Giáo trình Vật liệu xây dựng

 BÀI GIẢNG VẬT LIỆU XÂY DỰNG 
 CHƯƠNG I - TÍNH CHẤT CHUNG 
 §1.1. Tính chất vật lý 
I. KHỐI LƯỢNG RIÊNG γa 
 - Là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái hoàn toàn đặc 
(không có lỗ rỗng). 
 GK
 γ a = 
 Va
 GK: Khối lượng vật liệu đã sấy khô (g, kg) 
 3 3
 Va: Thể tích vật liệu ở trạng tháI hoàn toàn đặc (cm , dm ) 
 3 3
 γa: Khối lượng riêng (kg/dm , g/cm ) 
 3 3
 VD: H2O => γ = 1 g/cm Đất sét nung γ = 2,6 ÷ 2,65 g/cm 
 Đá => γ= 2, 2 ÷ 3,3 g/cm3 Xi măng γ = 3,1 g/cm3 
 Thép => γ = 7,25 ÷ 8,25 g/cm3 Gỗ γ = 1,55 g/cm3 
II. KHỐI LƯỢNG ĐƠN VỊ γ0 
 - Là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái tự nhiên. 
 GK
 γ 0 = 
 V0
 GK: Khối lượng mẫu vật liệu khô. 
 V0: Thể tích mẫu vật liệu ở trạng thái tự nhiên. 
 Chú ý: 
 - Trạng thái khối lượngNTTULIB G và thể tích V0 là phải phù hợp với nhau. 
 G
 γ = kh« : Khối lượng đơn vị khô 
 0K V
 0K
 G ©m
 γ0©m = : Khối lượng đơn vị ẩm 
 V0©m
 G b·o hoμ
 γ 0b·o hoμ = : Khối lượng đơn vị bão hoà 
 V0b·o hoμ
 - Khi thể tích là một khối liền ta có: γ0hạt 
 - Khi V0 là một tập hợp của các hạt rời γ0xôp 
 G
 γ 0x«p = 
 V0x«p
 1  
III. ĐỘ RỖNG CỦA VẬT LIỆU (r%) 
- Là tỷ số % giữa thể tích rỗng so với thể tích tự nhiên của vật liệu ở trạng thái khô. 
 V
 r% = r .100% 
 V0K
 V0K − Va Va
 Vr = V0K - Va => r% = .100% = (1 − ).100% 
 V0K V0K
 γ
 r% = (1 − 0K ).100% 
 γ a
 γ
 - Vật liệu liền khối: r% = (1 − 0K ).100% 
 γ a
 γ
 - Vật liệu rời (cát, sỏi) r% = (1− 0xèp ).100% 
 γ a
IV. ĐỘ ĐẶC: đ% 
- Là tỷ số % giữa thể tích đặc so với thể tích tự nhiên của vật liệu ỏ trạng thái khô. 
 V V − V
 đ% = a .100% = 0K r = (1 − r).100% 
 V0K V0K
 γ
 đ% = 0K 
 γ a
V. NHỮNG TÍNH CHẤT VẬT LÝ LIÊN QUAN ĐẾN NƯỚC. 
 1. Các dạng nước có trong vật liệu 
 a. Nước kết tinh (nước liên kết hoá học). 
 - Là nước liên kết hoáNTTULIB học mà các phần tử sắp xếp có quy luật và tồn tại ổn 
định. Khi nhiệt độ cao thì nước kết tinh mới thoát ra ngoài lúc này bản chất vật liệu 
thay đổi. 
 2000 C
 + Thạch cao: CaSO4.2H2O ⎯⎯⎯→ CaSO4 + 2H2O 
 700÷8000 C
 + Đất sét: Al2O3.2SiO2.2H2O ⎯⎯⎯⎯→ Al2O3.2SiO2 + 2H2O 
 b. Nước hấp phụ 
 - Là màng nước rất mỏng (khoảng 10-4÷10-6mm) bám mặt ngoài của VL. 
 - Nguyên nhân: Do mặt ngoài của vật liệu có suất căng mặt ngoài và các phần 
tử nước có cực tính. 
 - Do nước bao gồm các phần tử H2O bị phân cực. Các phần tử H2O bám vào 
màng hấp phụ tạo màng hấp phụ có tác dụng giảm sức căng mặt ngoài của vật liệu. 
 - Độ dầy của màng nước hấp phụ lớn dần lên cho đến khi các phần tử nước 
ngoài cũng có thể tách ra một cách dễ dàng đó là giới hạn mạng lưới hấp phụ. 
 2  
 c. Nước tự do 
 - Màng nước hấp phụ tồn tại trong môi trường ẩm ướt độ dầy của nước được tăng 
lên đến một lúc nào đó phần ngoài chuyển thành nước tự do. 
 - Nước tự do tuân theo các quy luật về thuỷ lực học. Loại nước này chiếm một 
tỷ lệ rất lớn trong ba loại nước ở trên. Nó ảnh hưởng rất lớn đến các tính chất cơ lý của 
vật liệu. 
 2. Hiện tượng thấm nước của vật liệu. 
 a. Vật liệu ưa nước và vật liệu ngăn nước 
 - Vật liệu ưa nước (hay ngăn nước) được đặc trưng bởi góc ướt: θ 
 + Đối với vật liệu ưa nước θ < 900 (00 ≤ θ ≤ 900). 
 + θ0 = 00 vật liệu bị ướt hoàn toàn. 
 - Trường hợp vật liệu ưa nước: 
 + Lực hút giữa thành rắn lên chất lỏng. 
 + Lực hút phân tử của thành chất rắn đối với các phân tử nước lớn hơn lực hút 
nội bộ giữa các phân tử nước. 
 b. Hiện tượng thấm nước mao quản: 
 Xét một phân tố trên chu vi (giao tuyến mặt chất lỏng với thành ống) dl chịu 
một lực hút của thành ống df. 
 df = dl. σ.cosθ ⇒ f=σ.cosθ. ∫ dl 
 f=σ.cosθ.2π.R 
 - Áp suất phụ dưới mặt cong chất lỏng 
 f 2π.R.σ.cosθ 2.σ.cosθ
 P = = = 
 S 2π 2 NTTULIBR
 R: Bán kính ống mao quản 
 S: Diện tích mặt cắt ngang mao quản. 
 P = γn.h (1) 
 2. .cos
 h = σ φ 
 R.γ n
 σ: Hệ số suất căng mặt ngoài của chất lỏng 
 + h: phụ thuộc vào σ; σ phụ thuộc vào t0 
 - tlớn → σnhỏ → hnhỏ 
 - tnhỏ → σlớn → hlớn 
 + θ: vật liệu ưa nước: θ h > 0 
 Vật liệu ngăn nước θ > 900 → h < 0 
 3  
 + R: Rbé → hcao 
 Chú ý: Khi ống mao quản nằm ngang thì cột nước luôn chuyển động về phía có 
t0 thấp. 
 3. Một số chỉ tiêu vật lý đối với vật liệu ưa nước 
 a. Độ ẩm W% 
 - Khi vật liệu tiếp xúc với môi trường ẩm ướt nó có khả năng hút và giữ nước 
và lúc đó gọi là vật liệu bị ẩm ướt. Mức độ ẩm ướt được biểu thị bằng chỉ tiêu độ ẩm. 
 - Độ ẩm là tỷ số % giữa khối lượng nước có trong vật liệu ở trạng thái tự nhiên 
so với khối lượng của vật liệu khô. 
 G n − íc cã trong vËt liÖu G − G
 W% = = am kh« .100% 
 G kh« G kh«
 b. Hệ số báo hoà nước: B% 
 - Bão hoà nước: Khi vật liệu hút nước và giữ nước đến mức tối đa thì người ta 
gọi đó là vật liệu bão hoà với nước. Mức độ bão hoà nước được đánh giá bằng hệ số 
bão hoà nước. 
 Định nghĩa: Hệ số bão hoà nước (B) là tỷ số giữa thể tích nước có trong vật liệu 
đã được bão hoà nước so với toàn bộ thể tích lỗ rỗng của vật liệu. 
 V n
 B = baohoa 0 ≤ B ≤ 1 
 Vr
 + B < 1: Vật liệu bão hoà nước không hoàn toàn có nghĩa là vật liệu vẫn còn lỗ 
rỗng không chứa nước. 
 n
 + B = 1: Vật liệu bão hoà nước hoàn toàn. V bão hoà = Vr 
 Trạng thái bão hoà nướcNTTULIB còn phụ thuộc vào phương pháp thí nghiệm bão hoà. 
 c. Mức hút nước theo khối lượng Hp% 
 Định nghĩa: Là tỷ số % giữa khối lượng nước có trong vật liệu khi bão hoà 
nước so với khối lượng của vật liệu ở trạng thái khô. 
 Gnuoc bao hoa G − G
 Hp% = .100% = bh k .100% 
 Gkho Gk
 d. Mức hút nước theo thể tích: Hv% 
 Định nghĩa: Là tỷ số % giữa thể tích nước có trong vật liệu khi bão hoà nước so 
với thể tích của vật liệu ở trạng thái khô. 
 V
 Hv%= nuoc bao hoa .100% 
 V0K
 4  
 Hv G − G G G γ
 = bh k . k = k = 0K 
 Hp γ n .V0K G bh − G k γ n .V0K γ n − íc
 HV.γnước = Hp. γ0K 
 G am − G kh«
 W = ⇒ Gâm = Gkhô (1+W) 
 G kh«
 Gam
 ⇒ Gkhô = 
 1 + W
 e. Hệ số thấm nước 
 - Biểu thị thấm nước của các loại vật liệu khác nhau: đất, bê tông, gạch, vữa... 
 Định nghĩa: Hệ số thấm nước được biểu thị nước thấm qua một đơn vị của vật 
liệu có chiều dầy xác định trong một đơn vị thời gian dưới tác dụng của một đơn vị áp 
suất cột nước 
 Q.d
 K = (m / s) 
 S.t.H
 - Q : Lượng nước thấm qua vật liệu (m3) 
 - d : Ciều dầy của vật liệu nước thấm qua (m) 
 - S : Diện tích nước thấm (diện tích vuông góc với dòng nước) (m2) 
 - t : Thời gian thấm (s) 
 - H : áp suất cột nước (m) 
 PHẦN BÀI TẬP CHƯƠNG I 
 Ví dụ 1: 
 Một vật ở trạng tháI ẩmNTTULIB 20% có khối lượng đơn vị 1,8 kg/dm3, ở trạng tháI bão 
hoà nức có khối lượng đơn vị là 2,0 kg/dm3, cho biết khối lượng riêng của vật là 
3kg/dm3, = 1kg/dm3. Biết thể tích không đổi khi độ ẩm thay đổi. Tính hệ số bão hoà 
 γn
của vật ? 
 G ©m γ ©m .V0©m
 GK = = = γ .V 
 1 + W 1 + W 0K 0K
 3
 γok= γ0ẩm.V0ẩm/V0K(1+W)=1,8/(1+0.2) =1,5 kg/dm 
 V G γ .V − γ .V
 B= nuoc = nuoc = obh obh oK oK 
 Vr γ n.r.V0 γ n.r.V0
 r=(V0K-Va)/VoK=1-Va/VoK=1-1,5/3=0,5 
 Suy ra B=(2-1,5)/0,5*100=100% 
 5  
 Ví dụ 2: 
 Một vật ở trạng tháI ẩm 10% có khối lượng đơn vị 2,2 kg/dm3, ở trạng tháI bão 
hoà nước hoàn toàn có khối lượng đơn vị là 2,3 kg/dm3. Biết vật có thể tích không đổi 
khi độ ẩm thay đổi. Tính khối lượng riêng của vật. 
 G ©m γ ©m .V0©m
 Ta có: GK = = = γ .V 
 1 + W 1 + W 0K 0K
 3
 γok= γ0ẩm.V0ẩm/V0K(1+W)=2,2/(1+0.1) =2,0 kg/dm 
 V G γ .V − γ .V
 B= nuoc = nuoc = obh obh oK oK 
 Vr γ n.r.V0 γ n.r.V0
 r=(γ0bh -γ0K)/B. γon =2,3-2/1=0,3 
 3
 γa = γ0K/(1-r) = 2/(1-0,3) = 2,86 kg/dm 
 §1.2. Tính chất cơ học 
I. TÍNH BIẾN HÌNH 
 - Vật liệu khi chịu tác dụng của ngoại lực -> hình dạng thay đổi -> biến hình. 
 - Có hai loại hình xẩy ra: 
 1. Biến hình đàn hồi. 
 - Sẽ được triệt tiêu khi bỏ ngoại lực tác dụng. 
 Tất cả các loại vật liệu đều có tính biến hình đàn hồi kể cả vật liệu dòn như BT, 
gạch, ngói... khi TK công trình chúng ta chỉ được phép TK ngoại lực tín toán sao cho 
vật liệu chỉ làm việc trong giới hạn đàn hồi. 
 2. Biến dạng dư (biến dạng dẻo). 
 Đây là loại biến hình NTTULIBkế tiếp hình đàn hồi. Nó là dấu hiệu ban đầu của sự phá 
hoại các kết cấu xây dựng. Cho nên trong TK không được TK ngoại lực để cho vật 
liệu xuất hiện biến hình dẻo. 
 3. Biến dạng từ biến. 
 Ngoài hai loại biến dạng trên, ở vật liệu còn có hiện tượng từ biến là hiện 
tượng biến dạng tăng theo thời gian khi ngoại lực không đổi, tác dụng lâu dài lên vật 
liệu. ở nhiệt độ cao kim loại thể hiện tính từ biến rất rõ. 
II. CƯỜNG ĐỘ. 
 Định nghĩa: Cường độ là khả năng chống lại sự phá hoại của ứng suất dưới tác 
dụng của ngoại lực. 
 1. Phân loại cường độ: Tuỳ theo hình thức chọn lọc mà các kết cấu vật liệu 
chịu các loại cường độ sau: 
 6  
 a. Cường độ chịu nén: Rn 
 P 2
 Rn = (kg / cm ) 
 F
 P: Lực tác dụng vào cấu kiện làm cho cấu kiện bị phá hoại (kg). 
 F: Diện tích tiết diện (cm2) 
 b. Cường độ chịu kéo: RK 
 P 2
 RK = − (kg / cm ) 
 F
 c. Cường độ chịu uốn. 
 Rn = Mmax/Wuốn 
 3 Pl
 Rn = . 
 2 bh 2
 d. Cường độ chịu xoắn 
 e. Cường độ chịu cắt. 
 Chú ý: 
 * Trong vật liệu xây dựng phân ra vật liệu giòn và vật liệu dẻo: 
 - VL dẻo khả năng chịu kéo, nén khác nhau. Chỉ quan tâm đến cường độ kéo. 
 - VL giòn chịu nén tốt, chỉ quan tâm đến cường độ chịu nén. 
 * Cường độ chịu nén (Rnén) → Mác 
 Định nghĩa: Mác vật liệu là cường độ chịu nén của bình quân ít nhất 3 mẫu thí 
nghiệm được chế tạo với kích thước tiêu chuẩn (bảo dưỡng ở điều kiện tiêu chuẩn) sau 
28 ngày dưỡng hộ (dùng với XM & BT) . 
 n NTTULIB
 ∑R i
 i
 R nen = (n ≥ 3)
 n 
 P
 R = i
 i F
 - Loại bỏ những Ri có kết quả sai khác 20%. 
 - Mỗi loại vật liệu có mẫu khác nhau 
 - Hình lập phương a = 10;15; 20: Bê tông; 7,07: Vữa XD, XM 
 - Hình trụ: (d, H) H = 2d 
 (10, 20), (15, 30); (20, 40) 
 - BT phải bảo dưỡng trong những phòng có nhiệt độ (20 ± 50C, độ ẩm ω > 
90%) bảo dưỡng sau 28 ngày. 
 7  
 n
 28 28
 R b = ∑R bi /n 
 i=1
 n: Số mẫu làm thí nghiệm, n>=3 
 2. Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ vật liệu 
 a. Cấu trúc vật liệu 
 - Độ đặc: Nếu cùng là một loại vật liệu thì độ đặc càng lớn thì giá trị cường độ 
càng cao. Một số vật liệu ?? xi măng, BT, gạch..., khi độ đặc tăng gấp rưỡi thì cường 
độ tăng gấp 8 lần. 
 - Hướng chịu lực: Cường độ theo phương dọc thì sẽ nhỏ hơn cường độ theo 
phương ngang thì của vật liệu gỗ. 
 + Đồng nhất theo mật độ 
 + Đồng nhất theo phương. 
 b. Nhiệt độ và độ ẩm. 
 - Nhiệt độ và độ ẩm lớn thì cường độ giảm và ngược lại. 
 c. Thời gian chịu tải 
 Thời gian chịu tải tăng thì R↓ 
 3. Phương pháp xác định cường độ 
 a. Gia công mẫu thí nghiệm 
 - Hình dạng: Lập phương, trụ, thanh, dây... 
 - Kích thước: 
 * Bê tông: + Hình trụ: (h, d); (20, 20); (15,30) 
 + Lập phương: 7,07 x 7,07; 7,07; 15 x 15 x 15 
 10 x 10 x 10; 20 x 20 xNTTULIB 20 
 * Xi măng: 4 x 4 x 16cm 
 * Đá: 5 x 5 x 5cm 
 b. Thí nghiệm trên máy vạn năng: Kéo, nén 
 Đọc số: áp lực, kéo, uốn 
 Khi mẫu bị phá hoại 
 4. Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm chịu nén. 
 a. Chiều cao mẫu thí nghiệm 
 P
 R = ⇒ R < R 
 F 1 2
 Giải thích: 
 8  
 Tại mặt tiếp xúc giữa mẫu vật liệu và tấm ép khi tăng tải trọng thì xuất hiện lực 
ma sát (lực ma sát có tác dụng ngăn cản sự chuyển dịch của vật liệu theo phương 
ngang). 
 Ảnh hưởng của lực ma sát lớn nhất tại mặt tiếp xúc bé nhất tại vùng giữa của 
vật liệu → h càng lớn ảnh hưởng ma sát càng ít → mẫu dễ bị phá hoại. 
 - Tiêu chuẩn của mẫu BT: 20 x 20 x 20cm, còn lạI phảI có hệ số đIều chỉnh 
(bảng 1-10 trang 35) 
 Kích thước mẫu TN Mác Bê tông (Kg/cm2) 
 140 200 300 400 
 30 x 30 x 30 1,06 1,05 1,05 1,04 
 20 x 20 x 20 1 1 1 1 
 15 x 15 x 15 0,96 0,94 0,92 0,9 
 10 x 10 x 10 0,87 0,85 0,83 0,81 
 7,07 x 7,07 x 7,07 0,91 0,88 0,86 0,84 
 b. Tốc độ tăng tải trọng 
 Phải có quy định về tốc độ gia tải. Tốc độ càng lớn → kết quả thấp. 
III. HỆ SỐ PHẨM CHẤT: PC 
 R
 PC = 
 γ 0
 ⇒ HS PC cao 
 Vật liệu nhẹ → tốt 
 VL cường độ cao nhấtNTTULIB 
 Suy ra PC = 1,61 Gỗ lim PC = 0,7 
 Thép CT3 PC = 0,51 BT PC = 0,083 
IV. HỆ SỐ MỀM HOÁ: MH 
 R
 MH = b·o hoμ n − íc > 0,85 (VL dùng XDCTTL) 
 R kh«
 9  
 CHƯƠNG II. VẬT LIỆU KẾT DÍNH VÔ CƠ 
 Đ2.1. Khái niệm 
 1. Định nghĩa: 
 - Là một loại vật liệu ở dạng bột, khi trộn với nước tạo thành vữa dẻo, qua quá 
trình biến đổi lý hoá vữa đó trở lên rắn chắc như đá. 
 - Dựa vào tính chất này người ta sử dụng rộng rãi vật liệu dính kết vô cơ để chế 
tạo vữa, bê tông, các sản phẩm và vật liệu đã nhân tạo không nung dùng trong xây 
dựng. 
 2. Phân loại: 
 Tuỳ theo khả năng và điều kiện rắn chắc, người ta chia vật liệu dính kết vô cơ 
ra hai loại. 
 a. Vật liệu vô cơ rắn trong không khí: 
 Quá trình biến đổi lý hoá diễn ra khi rắn chắc chỉ có được trong môi trường 
không khí, như: Thạch cao, xây dựng, các chất kết dính manhê, thuỷ tinh nước và vôi 
không khí... 
 b. Vật liệu vô cơ rắn trong nước. 
 Quá trình biến đổi hoá lý diễn ra khi rắn chắc không chỉ trong môi trường 
không khí, mà cả trong môi trường nước, như: vôi thuỷ, xi măng, chất kết dính hỗn 
hợp 
 Đ2.2. Vôi không khí 
I. THÀNH PHẦN HOÁ HỌNTTULIBC VÀ PHÂN LOẠI VÔI 
 TP: CaO, MgO, Al2O3, SiO2, Fe2O3 
 Ngoài ra còn CaOAl3, CaOSiO2, CaOFe2O3 vôi già lửa, dựa vào tỷ lệ MgO để 
phân loại: 
 - Vôi canxit (có chất lượng cao) MgO ≤ 5% 
 - Vôi manhêzit (chất lượng TB) MgO = 5 ÷ 20% 
 - Vôi đôlômit (chất lượng xấu) MgO = 20 ÷ 40% 
II. QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VÔI KHÔNG KHÍ 
 1. Nguyên liệu 
 Đá vôi: CaCO3, MgCO3 
 2. Nhiên liệu: 
 - Than 
 10  
 - Củi, gỗ 
 - Khí đốt. 
 3. Lò nung: 2 loại 
 - Lò nung gián đoạn 
 - Lò nung liên hoàn: Quá trình nung được tiến hành liên tục, chia 3 khu vực: 
 + Khu vực sấy: Nằm giá trên t0 = 105 ÷ 1100C 
 + Khu nung: t = cao nhất t = 11000C 
 + Khu làm nguội: t giảm dần 
 Đáy lò được tháo ra lấy vôi sống 2 ÷ 3h lấy 1 lần trên đỉnh lò là vật liệu được 
bổ sung vào liên tục như vậy. Quá trình diễn biến lý hoá khi nung. 
 - T0 = 105 ÷ 1100C nước tự do bay hơi, tạp chất hữu cơ cháy. 
 - T0 = 600 ÷ 6500C 
 AlO3.2SiO2.2H2O → AlO3.2SiO2 + 2H2O↑ 
 0
 - 700 ÷ 800 C: AlO3 .2.SiO2 → Al2O3 + 2SiO3 
 - MgCO3 ---> MgO+CO2 
 0
 - 900 C: Bắt đầu CaCO3 → CaO + CO2↑ 
 - 1000 ÷ 11000C: quá trình phân giải trên toàn bộ CaO tạo thành, kết thúc phụ 
thuộc vào áp suất CO2 trong lò nung. 
 - T0 > 11000C có các phản ứng kết hợp. 
 nCaO + SiO2 → nCaO.SiO2 
 mCaO.Al2O3 → mCaO.Al2O3 
 p.CaO.Fe2O3 → p.CaO.FeNTTULIB2O3 
 Khoáng vật vôi già lửa 
 Vôi già lửa có hại: Trong quá trình tôi thì vôi già lửa không tôi ngay. Sau một 
thời gian vôi già lửa mới tôi và gây rạn nứt khối xây, trát. 
III. TÔI VÔI: 
 Vôi không khí tiếp xúc với nước xẩy ra phản ứng tôi vôi: 
 CaO + H2O → Ca(OH)2 + Q (nhanh) 
 MgO + H2O → Mg(OH)2 (chậm) 
 Ca(OH)2: Vôi tôi là những hạt nhỏ và thô 
 Nước tự do vẫn nhiều: Ca(OH)2 + nH2O (tự do), vôi nhuyễn 
 11  
 Cấu trúc của vôi nhuyễn: Hệ keo, chất phân tán là các hạt Ca(OH)2 môi trường 
phân tán là nước. Hạt Ca(OH)2 trong môi trường phân tán phát sinh lực hút và lực 
đẩy. 
 Khi mới tôi mật độ các hạt Ca(OH)2 không đồng đều, sau đó do lực hút, đẩy 
giữa các hạt nên trong hệ keo có sự phân bố lại ngày càng đồng đều cho đến một lúc 
nào đó hệ keo cân bằng nội lực. Chính lúc đó vôi nhuyễn đạt được độ dẻo tốt nhất. Vì 
vậy thực tế sau khi tôi vôi không  ... LIB
 a. Đá dăm 
 Chế tạo từ đá trầm tích, đá vôi, bazan... các loại sau: 0,5 ÷ 1cm; 1 ÷ 2cm; 2 ÷ 
4cm; 4 ÷ 7cm. 
 Đặc điểm: Mặt đá xù xì, gắn kết với xi măng tốt. Lắm gốc cạnh, độ lưu động bê 
tông kém → khó thi công. Cường độ của nó đồng nhất. 
 b. Sỏi: Do đá trầm tích phong hoá tạo thành. 
 Đặc điểm: Nhẵn → độ lưu động của bê tông cao, lực gắn kết kém không đồng 
nhất về cường độ → giảm cường độ của bê tông. 
 2. Tạp chất có trong đá 
 a. Bụi, bùn, sét: Được xác định bằng phương pháp rửa 
 b. Muối sunfat Tiêu chuẩn 
 giống cát 
 35  
 c. Hữu cơ 
 3. Thành phần hạt: 5 ÷ 70mm 
 Chia thành 5 cấp hạt: 5 ÷ 10mm 
 10 ÷ 20mm 
 20 ÷ 40mm Xác định thành 
 phần hạt 
 40 ÷ 70mm 
 70 ÷ 150mm 
 Thành phần hạt: tỷ lệ theo khối lượng của hạt cấp hạt chứa trong hỗn hợp. 
 Đường kính mắt sàng: 5; 10; 20; 40; 70mm 
 Trình tự làm thí nghiệm: 
 Cân 5kg đá cho vào chồng sàng tiêu chuẩn; sàng khoảng 5 ÷ 7 phút, sau đó cân 
lượng sót riêng biệt trên các sàng. 
 Tính lượng sót tích luỹ trên các sàng. Tìm Dmax, Dmin. 
 Dmax: Coi là đường kính lỗ sàng nào có lượng sót tích luỹ nhỏ hơn và gần 5% 
nhất. 
 Dmin: Coi là đường kính lỗ sàng nào có lượng sót tích luỹ lớn hơn và gần 95% 
nhất. 
 Từ kết quả chọn Dmax, Dmin ta vẽ biểu đồ cấp phối hạt lượng sót tích luỹ trên 
sàng cho phép 
 Đường kính lỗ sàng LSTL (%) 
 1,25 Dmax 0 
 Dmax NTTULIB0 ÷ 10 
 Dmax + Dmin 40 ÷ 70 
 Dmin 95 ÷ 100 
 Ví dụ: 
 Lượng sót trên các mắt sàng như sau: 
 70mm = 0% 
 40mm = 4% 
 20mm = 50% 
 10mm = 80% 
 5mm = 98% 
 ⇒ Dmax = 40mm 
 Dmin = 5mm 
 36  
 D + D D
 max min = 22,5mm ≈ min = 20 
 2 2
 4. Tính chất của đá 
 a. Cường độ: RÁ → Rđá 
 RÁ ≤ 150 → Rđá ≥1,2RÁ 
 RÁ > 150 → Rđá ≥ 1,5RÁ 
Xác định Rđá: 
 + Phương pháp trực tiếp: 
 Gia công mẫu đá hình lập phương có kích thước 5x5x5cm hoặc hình trụ đường 
kính 5cm, chiều cao 5cm sau đó ép được kết quả. 
 Cho mẫu đá dăm (sỏi) vào hình trụ dày, cho vào máy ép đá bị vỡ ra sau đó cho 
vào sàng có kích thước quy định sàng. Cân lượng sót qua sàng, từ đó biết được tỷ lệ vỡ 
của đá là bao nhiêu tra quy phạm biết được cường độ của đá. 
 + Phương pháp gián tiếp: 
 Cho Sỏi, đá, xi măng, nước đúc mẫu bê tông (xi măng mác cao, cát tốt) đem 
mẫu nén xác định cường độ. Nếu đá, sỏi không bị vỡ kết luận cường độ của đá, sỏi. 
 b. Lượng hòn dòn: 
 Cách xác định: Sỏi được phân làm 3 cấp; 5÷10mm, 10÷20mm, >20mm 
- Sỏi có đường kính 5÷10mm: dùng lực ép tĩnh là 15kg hòn nào vỡ nhặt riêng. 
- Sỏi có đường kính 10÷20mm: dùng lực ép tĩnh là 25kg hòn nào vỡ nhặt riêng. 
- Sỏi có đường kính >20mm: dùng lực ép tĩnh là 35kg hòn nào vỡ nhặt riêng. 
 Cân lượng hòn vỡ, tính tỷ lệ hòn dòn theo công thức: 
 NTTULIBLuonghonvo
 Ty le hon don% = 100% <= 15%
 SoiTN
 c. Lượng hòn thỏi (hòn dẹt). 
- Kích thước cạnh dài > 2 lần cạnh ngắn (hòn dài). 
- Kích thước cạnh ngắn < 2 lần cạnh dài (hòn dẹt). 
 LuonghonT, D
 Luong hon T, D% = 100% <= 15%
 SoiTN
 d. Mức hút nước HP%. 
 Gbaohoanuoc − GK
 H P % = 100%
 GK
 Đối với Bê tông thường: HP không được lớn hơn 10%. 
 Đối với Bê tông thuỷ công: HP không được lớn hơn 5%. 
 37  
 Đối với Bê tông cốt thép: HP không được lớn hơn 3%. 
 e. Khối lượng riêng và khối lượng đơn vị. 
 đá 3
 γa phải lớn hơn 2,3 kg/dm mới được dùng cho bê tông chịu lực. 
 đá 3
 Thường thì γa =2,6÷2,7kg/dm 
 đá 3
 γ0 =2,0÷2,7kg/dm ảnh hưởng rất lớn đến cường độ của đá: 
 đá 3 2 
 γ0 =2,0kg/dm → Rđá =200 kg/cm
 đá 3 2 
 γ0 =2,5kg/dm → Rđá =800 kg/cm
 đá 3 2
 γ0 =2,7kg/dm → Rđá =2000 kg/cm 
D. Nước dùng cho bê tông 
Loại nước uống được đều có thể dùng để sản xuất bê tông. 
Các loại nước sau đây không thể dùng để trộn bê tông: 
- Nước ở đầm ao, cống, rãnh. 
- Nước chứa các chất có hại như axit, muối, đường, mỡ . . . 
- Nước có nồng độ pH<4. 
- Nước biển. 
- Nước sông có nhiều phù sa. 
E. Xử lý cốt liệu không đạt yêu cầu về độ bẩn và cấp phối. 
  Khi cát đá bẩn quá giới hạn quy định thì phải rửa. 
  Khi gập các loại cát mà cấp phối không đạt yêu cầu thì có thể trộn 2 hoặc 3 
 loại cát với nhau để ra một loại cát hỗn hợp đảm bảo cấp phối. 
Phối hợp 2 loại cát: 
+ Phương pháp dùng khối lượNTTULIBng thể tích (γ0) lớn nhất: Lấy 2 loại cát trộn với nhau 
theo nhiều tỷ lệ khác nhau xác định khối lượng thể tích của hỗn hợp. Vẽ biểu đồ quan 
hệ giữa γ0 và tỷ lệ giữa 2 loại cát. Qua biểu đồ tìm được γ0max ứng với γ0max tìm được tỷ 
lệ phối hợp tốt nhất. 
+ Phương pháp toạ độ chữ nhật: 
 Sau khi sàng 2 loại cát A, B xác định được lượng sót tích luỹ qua sàng thứ i 
(0,14; ...; 2,5) của cốt liệu A, B là Ai% và Bi%, ghi vị trí Ai, Bi lên trục tung, nối hai 
điểm Aivà Bi với nhau thành 1 đường thẳng. 
 Tương ứng với mắt sàng thứ i có phạm vi cấp phối tiêu chuẩn của cát A, B 
tương ứng là mAi, nAi và mBi, nBi , sau đó nối mAivới mBi và nAi, nBi được 2 đường 
thẳng song song với trục hoành cắt đường AiBi tại 2 điểm, dóng 2 điểm này cắt trục 
hoành tại hai điểm pAi, qAi đó là phạm vi cho phép của tỷ lệ phối hợp cát A, B ứng 
với mắt sàng thứ i. Làm lần lượt với 5 mắt sàng thì được 5 phạm vi cho phép, lấy 
 38  
 khoảng hợp của 5 phạm vi cho phép này được phạm vi cho phép phối hợp của cát A và 
 cát B. 
 Tỷ lệ phối hợp cát B 
 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 
 100 100 
 90 Ai 90 
 80 80 
 70 mAi mBi 70 
a cát A 60 60 
ũ
 a cát B
 ũ
 50 nAi nAi 50 
 40 Bi 40 
ng sót tích l
 30 30 ng sót tích l
ượ
L
 ượ
 20 20 L
 10 10 
 0 pAi qAi 0 
 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 
 Tỷ lệ phối hợp cát A 
 NTTULIBĐ3.3. Cường độ bê tông 
 I. CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG (CHỊU NÉN). 
 N K
 R BT = (> ÷ 15) R BT 
 1. Cường độ chịu nén của bê tông 
 * Mác bê tông: Cường độ của bê tông được làm tròn bội số của 50 
 - Mác thấp: 50, 100 
 - Mác trung bình: 150, 200 
 - Mác cao: 300, 350, 400 chịu lực lớn 
 * Xác định cường độ bê tông 
 N C §
 - Căn cứ vào (RÁ)TK, tính vào , , với vật liệu đã xác định: C, D, X, N. 
 X X X
 39  
 - Dựa vào tỷ lệ tính toán trên và vật liệu đã có sẵn ta đúc mẫu TN để xác định 
(RBT)TN và so sánh 
 (R ) − (R )
 0 ≤ b TNo b TK ≤ 5% 
 (R b )TK
 - Nếu không đạt yêu cầu trên thì ta phải điều chỉnh lại lượng xi măng và đúc 
mẫu TN lại. 
 2. Các yếu tố ảnh hưởng đến Rb 
 N
 a. Lượng nước pha trộn: Rx , 
 X
 Bê tông bị phá hoại do 3 nguyên nhân: 
 - Vữa XM bị vỡ Thường xảy ra 
 - Lực gắn kết bị bung ra 
 - Bản thân cốt liệu bị vỡ 
 N
 Rx↑ → Rb ↑, ↑ → Rb↓ 
 X
 Độ rỗng bê tông do nước thừa sinh ra 
 N − ω.X
 r% = .100% 
 1000
 Trong đó: N, X: Lượng nước, xi măng dùng trong 1m3 bê tông. Lượng nước 
liên kết hoá học tính theo khối lượng xi măng. 
 N
 ( − ω).X
 r% = X .100% 
 1000 NTTULIB
 N
 Như vậy cường độ bê tông phụ thuộc vào Rx, 
 X
 N
 Rb = f(Rx, ) 
 X
 Từ trước đến nay nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu cường độ bê tông và đưa 
ra các công thức thực nghiệm dạng hàm số trên: 
 b. Ảnh hưởng của cốt liệu 
 Khả năng chịu lực của các thành phần đá xi măng, cốt liệu và lực dính kết của 
đá xi măng và cốt liệu không đồng nhất nên khi chịu lực bê tông có thể bị vỡ ở phần 
đá xi măng, ở cốt liệu hoặc ở mặt tiếp giáp giữa chúng hoặc nứt vỡ ở nhiều bộ phận 
cùng một lúc. 
 40  
 Cường độ cốt liệu chỉ ảnh hưởng đến cường độ bê tông trong trường hợp RCL ≤ 
RVXM. 
 Trường hợp bê tông nặng, dùng cốt liệu đặc chắc thì thông thường cường độ cốt 
liệu lớn hơn cường độ vữa xi măng. Vì vậy trường hợp này cường độ của cốt liệu 
không ảnh hưởng đến cường độ của bê tông. 
 c. Ảnh hưởng của cấu tạo bê tông 
 Cường độ bê tông không những chỉ phụ thuộc vào cường độ xi măng, chất 
lượng cốt liệu mà còn phụ thuộc vào độ đặc chắc của bê tông, nghĩa là phụ thuộc vào 
việc lựa chọn thành phần và chất lượng thi công bê tông. Nếu như trong bê tông có lỗ 
rỗng thì nước không những làm giảm diện tích chịu lực mà còn tạo ra ứng suất tập 
trung ở hai bê lỗ rỗng. Ứng suất này làm giảm khả năng chịu lực của bê tông khi có 
ngoại lực tác dụng. 
II, CÁC CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG. 
1, Công thức Bêlaiép. 
 R 28
 R28 = x 
 6 N
 K( )1,5
 X
 K: Hệ số kinh nghiệm 
 K = 3,5 đá dăm 
 K = 4 đá sỏi 
 N
 Tỷ lệ = 0,4 ÷ 0,8 
 X
 Nếu giảm nữa Rb↓ độtNTTULIB ngột. 
 Nhận xét: 
 N
 - Tỷ lệ Rb = f( ) quan hệ hypecbon 
 X
 N
 - BT dẻo: tỷ lệ = 0,4 ÷ 0,8 
 X
 - Cốt liệu: Đá, sỏi có thành phần hạt tốt 
 - Hệ số kinh nghiệm mới đề cấp đến 2 yếu tố còn thiếu nhiều yếu tố. 
 - Công thức này có sai số 
2, Công thức Bôlômây: 
 X
 R28 = K.Rx.( − 0,5) 
 6 N
 41  
 K: Hệ số kinh nghiệm, K = 0,5 sỏi 
 K = 0,55 đá 
 Nhận xét: 
 N
 - Quan hệ: Rb = f( ) đường thẳng 
 X
 X
 - BT dẻo: > 1,4 ÷ 2,5 
 N
 - Cốt liệu: Đá, sỏi có thành phần hạt tốt, sạch. 
 - Hệ số kinh ngihệm K chưa đề cập đầy đủ đến các yếu tố ảnh hưởng. 
3, Công thức Bôlômây - Xkrămtacv 
 N X
 - Bê tông dẻo ( = 0,4 ÷ 0,7), Rb = K1.Rx( + 0,5) 
 X N
 N X
 - Bê tông khô ( < 0,4), Rb = K2.Rx( - 0,5) 
 X N
 Loại vật liệu K1 K2 
 Tốt 0,5 0,65 0,33 0,43 
 Trung bình 0,45 0,6 0,3 0,4 
 Xấu 0,4 0,55 0,27 0,37 
 3. Tính biến hình của bê tông khi chịu tải 
 Trong quá trình đông kết và rắn chắc thể tích của bê tông có thể bị biến dạng 
(biến hình) có hai loại biến hình sau: 
 a. Biến hình do co ngót 
 Nguyên liệu: Trong quáNTTULIB trình đông rắn nước tự do sẽ dần dần bay hơi làm cho 
thể tích bê tông co lại mặt ngoài khối bê tông co nhanh hơn phía trong → do đó gây 
nên rạn nứt mặt ngoài làm giảm Rb và độ bền của bê tông. 
 Khắc phục: Trong quá trình đông rắn hạn chế sự bay hơi của khối bê tông. 
 b. Biến hình do từ biến 
 Sau 28 ngày trở lên tác dụng lực tập trung P làm cho cột lún xuống Δ1. Biến 
dạng tức thời ngay sau khi P tác dụng. Nếu duy trì P một thời gian dài thì cột bê tông 
tiếp xúc biếtn dạng Δ2 sau đó thôi. Δ2 từ biến. 
 - Nguyên nhân: 
 Trong đá có: 2CaOSiO2 (n-1)H2O là sản phẩm của quá trình thuỷ hoá và thuỷ 
phân xi măng tồn tại thể keo, khi chịu tác dụng của lực sẽ bị các thành phần kết tinh 
dồn ép và nó chuyển dịch vào các lỗ rỗng trong bê tông do đó nó gây nên từ biến. Hiện 
 42  
tượng này có lợi tạo nên độ đặc của bê tông. Phân bố lại ứng suất trong đá bê tông làm 
cho bê tông đồng nhất về cường độ. 
 Đ3.4. Phụ gia cho bê tông 
I. PHỤ GIA ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐÔNG RẮN CỦA BÊ TÔNG. 
 Thực chất là tăng nhanh quá trình đông rắn của bê tông. 
 Nguyên lý: Muốn quá trình đông rắn nhanh hay chậm thì ta phải điều chỉnh 
Hydrocanxit trong dung dịch vữa xi măng. 
 CHƯƠNG IV - VỮA XÂY DỰNG 
Chất dính + nước + cát + (vôi)NTTULIB 
 I. Vật liệu chế tạo vữa 
1. Xi măng: - Loại XM, tra bảng xâm thực chọn XM 
- XM căn cứ vào vữa chọn → Rx 
Rv = 25 kg/cm2 → Rx = 200 # 
= 50 → Rx = 200 ÷ 300 
= 75 → Rx = 300 ÷ 350 
= 100, 150, 200 → Rx = 400, 500 
2. Cát: thành phần hạt 
ĐK lỗ sang (mm) 5 1,25 0,315 0,14 
LSTL (%) 0 ÷ 55 0 ÷55 30 ÷95 75 ÷100 
 Độ bẩn cho phép (tối đa ) 
 Rv ≤ 10 kr/cm2 → Độ bẩn tối đa ≤ 20% 
 Rv = 25 ÷ 50kg/m2 → ≤ 10% 
 Rv = 100 kg/m2 → ≤ 5% 
 43  
3. Vôi: Vôi tôi lây khoảng cách 20 ÷ 30 ngày. Công trình to dùng vôi sống nghiền nhỏ 
thi công khó hơn. 
 II. CÁC TÍNH CHẤT CỦA VỮA XÂY DỰNG 
1. Tính lưu động: vữa yêu cầu có tính chất lưu động lớn các để thi công dễ dàng. Dùng 
thí nghiệm độ cắm chuỳ để xác định lưu đọng của vữa. 
 ĐC (cm) ĐC càng lớn vữa càng tốt. Su cao để thi công cần thiết chọn độ 
lưu động theo loại khối xây. 
Loại khối xây Trồi nóng VL kém dạc ẩm ướt, lạnh, đặc chắc 
gạch DC = 8 ÷ 10mm DC = 6 ÷ 8mm 
Đá hộc 6 ÷ 7 4 ÷ 5 
Đá hốc dùng máy di động 2 ÷ 3 1 ÷ 2 
2. Tính giữ nước: 
 Vữa sau khi trộn phải có khả năng giữ nước tức không để nước chảy ra ngoài 
làm ảnh hưởng quá trình thuỷ hoá, thuỷ phân xi măng. Đồng thời giảm tính nhiễm dều 
vữa - tính công trình kém. Trong thí nghiệm dùng độ cân bằng để đánh giá tính giữ 
nước của vữa. Có 2 phương pháp để điều trị phân tầng. 
 a. Phương pháp để lắng, dùng 2 cốc kim loại hình óng vữa sau khi trộn xong 
cốc cao đo độ căm dày sau đó để im 30 phút có thể hạt cát to lắng xuống vữa XM. Nớc 
ổi lên tren làm mặt dộ vữa in cốc không đồng đều. 
 2
 Lấy bỏ phía trên cốc còn 1/3 dưới đáy cốc đem trộn lại chođều và cho vào 
 3 NTTULIB
cốc thứ hai và tiến hành đo độ lưu động ĐCr và phân tàng: Pt = ĐC1 - ĐC2. 
 b. Phương pháp chấn động: Ta có 3 hình trụ kim loại ghép vào nhau cho vữa 
mới trộn và hình trụ ghép đầy mặt lấy hay gạt bằng cho ống hình trụ ghép có vữa lên 
máy chấn động cho máy chạy 30 giây cho bảng a ∈ Đ sang trái (mũi tên ) và bảng b 
CĐ sang phải (mũi tên) nó sẽ chia vữa t hành 3 phần khác nhau trong 3 hình trụ 1, 2, 3. 
 Chúng ta đo độ cắm dùng ĐC1 (ống 1) ĐC3 (ống 3). 
 Phân tầng: PT = ĐC1 - ĐC2 (cm) 
III. Cường độ của vữa: 
1. Cường độ chịu nén 
 ⎛ X ⎞
 - Trường hợp VL xây dựng đặc trắc (đá) Rv = 0,25.Rx ⎜ − 0,4⎟ (kg/m2) 
 ⎝ N ⎠
 44  
 - Trường hợp VL hút nước (gạch, đá xốp) 
 Rv = K.Rx (X - 0,05) + 4 (kg/m2) 
 Rv - cường độ vữa tuổi 28 ngày 
 Rx - Mác XM tuổi 28 ngày 
 X
 - Tỷ lệ xi măng trên nước dùng để trộn đối VL xây chắc 
 N
 X - Lượng xi măng tính theo "tấn" dùng với 1m3 cát (đồng nghĩa với dùng 1m3 
vữa) 
 K - Hệ số kinh nghiệm 
 Rx được xác định theo phương pháp khô TOCT 310 ÷ 41 
 Cát lớn MK > 2,5 → k = 1 
 Cát vừa MK = 2 ÷ 2,5 → K = 0,8 
 Cát nhỏ MK = 1,5 ÷ 2 → K = 0,5 ÷ 0,7 
 Rx xác định theo phương pháp ướt TOCT 310 ÷ 60 
 Cát lớn → K = 2,2 
 Cát vừa → K = 1,8 
 Cát nhỏ → K = 1,4 
 Rv
 Đối VL xốp gạch đá xốp X = .1000 (kg) (1) 
 K.Rx
 X: Lượng dùng XM với 1m3 cát vàng có Mk = 2 ÷2,5 và cát có W = 1 ÷2%. 
 Nếu MK = 1,5 ÷ 2 và NTTULIBW = 0 thì tăng 10 ÷ 15 % xi măng trong trường hợp pha 
vôi (vữa ba ta) (X + V + N + C) 
 Vôi nhuyễn V = 170 ( 1 - 0,002X) γcv (kg) 
 X tính theo CT (1) 
2. Cường độ dính kết: 
 - Cường độ chống kéo 
 H 1,8
 R V = .R V 
 14 + R V
 - Cường độ chống cắt: 
 C 3
 R V = .R V 
 14 + R V
 RV: cường độ chịu nén của vữa 
 45  
IV. Xác định T/P của vữa: 
 1. Phương pháp tính toán kết hợp thực nghiệm chỉ cần biết xi măng, cát, nước 
cho vào để thi công là được. 
 NTTULIB
 46  
 TK
 Cho biết: R v − a và có các vật liệu sẵn x, c 
 a. Tính toán: áp dụng công thức kinh nghiệm tính ra cho 1m3 bê tông 
 RV = K.Rx (X - ox5) + 4 (VL kém đặc) 
 R
 X = V .1000 (kg) 
 K.R x
 Tính ra lượng xi măng dùng với 1m3 cát nghĩa cho ta 1m3 vữa. Đo γox và γoc. 
 3
 Biểu thị thép khối lượng: X = γoc ((kg) (kg/m ) 
 γ
 1: oc 
 X
 γ
 Cứ 1 đơn vị XM trộn với oc đơn vị của cát. 
 X
 X γ
 - Theo thể tích :1 1: ox 
 γ ox X
 γ
 - Cứ 1 đv thể tích XM trộn với ox đơn vị của cát. 
 X
 * Đối với ba ta: tính ra theo CT kinh nghiệm lượng vôi dùng cho 1m3 vữa biểu 
 V γ oc
thị theo khối lượng X : V : γoc ⇔ 1 : : 
 X X
 X V V γ γ
 Biểu thị theo thể tích : :1 ⇔ 1 : : oc : oc 
 γ ox γ ov γ ov X X
 b. Kiểm tra bằng thựcNTTULIB nghiệm: sau khi tính toán xong trộn màu vữa theo tỷ lệ 
tính toán với lượng nước thích hợp cho độ lưu động phù hợp với thi công và đúc mẫu 
 TN
để xác định cường độ và cuối cùng ta được Rv 
 TN TT
 R v − R v
 Yêu cầu 15% > TK > 0 
 R v
 Nếu chỉ số 15% điều chỉnh T/p của vữa 
 2. Phương pháp thực nghiệm hoàn toàn, xây dựng nên các quan hệ thực nghiệm 
từ VL sẵn có của công trường. 
 Đấn vấn đề: cho biết toàn bộ các nguyên vật liệu (các tính chất, chỉ tiêu cơ số) 
 TK y/cầu
cho biết RV ĐC (độ chảy yêu cầu) 
 47