Nghiên cứu khoa học Sinh viên 2010
MỤC LỤC
Mục lục…………………………………… …………………………………… 1
Phần mở đầu………………………………………………….………………… 2
TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIấN CỨU BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO 5
1.1 MỞ ĐẦU 5
1.1.1 Những khái niệm chung bê tông cường độ cao 5
1.1.2 Những ưu diểm của BTCĐC 6
1.2 Tình hình nghiên cứu BTCĐC trên thế giới 7
1.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng BTCĐC ở Việt nam 9
1.3.1 Nghiờn cứu BTCĐC tại viện nghiên cứu và các trường Đại
học 9
1.3.2 Tình hình nghiên cứu BTCĐC ở tỉnh Thái Nguyờn 9
1.4 Những hướng nghiên cứu chế tạo BTCĐC 10
1.4.1 Hướng thứ nhất: Nâng cao chất lượng cốt liệu 10
1.4.2 Hướng thứ hai: Nâng cao cường độ của đá xi măng 11
1.4.3 Hướng nghiên cứu của đề tài 11
VẬT LIỆU CHẾ TẠO VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12
1.5 VẬT LIỆU CHẾ TẠO BTCĐC 12
1.5.1 Xi măng 12
1.5.2 Cốt liệu nhỏ (Cát) 12
1.5.3 Cốt liệu lớn (Sỏi hoặc đá dăm) 12
1.5.4 Nước 13
1.5.5 Phụ gia hoá học 13
1.5.6 Phụ gia khoáng hoạt tính 15
1.6 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG 16
1.6.1 Cơ sở lý thuyết thiết kế cấp phối bê tông ACI 211.4R – 93
16
1.6.2 Các bước thiết kế 16
THIẾT KẾ THÀNH PHẦN VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG
CƯỜNG ĐỘ CAO 26

trong lĩnh vực xây dựng ở nước ta.
Bên cạnh sự phát triển của công nghệ thi công, công nghệ sản xuất và đánh giá
chất lượng vật liệu sử dụng cũng ngày một hoàn thiện. Vì vật liệu xây dựng là sản
phẩm không thể thiếu của mỗi công trình xây dựng nên khi một công nghệ thi công
mới xuất hiện thường đi kèm các loại vật liệu mới, hoàn thiện hơn so với vật liệu trước
nó. Công nghệ vật liệu xây dựng thường đi trước một bước so với công nghệ thi công.
Một trong những công nghệ tiên tiến đó là công nghệ sản xuất và ứng dụng bê tông
cường độ cao. Trên thế giới công nghệ này đã phát triển từ những thập niên 60 ữ 70, ở
nước ta công nghệ này mới chỉ ứng dụng vào xây dựng các công trình lớn trọng điểm
quốc gia, với quy mô chưa đồng bộ. Mặt khác nhu cầu rất lớn trong xây dựng kết cấu
hạ tầng là đòi hỏi phải có bê tông cường độ cao. Vì vậy đõy chớnh là mục tiêu nghiên
cứu công nghệ chế tạo bê tông cường độ cao với vật liệu sẵn có như : Cỏt, đỏ, sỏi…để
ứng dụng rộng rãi trong các công trình cả nước nói chung và các công trình ở tỉnh
Thỏi Nguyờn nói riêng.
Trong giai đoạn hiện nay, Thái nguyên là tỉnh có tốc độ phát triển rất lớn về mọi
mặt (công nghiệp, dịch vụ, y tế, giáo dục…) phấn đấu đến năm 2020 trở thành trung
tâm kinh tế lớn nhất của vùng trung du Bắc Bộ. Để đạt được mục tiêu to lớn đú thỡ
tỉnh phải có cơ sở hạ tầng khang trang và hiện đại gồm các cơ sở hạ tầng lớn như các
nhà cao tầng, các trung tâm thương mại, hệ thống cầu đường… nhưng bê tông sử dụng
trong các công trình này mới dừng lại ở cường độ thấp, hiệu quả chưa cao. Với tính ưu
việt của bê tông cường độ cao thì việc sử dụng nó vào các công trình trờn, đó đem lại
rất nhiều lợi ích như: đẩy nhanh tiến độ thi công, nhất là các công trình phải đảm bảo
yêu cầu tiến độ nhanh, chất lượng tốt, mỹ thuật đẹp như những công trình cầu nối
Khoa Quản lý Công Nghiệp và Môi trường Trang
2
Nghiên cứu khoa học Sinh viên 2010
những tuyến đường trọng điểm, những toà nhà cao tầng. Mặt khác việc sử dụng bê
tông cường độ cao còn giảm được tải trọng tĩnh, giảm lượng dùng cốt thép và đạt hiệu
quả kinh tế cao. Bê tông cường độ cao chắc chắn sẽ tạo ra được những kết cấu mới
làm công trình nhẹ hơn, chịu được các tác động ngày càng phức tạp hơn do sự thay đổi

Nguyờn để chế tạo bê tông cường độ cao mác 600 dùng xây dựng các công trình trên
địa bàn tỉnh Thỏi Nguyờn.
Khoa Quản lý Công Nghiệp và Môi trường Trang
3
Nghiên cứu khoa học Sinh viên 2010
3. Nội dung nghiên cứu
a) Xác định các chỉ tiờu kỹ thuật của cốt liệu.
b) Thiết kế thành phần bê tông cường độ cao theo tiêu chuẩn ACI 211.4R-93
c) Thí nghiệm xác định các tính chất cơ bản:
Xác định tính công tác của hỗn hợp bê tông cường độ cao.
Cường độ nén ở tuổi 7 ngày, 28 ngày
Cường độ uốn ở tuổi 28 ngày.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là loại bê tông cường độ cao mác 600 được chế
tạo từ các loại vật liệu sẵn có ở tỉnh Thỏi Nguyên.
Phạm vi nghiên cứu của đề tài là thiết kế thành phần cấp phối sơ bộ, thí nghiệm
xác định một số tính chất cơ bản của bê tông như: Tính công tác, cường độ nén, cường
độ uốn.
5. Lựa chọn phương pháp nghiên cứu
Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu theo tiêu chuẩn Việt Nam
Xác định các tính chất cơ lý của cốt liệu theo TCVN 7572: 2006 Cốt liệu cho bê
tông và vữa – Phương pháp thử.
Thiết kế thành phần bê tông theo tiêu chuẩn ACI 211.4R-93.
6. í nghĩa khoa học của đề tài
- Bằng thực nghiệm kết hợp với lập luận khoa học theo các tiêu chuẩn, đề tài đã
đưa ra được cấp phối bê tông mác 600 được chế tạo từ các loại vật liệu sẵn có (cát
vàng, sỏi, hoặc đá dăm) ở tỉnh Thỏi Nguyờn.
- Trên sơ sở các số liệu thí nghiệm thu được, đề tài đã xác định được một số tính
chất cơ bản và làm rõ được các tác động của phụ gia siêu dẻo và phụ gia siêu mịn đến
cường độ của bê tông.

công nghệ đặc biệt. Cho đến những năm 30 của thế kỷ XX, người Nhật đã chế tạo
được bê tông có cường độ 100Mpa. Năm 1934, Menzel thông báo đã chế tạo bê tông
có cường độ tới 130Mpa. Tuy nhiờn, chỳng khụng khả thi do công nghệ quá phức tạp
cộng thêm giá thành quá cao và các công trình cũng chưa có yêu cầu về loại bê tông
này.
Bước đột phá lớn nhất là khi tìm ra phụ gia siêu dẻo (năm 1962), đặc biệt khi tìm
thấy phụ gia siêu mịn (năm 1983). Vai trò của bê tông cường độ cao được nâng lên
tầm cao mới, có nhiều khả thi, ngày càng được ứng dụng rộng rãi và trở thành mối
quan tâm của rất nhiều người. Như vậy, tuỳ từng thời gian và điều kiện của từng quốc
gia mà có qui định về bê tông cường độ cao khác nhau.
1.1.1 Những khái niệm chung bê tông cường độ cao
Khái niệm BTCĐC rất đa dạng, mỗi quốc gia lại có một quy định khác nhau về
loại bê tông này.
Nhưng theo quan điểm của Pháp, BTCĐC là bê tông có phụ gia giảm nước và
cường độ nén 50-80Mpa. Bê tông cường độ rất cao cú thờm phụ gia và có cường độ
nén cao hơn 80Mpa.
Theo quan điểm của FIP–CEB 1990, bê tông có mức độ từ 60Mpa đến 130Mpa-
giới hạn của cốt liệu thông thường.
Khoa Quản lý Công Nghiệp và Môi trường Trang
5
Nghiên cứu khoa học Sinh viên 2010
Hiện nay, ngoài các chủng loại bê tông cường độ cao, thì bê tông chất lượng cao
cũng là hướng nghiên cứu chủ đạo của nhiều nước trên thế giới. Nếu như mối quan
tâm của BTCĐC là giá trị cường độ có thể đạt được thì câu hỏi đặt ra là đối với bê
tông chất lượng cao cần phải quan tâm đến những tiêu chuẩn cơ bản nào. Trước tiên
cần nhấn mạnh bê tông chất lượng cao yêu cầu có cường độ phải cao bên cạnh những
tính chất ưu việt khác.
+ Theo khái niệm của Strategic Highway Research Program (SHRP)
- Cường độ nén:
+ Cường độ nén ở tuổi 28 ngày

- Giảm được tải trọng chết.
- Nhanh chóng đạt được mức độ từ biến cuối cùng.
Khoa Quản lý Công Nghiệp và Môi trường Trang
6
Nghiên cứu khoa học Sinh viên 2010
BTCĐC có giá thành cao hơn bê tông thường. Nhưng hiệu quả kinh tế - kỹ
thuật tổng hợp lại cao hơn và theo nhiều tính toán, cuối cùng giá thành công trình nhỏ
hơn. Như tớnh toỏn của William Schmidt và Edward S.Hoffman đã đưa ra số liệu so
sánh giá bê tông khi chịu tải trọng giống nhau là 100000lb (445 KN) ở vựng Chicagụ
(Mỹ) như sau:
- Với bê tông mác 41Mpa là 5,02$ cho 1m
3
bê tông
- Với bê tông mác 52Mpa là 4,21$ cho 1m
3
bê tông
- Với bê tông mác 62Mpa là 3,65$ cho 1m
3
bê tông
Vào năm 1976 trong tạp chí kiến trúc[8] đã nêu lên kết quả nghiên cứu: bê tông
mác càng cao thộp dựng càng ít: bê tông 41 N/mm
2
cần 4% thép, khi dùng bê tông 62
N/mm
2
chỉ cần 1% thép. Như vậy việc dùng BTCĐC mang lại những hiệu quả kinh tế
rất lớn.
Cùng với cường độ cao các tính chất khác của BTCĐC như độ đặc, khả năng
chống ăn mòn, độ cứng… cũng tăng, nó cho khả năng có thể sử dụng trong các công
trình đặc biệt. Vì vậy BTCĐC thường là bê tông chất lượng cao. BTCĐC là bê tông

Tên cầu
Địa
phương
N
ăm
Nhịp
(ft)
Cường độ
(Psi
)
Mp
a
Willows Toronto
19
67
158
600
0
41,
37
Houston Texac
19
81
750
600
0
41,
37
San Diego
Californ

85
100
00
68,
95
Akkagawa Nhật
19
76
150
114
00
78,
60
Bảng 1.2. Một số ngôi nhà dùng bê tông cường độ cao
(Tài liệu của uỷ ban ACI 363)
Tên cầu Địa phương Năm Tổng tầng Cường độ
(Psi) Mpa
SE.Finamcial Miami 1982 53 7.000 48,26
Texas Commerce Houston 1981 75 7.500 51,71
Royal Bank Plaza Toronto 1975 43 8.800 61,47
Water Tower Plaza Chicago 1975 79 9.000 62,87
Columbia Center Seatle 1983 76 9.500 66,36
Interfirt Plaza Dallas 1983 72 11.000 76,84
Khoa Quản lý Công Nghiệp và Môi trường Trang
8
Nghiên cứu khoa học Sinh viên 2010
311S.Wacker
Drive
Chicago 1998 70 12.000 83,82


Mặt khác Thỏi nguyờn đang trong đà phát triền, luôn tìm tòi và áp dụng những cái
mới, tiên tiến để xây dựng bộ mặt thành phố ngày càng phồn thịnh.
Bởi vậy việc ứng dụng BTCĐC vào xây dựng cơ sở hạ tầng là điều tất yếu, thế
nhưng việc hình thành các trung tâm viện nghiên cứu ứng dụng này chưa phát triển.
Trên cơ sở đó đề tài này đã ra đời nhằm đáp ứng kịp thời những yêu cầu và cho ra đời
những sản phẩm ứng dụng được vào thực tế. Để trong những năm tới đây, nhiều công
trình hiện đại sẽ được xây dựng trên địa bàn, như các toà nhà cao tầng, khu chung cư
và những cây cầu có nhịp lớn với những phương pháp thi công hiện đại vì thế
BTCĐC sẽ được ứng dụng ngày một rộng rãi trong ngành xây dựng.
Khoa Quản lý Công Nghiệp và Môi trường Trang
9
Nghiên cứu khoa học Sinh viên 2010
1.4 Những hướng nghiên cứu chế tạo BTCĐC
Để chế tạo BTCĐC phải sử dụng các biện pháp khác nhau để nâng cao cường độ
của nó. Trong đó phổ biến nhất là bốn hướng chính sau:
Tăng cường độ của đá xi măng.
Tăng cường độ của cốt liệu.
Tăng khả năng liên kết giữa cốt liệu và đá xi măng.
Biện pháp thi công tốt.
Trong thực tế để tăng cường độ cho bê tông người ta đã áp dụng đồng thời các
biện pháp trên. Do đó có thể chia thành hai hướng lớn:
1.4.1 Hướng thứ nhất: Nâng cao chất lượng cốt liệu
Một trong những yếu tố quyết định đến cường độ của bê tông phải đề cập đến
chất lượng của bộ khung cốt liệu. Như vậy, ta có thể xét sự ảnh hưởng của các nhân tố
thành phần như :
Tăng cường độ của cốt liệu lớn: Với bê tông thông thường cường độ cốt liệu lớn
thường cao hơn cường độ bê tông rất nhiều, nhưng với BTCĐC cốt liệu thiên nhiên
phải được lựa chọn mới có cường độ tương đương hoặc cao hơn cường độ bê tông
chút ít. Do đó thường phải dùng sỏi có độ đặc cao và nhiều trường hợp phải hạn chế cả
đường kính lớn nhất (D

độ nén mẫu lập phương ở tuổi 7 ngày xấp xỉ 30Mpa. Hơn nữa việc quy định tỷ lệ N/X
đặt ra mác xi măng (N/X = 0,5) là không tương ứng với tỷ lệ này của xi măng trong
BTCĐC (thường là cao hơn nhiều). Vì vậy trong phần lớn các trường hợp để chế tạo
BTCĐC mác của xi măng thấp hơn mác bê tông.
Làm cho đá xi măng đặc chắc nhất (Tức là tỷ lệ N/X thấp nhất): Để đạt được
điều này chúng ta tiến hành một số biện pháp như:
+ Thiết kế cấp phối bê tông hợp lý có sử dụng phụ gia khoáng mịn kết hợp với
các biện pháp thi công tốt nhất.
+ Dùng phụ gia tăng dẻo, phụ gia siêu dẻo để giảm lượng dùng nước nhào trộn
mà vẫn đảm bảo tính công tác của hỗn hợp bê tông.
Hiện nay hướng sử dụng phụ gia siêu dẻo và khoỏng siờu mịn là hiệu quả nhất.
Tăng tỷ lệ của sản phẩm thuỷ hoá: Phản ứng giữa xi măng và nước xảy ra khá
chậm (có thể kéo dài hàng năm). Do đó chúng ta cũng có thể tăng cường độ đá xi
măng bằng cách tăng tỷ lệ của các sản phẩm thuỷ hoá như:
+ Dùng loại xi măng rắn nhanh, độ mịn cao.
+ Sử dụng các biện pháp dưỡng hộ bê tông đặc biệt
+ Dựng các phụ gia siêu mịn, thạch cao khan.
1.4.3 Hướng nghiên cứu của đề tài
Để chế tạo ra bê tông cường độ cao mác 600 (60Mpa) đề tài đã sử dụng biện
pháp sau:
Sử dụng xi măng PC40 Hoàng Thạch kết hợp phụ gia khoỏng siờu mịn
Silicafume để nang cao chất lượng đá xi măng. Cốt liệu sử dụng là loại cát vàng hạt
thô (M
đl
= 2,5ữ3,2) có chất lượng tốt kết hợp với sỏi có D
max
= 20mm, cường độ cao từ
80ữ 90Mpa để nâng cao cường độ của cốt liệu.
Đồng thời sử dụng phụ gia siêu dẻo SP51 nhằm giảm tỷ lệ N/CKD, tăng cường
độ của đá xi măng và tạo ra tính công tác tốt cho hỗn hợp bê tông.

hơn 2,5 tính công tác giảm đi đáng kể và tăng lượng cần nước. Do đó, trong nhiều
trường hợp người ta có thể phải phối hợp nhiều loại cát khác nhau để tạo ra loại cỏt cú
mođul như yêu cầu. Nếu dựng cỏt gia công thì nhiều khi phải tăng lượng cần nước để
đạt cùng một chỉ tiêu tính công tỏc (vỡ hình dạng và diện tích bề mặt hạt cát gia công
lớn hơn đáng kể so với cát tự nhiên nên ảnh hưởng đến lượng cần nước của bê tông).
1.5.3 Cốt liệu lớn (Sỏi hoặc đá dăm)
Trong thành phần chế tạo BTCĐC, lượng dùng cốt liệu lớn là một chỉ tiêu quan
trọng vỡ chỳng chiếm thể tích lớn nhất trong hỗn hợp đồng thời ảnh hưởng tới cường
độ và các tính chất khác của hỗn hợp bê tông và bê tông. Nếu như đối với bê tông
thường không đòi hỏi đá dùng được tuyển chọn, chỉ với các loại đá thường cũng có thể
cho cường độ lớn hơn cường độ bê tông yêu cầu. Sự khác biệt cốt liệu dùng chế tạo
Khoa Quản lý Công Nghiệp và Môi trường Trang
12
Nghiên cứu khoa học Sinh viên 2010
BTCĐC cần có độ đặc chắc tốt hơn, có đủ độ cứng, không nứt nẻ, không có các mặt
phẳng yếu, sạch và không dính bám tạp chất trên bề mặt. Đặc biệt kích thước cốt liệu
thường có D
max
= 1in, cường độ cốt liệu đạt từ 100 ữ 110Mpa. Tuy nhiên trong một số
trường hợp vẫn có thể dùng cốt liệu có cường độ thường chế tạo BTCĐC miễn là cốt
liệu sử dụng thoả mãn yêu cầu nhà thiết kế đề ra. Sự đồng đều về kích thước cũng như
tính liên tục của các cấp hạt cốt liệu ảnh hưởng trực tiếp đến lượng dùng vữa khả năng
dính kết của các hạt cốt liệu với nhau. Với mỗi mác bê tông tồn tại một giá trị cỡ hạt
lớn nhất (D
max
) tối ưu với cùng lượng dùng xi măng và nú cũn ảnh hưởng tới mụđul
đàn hồi, tính từ biến, co khô của chỉ tiêu đánh giá chất lượng bê tông.
Đối với BTCĐC vẫn có thể dùng sỏi làm cốt liệu lớn bởi chúng có cường độ ép
vỡ lớn hơn đá dăm, bề mặt trơn nhẵn thuận tiện khi thi công (Trong BTCĐC thì sự
ảnh hưởng cơ bản đến chất lượng là tính chất của chất kết dính).

của các hạt xi măng. Đối với bê tông có sử dụng phụ gia siêu dẻo (superplaticcizes)
đóng vai trò quan trọng làm giảm lượng dùng nước cho mẻ trộn đồng thời tăng độ sụt
côn Abrame đến 8in (200mm) hoặc hơn thế. Tuỳ theo độ cứng của bê tông, lượng
dùng lớn nhất nên sử dụng từ 1-2% so với lượng dùng xi măng. Khi dùng với lượng
cao hơn có thể làm giảm cường độ, bê tông có nhiều bọt khí trừ khi lượng dùng tương
ứng với sự giảm. Cần lưu ý khi sự ảnh hưởng của sức căng bề mặt của nước và biến
đổi tính chất của xi măng. Khi dùng kết hợp với silicafum giúp bê tông tăng cường độ
đồng thời giảm lượng dùng nước mà vẫn đảm bảo độ dẻo yêu cầu.
Những tính chất yêu cầu trong mẻ trộn:
1. Tăng tính công tác mà không làm biến đổi cấu tạo.
2. Giảm lượng dùng nước và xi măng trong mẻ trộn nhằm mục đích giảm độ
nhớt, giảm co ngót và tăng sự thuỷ hoá của xi măng.
3. Giảm thể tích nước trong mẻ trộn và tăng tỷ lệ N/X hay N/CKD để tăng cường
độ và tính bền của bê tông.
4. Giảm sự tổn thất độ sụt của hỗn hợp bê tông.
Khi vận chuyển bê tông tươi trong khoảng cách dài sẽ làm giảm độ sụt yêu cầu
do các phân tử bị nóng lên. Hơn nữa lượng sử dụng tăng lên để duy trì độ sụt giảm tính
bền lâu cường độ và tính chất khác của bê tông nhưng sự tổn thất độ sụt không thể
tránh khỏi và trong mẻ trộn thiết kế cần tính toán chính xác lượng dùng mẻ trộn để
giảm tổn thất độ sụt 1mm. Bê tông sử dụng MSF hoặc NSF siêu dẻo là tốt nhất thất
thoát độ sụt nhỏ hơn bê tông không sử dụng phụ gia siêu dẻo. Các phương pháp vận
chuyển làm giảm tổn thất độ sụt
+ Loại máy trộn sử dụng
+ Khi sử dụng phụ gia siêu dẻo cho độ sụt cao hơn so với loại không sử dụng phụ
gia với cùng định lượng hoặc kéo dài thời gian độ sụt.
+ Phân biệt sự khác biệt giữa các lần thử: thông qua ba phương thức khác nhau
nhưng đều liên quan với nhau. Trên thực tế nhiều mong muốn có thể tìm loại phụ gia
siêu dẻo có thể duy trì độ sụt với thời gian cần thiết từ 1ữ2 giờ không chịu ảnh hưởng
của nhiệt độ và sử dụng xi măng. Đặc biệt khi không cần sử dụng nước mà vẫn có thể
duy trì độ sụt hay không làm thất thoát độ sụt nhưng không thể hoà tan trở lại và dính

Giảm lượng dùng xi măng nhằm hạn chế phát sinh nhiệt, tăng tính kinh tế cho
công trình.
Giảm sự tách nước, tách vữa cho bê tông tươi.
Bổ sung cấp hạt cho thành phần bê tông, qua đó làm tăng tính công tác của hỗn
hợp bê tông, đảm bảo độ đặc chắc về cấu trúc cho bê tông khi rắn chắc, tăng cường độ
cơ học, giảm sự xâm nhập của các tác nhân có hại vào trong lòng bê tông.
Với các chất độn mịn có dạng hình cầu thỡ cũn có tác dụng tăng tính linh động
cho hỗn hợp bê tông nhờ làm giảm ma sát khô giữa các hạt cốt liệu, qua đó làm tăng
tính công tác cho hỗn hợp bê tông.
Việc sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính vào trong BTCĐC thực chất dựa trên
đặc điểm cơ bản về BTCĐC và bê tông chất lượng cao đều có tỷ lệ N/CKD thấp,
lượng dùng xi măng cao nhưng chúng được không phản ứng hết chỉ đóng vai trò làm
chất lấp đầy. Phần xi măng dư thừa được thay bằng phụ gia khoáng hoạt tính.
Phụ gia khoáng hoạt tính tham gia vào cấu trúc bê tông với hai chức năng:
- Do có kích thước dao động trong khoảng 0,1 đến 100
µ
m nờn chỳng có thể
chiu lọt vào khoảng không giữa các hạt xi măng, các cốt liệu thành phần có kích thước
lớn hơn.
- Phụ gia khoáng hoạt tính thực chất là nguyên liệu có hàm lượng SiO
2
có hoạt
tính nờn chỳng có thể phản ứng với Ca(OH)
2
tạo các gel CSH (khoáng xi măng thủy
Khoa Quản lý Công Nghiệp và Môi trường Trang
15
Nghiên cứu khoa học Sinh viên 2010
hóa với nước) hoặc các pha chứa alumin. Do vậy chúng tạo cho hồ xi măng sau rắn
chắc cứng hơn đặc biệt vùng tiếp xúc quanh các hạt cốt liệu.

phụ gia, các loại xi măng đặc biệt, các loại chất kết dính khác, cốt liệu
1.6.2 Các bước thiết kế
Bất kể là các tính chất của bê tông có được nêu trong quy phạm hoặc được dành
lại cho việc lựa chọn đơn lẻ thành phần của bê tông, cần phải xác định khối lượng mẻ
trộn tính cho mỗi yd
3
(1yd
3
= 0,7446 m
3
) khối bê tông theo trình tự sau đây
Khoa Quản lý Công Nghiệp và Môi trường Trang
16
Nghiên cứu khoa học Sinh viên 2010
Bước 1: Lựa chọn độ sụt
Nếu độ sụt không cho trước, có thể lựa chọn giá trị thích hợp cho công trình theo
bảng 2.1. Các giá trị độ sụt này áp dụng trong trường hợp bê tông có chấn động. Nờn
dựng độ sụt có thể tạo cho hỗn hợp bê tông dễ đổ nhất và bê tông tạo thành đặc chắc
nhất có thể.
Khoa Quản lý Công Nghiệp và Môi trường Trang
17
Nghiên cứu khoa học Sinh viên 2010
Bảng 2.1. Độ sụt đề nghị cho một số loại công trình
Loại công trình Độ sụt lớn nhất Độ sụt nhỏ nhất
in cm in cm
Tường múng cú cốt thép và
chân tường
3 7,62 1 2,54
Chân tường , buồng cầu
thang và tường tầng hầm

- Lượng, loại phụ gia khoáng hoạt tính sử dụng.
Khoa Quản lý Công Nghiệp và Môi trường Trang
18
Nghiên cứu khoa học Sinh viên 2010
Độ sụt không bị ảnh hưởng quá lớn bởi hàm lượng xi măng hoặc chất kết dính
dùng với mức độ sử dụng thông thường (trong điều kiện thuận lợi việc sử dụng một
vài loại phụ gia khoáng nghiền mịn có thể hạ thấp một chút lượng nước yêu cầu)
Bảng 2.2. Lượng nước trộn sơ bộ và yêu cầu về hàm lượng khí đối với các độ sụt và
kích thước danh nghĩa lớn nhất khác nhau của cốt liệu
Lượng nước (lb/yd
3
) ứng với kích thước danh nghĩa của cốt liệu D
max
(in)
Độ sụt 3/8 1/2 3/4 1
2
1
1
2 3 6
Bê tông không cuốn khí
1-2 350 335 315 300 275 260 220 190
3-4 385 365 340 325 300 285 245 210
6-7 410 385 360 340 315 300 270 -
>7 - - - - - - - -
Lượng ngậm khí gần đúng
lẫn vào trong bê tông (%)
3 2.5 1 1.5 1 0.5 0.3 0.2
Bê tông cuốn khí
1- 2 305 295 280 270 250 240 205 180
3 - 4 340 325 305 295 275 265 225 200

năng tạo cường độ của hỗn hợp, nờn dựng tổ hợp nước và hàm lượng khí thích hợp tối
thiểu. Điều đó có nghĩa là hàm lượng khớ nờn đạt được lớn nhất cho phép hoặc gần
như thế, và bê tông đạt được độ sụt lớn nhất có thể, và nên đánh giá trong điều kiện
khắc nghiệt nhất. Nếu bê tông thoả mãn được trong điều kiện này mà có hàm lượng
khí và hoặc độ sụt thấp hơn thì tỷ lệ về thành phần nên được điều chỉnh lại theo yêu
cầu ở hiện trường. Có thể xem thêm thông tin về hàm lượng khí ở ACI 201.2R, 301 và
302.1R.
Bước 4: Lựa chọn tỷ lệ N/X hoặc N/CKD
Tỷ lệ N/X hoặc N/(X+Pu) được xác định phụ thuộc vào cường độ yêu cầu và các
yếu tố khác như độ bền. Với cùng tỷ lệ N/X hoặc N/(X+Pu), cường độ còn phụ thuộc
vào cốt liệu và loại chất kết dính.
Với các vật liệu điển hình, ứng với các tỷ lệ N/X hoặc N/(X+Pu) cho trong bảng
có thể đạt được cường độ (tính tại tuổi 28 ngày) có thể lấy xấp xỉ theo các giá trị trong
bảng 2.3. (ứng trong điều kiện phòng thí nghiệm). Cường độ trung bình đã lựa chọn
phải vượt quá cường độ quy định với số dư đủ để giữ số lượng phép thử thấp trong
phạm vi giới hạn quy định (xem ACI 211-4R và ACI 318).
Khoa Quản lý Công Nghiệp và Môi trường Trang
20
Nghiên cứu khoa học Sinh viên 2010
Bảng 2.3. Mối quan hệ giữa tỷ lệ N/X (N/CKD) với cường độ nén của bê tông.
(ACI 211- 4R, cường độ bê tông xác định trên mẫu trụ 6
×
12in = 150
×
300mm nên qui
đổi sang cường độ nén mẫu lập phương với hệ số 1,2)
Cường độ bê tông
Tỷ lệ N/CKD
Kích thước lớn nhất của cốt liệu,(in).
PSI MPa Tuổi 3/8 1/2 3/4 1

tính theo trọng lượng, nếu thay thế theo khối lượng tương đương =
X
N
Trong đó:
PuX
N
+
là tỷ lệ theo khối lượng của nước so với (xi măng + puzơlan)
X
N
là tỷ lệ theo khối lượng của nước so với xi măng.
Khi thay thế theo trọng lượng tương đương thì tỷ lệ phần trăm của Puzơlan tính
theo trọng lượng của tổng chất kết dính (xi măng + puzơlan) được biểu thị bằng số
thập phân là:
Khoa Quản lý Công Nghiệp và Môi trường Trang
21
Nghiên cứu khoa học Sinh viên 2010

PuX
Pu
F
w
+
=
Trong đó:
F
w
là phần trăm của puzơlan, tính theo khối lượng.
Pu là khối lượng của puzơlan.
X là khối lượng của xi măng.

vp
FG
Trong đó:
F
v
là phần trăm của puzơlan tính theo thể tích tuyệt đối so với tổng thể tích tuyệt
đối của (xi măng + puzơlan), được biểu thị bằng số thập phân.
G
p
là khối lượng riêng của puzơlan.
3,15 là khối lượng riêng của xi măng.
Bước 5: Xác định hàm lượng xi măng
Hàm lượng xi măng tính cho mỗi đơn vị thể tích bê tông được xác định thông
qua bước 3 và bước 4 ở trên. Lượng xi măng yêu cầu bằng lượng nước trộn (Bước 3)
chia cho tỷ lệ N/X (Bước 4). Tuy nhiên, phải so sánh với lượng xi măng tối thiểu để
đảm bảo cường độ và độ bền, lượng nào lớn hơn thì lấy.
Việc sử dụng puzơlan và phụ gia hoá học sẽ ảnh hưởng đến các tính chất của bê
tông tươi và bê tông đóng rắn nhanh.
Bước 6: Xác định hàm lượng cốt liệu thô
Các cốt liệu thụ cú cùng kích thước lớn nhất theo danh nghĩa và cùng cấp phối
ứng với thể tích đã cho ở trạng thái đầm chặt khô sẽ chế tạo được bê tông thoả món
cựng tính công tác. Giá trị về thể tích cốt liệu đã cho được tra ở bảng 2.9. Có thể thấy
rằng với cùng tính công tỏc thỡ thể tích cốt liệu thô trong một đơn vị thể tích bê tông
phụ thuộc không chỉ vào kích thước danh nghĩa cực đại mà còn phụ thuộc vào cả
mụđun độ mịn của cốt liệu mịn. Sự khác nhau giữa hàm lượng vữa yêu cầu đối với
tính công tác với các cốt liệu khác nhau là khác nhau khi thành phần hạt và bề mặt hạt
thay đổi.
Thể tích cốt liệu tính theo đơn vị ft
3
, trên ở trạng thái đầm chặt, bằng giá trị

3
20 0,66 0,64 0,62 0,60
1 25,4 0,71 0,69 0,67 0,65
1
2
1
40 0,75 0,73 0,71 0,69
2 50 0,78 0,76 0,74 0,72
3 76,2 0,82 0,80 0,78 0,76
6 152,4 0,87 0,85 0,83 0,81
Các thể tích này được lựa chọn từ các quan hệ thực nghiệm để tạo ra bê tông với
độ dẻo thích hợp với công trình có cốt thép thông thường. Đối với bê tông kém dẻo
hơn như đối với mặt đường bê tông, chúng có thể được tăng lên khoảng 10%.
Bước 7: Xác định hàm lượng cốt liệu mịn
Sau khi tất cả các thành phần khác trừ cốt liệu nhỏ được xác định, tuỳ thuộc vào
từng phương pháp tính toán thay thế theo khối lượng hoặc theo thể tích tuyệt đối sẽ cú
cỏch tính toán cụ thể.
- Nếu khối lượng của bê tông tớnh trờn một đơn vị thể tích được giả định hoặc có
thể được đánh giá bằng thực nghiệm, khối lượng yêu cầu của cốt liệu nhỏ thường là
hiệu số giữa khối lượng của bê tông tươi và tổng khối lượng của các thành phần khác
(trừ cốt liệu nhỏ). Thông thường biết khối lượng đơn vị của bê tông với độ chính xác
hợp lý từ thực nghiệm trước với vật liệu dùng. Khi thiếu thông tin như vậy, có thể
dùng bảng 2.5 để xác định bước đầu khối lượng đơn vị. Ngay cả khi việc đánh giá
khối lượng của 1yd
3
khó khăn, thành phần của hỗn hợp thường vẫn đủ chính xác để
cho phép điều chỉnh dễ dàng trên cơ sở các mẻ trộn thử .
Nếu muốn tính toán lý thuyết chính xác khối lượng của 1yd
3
, cú thể dùng công

3
.
Bước 8: Hiệu chỉnh mẻ trộn theo độ ẩm của cốt liệu
Thông thường, cốt liệu có thể bị ẩm và khối lượng khô của chúng phải được tăng
lên theo phần trăm lượng nước mà chúng chứa, cả nước bị hút và nước bỏm trờn mặt
ngoài. Lượng nước trộn thêm vào mẻ trộn phải được giảm đi bằng lượng nước tự do
trong cốt liệu, nghĩa là tổng lượng nước ẩm trừ đi lượng nước bị hút.
- Trong một số trường hợp cần thiết trộn cốt liệu ở điều kiện khô. Nếu độ hút
nước (thông thường được xác định bằng cách ngâm nước trong 1 ngày) lớn hơn
khoảng 1% và nếu cấu trúc rỗng bên trong các hạt cốt liệu làm sao để xảy ra hút nước
đáng kể trước khi xi măng bắt đầu vào ninh kết, có thể giảm nhanh đột sụt do giảm có
hiệu quả về nước trộn. Cũng vậy, tỷ lệ N/X có hiệu quả sẽ bị giảm đi do nước bị cốt
liệu hút trước khi ninh kết. Tất nhiên, điều đó giả định là các hạt xi măng không được
đưa vào các lỗ rỗng của các hạt cốt liệu.
Bảng 2.5. Đánh giá ban đầu về trọng lượng bê tông tươi.
Kích thước cực đại theo danh nghĩa
của cốt liệu lớn nhất
Dự tính về trọng lượng bê tông, lb/yd
3

in mm Bê tông không cuốn khí Bê tông cuốn khí
8
3
10 3840 3710
2
1
12,7 3890 3760
4
3
20 3960 3840

- Đánh giá lại lượng nước trộn yêu cầu cho 1yd
3
bê tông bằng cách nhân hàm
lượng nước trộn của mẻ trộn thử với 27 và sao đó chia tích số cho sản lượng của mẻ
trộn thử tính bằng ft
3
. Nếu độ sụt của mẻ trộn thử không đúng, cần tăng hoặc giảm
lượng nước đã xác định lại với liều lượng bằng 10lb đối với mỗi độ tăng hoặc giảm độ
sụt là 1in.
- Nếu hàm lượng khí mong muốn (đối với bê tông cuốn khí) không thực hiện
được, xác định lại hàm lượng phụ gia yêu cầu đối với hàm lượng khí thích hợp và
giảm hoặc tăng hàm lượng nước trộn ở mục (*) với liều lượng bằng 5 lb đối với độ
tăng hoặc giảm lương khí 1% của hàm lượng khí của mẻ trộn thử trước.
- Nếu khối lượng của 1yd
3
bê tông tươi đã xác định là cơ sở cho việc xác định
thành phần, đánh giá lại khối lượng đó bằng cách nhân khối lượng đơn vị tính bằng
lb/ft
3
của mẻ trộn thử với 27 và giảm hoặc tăng kết quả đó theo độ tăng hoặc giảm tỷ lệ
phần trăm trước đây của hàm lượng khí của mẻ trộn với 27 và giảm hoặc tăng kết quả
theo độ tăng hoặc giảm tỷ lệ phần trăm trước đây của hàm lượng khí của mẻ trộn đã
điều chỉnh từ mẻ trộn đầu tiên.
Khoa Quản lý Công Nghiệp và Môi trường Trang
25