Bài giảng Vật liệu xây dựng - Bê tông và công nghệ bê tông

Vật Liệu Xây Dựng 
(Construction Materials)
Bộ môn Vật liệu Silicat
Khoa Công Nghệ Vật Liệu
Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-2
Bê-tông và công nghệ bê-tông
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-3
Đập Itapul- Brasil
Sân vận động San Fransico
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-4
Vật liệu bê-tông
CỐT LIỆU 
> 8mm
CHẤT KẾT 
DÍNH
NƯỚC + PHỤ
GIA
BEÂ 
TOÂNG

 Định nghĩa:
Bê tông là compozit giữa pha nền là chất kết dính và pha phân tán là các loại
cốt liệu (cát, đá, sợi)
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-5
Cát 
Đá, sỏi.
Xi măng 
Lỗ rỗng, 
bọt khí 
Nước 
Phụ gia 
Tp nền kết dính 
Tp phân tán 
làm khung 
chịu lực 
VD Bê-tông
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-6
Chất kết dính
 Là những thành phần có khả năng tạo kết dính với
các thành phần khác
Một số chất kết dính thường sử dụng: CKD thủy lực, 
CKD silicat, CKD Polymer
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-7
Cốt liệu
 Là những thành phần không có khả năng tạo kết dính và có
khả năng làm tăng một số tính chất của bê tông (kinh tế, nứt..)
 Cốt liệu sử dụng trong bê tông có thể phân theo hình dạng gồm
- Cốt liệu dạng hạt
- Cốt liệu dạng sợi
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-8
PHÂN LOẠI

 Phân loại bê tông theo khối lượng thể tích: 
- Bê tông rất nặng: trên 2500kg/m3
- Bê tông nặng:1800 – 2500 kg/m3
- Bê tông nhẹ: 500 – 1800 kg/m3
- Bê tông rất nhẹ: khối lượng thể tích nhỏ hơn 500 kg/m3.

 Phân loại theo chất kết dính:
- Bê tông xi măng
Chất kết dính sử dụng là các loại xi măng porland và các loại xi măng trên
cơ sở xi măng porland
Cơ chế đóng rắn là đóng rắn thủy lưc
- Bê tông silicat
Trên cơ sở chất kết dính là vôi
- Bê tông polyme
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-9
PHÂN LOẠI

 Phân loại bê tông theo công nghệ sản xuất : 
BT tươi, cấu kiện đúc sẵn và một số loại đặc biệt.

 Phân loại theo công dụng
bê tông làm đường, dân dụng.

 Phân loại theo khả năng làm việc
Bê tông thường, bê tông tự chảy, bê tông tự lèn, bê
tông khối lớn,
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-10
BÊ TÔNG THƯỜNG TRÊN NỀN 
CHẤT KẾT DÍNH XI MĂNG
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-11
HỖN HỢP BÊ TÔNG XI MĂNG

 Định nghĩa: 
Là hỗn hợp bao gồm hồ xi măng và cốt liệu
- Hồ xi măng: là hỗn hợp của nước, chất kết dính, phụ gia và pha khí
- Cốt liệu: không gây phản ứng phụ với xi măng.
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-12
Bê tông
Vữa
HỒ XI MĂNG, VỮA VÀ BÊ TÔNG
Phụ gia
Hồ xi măng
Nước
Cốt liệu mịn
Ximăng
Cốt liệu lớn
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-13
Vữa XM kết dính; ~40-30% thể tích. 
Cốt liệu khung chịu lực; ~60-70% thể tích
Nước; ~70-50% thể tích
Xi măng; ~30-50% thể tích
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-14
Hạt xi măng nước Sp thủy hóa
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-15
Khái niệm theo cấu trúc 
 Là hỗn hợp compozit của 3 thành phần:
• Khung chịu lực
• Pha kết dính
• Thành phần chuyển tiếp giữa chúng
 Chất lượng cũng như tính chất bê-tông phụ thuộc 
đồng thời vào 3 thành phần cấu tạo nêu trên.
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-16
THÀNH PHẦN
- Hồ xi măng: chiếm từ 30- 40% thể tích của bê tông
-- Cốt liệu :chiếm từ 60- 70 % thể tích của bê tông.
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-17
Thành phần và chi phí
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-18
N
H
À
N
H
À
O
T
R
O
T
R
Ộ
Ộ
N
N
0h-3/5h 
trạng 
thái vữa
Đ
Đ
Ó
Ó
N
G
R
N
G
R
Ắ
Ắ
N
N
3/5h – 28ngày 
cấu trúc 
khung chịu lực
Kết cấu 
chịu lực 
và tính bền
1 ngày 3 ngày 28 ngày
Tháo khuôn, cốp-pha Chịu lực được
Phát triển cường
 độ chậm 
khi có nước
x2
x2
Tính chất theo thời gian
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-19
CÁC TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP BÊTÔNG

 Hỗn hợp BT: là hỗn hợp giữa hồ xi măng và cốt liệu.
1. Tính công tác

 Là khả năng lấp đầy khuôn nhưng vẫn đảm bảo cho hỗn hợp bê tông một độ 
đồng nhất nhất định
Theo thời gian: tính công tác của bê tông giảm dần:
- Độ phân tán của pha rắn tăng
- Độ nhớt tăng do sự tạo thành các khoáng có khả năng kết dính
- Do quá trình mất nước
→ Giảm độ nhớt của hỗn hợp BT, làm tính công tác của BT GIẢM

 Thông số kĩ thuật thể hiện tính công tác của bê tông
- Độ sụt.
- Khả năng tổn thất độ sụt và độ xòe (cho vữa)
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-20
CÁC TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP BÊTÔNG
1. Tính công tác

 Độ sụt: là giá trị xác định tính công tác của hỗn hợp BT thông qua côn
hình nón chuẩn.
- Là sự chênh lệch chiều cao của khối hỗn hợp BT và côn hình nón.

 Tổn thất độ sụt: là khả năng giảm độ sụt theo thời gian của hỗn hợp BT
- Theo thời gian, tổn thất độ sụt của hỗn hợp BT càng lớn.
- Khả năng tổn thất độ sụt của hỗn hợp BT càng bé thì tính công tác
của hỗn hợp BT càng cao

 Độ xòe: là giá trị xác định tính công tác của hỗn hợp vữa bằng bàn dằn
Độ xòe được xác định thông qua đường kính trung bình của bề mặt
khối vữa.
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-21
DỤNG CỤ XÁC ĐỊNH
150
300
450
100
200
300
Đường kính đáy nhỏ
Đường kính đáy lớn
Chiều cao
N0 - 2N0 - 1Kích thước côn hình nón cụt ,mm
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-22
CÁCH THỬ ĐỘ SỤT
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-23
Quai đế
Thân
Tay cầm
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-24
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-25 VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-26
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
1.1 Tỉ lệ N/X (W/C)
- Lượng nước nhào trộn = Lượng nước cho phản ứng thủy hóa + 
lượng nước tạo độ linh động.
- Lượng nước tạo độ linh động→ quyết định tính công tác
100
110
120
130
140
0.42 0.44 0.46 0.48 0.5 0.52
N/X
Đ
C
(
m
m
)
Tăng tỉ lệ N/X, tính công tác của hỗn
hợp BT tăng. Tuy nhiên, một số hạn
chế khi tăng N/X:
- Làm giảm cường độ
- Tăng khả năng tách nước của hỗn
hợp.
- Tăng khả năng nứt của bê tông
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-27
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
1.2 Loại ximăng
Ảnh hưởng của loại XM đến tính công tác do:
- Khác nhau về thành phần khoáng
- Khác nhau về độ mịn
- Hàm lượng phụ gia đầy
Potential compound composition,%
White (mean)
V (mean)
IV (mean)
III (mean)
II (mean)
I (mean)
4821101863
3731342254
3401543242
548891755
3771161955
3698101854
Blaine 
fineness
m2/kgC4AFC3AC2SC3S
Type of
portland
cement
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-28
Ảnh hưởng của tp khoáng đến tính công tác
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
0.33Free lime (CaO)
0.37C4AF hydrate
0.40C3A hydrate
0.21C2S hydrate
0.24C3S hydrate
Hydrated 
cement
compound
Nonevaporable
(combined) water content
(g water/g cement 
compound)
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-29
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
1.3 Phụ gia
- Phụ gia hóa dẻo, siêu dẻo: Tác dụng làm giảm lượng nước, 
tăng tính công tác. 
- Phụ gia khoáng hoạt tính và phụ gia đầy: Ảnh hưởng đến độ
mịn và thành phần khoáng
1.4 Cốt liệu
- Tính công tác của hỗn hợp BT phụ thuộc vào:
+ Kích thước của cốt liệu.
+ Bề mặt và hình dáng của cốt liệu
+ Hàm lượng tạp chất.
+ Đặc tính của cốt liệu
1.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm
Nhiệt độ càng cao, tính công tác của hỗn hợp BT càng giảm 
1.6 Ảnh hưởng của gia công chấn động
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-30
CÁC TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP BÊTÔNG
2. Đô ̣ giữ nước
- Là kha ̉ năng giữ nước và đảm bảo đô ̣ đồng nhất của hỗn hợp trong
suốt thi công và gia công chấn động
- Độ giữ nước được xác định bằng khả năng tách nước phân tầng của
hỗn hợp BT
- Cách xác định khả năng tách nước
- Hc: Chiều cao của 400ml hồ xi măng
- H0: Chiều cao của lớp nước bề mặt lúc ban đầu
- H1: Chiều cao của lớp nước sau khi tách nước
CH
HH
tachnuoc 01% −=
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-31
CÁC TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP BÊTÔNG
2. Độ giữ nước (khả năng tách nước)

Nguyên nhân của hiện tượng tách nước
- Do lực liên kết giữa các phần tử (xi măng, cốt liệu) 
không đủ lớn để giữ lớp nước liên kết bề mặt. Dẫn đến
hiện tượng nước tách lên bề mặt.

Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tách nước.
- Tỉ lệ N/X
Lượng nước nhào trộn lớn nhất không gây tách nước là
1,65N (N: lượng nước tiêu chuẩn của xi măng).
- Bề mặt cốt liệu lớn.
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-32
Sự tách nước
Lớp nước nổi 
lên tren mặt
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-33
Sự tách nước
Lớp nước nổi 
lên tren mặt
T á
c h n
ư ớ
c t r
o n
g 
l ỗ r ỗ
n g m
a o
q u ả
n
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-34
Sự tách nước
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-35
Sự phân tầng
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-36
3. Hàm lượng bọt khí và khối lượng thể tích
- Hàm lượng bọt khí: là % thể tích bọt khí chứa trong 1m3 
hỗn hợp bê tông.
- Với hỗn hợp BT nặng. Hàm lượng bọt khí chứa trong 1m3
không vượt quá 8%.
 Các yếu tố ảnh hưởng
- Vật liệu chế tạo. 
- Phương pháp đầm chặt.
- Phụ gia.
 Hàm lượng bọt khí và khối lượng thể tích của hỗn hợp bê
tông tỉ lệ nghịch với nhau.
CÁC TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP BÊTÔNG
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-37
CẤU TRÚC BÊ TÔNG ĐÓNG RẮN

Trong bê tông đóng rắn:
- Xi măng đã đóng rắn có vai trò là nền đóng vai trò liên kết các hạt cốt liệu
với nhau
- Cốt liệu đóng vai trò là khung xương chịu lực
- Vùng chuyển tiếp: Là lớp ximăng đóng rắn mỏng (50µm bao xung
quanh các hạt cốt liệu thô) 
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-38
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-39
Portland Cement Compound Hydration Reactions (Oxide Notation)
= 4CaO•Al2O3•13H2O
Tetracalcium aluminate hydrate
+ 12 H2O
Water
+ CaO•H2O 
Calcium hydroxide
3CaO•Al2O3
Tricalcium aluminate
= 6CaO•Al2O3•Fe2O3•12H2O
Calcium aluminoferrite hydrate
+ 2 (CaO•H2O)
Calcium hydroxide
+ 10 H2O
Water
4CaO• Al2O3•Fe2O3
Tetracalcium
aluminoferrite
= 3 (4CaO•Al2O3•SO3•12H2O)
Calcium monosulfoaluminate
+ 4 H2O
Water
+ 
6CaO•Al2O3•3SO3•32H
2O
Ettringite
2 (3CaO•Al2O3)
Tricalcium aluminate
= 6CaO•Al2O3•3SO3•32H2O
Ettringite
+ 26 H2O
Water
+ 3 (CaO•SO3•2H2O)
Gypsum
3CaO•Al2O3
Tricalcium aluminate
+ CaO•H2O
Calcium hydroxide
= 3CaO•2SiO2•8H2O
Calcium silicate 
hydrate (C-S-H)
+ 9 H2O
Water
2 (2CaO•SiO2)
Dicalcium silicate
+ 3 (CaO•H2O)
Calcium hydroxide
= 3CaO•2SiO2•8H2O
Calcium silicate 
hydrate (C-S-H)
+ 11 H2O
Water
2 (3CaO•SiO2)
Tricalcium silicate
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-40
Ca(OH)2
CSH
Monosunfat
Ettringite
Monosunfat tấm
Ca(OH)2
Ettringite
CSH
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-41 VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-42
CẤU TRÚC 
PHA KHÍ BÊ 
TÔNG ĐÓNG 
RẮN
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-43
CẤU TRÚC CỦA BÊ TÔNG ĐÓNG RẮN

 Pha khí

 Pha thủy tinh : CSH ở dạng gel

 Pha tinh thể
- Tinh thể CSH
- Tinh thể Ca(OH)2, Mg(OH)2: 20 -25% thể tích pha rắn của hồ xi 
măng đóng rắn
- Tinh thể ettringite, monosunfat: 15 -20% thể tích pha rắn của hồ xi 
măng đóng rắn
- Cốt liệu và các hạt xi mang chưa hydrate hóa

 Cường độ của bê tông đóng rắn được quyết định:
- Mật độ và kích thước của pha khí
- Cấu trúc pha tinh thể
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-44
CÁC TÍNH CHẤT BÊ TÔNG ĐÓNG RẮN
1.1 Cường độ nén
- Cường độ chịu nén thường được hiểu là Mác bê tông
Mác BT : là cường độ chịu nén trung bình ( giới hạn thấp nhất) của một
tổ mẫu chuẩn, trong điều kiện thí nghiệm chuẩn
S
F
aR n =
0,91
1,00
1,05
1,10
1,16
1,20
1,24
Mẫu lập phương 100 x100x100
150x150x150
200 x200x200
300x300x300
Mẫu trụ 100 x200
150 x300
200 x 400
Hệ số qui đổi αHình dạng và kích thước mẫu (mm)
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-45
CÁC TÍNH CHẤT BÊ TÔNG ĐÓNG RẮN
1. 1 Cường độ nén

 Qui luật phát triển cường độ theo thời gian
- Theo thời gian, cường độ chịu nén của đá bê tông sẽ tăng dần
- Cường độ của bê tông phát triển theo quy luật logarit
RBn = RB28 x lgn / lg28
 Các yếu tố ảnh hưởng

 Tỉ lệ N/X
- Mối quan hệ giữa N/X và
cường độ chịu nén (Rb )
RB = ARX (X/N + 0,5)
A: Hệ số phụ thuộc vào cốt liệu.
RX : Cường độ nén xi măng
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-46
CÁC TÍNH CHẤT BÊ TÔNG ĐÓNG RẮN
1. 1 Cường độ nén
 Các yếu tố ảnh hưởng

 Cốt liệu
- Phẩm chất của cốt liệu: cường độ của cốt liệu, độ hút nước, phân bố kích
thước hạt, hàm lượng tạp chất

 Điều kiện bảo dưỡng và tạo mẫu.
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-47
CÁC TÍNH CHẤT BÊ TÔNG ĐÓNG RẮN
1.2 Cường độ chịu uốn và chịu kéo của BT
Bê tông có cường độ chịu uốn và kéo kém. Thông thường
- Cường độ chịu kéo của BT chỉ bằng 0,06 – 0,11 cường độ
chịu nén BT
- Cường độ chịu uốn của BT chỉ bằng 0,1 – 0,2 cường độ chịu
nén BT
Cường độ chịu kéo và chịu uốn phụ thuộc chủ yếu vào
phẩm chất của cốt liệu tạo nên BT 
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-48
CÁC TÍNH CHẤT BÊ TÔNG ĐÓNG RẮN
2. Khả năng thay đổi thể tích của BT

 Nguyên nhân:
- Do sự thành và phát triển cấu trúc đá xi măng
- Do các phản ứng hóa học: Kiềm – cốt liệu, cacbonat hóa, sulfat
hóa
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-49
CÁC TÍNH CHẤT BÊ TÔNG ĐÓNG RẮN
2. Khả năng thay đổi thể tích của BT

 Hiện tượng
- Khi đóng rắn, bêtông bị co lại.
- Xảy ra nhanh trong thời gian đầu (vài ngày tuổi). Trong vài ngày đầu độ co 
khoảng 60-70% độ co của một tháng tuổi.

 Các yếu tố ảnh hưởng
- Hàm lượng và loại xi măng.
+ Hàm lượng XM càng cao, khả năng thay đổi thể tích cao.
+ Khác nhau về cấu trúc khoáng→ thể tích khác nhau khi hydarte hóa
+ Do nhiệt hydrate hóa của XM
- Cốt liệu sử dụng : Ảnh hưởng đến các phản ứng kiềm - cốt liệu, cacbonat
hóa
- Điều kiện bảo dưỡng.
- Tỉ lệW/C (N/X)
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-50
CÁC TÍNH CHẤT BÊ TÔNG ĐÓNG RẮN
2. Khả năng thay đổi thể tích
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-51
CÁC TÍNH CHẤT BÊ TÔNG ĐÓNG RẮN
3. Tính thấm nước của bê tông
Là khả năng cho nước đi qua các lỗ rỗng dưới áp lực nước thủy tĩnh
Tính thấm nước phụ thuộc
- Cấp phối bê tông (Tỉ lệ N/X, cốt liệu, phụ gia)
- Điều kiện dưỡng hộ
- Qúa trình nhào trộn
Mối quan hệ giữa tính chống thấm và cường độ BT như sau:
>12>121210864Cấp 2
>1212108642Cấp 1Độ chống thấm
B hay CT
45403530252015Rn(MPa)
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-52
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-53
CÁC TÍNH CHẤT BÊ TÔNG ĐÓNG RẮN
4. Tính chịu nhiệt của bê tông
Là khả năng chịu nhiệt độ cao và khả năng chống cháy
của đá bê tông.
Khi tăng nhiệt độ cao, bê tông bị phá hủy do
- Sự khác nhau về hệ số giãn nở nhiệt của vữa xi măng và
cốt liệu.
- Có phản ứng phân hủy Ca(OH)2
- Có hiện tượng thay đổi thể tích do quá trình biến đổi thù
hình của SiO2
- Do sự phân hủy của các khoáng CSH
- Do quá trình bay hơi nước.
VLXD-Bê-tông và công nghệ bê-tông 6-54