1

PH NăM ă

U

1. Tínhăc păthi tăc aăđ ătƠi.
Bê tông là v t li u ph bi n nh t trong xây d ng nói chung và xây d ng
công trình th y l i nói riêng. Thành ph n bê tông có nh h

ng rõ r t đ n các

tính ch t c a bê tông m i tr n c ng nh bê tông đã đông c ng và có nh
h

ng đ n ch t l

tông tr

ng bê tông, nên c n ph i xác đ nh chính xác thành ph n bê

c khi ch t o và đ a vào s d ng. Cho đ n nay

nhi u ph

ng pháp thi t k thành ph n bê tông khác nhau,

ph bi n ph
dùng ph

các n


c dùng ph bi n không nh ng

Pháp mà còn

c trên th gi i nh Algierie, Maroc, Tunisie... Hi n nay Pháp và

Vi t Nam có quan h đ i tác chi n l

c và m t s công ty c a Pháp đã vào

Vi t Nam xây d ng m t s công trình. Hy v ng r ng trong t
v kinh t và khoa h c k thu t gi a hai n

ng lai quan h

c s ngày càng phát tri n. Vì v y

vi c nghiên c u ng d ng k thu t, công ngh xây d ng c a Pháp, trong đó
có thi t k thành ph n bê tông là v n đ c n thi t.

tài nghiên c u này mang

tính c p thi t nh t đ nh và có đi m m i.
2. M căđíchăc aăđ ătƠi.
T ng h p các ph
có ph

ng pháp thi t k thành ph n bê tông đã có, trong đó


Nghiên c u và ng d ng ph
Pháp, có xét đ n t l

ng pháp thi t k thành ph n bê tông c a

C
t i u đ đ t hi u qu cao h n.
D

5. N iădungăc aăLu năv n:
M đ u.
Ch

ng 1. T ng quan v bê tông, bê tông th y công và các ph

ng pháp

thi t k thành ph n bê tông.
Ch

ng 2. C s lỦ thuy t c a đ tài.

Ch

ng 3. Nguyên v t li u s d ng và PP nghiên c u thí nghi m.

Ch

ng 4. Thi t k thành ph n bê tông và thí nghi m bê tông.


H n h p nguyên li u m i nhào tr n xong đ
hay bê tông t

c g i là h n h p bê tông

i.

Trong bê tông c t li u đóng vai trò là b khung ch u l c. H xi m ng
(CKD) và n

c bao b c xung quanh h t c t li u đóng vai trò là ch t bôi tr n,

đ ng th i l p đ y kho ng tr ng gi a các h t c t li u. Sau khi c ng hóa, h xi
m ng g n k t các h t c t li u thành m t kh i

d ng đá và đ

tông. Bê tông có c t thép g i là bê tông c t thép. Bê tông đ

c g i là bê

c dùng r ng rãi

trong các công trình xây d ng, giao thông, th y l i. Bê tông dùng cho công
trình th y l i đ

c g i là bê tông th y công. Theo tiêu chu n Nhà n

(TCVN 8218:2009) [25], bê tông th y công đ
1.1.1. Theo v trí c a bê tông so v i m c n


4

+ Bê tông kh i không l n.
1.1.3. Theo v trí k t c u công trình:
+ Bê tông

m t ngoài;

+ Bê tông

bên trong.

Nh v y bê tông th y công có khi ti p xúc v i n
không ti p xúc v i n

trên khô

c; khi đó bê tông th y công c ng có yêu c u gi ng nh

bê tông cho công trình xây d ng.
thành ph n bê tông

c và có khi

tài lu n v n này nghiên c u thi t k

trên khô không ti p xúc v i n

c.


thành ph n bê tông theo m t ph
D

ng đ

ng ho c theo

ng pháp quy đ nh nào đó.

ng pháp thi t k thành ph n bê tông đ

cs

c gi i thi u trong nhi u tài li u [1,2,3,5,7,8,28,32,

34,35,36,39]:
1.2. Cácăph
1.2.1. Ph

ngăphápăthi tăk ăthƠnhăph năbêătông.
ng pháp tra b ng.

ây là ph

ng pháp đ n gi n đ

c đ a vào Tiêu chu n Vi t Nam

(TCVN) và m t s tài li u khác [4,28]. D a vào nh ng b ng l p s n, tra ngay

ng pháp th c nghi m hoàn toàn.

ng pháp này đ

c vi t trong tài l u [1] và đ

trình có quy mô to l n (kh i l

c dùng cho các công

ng công trình trên 5.000m3) ho c nh ng b

ph n có tính ch t quan tr ng và mu n có tính toán chính xác v v t li u s
d ng. Khi đó đ xác đ nh các thông s thi t k không dùng các công th c,
b ng và bi u đ l p s n mà hoàn toàn d a vào s li u th c nghi m trên v t
li u s d ng cho bê tông công trình. Tr
l p các quan h , v ra đ

c h t thông qua hàng lo t thí nghi m

ng bi u di n th c nghi m, r i c n c vào các quan

h đã l p đ thi t k thành ph n bê tông.
Thông th

ng c n xác đ nh các quan h c b n sau đây.

- Xác đ nh m c ng m cát t i u;
- Xác đ nh quan h gi a đ ch u l c c a bê tông v i t l
- Xác đ nh l

ng n

c dùng và xi m ng c đ nh). Qua thí


6

nghi m l u ng ( s t Sn) s
quan h m c ng m cỏt ( m

c cỏc tr s khỏc nhau c a Sn. V bi u

C
) v i l u ng Hỡnh 1.1. M c ng m
CD

cỏt no cho Sn l n nh t thỡ ú l m c ng m cỏt t i u. Lm nhi u nhúm nh
N
thay i c ng s tỡm
X

v i nh ng l

ng dựng xi m ng v n

c nh ng m c ng m cỏt t i u ng

c khỏc nhau.
X


ng dựng xi m ng v n

quan h m c ng m cỏt v i l
ng v i l

c khỏc nhau. V bi u

ng dựng xi m ng (Hỡnh 1.2). M c ng m cỏt no

ng dựng xi m ng ớt nh t s l m c ng m cỏt t i u.


§é l- u ®éng

C- êng ®é bª t«ng

Sn

R 28

7

X1
X/N

Tû lÖ (X/N)

Hình 1.3: Bi u đ quan h

X


X
khác nhau ( ng v i m c ng m cát t i u).
N

úc m u v i m i lo i h n h p bê tông đó, r i thí nghi m đ xác đ nh R28
c a bê tông. Các t s
quan h R 28

X
khác nhau s cho tr s R28 khác nhau. V bi u đ
N

X
(Hình 1.3).
N

+ Tìm quan h gi a đ l u đ ng Sn và l

ng dùng xi m ng:

s t c a bê tông là hàm s ph thu c vào m c ng m cát, t s
thu c vào mác bê tông và ph thu c vào l
M c ng m cát đã tìm đ
tông nh t đ nh (t l

c

X
(ph

X nh trong Hình 1.4.

ng bi u di n quan h gi a Sn

V i m i mác bê tông làm thí nghi m t
quan h gi a đ l u đ ng v i l

ng t , l p đ

c t ng bi u đ

ng xi m ng cho t ng mác bê tông khác nhau.

Nh v y ta đã làm xong vi c l p các quan h gi a các thông s c a bê
tông. Mu n tính toán thành ph n c a bê tông theo ph

ng pháp này, s d ng

các đ th đó nh sau:
u tiên t đ l u đ ng do thi công yêu c u, dùng bi u đ Hình 1.4

tra đ

cl

ng dùng xi m ng cho 1m3 bê tông.

- T mác bê tông yêu c u, dùng bi u đ Hình 1.3, tra ra t s
tính đ


ây là ph

c đ c p trong giáo trình v t li u xây d ng đ u tiên

i h c Th y L i [1].
ng pháp d a trên nguyên t c là t ng th tích tuy t đ i riêng

r c a các v t li u thành ph n ph i b ng đ n v th tích h n h p c a bê tông.
Nh v y coi h n h p bê tông hoàn toàn đ c.
đây khi tính toán thành ph n bê tông, có th bi u th b ng l
li u thành ph n nh : Xi m ng; N

ng v t

c; Cát; á dùng cho 1m3 bê tông hay bi u


9

di n t l gi a các thành ph n trong đó l y kh i l
ph

ng pháp này các b
B

ng xi m ng b ng 1. Theo

c tính theo th t nh sau:

că1: Xác đ nh t l


ng, Mpa;

- Rx là mác xi m ng, Mpa.
Các công th c trên bi u th quan h tuy n tính gi a R28
l

N
(ng
X

cl it l

X
). V i các công trình nhà c a thì t l
N

không có h n ch nghiêm kh c, nh ng không nên v
công trình th y l i, đ

X
. Xác đ nh t
N
N
thông th
X

t quá 0,85. Còn v i các

ng sá, c u c ng, thì c n ph i nâng cao tính b n, kh


ng n

cđ

X
.
N

c


3

L- îng n- íc trong 1m hçn hîp bª t«ng

10

d
c
b
a

§é sôt bª t«ng (Sn), cm

Hình 1.5: Bi u đ tra l

ng n

c tr n cho 1m3 h n h p bê tông.


- N u dùng đá d m, l

ng n

c dùng ph i t ng thêm 10 lít;

- N u dùng cát nh , l

ng n

c dùng t ng thêm 10 lít;

- N u dùng cát l n, l

ng n

c dùng gi m đi 10 lít;

- N u X có pha ph gia khoáng ho t tính c ng ph i t ng thêm 10 lít;


11

- Khi t l

C
= 1 c ng t ng n
D


có Dmax (mm)

s t Ch s đ
Sn

công tác

(cm)

(giây)

0

Ghi chú
10

20

40

150-200

145

130

120

0


- á d m thêm 10l.

0

15-30

175

160

145

Sau khi tra đ
N. L

cl

ng xi m ng tính đ

trong B ng 1.2. N u l
thì áp d ng l
h nl

ng n

c, tính đ

cl

ph i t ng l

ng xi m ng tính toán nh

ng xi m ng t i thi u đ tính


12

B ng 1.2: L

ng xi m ng t i thi u, kg/m3.

i u ki n làm vi c c a k t c u
công trình
Tr c ti p ti p xúc v i n
B nh h

c

ng c a m a gió mà

không có thi t b b o v
Không b nh h
B

ng c a m a gió

că3: Tính l

Các l



ng cát, đá có th tra trong b ng có s n, ho c dùng ph

tính toán.
M c ng m cát có th tra b ng nh ng th
m

ng tính s b nh sau:

 .r . c
C

.100% ;
C  D r . c   d

Trong đó:
- m: M c ng m cát, %;
- r:

C
)
CD

r ng c a đá. r 

Vrd
, %;
Vd

- Vrd: Th tích r ng c a đá, dm3;

D

Sau khi tính đ

c m c ng m cát ho c t l

c t li u và kh i l
t ng kh i l
s tính đ

C
, tính th tích tuy t đ i c a
D

ng riêng c a c t li u h n h p cát và đá t đó s tính đ

ng cát và đá (C+D). Bi t đ
c hàm l

c C+D và tr s

C
hay t l
D

c

C
CD


c dùng cho 1m3 bê tông.

c th tích tuy t đ i c a h n h p c t li u cát và đá nh sau:
Vc  Vd  1000  (Vx  Vn )  1000  (

T xi m ng và n
xác đ nh đ

cl

c tìm đ

ng C và D.

c

X

x

 N) ;

trên k t h p v i t s

C
C
ho c
s
D
CD


c và xi m ng cho t i khi đ t đ s t yêu

c và xi m ng đ gi cho t l

t quá yêu c u thì ph i gi m n

- Ki m tra c
ph n bê tông đã đ

X
không đ i). N u
N

c.

ng đ c a bê tông Rb: úc m u đ th c
c hi u ch nh. Thông th

ng đ v i thành

ng thì R28 c a m u không b ng

mác bê tông thi t k (Rtk), nh ng c ng có nh ng tr

ng h p sai khác nh sau:

+ R28
+ Tính l

ng

ng th tích c a bê tông (  b ).

ng v t li u dùng cho 1m3 bê tông: X 

Xmt
.1000
Vmt

Trong đó:
- X: L

ng xi m ng (Kg) dùng cho 1m3 bê tông đã đ t Sn yêu c u;

- Xmt: L

ng xi m ng (Kg) dùng cho 1 m tr n BT đã đ t Sn yêu c u;

- Vmt: Th tích m tr n (lít);
- Các lo i v t li u khác (C, D, N) c ng tính t
Sau khi đã tính đ

cl

ng t nh v y.

ng X, C, D, N có th đ c p ph i nh v y,

c đ a vào TCVN 4453-87 [14] và đ

li u [7,8,28]. Ph

ng pháp này c ng là ph

n

c đây và
c ta nhi u

c vi t trong nhi u tài

ng pháp thi t k thành ph n bê

tông k t h p tính toán v i th c nghi m đ đi u ch nh thành ph n. C s đ
tính toán lỦ thuy t là t ng th tích tuy t đ i c a các v t li u thành ph n b ng
th tích c a h n h p bê tông, chính vì v y ph
pháp th tích tuy t đ i t
N i dung c a ph
B

ng t nh ph

ng pháp này c ng là ph

ng pháp vi t

ng pháp này bao g m các b


 0,5) V i
N
N

ng dùng công th c (1) và tính đ

c:

R
X
 b  0,5 ;
N A1.Rx

i v i bê tông mác cao, dùng công th c (2) và tính đ

c:

R
X
 b  0,5 ;
N A2 .Rx

Trong đó:
- Rb: Mác bê tông yêu c u, Mpa;
- Rx: Mác xi m ng, Mpa;
- A1, A2: H s ph thu c vào ch t l

ng c t li u, tra trong B ng 1.3.

B ng 1.3: B ng tra h s A1, A2 ph thu c vào ch t l

0,55

0,37

B
Th

că2: Xác đ nh l

ng n

c tr n.

ng d a vào ch tiêu tính công tác (đ s t, đ c ng) c a h n h p bê

tông. Tuy nhiên đ xác đ nh chính xác l

ng n

c s b c n d a vào các đ c

tính c a các v t li u s d ng nh xi m ng, cát, s i hay đá d m. Vi c xác đ nh
l

ng n

c c n dùng th

ng d a vào b ng tra ho c bi u đ Hình 1.6.



180
170
160
150
140
130
120

0

4

b)

§é l- u ®éng Sn, cm

9

18

22

27

31

§é cøng, §c (gi©y)

Hình 1.6: M i quan h gi a đ s t (Sn), đ c ng (

c xác đ nh theo công th c X  ( ).N , (kg).

ng xi m ng v a tính đ

cv il

c quy đ nh trong B ng 1.4 và dùng tr s l n h n.
B ng 1.4: L

ng dùng xi m ng t i thi u.

i u ki n làm vi c c a k t c u công trình
Tr c ti p ti p xúc v i n
B nh h
ph

Ph

B ng Máy

265

240

250

220

220



c



D

d



X

x

c coi nh đ c ch c

ng trình th tích tuy t đ i:

 N  1000  Vb ;

H n h p v a xi m ng cát l p đ y các l r ng c a c t li u l n và bao b c
m t l p m ng và kín trên b m t các h t c a nó, có k đ n h s d v a ho c
h s tr

t (  ). T đó có công th c sau:
C

c


c xác đ nh b ng cách tra bi u đ Hình 1.7.
3

/m
Kg
0
0
=6

X

500

1,5

HÖ sè tr- ît 

400
1,4

350

300

1,3

1,2

1,1
0,2


d

d

X

D

L

ng dùng c t li u nh : C  (1000 

B

că5: Ki m tra b ng th c nghi m và hi u ch nh thành ph n tính toán.

x



d

 N).c ;

Trong thi t k s b dùng m t s b ng tra và bi u đ . ây là các s li u
t ng h p t th c nghi m trên m t s v t li u, có th sai khác v i v t li u ta
dùng cho thi t k thành ph n bê tông, nên sau khi tính toán s b c n ph i
ki m tra tính công tác (đ s t), c
có th ph i hi u ch nh l

ng cát, đá đ

cl

ng xi m ng và

c tính nh sau:

ng dùng đá theo th tích x p không ph i xác đ nh, mà l y ví d b ng

900 lít (coi nh trong 1m3 có 900 lít đá
tính đ

ng c a

ng.

ng pháp th tích tuy t d i, t c là đ u tiên tìm đ
c, sau đó l

ng

tr ng thái x p t nhiên). Do đó ta

c kh i đá ph i dùng cho 1m3 bê tông là:
D  Vd . d  900. d ;

xác đ nh l

ng cát ta xác đ nh làm sao cho l

c kh i l

Vc
; m t khác v i Vd=900 lít, xác đ nh
Vd

ng cát cho 1m3 bê tông ( C  Vc . c ).

Nh v y v i m i giá tr K ta l i tìm đ
T 3l

cm tl

ng dùng cát khác nhau.

ng dùng cát ng v i 3 giá tr K khác nhau (t c K=1; K=1,1; K=1,2)

v bi u đ quan h ta xác đ nh đ

cl

ng dùng cát h p lỦ nh t. ó là l

ng

dùng cát mà bê tông dùng ít xi m ng nh t khi c 3 h n h p đ u ph i đ m b o
đ l u đ ng (đ s t) nh nhau.
n đây ta tính đ

c l


că1. Xác đ nh đ

c sau đây:

ng kính l n nh t c a c t li u Dmax:

ng kính l n nh t c a c t li u đ

c xác đ nh theo B ng 1.5. Theo đó

Dmax c ng ph i phù h p v i chi u dày t i thi u c a l p b o v c t thép (Cmin)
và tùy thu c vào tính xâm th c c a môi tr

ng B ng 1.6.


21

B ng 1.5:

ng kính l n nh t c a c t li u.
Dmax

c tính c a k t c u bê tông

S i

e - Kho ng cách n m ngang c a c t thép


ng.
Cmin

Dmax

Xâm th c m nh

4 cm

 0,8C

Xâm th c trung bình

2 cm

 1,25C

Xâm th c y u

1 cm

 2C

B

că2: Xác đ nh l

Xác đ nh t s

ng xi m ng:

- G: H s ch t l

ng c t li u.


22

Giá tr g n đúng c a G đ
bê tông đ

c tra theo B ng 1.7 (th

c rung ép t t).
B ng 1.7: H s ch t l

Ch t l

ng c t li u.

l nc ah t

ng

Nh

Trung bình

L n

Dmax  16mm  25mm


D a vào t s
đ

ng gi thi t h n h p

X
và Sn (cm) cho tr
N

c, l

ng xi m ng có th xác đ nh

c theo bi u đ Hình 1.8.
X/N
2.6
2.4
3

L- îng xi m¨ng Kg/m
400+Phô gia hãa láng
(Fluidifiant)

2.2
2.0

400

1.8


ng xi m ng vào t l

X
và đ s t Sn.
N


23

Theo tiêu chu n NFP 18-305-“Bê tông đúc s n” c a Pháp, l
m ng tìm đ

c ph i l n h n l

ng xi m ng t i thi u đ
Xmin 

ng xi

c xác đ nh nh sau:

250  B
;
5
D

Trong đó:
- B: Mác bê tông, kg/cm2;
- D:


63

80

100

mm
5

D

1,38 1,45 1,52 1,59 1,66 1,74 1,82 1,90 2,00 2,09 2,19 2,29 2,40 2,51

B

că3: Xác đ nh l

T l
l

ng n

ng n

ng xi m ng (X) và t s

X
tìm đ
N


ng v i c t li u khô có Dmax=25mm; n u

c c n ph i đi u ch nh, t ng ho c gi m, ph thu c

c tra trên Hình 1.9.


24

+15%
+10%
+5%
0%
-5%
-10%
-15%
2

10

16

25

40

Hình 1.9: Bi u đ xác đ nh l
N u c t li u b



c c n gi m l/m3

c t li u

Cát 0/5

S i 5/12,5

S i 5/20

S i 20/40

Khô

0 - 20

Không đáng k

Không đáng k

Không đáng k

m

40 - 60

20 - 40

10 - 30

ng c p ph i h t c t li u, s d ng b sàng tiêu chu n:

0,080; 0,100; 0,125; 0,160; 0,200; 0,250; 0,315; 0,40; 0,50; 0,63; 0,80; 1,00;


25

1,25; 1,60; 2,00; 2,50; 3,15; 4,00; 5,00; 6,30; 8,00; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5;
40; 50; 63; 80mm.
Ghi chú:
Các m t sàng đ

c g ch chân trùng v i b sàng đ

c dùng trong

TCVN 7570:2006.
ng c p ph i chu n

Hình 1.10 đ

c xây d ng trên c s h t c t li u

th c t có Dmax gi thi t b ng 20mm; nó đ

c xác đ nh b i 3 đi m OAB.

i m O có t a đ O (0,08;0). i m B có t a đ B (Dmax; 100). i m A có t a
đ đ