Bê tông là vật liệu xây dụng thông dụng nhất trong xây dựng dân dụng và công nghiệp và các khái niệm như mác bê tông, cấp bền bê tông, độ sụt của bê tông… là những khái niệm không thể không biết đối với sinh viên xây dựng, các kỹ sư và thậm chí cả với chủ đầu tư.
I) XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG
Theo truyền thống, điều này được thực hiện bằng cách chế tạo các mẫu bê tông hình lập phương hoặc lăng trụ, sau đó bảo dưỡng chúng trong những khoảng thời gian nhất định. Thời gian bảo dưỡng thông thường là 3, 7, 28 và 90 ngày. Nhiệt độ bảo dưỡng thường là 27 độ C. Sau khi đạt đến độ tuổi cần thiết để thử nghiệm, các mẫu lập phương/ lăng trụ được nén dưới máy nén thủy lực. Hệ đơn vị SI sử dụng để đo cường độ bê tông là Mega Pascal (MPa), mặc dù N/mm2 vẫn còn được sử dụng rộng rãi. Như vậy, đạt được 50 N/mm2 cũng tương đương 50MPa.
Trong khi các phép đo dựa trên mẫu bê tông lập phương được sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng, tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2682:2009; TCVN 6260:2009, tiêu chuẩn châu Âu về sản xuất xi măng, EN 197 quy định quy trình thí nghiệm dựa trên mẫu lăng trụ, không phải mẫu lập phương. Ví dụ, một loại xi măng được cho là phù hợp với TCVN 2682:2009 PC40 sẽ đạt được ít nhất 40,0 MPa trong 28 ngày, thí nghiệm sử dụng mẫu vữa lăng trụ đã chỉ định. Liệu “bê tông thực tế” được làm từ xi măng đó có đạt được 40,0 MPa trong các thí nghiệm mẫu bê tông lập phương, điều này phụ thuộc vào một loạt các yếu tố khác ngoài tính chất của xi măng.
II) CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG
Có nhiều yếu tố liên quan, một số yếu tố quan trọng hơn được xem xét như sau:
1. Độ Xốp Bê Tông
Lỗ rỗng trong bê tông có thể được điền đầy không khí hoặc nước. Lỗ rỗng khí là một ví dụ rõ ràng và dễ nhìn thấy của lỗ mao quản trong bê tông. Nói chung, bê tông càng xốp, thì cường độ càng thấp. Có thể nguồn gốc quan trọng nhất của độ xốp bê tông là tỷ lệ nước/xi măng trong hỗn hợp. Thông số này rất quan trọng, sẽ được thảo luận riêng dưới đây.
2. Tỉ Lệ Nước Và Xi Măng
Được xác định bằng khối lượng nước chia cho khối lượng xi măng trong hỗn hợp. Ví dụ, một hỗn hợp bê tông chứa 400 kg xi măng và 240 lít (240 kg) nước sẽ có tỷ lệ nước/xi măng là 240/400 = 0,6. Tỷ lệ nước/xi măng được viết tắt là ‘w/c’. Trong hỗn hợp, trong đó w/c lớn hơn xấp xỉ 0.4, thì trên lý thuyết tất cả xi măng có thể phản ứng với nước trộn để tạo ra sản phẩm thủy hóa xi măng. Ở tỷ lệ cao hơn w/c, nước theo không gian chiếm chỗ thêm của nước w/c = 0.4 sẽ còn lại lỗ rỗng chứa đầy nước, hoặc là không khí nếu bê tông khô.
Kết quả là khi tỷ lệ w/c tăng, độ xốp của hồ xi măng trong bê tông cũng tăng lên. Khi độ xốp tăng lên, cường độ nén của bê tông sẽ giảm.
3. Độ Cứng Của Cốt Liệu
Điều rõ ràng là nếu cốt liệu trong bê tông có cường độ thấp thì dẫn đến cường độ bê tông cũng sẽ thấp. Các loại đá tự nhiên mềm, chẳng hạn như đá phấn, rõ ràng không phù hợp để sử dụng làm cốt liệu.
4. Liên Kết Hồ Xi Măng Với Cốt Liệu
Sự đồng nhất của liên kết giữa hồ và cốt liệu (vùng chuyển tiếp) là rất quan trọng. Nếu không có liên kết, cốt liệu tạo ra các lỗ trống; như đã thảo luận ở trên, lỗ rỗng là nguồn gốc của gây nên cường độ bê tông thấp.
5. Các Thông Số Liên Quan Đến Xi Măng
Nhiều thông số liên quan đến thành phần của từng khoáng xi măng và tỷ lệ của chúng trong xi măng có thể ảnh hưởng đến tốc độ phát triển cường độ và đạt được cường độ cuối cùng, bao gồm các yếu tố sau:
- Hàm lượng khoáng alite
- Độ hoạt tính của khoáng alite và belite
- Hàm lượng sulfate trong xi măng
Độ mịn của xi măng sẽ ảnh hưởng đến tốc độ thủy hóa xi măng; xi măng nghiền mịn hơn sẽ dẫn đến phản ứng nhanh hơn. Độ mịn thường được biểu hiện bằng tổng diện tích bề mặt hạt, ví dụ: 400 m2/kg. Tuy nhiên, ảnh hưởng không nhiều, điều quan trọng là sự phân bố kích thước hạt của xi măng; chỉ dựa vào kết quả phép đo diện tích bề mặt có thể gây hiểu nhầm. Ví dụ một số khoáng, thạch cao, có thể ưu tiên nghiền sản xuất loại xi măng với diện tích bề mặt cao. Xi măng như vậy có thể chứa thạch cao rất mịn nhưng cũng có các hạt clinker tương đối thô dẫn đến tốc độ thủy hóa chậm hơn.