Nghiên cứu chế tạo bêtông trang trí dùng cho bên ngoài của công trình

Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-----------------------

NGUYỄN THÀNH NHÂN

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG TRANG TRÍ
DÙNG CHO BÊN NGOÀI CỦA CÔNG TRÌNH

Chuyên ngành : Vật liệu và công nghệ vật liệu xây dựng
Mã số ngành : 60.58.80

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 11 naêm 2008


i

CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS Nguyễn Văn Chánh

Cán bộ chấm nhận xét 1:

Cán bộ chấm nhận xét 2:

Luận văn thạc só được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN
VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày
…………….tháng……………..năm……………


ii
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHÒNG ĐẠO TẠO SĐH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên
: Nguyễn Thành Nhân
Phái: Nam
Ngày, tháng, năm sinh
: 15-10-1980
Nơi sinh: Tiền giang
Chuyên ngành: Vật liệu và Công nghệ vật liệu xây dựng MSHV: 01906758
I- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG TRANG TRÍ DÙNG CHO
BÊN NGOÀI CỦA CÔNG TRÌNH
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1. Tổng quan về bê tông trang trí.
2. Xây dựng cơ sở lý luận khoa học của đề tài nghiên cứu.
3. Thực nghiệm lựa chọn tính chất của nguyên vật liệu.
4. Khảo sát ảnh hưởng của hỗn hợp nguyên vật liệu thành phần đến tính chất của sản
phẩm.
5. Kết luận, phạm vi ứng dụng và đề xuất.
III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ :

V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS NGUYỄN VĂN CHÁNH
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CN BỘ MÔN
QL CHUYÊN NGÀNH

PGS.TS NGUYỄN VĂN CHÁNH
PGS.TS NGUYỄN VĂN CHÁNH
Nội dung và đề cương luận văn thạc só đã được hội đồng chuyên ngành thông qua
Ngày …………..tháng ……….năm
TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH

……….
TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH


iii

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin gởi lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS Nguyễn Văn Chánh,
người đã tận tình dạy dỗ, hướng dẫn và tạo điều kiện giúp tôi hoàn thành
Luận Văn Cao Học này.
Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô Trường Đại Học Bách Khoa,
Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng – Bộ Môn Vật Liệu Xây Dựng đã giảng dạy và
hướng dẫn tận tình, Phòng Thí Nghiệm Vật Liệu Xây Dựng, Phòng thí
nghiệm trong và ngoài Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM.
Tôi cũng chân thành cảm ơn các bạn đồng nghiệp và các bạn sinh
viên chuyên ngành Vật Liệu Xây Dựng đã tham gia đóng góp ý kiến và giúp
đỡ trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp cao học.
Mặc dù Luận văn đã hoàn thành với tất cả sự cố gắng, phấn đấu nỗ

lực của bản thân. Nhưng do thời gian và kiến thức còn hạn chế, nên không
tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy kính mong quý thầy cô, quý anh chị và
các bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến để tôi khắc phục và nâng cao kiến
thức của mình hơn nữa.
Tôi xin chân thành biết ơn!
HVTH: NGUYỄN THÀNH NHÂN


iv

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Tên Đề tài:” Nghiên cứu chế tạo bê tông trang trí dùng cho bên ngoài
của công trình”
1. Tính cấp thiết của đề tài
Các loại bê tông trang trí trên thị trường hiện nay có độ bền kém,
chống thấm không tốt, dễ bị ố và dễ bị phai màu, nên ảnh hưởng rất lớn đến
thẩm mỹ và chất lượng công trình nói chung. Với việc sử dụng phụ gia
Polymer vào trong bê tông trang trí nhằm cải thiện các tính chất của hỗn hợp
bê tông trang trí tăng độ bền và thẩm mỹ của các công trình.
2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu
Ngày nay sản phẩm granit đang ngày càng khan hiếm, giá thành đắt và
sản phẩm ceramic với công nghệ nung phức tạp, nguồn nguyên liệu đang cạn
dần. Do đó mục tiêu nghiên cứu của đề tài là “nghiên cứu chế tạo BTTT dùng
cho bên ngồi của cơng trình” để thay thế sản phẩm granit và ceramic dùng cho
cơng trình bên ngồi.
3. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm
- Nghiên cứu cơ sở lý luận khoa học của đề tài.
- Nghiên cứu thực nghiệm các tính chất kỹ thuật của nguyên vật liệu,
của sản phẩm bê tông trang trí sử dụng phụ gia Polymer theo những

phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn và phi tiêu chuẩn .
4. Những đóng góp của Luận văn
- Tổng quan về BTTT.
- Xây dựng cơ sở lý luận khoa học của đề tài nghiên cứu.
- Thực nghiệm lựa chọn tính chất của nguyên vật liệu.


v
- Khảo sát ảnh hưởng của hỗn hợp nguyên vật liệu thành phần đến tính
chất của sản phẩm.
- Kết luận, phạm vi ứng dụng và đề xuất.
5. Cấu trúc của Luận văn
Luận văn gồm phần mở đầu, 4 chương, phần kết luận và tài liệu tham
khảo.
Luận văn gồm 101 trang thuyết minh, 47 hình vẽ và đồ thị, 29 bảng
biểu.


vi

MỤC LỤC
Trang phụ bìa .. ................................................................................................................i
Nhiệm vụ luận văn Thạc Só............................................................................................ii
Lời cảm ơn ......................................................................................................................iii
Tóm tắt luận văn Thạc Só .................................................................................................iv
Mục lục.. ...........................................................................................................................vi
Danh mục các bảngviii
Danh mục các hình vẽ và đồ thị.......................................................................................ix
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt...........................................................................xii
MỞ ĐẦU ................ ..........................................................................................................1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG TRANG TRÍ .............................................2
1.1 Giới thiệu bê tông trang trí mặt ngoài .......................................................................2
1.2 Bê tông trang trí màu trắng ............... .......................................................................3
1.3 Màu vô cơ trong bê tông ....................................... ....................................................6
1.4 Bề mặt đá rửa – tính chất cốt liệu .......................... ..................................................8
1.5 Bê tông cốt liệu đá rửa đúc sẵn ......... .......................................................................12
1.6 Bê tông cốt liệu đá rửa đúc tại chỗ ... .......................................................................15
1.7 Kỹ thuật làm lộ cốt liệu ..................... .......................................................................18
1.8 Kết cấu và hoa văn từ ván khn và lớp lót ván khn ..............................................21
1.9 Hoàn thiện và làm sạch................................................................................................26
1.10 Bảo vệ bề mặt ............................................................................................................29
1.11 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu đề tài ...................................................................29


vii

CHƯƠNG 2:CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI ............................................................31
2.1. Bêtơng polymer ..........................................................................................................31
2.2.

Vật

liệu

composit

trên

cơ

sở

chất

kết

dính

vơ

cơ………………………………….. .... .32
2.3. Thiết kế thành phần hỗn hợp…………………………………...................................35
2.4.

Các

tính

chất

của

phụ

gia

polymer

tái

phân

tán

………………………………….. ........ 37
2.5 Cơ chế làm việc của bột Polymer tái phân tán trong BTTT
………………………………….. ........ .39
CHƯƠNG 3 :NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CÁC TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN
VẬT LIỆU VÀ THIẾT KẾ TỶ LỆ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG TRANG TRÍ ...........

44

3.1 Vai trò của các nguyên vật liệu thành phần.............................................................. ..44
3.2 Các phương pháp thí nghiệm xác định tính chất của nguyên vật liệu... .....................49
3.3 Kết quả thử nghiệm tính chất của các nguyên vật liệu thành phần.............................50
3.4 Thieát keá tỉ lệ thành phần........................ ................................................................. ..52
CHƯƠNG 4: SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC TỶ LỆ THÀNH PHẦN ĐẾN CÁC
TÍNH CHẤT CỦA SẢN PHẨM ......................................................................................54
4.1. Các phương pháp xác định tính chất của sản phẩm ..................................................54
4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của cốt liệu đến các tính chất của hỗn hợp BTTT và biện
luận kết quả........................................................ ...............................................................55
4.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia dẻo, tăng dính, chống thấm đến
các tính chất của hỗn hợp BTTT...................... ...............................................................79
KẾT LUẬN CHUNG........................................ ................................ ..............................99
TÀI LIỆU THAM KHAÛO ...... ......................... ................................ .............................. 101


viii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 3.1 Các phương pháp thí nghiệm và tiêu chuẩn thí nghiệm................................50
Bảng 3.2 Kết quả thí nghiệm các tính chất của đá và bột đá ..........................................50
Bảng 3.3 Các tính chất của bột màu đỏ Fe2O3 ................................................................51
Bảng 3.4 Các tính chất của ximăng.................................................................................51
Bảng 3.5 Các chỉ tiêu thành phần hạt của cốt liệu ..........................................................51
Bảng 3.6 Các tính chất của cốt liệu.................................................................................52
Bảng 4.1 Các phương pháp thí nghiệm và tiêu chuẩn thí nghiệm ..................................54
Bảng 4.2 Bảng tổng hợp kết quả thực nghiệm ảnh hưởng các yếu tố đến tính chất
bêtơng ..............................................................................................................................55
Bảng 4.3 Bảng tổng hợp ảnh hưởng các yếu tố đến q trình phát triển cường độ nén .56
Bảng 4.4 Ảnh hưởng của lượng nước đến quá trình phát triển của cường độ nén .........57
Baûng 4.5 Ảnh hưởng của bảng cốt liệu đến quá trình phát triển cường độ nén.............59
Baûng 4.6 Ảnh hưởng của tỷ lệ Đ/Đ+BĐ đến quá trình phát triển cường độ nén ...........60
Bảng 4.7 Ảnh hưởng của lượng cốt liệu và tỷ lệ Đ+BĐ/X đến cường độ nén ...............61
Baûng 4.8 Ảnh hưởng của lượng cốt liệu kích thước cốt liệu lớn đến cường độ nén ......63
Bảng 4.9 Bảng tổng hợp ảnh hưởng của lượng nước và phụ gia đến cường nén ...........64
Baûng 4.10 Ảnh hưởng của lượng nước và cốt liệu đến cường độ nén............................66
Baûng 4.11 Ảnh hưởng của cốt liệu và tỷ lệ Đ/Đ + BĐ đến cường độ uốn .....................68
Baûng 4.12 Ảnh hưởng của kích thước cốt liệu lớn và tỷ lệ Đ/Đ+BĐ đến cường độ
uốn ...................................................................................................................................70
Baûng 4.13 Ảnh hưởng của lượng nước và cốt liệu đến cường độ uốn ...........................71
Baûng 4.14 Ảnh hưởng của lượng nước và kích thước cốt liệu lớn đến cường độ uốn ..73
Baûng 4.15 Ảnh hưởng của lượng nước và kích thước cốt liệu lớn đến độ hút nước ......74
Baûng 4.16 Ảnh hưởng của lượng nước và cốt liệu đến độ hút nước ..............................75
Baûng 4.17 Ảnh hưởng của cốt liệu và tỷ lệ Đ/Đ + BĐ đến khối lượng thể tích.............77

ix

Bảng 4.18 Ảnh hưởng của lượng cốt liệu và kích thước cốt liệu lớn đến khối lượng
thể tích .............................................................................................................................78
Bảng 4.19 Ảnh hưởng của phụ gia đối với hỗn hợp BTTT đối với các thành phần
cấp phối khác nhau .........................................................................................................83
Bảng 4.20 Ảnh hưởng đến độ giữ nước khi kết hợp sử dụng cả 3 loại phụ gia dẻo,
tăng dính, chống thấm ....................................................................................................87
Bảng 4.21 Khảo sát ảnh hưởng của phụ gia dẻo, tăng dính,chống thấm,đến các cấp
phối khác nhau của hỗn hợp BTTT................................................................................91
Bảng 4.22 Ảnh hưởng của phụ gia dẻo, tăng dính, chống thấm đến độ hút nước của
BTTT ...............................................................................................................................92
Bảng 4.23 Ảnh hưởng của phụ gia chống thấm đến độ hút nước của BTTT..............94

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Các cơng trình ứng dụng BTTT trên thế giới...................................................3
Hình 1.2 BTTT màu trắng đúc sẵn tại cơng trình tịa nhà văn phịng U.S. Courthouse,
Orlando, FL .....................................................................................................................4
Hình 1.3 BTTT màu trắng đúc sẵn tại cơng trình tịa nhà văn phịng Holtzman &
Sliverman, Southfield, MI ...............................................................................................6
Hình 1.4 Bê tơng màu được sử dụng để phục hồi cơng trình Palace of Fine Arts, San
Francisco, CA. .................................................................................................................8
Hình 1.5 Cột BTTT đúc sẵn, cơng trình tịa nhà văn phịng đường 1501 M, NW,
Washington, DC ..............................................................................................................12
Hình 1.6 Panen đúc sẵn cốt liệu phơi bày .......................................................................15
Hình 1.7 Bê tông cốt liệu đá rửa đúc tại chỗ, công trình bảo tàng sa mạc ArizonaSonora, Tucson, AZ.........................................................................................................18
Hình 1.8 Ván khuôn nhựa đàn hồi dùng để đúc bề mặt đá tự nhiên ...............................24

x

Hình 2.1 Phương pháp rung nén chân khơng và mơ hình sắp xếp các thành phần hỗn
hợp sau khi nén................................................................................................................36
Hình 2.2 Sự hình thành các liên kết Polymer trước và sau rung nén chân khơng ..........36
Hình 2.3 Ảnh hưởng của bột polymer tái phân tán đến module đàn hồi .....................38
Hình 2.4 Ảnh hưởng của bột polymer tái phân tán đến độ hút nước ...........................39
Hình 2.5 Ảnh hưởng của bột polymer tái phân tán đến cường độ chịu uốn ................39
Hình 2.6 Quá trình tạo màng của bột polymer tái phân tán .........................................41
Hình 3.1 Vai trò của Seal 80 trong BTTT......................................................................46
Hình 3.2 Biểu đồ thành phần hạt của cốt liệu ..............................................................52
Hình 4.1 Biểu đồ phát triển cường độ nén phụ thuộc vào lượng nước ...........................58
Hình 4.2 Biểu đồ phát triển cường độ nén phụ thuộc vào lượng cốt liệu .......................59
Hình 4.3 Biểu đồ phát triển cường độ nén phụ thuộc vào tỷ lệ CLL/CL........................60
Hình 4.4 Ảnh hưởng của lượng cốt liệu và tỷ lệ Đ/Đ+BĐ đến cường độ nén................61
Hình 4.5 Ảnh hưởng của lượng cốt liệu và kích thước của cốt liệu lớn đến cường độ
nén ...................................................................................................................................63
Hình 4.6 Ảnh hưởng của lượng nước và cốt liệu đến cường độ nén ..............................65
Hình 4.7 Ảnh hưởng của lượng nước và cốt liệu đến cường độ nén ..............................66
Hình 4.8 So sánh cường độ của mẫu có và khơng có sử dụng phụ gia ...........................67
Hình 4.9 Ảnh hưởng của cốt liệu và tỷ lệ Đ/Đ + BĐ đến cường độ uốn ........................69
Hình 4.10 Ảnh hưởng của kích thước cốt liệu lớn và tỷ lệ Đ/Đ + BĐ đến cường độ
uốn ...................................................................................................................................70
Hình 4.11 Ảnh hưởng của lượng nước và cốt liệu đến cường độ uốn ............................72
Hình 4.12 Ảnh hưởng của lượng nước và kích thước cốt liệu lớn đến cường độ uốn....73
Hình 4.13 Ảnh hưởng của nước và loại cốt liệu đến độ hút nước...................................74
Hình 4.14 Ảnh hưởng của nước và cốt liệu đến độ hút nước..........................................76
Hình 4.15 Ảnh hưởng của cốt liệu và tỷ lệ Đ/Đ + BĐ....................................................77
Hình 4.16 Ảnh hưởng của loại đá đến khối lượng thể tích .............................................78

xi

Hình 4.17 Ảnh hưởng của phụ gia dẻo FL31 đến độ dẻo của hỗn hợp BTTT ............79
Hình 4.18 Ảnh hưởng của phụ gia chống thấm S80 đến độ dẻo của hỗn hợp BTTT..80
Hình 4.19 Ảnh hưởng của phụ gia FL31, ELS, S80 đến độ lưu động của hỗn hợp
BTTT ...............................................................................................................................81
Hình 4.20 Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng khác nhau của phụ gia FL31, ELS, S80
đến độ dẻo của hỗn hợp BTTT ......................................................................................82
Hình 4.21 Ảnh hưởng của phụ gia FL31, S80 đến độ lưu động của hỗn hợp BTTT ...84
Hình 4.22 Ảnh hưởng của phụ gia FL31, ELS, S80 đến độ bẹt của hỗn hợp BTTT ...84
Hình 4.23 Ảnh hưởng của phụ gia dẻo FL31 đến khả năng giữ nước của hỗn hợp
BTTT ...............................................................................................................................86
Hình 4.24 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia đến khả năng giữ
nước của hỗn hợp BTTT với tỷ lệ X : CL =1 : 3 ..........................................................87
Hình 4.25 Ảnh hưởng của phụ gia polymer đến khả năng giữ nước của hỗn hợp
BTTT với các cấp phối khác nhau .................................................................................88
Hình 4.26 Ảnh hưởng của phụ gia dẻo, tăng dính và chống thấm đến độ hút nước
của BTTT ........................................................................................................................90
Hình 4.27 Đồ thị biểu diển sự ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia chống thấm S80
đến độ hút nước với các tỷ lệ N/X khác nhau...............................................................92
Hình 4.28 Sự khác nhau về độ hút nước của BTTT thường với BTTT có sử dụng
Polymer với các tỷ lệ tối ưu ...........................................................................................93
Hình 4.29 Ảnh hưởng của phụ gia chống thấm đến độ hút nước của BTTT với tỷ lệ
X : CL = 1 : 2..................................................................................................................94
Hình 4.30 Đồ thị biểu diễn cường độ nén của BTTT của cấp phối phối 1 khi không
có phụ gia chống thấm....................................................................................................96
Hình 4.31 Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất BTTT ..............................................100
CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BTTT

: Bê tông trang trí


xii

ASTM

: American Society of Testing and Materials

ACI

: American Concrete Institute

PCA

: Portland Cement Association

ABS

: Acrylonitril Butađien Styren

GFRP

: Glass Fiber Reinforced Plastic

PVC

: Polyvinyl Clorua

PVA

: Polyvinyl Alcohol

PIC

: Bê tông thấm Polymer

PC

: Bê tông Polymer

PCCC

: Bê tông xi măng Porland Polymer

MMA

: Metyl Metalcrylat

S

: Styrene

PMMA

: Polymetyl Matalcrylat

PS

: Polystyrene

TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam

X

: Xi măng

C

: Cát

Đ

: Đá

BĐ

: Bột đá

BM

: Bột màu

N

: Nước

FL31

: Phụ gia tăng dẻo FL31

ELS

: Phụ gia tăng dính Eloset 5420

S80

: Phụ gia chống thấm Seal 80

CKD

: Chất kết dính

CL

: Cốt liệu

CLL

: Cốt liệu lớn


xiii

CLN

: Cốt liệu nhỏ

WRV

: Độ giữ nước

ELS

: Eloset

Rn

: Cường độ chịu nén

Ru

: Cường độ chịu uốn

Hp

: Độ hút nước


1

MỞ ĐẦU
Trong bối cảnh Việt Nam vừa mới gia nhập tổ chức thương mại thế giới WTO.
Kinh tế ngày càng phát triển đòi hỏi cơ sở hạ tầng kỹ thuật phát triển. Các công
trình không chỉ đảm bảo kết cấu vững chắc mà kiến trúc phải đẹp, kết hợp hài hòa
giữa các màu sắc làm nổi bật lên kiến trúc độc đáo của công trình góp phần làm tô
điểm thêm vẻ đẹp của thành phố.

Sản phẩm đá granit ngày càng khan hiếm, giá thành đắt và sản phẩm ceramic
với công nghệ nung phức tạp, nguồn nguyên liệu đang cạn dần. Để thay thế cho sản
phẩm đá granit và sản phẩm ceramic một số các nhà nghiên cứu trong nước đã
nghiên cứu bê tông màu trang trí sử dụng làm các lớp bề mặt cấu kiện đúc sẵn, phù
điêu, bề mặt trang trí… Sản phẩm bê tông trang trí đáp ứng tốt nhu cầu thị trường
do:
• Bê tông trang trí không qua khâu nung, không bị biến dạng, độ chính xác về kích
thước rất cao.
• Chống thấm tốt, không bị ố và không bị phai màu.
• Độ cứng và khả năng chịu mài mòn rất cao.
• Công nghệ gia công mài giúp cho sản phẩm có độ bóng đẹp, bền với thời gian.
• Về thẩm mỹ gần với loại đá tự nhiên, với nhiều cách phối màu, nhiều cỡ hạt, giá
cả cạnh tranh so với đá tự nhiên.
Do vậy, nghiên cứu các ưu điểm trên bê tông trang trí sẽ là đề tài của tôi qua luận
văn này. Trên cơ sở phụ gia polymer, khảo sát các tính chất của hỗn hợp bê tông
trang trí và tìm ra tỷ lệ thành phần tối ưu để cho ra sản phẩm bê tông trang trí tốt
nhất.


2

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ BÊ TƠNG TRANG TRÍ
1.1 Giới thiệu bê tơng trang trí mặt ngồi:
Bê tơng trang trí (BTTT) được nhìn thấy gần như mọi hình dáng, kết cấu, và màu
sắc để thỏa mãn những yêu cầu cảm giác và chức năng của kiến trúc hiện đại. BTTT
giải quyết những bề mặt trang trí.
Nghệ thuật và cơng nghệ trưng bày trong phạm vi rộng của những lớp hoàn thiện
bề mặt được cho thấy ở đây và trong nhiều lĩnh vực khác có thể đạt tới được như cơng
trình kiến trúc người đàn ông thời Trung cổ đầu tiên được xây dựng cao ngất trong

những nhà thờ lớn theo kiến trúc Gôtic ở Châu Âu. Đây là một thời đại kiến trúc mới
của những hình dáng và những kiểu mẫu sinh động mà sặc sỡ biểu thị trí tưởng tượng
và sáng tạo của người thiết kế. Một phần hiểu biết sâu sắc của biểu hiện mới này là
tường màn bằng bê tơng - một cột mốc trong sự tiến hóa của mỹ học bề mặt. Người
theo thực dụng chủ nghĩa và những bề mặt đặc trưng cho tòa nhà khối của thời kỳ đồ
đá đã đưa ra được cách làm cho màu tường có màu sắc riêng mà có thể so sánh với bất
kỳ thời kỳ nào trong lịch sử kiến trúc.
Phạm vi rộng lớn của những hình dạng, những kích thước, những kết cấu và màu
sắc mà có thể mang lại cho bê tông sự phù hợp gần như riêng biệt với bất kỳ hình dáng
nào được đúc. Nó tạo ra được những bề mặt có thể biến đổi khác nhau từ sự mượt mà
trong suốt như thủy tinh cho tới rõ nét, sần sùi và một dãy màu sắc phân bố từ màu
xanh băng của đá quartz pha lê, màu tùng lam thanh nhã đến màu đỏ cháy sáng như
thủy tinh và những vật liệu trang trí đồ gốm.
Như vậy, bê tơng có thể sẵn sàng biểu thị một sắc thái kiến trúc trang trọng hay
không trang trọng. Bê tơng bây giờ đưa ra một kích cỡ mới sinh động đối với kết cấu
tường đúc sẵn hay đúc tại chỗ nhiều màu sắc, nhiều hoa văn. Hơn nữa, khi xây dựng
tịa nhà phải so sánh chi phí giữa sử dụng bê tông đúc sẵn hay đúc tại chỗ, cái nào kinh
tế hơn.
Một cách cảm giác, những sự xử lý bề mặt mới đã thu hút trí tưởng tượng của
mọi người vì sự đa dạng hóa những kết cấu mới mà có thể được tạo ra trên một bề mặt
bê tông.


3

Hình 1.1: Các cơng trình ứng dụng BTTT trên thế giới
1.2 BTTT màu trắng:
BTTT và bê tông kết cấu được làm với nguyên vật liệu tương tự nhưng cấp phối
khác nhau. Sự quan tâm đến cấp phối không chỉ đạt được bê tơng kết cấu cường độ
cao mà cịn có thể sản xuất những bề mặt đặc biệt. Mục này giải quyết một cách triệt

để việc trộn BTTT màu trắng và các yêu cầu kỹ thuật của BTTT màu trắng.


4

Việc xây dựng một tòa nhà bằng BTTT đẹp đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ các giai
đoạn của dự án. Kết cấu phải được cảm nhận, thiết kế, chi tiết tỉ mỉ, sắp đặt, xây dựng
và giám sát chặt chẽ. Trước khi xây dựng chuẩn bị một mơ hình được xây dựng trước
bằng cách sử dụng các thiết bị, nguyên vật liệu...

Hình 1.2: BTTT màu trắng đúc sẵn tại cơng trình tịa nhà văn phịng U.S.
Courthouse, Orlando, FL

1.2.1 Xi măng:
Xi măng poóclăng trắng được làm từ những nguyên vật liệu được chọn chứa
đựng số lượng không đáng kể oxit sắt và oxit măng gan. Những sự khác nhau về màu
sắc của bản thân xi măng trắng phụ thuộc vào nguồn gốc của nguyên vật liệu. Một số
loại xi măng có màu da bị hay kem, trong khi một số khác có màu xanh hay xanh lục.
Vì vậy, xi măng của cùng một loại và sản phẩm của cùng một nhà máy nên được sử
dụng trong suốt tồn bộ cơng việc để giảm thiểu sự biến đổi màu sắc.
Xi măng poóclăng trắng là một loại xi măng poóclăng phù hợp với tiêu chuẩn
ASTMC150. Hai loại xi măng trắng cơ bản được sản xuất là: Loại I và loại III, phù
hợp với tiêu chuẩn ASTM C150. Ngồi ra, có một số công ty sản xuất xi măng trắng


5

chống thấm bằng cách thêm một ít chất làm chống thấm như stearat natri hay nhơm
vào clinker xi măng pclăng trong công đoạn nghiền cuối cùng. Xi măng chống thấm
giảm bớt sự truyền nước mao dẫn dưới ít hoặc khơng có áp lực nào.

1.2.2 Cốt liệu:
Việc lựa chọn cốt liệu có thể có ảnh hưởng đáng kể đến màu sắc của bê tông màu
trắng. Do sự khác biệt lớn về màu giữa xi măng trắng và cốt liệu, nên việc phủ lên bề
mặt cốt liệu với xi măng trắng ít khi giữ được màu của cốt liệu hơn là phủ lên bề mặt
cốt liệu với xi măng xám.Vì vậy, đặc biệt phải xem xét sự lựa chọn các cốt liệu phù
hợp để giúp ngăn chặn các biến đổi màu sắc và cường độ màu trên bề mặt đã hoàn
thiện.
Các nguồn cốt liệu lớn và cốt liệu nhỏ không nên thay đổi trong suốt q trình
làm việc. Kiến trúc có thể chỉ định kích thước, cỡ hạt, màu sắc, và chất lượng của cốt
liệu sẽ được sử dụng. Cốt liệu màu sáng được chọn nhiều hơn cốt liệu màu tối để tránh
khả năng nhận bóng hoặc làm cho có sắc điệu giữa các vùng. Tuy nhiên, nếu cốt liệu
để lộ ra ngồi, cần có màu sắc đặc biệt hoặc có nhiều loại cỡ hạt.
Loại cát được dùng trong bê tông màu trắng ảnh hưởng rất lớn đến màu sắc của
bê tông. Những hạt cát mịn đóng vai trị như một chất màu trong hỗn hợp xi măng và
nước. Loại cát màu trắng hoặc màu vàng nhẹ nên được sử dụng. Hầu hết cát tự nhiên
thiếu sắc trắng theo yêu cầu, vì vậy nên sử dụng những cốt liệu mịn được chế tạo để
đạt được màu trắng như mong muốn. Những cốt liệu này bao gồm bột đá vôi hoặc bột
cát quartz.
Đối với bê tông màu trắng đồng đều, việc pha trộn cần phải giàu xi măng, với
một hàm lượng cát cao và cốt liệu có một đường cong phân loại thành phần hạt mịn.
Việc pha trộn có thể lâu hơn so với bình thường để đạt đến một cường đơ nhất định.
Mặc dù một tỉ lệ cao của cát là để làm giảm các biến đổi màu sắc, một tỉ lệ thấp
của cát là cần thiết để ngăn những lỗ nhỏ trịn do khơng khí tụ lại ở bề mặt trong thời
gian đúc mẫu. Mục tiêu chung là phải làm cho màu sắc đồng đều và tránh sự tách màu.
Nếu phù hợp mẫu nguyên vật liệu, những chất làm tách khuôn và kỹ thuật đổ thích
hợp được sử dụng, những lỗ nhỏ trên bề mặt có thể gần như được khử bỏ hay ít nhất
giảm kích thước đến một mức độ có thể chấp nhận được.
1.2.3 Mẻ trộn và sự pha trộn:
Tất cả các thành phần cho bê tông màu trắng phải được thiết kế một cách chính
xác cho mỗi mẻ trộn. Trang thiết bị tốt, sạch cần được sử dụng, đặc biệt là khơng dính

6

dầu. Thời gian trộn cần phải giống nhau cho mỗi mẻ trộn. Sự thay đổi nước hay hàm
lượng xi măng có thể có một hiệu ứng đáng kể lên màu của bê tông. Hỗn hợp xi măng
và nước với một tỉ lệ xi măng-nước thấp gần như ln ln có một miếng đá đẹp hơn
so với hỗn hợp xi măng có tỉ lệ xi măng-nước cao được làm với cùng loại xi măng.
Sử dụng các pha trộn thử nghiệm để xác định tỉ lệ mà sản xuất cho ra màu đáng
ước mong nhất, cùng với khả năng làm việc và cường độ thích hợp. Hiệp hội ACI 303
khuyến cáo rằng tỉ lệ xi măng-nước không nên nhiều hơn 0.46, và độ sụt giữ càng thấp
càng tốt.

Hình 1.3: BTTT màu trắng đúc sẵn tại cơng trình tịa nhà văn phịng Holtzman
& Sliverman, Southfield, MI

1.3 Màu vô cơ trong bê tông:
Mặc dù BTTT màu xám tự nhiên đã được sử dụng thành cơng cho nhiều cơng
trình kiến trúc. Nhiều màu bê tơng có thể được sản xuất và có chi phí kinh tế cho việc
giả đá tự nhiên, gỗ hoặc vật liệu xây dựng khác. Bê tông được làm bằng một trong hai
loại xi măng trắng hoặc xi măng xám và thêm vào bột màu để sản xuất bê tông màu.
Các cốt liệu bê tông, đặc biệt là cốt liệu nhỏ, nên được chọn cẩn thận để nâng cao hiệu
quả của màu sắc.


7

Số lượng bột màu thêm vào không được vượt quá 10% trọng lượng của xi măng,
bởi vì số lượng lớn hơn của bột màu có thể làm giảm cường độ của bê tông. Các tông
màu khác nhau đạt được bằng cách pha trộn hai hoặc nhiều màu. Xi măng trắng được

sử dụng khi màu sáng hơn, sắc thái bê tông mong muốn thanh nhã hơn, nhưng màu đỏ,
màu nâu vàng nhạt, màu xám tối, và các màu khác được sản xuất bằng cách sử dụng xi
măng xám.
Kiểm tra các hỗn hợp thử nghiệm cho kết quả tốt nhất. Sau đó chọn một màu cơ
bản, chuẩn bị một số panen nhỏ để xác định cường độ màu và độ bóng, sau đó thay đổi
tỉ lệ bột màu và xi măng. Chắc chắn sẽ sử dụng cùng một vật liệu và tỉ lệ trong tất cả
các công việc thực tế. Để đánh giá đúng panen, giữ chúng trong khoảng 5 ngày dưới
những điều kiện giống nhau với thực tế làm việc. Các panen sẽ tối hơn khi ẩm ướt so
với khi khô.
1.3.1 Vật liệu bột màu:
Lấy oxit sắt làm nền, tự nhiên hoặc tổng hợp, nhất là các bột màu được sử dụng
rộng rãi cho bê tông màu. Oxit crom và oxit coban (được đề cập dưới đây) thường chi
phí cao hơn so với oxit sắt.
• Đối với màu xanh, sử dụng oxit coban.
• Đối với màu nâu, sử dụng oxit sắt nâu.
• Đối với màu da bị, sử dụng oxit sắt vàng.
• Đối với màu xanh lá cây, sử dụng oxit crom.
• Đối với màu đỏ, sử dụng oxit sắt đỏ.
• Để có màu xám hay xám đen, sử dụng oxit sắt đen.
Muội thanh và muội đèn chưa xử lý không nên sử dụng bởi vì chúng khơng ổn
định, phai màu và làm giảm hàm lượng khơng khí.
Bột màu phải thỏa các tiêu chuẩn chất lượng của ASTM C 979. Tiêu chuẩn C979
đặt ra những giới hạn cho khả năng hòa tan nước, khả năng thấm ướt, sức kháng ánh
sáng, và các tính chất màu quan trọng khác, và các thí nghiệm sơ bộ cho các tính chất
này.
Một số nhà sản xuất cung cấp bột màu oxit thuần khiết, trong khi những nhà sản
xuất khác cung cấp bột màu kết hợp với phụ gia kiểm soát và làm giảm hàm lượng
nước.

8

1.3.2 Thực tiễn xây dựng:
Mẻ trộn, sự pha trộn, và các thao tác đúc mẫu phải đồng nhất , sản phẩm và
nguồn nguyên liệu phải được cố định trong suốt cả công việc. Đối với dự án được xây
dựng trong một khoảng thời gian kéo dài, các vật liệu phải được dự trữ để bảo đảm
màu sắc thống nhất cho đến khi kết thúc dự án. Tránh các phụ gia chứa canxi clorua vì
nó có thể gây ra sự mất màu.
Những ván khuôn sạch là những ván khuôn mà các chất làm tách khn khơng
cịn sót lại. Kiểm tra các khuyến cáo của nhà sản xuất bột màu đối với những chất làm
tách khn, và q trình dưỡng hộ trên một mơ hình có kích thước thật trước khi xây
dựng. Dưỡng hộ ướt có thể ảnh hưởng bất lợi đến màu sắc, nhưng trong một số trường
hợp dưỡng hộ bằng màng thích hợp hơn.

Hình 1.4: Bê tơng màu được sử dụng để phục hồi cơng trình Palace of Fine Arts,
San Francisco, CA.

1.4 Bề mặt đá rửa-tính chất cốt liệu:
Một bề mặt đá rửa là một lớp hồn thiện trang trí đối với bề mặt bê tông đạt được
bằng cách là loại bỏ vữa xi măng bên ngoài bề mặt cốt liệu và làm lộ cốt liệu thô.
Thông qua một loạt biện pháp kỹ thuật, những kết cấu đá rửa có thể tồn tại trên
tất cả các bề mặt bê tông đúc sẵn hay bê tông đúc tại chỗ. Phạm vi rộng nhiều màu sắc
và những kết cấu chứng tỏ độ bền của bê tông cốt liệu đá rửa đã dẫn tới việc sử dụng
nó trong tất cả các bề mặt ngang và đứng trang trí mặt ngồi các tịa nhà.


9

Việc sản xuất bê tơng đá rửa khơng q khó khăn mà cũng không đơn giản đối
với các nghệ nhân giàu kinh nghiệm về bê tông. Quan tâm đúng cho các chi tiết và một

kiến thức cơ bản về bê tơng rất quan trọng. Có một yếu tố nghệ thuật trong sự lựa chọn
các cốt liệu và chất nền, nhưng những nhân tố chủ chốt phải được xem xét đối với sự
thành công của sản phẩm bề mặt đá rửa.
1.4.1 Cốt liệu:
Các cốt liệu cần phải được lựa chọn trên cơ sở của màu sắc, độ cứng, kích thước,
hình dạng, cỡ hạt, phương pháp phơi bày, độ bền, tính khả dụng, và chi phí. Các cốt
liệu trang trí phổ biến hơn là các nguyên vật liệu tự nhiên như đá quartz, đá granit và
những vật liệu được chế tạo như kính và đồ gốm.
1.4.2 Màu sắc:
Màu sắc tự nhiên của các cốt liệu khác nhau theo phân loại địa chất của chúng và
thậm chí giữa các cốt liệu của cùng một loại.
Cốt liệu đá quartz có sẵn trong nhiều màu sắc sạch như màu trắng, màu vàng,
màu xanh lá cây, màu xám, màu hồng nhạt và màu đỏ hồng. Rõ ràng đá quartz được
sử dụng rộng rãi như là vữa trang trí mặt ngồi để bổ sung hiệu ứng màu được tạo ra
bởi việc sử dụng các bê tông màu. Đá quartz sạch cũng được sử dụng trong sự kết hợp
với các màu sắc cốt liệu để nhấn mạnh màu sắc của các chất nền. Đá quartz trắng có
một dãy màu từ màu trắng trong mờ đến màu sẫm, trắng sữa. Đá quartz đỏ hồng sẽ cho
lớp hoàn thiện từ một màu hồng thanh nhã đến màu đỏ hồng tươi.
Đá granit, đã từ lâu được biết là bền và đẹp, có nhiều màu như: màu hồng, màu
đỏ, màu đen xám, xanh thẫm, và màu trắng. Đá trap như bazan có thể được sử dụng
như màu xám, màu đen, và màu xanh lá cây. Trong số những cốt liệu tự nhiên, đá
marble có lẽ đưa ra sự lựa chọn rộng nhất của những màu hạn chế từ màu xanh lá cây,
màu vàng, màu đỏ, và màu hồng đến màu xám, màu trắng, và màu đen. Đá dăm màu
trắng và màu xám cũng được sử dụng.
Một số loại sỏi, sau khi được rửa sạch và kiểm tra có thể được sử dụng để làm
lớp hoàn thiện màu nâu hoặc nâu đỏ quyến rũ. Sỏi có nhiều màu sắc phong phù như
màu vàng hồng thổ, màu nâu đen, và màu da bị. Hầu hết đá trắng tinh khiết được
hình thành từ vài hệ trầm tích. Các loại sỏi được ứng dụng rộng rãi trong nhiều màu
sắc khác nhau tùy thuộc vào vùng được đặt vào.

10

Những cốt liệu gốm là nguyên liệu như thủy tinh có nhiều màu sắc lấp lánh có
thể được sử dụng để làm cốt liệu phơi bày. Những màu của cốt liệu gốm thì sáng và
sạch.
Các cốt liệu đá phiến có trọng lượng nhẹ phù hợp với ASTM C330 có thể được
sử dụng để sản xuất màu như màu nâu đỏ, màu xám hoặc màu đen. Những cốt liệu này
cần phải được kiểm tra đặc điểm hãm màu của sắt.
Tầm quan trọng tương đối của cốt liệu hay xi măng trong việc xác định màu của
bê tông cốt liệu đá rửa phụ thuộc phần lớn trên sự chọn lọc của tỉ lệ của nguyên liệu và
xử lý bề mặt bê tông. Trong đa số lớp hoàn thiện bằng đá rửa, màu sắc của xi măng thì
ít quan trọng hơn vì phần lớn được bao trùm bởi cốt liệu. Tuy nhiên, xi măng có một
ảnh hưởng nhất định đến màu sắc chung, vì lý do này màu của xi măng cần phải được
xem xét khi cốt liệu được lựa chọn. Xi măng xám cần được kết hợp một cách hiệu quả
với số lượng cốt liệu, nhưng việc sử dụng xi măng trắng, có hoặc khơng có bột màu sẽ
cung cấp nhiều phạm vi mở rộng có thể kết hợp màu sắc.
1.4.3 Độ cứng cốt liệu:
Độ cứng cốt liệu và tỷ trọng phải thích hợp với những yêu cầu cấu trúc và với độ
bền dưới những điều kiện thời tiết thấy trước. Cốt liệu đá quartz thì rất cứng, theo
thang độ cứng Mohs cốt liệu đá quartz có độ cứng 7, nó tương đương với sắt cacbon.
Đá granit, chứa khoảng 30% đá quartz và 70% feldspar, có độ cứng cao gần như đá
quartz. Sỏi và đá marble có độ cứng từ 3 đến 7 theo thang độ cứng Mohs. Cốt liệu thủy
tinh có độ cứng xấp xỉ 5.5. Cốt liệu gốm chưa được kiểm tra độ cứng nhưng tin rằng
nó khoảng 7 đến 9 theo thang độ cứng Mohs.

1.4.4 Kích cỡ cốt liệu:
Kích cỡ cốt liệu phù hợp để phơi bày có đường kính thay đổi từ 6mm đến
150mm đến 175mm hoặc lớn hơn. Trong phạm vi mà chúng phơi bày hay để lộ ra
phần lớn được xác định bởi kích thước của chúng. Sự phơi bày khơng được lớn hơn

1/3 đường kính trung bình của hạt cốt liệu.
Kích cỡ cốt liệu được lựa chọn trên cơ sở của khoảng cách từ nó sẽ được nhìn
thấy đến vẻ bề ngồi mong muốn.
1.4.5 Hình dáng cốt liệu:


11

Hình dáng cốt liệu sẽ ảnh hưởng đến mẫu bề mặt, kết cấu và có thể ảnh hưởng
đến màu sắc ở một mức độ không đáng kể. Cốt liệu lớn có hình dáng khơng đều cho
phép hiển thị bê tơng nền nhiều hơn, thay đổi toàn bộ hiệu ứng màu. Các cốt liệu hình
khối hay hình trịn sẽ được đưa vào những vùng dày đặc nhất. Tránh đưa vào những
mảnh dài nhẵn hay ít nhất cũng phải giới hạn nó.
Cốt liệu có bề mặt nhám có tính bám dính tốt hơn cốt liệu có bề mặt bóng, trơn.
Khả năng bám dính thì quan trọng hơn trong những trường hợp mà cốt liệu có kích
thước nhỏ được sử dụng, như một số cốt liệu được nhúng phân nửa vào chất nền xi
măng. Với cốt liệu có kích thước lớn hơn 13mm hoặc lớn hơn nhúng vào chất nền đến
2/3 hạt cốt liệu để đảm bảo nó bám dính vào chất nền, ngay cả trong trường hợp cốt
liệu nhẵn, bóng.
Hình dáng cốt liệu ảnh hưởng đến vẻ bề ngoài của bề mặt sau khi bị mài mịn.
Cốt liệu trịn có xu hướng sạch, nhưng cốt liệu góc cạnh nhám có xu hướng hấp thụ
chất bẩn và giữ nó lại trong chất nền. Để chịu mài mịn tốt hơn, cũng như vẻ ngồi của
kiến trúc, vùng của chất nền phơi bày giữa các hạt cốt liệu cần phải thu nhỏ. Chất nền
có màu tối hơn cốt liệu thì phù hợp với những kết cấu phải chịu khơng khí ơ nhiễm.
1.4.6 Sự lựa chọn cấp phối:
Kiểm sốt chặt chẽ cấp phối kích thước cốt liệu là rất cần thiết để bảo đảm thống
nhất cao ở bề mặt trong sản phẩm hồn thiện. Phân tích sàng để đảm bảo có được vật
liệu đồng nhất và phù hợp với cấp phối bảng phân tích sàng của nhà cung cấp cốt liệu.
Các phân tích sàng càng được làm thường xuyên càng cần thiết để đảm bảo tính thống
nhất của bề mặt hoàn thiện.

1.4.7 Độ bền:
Bất kỳ cốt liệu nào được sử dụng cho ngoại thất cần phải tính đến những điều
kiện khí hậu ảnh hưởng tới việc làm lộ cốt liệu. Tỷ trọng và độ hút nước của cốt liệu
lớn được xác định theo ASTM C127, và một phân tích thạch học cần phải được làm
theo ASTM C295 để bảo đảm những cốt liệu được lựa chọn bền, trơ, và khơng có vật
liệu có hại mà có thể làm vấy bẩn.
Độ hút ẩm của cốt liệu cần phải thấp. Độ hút ẩm của đá quartz, đá granit, đá
marble và sỏi thay đổi từ 0.05% đến 1.5% là những số liệu không đáng kể. Độ hút ẩm
của cốt liệu như thủy tinh liên quan đến thành phần hóa học của nó và chu trình thời
gian- nhiệt độ.