Nghiên cứu bê tông cường độ cao có mác tới 65(mpa) cho công trình thủy lợi ở việt nam dùng xi măng pooc lăng hỗn hợp pcb 40

L IC M

N

Trong quá trình th c hi n lu n v n “Nghiên c u BTC C có mác t i 65
(MPa) cho cơng trình th y l i
h p PCB 40” h c viên đã nh n đ
i H c Th y L i, đ c bi t là s h
Thúc Tuyên.

Vi t Nam dùng xi m ng Pooc l ng h n
c s giúp đ c a các th y, cô giáo tr

ng

ng d n tr c ti p c a GS-TSKH Nguy n

n này h c viên đã hoàn thành lu n v n th c s theo đúng k

ho ch đã đ ra.
Mong mu n c a h c viên là góp ph n nh bé vào vi c nghiên c u thi t k
thành ph n bê tơng cho các cơng trình bê tơng t i Vi t Nam nói chung và các
cơng trình th y l i nói riêng. Tuy nhiên vì s hi u bi t c a b n thân và th i
gian th c hi n lu n v n có h n cùng v i s thi u th n v trang thi t b nên n i
dung c a lu n v n không tránh kh i nh ng thi u sót. R t mong nh n đ

c

nh ng ý ki n đóng góp, ch b o c a các th y, cô đ nâng cao s hi u bi t và có
đi u ki n phát tri n thêm n i dung nghiên c u c a lu n v n sau này.
H c viên xin bày t lòng c m n sâu s c đ n GS-TSKH Nguy n Thúc

Tuyên, ng

i đã tr c ti p h

ng d n, ch b o t n tình, cung c p các ki n th c

khoa h c cho tôi trong su t th i gian qua. Qua đây tôi g i l i c m n chân
thành đ n các th y, cô giáo trong b môn V t li u xây d ng, Khoa cơng trình,
Phịng đào t o

i h c và Sau đ i h c tr

ng

i h c Th y L i đã giúp đ và

t o m i đi u ki n thu n l i đ tơi hồn thành lu n v n th c s này.
Hà n i, ngày…….tháng…….. n m 2015
H c viên

T Biên C

ng


L I CAM OAN
Tôi là T Biên C

ng, h c viên cao h c l p 20C21 - Tr

ng

ih c

Th y l i.
Tôi là tác gi c a lu n v n này, tôi xin cam đoan đây là công trình
nghiên c u c a riêng tơi. Các n i dung và k t qu nghiên c u là trung th c,
ch a t ng đ

c công b trong b t k cơng trình nào khác.
Tác gi

T Biên C

ng


M CL C
U ........................................................................................................... 1

M

1. Tính c p thi t c a đ tài. ........................................................................... 1
2. M c đích nghiên c u đ tài. ...................................................................... 1
3. C s khoa h c. ......................................................................................... 1
4. i m m i c a đ tài. ................................................................................. 2
5. Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u. .............................................. 2

6. N i dung c a LV. ...................................................................................... 2
CH

NG 1: T NG QUAN V NGHIÊN C U VÀ

NG D NG BTC C

VI T NAM VÀ TH GI I .......................................................................... 4
1.1

nh ngh a BTC C................................................................................. 4

1.2 Khái ni m và phân lo i BTC C. ............................................................ 4
1.3 Tình hình nghiên c u và ng d ng BTC C trên th gi i và

Vi t

Nam. .............................................................................................................. 5
1.3.1 Trên th gi i: .................................................................................... 5
1.3.2

Vi t Nam: ..................................................................................... 6

1.4 V t li u dùng cho BTC C. ..................................................................... 7
1.4.1 Xi m ng: ........................................................................................... 7
1.4.2 C t li u: ............................................................................................ 7
1.4.3 Ph gia khống ho t tính có đ m n cao: ......................................... 7
1.4.3.1 Tro bay: ........................................................................................ 8
1.4.3.2 Silica fume (mu i silic): .............................................................. 9
1.4.3.3 Tro tr u: ..................................................................................... 11

1.4.4 Ph gia hóa h c: ............................................................................. 12
1.5 Hi u qu c a vi c s d ng BTC C. ..................................................... 14


1.6 M t s tính ch t c b n c a BTC C. ................................................... 15
1.6.1 C

ng đ : ....................................................................................... 15

1.6.2 C

ng đ bám dính: ....................................................................... 16

1.6.3 Mơ đun đàn h i: ............................................................................. 17
1.7 Thi t k thành ph n BTC C. ............................................................... 17
1.7.1 Ph
1.7.2 Ph

ng pháp thi t k thành ph n BTC C c a M dùng tro bay: . 18
ng pháp th

tích tuy t đ i dùng công th c Bolomey -

Skramtaev. ............................................................................................... 23
1.8 K t lu n ch
CH

ng 1: ................................................................................ 28

NG 2: C S LÝ THUY T C A

2.1

TÀI ........................................ 30

r ng và đ đ c c a bê tông.............................................................. 30

2.2 Thành ph n h t t i u c a c t li u. ....................................................... 31
2.2.1 Ph

ng pháp tra b ng l p s n: ....................................................... 32

2.2.2 D a trên công th c lý thuy t:......................................................... 33
2.2.3 Ph

ng pháp đ bi u...................................................................... 34

2.2.4 Ph

ng pháp th c nghi m: ............................................................ 34

2.3 Vai trò c a ph gia khống ho t tính siêu m n (PGKHTSM). ............. 35
2.3.1 Ph n ng puz lanic (Pozzolanic reaction)..................................... 35
2.3.2 Hiêu ng t ng đ đ c ch c vi c u trúc c a đá xi m ng (Increased
packing density). ..................................................................................... 36
2.3.3 Hi u ng t

ng vách (wall effect). ................................................ 36

2.3.4 Hi u ng bi (ball bearing effect). ................................................ 38

2.3.5 Hi u ng phân tán (Dispersion effect). .......................................... 38
2.3.6 Kh n ng gi m đ co. .................................................................... 38
2.4 Vai trò c a ph gia siêu d o (PGSD). ................................................... 38
2.4.1 Tác d ng hóa d o do làm gi m s c c ng b m t. .......................... 38
2.4.2 Tác d ng hóa d o do phân tán h t xi m ng, ch ng k t t .............. 39


2.4.3 Tác d ng hóa d o do cu n khí: ...................................................... 39
2.5 K t lu n ch
CH

ng 2: ................................................................................ 40

NG 3: V T LI U S

D NG TRONG NGHIÊN C U VÀ PH

NG

PHÁP NGHIÊN C U THÍ NGHI M ............................................................ 41
3.1 V t li u. ................................................................................................. 41
3.1.1 Xi m ng PCB 40 Hoàng Th ch: .................................................... 41
3.1.2 C t li u nh - Cát vàng sông Lô. ................................................... 43
3.1.2.1 Thí nghi m xác đ nh kh i l

ng riêng c a cát ( c ). .................. 43

3.1.2.2 Thí nghi m xác đ nh kh i l

ng th tích x p c a cát. .............. 43

3.1.2.3 Thí nghi m xác đ nh kh i l

ng th tích

tr ng thái đ m ch t

theo tiêu chu n c a M ASTM C 29 [41]. ............................................ 44
3.1.2.4 Thí nghi m xác đ nh hàm l

ng bùn, b i, sét. .......................... 44

3.1.2.5 Thí nghi m xác đ nh t p chât h u c . ....................................... 44
3.1.2.6 Thí nghi m xác đ nh hàm l

ng mi ca trong cát....................... 44

3.1.2.7 Thí nghi m xác đ nh thành ph n h t c a cát vàng sông Lô. ..... 44
3.1.2.8 Mô đun đ l n............................................................................ 46
3.1.3 C t li u l n. .................................................................................... 47
3.1.3.1 Thí nghi m xác đ nh kh i l

ng riêng c a đá d m. .................. 47

3.1.3.2 Thí nghi m xác đ nh kh i l

ng th tích đ m ch t c a đá theo

tiêu chu n c a M ASTM C 29 [41]. .................................................... 47
3.1.3.3 Thí nghi m xác đ nh kh i l

ng th tích

tr ng thái x p. ....... 47

3.1.3.4 Thí nghi m xác đ nh hàm l

ng ch t b t. ................................. 48

3.1.4 Ph i h p cát và đá đ đ t t l t i u. ............................................ 49
3.1.5 Silica fume ..................................................................................... 53
3.1.6 Ph gia siêu d o. ............................................................................ 54


3.2 Các ph

ng pháp thí nghi m. ............................................................... 54

3.3 K t lu n ch
CH

ng 3. ................................................................................ 55

NG 4: NGHIÊN C U TH C NGHI M VÀ

XU T CÔNG

NGH CH T O BTC C MÁC 65 MPa. .................................................... 57
4.1 Thi t k thành ph n BTC C. ............................................................... 57
4.2 C

ng đ nén và phát tri n c

ng đ nén theo th i gian c a BTC C.

..................................................................................................................... 61
4.3 Xác đ nh c

ng đ kéo c a BTC C. ................................................... 62

4.4 ánh giá s b kh n ng ch ng th m c a BTC C. ............................. 64
4.5

xu t công ngh ch t o BTC C. ..................................................... 65

4.6 K t lu n ch

ng 4. ................................................................................ 67

K T LU N VÀ KI N NGH ......................................................................... 69
1. Các k t qu đ t đ

c. .............................................................................. 69

2. Các v n d ng m i trong LV.................................................................... 69
3. Các h n ch c a đ tài nghiên c u. ......................................................... 70
4. Ki n ngh . ................................................................................................ 71
TÀI LI U THAM KH O ............................................................................... 72
TI NG VI T ................................................................................................... 72
TI NG ANH ................................................................................................... 74

CÁC TI NG KHÁC ....................................................................................... 75
PH L C 1: PH
C A C T LI U

NG PHÁP XÁC
C

NH KH I L

NG TH TÍCH X P

M CH T. ......................................................... 76

PH L C 2: PH GIA PA - 2003 ................................................................. 79
PH L C 3: M T S HÌNH NH TRONG PHỊNG THÍ NGHI M ........ 80


DANH M C CÁC HÌNH VÀ BI U
Hình 1.1:Hình d ng các h t tro bay. ............................................................. 9
Hình 1.2: Hình d ng các h t silica fume. .................................................... 10
Hình 1.3: Hình d ng các h t tro tr u sau khi nghi n. ................................. 11
Hình 1.4: C u t o phân t c a m t s lo i PGSD. ..................................... 14
Hình 1.5: Bi u đ xác đ nh l

ng n

c tr n. ............................................. 25

Hình 1.6: Bi u đ xác đ nh h s tr

tα..................................................... 26

Hình 2.1: Quan h gi a đ r ng và c

ng đ nén c a bê tơng .................. 31

Hình 2.2: Các h t PGKHTSM nhét khe k gi a các h t xi m ng. ............. 36
Hình 2.3: C u trúc vùng chuy n ti p trong bê tơng. ................................... 37
Hình 2.4: Mơ t vùng chuy n ti p gi a xi m ng và c t li u....................... 37
Hình 3.1: Bi u đ thành ph n h t c a cát vàng sông Lô ............................ 45
Hình 3.2: Quan h gi a kh i l

ng th tích c a h n h p đá và t l ph i h p 2

c đá............................................................................................................. 51
Hình 3.3: Quan h gi a đ h ng c a h n h p đá và t l c h t I trong h n
h p ............................................................................................................... 51
Hình 3.4: Bi u đ quan h gi a kh i l ng th tích c a h n h p cát đá và t l
cát đá trong h n h p...................................................................................... 52
Hình 3.5: Thành ph n h t c a silica fume .................................................. 53
Hình 3.6: Thành ph n h t c a tro tuy n Ph L iError!

Bookmark

not

defined.
Hình 4.1: Quan h gi a c

ng đ nén và hàm l

ng CKD trong BTC C.

..................................................................................................................... 61
Hình 4.2: S đ cơng ngh ch t o BT C trong nhà máy. ........................ 65
Hình 4.3: S đ cơng ngh ch t o BTC C

ngồi cơng tr

ng. ............ 66


DANH M C CÁC B NG
B ng 1.1: Phân lo i bê tông theo c

ng đ nén ........................................... 5

B ng 1.2: Phân lo i BTC C. ........................................................................ 5
B ng 1.3: Thành ph n hóa h c (%) c a ph gia silica fume. ..................... 10
B ng 1.4: Thành ph n hóa c a tro tr u. ...................................................... 11
B ng 1.5 Phát tri n c

ng đ c a BTC C theo th i gian. ........................ 16

B ng 1.6: D max c a c t li u l n ................................................................... 19
B ng 1.7: T l N/CKD đ i v i BTC C có PGSD. .................................. 19
B ng 1.8: Hàm l

ng n

c d ki n cho 1 m3 h n h p BTC C ................ 20

B ng 1.9: Th tích x p c a đá

tr ng thái đ m ch t trong 1 m3 BTC C. 21

B ng 1.10: So sánh đ i chi u hai ph

ng pháp thi t k thành ph n BTC C

..................................................................................................................... 27
B ng 2.1: M c ng m cát thích h p, %........................................................ 32
B ng 3.1: Thành ph n khống c a clanhke và PCB40 Hồng Th ch. ....... 42
B ng 3.2: Các tính ch t c a PCB40 Hoàng Th ch. .................................... 42
B ng 3.3: K t qu thí nghi m kh i l

ng riêng c a cát. ............................ 43

B ng 3.4: K t qu thí nghi m kh i l

ng th tích x p c a cát .................. 43

B ng 3.5: K t qu thí nghi m hàm l

ng bùn-b i-sét c a cát ................... 44

B ng 3.6: Thành ph n h t c a cát vàng sông Lô ........................................ 45
B ng 3.7: Các ch tiêu tính ch t v t lý c a cát vàng sơng Lơ. .................... 46
B ng 3.8: K t qu thí nghi m kh i l

ng riêng c a đá d m. ..................... 47

B ng 3.9: K t qu thí nghi m kh i l

ng th tích x p c a đá d m. .......... 48

B ng 3.10: Hàm l

ng b i (b t m n) trong đá d m.................................... 48

B ng 3.11: Các ch tiêu tính ch t v t lý c a đá d m Hòa Th ch ................ 49


B ng 3.12: Kh i l

ng th tích và đ h ng c a các h n h p 2 c đá. ....... 50

B ng 3.13: Kh i l

ng th tích c a các h n h p cát và đá ........................ 52

B ng 3.14: Thành ph n hóa c a silica fume Elkem.................................... 53
B ng 3.15: L

ng l t qua sàng c a silica fume Elkem .............................. 53

B ng 3.16: Tính ch t v t lý c a SF Elkem. ................................................ 54
B ng 3.17: Ch tiêu tính ch t c - lý - hóa c a tro tuy n Ph L i........ Error!
Bookmark not defined.
B ng 3.18: Thành ph n hóa h c c a tro tuy n Ph L i.Error!

Bookmark

not defined.
B ng 3.19: Thành ph n hóa h c c a x Ph L iError!

Bookmark

not

defined.
B ng 3.20: M t s tính ch t v t lý c a x Ph L iError! Bookmark not
defined.
B ng 4.1: K t qu thí nghi m đ s t và c

ng đ nén BTC C ................ 60

B ng 4.2: Thành ph n BTC C nghiên c u ................................................ 61
B ng 4.3: Phát tri n c

ng đ nén c a BTC C theo th i gian.................. 62

B ng 4.4: C

ng đ kéo khi b a c a BTC C nghiên c u, MPa ............... 64

B ng 4.5: T

ng quan c

ng đ nén và đ ch ng th m n

c c a bê tông 64


B NG CÁC CH

CÁI VI T T T

BTC C

: Bê tông c

ng đ cao

BTT

: Bê tông th

BTCLC

: Bê tông ch t l

BTTNC

: Bê tơng tính n ng cao

C C

: C

PGSD

: Ph gia siêu d o

PGKHT

: Ph gia khoáng ho t tính

PGKHTSM

: Ph gia khống ho t tính siêu m n

PGKHTNM

: Ph gia khống ho t tính nghi n m n

ACI

: American concrete institute (Vi n bê tông M )

ASTM

: American society of testing materials (H i thí nghi m v t
li u c a M )

TCVN

: Tiêu chu n Vi t Nam

CKD

: Ch t k t dính

X

: Xi m ng

N/X

: T l n

c / xi m ng

N/CKD

: T l n

c / ch t k t dính

C

: Cát

D

:

á

D1

:

á c I (5 - 10 mm)

D2

:

á c II (10 - 20 mm)

SF

: Silica fume

TB

: Tro bay

ng
ng cao

ng đ cao


TX

: Tro x

VLXD

: V t li u xây d ng

Rx

: C

ng đ nén c a xi m ng

Rb

: C

ng đ nén c a bê tông

R kb

: C

ng đ kéo khi b a c a bê tông

B

: H s th m n

LV

: Lu n v n

c c a bê tông


1
M

U

1. Tính c p thi t c a đ tài.
Trên th gi i BTC C (mác 60 MPa và cao h n) đã đ

c dùng khá ph

bi n trong các cơng trình giao thơng, cơng trình xây d ng và c các cơng trình
th y.

n

c ta trong nh ng n m g n đây đã nghiên c u và s d ng BTC C

cho m t s cơng trình nh c u và nhà cao t ng. Trong xây d ng th y l i t
tr

c đ n nay th

ng dùng bê tông mác th

ng (mác ≤ 50 MPa), do đó m t

s cơng trình khơng b n, nh t là trong môi tr

th y l i th

ng ti p xúc v i n

mòn nh n

c bi n, n

mòn c a dịng n

cl ,n

ng có tính n mịn. Cơng trình

c và c nh ng mơi tr

ng có tính ch t n

c chua phèn,… có khi cịn ch u tác đ ng mài

c. Sau m t s n m khai thác, cơng trình th y l i b h

h ng, ph i b ra kinh phí l n đ duy tu s a ch a. BTC C có đ đ c ch c cao;
nên ngồi c

ng đ l n, cịn có các tính ch t khác c ng cao nh : tính ch ng

th m, ch ng n mịn, mài mịn và đ b n cao.

nâng cao ch t l

dài tu i th cơng trình, c n dùng BTC C trong m t s tr
khi cơng trình có ti p xúc v i mơi tr

ng n mịn và n

ng và kéo

ng h p đ c bi t

c xói mịn. Vì v y đ

tài nghiên c u BTC C có ý ngh a c p thi t.
2. M c đích nghiên c u đ tài.
L a ch n nguyên v t li u thích h p có s n và đang đ
n

c s n xu t

c ta đ ch t o BTC C đ t mác 65 MPa, c th là xi m ng pooc l ng h n

h p PCB40 (có ch a s n ph gia khoáng), k t h p v i ph gia khoáng siêu
m n silica fume, ph gia siêu d o n i đ đ t đ

c hi u qu v k thu t và c

v kinh t .
3. C s khoa h c.
- Các ph gia tro x trong PCB 40 và silica fume có tác d ng h tr (bù
tr ) cho nhau trong bê tông t ng đ đ c ch c c a bê tông đ c bi t c i thi n

2
vùng ti p giáp gi a ch t k t dính và c t li u; do đó làm t ng c

ng đ và kh

n ng ch ng n mòn.
- Ph gia siêu d o có tác d ng làm gi m l

ng n

N/X (N/CKD) t ng đ đ c ch c, do đó c ng làm t ng c

c tr n, gi m t l
ng đ c a bê tông.

4. i m m i c a đ tài.
Tiêu chu n ngành giao thông v n t i 22 TCN 276 - 01 [1] quy đ nh
dùng PC 40 và tro bay, ho c silica fume đ ch t o BTC C mác 60 đ n 80
MPa. M t s đ tài nghiên c u v BTC C

n

c ta c ng đã dùng xi m ng

PC 40. Trong LV này không dùng xi m ng PC 40, mà dùng xi m ng PCB 40
v i m t t l nh silica fume. Trong xi m ng PCB 40 Hoàng Th ch đã có m t
ph n ph gia khống ho t tính là tro x Ph L i. Nh v y th c ch t đ tài đã
dùng xi m ng PC và h n h p ph gia tro x và silica fume trong bê tông.

5. Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u.

- Nghiên c u lý thuy t v BTC C thông qua các tài li u tham kh o
trong và ngoài n

c đ vi t ph n t ng quan.

- Tìm hi u các ph
ch n m t ph

ng pháp thi t k thành ph n BTC C, t đó l a

ng pháp thích h p đ s d ng trong nghiên c u.

- Thí nghi m BTC C mác 65 - 70 MPa trong phịng thí nghi m dùng
xi m ng PCB 40 và các ph gia thích h p.
- Các thí nghi m nguyên v t li u và bê tông đ
theo các ph

ng pháp đ

c ti n hành ch y u

c quy đ nh trong các TCVN liên quan.

6. N i dung c a LV.
LV g m 4 ch
Ch

ng:

ng 1: T ng quan v nghiên c u và ng d ng BTC C

và th gi i;
Ch

ng 2: C s lý thuy t c a đ tài;

Vi t Nam


3
Ch

ng 3: V t li u s

d ng và các ph

ng pháp nghiên c u, thí

nghi m;
Ch

ng 4: Nghiên c u th c nghi m và đ xu t công ngh ch t o

BTC C mác 65 MPa;
K t lu n và ki n ngh .
Tài li u tham kh o.

Ph l c.


4

CH

NG 1: T NG QUAN V NGHIÊN C U VÀ
BTC C

1.1

NG D NG

VI T NAM VÀ TH GI I

nh ngh a BTC C.
Theo Tiêu chu n M ACI 116R - 00 [36], BTC C (high strength

concrete) là bê tơng có c

ng đ b ng ho c l n h n 6000 psi (41 MPa) đ

xác đ nh theo m u hình tr có kích th
cm (N u quy đ i ra m u l p ph
t ng là 1,2 s đ

cđ

c

ng kính × chi u cao = 15 × 30

ng theo TCVN 3118 : 1993 [30] v i h s

c 41 × 1,2 = 49,2 MPa, coi nh 50 MPa). Quy đ nh đó c ng

phù h p v i quy đ nh c a Liên Xô c [46].
1.2 Khái ni m và phân lo i BTC C.
Trong nh ng n m 70 c a th k 20 BTT có đ d o nh t đ nh đ
t o v i 4 thành ph n c b n (xi m ng, cát, đá và n
c

ng đ bê tông ch đ t đ
ng n

c) và t l N/X > 0,4; nên

c không quá 50 MPa. V sau đ xây d ng nh ng

cơng trình quan tr ng u c u bê tơng có c
l

c ch

c tr n (gi m t l N/X) và ch t o đ

ng đ cao h n b ng cách gi m
c bê tông c ng (khô). Khi đó

ph i áp d ng cơng ngh đ m đ c bi t m i đ m b o bê tông đ c ch c. V sau
nh s ra đ i c a các lo i ph gia siêu d o: Naptalen focmaldehit sunfonat và
Melamin focmaldehit sunfonat ( Nh t và

c vào th p k 70 c a th k

20) và ph gia khoáng siêu m n silica fume ( Na uy vào th p k 80 c a th
k 20), ng

i ta đã ch t o đ

c BTC C v i đ d o yêu c u và v i t l

N/CKD th p. Theo th i gian mác bê tông s d ng ngày càng cao h n. Theo
ACI 363 [39] bê tông đ

c phân theo c

ng đ ch u nén nh trong b ng 1.1.


5
B ng 1.1: Phân lo i bê tông theo c
BTC C

Bê tông
c ng đ
r t cao

Bê tông

c ng đ
siêu cao

< 41

41 – 100

100 – 150

> 150

T l N/X (ho c
N/CKD)

> 0,4

0,3 – 0,4

0,25 – 0,3

< 0,25

Ph gia hóa

Khơng nh t
thi t

Siêu d o

Siêu d o

Siêu d o

Ph gia khống

Khơng nh t
thi t

Các y u t
C

ng đ nén, MPa

Bê tông
thông
th ng

ng đ nén

Tro bay, x lị cao
Silica fume
ho c Silica fume

Thơng báo c a h i th o khoa h c qu c t
lo i BTC C theo c

Siliaca
fume

Ryan Megeredy phân ra 5

ng đ nén nh trong b ng 1.2.
B ng 1.2: Phân lo i BTC C.

Lo i bê tông
C

ng đ nén, MPa
BTC C th

I

II

III

IV

V

50

75

100

125

150

ng có các tính ch t khác c ng cao nh tính ch ng th m,

ch ng n mịn, xói mịn,… Khi đó đ

c g i là bê tông ch t l

ng cao

(BTCLC) ho c bê tông tính n ng cao (BTTNC - High performance concrete) .
1.3 Tình hình nghiên c u và ng d ng BTC C trên th gi i và

Vi t

Nam.
1.3.1 Trên th gi i:
Trên th gi i BTC C đã b t đ u đ
nh ng n m 70 c a th k tr

c. N m 1980

qu c gia v BTC C, sau đó có nhi u ch

c nghiên c u và ng d ng vào đ u
Pháp có ch

ng trình nghiên c u

ng trình nghiên c u t m c khác

6
các n

c M , Na Uy, Canada,

c, Nh t B n, Úc, Hàn Qu c, Trung Qu c,

ài Loan,… Nhi u h i ngh qu c t v BTC C đã đ
tin khoa h c v BTC C đ

c t ch c và các thông

c qu ng bá r ng rãi. Theo tài li u ACI 363 [39],

ban đ u BTC C s d ng ch y u cho các cơng trình nhà cao t ng và c u nh p
l n. Càng v sau BTC C càng đ
đ

c s d ng r ng rãi h n và c

c càng cao h n. Nh ng n m g n đây đã đ t đ

và bê tông c
131 MPa,

ng đ siêu cao. N m 1994

c bê tông c

ng đ 110 MPa. Còn

c t thép ng su t tr

ng đ

ng đ 100 MPa,

B

Th y i n đã ch t o d m bê tông

c v i bê tông đ t c

ng đ 143 MPa. N m 2001

Canada xây d ng si lô ch a xi m ng dùng bê tông đ t c
1.3.2

ng đ r t cao

M đã dùng bê tông đ t c

Nh t B n xây d ng c u b ng bê tơng có c

dùng bê tơng có c

ng đ đ t

ng đ t i 220 MPa.

Vi t Nam:
Vi t Nam cho đ n n m 1990 các k t c u cơng trình b ng bê tơng c t

thép v n ch y u dùng mác bê tông 30 MPa. M t vài cơng trình đ c bi t nh
khu di tích L ng Ch tich H Chí Minh, khách s n Th ng Long 11 t ng, c u
Th ng Long, c u Ch

ng D

ng dùng bê tông mác t i 40 MPa. V sau các

c u l n có kh u đ t 30 đ n 50m nh : c u Phú L

ng (H i D

ng), c u Tân

(Thái Bình), c u Sơng Gianh (Qu ng Bình), c u Tu n (Hu ), c u Tuyên
S n ( à N ng), c u M Thu n (Ti n Giang), c u R ch Mi u (B n Tre), c u
C n Th (C n Th ),… cùng v i các nút giao thông quan tr ng và c u v
đô th đã dùng bê tông c
n

c ta đã s n xu t đ

ng đ t i 50 – 60 MPa. Nhi u nhà máy xi m ng
c xi m ng mác 40, 50 và có kh n ng s n xu t mác

60, đã t o đi u ki n thu n l i cho s n xu t BTC C. Trên đ
L c có tr m tr n BTC C c a T p đoàn Nam C

c

t

ng Láng – Hòa

ng đã cung c p bê tơng t

i

ng đ cao cho m t s cơng trình có nhu c u.
Các cơng trình th y l i cho đ n nay v n ch y u dùng bê tông mác

th

ng. Tuy nhiên tr

c xu h

ng ngày càng s d ng nhi u BTC C

các


7
ngành giao thông, xây d ng

n

c ta, ch c ch n r ng trong t

ng lai ngành

th y l i s s d ng BTC C cho các k t câu, b ph n cơng trình có u c u và
đ c bi t cho các cơng trình ven bi n ch u tác đ ng n mòn c a n
n

c chua phèn.
Hi n nay

nhi u vi n nghiên c u khoa h c và tr

quan đ n xây d ng
c

c bi n và

n

ng đ i h c có liên

c ta đã và đang nghiên c u BTC C, c bê tông

ng đ r t cao, siêu cao và đ t đ

c k t qu t t.

1.4 V t li u dùng cho BTC C.
Nguyên v t li u dùng đ ch t o BTC C g m: Xi m ng, c t li u, n
ph gia d o cao ho c siêu d o (gi m n

tính ch t l

c,

c m c đ cao), ph gia khoáng ho t

ng cao.

1.4.1 Xi m ng:
Dùng xi m ng mác cao t mác 40 tr lên, có đ m n cao.
s n xu t xi m ng mác 50 (MPa), trong t
(theo ph
n

ng h

n

c ta đã

ng lai s s n xu t xi m ng mác 60

ng phát tri n khoa h c cơng ngh c a B Xây d ng), cịn

c ngoài đã s n su t xi m ng mác đ n 80, th m chí cịn cao h n.

1.4.2 C t li u:
Dùng c t li u l n đ c ch c, c

ng đ cao. Tiêu chu n ACI 363 [39] đã

khuy n cáo nh sau: nên ch n lo i c t li u l n có c
th

c l n nh t (đ

ng đ cao, nh ng kích

ng kính danh ngh a l n nh t) - D max th

v i c t li u trong BTT và th

ng nh h n so

ng không quá 25 mm. Nên dùng cát h t thơ, có

mơ đun đ l n trong kho ng 2,6 – 3,5.
1.4.3 Ph gia khoáng ho t tính có đ m n cao:
Do hàm l

ng xi m ng trong BTC C khá l n có th t 400 – 595 kg/m3,

nên bê tơng co ngót nhi u và t n xi m ng.

kh c ph c đi u đó, c n ph i thay th

m t ph n xi m ng b ng ph gia khống ho t tính có đ m n nh xi m ng ho c m n


8

h n nh : tro bay, tro tr u, meta cao lanh ho c silica fume. Có th dùng k t h p hai
trong s các lo i ph gia đó. Silica fume và tro bay là hai lo i ph gia khống ho t
tính đ c dùng ph bi n nh t.
1.4.3.1 Tro bay:
Tro bay là ph gia khoáng thu đ
đi n. Tro bay bay lên, đ
h c

ng khói.

c khi đ t than cám

c l ng đ ng b ng ph

nhà máy nhi t

ng pháp t nh đi n ho c c

ây là m t lo i ph gia khống ho t tính ph bi n nh t và

kinh t nh t, vì là ph li u d ng h t m n, nên không c n ph i nghi n. Tro bay
đ

c s d ng t r t s m trong ngành s n xu t xi m ng và bê tơng. H t tro bay

có d ng hình c u, kích th

ct

ng t h t xi m ng. Thành ph n hóa h c c a

tro bay ch y u là các oxit SiO 2 , Al 2 O 3 và m t s oxit khác; ngoài ra, cịn có
m t hàm l
có nh h

ng than ch a cháy l n trong tro bay. Hàm l
ng x u đ n ch t l

ng c a tro bay, nên trong tiêu chu n M

ASTM C 618 [42] quy đ nh hàm l
c ng ghi chú là hàm l

ng than ch a cháy

ng than ch a cháy nh h n 6% (nh ng

ng than ch a cháy có th cao h n, n u qua thí

nghi m th c t trong bê tông th y r ng v n dùng đ

c).

hành TCVN 10302 : 2014 v tro bay [17]. Hàm l

ng tro bay trong BTT

kho ng 15 - 30% c a kh i l

n

c ta m i ban

ng ch t k t dính.

Khi tro bay l n x nghi n m n thì g i là tro x . Tro x c ng đ
xu t làm ph gia cho bê tông và đ

cs n

c s d ng ph gia khống cho xi m ng

nhà máy xi m ng Hồng Th ch…
Tro bay có h t trịn d tr n tr
h p bê tông ho c gi m l

ng n

t, nên làm t ng đ l u đ ng c a h n

c tr n, n u không yêu c u t ng đ s t. Tro

bay có ho t tính trung bình do có m t hàm l
70%. Hình nh các h t tro bay đ

ng SiO2 ho t tính ch kho ng

c bi u th trong hình 1.1.

9

Hình 1.1:Hình d ng các h t tro bay.
Theo thành ph n hóa h c tro bay nhi t đi n chính là m t lo i puz lan
nhân t o. Trong tro bay ch a m t hàm l
tính có kh n ng t

ng l n oxit silic và nhôm silic ho t

ng tác v i Ca(OH) 2 sinh ra sau khi các thành ph n khoáng

c a xi m ng th y phân th y hóa. Kh i l
kg/dm3, nh h n kh i l

ng riêng c a tro bay b ng kho ng 2,3

ng riêng c a xi m ng pooc l ng (kho ng 3,1 kg/dm3);

vì v y khi dùng tro bay thay th m t ph n xi m ng theo th tích tuy t đ i trong
bê tơng, thì kh i l
v i kh i l

ng th tích c a bê tơng có tro bay s nh h n m t chút so

ng th tích c a bê tơng ch có xi m ng.

hút m c a bê tơng có

tro bay cao h n và đ s t c a h n h p bê tông c ng l n h n. Bê tông pha tro
bay t a nhi t ít h n và có tính b n sunfat cao h n bê tơng dùng toàn xi m ng.

1.4.3.2 Silica fume (mu i silic):
Silica fume là m t lo i ph gia khoáng ho t tính cao đ
ph gia cho bê tơng ch t l
nghiên c u và s d ng nhi u

ng cao.
n

c dùng làm

ây là m t lo i ph gia khoáng đ

c

c ta [2, 3, 5, 7, 9, 43]. V ngu n g c, mu i

silic là ph li u c a s n su t silic và ferosilic t th ch anh có đ tinh khi t cao
và than đá trong lị cung l a đi n ng p. Khí SiO bay ra đ
t thành các h t SiO 2 hình c u c c nh

c oxi hóa và ng ng

d ng vơ đ nh hình, nên có ho t tính

r t cao và tác d ng v i vơi r t m nh. Nh v y đ m n c a mu i silic đ

c


10

hình thành t nhiên, ch khơng ph i do nghi n. Các h t c c nh xâm nh p
vào kho ng tr ng gi a các h t xi m ng làm cho c u trúc c a bê tông đ c ch c
h n, ch ng th m và ch ng n mòn t t h n. Hàm l

ng SiO 2 trong mu i silic

r t cao đ t trên 90%, nh ng l i r t x p nh , kh i l

ng th tích b ng kho ng

200 - 300 kg/m3 và kh i l

ng riêng đ t kho ng 2,2 kg/dm3.

l nc ah t

n m trong kho ng 0,03 - 0,3 µm, c trung bình c ng nh h n t 12 - 20 l n
c h t puz lan nói chung và nh h n 100 l n h t xi m ng nói chung.
Silica fume đ
nh ng h t có kích th

c s n xu t

d ng b t m n và có th

d ng k t nén v i

c l n h n. Hình nh các h t silica fume đ

c th hi n

hình 1.2.

Hình 1.2: Hình d ng các h t silica fume.
Thành ph n hóa c a m t s lo i silica fume trên th gi i đ

c trình bày

trong b ng 1.3.
B ng 1.3: Thành ph n hóa h c (%) c a ph gia silica fume.
N

c s n xu t

c

Na Uy

M

Canada

SiO 2

93,7

90,96

90,93

89,95

Al 2 O 3

0,28

0,53

0,54

0,1 - 3,1

MgO

0,25

0,5 - 1,5

0,3 - 0,5

0,3 - 1,0

Fe 2 O 3

0,58

0,2-8

3,4 - 4,5

0,1 - 3,1


11

CaO

0,27

0,1 - 0,5

0,5 - 0,8

0,1 - 1,0

Na 2 O

0,02

0,2 - 0,7

0,1 - 0,3

0,1 - 0,2

K2O

0,049

0,4 - 1,0

1,0 - 1,2

0,5 - 1,4

C

-

0,5 - 1,4

1,3 - 3,6

2,1 - 4,2

S

-

0,1 - 0,4

0,1 - 0,2

0,1 - 0,2

SO 3

-

-

0,4-1,3

0,1 - 0,6

MKN

3,8

-

0-4,8

0 - 0,6

1.4.3.3 Tro tr u:
Tro tr u là s n ph m thu đ c do đ t tr u ch đ nhi t đ và th i gian phù
h p, sau đó đ c nghi n càng m n càng t t. Tro tr u đ c đánh giá là ph gia có
ho t tính cao [8, 18, 34] có hàm l ng SiO2 ho t tính t 80% đ n 95%. Hình nh
các h t tro tr u đ c th hi n trong hình 1.3.

Hình 1.3: Hình d ng các h t tro tr u sau khi nghi n.
Thành ph n hóa đi n hình c a tro tr u đ

c th hi n trong b ng 1.4.

B ng 1.4: Thành ph n hóa c a tro tr u.
Thành ph n hóa
T l theo kh i l
(%)

SiO 2 K 2 O MgO Al 2 O 3 CaO Fe 2 O 3 Na 2 O
ng

93,1

2,3

0,5

0,4

0,4

0,2

0,1


12

Tr u

Vi t Nam có r t nhi u, vì n

c ta là m t n

c nơng nghi p. ã

có m t s cơng trình nghiên c u s n xu t tro tr u và s d ng tro tr u trong bê

tông, nh ng cho đ n nay tro tr u v n ch a đ

c s n xu t quy mô công nghi p

đ s d ng r ng rãi trong bê tơng. Trong khi đó silica fume ch a đ
xu t
tr

n

c ta, nh ng silica fume c a m t s n

cs n

c ngồi đã có m t trên th

ng Vi t Nam và ph bi n nh t là silica fume c a Na Uy, n

c s n xu t

silica fume đ u tiên trên th gi i.
1.4.4 Ph gia hóa h c:
Tài li u [16] đ c p đ n các lo i ph gia hóa h c khác nhau nh sau:
- Ph gia hóa d o (gi m n

c), ký hi u A;

- Ph gia ch m đông k t, ký hi u B;
- Ph gia đông r n nhanh, ký hi u C;
- Ph gia hóa d o - ch m đơng k t, ký hi u D;

- Ph gia hóa d o - đóng r n nhanh, ký hi u E;
- Ph gia siêu d o (gi m n

c m c cao), ký hi u F;

- Ph gia siêu d o - ch m đơng k t, ký hi u G.
Ngồi ra cịn có các ph gia hóa h c khác nh : ph gia đông c ng
nhanh, ph gia đông c ng ch m, ph gia cu n khí, ph gia k n
tr

c, ph gia

ng n , ph gia b n sunfat, ph gia tr b m,v.v…
i v i BTC C, s d ng ch y u ph gia siêu d o lo i F ho c G.

PGSD có m t trên th tr

ng Vi t Nam nh : Naptalen focmaldehit Sunfonat

(NFS), Melamin Focmaldehit Sunfonat (MFS), Ligno sunfonat bi n tính,
Amino sunfonat và Polycarboxilat Ether; trong đó ph gia polycarboxilat
ether là ph gia siêu d o cao c p
C u t o phân t c a m t s lo i PGSD đ

c minh h a trong hình 1.4.


13
(1) Naptalen Focmaldehit Sunfonat – NFS

(2) Melamin Focmaldehit Sunfonat – MFS

(3) Polycarboxilat (Arcrylat 1)

(4) Polycarboxilat Ether (Arcrylat 2)

(5) Amino sunfonat polyme


14
(6) Polyme liên k t chéo (Arcrylat 3)

Hình 1.4: C u t o phân t c a m t s lo i PGSD.
i v i bê tơng c
cịn đ i v i BTC C th
này có s n trên thì tr
c u và s n xu t

ng đ siêu cao th

ng dùng Polycarboxilat Ether,

ng có th dùng ph gia NFS ho c MFS. Các ph gia
ng ph gia

n

c ta và m t vài lo i đã đ

c nghiên

Vi t Nam.

1.5 Hi u qu c a vi c s d ng BTC C.
So v i vi c s d ng BTT, thì vi c s d ng BTC C có th mang l i các
hi u qu sau đây:
- Kh n ng ch u l c cao (c c
-C

ng đ ch u nén, ch u kéo,…);

ng đ ban đ u cao;

- Mô đun đàn h i l n;
- Gi m đ

c t i tr ng ch t;

- Nhanh chóng đ t đ
-

c m c đ t bi n cu i cùng;

t hi u qu kinh t cao.

BTC C không nh ng yêu c u nguyên v t li u có ch t l

ng cao, mà