Bê tông xây dựng được định nghĩa là 1 loại đá nhân tạo, được tạo ra từ hỗn hợp gồm:
- Các vật rời như cát, đá hoặc sỏi với kích cỡ hạt khác nhau. Loại bé nhất là cát với kích thước từ 1-5mm, loại lớn nhất là sỏi hoặc đá dăm với kích thước từ 5-40mm.
- Chất kết dính thường là xi măng trộn với nước hoặc các chất dẻo khác. Lưu ý lượng nước tham gia phản ứng hóa hợp chỉ nên chiếm khoảng 1/5 trọng lượng xi măng.
- Ngoài các thành phần chính ở trên, người ta còn thường cho thêm các chất phụ gia để cải thiện một số tính chất của bê tông trong quá trình thi công hay quá trình sử dụng. Như phụ gia giúp nâng cao độ dẻo của hỗn hợp bê tông, phụ gia để tăng nhanh hoặc kéo dài thời gian đông kết của bê tông, phụ gia giúp nâng cao cường độ của bê tông, hoặc phụ gia giúp tăng khả năng chống thấm cho bê tông,…..
Những loại bê tông xây dựng trên thị trường
Tùy theo thành phần và cấu trúc của bê tông mà người ta sẽ có các cách phân loại khác nhau như:
Cách phân loại bê tông xây dựng dựa theo cấu trúc của bê tông:
- Bê tông đặc chắc.
- Bê tông có lỗ rỗng ( loại này thường dùng ít cát hơn so với bê tông đặc chắc ).
- Bê tông tổ ong.
Cách phân loại theo khối lượng riêng của bê tông xây dựng:
- Bê tông đặc biệt nặng: Với khối lượng riêng >2500 kG/m3.
- Bê tông nặng: Với khối lượng riêng = 2200-2500 kG/m3.
- Bê tông nặng cốt liệu bé: Với khối lượng riêng = 1800-2200 kG/m3.
- Bê tông nhẹ: Với khối lượng riêng < 1800 kG/m3.
Cách phân loại theo thành phần của bê tông xây dựng:
- Bê tông thường.
- Bê tông cốt liệu bé.
- Bê tông chèn đá hộc.
Cách phân loại theo phạm vi sử dụng
- Bê tông làm kết cấu chịu lực.
- Bê tông chịu nóng.
- Bê tông cách nhiệt.
- Bê tông chống xâm thực.
Cường độ bê tông xây dựng và cách xác định
Cường độ bê tông là tiêu chí quan trọng để xác định khả năng chịu lực của vật liệu
Và cường độ bê tông được xác định thông qua phương pháp thí nghiệm mẫu với 1 trong 2 cách sau:
- Cách 1: Thí nghiệm phá hoại mẫu, tức là người ta sẽ đúc ra các mẫu thử sau đó tiến hành phá hoại mẫu để xác định ra giá trị cường độ của bê tông.
- Cách 2: Thí nghiệm mẫu không phá hoại, tức là người ta sẽ dùng sóng siêu âm hoặc dùng cách ép lõm viên bi lên bề mặt bê tông để xác định cường độ của bê tông.
Khi xác định cường độ bê tông ta cần xác định được 2 tiêu chí quan trong sau:
- Cường độ chịu nén của bê tông.
- Cường độ chịu kéo của bê tông.
Cách xác định cường độ chịu nén của bê tông xây dựng
Bước 1: Chuẩn bị mẫu thử bê tông xây dựng
2 cách lấy mẫu bê tông:
- Cách 1: Trước khi tiến hành đổ bê tông, người ta sẽ tiến hành lấy hỗn hợp bê tông đã được nhào trộn để đem đi đúc mẫu..
- Cách 2: Dùng thiết bị chuyên dùng để khoan cắt lấy mẫu bê tông từ kết cấu đã có sẵn.
Hình dáng mẫu
- Hình dáng 1: Khối vuông cạnh a ( với a=100, 150mm hoặc 200mm ).
- Hình dáng 2: Khối hình trụ có đáy vuông cạnh a.
- Hình dáng 3: Khối hình trụ có đáy tròn với diện tích đáy A=200cm2, chiều cao khối trục h=2D=320 mm ( hình dáng này sẽ thường được sử dụng khi lấy mẫu theo phương pháp khoan cắt ).
Bước 2: Tiến hành thí nghiệm mẫu bê tông xây dựng
Dùng máy nén, tăng lực nén từ từ cho đến khi mẫu phá hoại như hình dưới.
Sau thí nghiệm ta sẽ xác định được cường độ chịu nén của bê tông theo công thức R=P/A. Trong đó
- P: Là lực phá hoại mẫu bê tông.
- A: Diện tích tiết diện ngang của mẫu bê tông.
- Và đơn vị của R là MPa với 1MPa=10^6 Pa= 10^6 N/m2= 1N/mm2= 9,91 kG/cm2.
Bước 3: Phân tích biểu đồ phá hoại của mẫu thử
Khi mẫu thử bị nén ngoài biến dạng co ngắn của mẫu thử theo phương tác dụng lực, bê tông còn bị nở ngang. Mà nguyên nhân chính làm cho bê tông bị nứt và phá vỡ là do sự nở ngang quá mức này.
Trong thí nghiệm, khi nén nếu ta không bôi trơn mặt tiếp xúc giữa mẫu thử và bán máy nén thì tại bề mặt tiếp xúc giữa bê tông và máy nén sẽ xuất hiện lực ma sát. Và chính lực ma sát này có tác dụng cản trợ sự nở ngang của bê tông. Dẫn tới mẫu thử bị phá hoại theo hai hình tháp đối đỉnh như dưới.
Còn nếu trong thí nghiệm, ta bôi trơn mặt tiếp xúc giữa mẫu thử và bán máy nén để bê tông tự do nở ngang. Thì mẫu bê tông sẽ xuất hiện các vết nứt dọc như dưới.
Cách xác định cường độ chịu kéo của bê tông xây dựng
Bước 1: Chuẩn bị mẫu thử
Mẫu chịu kéo có tiết diện vuông cạnh a ( như hình a bên dưới ) hoặc là mẫu chịu uốn tiết diện hình chữ nhật bxh ( như hình b bên dưới ).
Hoặc là mẫu trụ trên ( như hình c bên dưới ) nếu xác định cường độ chịu kéo của mẫu theo phương pháp chẻ mẫu trụ tròn.
Bước 2: Tiến hành thí nghiệm mẫu
Dùng máy kéo hoặc uốn hoặc chẻ, tăng lực từ từ cho đến khi mẫu phá hoại như hình dưới.
Bước 3: Tính toán cường độ chịu kéo
Sau thí nghiệm ta sẽ xác định được cường độ chịu kéo của bê tông theo công thức R=2P/(πlD). Trong đó
- P: Là tải trọng tác dụng làm chẻ mẫu
- l: Chiều dài mẫu
- D: Đường kính mẫu thử
- π=3.14
Các yếu tố ảnh hưởng tới cường độ của bê tông
Nhân tố 1: Chất lượng và số lượng xi măng
Thông thường 1m3 bê tông ta sẽ cần 250-500 kg xi măng.
Số lượng xi măng nhiều hay ít thì lại phụ thuộc vào chất lượng của xi măng dùng để làm bê tông, nếu xi măng chất lượng cao thì số lượng xi măng sử dụng sẽ ít hơn.
Nhân tố 2: Độ cứng, độ sạch và tỉ lệ thành phần của cấp phối
Lưu ý chọn đúng tỷ lệ cấp phối của vật liệu tương ứng với cường độ bê tông dự kiến, tra định mức cấp phối của bê tông để biết rõ tỷ lệ này.
Và vật liệu như cát, đá hay sỏi càng cứng, càng được làm sạch trước khi thi công thì cường độ bê tông sẽ càng tốt.
Nhân tố 3: Tỉ lệ nước và xi măng
Nếu tỷ lệ này không hợp lý, đặc biệt là quá nhiều dẫn tới tình trạng độ đặc chắc của bê tông bị giảm, biến dạng co ngót tăng dẫn tới cường độ của bê tông kém.
Tra tỷ lệ hợp lý giữa nước và xi măng được quy định theo định mức cấp phối vữa bê tông.
Nhân tố 4: Chất lượng của việc nhào trộn vữa bê tông
Vữa bê tông cần được nhào trộn thật kỹ lưỡng trước khi tiến hành đổ bê tông.
Nhân tố 5: Chất lượng của việc đầm chắc vữa bê tông
Khi đổ bê tông vào khuôn, vữa bê tông cần được đầm chặt kỹ theo đúng quy định.
Nhân tố 6: Chất lượng của việc bảo dưỡng bê tông. Sau đây là các lưu ý để bảo dưỡng tốt bê tông
Phun nước vào cốp pha gỗ là cách giữ ẩm hiệu quả nhất . Lưu ý phải phun đều, không để sót diện tích nào bị khô sẽ gây nứt nẻ rạn chân chim trên bề mặt phun nước tia nhỏ liên tục theo chu kỳ không đổi.
Chu kỳ phun nước cũng phải đều đặn. Bạn nên nhớ là phun nước tia nhỏ liên tục cung cấp hơi ẩm thường xuyên thì tốt hơn là phun nước ào ào nhưng lại có thời gian khô cách quãng giữa hai đợt phun.
Khi đổ bê tông sàn, mái có mặt phẳng thuận lợi, co thể xây hàng gách be bờ để ngâm nước xi măng . Chú ý sau 1 giờ, khuấy đều xi măng trong nước bằng chổi vì các hạt xi măng nặng có khynh hướng đọng lại một chỗ.
Trong tuần đầu, cần tưới nước liên tục lên bề mặt bê tông. Nếu trong vòng hai ngày sau khi đổ bê tông, gặp trời mưa phải tiến hành che chắn , không để mưa rơi trực tiếp làm rỗ mặt bê tông .
Trong 3 ngày đầu, không được đi lại hay để bật liêu trên sàn bê tông mới đổ . Thời gian có thể đi lên sàn bê tông cốt thép mùa hè sau1,5 ngày và mùa đông là 3 ngày.
Trong 7 ngày đầu, ban ngày tưới 3 giờ 1 lần. ban đêm ít nhất 1 lần . Từ 14 đến 18 ngày phải ưới ít nhất 3 lần mỗi ngày đêm .
Công việc bảo dưỡng phải duy trì điều đặn trong vòng một tuần lễ sau ngày đổ bê tông. Nếu trời mát hoặc hơn và có thể giảm bớt, nhưng dưới trời nắng nóng, phải thường xuyên và kéo dài hơn .
Sau khi bê tông bắt đầu ninh kết, người ta phủ lên mặt bê tông một lớp cát mạt cưa , rơm rạ hoặc bèo tây…Các tấm phủ có hiệu năng giữ nước cao nhất . Trong thời tiết mùa hè nắng gắt, nên dùng giấy ( tố nhất là vỏ bao xi măng ) hoặc dùng màng polyethylene che phủ bề mặt bê tông mới đổ để giữ ẩm, dùng băng dính để dán ở những chỗ nối.. Tấm phủ phải được tưới nước thường xuyên.
Chỉ được tháo cốp pha khi cấu kiện bê tông đã đạt đủ sức bền vật liệu để ổn định kết cấu. Thông thường người ta thường coi thời điểm từ 3 đến 4 tuần sai khi đổ trong điều kiện bình thường ( 20 độ C – 30 độ C ) là đủ để dỡ cốp pha, nhưng nếu có điều kiện càng để lâu càng tốt.
Nên kiểm tra cường độ bê tông sau 7 ngày hay sau 28 ngày?
Mối quan hệ giữ R và t
Giả sử gọi tuổi của bê tông là biến t ( tức thời gian tính bằng ngày ) kể từ ngày chế tạo tới khi đi thí nghiệm mẫu để xác định cường độ mẫu bê tông.
Gọi R là biến về cường độ mẫu bê tông.
Thì theo kết quả thí nghiệm, khi cho t thay đổi ta sẽ có 1 biểu đồ quan hệ giữa t và R như hình dưới.
t=0 tương ứng với thời điểm ta nhào trộn và đổ khuôn, lúc đó bê tông còn ở thể nhão nên chưa có cường độ, do đó R=0
Trong quá trình bê tông đông cứng, cường độ R tăng dần lên. Lúc đầu R tăng rất nhanh, nhưng về sau thì tăng chậm dần lại.
Nếu bê tông dùng xi măng pooclang chế tạo và được bảo dưỡng theo đúng quy định thì cường độ tăng nhanh trong 28 ngày đầu. Và đó là lý do tại sao người ta thường thí nghiệm mẫu bê tông sau 28 ngày để xác định R
Với điều kiện môi trường thuận lợi ( nhiệt độ dương, độ ẩm cao ) R có thể kéo dài trong nhiều năm. Còn thời tiết mà khô hanh hoặc nhiệt độ thấp sự tăng cường độ R của bê tông sau này là không đáng kể
Nếu dùng phụ gia tăng cường độ thì cường độ bê tông tăng rất nhanh trong thời gian vài ngày đầu những cũng kèm theo hệ lụy làm bê tông trở nên giòn hơn và có cường độ cuối cùng ( sau vài năm ) thấp hơn so với bê tông được bảo dưỡng trong điều kiện tự nhiên mà không dùng phụ gia.
Trả lời câu hỏi khi đổ bê tông tươi, bê tông xây dựng thương phẩm; chúng ta nên kiểm tra cường độ bê tông 7 ngày hay là 28 ngày?
Kết quả nén mẫu bê tông ở tuổi 28 ngày là giá trị pháp lý cao nhất; để nghiệm thu chất lượng bê tông. Tuy nhiên để đảm bảo độ tin cậy chất lượng bê tông; thì có thể nén mẫu bê tông ở tuổi 7 ngày; để theo dõi quá trình phát triển của bê tông.
Việc qui định đồng thời kết quả nén mẫu bê tông ở tuổi 7 ngày và 28 ngày; thực hiện theo qui định trong chỉ dẫn kỹ thuật hoặc yêu cầu của hồ sơ thiết kế ;được chủ đầu tư phê duyệt.
Trường hợp trong chỉ dẫn kỹ thuật hoặc yêu cầu của hồ sơ thiết kế ;được chủ đầu tư phê duyệt không yêu cầu có kết quả nén mẫu bê tông ở tuổi 7 ngày; mà Tư vấn giám sát yêu cầu thì phải được chủ đầu tư đồng ý bằng văn bản.
Giá trị tiêu chuẩn của cường độ bê tông là gì?
Trong quá trình tính toán kết cấu, bạn sẽ thường xuyên tiếp xúc với khái niệm giá trị tiêu chuẩn của cường độ bê tông hay còn goi tắt là cường độ tiêu chuẩn.
Công thức tính cường độ tiêu chuẩn của bê tông
Giả sử gọi Rch: Là cường độ đặc trưng của mẫu thử bê tông .
Gọi γkc: Là hệ số kết cấu ( thường γkc= 0,7-0,8 phụ thuộc vào Rch ).
Thì ta có công thức về cường độ tiêu chuẩn của bê tông là: Rtc=γkc*Rch.
Tại sao lại có sự xuất hiện của hệ số γkc
Hệ số này sinh ra là do kể tới sự làm việc khác nhau giữa bê tông trong kết cấu thực tế và bê tông của mẫu thử. Từ đó sinh ra giá trị cường độ tiêu chuẩn của bê tông.
Sự khác nhau giữa cấp độ bền và mác bê tông?
Mác bê tông
Mác bê tông hay ký hiệu là M, là cường độ trung bình của mẫu thử chuẩn với đơn vị tính là kG/cm2.
Còn nếu bạn chưa biết mẫu thử chuẩn là gì; thì đó là mẫu thử khối vuông với cạnh a=15cm và có độ tuổi là 28 ngày tuổi.
Mác bê tông là một khái niệm cũ được gọi theo tiêu chuẩn cũ về bê tông cốt thép ( Tiêu chuẩn TCVN 5574-1991 ).
Theo tiêu chuẩn cũ TCVN5574-1991 ta có các loại mác bê tông sau ; M50 , M75 , M100 , M150 , M200 , M250 , M300 , M350 , M400 , M450 , M500 , M600.
Cấp độ bền
Cấp độ bền bê tông hay ký hiệu là B; là giá trị cường độ đặc trưng của mẫu thử chuẩn với đơn vị tính là MPa.
Cấp độ bền bê tông được quy định theo tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép mới nhất; TCVN 5574-2012 thay thế cho tiêu chuẩn vũ TCVN5574-1991.
Các loại cấp độ bền trong bê tông theo quy định trong tiêu chuẩn mới TCVN 5574-2012 gồm: B3,5 . B5 . B7,5 . B10 . B12,5 . B15 . B20 . B25 . B30 . B40 . B45 . B50 . B55 . B60
Bảng quy đổi từ Mác bê tông sang cấp độ bền bê tông
Công thức quy đổi: B=αβM
- α: Là hệ số chuyển đổi đơn vị từ kG/cm2 sang MPa, với α=0,1
- β: Hệ số chuyển đổi từ cường độ trung bình sang cường độ đặc trưng, với β=0,778
Bảng quy đổi từ mác bê tông sang cấp độ bền.
Bảng tra cường độ chịu kéo và chịu nén của bê tông
Bảng tra Modun đàn hồi của bê tông
