạng tổ ong.
Bê tơng rất nhẹ: khối lượng thể tích nhỏ hơn 500 kg/m3, có cấu tạo tổ ong
với mức độ rỗng lớn, hoặc chế tạo từ cốt liệu nhẹ cóđộ rỗng lớn (khơng có cát).
Phân loại theo chất kết dính dùng trong bê tơng:
Bê tơng xi măng: chất kết dính là xi măng và chủ yếu là xi măng Pooclăng
và các dạng khác của nó.
Bê tơng Silicat: chế tạo từ nguyên liệu vôi và cát Silic nghiền, qua xử lý
chưng hấp ở nhiệt độ cao và áp suất cao.
Bê tơng xỉ: Chất kết dính là các loại xỉ lị cao trong cơng nghiệp luyện thép
hoặc xỉ nhiệt điện, có thể khơng dùng clinker xi măng, phải qua xử lý nhiệt ẩm ở áp
suất thường hay áp suất cao.
Bê tơng Polyme: chất kết dính là chất dẻo hóa học và phụ gia vơ cơ.
Phân loại theo phạm vi sử dụng:
Bê tơng cơng trình: sử dụng ở các kết cấu và cơng trình chịu lực, u cầu có
cường độ thích hợp và tính chống biến dạng.
Bê tơng cơng trình cách nhiệt: vừa yêu cầu chịu được tải trọng vừa cách
nhiệt, dùng ở các kết cấu bao che như tường ngồi, tấm mái.
Bê tơng cách nhiệt: bảo đảm u cầu cách nhiệt của các kết cấu bao che
có yêu cầu độ dày không lớn.
SVTH: ĐINH CAO TUẤN

Page 6


Bê tơng thủy cơng: ngồi u cầu chịu lực và chống biến dạng, cần có độ
đặc chắc cao, tính chống thấm và bền vững dưới tác dụng xâm thực của nước môi
trường.
Bê tông làm đường: dùng làm tấm lát mặt đường, đường băng sân bay…,
loại bê tơng này cần có cường độ cao, tính chống mài mịn lớn và chịu đươc sự
biến đổi về nhiệt độ vàđộẩm.
Bê tơng trang trí: dùng trang trí bề mặt cơng trình, có màu sắc yêu cầu và
chịu được tác dụng thường xuyên của thời tiết.
1.3 Bê tông tiêu thấm nước
1.3.1 Tổng quan về Bê tông tiêu thấm nước
Bê tông tiêu thấm nước cũng được gọi là bê tông xốp hoặc bê tông rỗng, là
một hỗn hợp của xi măng, cốt liệu thơ có kích thước đều nhau và với một lượng nhỏ
hoặc khơng có cốt liệu mịn và nước.
Trong kết cấu của BTTTN, những hạt đá có cùng kích thước được bao phủ
và dính kết với nhau tại các vị trí tiếp xúc bằng lượng hồ xi măng, do các hạt đá có
kích thước đồng đều nên khi liên kết với nhau sẽ tạo nên các lỗ rỗng bên trong cấu
trúc bê tơng, vì vậy bê tơng tiêu thấm nước có thể rút hết nước một cách nhanh
chóng [2].
Việc sử dụng BTTTN trong các ứng dụng cụ thể đòi hỏi phải chú ý đến tính
thấm nước. Ngồi ra, cịn phải chú ý đến cường độ của vật liệu, đặc biệt là BTTTN
dùng cho các tuyến đường có lưu lượng giao thơng thấp, bãi đỗ xe, đường vào nhà
và vỉa hè để giảm nguy cơ ngập lụt khi dịng chảy có lưu lượng nước cao.
BTTTN cũng có thể được sử dụng cho các cơng trình xây dựng bền vững vì
hiệu suất cách nhiệt cao và giảm tiếng ồn rõ rệt.
Với vị trí sử dụng như đã đề cập, nên mặc dù đây là bê tông có cấu trúc
rỗng nhưng vẫn cần đạt được cường độ và độ bền cần thiết. Hiện nay việc dùng các

loại phụ gia cho phép giảm lượng nước nhào trộn để cải thiện cường độ và độ
SVTH: ĐINH CAO TUẤN

Page 7


bền.Ngồi ra, trong q trình thi cơng cũng cần trú trọng đến các biện pháp đầm lèn
để đảm bảo mối liên kết giữa các hạt cốt liệu với nhau trong khi vẫn đảm bảo độ
rỗng cần thiết. Một số hình ảnh minh họa về BTTTN được trình bày trong hình 1.2.

Hình 1. 2 Bê tơng tiêu thấm nước
1.3.2 Cấp phối của Bê tơng tiêu thấm nước
Kích thước lỗ trống và khả năng liên kết của các hạt cốt liệu bị ảnh hưởng
bởi loại, kích thước và cấp phối của cốt liệu, khối lượng chất kết dính và khả năng
hợp nhất của các cấu tử.
Đối với một khối lượng chất kết dính cho trước, độ xốp của BTTTN tỷ lệ
với mẫu cấp phối, kết cấu vàđặc điểm cấp phối (nghĩa là đồng nhất hệ số). Hỗn hợp
BTTTN thường được cân đối lượng nước với xi măng (N/X), tỷ lệ trong khoảng
giữa 0,28 và 0,40. Quá nhiều nước sẽ làm chất kết dính chảy xuống, trong khi q ít
nước có thể cản trở sự phát triển cường độ và dẫn đến một sự không đồng nhất trên
bề mặt [1].
Tỷ lệ cấp phối của một số cơng trình nghiên cứu về BTTTN được
Mohammed Sonebia và nhóm nghiên cứu [11] tổng hợp như trong bảng 1.1.

SVTH: ĐINH CAO TUẤN

Page 8


Bảng 1.1 Tỷ lệ cấp phối của một số nghiên cứu về BTTTN

Tham khảo

Năm

Xi măng

Cốt liệu
Tỷ lệ N/X
(Kg/m³)

Tỷ lệ
Đ/C

Nước

Khankhaje et al

2016

340

1460

0.32

…

109

Chandrappa et al

2016

321-487

1373-1692

0,25 -0,35

3.0-5.0

84-161

Yahia & Kabagire

2014

195-535

1500-1700

0.30

…

…

Nguyen et al.

2013

309

1525

0.30

4.9

93

Bassuoni & Sonebi

2010

315-415

1200-1400

0.28-0.40

4-6

125-154

Kervern et al

2009

180-380

1510-1820

0.24-0.30

4-10

50-100

Crouch et al.

2007

287-345

1542-1620

0.30

4.5-5.6

87-105

Ghaffori et al.

1995

300-413

1651-1800

0.37-0.42

4-6

125-154

1.3.3 Cấu trúc của Bê tơng tiêu thấm nước
Đối với BTTTN thì tính tiêu thấm nước của nó là mối quan tâm lớn nhất,
nhưng cường độ chịu nén của BTTTN cũng không thể bỏ qua. Do vậy, cấu trúc của
BTTTNphải được tính tốn và thiết kế có cấp phối phù hợp để có thể đạt được cả
hai tính chất cần thiết là tốc độtiêu thấm nước và cường độ chịu nén.
Bề mặt và cấu trúc lỗ rỗng của BTTTN được mơ tả như hình 1.3, với tỷ lệ
cấp phối bê tông phù hợp, các cốt liệu thô sẽ được hồ xi măng bao phủ tạo ra các lỗ
rỗng hở và lỗ rỗng kín, sự cân đối giữ các lỗ rỗng hở và lỗ rỗng kín làm cho bê tơng
có độ tiêu thấm nước và cường độ phù hợp.

SVTH: ĐINH CAO TUẤN

Page 9


Hình 1. 3 Mơ tả cấu trúc của BTTTN
1.3.4Quan hệ giữa tính thấm và độ rỗng của Bê tơng tiêu thấm nước
Một số nghiên cứu đã dựđốn về tính thấm tự nhiên của hệ thống các lỗ rỗng
tuân theo định luật thấm của Darcy hoặc tương tự nhưđịnh luật của Archie để tìm
mối quan hệ giữa tính thấm và độ rỗng của BTTTN: [12]
K = a1Øb1
Trong đó:
K: Là hệ số thấm tự nhiên

a1, b1 : là hằng số
Ø: là độ rỗng
Tuy nhiên, khi tiến hành quan sát các kết quảđo vềđộ thấm thì tính thấm của
BTTN khơng chỉ là hàm số phụ thuộc độ rỗng mà còn phụ thuộc nhiều yếu tố khác.
Những kết quả nghiên cứu về mối liên hệ giữa độ rỗng và tính thấm được thể hiện
trong hình 1.4. Nhìn chung thì tính thấm của BTTTN tăng khi độ rỗng gia tăng,
nhưng không chỉ ra đuợc mối quan hệ cuối cùng giữa các thông số này. Vấn đề
nàycó thểđược giải thích rằng:độ rỗng là một giá trịđặc trưng cho tính thể tích của
vật liệu, trong khi đó tính thấm được đăc trưng bởi dịng chảy và nó không chỉ phụ

SVTH: ĐINH CAO TUẤN

Page 10


thuộc vào chỉ số thể tích mà cịn phụ thuộc vào sự phân bố của thể tích rỗng, tính

Độ thấm tự nhiên x 10-3 (m/s)

liên tục giữa các lỗ rỗng…

Độ rỗng (Φ)
Hình 1. 4 Mối quan hệ giữa độ rỗng- tính thấm
1.3.5 Ảnh hưởng của cở hạt tới kích thước lỗ rỗng
Mối quan hệ giữa cỡ hạt cốt liệu và đặc thù kích thước lỗ rỗng của BTTTN
có thể mơ tả bằng một hàm bậc nhất như sau:[12]
Dp = 1.44 + 0.36Dagg
Trong đó:
Dp: Đặc thù kích thước lỗ rỗng (mm)
Dagg : Kích thước hạt cốt liệu (mm)

Nguyễn Văn Chánh và nhóm nghiên cứu [12] dựa trên kết quả thí nghiệm
của 3 loại kích thước hạt cốt liệu là: #8 (lọt qua sàng 4.75mm và sót trên sàng
2.36mm); #4 (lọt qua sàng 9.5 mm và sót trên sàng 4.75mm); #3/8 ( lọt qua sàng
12.5 mm và sót trên sàng 9.5 mm) dùng để chế tạo BTTTN đã cho thấy sự ảnh

SVTH: ĐINH CAO TUẤN

Page 11


hương của kích thước hạt cốt liệu đến kích thước của lỗ rỗng. Đặc thù kích thước

Đặc thù kích thước lỗ rỗng (mm)

của lỗ rỗng được biểu diễn ở hình 1.5 khi dùng cùng một kích thước hạt cốt liệu.

Kích thước hạt cốt liệu (mm)
Hình 1. 5 Sự thay đổi kích thước lỗ rỗng khi thay đổi kích thước cốt liệu
Bê tơng dùng cỡ hạt #3/8 thì có đặcthù kích thước lỗ rỗng lớn nhất
(4,76mm), cònđối với cỡ hạt #8 thì đặc thù kich thước lỗ rỗnglà bé nhất so với các
cỡ hạt tiến hành thínghiệm. Sự tăng về kích thước hạt cốt liệu dẫnđến sự gia tăng
đặc thù kích thước lỗ rỗng.
1.4Một sốcơng trình nghiên cứu về BTTTN
1.4.1 Các nghiên cứu trên thế giới
Nghiên cứu của M.Uma Maguesvari và V.L. Narasimha:[10]
Nghiên cứu về ảnh hưởng của tỉ lệ các lỗ rỗng, kích thước và hình dáng của
cốt liệu đến cường độ và hệ số thấm của bê tông tiêu thấm nước đã đưa ra các kết
quả như sau:

SVTH: ĐINH CAO TUẤN

Page 12


Hình dạng hình học, các góc cạnh của đá có ảnh hưởng trực tiếp đến tính
chất và cấu trúc bê tông tiêu thấm nước.
Cường độ cơ học của bê tông tăng từ 10 N/mm² lên 26 N/mm² khi số lượng
góc của đá thay đổi từ 8 xuống 4, tuy nhiên khi đó độ thấm lại bị suy giảm từ 12,6
mm/s xuống 4 mm/s.
Sự gia tăng cốt liệu mịn sẽ làm giảm tỉ lệ lỗ rỗng trong bê tông nhưng làm
tăng cường độ bê tơng.

Hình 1. 6 Đồ thị mối quan hệ cường độ nén và hệ số thấm
Nghiên cứu của Jing Yang và Guoliang Jiang: [9]
Nghiên cứu các tính chất của bê tông tiêu thấm nước dùng cho vỉa hè và đã
đưa ra các kết quả sau:
Sử dụng cốt liệu mịn làm tăng cường độ bê tông tiêu thấm nước tuy nhiên
lượng xi măng phải điều chỉnh tương ứng.
Sử dụng Silica fume và phụ gia siêu dẻo (Super Plastic) có thể tăng cường
độ của bê tông thấm nước, giữ khối lượng bê tông vào khoảng 1900 – 2100kg/m³
đảm bảo cho bê tông tiêu thấm nước tốt.
SVTH: ĐINH CAO TUẤN

Page 13


Mohammed Sonebia, Mohamed Bassuonib và Ammar Yahiackhi nghiên
cứu về cấp phối, đặc tính và ứng dụng của bê tơng tiêu thấm nước [11] đã cho
thấy một số vấn đề sau:
Về nguyên vật liệu:

BTTTN sử dụng vật liệu như bê tông thường, độ rỗng trong bê tơng được
hình thành bởi sự loại bỏ hoặc giảm thiểu cốt liệu mịn. Kích thước cốt liệu thô
thường dùng từ 9,5 đến 19mm. BTTTN sử dụng một kích thước hạt thì cho độ tiêu
thấm cao nhưng cường độ thấp. Khi đưa cốt liệu mịn vào sẽ cải thiện cường độ bê
tông tuy nhiên sẽ làm giảm độ tiêu thấm nước của bê tông.
Về cấp phối:
Tỷ lệ theo khối lượng nước/xi măng trong khoảng 0,27/1 đến 0,43/1.
Tỷ lệ theo khối lượng cốt liệu/xi măng trong khoảng 4/1 đến 6/1.
Về các tính chất của BTTTN:
Hỗn hợp BTTTN có độ sụt bằng 0, do đó khi đóng mẫu cũng như trong thi
công thực tế cần phải đầm lèn với lực thích hợp để đạt được cường độ mong muốn
mà khơng ảnh hưởng đến tính tiêu thấm nước của bê tông.
Cường độ của BTTTN được tạo bởi mối liên kết của hồ xi măng với cốt
liệu và nó bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như: hàm lượng xi măng, tỷ lệ nước, mức
độ đầm chặt, cốt liệu, chất lượng của nguyên vật liệu…
Tỷ khối của BTTTN dao động trong khoảng 1600kg/m³ đến 2000kg/m³, độ
rỗng khoảng 15% đến 30%, mối quan hệ tỷ khối và độ rỗng của BTTTN được thể
hiện bởi hình 1.7.

SVTH: ĐINH CAO TUẤN

Page 14