nghiên cứu ảnh hởng của tỷ lệ n/x
v hm lợng muội silic đến chất lợng
Bê Tông Cờng Độ Cao pgs. ts Phạm duy hữu
Bộ môn Vật liệu xây dựng - ĐH GTVT
Tóm tắt: Bi báo trình by về vai trò của tỷ lệ N/X v sử dụng muội silic đến chất lợng
của bê tông cờng độ cao; các đặc tính cơ bản của bê tông cờng độ cao v áp dụng bê tông
cờng độ cao.
Su mmary: The report prointed out the role W/C ratio and using silica fume to affect
quality of high - strength concrete; base characteritics of high - stength concrete and the
applications of ones.
1. Mở đầu
Bê tông chất lợng cao là một thế hệ bê
tông mới thể hiện sự tiến bộ trong công nghệ
vật liệu kết cấu xây dụng. Xét về cờng độ
chịu nén thì đó là bê tông cờng độ cao.
Tuy nhiên loại bê tông này có nhiều
phẩm chất đợc cải thiện nên gọi là bê tông
chất lợng cao.
Bê tông chất lợng cao đợc gọi tắt theo
tiếng Anh là HPC (High Performace con-
cretes). Theo tiếng Pháp là BHP (BET0NS A
HAUTE PERORMANCES) là loại bê tông có
cờng độ chịu nén tuổi 28 ngày, lớn hơn
60 MPa, với mẫu thử hình trụ có D = 15 cm,
H = 30 cm. Tốc độ phát triển cờng độ theo
thời gian nh sau:
Sau 24 giờ R
b

Bê tông cờng độ cao loại 1 đợc tạo
thành theo hớng giảm tối đa tỷ lệ N/X; N/X
có thể chỉ còn là 0,21. Khi đó ta có thể giảm
tối đa lợng nớc thừa trong bê tông, vì vậy bê
tông sẽ có độ rỗng là nhỏ nhất và độ đặc là
cao nhất. Bê tông sẽ trở nên rất khô, để đảm

bảo độ công tác phải thêm vào bê tông các
phụ gia siêu dẻo với thành phần từ 1 - 1,5
lít/100 kg, phụ gia siêu dẻo có thể gốc
Naflalen Sunfua, linô sunfat hoặc các gốc
khác.
Phụ gia này cho phép bớt nớc từ 0,2
0,3 lần và với xi măng mác 550 của Pháp
hoặc Mỹ có thể chế tạo bê tông có mác M 70
MPa. Và xi măng PC 40 Việt Nam có thể có
thể chế tạo bê tông M 60 MPa [3].
Để thực hiện cơ chế giảm độ rỗng có thể
dùng các phụ gia Polime hai hoặc ba thành
phần, có thể hoà tan trong nớc, cho phép có
đợc bê tông M60 - M70 và có độ chống thấm
đến B 28 [2].
1.2. Bê tông cờng độ cao sử dụng
muội silic
Bê tông cờng độ cao sử dụng muội silic
có tỷ lệ N/X thấp (có thể đến 0,23), để cải tiến
độ công tác có thể sử dụng phụ gia siêu dẻo
và chất làm chậm. Tuy nhiên để cải thiện cấu
trúc bê tông nhằm cải thiện chất lợng bê
tông phải đa vào bê tông phụ gia muội silic.

mịn có tỉ lệ diện tích bề mặt 20 000 m
2
/kg, có
đờng kính khoảng1m (nhỏ hơn khoảng 100
lần so với hạt xi măng). Hàm lợng MS = 5 -
15% (X). Khi tăng hàm lợng mội silic cờng
độ bê tông có thể đạt đến 100 - 150 MPa.
Hàm lợng xi măng Poóc lăng từ PC 40
trở lên từ 400 - 550 kg/m
3
bê tông, cốt liệu mịn
thông thờng là cát tự nhiên có mô đun độ lớn
M
k
từ 2,8 - 3,2 phù hợp với tiêu chuẩn Việt
Nam hoặc Quốc tế.
Cốt liệu thô cho bê tông cờng độ cao
nên chọn từ 9,5 mm - 25,4 mm (theo tiêu
chuẩn Mỹ) và từ 10 - 20 mm theo tiêu chuẩn
Việt Nam, có cờng độ lớn hơn khoảng 1,2 lần
cờng độ bê tông yêu cầu. Tuy nhiên các tiêu
chuẩn Quốc tế không có quy định cụ thể về
vấn đề này.
Trong bê tông cờng độ cao do lợng
phụ gia muội si líc (MS) lớn nên thay lợng
xi măng bằng lợng chất kết dính (CKD),
CKD = X + MS.
Tỉ lệ nớc xi măng hoặc tỉ lệ N/C KD
thờng là từ 0,23 - 0,35. Độ sụt của bê tông
theo Côn Abram yêu cầu từ 10 đến 20 cm. Để

166 144 122
163
2 Xi măng loại I, lg/m
3
360 564 421
575
3 Tro bay loại C, kg/m
3
150 0 0
0
4 Silika fume, kg/m
3
0 89 42
57,5
5 Cốt liệu lớn kg/m
3
1052 1068 1265
1160
6 Cốt liệu nhỏ kg/m
3
683 593 652
640
7 Chất làm chậm 1,01 1,47 0
0
8
Phụ gia siêu dẻo
L/m
3
2,54 10,12 4,21
6,65


Hình 1. Quan hệ cờng độ v biến dạng bê tông
CĐC theo đề nghị của BAEL.
Mô đun đàn hồi của bê tông cờng độ
cao có quan hệ với cờng độ chịu nén theo
công thức nh sau:
E
bj
= 11000(R
bj
)
1/3
(Pháp)
hoặc:
E
j
= 3320
bj
R
+ 690 , MPa
(ACI 318). Mẫu hình trụ;
R
bj
cờng độ chịu nén bê tông ở


3
bj2b
10).R025,05,4(

=
3 - 3,5.10
-3

b
f
ci
/1,5
0
1
Trị số 0,8y
u
để tính ứng suất cho bê tông
thờng. Khi bê tông có R
bj
60 MPa thì chỉ
còn là: .y
u
trong đó:
cj
f025,05,4
7,0
1

=

2/3
khi R
bj
60 MPa
Các tính chất cơ học trên tạo ra mô hình
cơ học để thiét kế kết cấu BTCT dùng bê tông
cờng độ cao.
4. Phơng pháp lựa chọn tỷ lệ N/X
v lợng muội silic
Phơng pháp thiết kế thành phần có thể
tiến hành theo TCN của ngành GTVT 2001;
hoặc AIC 363R - 1992 hoặc theo các phơng
pháp theo TCVN nhng cần cải tiến một chút
công thức dự báo cờng độ bê tông. Công
thức Bôlômây - Ckram - ta - ép có thể đợc
cải tiến một chút công thức sau:
R
b
= A
1
.R
x
. K
S








Các ngôi nhà từ 43 - 76 tầng ở Bắc Mỹ
đều dùng bê tông 62 MPa. Các ngôi nhà ở
Chicago từ năm 1976 - 1990, tầng từ 50 - 70
cờng độ bê tông đến 80 MPa. Các ngôi nhà
ở Tôkiô, Cleveland vào năm 1990 - 1995
cờng độ bê tông đến 97 MPa. Sự phân phối
cờng độ bê tông theo tầng nh sau: Tầng 0
đến tầng 25 bê tông 75 - 90 MPa, kích thớc
cột 48 x 48 in, 18 x 54 in. Tầng 25 - 40 bê
tông 60MPa. Tầng 60 - 75 bê tông 40 MPa,
S
= 1,8.
Hệ số K
S
chính xác có thể phải làm theo
nhiều thực nghiệm.
- Để xác định tỷ lệ N/X theo ACI 363 - R:
Căn cứ vào R
y/c
của bê tông (R
y/c
= 1,1Rb) và
đờng kính lớn nhất cốt liệu, M
k
của cát để
chọn tỷ lệ X/N theo bảng có sẵn.
- Xác định tỷ lệ X/N theo công thức
TCVN cải tiến: Căn cứ vào chất lợng cốt liệu
xác định A, căn cứ vào Rx và dự kiến hàm

tông DUL mác 50.
Trong xây dựng cầu từ năm 1970 đến
nay đã áp dụng bê tông cờng độ cao cho các
cầu lớn BTCT dự ứng lực: Năm 1970 ở Nhật,
mác bê tông phổ biến là 60 MPa. ở Pháp
năm 1989 mác bê tông là 60 MPa. Các đờng
cao tốc đến Akkăgawa, Octanabe ở Nhật Bản
dùng bê tông 70MPa. Các cầu của Đức,
Hà Lan vào năm 1992 - 1995 đã dùng bê tông
60 - 80MPa, kết cấu ở Pháp chủ yếu dùng
M80 - 100.

Từ các nghiên cứu trong nớc và trên thế
giới đã cung cấp đủ các cơ sở khoa học để áp
dụng bê tông cờng độ cao vào xây dựng nhà
và công trình giao thông. Loại bê tông này có
triển vọng và nên áp dụng sớm. Giá thành vật
liệu bê tông tăng khoảng 15%, tuy nhiên tổng
giá thành công trình có thể giảm so với khi sử
dụng bê tông thông thờng.
Trong ứng dụng bê tông cờng độ cao
cần tránh khuynh hớng dùng bê tông cờng
độ cao cho các dạng kết cấu cũ. Việc đó
không mang lại hiệu quả rõ ràng do mô hình
làm việc của kết cấu không thoả đáng. Xu thế
sử dụng bê tông cờng độ cao trong cầu là sử
dụng các kết cấu dạng hộp mỏng,kết cấu dàn
bê tông cốt thép dự ứng lực, dạng dầm chữ T
có khẩu độ lớn hơn. Theo kết quả nghiên cứu
cho thấy có thể tiết kiệm đợc 30% khối lợng

BTCT dự ứng lực và các kết cấu cầu chiều
cao kiến trúc thấp, đòi hỏi thanh mảnh, các
kết cấu cột chịu nén cao, chịu tải trọng động
lớn.

Tài liệu tham khảo
[1] Phạm Duy Hữu. Vật liệu xây dựng mới. NXB GT,
2002.
[2] Phạm Duy Hữu - Bê tông cờng độ cao. Báo
cáo đề tài NCKH cấp Bộ Giáo dục và Đào tạo,
1999.
[3] High perrfomance concrete: properties and
applications. S. P. Shah, 1995 - USA.
[4] State of the Report on high - Strength concrete
(Báo cáo trình độ phát triển khoa học kỹ thuật về
bê tông cờng độ cao) - ACI-363-92-1988.
[5] Fracois de Larrad. Extension du domaine
dapplication des reglements de calcul BAEL/BPEL
aux betons à 80 MPa. LCPC Paris 1996.
[6] Proposition d annexe beton à hantes
Performances du Règlement BAEL. L.P.C -
Paris - 2000
Ă