Giáo Trình Lý Thuyết Bê Tông Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Vật Liệu Xây Dựng

Giáo trình lý thuyết bê tông cung cấp kiến thức cơ bản và nâng cao cho ngành công nghệ kỹ thuật vật liệu xây dựng, hỗ trợ sinh viên và kỹ sư.

• Tác giả: ThS. Bùi Tấn Phát
• Trường học: Trường Cao Đẳng Xây Dựng Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Vật Liệu Xây Dựng
• Đề tài: Lý Thuyết Bê Tông
• Loại tài liệu: giáo trình
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI GIỚI THIỆU
• 1. CHƯƠNG 1: KHAÙI NIEÄM VAØ PHAÂN LOAÏI BEÂ TOÂNG
• 1.1. Phân loại bê tông
• 1.2. Các loại bê tông đặc biệt
• 2. CHƯƠNG 2: HOÃN HÔÏP BEÂ TOÂNG
• 2.1. Vật liệu chế tạo bê tông
• 2.2. Tính công tác của hỗn hợp bê tông
• 2.3. Phân loại hỗn hợp bê tông
• 2.4. Phương pháp xác định tính công tác của hỗn hợp bê tông
• 2.5. Cơ sở lựa chọn tính công tác của hỗn hợp bê tông
• 2.6. Các yếu tố ảnh hưởng tính công tác của hỗn hợp bê tông
• 2.7. Mất độ sụt của hỗn hợp bê tông
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG
• 3.1. Các yêu cầu về cương độ
• 3.2. Lựa chọn nguyên vật liệu thành phần
• 3.3. Quá trình lựa chọn phân chia tỷ lệ thành phần theo từng bước
• 3.4. Các đồ thị dùng để phân chia tỷ lệ thành phần theo từng bước
• 3.5. Phương pháp thiết kế theo ACI
• 3.6. Phương pháp thiết kế theo PCA
• 3.7. Các ví dụ tính toán
• 4. CHƯƠNG 4: CAÙC TÍNH CHAÁT CUÛA BEÂ TOÂNG
• 4.1. Cường độ chịu lực
• 4.2. Yếu tố ảnh hưởng đến cường độ
• 4.3. Tính biến dạng của bê tông
• 4.4. Tính chống thấm
• 4.5. Tính co nở
• 4.6. Tính dính kết giữa bê tông và cốt thép
• 5. CHƯƠNG 5: BÊ TÔNG ĐẶC BIỆT
• 5.1. Bê tông rỗng thân thiện môi trường
• 5.2. Bê tông cốt sợi phân tán
• 5.3. Bê tông đầm lăn
• 5.4. Bê tông tự đầm
• 5.5. Bê tông nhẹ

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Lý Thuyết Bê Tông Ngành Vật Liệu Xây Dựng

Giáo trình Lý Thuyết Bê Tông là tài liệu quan trọng cho sinh viên ngành Vật Liệu Xây Dựng. Tài liệu này cung cấp kiến thức cơ bản về bê tông, từ khái niệm đến ứng dụng thực tiễn. Việc hiểu rõ về bê tông giúp sinh viên có nền tảng vững chắc trong lĩnh vực xây dựng.

1.1. Mục tiêu của giáo trình Lý Thuyết Bê Tông

Giáo trình nhằm trang bị cho sinh viên kiến thức về các tính chất của bê tông, cách tính toán phối trộn và thi công bê tông. Điều này giúp sinh viên có khả năng áp dụng lý thuyết vào thực tiễn.

1.2. Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình được thiết kế cho sinh viên cao đẳng và cán bộ kỹ thuật trong ngành Vật Liệu Xây Dựng. Nó cũng hữu ích cho những ai muốn tìm hiểu sâu về công nghệ bê tông.

II. Vấn đề và Thách thức trong Lý Thuyết Bê Tông

Trong quá trình học tập và ứng dụng bê tông, sinh viên thường gặp phải nhiều thách thức. Những vấn đề này bao gồm việc lựa chọn nguyên liệu, tính toán phối trộn và đảm bảo chất lượng bê tông. Việc hiểu rõ các vấn đề này là rất quan trọng để đạt được kết quả tốt trong thi công.

2.1. Các vấn đề thường gặp khi thi công bê tông

Sinh viên cần nhận diện các vấn đề như độ sụt của hỗn hợp bê tông, thời gian đông kết và ảnh hưởng của thời tiết đến chất lượng bê tông. Những yếu tố này có thể ảnh hưởng lớn đến hiệu quả thi công.

2.2. Thách thức trong việc lựa chọn nguyên liệu

Việc lựa chọn nguyên liệu phù hợp cho bê tông là một thách thức lớn. Cần phải cân nhắc giữa chất lượng và chi phí để đảm bảo hiệu quả kinh tế cho công trình.

III. Phương pháp Thiết Kế Bê Tông Hiệu Quả

Thiết kế bê tông là một trong những bước quan trọng nhất trong quá trình thi công. Việc áp dụng các phương pháp thiết kế hiện đại giúp tối ưu hóa chất lượng và chi phí. Các phương pháp này bao gồm tính toán cấp phối và lựa chọn nguyên liệu phù hợp.

3.1. Phương pháp tính toán cấp phối bê tông

Cần áp dụng các công thức tính toán cấp phối bê tông để đảm bảo đạt được cường độ và tính chất mong muốn. Việc này giúp tiết kiệm nguyên liệu và giảm chi phí.

3.2. Lựa chọn nguyên liệu cho bê tông

Lựa chọn nguyên liệu là bước quan trọng trong thiết kế bê tông. Cần xem xét các yếu tố như nguồn gốc, chất lượng và giá thành của nguyên liệu để đảm bảo hiệu quả.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn của Bê Tông trong Xây Dựng

Bê tông được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng, từ các công trình dân dụng đến công nghiệp. Việc hiểu rõ ứng dụng của bê tông giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về ngành xây dựng và khả năng phát triển nghề nghiệp.

4.1. Các loại bê tông và ứng dụng của chúng

Có nhiều loại bê tông như bê tông thường, bê tông cường độ cao và bê tông nhẹ. Mỗi loại có ứng dụng riêng trong các công trình khác nhau, từ nhà ở đến cầu đường.

4.2. Kết quả nghiên cứu về bê tông

Nghiên cứu về bê tông không ngừng phát triển, với nhiều cải tiến về công nghệ và vật liệu. Những nghiên cứu này giúp nâng cao chất lượng và hiệu quả của bê tông trong xây dựng.

V. Kết Luận và Tương Lai của Lý Thuyết Bê Tông

Lý thuyết bê tông đóng vai trò quan trọng trong ngành xây dựng. Tương lai của bê tông sẽ tiếp tục phát triển với nhiều công nghệ mới, giúp nâng cao chất lượng và hiệu quả thi công. Việc cập nhật kiến thức mới là cần thiết cho sinh viên và cán bộ kỹ thuật.

5.1. Xu hướng phát triển của công nghệ bê tông

Công nghệ bê tông đang phát triển mạnh mẽ với nhiều cải tiến về vật liệu và quy trình thi công. Những xu hướng này sẽ định hình tương lai của ngành xây dựng.

5.2. Tầm quan trọng của việc cập nhật kiến thức

Việc liên tục cập nhật kiến thức về bê tông là rất quan trọng. Điều này giúp sinh viên và kỹ sư có thể áp dụng các công nghệ mới vào thực tiễn, nâng cao hiệu quả công việc.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Lý thuyết bê tông (mã học phần: 23900109) do ThS. Bùi Tấn Phát biên soạn, được ban hành theo chương trình đào tạo của Trường Cao đẳng Xây dựng Thành phố Hồ Chí Minh (Bộ Xây dựng) năm 2022. Đây là học phần chuyên môn bắt buộc thuộc ngành đào tạo Công nghệ Kỹ thuật Vật liệu Xây dựng trình độ cao đẳng, có thời lượng 3 tín chỉ (tương đương 75 giờ học tập, bao gồm 15 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành/thảo luận và 2 giờ kiểm tra). Môn học được bố trí song hành với các học phần kỹ thuật chuyên ngành nhằm xây dựng mối liên kết giữa cơ sở khoa học vật liệu và quy trình sản xuất thực tế.

Mục tiêu đào tạo của giáo trình tập trung trang bị cho người học hệ thống kiến thức về đặc tính và thông số lưu biến của hỗn hợp bê tông tươi, cơ chế phản ứng thủy hóa và sự hình thành cấu trúc đá xi măng, các chỉ tiêu cơ lý và độ ổn định môi trường của bê tông đóng rắn, cùng công nghệ chế tạo các hệ bê tông đặc thù. Về mặt kỹ năng, tài liệu chuẩn hóa năng lực tính toán thiết kế thành phần cấp phối, quy trình kiểm định chất lượng nguyên liệu đầu vào và sản phẩm đầu ra theo các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.

Cấu trúc giáo trình gồm 5 chương chính, triển khai tuần tự từ khái niệm phân loại, nguyên vật liệu thành phần, phương pháp thiết kế cấp phối đến tính chất kỹ thuật và bê tông công nghệ mới. Điểm đặc thù của tài liệu là định hướng đào tạo nghề nghiệp với tỷ trọng thời lượng thực hành, tính toán bài tập và thí nghiệm chiếm 77,3% tổng khối lượng môn học, kết hợp việc tham chiếu các quy chuẩn kỹ thuật quốc tế (ASTM, ACI, PCA) và tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN, TCXDVN).

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

• Chương 1: Khái niệm và phân loại bê tông (3 giờ): Định nghĩa bê tông là vật liệu đá nhân tạo tạo thành từ cốt liệu, đá xi măng và hệ thống mao quản lỗ rỗng. Trình bày đặc điểm cơ học ($R_k = (1/10 \div 1/15)R_n$), nguyên lý phối hợp làm việc giữa bê tông và cốt thép. Hệ thống hóa các bảng phân loại theo khối lượng thể tích (đặc biệt nặng $\gamma_0 > 2500 \text{ kg/m}^3$, nặng $1800 \div 2500 \text{ kg/m}^3$, nhẹ $500 \div 1800 \text{ kg/m}^3$, đặc biệt nhẹ $< 500 \text{ kg/m}^3$), theo chất kết dính (xi măng, silicat, thạch cao, xỉ, bitum, polyme), theo công dụng và theo đặc tính cốt liệu.
• Chương 2: Hỗn hợp bê tông (26 giờ): Khảo sát chi tiết các nguyên vật liệu thành phần: xi măng Portland (thành phần khoáng $C_3S, C_2S, C_3A, C_4AF$, tiêu chuẩn ASTM C150, ASTM C1157), các dòng xi măng cải tiến (xi măng giãn nở loại K, xi măng MDF, DSP, xi măng Belit, xi măng hoạt hóa kiềm); cốt liệu lớn và cốt liệu nhỏ (yêu cầu cấp phối sàng ASTM, tỷ trọng thể tích); phụ gia hóa học và phụ gia khoáng (tro bay, bột silica fume, polyme, phụ gia siêu dẻo CAE, MSF, NSF); tiêu chuẩn nước trộn theo TCXDVN 302:2004. Phân tích bản chất tính công tác (tính lưu động, tính dính, khả năng giữ nước), phương pháp đo độ sụt (côn $N^{\circ}1, N^{\circ}2$), đo độ cứng Vebe (TCVN 3107:1993), thí nghiệm kiểm tra bê tông tự đầm SCC (độ chảy xòe Slump Flow, phễu chữ V, hộp L-box, hộp chữ U) và hiện tượng mất độ sụt.
• Chương 3: Thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông (18 giờ): Thiết lập cơ sở thiết kế cấp phối cho bê tông cường độ trung bình (khoảng 42 MPa) và bê tông cường độ cao ($> 83 \text{ MPa}$). Hướng dẫn tính toán cường độ nén trung bình yêu cầu ($f'_{cr}$) dựa trên độ lệch chuẩn mẫu thí nghiệm hoặc công thức điều chỉnh xác suất; quy trình thiết kế theo tiêu chuẩn ACI (Viện Bê tông Hoa Kỳ) và PCA (Hiệp hội Xi măng Portland); phương pháp xác định tỷ lệ nước/chất kết dính ($N/CKD$) và tỷ lệ thể tích vữa/đá.
• Chương 4: Các tính chất của bê tông (19 giờ): Phân tích cường độ chịu nén, kéo, uốn; các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phát triển cường độ; biến dạng tĩnh và biến dạng động (mô đun đàn hồi, từ biến, co ngót); tính chống thấm nước; tính co nở thể tích; cơ chế dính kết giữa bê tông và cốt thép.
• Chương 5: Bê tông đặc biệt (10 giờ): Cung cấp cơ sở lý thuyết và công nghệ cho 5 nhóm vật liệu chuyên dụng: bê tông rỗng thân thiện môi trường, bê tông cốt sợi phân tán, bê tông đầm lăn (RCC), bê tông tự đầm (SCC) và bê tông nhẹ cách nhiệt/chịu lực.

Sơ đồ tiến trình nội dung:
[Nguyên vật liệu & Phân loại] ---> [Hỗn hợp tươi & Tính công tác] ---> [Thiết kế cấp phối ACI/PCA] ---> [Tính chất cơ lý đóng rắn] ---> [Các hệ bê tông đặc biệt]

Kiến thức nền tảng được xây dựng

• Lý thuyết thủy hóa và cấu trúc đá xi măng: Cơ chế phản ứng sinh nhiệt và đóng rắn của các khoáng clinker ($C_3S, C_2S, C_3A, C_4AF$), sự hình thành khoáng ettringite, gel C-S-H và tác động của lượng $Ca(OH)_2$ giải phóng tới độ bền ăn mòn.
• Cơ học tiếp xúc pha: Tương tác bề mặt giữa hồ chất kết dính và bộ khung cốt liệu; nguyên lý chèn đầy lỗ rỗng nhằm tối ưu hóa độ đặc chắc và giảm thiểu mao quản.
• Khung tiêu chuẩn kỹ thuật: Hệ thống tiêu chuẩn kiểm định cơ lý cốt liệu, chỉ tiêu kỹ thuật của nước trộn, và các mô hình toán học thống kê ứng dụng trong tính toán cấp phối bê tông.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Thao tác chính xác các phương pháp thí nghiệm đo độ sụt, đo độ cứng hỗn hợp bằng máy Vebe, đo đường kính chảy xòe và độ linh động qua chướng ngại cốt thép của bê tông SCC; vận hành thiết bị phân tích thành phần cỡ hạt qua rây sàng.
• Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Xử lý số liệu thí nghiệm cơ lý, đánh giá mức độ tương thích giữa phụ gia hóa học và xi măng, phân tích nguyên nhân gây mất độ sụt hỗn hợp và suy giảm cường độ kết cấu.
• Năng lực ứng dụng (Practical competencies): Tính toán hoàn chỉnh bảng cấp phối vật liệu cho $1 \text{ m}^3$ bê tông theo yêu cầu mác thiết kế, điều kiện thi công (thủ công, máy bơm) và môi trường làm việc thực tế.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình định hướng phương pháp giảng dạy tích hợp, kết hợp giữa bài giảng lý thuyết cô đọng, thuyết trình nêu vấn đề và giải quyết tình huống kỹ thuật sản xuất. Giảng viên đóng vai trò tổ chức thảo luận nhóm, hướng dẫn phân tích các thông số vật liệu và liên hệ trực tiếp với môn học Máy và thiết bị sản xuất vật liệu xây dựng.

Thời lượng thực hành, thí nghiệm và làm bài tập chiếm 58 giờ trong tổng số 75 giờ toàn khóa. Sinh viên được chia thành các nhóm nhỏ (3-4 người) để nhận đề tài, chuẩn bị tài liệu trước giờ học và trực tiếp thực hành trên các trang thiết bị chuyên dụng tại phòng thí nghiệm:

• Bộ sàng rây tiêu chuẩn xác định thành phần hạt cốt liệu lớn và cát.
• Thiết bị thử độ mài mòn cốt liệu.
• Bộ dụng cụ đo độ sụt côn $N^{\circ}1$ và $N^{\circ}2$.
• Nhớt kế kỹ thuật Vebe xác định độ cứng hỗn hợp cứng.
• Dụng cụ đo độ chảy xòe bàn dằn, tấm phẳng, thiết bị L-box và khuôn chữ U (U-Channel box).

Quy trình đánh giá kết quả học tập được xác định cụ thể theo trọng số:

Cột điểm	Hình thức kiểm tra	Nội dung / Chuẩn đầu ra	Thời điểm	Trọng số
Chuyên cần	Theo dõi ý thức lên lớp	Ý thức chấp hành nội quy, mức độ tham gia	Mỗi buổi học	10%
Thường xuyên	Hỏi miệng / Trắc nghiệm / Báo cáo	Kiến thức và kỹ năng chương 1, 2 (A1-A4, B1-B2)	Sau 20 giờ	10%
Định kỳ	Tự luận / Viết / Thuyết trình	Kiến thức và kỹ năng chương 1, 2, 3 (A1-A4, B1-B2, C1)	Sau 50 giờ	20%
Kết thúc học phần	Thi viết tự luận (60 phút)	Tổng hợp kiến thức toàn bộ 5 chương (A2-A4, B1-B2, C1-C3)	Sau 75 giờ	60%

Đối với hoạt động tự học, sinh viên bắt buộc phải đọc trước nội dung từng chương trong giáo trình, giải quyết toàn bộ hệ thống câu hỏi ôn tập cuối chương và tra cứu thêm các văn bản tiêu chuẩn chuyên ngành từ các cổng thông tin điện tử của Bộ Xây dựng và Bộ Khoa học và Công nghệ.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

• Cập nhật các hệ chất kết dính công nghệ cao: Giáo trình bổ sung cơ sở khoa học về các loại xi măng thế hệ mới vượt ra ngoài giới hạn xi măng Portland truyền thống, bao gồm:
  • Xi măng không có khuyết tật lớn (MDF) và Xi măng lèn chặt (DSP) chứa bột silic siêu mịn (5–500 nm), cho phép bê tông đạt cường độ nén từ 140 đến 150 MPa.
  • Xi măng Belit ($C_2S$) và Belit Sunfoaluminat giúp tiết kiệm năng lượng nung clinker (giảm từ 1500°C xuống 1200–1300°C) và tăng khả năng chống cacbonat hóa.
  • Xi măng hoạt hóa kiềm sử dụng silicat/kiềm sút, giảm 30% lượng nước trộn và đạt cường độ nén 84,6 MPa tại 28 ngày.
  • Xi măng giãn nở (loại K) triệt tiêu ứng suất kéo do co ngót nhờ kiểm soát hình thành ettringite sớm.
• Tích hợp phụ gia siêu dẻo và phụ gia khoáng hoạt tính: Phân tích cơ chế giảm nước của các dòng phụ gia napthalen sunfonat formandehit (NSF), melamin sunfonat (MSF) và carboxylate acrylic ester (CAE) với khả năng duy trì độ sụt kéo dài đến 2,5 giờ. Khảo sát việc ứng dụng bột silica fume ($SiO_2$ hình cầu kích thước 0,1 µm) và tro bay công nghiệp nhằm tối ưu hóa độ đặc sít cấu trúc.
• Quy chuẩn hóa phương pháp thí nghiệm hiện đại: Cập nhật các chỉ dẫn kỹ thuật xác định tính công tác cho bê tông tự lèn (SCC) thông qua thiết bị L-box, khuôn chữ U và thử nghiệm độ chảy xòe rút côn theo khuyến cáo kỹ thuật quốc tế.
• Chuẩn hóa thiết kế theo ACI và PCA: Đưa vào quy trình tính toán cấp phối theo ACI Committee 211 và Hiệp hội Xi măng Portland (PCA), kết hợp xử lý bài toán thống kê thực nghiệm sai số cường độ ($f'_{cr}$).

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên chuyên ngành: Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho sinh viên hệ Cao đẳng ngành Công nghệ Kỹ thuật Vật liệu Xây dựng.
• Điều kiện tiên quyết và học phần liên quan: Người học cần hoàn thành khối kiến thức cơ sở gồm Vật liệu xây dựng (mã 23900118) và Thí nghiệm vật liệu xây dựng (mã 23900114). Môn học là nền tảng trực tiếp để tiếp thu các học phần chuyên môn tiếp theo như: Công nghệ bê tông (23900103), Kỹ thuật sản xuất chất kết dính (23900108), Chống xâm thực bê tông (23900101), Kỹ thuật bê tông đặc biệt (23900107) và Thực tập tốt nghiệp (23900115).
• Giảng viên: Tài liệu cung cấp khung đề cương chi tiết, bảng tra cứu định mức kỹ thuật và phân bổ thời lượng giảng dạy lý thuyết – thực hành phục vụ công tác xây dựng giáo án tích hợp.
• Cán bộ kỹ thuật và kỹ sư công nghệ: Giáo trình đóng vai trò tài liệu tham khảo nghiệp vụ tại các trạm trộn bê tông thương phẩm, phòng thí nghiệm chuyên ngành xây dựng (LAS-XD) và các đơn vị kiểm định chất lượng công trình để tra cứu phương pháp kiểm tra tính công tác, thiết kế thành phần cấp phối và lựa chọn phụ gia.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này được thiết kế phù hợp cho đối tượng nào?
Tài liệu phục vụ trực tiếp cho sinh viên trình độ cao đẳng ngành Công nghệ Kỹ thuật Vật liệu Xây dựng, đồng thời dùng làm tài liệu tham khảo cho cán bộ kỹ thuật, kỹ sư phụ trách công nghệ tại các nhà máy sản xuất và trạm trộn bê tông.

2. Người học cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi tiếp cận giáo trình?
Người học cần nắm vững kiến thức hóa học đại cương, các chỉ tiêu cơ lý cơ bản đã học trong môn Vật liệu xây dựng (thành phần khoáng, khối lượng thể tích, độ hút nước, độ rỗng) và kỹ năng thao tác thí nghiệm cơ bản trong môn Thí nghiệm vật liệu xây dựng.

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu vật liệu xây dựng đại cương là gì?
Giáo trình tập trung chuyên sâu vào bản chất lưu biến của hỗn hợp bê tông tươi và cơ chế vi cấu trúc đá xi măng; chuyển dịch trọng tâm sang thực hành tính toán cấp phối (theo tiêu chuẩn ACI, PCA) và kiểm soát các thông số thí nghiệm chuyên sâu (độ cứng Vebe, chảy xòe SCC, hộp L-box) thay vì chỉ mô tả khái niệm chung.

4. Phương pháp tự học giáo trình như thế nào để đạt hiệu quả?
Người học cần đọc trước nội dung từng chương, tự giải các bài toán ví dụ về thiết kế thành phần cấp phối ở Chương 3, đối chiếu kết quả với các bảng quy định kỹ thuật (cỡ sàng cốt liệu, giới hạn ion clo, nước trộn) và hoàn thành hệ thống câu hỏi ôn tập cuối mỗi chương trước khi tham gia thảo luận nhóm.

5. Giáo trình có cung cấp các tài liệu tra cứu bổ trợ nào kèm theo?
Tài liệu cung cấp hệ thống bảng tra cấp phối hạt cốt liệu theo ASTM, bảng yêu cầu chất lượng nước trộn theo TCXDVN 302:2004, hệ thống công thức tính $f'_{cr}$ và danh mục tài liệu tham khảo chuẩn mực từ các chuyên gia đầu ngành (Nguyễn Tấn Quý, Nguyễn Thiện Rụe, Phùng Văn Lự, Trần Ngọc Tính).

---

Kết luận

Giáo trình Lý thuyết bê tông của Trường Cao đẳng Xây dựng TP. Hồ Chí Minh xác lập hệ thống kiến thức nền tảng về công nghệ bê tông xi măng, kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết hóa lý vật liệu và kỹ năng tính toán, kiểm định thực nghiệm. Cấu trúc môn học phân bổ thời lượng thực hành lớn, tích hợp tiêu chuẩn kỹ thuật hiện đại, hỗ trợ người học hình thành năng lực nghề nghiệp đáp ứng trực tiếp yêu cầu sản xuất xây dựng.

Tiến trình tiếp thu hiệu quả được đề xuất: hoàn thiện nền tảng nguyên liệu thành phần (Chương 1, 2) $\rightarrow$ làm chủ quy trình tính toán cấp phối ACI/PCA (Chương 3) $\rightarrow$ phân tích các đặc tính cơ lý và độ bền lâu (Chương 4) $\rightarrow$ ứng dụng công nghệ bê tông đặc biệt (Chương 5). Người học được khuyến nghị kết hợp nghiên cứu các tài liệu chuyên khảo: Công nghệ Bê tông xi măng (Tập 1, 2) của tác giả Nguyễn Tấn Quý, Nguyễn Thiện Rụe, Trần Ngọc Tính và giáo trình Vật liệu Xây dựng của PGS. Phùng Văn Lự để mở rộng hiểu biết chuyên môn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

chương 1 theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định. ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 2 - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: có - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan. - Các điều kiện khác: Không có  KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 2 Nội dung:  Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức Trang - 19  Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng.  Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.

+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp:  Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)  Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có  NỘI DUNG CHƯƠNG 2 I. Vật liệu chế tạo bê tông I.1 Xi măng Ximăng là thành phần chât kết dính để liên kết các hạt cốt liệu với nhau tạo ra cương độ cho bê tông.

Dùng ximăng Portland và những dạng đặc biệt của nó phải đảm báo yêu cầu kỹ thuật và điều kiện làm việc của bê tông. Để chê tạo bê tông đủ cường độ thiêt kê và kinh tê phải chọn loại ximăng có mác thích hợp. Không nên dùng xi măng mác thấp để chế tạo bê tông mác cao (vì phải dùng nhiều ximăng, không hiệu quả kinh tê). Không nên dùng ximăng mác quá cao để chê tạo bê tông mác thâp (vì lượng ximăng không đủ bao bọc hạt cốt liệu làm cho cường độ bê tông giảm).

Qua kinh nghiệm, chọn mác ximăng (Rx#) theo mác bê tông (Rb#) theo bảng 2.1 Rb# 100 150 200 250 300 400 500 >600 (kG/cm2) 200 300 300- 400- 500- 500- R/ (kG/cm2) 200 (300) 600 (300) (400) 400 500 600 600 Quy định lượng dùng ximăng tối thiểu M trong lm3 bê tông (bảng 2. Khi tính toán nếu lượng ximăng nhỏ hơn M, thì dùng M để tính trong cấp phối. Quy định lượng ximăng tối thiểu, M(kg/m bê tông) Trang - 20 Phương pháp lèn chặt Điều kiện làm việc cùa kết câu công trình Bằng tay Bằng máy Trực tiếp tiếp xúc với nước 265 240 Ánh hưởng trực liếp mưa gió 250 220 Không ảnh hưởng mưa gió 220 200 I.1Caùc tính chaát vaø thaønh phaàn cuûa xi maêng Pooùclaêng I.1 Saûn xuaát Xi maêng Pooùclaêng laø loaïi xi maêng thuûy, noù raén chaéc khi gaëp nöôùc. Khi so saùnh vôùi nhöõng loaïi xi maêng raén chaéc trong khoâng khí nhö voâi vaø thaïch cao (nhöõng loaïi naøy huùt nöôùc sau khi raén chaéc), xi maêng Pooùclaêng coù ñoä beàn cao vaø taïo ra cöôøng ñoä chòu neùn cao cho vöõa vaø cho beâ toâng.

Xi maêng Pooùclaêng ñöôïc saûn xuaát töø nhöõng nguyeân lieäu tinh theå boät mòn, chuû yeáu laø Calxisilicat vaø Alumoâsilicat. Khi nöôùc cho vaøo nhöõng vaät lieäu naøy seõ taïo ra hoà, hoà raén chaéc laïi seõ coù cöôøng ñoä gioáng nhö ñaù. Khoái löôïng rieâng cuûa xi maêng thay ñoåi 3,12 ñeán 3,16g/cm3. Ñoä mòn cuûa xi maêng ñöôïc ñaùnh giaù thoâng qua kích thöôùc haït xi maêng, ñoä mòn khoaûng 10 ñeán 15m.

Xi maêng Pooùclaêng ñöôïc saûn xuaát thaønh 5 loaïi theo ASTM C150, hoaëc theo ASTM C1157 xi maêng ñöôïc chia thaønh GU; HE; MH; LH; MS vaø HS. Kích thöôùc trung bình cuûa haït xi maêng laø 15m. Nhöõng nguyeân lieäu thoâ chuû yeáu ñeå saûn xuaát xi maêng bao goàm : 1. Voâi Cao töø ñaù voâi.

Oxyùt silic töø ñaát seùt. Oxyùt nhoâm töø seùt. Xi maêng coù chöùa moät haøm löôïng raát nhoû MgO vaø moät vaøi chaát kieàm. Ion oxyùt thöôøng ñöôïc theâm vaøo trong hoãn hôïp ñeå kieåm soaùt thaønh phaàn.

Qui trình saûn xuaát coù theå ñöôïc toùm taét nhö sau : 1. Hoãn hôïp nguyeân lieäu thoâ goàm Cao, SiO2 vaø Al2O3 ñöôïc nghieàn chung vôùi nhöõng thaønh phaàn thöù yeáu khaùc ôû caû daïng khoâ hoaëc daïng öôùt. Daïng khoâ goïi laø hoà. Hoãn hôïp ñöôïc ñöa vaøo ñaàu cao cuûa loø quay hôi nghieâng.

Do khí noùng trong loû, nguyeân lieäu ñi töø ñaàu cao cuûa loø ñeán ñaàu thaáp cuûa loø vôùi toác ñoä ñöôïc kieåm soaùt. Nhieät ñoä cuûa hoãn hôïp ñöôïc taêng leân ñeán ñieåm noùng chaûy, nhieät ñoä naøy goïi laø nhieät ñoä taïo clinke. Nhieät ñoä naøy ñöôïc giöõ cho ñeán khi caùc nguyeân lieäu keát hôïp vôùi nhau ôû 15000C ñeå taïo thaønh saûn phaåm vieân xi maêng Pooùclaêng. Vieân coù kích thöôùc töø 1,6mm ñeán 50mm, vieân naøy goïi laø clinke.

Clinke ñöôïc laøm laïnh vaø nghieàn thaønh daïng boät. Moät haøm löôïng nhoû thaïch cao ñöôïc theâm vaøo trong quaù trình nghieàn clinke ñeå kieåm soaùt hoaëc keùo daøi thôøi gian ninh keát cuûa xi maêng ôû ngoaøi coâng tröôøng. Haàu heát xi maêng Pooùclaêng sau khi nghieàn ñöôïc ñöa vaøo siloâ hoaëc bulke chöùa; phaàn coøn laïi ñöôïc ñoùng thaønh bao vôùi khoái löôïng 50kg/bao.2 Cöôøng ñoä Cöôøng ñoä cuûa hoà xi maêng laø keát quaû cuûa quaù trình hydraùt hoùa xi maêng. Quaù trình hoùa hoïc naøy taïo ra söï taùi keát tinh trong caùc tinh theå ñeå taïo ra gel xi maêng, gel xi maêng coù cöôøng ñoä chòu neùn cao khi raén chaéc.1 theå hieän möùc ñoä goùp phaàn cuûa töøng thaønh phaàn khoaùng ñoái vôùi cöôøng ñoä cuûa xi maêng.

Khi haøm löôïng C3S caøng cao thì cöôøng ñoä ôû giai ñoïan ñaàu cuûa xi maêng Pooùclaêng caøng cao. Neáu tieáp tuïc döôõng hoä aåm thì caùc möùc ñoä cöôøng ñoä veà sau cuûa xi maêng Pooùclaêng trôû neân lôùn hôn khi haøm löôïng C 2S taêng. C3S taïo ra söï phaùt trieån cöôøng ñoä trong suoát giai ñoaïn ngaøy ñaàu tieân sau khi ñoå beâ toâng, bôûi vì C3S laø thaønh phaàn hydrat hoùa sôùm nhaát. Khi xi maêng Pooùclaêng keát hôïp vôùi nöôùc trong suoát quaù trình raén chaéc vaø ninh keát thì voâi seõ bò phoùng thích ra khoûi moät vaøi hoãn hôïp.

Löôïng voâi ñöôïc giaûi phoùng xaáp xæ baèng 20% khoái löôïng cuûa xi maêng. Neáu chòu taùc ñoäng cuûa caùc ñieàu kieän khoâng thích hôïp thì söï giaûi phoùng voâi ra khoûi xi maêng coù theå gaây ra söï phaân raõ caùc keát caáu beâ toâng. Hieän töôïng naøy ñöôïc ngaên ngöøa baèng caùch theâm vaøo trong xi maêng nguyeân lieäu silic nhö phuï gia voâ cô hoaït tính. Phuï gia voâ cô hoaït tính coù theå ñöôïc ñöa vaøo trong beâ toâng ñeå phaûn öùng vôùi voâi taïo ra theâm hydrosilicatcalxi neáu nhö coù söï hieän dieän cuûa hôi aåm.1 : Caùc tính chaát cuûa xi maêng Thaønh phaàn khoaùng Möùc ñoä phaûn öùng Giaûi phoùng nhieät Lôïi ích cho xi maêng C3S Trung bình Trung bình Toát C2S Chaäm Thaáp Toát C3A Nhanh Lôùn Khoâng toát C4AF chaäm Thaáp Khoâng toát I.3 Thaønh phaàn phaàn traêm trung bình Do coù nhieàu loaïi xi maêng khaùc nhau ñeå ñaùp öùng ñöôïc caùc nhu caàu khaùc nhau, vì vaäy caàn phaûi nghieân cöùu söï thay ñoåi veà phaàn traêm thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa moãi loaïi ñeå giaûi thích ñöôïc caùc nguyeân nhaân öùng xöû khaùc nhau.4 Nhieät sinh ra trong giai ñoïan ninh keát ban ñaàu Nhöõng loaïi xi maêng khaùc nhau seõ sinh ra löôïng nhieät khaùc nhau, loïai xi maêng söû duïng phuï thuoäc vaøo loïai keát caáu coâng trình xaây döïng.

Tieát dieän cuûa caáu kieän naëng hôn vaø lôùn hôn thì nhieät sinh ra seõ thaáp hôn. Trong beâ toâng khoái lôùn, chaúng haïn nhö ñaäp, söû duïng Trang - 22 xi maêng loïai IV laø thích hôïp. Thoâng thöôøng, nhieät hydrat hoùa giaûm khi coù söï hieän dieän cuûa phuï gia khoùang, theo ASTM thì loïai xi maêng naøy laø xi maêng loïai II – xi maêng hoãn hôïp. Coù theå thaáy raèng, loaïi keát caáu, thôøi tieát, vaø caùc ñieàu kieän moâi tröôøng nôi xaây döïng keát caáu laø nhöõng yeáu toá chi phoái vieäc löïa choïn loïai xi maêng söû duïng.

Caùc loaïi xi maêng khaùc I.1 Xi maêng hoãn hôïp Xi maêng hoãn hôïp laø moät hoãn hôïp cuûa xi maêng Pooùclaêng vôùi xæ nghieàn mòn hoaëc puzolan nghieàn mòn, trong ñoù haøm löôïng xæ chieám 25-70% khoái löôïng cuûa xi maêng xæ, haøm löôïng puzolan chieám 15-40% toång khoái löôïng hoãn hôïp xi maêng + puzolan. Xi maêng hoãn hôïp phaûi ñaït ñöôïc caùc yeâu caàu theo ASTM 595 ñoái vôùi nhöõng loaïi xi maêng IS; IP; I(PM); I(SM); P vaø S, hoaëc ASTM C 1157 ñoái vôùi nhöõng loaïi xi maêng GU; MH; LH; HE; MS vaø HS. Xi maêng hoãn hôïp ñöôïc söû duïng nhieàu hôn xi maêng Pooùclaêng ôû Chaâu Aâu, trong khi ñoù, noù ñöôïc söû duïng raát ít ôû Baéc Myõ. Ngöôøi Hy Laïp vaø La Maõ söû duïng nhöõng vaät lieäu hoaït tính ñeå cheá taïo vöõa voâi raén trong nöôùc, vì vaäy noù khoâng huùt nöôùc, töø ñoù caùc keát caáu cuûa hoï öùng suaát phaùt sinh.

Caùc chaát hoaït tính laø nhöõng hôïp chaát silic hoaëc hoãn hôïp cuûa silic vaø nhoâm, nhöõng chaát naøy töï thaân noù khoâng ñem laïi giaù trò ñaùng keå cho xi maêng. Tuy nhieân, khi chuùng ñöôïc nghieàn mòn thì seõ phaûn öùng hoaù hoïc vôùi Ca(OH)2 trong xi maêng coù hôi nöôùc ñeå taïo thaønh khoaùng xi maêng. Xi maêng raén nhanh Xi maêng raén nhanh coù toác ñoä ninh keát nhanh hôn so vôùi xi maêng loaïi I hoaëc loaïi III. Loaïi xi maêng naøy thích hôïp söû duïng cho caùc coâng trình döôùi nöôùc vaø söûa chöõa khaån caáp cuõng nhö laø xaây döïng vôùi toác ñoä nhanh.

Thôøi gian baét ñaàu ninh keát coù theå laø 10phuùt so vôùi 45-60phuùt cuûa xi maêng loaïi I vaø loaïi III. Quaù trình ñoùng raén nhanh laø do coù söï hình thaønh khoaùng Ettingite khi theâm vaøo trong xi maêng Pooùclaêng CaSO4. Nhöõng loaïi xi maêng raén nhanh naøy toaû nhieät lôùn trong khi troän. Sau khi ñaït ñöôïc quaù trình raén nhanh ôû giai ñoaïn ñaàu (trong voøng 24 giôø), chuùng tieáp tuïc ñoùng raén vôùi toác ñoä nhö nhöõng loaïi xi maêng khaùc.

Loaïi xi maêng naøy coù theå taïo ra cöôøng ñoä chòu neùn quaù 6,9MPa trong 1 giôø vaø quaù 28MPa trong voøng 3 ngaøy sau khi keát thuùc giai ñoaïn hydrat hoaù ban ñaàu. Chuùng baét ñaàu ninh keát trong voøng 3-5 phuùt, ñeå keùo daøi thôøi gian ninh keát, söû duïng Ca(OH)2 hoaëc axit xitric. Xi maêng daõn nôû (loaïi K) Trang - 23 Xi maêng loaïi K coù khaû naêng daõn nôû trong suoát vaø sau khi hoøan thaønh giai ñoïan hydrat hoùa ban ñaàu. Neáu caáu kieän beâ toâng bò caûn trôû daõn nôû thì seõ sinh ra löïc öùng suaát neùn trong caáu kieän, vaø töø ñoù seõ ngaên caûn söï hình thaønh veát nöùt do co ngoùt caû trong thôøi gian ngaén vaø daøi.

Ñaëc tính daõn nôû ñaït ñöôïc thoâng qua söï hình thaønh ettringite vaø söï hydrat hoùa sôùm cuûa CaO trong hoãn hôïp. Xi maêng phaùt trieån cöôøng ñoä raát sôùm Xi maêng phaùt trieån cöôøng ñoä raát sôùm coù theå taïo ra cho beâ toâng cöôøng ñoä chòu neùn 20-48MPa trong khoaûng thôøi gian 10-24 giôø, cöôøng ñoä chòu neùn toái ña thieát keá coù theå ñaït 70-105MPa.