Nghiên cứu ảnh hưởng của tổ hợp phụ gia khoáng và sợi
đến một số tính chất của bê tông cường độ siêu cao
Research on the impact of combination of mineral and fiber additives to some properties of ultra high strength concrete
Đỗ Trọng Toàn, Vũ Hải Nam, Trần Sinh

Tóm tắt
Bài báo này trình bày kết quả nghiên
cứu ảnh hưởng của tổ hợp phụ gia
khoáng từ tro bay, silica fume và nano
silica cùng với sợi thép phân tán đến
một số tính chất của bê tông cường độ
siêu cao như cường độ chịu nén và chịu
uốn, tính thấm nước và biến dạng co
ngót,... Qua đây có những phân tích,
đánh giá kết quả có được và đề xuất
hướng nghiên cứu tiếp theo.
Từ khóa: Bê tông cường độ siêu cao (UHSC);
tổ hợp phụ gia khoáng; sợi thép phân tán.

Abstract
This paper presents the research results
on the impact of combination of mineral
additives from fly ash, silica fume and
nano silica with scattered steel fibers to
some properties of ultra-high strength
concrete such as compressive strength and
bending strength, water permeability
and deformation, shrinkage. Thereof, the
obtained results are analyzed and evaluated
and continued research directions are
proposed.

2.2. Phương pháp nghiên cứu
- Lý thuyết kết hợp với thực nghiệm
- Sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm để tìm phương trình hồi quy và
cấp phối thí nghiệm.
- Sử dụng phương pháp thí nghiệm theo tiêu chuẩn Việt Nam và nước ngoài.
- Sử dụng các phương pháp phi tiêu chuẩn khác.

ThS. Đỗ Trọng Toàn
Khoa Xây dựng
Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội
Email: [email protected]
TS. Vũ Hải Nam
Trung tâm Bê tông xi măng
Viện Vật liệu xây dựng
Email: [email protected]
Trần Sinh
Sinh viên Khoa Xây dựng
Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội
Email: [email protected]

3. Kết quả nghiên cứu
3.1. Lựa chọn biến và tỷ lệ sử dụng trong qui hoạch thực nghiệm
Dựa theo các tài liệu tham khảo và quá trình thí nghiệm thăm dò trong phòng thí
nghiệm đề tài lựa chọn các biến và tỷ lệ sử dụng trong qui hoạch thực nghiệm như
sau:
- X1 (nano silica-NS): tỷ lệ sử dụng 1% ÷ 2% so với xi măng;
- X2 (tỷ lệ nước/chất kết dính-N/CKD): tỷ lệ sử dụng 0,15 ÷ 0,2 so với chất kết dính;
- X3 (tỷ lệ dùng sợi thép - Sợi): chọn tỷ lệ sử dụng 1% ÷ 3% so với thể tích bê tông.
3.2. Kết quả và đánh giá quy hoạch thực nghiệm
Tính toán thành phần bê tông dựa trên cơ sở quy hoạch thực nghiệm tính theo

Sợi

Rn1

Rn3

Rn7

Rn28

1

-1

-1

-1

1

0,150

1,000

81,9

104,1

132,1


-1

1

0,200

1,000

67,8

86,2

109,3

133,9

4

1

1

-1

2

0,200

1,000


6

1

-1

1

2

0,150

3,000

110,2

140,1

177,7

217,6

7

-1

1

1


117,3

148,8

182,2

9

-1,68

0

0

0,66

0,175

2,000

87,8

111,6

141,6

173,3

10


0,133

2,000

107,4

136,4

173,1

211,9

12

0

1,68

0

1,5

0,217

2,000

77,0

97,9


0

1,68

1,5

0,175

3,682

100,8

128,2

162,6

199,1

15

0

0

0

1,5

0,175


172,5

17

0

0

0

1,5

0,175

2,000

89,8

114,1

144,8

177,3

18

0

0


83,5

106,1

134,6

164,9

20

0

0

0

1,5

0,175

2,000

85,7

108,9

138,1

169,1


cạnh phản ứng puzzơlan, nanosilica cho vào còn giúp điền
đầy vào khoảng trống trong bê tông tạo cho bê tông có cấu
trúc đặc chắc hơn.
Tỷ lệ N/CKD ảnh hưởng rất lớn lên hàm mục tiêu cường
độ. Khi hàm lượng nước trong bê tông giảm, cường độ bê
tông tăng. Do vậy khi chế tạo bê tông, việc giảm lượng nước
sử dụng cho cấp phối bê tông sẽ giúp tăng cường độ cho
bê tông.
Sợi thép sử dụng trong bê tông liên kết các vùng đá xi

Bảng 2: Tỷ lệ thành phần vật liệu tối ưu từ phương pháp quy hoạch thực nghiệm
Kí hiệu
mẫu

C/X

FA/X

SF/X

TUT

0,70

0,10

0,07

NS (%X)


THÉP
(kg)

PGSD
(kg)

N (kg)

X (kg)

V (m3)

TUT

819

117

82

12

236

19

195

1169



Cường độ nén, MPa

200

218.3

105.5

100

39.6

40
30

33.4
25.8

20

50
10

0

1

3


15MPa. Cường độ chịu uốn của bê tông đạt 56,7MPa ở tuổi
28 ngày.
Bê tông sử dụng cốt sợi và tổ hợp phụ gia khoáng cho
phép kết cấu chịu lực có thể làm việc trong thời gian ngắn
nhất sau khi thi công. UHSC thích hợp với công trình yêu
cầu về thời gian thi công, công trình quân sự, cầu cảng hay
bể chứa chất thải nguy hiểm. Tuy với chi phí ban đầu tương
đối cao nhưng nếu xét lợi ích về khả năng chịu lực hay thời
gian sử dụng đánh giá hiệu quả lâu dài thì UHSC là một lựa

0

1

3

7

Ngày tuổi

Hình 2. Cường độ chịu uốn của mẫu thí nghiệm ở
tuổi 3 đến 60 ngày

Hình 4. Xác định co ngót của mẫu thí nghiệm ở
các tuổi 1, 3, 7, 14, 28 ngày
chọn hợp lý.
3.3.2. Ảnh hưởng của tổ hợp phụ gia khoáng và sợi thép
đến mức độ thấm ion clo
Kết quả tính toán thấm ion theo phương pháp điện lượng
đối với cấp phối bê tông rút ra từ phương trình hồi quy thực

kết tới trạng thái đá xi măng ở tuổi dài ngày. Phương pháp
này dựa theo tiêu chuẩn ASTM-C1090-01. Kết quả theo dõi
thay đổi chiều cao mẫu trụ được đánh giá theo tuổi bê tông
1, 3, 7, 14 và 28 ngày được trình bày theo hình 4.
Qua quá trình theo dõi co ngót của UHSC nhóm nghiên
cứu nhận thấy bê tông có mức độ co ngót nhỏ. Sợi thép sử
dụng trong cấu trúc bê tông là những sợi cứng, sợi thép liên
kết với vùng đá xi măng sẽ cản co rất tốt. Thời gian co ngót
mạnh nhất diễn ra trong giai đoạn từ 1 ngày tới tuổi 14 ngày.
Trong giai đoạn từ khi co mềm đến độ tuổi 7 ngày là khoảng
thời gian bê tông co nhiều nhất chiếm trên 80% chiều dài co
của bê tông trong vòng 28 ngày tuổi. Từ 14 ngày tuổi đến
28 ngày tuổi bê tông co ngót chậm, thay đổi không đáng kể.
4. Kết luận và kiến nghị

3. Chế tạo được UHSC đạt cường độ nén trên 150MPa
và cường độ uốn trên 15MPa khi sử dụng tổ hợp phụ gia
khoáng bao gồm SF, NS, FA và sợi thép. Trong phạm vi
nghiên cứu, đề tài đã chế tạo thành công UHSC đạt cường
độ nén và uốn lớn nhất lần lượt là 215MPa và 56,7MPa ở
điều kiện dưỡng hộ tiêu chuẩn.
4. Kết quả thấm ion clo cho thấy UHSC sử dụng tổ hợp
phụ gia khoáng và sợi thép có mức độ thấm ion clo là không
đáng kể (nhỏ hơn 100culong) và biến dạng co ngót của bê
tông là rất nhỏ (nhỏ hơn 0,65 mm/m).
5. Việc sử dụng tổ hợp phụ gia khoáng và sợi thép trong
chế tạo bê tông nói chung và bê tông cường độ siêu cao nói
riêng hoàn toàn có thể áp dụng cho các công trình có yêu cầu
đặc biệt cũng như các công trình dân dụng (cầu có nhịp lớn,
kết cấu mỏng, cầu dân sinh, cầu vượt tại các khu đô thị hay

bài toán về dao động trên kết cấu để hướng tới các kết cấu
đặc biệt như chịu tác động nổ, va đập mạnh.

Tài liệu tham khảo
1. ASTM-C1090-01: Tiêu chuẩn - Phương pháp thử - Đo sự thay
đổi chiều cao mẫu trụ hỗn hợp vữa sử dụng chất kết dính xi
măng.
2. TCVN 9337-2012: Bê tông nặng - Xác định độ thấm ion clo
bằng phương pháp đo điện lượng.
3. TCVN 7572-2006: Cốt liệu cho bê tông và vữa - Phương pháp
thử.
4. TCVN 4506-2012: Nước cho bê tông và vữa - Yêu cầu kĩ thuật.
5. TCVN 10302:2014: Phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tông
vữa xây và xi
6. TCVN 3121-11:2003: Vữa xây dựng - Phương pháp thử, Phần
11: Xác định cường độ uốn và nén của vữa đã đóng rắn.
7. TCVN 2682-2009: Xi măng Poóc lăng - Yêu cầu kĩ thuật.
8. Phạm Duy Hữu; Nguyễn Ngọc Long; Đào Văn Đông; Phạm Duy
Anh, “Bê tông cường độ cao và chất lượng cao”.
9. Nguyễn Minh Tuyển, 2005. “Quy hoạch thực nghiệm”, Nhà xuất
bản Khoa Học và Công Nghệ.

12

T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG

10.Văn Viết Thiên Ân, 2013. “Characteristics of Rice Husk Ash and
Application in Ultra - High Performance Concrete”, Luận án
Tiến Sỹ, Trường Đại học Xây Dựng, Hà Nội.
11.Bùi Danh Đại, 2010. “Phụ gia khoáng hoạt tính cao cho bê