Những khái quát mới về bê tông
mô hình vật liệu v tính toán PGS. TS. phạm duy hữu
Bộ môn Vật liệu xây dựng - ĐH GTVT
Tóm tắt: Bi báo giới thiệu các kết quả nghiên cứu về quan niệm mới về bê tông, trong đó
đề cập đến vấn đề nghiên cứu ton diện về vật liệu, bố trí kết cấu, mô hình tính toán v độ tin
cậy của bê tông.
Summary: This article presents the results of a research on new concepts of concrete,
including all - sided research on materials, arrangement of structure, models of calculation and
reliability of concrete.

Mở đầu: Ngày nay bê tông và bê tông
cốt thép là loại vật liệu chính dùng trong xây
dựng cầu đờng. Bê tông và bê tông cốt thép
ngày càng phát triển và có những tiến bộ
đáng kể về mặt chất lợng. Để theo kịp sự
thay đổi đó cần có những khái quát mới và
thay đổi cơ bản về phơng pháp tính toán và
thiết kế. Bài viết này xin trình bày về một cách
tiếp cận mới với bê tông bằng các khái niệm
tổng quát hơn về mác bê tông, phơng pháp
nghiên cứu, thiết kế kết cấu và phơng pháp
mô hình hoá thực nghiệm.
Cần có sự phân biệt rõ ràng về các loại
bê tông, vì đây là loại vật liệu ngày càng khác
biệt nhau và sự so sánh nó với các vật liệu
khác nhau nh thép và vật liệu chất dẻo cũng
đợc đặc biệt chú ý khi chọn vật liệu và kết
cấu.

rõ về bê tông thờng (TCVN), còn các tiêu
chuẩn cho bê tông đặc biệt thì cha đầy đủ. ở

Việt Nam mác bê tông thông thờng đợc sử
dụng là 15, 20, 30, 40 và một số công trình
mác 50 - 70. Độ tin cậy đạt đợc chỉ với mác
30 - 50 (M30 - M50).
Yêu cầu về mác bê tông càng ngày càng
tăng và cấp thiết do việc xây dựng các cầu
BTCT lớn có khẩu độ tăng 50 m đến 130 m
(sông Gianh, cầu Thanh Trì ) và các cầu dây
văng với nhịp từ 350m (cầu Mỹ Thuận) đến
550 m(cầu Cần Thơ).
Về đờng ôtô, nhà nớc đang yêu cầu
chuyển dần một phần kết cấu mặt đờng từ
bê tông atphan sang bê tông xi măng, để đảm
bảo các yêu cầu về độ ổn định với nớc, tăng
độ dính bám bánh xe với mặt đờng và yêu
cầu về khai thác đờng cho miền núi.
Việc nghiên cứu và ứng dụng bê tông
cờng độ cao là rất cần thiết.
Bê tông cờng độ cao phải đảm bảo yêu
cầu dễ thi công (có độ sụt từ 10 - 20 cm) và
cờng độ chịu nén cao từ 600 - 800 daN/m
2

(M60 - M80).
Bê tông cờng độ cao sẽ hy vọng tạo ra
đợc những kết cấu mới với kích thớc công
trình nhỏ hơn, chịu đợc các tác động phức

luật phải xét đến các yếu tố có tính quyết định
trong việc lựa chọn quan niệm và những đặc
điểm riêng về phẩm chất của các vật liệu khác
nhau.
Trong số các vật liệu xây dựng, bê tông
chiếm một vị trí đặc biệt, không phải chỉ do bê
tông là vật liệu đợc dùng phổ biến nhất trên
thế giới từ lâu hiện này và sau này mà trớc
hết vì nó có nhiều tiến bộ và đã đạt đợc: các
loại bê tông có phẩm chất cao (về mặt cơ lý)
và đã đợc áp dụng có hiệu quả vào nhiều
dạng công trình.
Đối với ngời nghiên cứu cũng nh đối
với ngời kỹ s, sẽ là sai lầm khi tin rằng có
một mô hình phẩm chất chung của bê tông,
mô hình chung để phục vụ cho việc xử lý tất
cả những vấn đề kỹ thuật của các kết cấu. Sẽ
không có một cơ hội để đạt đợc một mô hình
tốt nếu không phân tích các nhu cầu khác
nhau của kết cấu.
Về bê tông cần đặc biệt lu ý đến 9 vấn
đề sau:
1. Lựa chọn thiết kế mặt cắt kết cấu
Các tính toán liên quan đến sự an toàn,
thờng sử dụng các lý thuyết tính toán kết cấu
dựa vào cơ học môi trờng liên tục, sức bền
vật liệu.

Nếu vật liệu hoàn toàn đàn hồi khi đó chỉ
cần xét đến các tính chất của vật liệu là đủ

(từ biến) để dự kiến đợc sự tổn thất ứng suất
trớc và hậu quả của nó đối với kết cấu. ở
Việt nam hiện nay các số liệu và phơng pháp
tính đều đợc áp dụng theo các tiêu chuẩn
nớc ngoài. Nh vậy vấn đề cấp thiết là phải
xác định các thông số vật liệu và lựa chọn
phơng pháp tính thích hợp. Bê tông cờng độ
cao có biến dạng theo thời gian thấp (khoảng
50% so với bê tông thờng). Vì vậy sử dụng
bê tông cờng độ cao cho kết cấu bê tông
ứng suất trớc là thích hợp.

Rất cần những sự hiểu biết rõ ràng về
hoạt động toàn bộ và cục bộ của kết cấu.
ở
những kết cấu truyền thống đợc gắn với các
lý thuyết cơ học truyền thống trong trờng hợp
này tính toán theo phần tử hữu hạn, đàn hồi
tuyến tính là đủ. Trong các trờng hợp khác
gắn liền với các hiện tợng vật lý (co khô, dãn
nở nhiệt ) việc tính toán khi đó phải xét đến
các hiện tợng vật lý và mô tả hiện tợng (các
biến đổi theo thời gian, các gradien ). Một ví
dụ nổi bật là mặt đờng bằng bê tông cốt thép
liên tục (BAC): Sự tối u hoá cốt thép chỉ làm
giảm bớt sự phân bố các vết nứt, tuy nhiên sẽ
rất khó khăn khi trình bày một cách minh bạch
mô hình kết cấu, sự nứt nẻ, vị trí và sự mở
rộng vết nứt và đề ra đợc các biện pháp sửa
chữa chính xác. Vấn đề tính toán không gian

có những loại bê tông mới chất lợng cao nh:
bê tông Polime, bê tông cốt sợi chất lợng
cao
8. Chuẩn đoán bệnh v lựa chọn các
phơng pháp sửa chữa
Vấn đề này cần đợc đặc biệt quan tâm
ngay cả đối với việc bảo dỡng và duy tu các
công trình bằng bê tông cốt thép. Con đờng
tốt nhất của phơng pháp là sự kiểm nghiệm
tìm kiếm mô hình, tùy theo thực nghiệm của
chúng ta, để nhận ra nguyên nhân hoặc cơ
chế nguồn gốc gây nên sự bất ổn.
Cơ chế này luôn là duy nhất và chỉ đợc
biết đến khi nó đã ở mức độ cao hoặc đợc
xuất hiện bởi nhiều nhân tố đặc biệt. Khi xác
định cha chính xác cơ chế này việc khôi
phục lại hoặc củng cố lại kết cấu sẽ thiếu độ
tin cậy vì không thể dự đoán chính xác đợc
kết quả của việc sửa chữa cũng nh việc phát
triển của h hỏng tiếp theo. Khi đó việc sửa
chữa sẽ phải làm nhiều lần.
9. Lựa chọn mô hình thí nghiệm v
kiểm nghiệm
Mô hình dự đoán hoặc mô hình tiên đoán:
Các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm
đa ra các kết quả dựa trên kích thớc của
mẫu thử, tỷ lệ của các phần tử kết cấu thử,
kích thớc của mẫu vật liệu. Đối với vật liệu bê
tông có những đặc tính rất khác nhau về quá
trình thuỷ hoá của xi măng cũng nh sự rắn

cần nghiên cứu bê tông theo con đờng
nghiên cứu toàn diện.
2. Tính toán kết cấu chịu nhiều tác dụng,
xét đến tính phi tuyến, làm việc không gian và
chung với môi trờng là cần lu lu ý.
3. Mô hình tính toán, mô hình hoá vật liệu
và kết cấu sẽ tạo ra độ tin cậy cao hơn cho
các thí nghiệm và tính toán.
Tài liệu tham khảo
[1] Phạm Duy Hữu. Vật liệu mới - Nhà xuất bản
GTVT - Hà Nội, 2002.
[2] Phạm Duy Hữu. Lý thuyết bê tông và thép. Đại
học GTVT, 2000.
[3] Hội nghị thế giới về mô hình hoá kết cấu bê tông
và vật liệu. Paris, 2001 Ă