NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CỐT LIỆU THỦY TINH Y TẾ ĐỂ SẢN XUẤT BÊ TÔNG. LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

HUỲNH THỊ MỸ DUNG

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------------------

HUỲNH THỊ MỸ DUNG

KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH
DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CỐT LIỆU
THỦY TINH Y TẾ ĐỂ SẢN XUẤT BÊ TÔNG

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

KHOÁ K32TV
Đà Nẵng – Năm 2018


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------------------

HUỲNH THỊ MỸ DUNG

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CỐT LIỆU
THỦY TINH Y TẾ ĐỂ SẢN XUẤT BÊ TÔNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Dân dụng và Cơng nghiệp

Mã số: 60 58 02 08

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS. TS. TRƯƠNG HOÀI CHÍNH

Đà Nẵng – Năm 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng
bố trong bất kỳ cơng trình khoa học nào khác.
Tác giả luận văn

Huỳnh Thị Mỹ Dung


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................ v
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ............................................................ i
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................... 1
2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .......................................................................... 1
3. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................... 1
4. Kết quả dự kiến....................................................................................................... 2
5. Bố cục đề tài ........................................................................................................... 2
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU BÊ TÔNG ................................... 3

1.1. Khái niệm chung .................................................................................................. 3
1.2. Thành phần, cấu trúc và các loại bê tông ............................................................. 4
1.2.1. Vật liêu, thành phần của bê tông ............................................................... 4
1.2.2. Cấu trúc của bê tông.................................................................................. 5
1.2.3. Các loại bê tông ......................................................................................... 5
1.3. Cường độ của bê tơng (R) .................................................................................... 5
1.3.1. Thí nghiệm mẫu xác định cường độ chịu nén ........................................... 6
1.3.2. Cường độ chịu kéo Rt ................................................................................ 7
1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tơng ............................................ 9
1.4. Giá trị trung bình và giá trị tiêu chuẩn của cường độ ........................................ 15
1.4.1. Giá trị trung bình ..................................................................................... 15
1.4.2. Độ lệch quân phương, hệ số biến động ................................................... 15
1.4.3. Giá trị đặc trưng ...................................................................................... 15
1.5. Cấp độ bền và mác của bê tông ......................................................................... 16
1.5.1. Mác theo cường độ chịu nén ................................................................... 16
1.5.2. Cấp độ bền chịu nén ................................................................................ 16
1.5.3. Cấp độ bền chịu kéo Bt ........................................................................... 17
1.5.4. Mác theo khả năng chống thấm và theo khối lượng riêng ...................... 17
1.6. Các tính chất chủ yếu của hỗn hợp bê tông và bê tông ..................................... 17
1.6.1. Tính co nở thể tích của bê tơng ............................................................... 17
1.6.2. Tính chịu nhiệt ........................................................................................ 18
1.6.3. Tính cơng tác của bê tông ....................................................................... 19
1.7. Kết luận chương 1 ............................................................................................. 21
CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU THAY THẾ CỐT LIỆU TRONG THÀNH PHẦN
CHẾ TẠO BÊ TÔNG ..................................................................................... 22
2.1. Các loại cốt liệu chế tạo bê tông ........................................................................ 22
2.1.1. Cốt liệu mịn ............................................................................................. 22
2.1.2. Cốt liệu thô (đá dăm) .............................................................................. 23
2.1.3. Cốt liệu thô (thủy tinh y tế) ..................................................................... 25

2.2. Các nghiên cứu và ứng dụng của thủy tinh ....................................................... 29
2.2.1. Sợi thủy tinh .................................................................................................... 29
2.2.2. Thủy tinh bột ................................................................................................... 30
2.2.3. Thủy tinh bọt ................................................................................................... 30
2.2.4. Tái chế thủy tinh ............................................................................................. 30
2.3. Phương pháp xác định cường độ chịu nén (theo tiêu chuẩn Việt Nam 3118 : 1993)
............................................................................................................................ 31
2.3.1. Qui trình lấy mẫu, bảo dưỡng và thí nghiệm .......................................... 31
2.3.2. Thiết bị thử .............................................................................................. 32
2.3.3. Chuẩn bị mẫu thử .................................................................................... 32
2.3.4. Tiến hành thử .......................................................................................... 33
2.3.5. Tính kết quả............................................................................................. 33
2.3.6. Biên bản thử: ........................................................................................... 34
2.4. Xây dựng đề cương thí nghiệm ......................................................................... 34
2.5. Kết luận chương 2 ............................................................................................. 43
CHƯƠNG 3 THÍ NGHIỆM THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ SỰ THAY ĐỞI
CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG THỦY TINH THEO THỜI GIAN..
......................................................................................................................... 44
3.1. Thực hiện thí nghiệm ......................................................................................... 44
3.1.1 chuẩn bị vữa bê tông ................................................................................ 44
3.1.2. Đúc mẫu bê tông: .................................................................................... 46
3.1.3. Hình dáng và kích thước viên mẫu ......................................................... 47
3.1.4. Số tổ mẫu cần đúc ................................................................................... 48
3.1.5. Khuôn đúc mẫu ....................................................................................... 48
3.1.6. Đổ và đầm hỗn hợp bê tông trong khn. ............................................... 49
3.2. Tiến hành thí nghiệm mẫu thử ........................................................................... 50
3.2.1. Thí nghiệm cường độ nén bê tơng 3 ngày tuổi: ...................................... 50
3.2.2. Thí nghiệm cường độ uốn bê tơng 7 ngày tuổi: ...................................... 50
3.2.3. Thí nghiệm cường độ uốn bê tơng 14 ngày tuổi: .................................... 51

3.2.4. Thí nghiệm cường độ uốn bê tơng 28 ngày tuổi: .................................... 51
3.3. Tính kết quả ....................................................................................................... 51
3.4. Biểu đồ quan hệ cường độ của bê tông theo thời gian. .................................. 54
3.4.1. Biểu đồ quan hệ cường độ của bê tông thường và bê tông thủy tinh - cấp
bền B15....................................................................................................................... 54
3.4.2. Biểu đồ quan hệ cường độ của bê tông thường và bê tông thủy tinh - cấp
bền B20....................................................................................................................... 54
3.5. So sánh kết quả trên các mẫu thử ...................................................................... 55
3.6. Kết luận chương 3 ............................................................................................. 56


TÓM TẮT LUẬN VĂN
NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CỐT LIỆU THỦY TINH Y TẾ
ĐỂ SẢN XUẤT BÊ TÔNG
Học viên: Huỳnh Thị Mỹ Dung
Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Dân dụng và Cơng nghiệp
Mã số: 60 58 02 08
Khóa: K32TV
Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt - Bê tông là vật liệu được sử dụng rộng rãi trong xây dựng với khối lượng rất lớn. Khi
tính toán thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép cần phải xác định được thành phần cấp phối
hợp lí của bê tông.Quy chế Quản lý chất thải y tế (2007) đã bổ sung nội dung tái chế chất thải rắn
(CTR) y tế không nguy hại làm căn cứ để các cơ sở y tế thực hiện. Tuy nhiên, nhiều địa phương
chưa có cơ sở tái chế, do vậy việc quản lý tái chế các CTR y tế không nguy hại cịn gặp nhiều
khó khăn.
Việc “Nghiên cứu thành phần cấp phối cốt liệu thủy tinh y tế để sản xuất bê tơng” là cần
thiết góp phần để xử lý lượng chất thải rắn trong y tế tại địa phương và tạo ra một sản phẩm xây
dựng có khả năng ứng dụng vào thực tế. Trong luận văn này tác giảđã nghiên cứu sự thay đổi về
cường độ chịu nén của bê tông thủy tinh theo thời gian, từ khi mẫu bê tông được 3 ngày tuổi cho
đến khi 28 ngày tuổi. Nghiên cứu với hai cấp phối thủy tinh, mẫu thí nghiệm lập phương

15x15x15 cm được đúc, bảo dưỡng và thí nghiệm trong phòng. So sánh cường độ chịu nén giữa
các cấp bền của bê tông đá dăm thông thường và bê tơng cốt liệu thủy tinh, từ đó suy ra cấp bền
của bê tông thuỷ tinh tương ứng.
Từ khóa – Bê tơng thủy tinh; Bê tơng tái chế; Bê tông từ chai lọ thủy tinh; Vật liệu mới; Cốt liệu
mới trong bê tông.

RESEARCH ON THE COMPOSITION OF MEDICAL GLASS AGGREGATES
FOR CONCRETE PRODUCTION
Abstract – Concrete is the material that is widely used in construction with great volume. When
calculating the structural design of concrete and reinforced concrete, it is necessary to determine
the proper mix of concrete. The Medical Waste Management Regulation (2007) has added nonhazardous medical solid waste recycling as a basis for medical facilities. However, many
localities do not have recycling facilities, so the management of recycling non-hazardous
medical solid waste is still difficult.
The "Research on the composition of medical glass aggregates for the concrete production"
is necessary to contribute to the solid waste treatment in local health and to the creation of a
viable construction product which is used in practice. In this thesis the author has studied the
change in compressive strength of glass concrete over time, since the concrete is 3 days old until
28 days old. Study with two layers of glass, 15x15x15 cm cube samples were molded,
maintained and tested in the lab. Comparison of compressive strength between durable grades of
conventional macadam concrete and glass-reinforced concrete, thus inferring the durable grade
of glass concrete.
Key words – Glass - reinforced concrete; Recycled concrete; Concrete from glass bottles; New
material; New aggregate in concrete.


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ASTM:

Tiêu chuẩn Mỹ.

B:

Cấp độ bền của bê tông.

CTR:

Chất thải rắn.

EN:

Tiêu chuẩn châu Âu.

M:

Mác bê tông.

N/X:

Nước/xi măng.

TCVN:

Tiêu ch̉n Việt Nam.

TB:

Trung bình.

Rb:

Cường độ của bê tơng.

Rk:

Cường độ chịu kéo của bê tông.

Rn:

Cường độ chịu nén của bê tông.

Ru:

Cường độ chịu uốn của bê tông.

:

Khối lượng riêng.


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng

Tên bảng

Trang

2.1.

Phân loại cốt liệu theo khối lượng riêng

23

2.2.

Thời gian trộn hỗn hợp bê tông (phút)

32

2.3.

Độ sụt hỗn hợp bê tông nên dùng cho các dạng kết cấu

34

2.4.

Lượng nước trộn ban đầu cần cho 1m3 bê tơng, lít

35

2.5.

Hệ số chất lượng vật liệu A và A1

36

2.6.

Hệ số quy đổi cường độ nén của bê tông ở các tuổi về

cường độ bê tông 28 ngày kt

36

2.7.

Hàm lượng xi măng tối thiểu trong 1m3 bê tông, kg

37

2.8.

Hệ số dư vữa hợp lý (Kd) dùng cho hỗn hợp bêtông dẻo
(ĐS = 2  12cm); cốt liệu lớn là đá dăm (nếu dùng sỏi, Kd
tra bảng cộng thêm 0,06)

38

2.9.

Vật liệu sử dụng trong thí nghiệm

40

2.10.

Thành phần vật liệu cho 1m3 bêtông B15 (cốt liệu đá 1  2)

40

2.11.

Thành phần vật liệu cho 1m3 bêtông B15 (50% đá + 50%
Thủy tinh)

40

2.12.

Thành phần vật liệu cho 1m3 bêtông B15 (100% cốt liệu
thủy tinh)

41

2.13.

Thành phần vật liệu cho 1m3 bêtông B20 (cốt liệu đá 1  2)

41

2.14.

Thành phần vật liệu cho 1m3 bêtông B20 (50% đá +
50% Thủy tinh)

42

2.15.

Thành phần vật liệu cho 1m3 bêtông B20 (100% cốt liệu

thủy tinh)

42

2.16.

Bảng tổng hợp các cấp phối cho 1m3 bê tông các loại

43

3.1.

Kết quả thí nghiệm tổng hợp đối với cấp bền B15

53

3.2.

Kết quả thí nghiệm tổng hợp đối với cấp bền B20

53

3.3.

Sự chênh lệch cường độ chịu nén giữa Bê tông thường và
Bê tông thủy tinh (50% đá+50% Thủy tinh) cấp bền B15

55

3.4.

Sự chênh lệch cường độ chịu nén giữa Bê tông thường và
Bê tông thủy tinh (100% Thủy tinh) cấp bền B15

55

3.5.

Sự chênh lệch cường độ chịu nén giữa Bê tông thủy tinh
(50% Thủy tinh và 100% Thủy tinh) cấp bền B15

55

3.6.

Sự chênh lệch cường độ chịu nén giữa Bê tông thường và
Bê tông thủy tinh (50% đá+50% Thủy tinh) cấp bền B20

55

3.7.

Sự chênh lệch cường độ chịu nén giữa Bê tông thường và
Bê tông thủy tinh (100% Thủy tinh) cấp bền B20

56

3.8.

Sự chênh lệch cường độ chịu nén giữa Bê tông thủy tinh
(50% Thủy tinh và 100% Thủy tinh) cấp bền B20

56


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Số hiệu
hình

Tên hình

Trang

1.1.

Mẫu thí nghiệm cường độ chịu nén

6

1.2.

Sự phá hoại mẫu thử khối vng

7

1.3.

Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo

8

1.4.

Quan hệ giữa R và Rt theo thực nghiệm

9

1.5.

Đường cong biểu thị sự phụ thuộc của cường độ bê tông
và tỷ lệ xi măng trên nước Rb = f(X/N) và dạng của
phương trình đường thẳng biểu thị cường độ của bê tông
phụ thuộc vào tỷ lệ X/N khi X/N  2,5 và X/N >2,5

11

1.6.

Sự phụ thuộc của cường độ bê tông nặng vào X/N khi mác
xi măng khác nhau

12

1.7.

Sự ảnh hưởng của mức độ lèn chặt hỗn hợp bê tông đến
lượng nước thích hợp và cuờng độ

13

1.8.

Quá trình thay đổi lượng nước trong cấu trúc gel của đá xi
măng

17

1.9.

Thiết bị xác định độ sụt của hỡn hợp bê tơng

20

1.10.

Thí nghiệm xác định độ chảy xịe của bê tơng

21

2.1.

Cấp phối hạt tốt cho cốt liệu nhỏ trong bê tông

22

2.2.

Lựa chọn cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu thô

24

2.3.

Các dạng hạt đạt yêu cầu

25

2.4.

Rác thủy tinh được phân loại tại nguồn

26

2.5.

Rác y tế đã được phân loại và xử lý

26

2.6.

Lò đốt chất thải y tế không được tái chế

27

2.7.

Rác thải thủy tinh y tế được phân loại

27

2.8.

Rác thải nhựa y tế được phân loại

27

2.9.

Rác thải được chuyển giao đến nơi tái chế

27


2.10.

Chai lọ thủy tinh được tập kết

27

2.11.

Tách nút lọ thủy tinh

27

2.12.

Bốc các nhãn nhựa

28

2.13.

Chai lọ được ngâm và rửa lại bằng nước sạch

28

2.14.

Chai lọ thủy tinh có vỏ keo giấy được ngâm vào hố

28

2.15.

Chai lọ sau 3 ngày được ngâm trong chất tẩy

28

2.16.

Chai lọ được phơi khô

29

2.17.

Chai lọ được thu gom vào bao chờ xử lý

29

2.18.

Chai lọ được đập vỡ bằng búa và phân loại

29

2.19.

Ray để loại bỏ các mãnh thủy tinh có độ thoi dẹt lớn

29

2.20.

Thủy tinh được phân loại

29

2.21.

Vận chuyển cốt liệu thủy tinh đến nơi thí nghiệm

29

3.1.

Cân cát nghiền

44

3.2.

Cân đá

44

3.3.

Cân thủy tinh

45

3.4.

Cân xi măng

45

3.5.

Trộn bê tông đá

45

3.6.

Trộn bê tông thủy tinh

45

3.7.

Bê tông đá

45

3.8.

Bê tông thủy tinh

45

3.9.

Chuẩn bị dụng cụ kiểm tra độ sụt – Cốt liệu đá tự nhiên

46

3.10.

Đo độ sụt – Cốt liệu đá tự nhiên

46

3.11.

Chuẩn bị dụng cụ kiểm tra độ sụt – Cốt liệu thủy tinh

46

3.12.

Đo độ sụt – Cốt liệu thủy tinh

46

3.13.

Chuẩn bị khuôn mẫu

47


3.14.

Đổ bê tông vào khuôn

47

3.15.

Láng mặt

47

3.16.

Tháo khuôn

47

3.17.

Các tổ mẫu

47

3.18.

Bảo dưỡng bê tơng

47

3.19.

Kích thước và hình dáng mẫu

48

3.20.

Vệ sinh khn đúc mẫu

49

3.21.

Đổ và đầm bê tông

49

3.22.

Mẫu bê tông được đưa vào máy nén 3 ngày tuổi

50

3.23.

Mẫu bê tông bị phá hoại sau khi nén 3 ngày tuổi

50

3.24.

Mẫu bê tông được đưa vào máy nén 7 ngày tuổi

50

3.25.

Mẫu bê tông bị phá hoại sau khi nén 7 ngày tuổi

50

3.26.

Mẫu bê tông được đưa vào máy nén 14 ngày tuổi

51

3.27.

Mẫu bê tông bị phá hoại sau khi nén 14 ngày tuổi

51

3.28.

Mẫu bê tông được đưa vào máy nén 28 ngày tuổi

51

3.29.

Mẫu bê tông bị phá hoại sau khi nén 28 ngày tuổi

51

3.30.

Kết quả thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của bê
tơng thường và bê tông thủy tinh - Cấp bền B15

54

3.31.

Kết quả thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của bê
tông thường và bê tông thủy tinh - Cấp bền B20

54


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Bê tông là vật liệu được sử dụng rộng rãi trong xây dựng với khối lượng rất lớn.
Khi tính toán thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép cần phải xác định được thành
phần cấp phối hợp lí của bê tơng.
Quy chế Quản lý chất thải y tế (2007) đã bổ sung nội dung tái chế chất thải rắn
(CTR) y tế không nguy hại làm căn cứ để các cơ sở y tế thực hiện. Tuy nhiên, nhiều
địa phương chưa có cơ sở tái chế, do vậy việc quản lý tái chế các CTR y tế khơng
nguy hại cịn gặp nhiều khó khăn. Trong thực tế hiện nay, các cơ sở y tế đặc biệt là các
bệnh viện (BV) đã thải ra môi trường một lượng lớn các chất thải y tế, trong đó có chất
thải rắn cụ thể chai lọ thuốc bằng thủy tinh.
Do vậy đề tài “Nghiên cứu thành phần cấp phối cốt liệu thủy tinh y tế để sản xuất
bê tơng” là cần thiết, góp phần để xử lý lượng chất thải rắn trong y tế tại địa phương và
tạo ra một sản phẩm xây dựng có khả năng ứng dụng vào thực tế.

2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Vật liệu bê tông sử dụng cốt liệu thủy tinh.
- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu sự thay đổi về cường độ chịu nén của bê tông
thủy tinh theo thời gian, từ khi mẫu bê tông được 3 ngày tuổi cho đến khi 28 ngày tuổi.
Nghiên cứu với hai cấp phối thủy tinh, mẫu thí nghiệm lập phương 15x15x15 cm được
đúc, bảo dưỡng và thí nghiệm trong phòng. So sánh cường độ chịu nén giữa các cấp

bền của bê tông đá dăm thông thường và bê tơng cốt liệu thủy tinh, từ đó suy ra cấp
bền của bê tông thuỷ tinh tương ứng.

3. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp lí thuyết: Thu thập tài liệu; tìm hiểu lý thuyết tính chất cơ lý của vật
liệu bê tông (bê tông thủy tinh) và các phương pháp xác định cường độ của bê tông.
- Phương pháp thực nghiệm: Thiết kế thành phần cấp phối, tiến hành thí nghiệm xác
định cường độ của mẫu bê tông theo hai lượng cấp phối khác nhau trên cùng một loại
cốt liệu (cát, thủy tinh, xi măng), các vật liệu được lấy từ một nguồn.
- Tổng hợp số liệu, lập biểu đồ qui luật thay đổi về giá trị cường độ chịu nén theo
thời gian, nhận xét, rút ra kết luận và kiến nghị.


2

4. Kết quả dự kiến
- Xây dựng biểu đồ quan hệ Giá trị cường độ chịu nén của bê tông thủy tinh theo
thời gian.
- Các bình luận đánh giá kết quả thí nghiệm và kiến nghị.

5. Bố cục đề tài
Mở đầu
1. Lý do chọn đề tài
2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3. Phương pháp nghiên cứu
4. Kết quả dự kiến

Phần nội dung gồm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về vật liệu bê tông
Chương 2: Nghiên cứu thay thế cốt liệu trong thành phần chế tạo bê tơng

Chương 3: Thí nghiệm thực nghiệm đánh giá sự thay đổi cường độ chịu nén của
bê tông thủy tinh theo thời gian


3

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU BÊ TÔNG
1.1. Khái niệm chung
- Bê tông là hỗn hợp gồm: vật liệu đá nhân tạo và các chất kết dính vô cơ như: xi
măng, vôi silic, thạch cao,...,và nước cùng với những cốt liệu khác như cát, sỏi, đá răm
được trộn theo một tỷ lệ thích hợp tạo thành một khối bê tông rắn chắc khi đông cứng.
- Hỗn hợp nguyên liệu mới nhào trộn gọi là hỗn hợp bê tông hay bê tông
tươi. Hỗn hợp bê tông sau khi cứng rắn, chuyển sang trạng thái đá được gọi là bêtông.
- Trong bê tơng, cốt liệu đóng vai trị là bộ khung chịu lực. Hồ chất kết dính bao
bọc xung quanh hạt cốt liệu, chúng là chất bôi trơn, đồng thời lấp đầykhoảng trống và
liên kết giữa các hạt cốt liệu. Sau khi cứng rắn, hồ chất kếtdính gắn kết các hạt cốt liệu
thành một khối tương đối đồng nhất và được gọi là bê tơng.
- Bê tơng là loại vật liệu giịn, cường độ chịu nén lớn, cường độ chịu kéo
thấp chỉ bằng 1/10 đến 1/15 cường độ chịu nén.
- Bê tông nặng (  = 2200 – 2500 kg/m3), chế tạo từ cát, đá, sỏi thông thường dùng
cho kết cấu chịu lực. Bê tông tương đối nặng ( = 1800 – 2200 kg/m3), dùng chủ yếu
cho kết cấu chịu lực. Bê tơng nhẹ ( = 500 – 1800 kg/m3), trong đó gồm có bê tơng
nhẹ cốt liệu rỡng (nhân tạo hay thiên nhiên), bê tơng tổ ong (bê tơng khí và bê tông
bọt), chế tạo từ hỗn hợp chất kết dính, nước, cấu tử silic nghiền mịn và chất tạo rỗng,
và bê tơng hốc lớn (khơng có cốt liệu nhỏ).
- Trong bê tơng ngồi những 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 bê tông như tăng
tính lưu động của hỗn hợp bê tông, giảm lượng dùng nước và xi măng, điều chỉnh thời

gian ninh kết và rắn chắc, nâng cao tính chống thấm của bê tông.
- Các thành phần tạo nên bê tông (cốt liệu, chất kết dính, nước, các phụ gia) trộn
theo một tỷ lệ hợp lý, được nhào trộn đồng đều nhưng chưa bắt đầu quá trình ninh kết
và rắn chắc được gọi là hỗn hợp bê tông.
- Bê tông là một trong những loại vật liệu rất quan trọng được sử dụng rộng rãi
trong mọi lĩnh vực xây dựng vì nó có những ưu điểm sau: Có cường độ chịu nén cao,
bền trong mơi trường. Cốt liệu có thể sử dụng nguyên liệu địa phương. Dễ cơ giới hóa,


4

tự động hóa quá trình sản xuất và thi cơng. Có thể tạo được nhiều loại bê tơng có tính
chất khác nhau.
- Yêu cầu cơ bản của hỗn hợp bê tông là tính đồng nhất, không bị phân tầng tách
nước, tính công tác tốt, thể hiện khả năng lưu động và mức độ dẻo của hỗn hợp tức
khả năng chảy lấp đầy khuôn một cách liên tục và không rạn nứt bề mặt hỗn hợp bê
tông.
- Bê tông được sử dụng rộng rãi trong xây dựng các cơng trình kiến trúc, móng,
gạch khơng nung hay gạch block, mặt lát của vỉa hè, cầu và cầu vượt, đường lộ, đường
băng, các cấu trúc trong bãi đỗ xe, đập, bể chứa nước, ống cống, chân cột cho các
cổng, hàng rào, cột điện…

1.2. Thành phần, cấu trúc và các loại bê tông
1.2.1. Vật liêu, thành phần của bê tông
- Bê tông là một loại đá nhân tạo được chế tạo từ các vật liệu rời (cát, đá, sỏi) và
chất kết dính. Vật liệu rời được gọi là cốt liệu, gồm các cỡ hạt khác nhau, loại bé là cát
có kích thước 1 – 5 mm, loại lớn là sỏi hoặc đá dăm có kích thước 5 – 40 mm hoặc lớn
hơn. Chất kết dính thường là xi măng trộn với nước hoặc các chất dẻo khác.
- Ngoài các thành phần chính như trên, người ta cịn có thể thêm các phụ gia để cải
thiện một số tính chất của bê tông trong lúc thi cơng cũng như trong quá trình sử dụng.

Phụ gia có nhiều loại khác nhau, có loại để nâng cao độ dẻo của hỡn hợp bê tơng, có
loại dùng để tăng nhanh hoặc kéo dài thời gian đông kết của xi măng, có loại để nâng
cao cường độ bê tơng trong thời gian đầu, có loại để tăng khả năng chống thấm.
- Nước để trộn bê tông gồm hai phần. Một phần để hóa hợp với xi măng, một phần
nữa như là phụ gia làm cho hỗn hợp bê tông có được độ dẻo (nhão) cần thiết lúc trộn,
đổ khn và đầm chắc. Lượng nước tham gia phản ứng hóa hợp chỉ chiếm khoảng một
phần năm trọng lượng xi măng và là cần thiết. Lượng nước thêm vào để trộn bê tông,
về sau khi bê tông đã khô cứng, sẽ trở thành nước thừa, một phần bốc hơi để lại các lỗ
rỗng li ti trong cấu trúc của bê tông, làm giảm độ đặc chắc và cường độ của nó.
- Nguyên lí tạo nên bê tông là dùng các cốt liệu lớn làm thành bộ xương, cốt liệu
nhỏ lấp đầy khoảng trống và dùng chất kết dính để liên kết chúng lại thành một thể đặc
chắc có khả năng chịu lực và chống lại các biến dạng.


5

1.2.2. Cấu trúc của bê tơng
- Bê tơng có cấu trúc khơng đồng nhất vì hình dáng, kích thước các hạt cốt liệu
khác nhau, sự phân bố của cốt liệu và chất kết dính không thật đồng đều, trong bê tơng
vẫn cịn lại một ít nước thừa và những lỡ rỡng li ti (do nước thừa bốc hơi).
- Quá trình khơ cứng của bê tơng xảy ra lâu dài, đó là quá trình thủy hóa xi măng,
quá trình thay đổi sự cân bằng nước, sự giảm chất keo nhớt, sự tăng mạng tinh thể của
đá xi măng. Quá trình đó làm cho bê tơng trở thành vật liệu vừa có tính đàn hồi vừa có
tính dẻo, thể hiện ra ở đặc tính biến dạng khi chịu lực và chịu tác động nhiệt ẩm của
môi trường.

1.2.3. Các loại bê tông
Tùy theo thành phần và cấu trúc của bê tông mà người ta phân loại chúng theo
nhiều cách khác nhau:
- Theo cấu trúc có các loại: bê tơng đặc chắc, bê tơng có lỡ rỡng (dùng ít cát); bê

tơng tổ ong.
- Theo khối lượng riêng phân thành: bê tông nặng thông thường có khối lượng
riêng  = 2200 – 2500 kg/m3; bê tông nặng cốt liệu bé  = 1800 – 2200 kg/m3; bê tông
nhẹ  = 500 – 1800 kg/m3; bê tông đặc biệt nặng  > 2500 kg/m3.
- Theo thành phần có: bê tơng thơng thường, bê tơng cốt liệu bé, bê tông chèn đá
hộc.
- Theo phạm vi sử dụng: bê tông làm kết cấu chịu lực, bê tông chịu nóng, bê tơng
cách nhiệt, bê tơng chống xâm thực, ...

1.3. Cường độ của bê tông (R)
- Cường độ là chỉ tiêu quan trọng thể hiện khả năng chịu lực của vật liệu. Cường
độ của bê tông phụ thuộc vào thành phần và cấu trúc của nó. Để xác định cường độ
của bê tông người ta dùng thí nghiệm mẫu.
- Thông thường là chế tạo ra các mẫu thử và thí nghiệm phá hoại các mẫu đó. Một
cách khác là thí nghiệm không phá hoại, xác định cường độ một cách gián tiếp bằng
cách dùng sóng siêu âm, dùng cách ép lõm viên bi lên bề mặt bê tông.
- Với bê tông cần xác định cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo.


6

1.3.1. Thí nghiệm mẫu xác định cường độ chịu nén
1.3.1.1. Chuẩn bị mẫu thử
- 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.
- Mẫu đúc từ hỡn hợp bê tơng có hình dáng là khối vuông cạnh a (a = 100, 150,
200 mm), khối hình trụ có đáy vng hoặc trịn.

Hình 1.1. Mẫu thí nghiệm cường độ chịu nén
- Với khối trụ tròn thường có diện tích đáy A = 200cm2; chiều cao h=2D=320 mm.

- Khi khoan mẫu từ kết cấu có sẵn thường lấy mẫu trụ trịn có đường kính D = 50
 150 mm; chiều cao h = (1  1,5)D.

1.3.1.2. Thí nghiệm mẫu
- Thí nghiệm mẫu bằng máy nén. Tăng lực nén từ từ cho đến khi mẫu bị phá hoại.
Gọi lực phá hoại là P thì cường độ của mẫu là R được xác định theo công thức
R

P
A

(1.1)

A – diện tích tiết diện ngang của mẫu
Đơn vị của R thường là Mpa hoặc kg/cm2
- Bê tơng thường có R = 5  30 Mpa. Bê tơng có R > 40 Mpa là loại cường độ cao.
Hiện nay người ta có thể chế tạo được các loại bê tông đặc biệt có R  80 Mpa.

1.3.1.3. Sự phá hoại của mẫu thử
- Khi bị nén, ngoài biến dạng co ngắn theo phương tác dụng của lực, bê tơng cịn bị
nở ngang. Thông thường chính sự nở ngang quá mức làm cho bê tông bị nứt và bị phá


7

vỡ. Nếu hạn chế được mức độ nở ngang của bê tơng có thể làm tăng khả năng chịu nén
của nó. Trong thí nghiệm nếu khơng bơi 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 hai hình tháp đối đỉnh như trên hình 1.2b. Nếu bơi 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 1.2c. Cường độ của mẫu được bơi trơn thấp hơn
cường độ của khối vng có ma sát.

Hình 1.2. Sự phá hoại mẫu thử khối vng
1 – Mẫu; 2 – Bàn máy nén; 3 – Ma sát; 4 – Bê tơng bị ép vụn; 5 – Hình tháp
phá hoại; 6 – Vết nứt dọc trong mẫu.
- Cũng chính vì ảnh hưởng của ma sát làm cản trở biến dạng ngang mà với mẫu
khối vuông khi tăng cạnh a thì R giảm và cường độ của mẫu hình trụ thấp hơn cường
độ của mẫu khối vuông.

1.3.2. Cường độ chịu kéo Rt
1.3.2.1. Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo
- Thơng thường người ta làm mẫu chịu kéo có tiết diện vuông cạnh a hoặc mẫu
chịu uốn tiết diện chữ nhật cạnh b x h. Cũng có thể tìm cường độ chịu kéo của bê tông
bằng cách nén chẻ mẫu trụ trịn như trên hình 1.3c. Lúc này cường độ chịu kéo của của
bê tông xác định theo công thức sau:
R(t ) 

2P
 lD

(1.2)


8

Trong đó:
P – Tải trọng tác dụng làm chẻ mẫu
l – Chiều dài mẫu
D – Đường kính mẫu

Hình 1.3. Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo

1.3.2.2. Quan hệ giữa cường độ chịu kéo và cường độ chịu nén
- Cường độ chịu kéo và cường độ chịu nén đều phụ thuộc vào thành phần của bê
tơng nhưng mức độ có khác nhau. Chúng có quan hệ đồng biến như các kết quả thí
nghiệm đã chỉ ra trên hình 1.4. Trong phần lớn trường hợp khi không cần làm thí
nghiệm để xác định cường độ chịu kéo thì có thể lấy dựa vào cường độ chịu nén bằng
cách tra bảng hoặc xác định dựa vào công thức thực nghiệm sau:
R(t )  t R

- Giá trị  t được lấy phụ thuộc vào loại bê tông và đơn vị của cường độ. Với bê
tông nặng thông thường và đơn vị của R là MPa thì t  0, 28  0,30
- Nếu dùng quan hệ đường thẳng thì R(t )  0,6  0,06R
- Nếu dùng quan hệ đường cong theo hệ số Ct thì R(t )  Ct R
Ct 

R  150
60 R  1300

(1.3)


9

Hình 1.4. Quan hệ giữa R và Rt theo thực nghiệm

1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tông
1.3.3.1. Ảnh hưởng của cường độ đá xi măng
- Cường độ bê tông phụ thuộc vào cường độ cốt liệu, cường độ của đá X và cấu tạo

bê tông, trong đó cường độ của đá xi măng có ảnh hưởng rất lớn. Cường độ của đá X
lại phụ thuộc vào mác xi măng và độ đặc của đá xi măng, tức phụ thuộc vào tỷ lệ N/X.
- Có thể xem:
Rb = f (Rđá X, Rcl, Rdính kết)

(1.4)

Rđá X = f (RX, N/X)

(1.5)

- Khi mác xi măng cao thì cường độ đá xi măng tăng dẫn đến cường độ bê tông
cũng tăng theo, khi mác xi măng thấp thì ngược lại.
- Khi tỷ lệ N/X hợp lý thì đá X có độ rỡng bé nhất nên có cường độ cao, do đó
cường độ bê tơng cũng cao.
- Khi tỷ lệ N/X quá nhỏ thì khơng đủ nước để X thuỷ hoá hoàn toàn nên cường độ
đá X giảm. Mặt khác, khi đó hỡn hợp bê tơng có độ sụt bé gây khó khăn trong quá
trình thi cơng.
- Khi tỷ lệ N/X quá cao, nước tự do còn tồn tại nhiều khi bay hơi sẽ để lại nhiều lỗ
rỗng trong đá xi măng làm cường độ của đá xi măng giảm, nên cường độ bê tơng cũng
giảm. Ngồi ra nếu lượng nước quá nhiều thì hỡn hợp bê tơng dễ bị phân tầng không
thể thi công được.


10

- Độ rỗng của đá xi măng tạo ra do lượng nước tự do bay hơi có thể xác định theo
công thức sau:
N


 X

N X
X
  100%
r
 100%  
1000
1000

Trong đó:

(1.6)

N - lượng nước trong 1m3 bê tơng, kg
X - lượng xi măng trong 1m3 bêtông, kg
Ω - lượng nước liên kết hố học, tính bằng % khối lượng xi măng. Ở tuổi

28 ngày, lượng nước liên kết hoá học khoảng 15 ÷ 20%.
- Mối quan hệ giữa cường độ bê tông với mác xi măng và tỷ lệ N/X được biểu diễn
qua các công thức sau:
+ TheoCông thức N.M.Beliaev:
Rb28 

Rx
1, 5

N
K 
X

;daN/cm2

(1.7)

R28b - cường độ chịu nén giới hạn của bê tông sau 28 ngày dưỡng hộ.
RX - mác của xi măng, daN/cm2
K

- hệ số kinh nghiệm, kể đến chất lượng của cốt liệu như hình dạng, đặc

trưng bề mặt. Đối với đá dăm K = 3,5 và đối với sỏi K = 4.
=> Cơng thức này khơng chính xác lắm vì tỷ lệ N/X ngồi thực tế dùng tương đối lớn.
+ TheoCông thức Bolomey – Skramtaev:
- Trong thực tế, để công thức tính toán được đơn giản hơn, người ta lấy ngược lại
tỷ số N/X là X/N. Trong trường hợp này, cường độ bê tông là một hàm số của X/N,
nghĩa là:
Rb = f (X/N)
(1.8)
Và ở dạng chung thì cơng thức có thể biểu thị bằng phương trình:
X

Rb28  AR X   B  ;kg/cm 2
N


(1.9)

Trong đó: A và B là hệ số thực nghiệm, nó phụ thuộc vào chất lượng cốt liệu
(dạng hạt, trạng thái bề mặt, cường độ,...), phương pháp xác định mác xi măng và

nhiều yếu tố khác.
- Nếu biểu diễn bằng đồ thị hàm số Rb = f(X/N) là một dạng đường cong phức tạp,
trong dó có một đoạn ở dạng gần đường thẳng.


11

- Trong thực tế giá trị của tỷ lệ X/N thường nằm trong khoảng từ 2,5 ÷ 3,5. Qua thí
nghiệm các loại bê tông dùng nhiều loại xi măng và cốt liệu khác nhau ta thấy rằng,
phần đường thẳng kéo dài (khi X/N > 2,5) sẽ cắt trục hoành tại điểm O2, bên trái gốc
toạ độ, và cách gốc toạ độ một khoảng B1. Để đơn giản hoá công thức tính toán cường
độ bê tông, giáo sư Skramtaev đã đề nghị xem giá trị B và B1 là không đổi và lấy bằng
0,5.

Hình 1.5. Đường cong biểu thị sự phụ thuộc của cường độ bê tông và tỷ lệ xi
măng trên nước Rb = f(X/N) và dạng của phương trình đường thẳng biểu thị cường độ
của bê tông phụ thuộc vào tỷ lệ X/N khi X/N £ 2,5 và X/N > 2,5
- Như vậy công thức tính toán sơ bộ cường độ bê tơng theo Bolomey – Skramtaev
sẽ có dạng như sau:
Khi:
Khi:

X
X
 2,5 thì Rb28  AR X   0,5 
N
N

X
X

> 2,5 thì Rb28  A1R X   0,5 
N
N


(1.10)
(1.11)

- Thay các giá trị A và A1 vào công thức Bolomey – Skramtaev ta được sự phụ
thuộc của cường độ bê tông vào tỷ lệ X/N biểu thị ở đồ thị dưới đây. Khi đó mác của
xi măng càng cao, góc φ càng lớn và cường độ bê tông càng cao.
- Khi tỷ lệ X/N  2,5, đồ thị biểu diễn cường độ bê tông là một chùm đường
thẳng xuất phát từ điểm O1, còn khi X/N > 2,5 thì đồ thị biểu diễn cường độ bê tơng là
một chùm đường thẳng xuất phát từ điểm O2.


12

Hình 1.6. Sự phụ thuộc của cường độ bê tơng nặng vào X/N khi mác xi măng
khác nhau

1.3.3.2. Ảnh hưởng của cốt liệu
- Xuất phát từ điều kiện đồng nhất về cường độ của các thành phần cấu trúc trong
bê tông (đá xi măng và cốt liệu to, nhỏ hay vữa xi măng với cốt liệu to) thì cường độ
của cốt liệu ảnh hưởng đến cường độ bê tông chỉ trong trường hợp cường độ của nó
thấp hơn hoặc xấp xỉ cường độ của đá hay vữa xi măng. Điều này chỉ có thể xảy ra
trong bê tơng nhẹ dùng cốt liệu rỡng, vì ở đấy cường độ của cốt liệu trong nhiều
trường hợp có thể thấp hơn hoặc bằng cường độ của đá hay vữa xi măng.
- Đối với bê tơng nặng dùng cốt liệu đặc thì cường độ của cốt liệu lớn hơn rất
nhiều so với cường độ của đá hay vữa xi măng. Vì vậy, ở đây cường độ của cốt liệu

không ảnh hưởng đến cường độ của bê tông.
- Sự phân bố giữa các hạt cốt liệu có ảnh hưởng đến cường độ bê tơng. Bình
thường hồ xi măng lấp đầy lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu và đẩy chúng ra xa nhau với
cự ly bằng 2 ÷ 3 lần đường kính hạt xi măng. Trong trường hợp này do phát huy được
vai trò của cốt liệu nên cường độ của bê tông khá cao và yêu cầu cốt liệu có cường độ
cao hơn cường độ bê tông từ 1,5 lần (đối với bê tông mác < 300) đến 2 lần (đối với bê
tông mác > 300). Khi bê tông chứa lượng hồ xi măng lớn hơn, các hạt cốt liệu bị đẩy
ra xa nhau đến mức hầu như khơng có tác dụng tương hỡ với nhau. Khi đó cường độ
của đá X và cường độ vùng tiếp xúc đóng vai trị quyết định đến cường độ của bê tông,
nên yêu cầu về cường độ cốt liệu ở mức thấp hơn.
- Cường độ của bê tơng cịn phụ thuộc vào đặc trưng cốt liệu. Nếu bề mặt cốt liệu
nhám, sạch cường độ kết dính với vữa xi măng sẽ tăng lên nên cường độ bê tông cũng


13

tăng. Ngược lại, nếu bề mặt cốt liệu trơn, bẩn thì cường độ dính kết sẽ giảm làm cường
độ bê tơng cũng giảm. Do đó, với cùng một lượng dùng như nhau thì bê tơng dùng đá
dăm sẽ cho cường độ cao hơn khi dùng sỏi. Ngoài ra, nếu đường kính cốt liệu nhỏ
(cát) tăng thì lớp hồ xi măng bao bọc sẽ dày lên tạo khả năng dính kết cao nên cường
độ bê tông cũng sẽ tăng.
- Nếu sử dụng cốt liệu đặc chắc thì khi lượng dùng tăng lên thì cường độ bê tơng
cũng tăng. Ngược lại nếu cốt liệu rỡng thì khi lượng dùng tăng thì cường độ bê tông sẽ
giảm xuống.

1.3.3.3. Ảnh hưởng của cấu tạo bê tông
- Cường độ bê tông không những phụ thuộc vào cường độ đá X, chất lượng cốt
liệu mà còn phụ thuộc vào độ đặc của bê tông, nghĩa là phụ thuộc vào sự lựa chọn
thành phần và chất lượng thi công hỗn hợp bê tông. Nếu như trong bê tơng có các lỡ
rỡng, thì nó khơng những làm giảm diện tích làm việc của vật liệu, mà còn tạo ra trong

bê tông những ứng suất tập trung hai bên lỗ rỗng. Ứng suất này sẽ làm giảm khả năng
của bê tông chống lại ngoại lực tác dụng. Vậy để tạo hình được tốt, ngồi việc lựa
chọn thành phần bê tơng sao cho đặc chắc nhất, thì vấn đề quan trọng là chọn độ dẻo
của hỗn hợp bê tông và phương pháp thi công sao cho phù hợp. Nghĩa là nếu độ dẻo
hỗn hợp bê tông không cao, tuy lèn ép dễ không cần lực tác động lớn nhưng cường độ
bê tông sau này không cao. Ngược lại, nếu dùng hỡn hợp bê tơng có độ dẻo thấp, tuy
cần lực lèn ép mạnh trong thời gian dài hơn, nhưng cường độ bê tơng về sau sẽ được
nâng cao.

Hình 1.7. Sự ảnh hưởng của mức độ lèn chặt hỗn hợp bê tơng đến lượng nước
thích hợp và cuờng độ