Luận án Nghiên cứu chế tạo bê tông rỗng thoát nước, ứng dụng trong công trình giao thông

độ bền băng giá của BTRTN. Việc sử 
dụng loại và lượng dùng phụ gia hóa học một cách hợp lý sẽ cho một hỗn hợp bê tông 
dễ thi công cũng như có chất lượng đạt yêu cầu đặt ra. 
Để bảo đảm cho bê tông đạt độ rỗng theo yêu cầu (có nghĩa là sử dụng đến 
mức thấp nhất có thể tỉ lệ N/CKD) mà vẫn đảm bảo tính công tác thì việc sử dụng 
phụ gia siêu dẻo trong thành phần BTRTN là yếu tố quan trọng. Việc nghiên cứu sử 
dụng loại và lượng dùng phụ gia siêu dẻo có ý nghĩa rất lớn trong việc đảm bảo cho 
bê tông có tỉ lệ N/CKD thấp và tính công tác cao. Tính công tác này phải được duy 
trì trong một khoảng thời gian nhất định để đảm bảo cho việc thi công loại bê tông 
này được thuận lợi. Sử dụng phụ gia siêu dẻo với một lượng quá thấp không đảm bảo 
cho bê tông có tính công tác cao khi dùng tỉ lệ N/CKD thấp. Tuy nhiên, khi lượng 
dùng phụ gia siêu dẻo lớn sẽ làm tăng đáng kể giá thành của bê tông, làm tăng khả 
năng tách nước và kéo dài thời gian đông kết của hỗn hợp bê tông. 
Nhận xét: 
Sau khi phân tích các cơ sở hình thành cấu trúc rỗng, cường độ của BTRTN trong 
luận án tác giả lựa chọn như sau: 
- Cốt liệu lớn sử dụng 1 cỡ hạt với 2 cỡ hạt (5-10) mm và (10-20) mm. 
- Sử dụng CLN với các hàm lượng 4%; 7%; 10%. 
- Nâng cao cường độ BTRTN sử dụng các phương pháp: 
+ Sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính SF; 
+ Sử dụng phụ gia siêu dẻo để giảm lượng dùng nước. 
60 
2.3. Cơ sở ứng dụng BTRTN trong công trình giao thông 
2.3.1. Sự làm việc của mặt đường bê tông xi măng dưới tác dụng của tải trọng 
và các yếu tố tự nhiên 
Mặt đường bê tông xi măng thuộc loại mặt đường cứng có cường độ chịu uốn 
cao, ổn định và có độ cứng khi uốn rất cao [6]. Do có độ cứng cao nên ứng suất thẳng 
đứng phân bố trên lớp móng theo một diện tích rộng so với mặt đường mềm. Đồng 
thời độ võng đàn hồi thẳng đứng cho phép của mặt đường cứng cũng nhỏ hơn độ 
võng tương ứng của mặt đường mềm từ 3÷4 lần. Cường độ của kết cấu mặt đường 
cứng phụ thuộc vào cường độ kéo uốn của bê tông xi măng, cường độ và độ đồng đều 
về cường độ của lớp móng, sự hình thành biến dạng dư trong đất nền đường và trong 
lớp móng phụ. 
Ngoài tải trọng xe chạy còn có sự thay đổi của nhiệt độ và độ ẩm của bê tông, 
sự lún không đều của nền móng cũng có thể làm cho mặt đường bê tông chịu uốn. Sự 
phá hoại mặt đường bắt đầu từ việc hình thành các đường nứt ở những chỗ mà ứng 
suất uốn lớn hơn cường độ chịu kéo uốn của bê tông. Nếu tiếp tục tăng tải trọng thì 
các đường nứt tiếp tục phát triển, tấm mặt đường sẽ bị phá hoại và tách ra thành các 
tấm kích thước nhỏ. 
Hình 2.15 Sơ đồ cấu tạo mặt đường BTXM thông thường có khe nối [7] 
Khi tải trọng xe chạy tác dụng ở giữa tấm, mặt đường bê tông sẽ bị uốn hình 
thành một mặt lõm có bán kính 1÷2m. Nếu ứng suất do tải trọng gây ra lớn hơn cường 
61 
độ kéo uốn cho phép của bê tông thì đầu tiên có thể xuất hiện các đường nứt hướng 
tâm. Nếu tiếp tục tăng tải, các đường nứt hướng tâm sẽ tiếp tục tăng lên, hình thành 
một hệ thống các tấm nhỏ hình nêm mà mũi nêm là vị trí tác dụng của tải trọng. Cuối 
cùng, sau khi xuất hiện các đường nứt vòng, cách vị trí đặt tải một khoảng cách nhất 
định thì tấm bê tông đứt gẫy. 
Khi tải trọng tác dụng ở cạnh tấm hoặc góc tấm thì với một tải trọng nhỏ hơn, 
mặt đường có thể đã bị phá hoại. Mức độ giảm nhỏ của tải trọng phá hoại này phụ 
thuộc chủ yếu vào việc bố trí các thanh truyền lực giữa các tấm có tốt hay không. Khi 
tải trọng tác dụng ở góc tấm thường hình thành các đường nứt vòng. Độ cứng của 
tấm càng lớn thì đường nứt càng cách xa góc tấm. Khi tải trọng tác dụng ở cạnh tấm 
thì đường nứt đầu tiên thường thẳng góc với một cạnh của tấm và chia tấm bê tông 
thành hai phần. 
Sự trùng phục của tải trọng xe chạy, nhất là của các xe nặng, không những gây 
nên hiện tượng mỏi trong bê tông làm cho mặt đường bị phá hoại ngay khi ứng suất 
tác dụng còn thấp hơn nhiều so với cường độ kéo uốn của bê tông mà còn tích lũy 
biến dạng dư trong nền móng, nhất là ở gần các khe ngang và mép ngoài của mặt 
đường làm cho tấm bê tông bị nứt gẫy ở vị trí đó. 
Ngoài tải trọng ô tô, sự thay đổi nhiệt độ cũng gây ra ứng suất rất lớn trong 
mặt đường cứng. Nhiệt độ của tấm bê tông thay đổi tương ứng với sự thay đổi của 
nhiệt độ không khí theo các mùa trong năm. Về mùa đông tấm bê tông bị co lại, còn 
mùa hè thì tấm nở ra nhưng lực ma sát và lực dính giữa tấm bê tông và lớp móng cản 
trở sự co dãn đó và làm xuất hiện ứng suất kéo trong bê tông. Tấm càng lớn, chênh 
lệnh nhiệt độ càng cao thì ứng suất đó càng lớn. Sự chênh lệch nhiệt độ theo chiều 
dày của tấm bê tông sẽ làm cho tấm bê tông có xu hướng uốn vồng, nhưng trọng 
lượng bản thân của tấm và sự liên kết với các tấm xung quanh cản trở sự uốn vòng 
này và làm xuất hiện ứng suất kéo uốn trong tấm bê tông. Giá trị của ứng suất uốn 
vồng này thường khá lớn. 
62 
2.3.2. Yêu cầu của BTRTN ứng dụng trong công trình giao thông 
Hiện nay trên thế giới cũng như ở nước ta chưa có tiêu chuẩn hay chỉ dẫn cụ 
thể cho việc ứng dụng BTRTN làm lớp áo mặt đường. Để thử nghiệm BTRTN làm 
lớp áo mặt đường tác giả vận dụng Quyết định số 3230/QĐ-BGTVT, ngày 
14/12/2012 về việc Ban hành Quy định tạm thời về thiết kế mặt đường bê tông xi 
măng thông thường có khe nối trong xây dựng công trình giao thông [7], một số quy 
định được thể hiện trong Bảng 2.5. 
Bảng 2.5 Một số quy định của lớp áo mặt đường bằng bê tông xi măng [7] 
TT 
Cấp 
đường 
Quy mô 
Yêu cầu 
cường 
kéo uốn, 
(MPa) 
Yêu 
cầu an 
toàn 
Yêu 
cầu độ 
tin cậy, 
(%) 
Thời hạn 
phục vụ 
thiết kế 
yêu cầu, 
năm 
Ghi chú 
1 I, II 
Nặng, rất 
nặng, cực 
nặng 
≥5,0 Rất cao 90 30 
2 III 
Trung bình, 
nhẹ có xe 
nặng 
≥4,5 cao 85 20 
3 
IV, V, 
VI 
Nhẹ không 
có xe nặng 
≥4,0 
Trung 
bình 
70-80 10÷15 
Xe con, xe 
tải nhẹ 
Theo quy định trong bảng trên, ta thấy BTRTN phù hợp làm lớp áo mặt đường 
cho đường cấp IV, cấp V và cấp VI. Đồng thời để đáp ứng làm cấu kiện đúc sẵn và 
vỉa hè, bãi đỗ xe. Tác giả đề xuất yêu cầu BTRTN cần thỏa mãn yêu cầu như sau: 
cường độ nén đạt 20,0 MPa, cường độ kéo uốn đạt 4,0 MPa, hệ số thoát nước đạt 4,0 
mm/s. 
63 
CHƯƠNG 3. VẬT LIỆU SỬ DỤNG VÀ PHƯƠNG PHÁP 
NGHIÊN CỨU 
3.1. Vật liệu sử dụng 
3.1.1. Xi măng 
 Xi măng sử dụng trong luận án là xi măng poóc lăng PC40 Bút Sơn, có tính 
chất được thể hiện trong Bảng 3.1. 
Bảng 3.1 Tính chất cơ lý xi măng PC40 Bút Sơn 
TT 
Tính chất 
Đơn 
vị 
Kết 
quả 
thử 
Phương pháp thử 
Yêu cầu 
theo TCVN 
2682 : 2009 
1 Độ mịn 
- Lượng sót sàng 0,09mm 
- Bề mặt riêng, phương 
pháp Blaine 
% 
cm2/g 
3,5 
3450 
TCVN 4030:2003 
TCVN 4030:2003 
 10 
 2800 
2 Lượng nước tiêu chuẩn % 29,0 TCVN 6017:2015 - 
3 Độ ổn định thể tích mm 2,0 TCVN 6017:2015 10 
4 Khối lượng riêng g/cm3 3,10 TCVN 6017:2015 - 
5 Thời gian đông kết 
 - Bắt đầu 
 - Kết thúc 
Phút 
Phút 
110 
240 
TCVN 6017:2015 
 45 
375 
6 Cường độ nén 
- Sau 3 ngày 
- Sau 28 ngày 
MPa 
MPa 
24,8 
46,5 
TCVN 6016:2011 
TCVN 6016:2011 
 21,0 
 40,0 
3.1.2. Cốt liệu lớn 
Trong luận án sử dụng cốt liệu lớn là đá dăm, có nguồn gốc là đá cacbonat được khai 
thác từ mỏ đá Kiện Khê – Hà Nam. Trong nghiên cứu sử dụng 2 loại cốt liệu lớn là: 
cỡ (5-10) mm và (10-20) mm. Tính chất cơ lý của 2 loại cốt liệu được thể hiện ở Bảng 
3.2. 
64 
Bảng 3.2 Tính chất cơ lý của cốt liệu lớn 
TT Tên chỉ tiêu 
Đơn 
vị 
Phương pháp thử 
Kết quả 
(5-10) 
mm 
(10-20) 
mm 
1 Khối lượng riêng g/cm3 TCVN 7572-4:06 2,72 2,72 
2 
Khối lượng thể tích chọc 
chặt 
kg/m3 ASTM C29 1620 1570 
3 Độ rỗng chọc chặt % ASTM C29 40,4 42,3 
4 Hàm lượng bùn, bụi, sét % TCVN 7572-8:06 0,12 0,11 
5 Độ nén dập trong xi lanh % TCVN 7572-11:06 5,0 7,0 
3.1.3. Cốt liệu nhỏ 
Cốt liệu nhỏ sử dụng trong luận án là cát vàng Sông Lô, được sàng qua sàng 
có kích thước 0,63mm. Tính chất của cốt liệu nhỏ được thể hiện ở Bảng 3.3. 
Bảng 3.3 Tính chất cơ lý của cốt liệu nhỏ 
TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Kết quả Phương pháp thử 
1 Khối lượng riêng g/cm3 2,68 TCVN 7572 – 4 : 2006 
2 Khối lượng thể tích đổ đống kg/m3 1420 TCVN 7572 – 4 : 2006 
3 Độ rỗng của hỗn hợp % 47,0 TCVN 7572 – 4 : 2006 
4 Tạp chất bụi bùn sét % 0,2 TCVN 7572 – 8 : 2006 
5 Tạp chất hữu cơ - 
Sáng hơn 
mầu chuẩn 
TCVN 7572 – 9 : 2006 
6 Hàm lượng sét cục % 0 TCVN 7572 – 8 : 2006 
Thành phần hạt của cốt liệu nhỏ được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 7572 – 2 : 
2006. Kết quả xác định được thể hiện trong Bảng 3.4. 
Bảng 3.4 Thành phần hạt của cốt liệu nhỏ 
Cỡ hạt, mm 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,14 <0,14 
Lượng sót tích lũy, % 0 0 0 0 45 87 13 
Môđun độ lớn của hỗn hợp: Mdl=1,32, theo TCVN 7570 : 2006 phân loại cốt liệu nhỏ 
thì hỗn hợp trên thuộc loại cát mịn. 
3.1.4. Tro bay 
65 
Trong luận án sử dụng tro bay Phả Lại sau khi đã trải qua công đoạn tuyển, 
thành phần hóa học của tro bay được thể hiện trong Bảng 3.5; các tính chất của tro 
bay được thể hiện trong Bảng 3.5; Bảng 3.6; Hình 3.1; Hình 3.2. 
Bảng 3.5 Thành phần hóa học của Tro bay Phả Lại 
Oxit SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO SO3 K2O Na2O K2O Na2O MKN 
Hàm 
lượng, 
% 
58,38 7,01 25,12 0,84 0,70 0,14 3,28 0,30 0,04 0,04 3,89 
Bảng 3.6 Tính chất của tro bay Phả Lại 
TT Tên chỉ tiêu 
Đơn 
vị 
Kết quả Phương pháp thử 
1 Khối lượng riêng g/cm3 2,32 TCVN 4030 : 2003 
2 Hàm lượng sót trên sàng 90 m % 0 TCVN 4030 : 2003 
3 Hàm lượng sót trên sàng 45 m % 0 TCVN 8827 : 2011 
4 Chỉ số hoạt tính với xi măng % 84,5 TCVN 6882 : 2001 
Hình 3.1 Kết quả chụp SEM tro bay 
Thành phần hạt của tro bay được phân tích trên máy phân tích thành phần hạt bằng 
laze coulter. Biểu đồ phân tích thành phần hạt của tro bay Phả Lại được thể hiện 
trong Hình 3.2. 
66 
Hình 3.2 Thành phần hạt của tro bay Phả Lại 
Kết quả phân tích tro bay Phả lại có kích thước hạt trung bình là 5,349m. 
Qua chỉ tiêu chỉ số kiềm, tro bay có Mk < 0,6; thuộc loại siêu axit. Lượng MKN của 
tro bay thấp hơn mức qui định cho phép. Hàm lượng kiềm tổng (Na2O + K2O) của 
tro bay Phả Lại thấp hơn rất nhiều so với cho phép. Kết quả phân tích nhiễu xạ 
Rơnghen được thực hiện trên máy Rơnghen của Trường Đại học Khoa học tự nhiên. 
Biểu đồ phân tích được trình bày ở Hình 3.3. 
Hình 3.3 Biểu đồ phân tích rơnghen của tro bay Phả Lại 
DongXD TB
00-037-0072 (I) - Sodium Aluminum Silicate - NaAlSiO4 - Y: 10.16 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 10.15400 - b 8.66420 - c 2.73850 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pbnm (62) - 4 - 2
00-010-0394 (D) - Mullite, syn - Al6Si2O13 - Y: 5.95 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 7.53700 - b 7.67100 - c 2.87800 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pbam (55) - 166.395 - F30= 12(0
01-079-1910 (C) - Quartz - alpha-SiO2 - Y: 101.76 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Hexagonal - a 4.91400 - b 4.91400 - c 5.40600 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - P3121 (152) - 3 - 113.052 - I/Ic PDF
Type: 2Th/Th locked - Start: 1.886 ° - End: 79.912 ° - Step: 0.020 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 0 s - 2-Theta: 1.886 ° - Theta: 1.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - Aux1: 0.0 - Aux2: 0.0 - Aux3: 0.0 - 
L
in
 (
C
p
s)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
2-Theta - Scale
2 10 20 30 40 50 60 70 80
d
=
5
.4
0
6
d
=
4
.8
2
3
d
=
4
.4
5
3
d
=
4
.2
4
8
d
=
3
.3
9
7
d
=
3
.3
4
1
d
=
2
.9
4
3
d
=
2
.8
8
6
d
=
2
.6
8
9
d
=
2
.5
4
0
d
=
2
.5
1
5
d
=
2
.4
2
3
d
=
2
.2
9
0
d
=
2
.2
0
4
d
=
2
.1
2
2
d
=
2
.0
9
1
d
=
2
.0
3
1
d
=
1
.9
5
6
d
=
1
.8
2
2
d
=
1
.5
9
7
d
=
1
.5
5
4
d
=
1
.5
4
5
d
=
1
.5
2
6
d
=
1
.4
4
3
d
=
1
.3
2
3
67 
Trong biểu đồ phân tích Rơnghen mẫu tro bay các pic hiện nên khá rõ nét, trong tro 
bay thấy xuất hiện các khoáng như Quartz, Mullite, Sodium Aluminum Silicate. 
3.1.5. Silica fume 
 Đề tài sử dụng Silica fume dạng hạt rời của hãng Elkem có tính chất vật lý 
được trình bày trong Bảng 3.7. 
Bảng 3.7 Kết quả thí nghiệm các tính chất cơ lý của phụ gia SF 
TT Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị Kết quả Phương pháp thử 
1 Khối lượng riêng g/cm3 2,21 TCVN 4030 : 2003 
2 Hàm lượng mất khi nung % 4,20 TCVN 141 : 2008 
3 Độ mịn m2/g 18,5 ASTM D5604 - 96 
4 Hàm lượng SiO2 % 93,45 TCVN 7131:2002 
5 Hàm lượng Fe2O3 % 0,52 TCVN 8262 : 2009 
6 Hàm lượng Al2O3 % 0,92 TCVN 8262 : 2009 
7 Hàm lượng CaO % 1,57 TCVN 8262 : 2009 
8 Chỉ số hoạt tính với xi măng % 116,5 TCVN 8827 : 2011 
Hình 3.4 Kết quả chụp SEM của Silica fume 
68 
Hình 3.5 Biểu đồ phân tích rơnghen của Silica fume 
Hình 3.6 Thành phần hạt của Silica fume 
3.1.6. Phụ gia hóa học 
Phụ gia sử dụng trong nghiên cứu Glenium ACE 388 của hãng BASF, có tỷ trọng 
1,08 g/cm3; độ pH là 6-7,5. 
3.1.7. Nước 
Nước dùng trong nghiên cứu có các chỉ tiêu đảm bảo theo tiêu chuẩn TCVN 4506 
: 2012 đối với nước trộn cho vữa và bê tông. 
DongXD SF
Type: 2Th/Th locked - Start: 2.000 ° - End: 80.000 ° - Step: 0.020 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 0 s - 2-Theta: 2.000 ° - Theta: 1.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - Aux1: 0.0 - Aux2: 0.0 - Aux3: 0.0 - 
Li
n 
(C
ps
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
2-Theta - Scale
2 10 20 30 40 50 60 70 80
d=
4.
05
0
69 
3.2. Phương pháp nghiên cứu 
Trong luận án sử dụng các phương pháp nghiên cứu tiêu chuẩn để xác định 
các tính chất của nguyên vật liệu sử dụng và một số tính chất của BTRTN như: TCVN, 
ASTM, đồng thời cũng sử dụng một số phương pháp phi tiêu chuẩn. Ngoài ra luận 
án còn sử dụng phương pháp phân tích hóa lý, phân tích hình ảnh để xác định các tính 
chất của nguyên vật liệu và BTRTN. 
3.2.1. Phương pháp tiêu chuẩn 
 Luận án đã sử dụng các TCVN, ASTM để thí nghiệm các tính chất của nguyên 
vật liệu sử dụng, các tính chất của hồ CKD, hỗn hợp BTRTN và BTRTN. 
a) Xác định độ chảy của hồ CKD bằng côn Marsh 
Ðộ chảy qua côn Marsh của hồ CKD sử dụng theo tiêu chuẩn ASTM C939. 
Phương pháp này được sử dụng để đánh giá độ chảy thông qua thời gian chảy của 
một thể tích hồ xác định ở điều kiện nhiệt độ tiêu chuẩn qua một phễu với đường kính 
ra của phễu là 12,7 mm. Thông qua giá trị thời gian chảy này có thể đánh giá đặc tính 
về độ nhớt của hồ xi măng và vữa, đây là phương pháp chính xác và đơn giản. Quá 
trình thí nghiệm được tiến hành ngay sau khi hỗn hợp hồ CKD được trộn xong, hồ 
CKD được rót vào côn Marsh với thể tích 1725 ml, thời gian chảy của hồ ứng với các 
thể tích khác nhau được ghi nhận. Thể tích hồ chảy qua côn Marsh được xác định ở 
thể tích là 1000 ml, khi đó độ chảy của hồ qua côn Marsh là ổn định khi chảy qua 
phễu. Thí nghiệm này ngoài việc được sử dụng để đánh giá độ nhớt thông qua thời 
gian chảy của hồ CKD, còn được sử dụng để xác định điểm bão hòa PGSD. 
(Trong đó: d=12,7 mm; h=38,1 mm; H=190 mm; D=178 mm) 
Hình 3.7 Sơ đồ và thiết bị thí nghiệm côn Marsh đo độ nhớt 
D
d
H
h
70 
b) Xác định cường độ nén của đá CKD 
Cường độ nén của đá CKD được xác định ở tuổi 28 ngày, trên mẫu hình lập 
phương, kích thước cạnh 50×50×50 mm, bảo dưỡng ở điều kiện tiêu chuẩn. Quy 
trình nén được tiến hành theo TCVN 3121 : 2003. 
c) Thiết kế thành phần cấp phối BTRTN 
Trong luận án tác giả lựa chọn phương pháp thiết kế BTRTN theo ACI 
211.3R-02 để thiết kế cấp phối sơ bộ, sau đó điều chỉnh cấp phối theo thực nghiệm. 
Phương pháp thiết kế theo ACI 211.3R tuy còn một số nhược điểm, nhưng có một số 
thuận lợi so với các phương pháp thiết kết khác như: Một là, đây là phương pháp 
được nhiều nhà nghiên cứu lựa chọn nên có thể dễ dàng so sánh các kết quả nghiên 
cứu với nhau. Hai là, phương pháp này đơn giản dễ thực hiện, đặc biệt khi bổ sung 
thêm phụ gia khoáng vào xi măng. Ba là, cấp phối sau khi thiết kế được hiệu chỉnh 
thông qua thực nghiệm để đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật đặt ra. 
Thiết kế cấp phối BTRTN theo ACI 211.3R-02 [107] là phương pháp lựa chọn 
thành phần BTRTN dùng cho kết cấu mặt đường các công trình giao thông hoặc các 
ứng dụng có yêu cầu thoát nước. Khi đó BTRTN dùng cấp phối hạt gián đoạn được 
bao bọc bởi lớp hồ xi măng. Cấu trúc rỗng của vật liệu cho phép nước chảy qua đồng 
thời vẫn đảm bảo yêu cầu về cường độ. 
- Lựa chọn cấp phối hạt 
Việc thiết kế cấp phối hạt cốt liệu được thực hiện dựa trên thí nghiệm xác định 
khối lượng thể tích chọc chặt của hỗn hợp cốt liệu, theo tiêu chuẩn ASTM C29 [108]. 
Trong đề tài cốt liệu sử dụng là đá dăm, kích thước (5-10) mm và (10-20) mm. Việc 
xác định lượng dùng cốt liệu được tiến hành thực nghiệm dựa trên khối lượng thể tích 
chọc chặt của hỗn hợp hạt. Qua thí nghiệm thực tế, ta có: 
+ Cỡ hạt (5-10) mm có: khối lượng thể tích chọc chặt 1620 kg/m3, khối lượng thể tích 
hạt 2,72 g/cm3. 
+ Cỡ hạt (10-20) mm có: khối lượng thể tích chọc chặt 1570 kg/m3, khối lượng thể 
tích hạt 2,72 g/cm3. 
- Các bước thiết kế cấp phối BTRTN 
71 
Các bước thiết kế thành phần BTRTN được dựa vào nguyên tắc tổng thể tích của vật 
liệu thành phần bằng thể tích của hỗn hợp như sau: 
VBT = VCL + VH + Vr (3.1) 
Trong đó: VBT - là thể tích của hỗn hợp bê tông, m3 
VH – là thể tích của hồ CKD, m3 
VCL - là thể tích đặc của cốt liệu lớn trong bê tông, m3 
Vr - là thể tích rỗng trong bê tông, m3 
+ Lựa chọn hệ số thoát nước: dựa vào yêu cầu về mức độ thoát nước theo từng khu 
vực và mục đích sử dụng của bê tông rỗng thoát nước. 
+ Theo quan hệ giữa hệ số thoát nước và độ rỗng được thể hiện ở Hình 3.8, lựa chọn 
được độ rỗng hay tính được thể tích lỗ rỗng trong hỗn hợp bê tông (Vr). 
Hình 3.8 Độ rỗng tối thiểu để đạt Hệ số 
thoát nước dựa trên phương pháp thử 
của Hiệp hội Cốt liệu Hoa Kỳ và Hiệp 
hội Bê tông thương phẩm Hoa kỳ [107] 
Hình 3.9 Liên hệ giữa thể tích hồ xi 
măng và độ rỗng của cốt liệu có cấp 
phối hạt theo đường số 8 [107] 
- Lượng cốt liệu sử dụng trong 1m3 BTRTN được xác định bằng khối lượng thể tích 
chọc chặt của hỗn hợp cốt liệu xác định theo ASTM C29 nhân với hệ số 
𝑏
𝑏0
: 
 𝑀𝐶𝐿 = 𝜌𝑣
𝑐𝑐 . (
𝑏
𝑏0
) (3.2) 
Trong đó: 
𝜌𝑣
𝑐𝑐 – là khối lượng thể tích chọc chặt của hỗn hợp cốt liệu, kg/m3 
𝑏
𝑏0
 – là hệ số kể đến lượng cốt liệu lớn trong 1m3 bê tông (Bảng 3.8) 
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 5 10 15 20 25 30 35
H
ệ
 s
ố
 t
h
ấ
m
, 
m
m
/s
Độ rỗng, %
0
10
20
30
40
50
0 10 20 30 40 50 60 70
Đ
ộ
 r
ỗ
n
g,
 %
Thể tích hồ CKD, % thể tích
Đầm chặt Đầm nhẹ
72 
Bảng 3.8 Các giá trị b/b0 [107] 
Hàm lượng cát 
Tỷ lệ b/b0 
Cốt liệu theo đường số 8 Cốt liệu theo đường số 67 
0 0,99 0,99 
10 0,93 0,93 
20 0,85 0,86 
Trong đó: b – là thể tích đặc của đá trong một đơn vị thể tích bê tông 
bo – là thể tích đặc của đá trong một đơn vị thể tích đá 
Giá trị 
𝑏
𝑏0
 tự động bù trừ do ảnh hưởng của hình dáng hạt cốt liệu khác nhau, cấp 
phối hạt và khối lượng riêng. 
- Từ công thức (3.1), có: VH =VBT - VCL - Vr (3.3) 
-Mặt khác: thể tích hồ VH = thể tích CKD + thể tích nước, hay là: 
𝑉𝐻 =
𝐶𝐾𝐷
𝜌𝐶𝐾𝐷
+
𝑁
𝜌𝑁
 (3.4) 
Trong đó: CKD – là lượng dùng hỗn hợp chất kết dính, kg 
N – là lượng dùng nước, kg 
𝜌𝑁 – là khối lượng riêng của nước, kg/m
3 
 𝜌𝐶𝐾𝐷 – là khối lượng riêng của hỗn hợp chất kết dính, kg/m
3 (𝜌𝐶𝐾𝐷 =
%𝑋+%𝑃𝐺1+%𝑃𝐺2
%𝑋
𝜌𝑋
+
%𝑃𝐺1
𝜌𝑃𝐺1
+
%𝑃𝐺2
𝜌𝑃𝐺2
 ; %X, %PG1, %PG2 – là hàm lượng của xi măng, phụ gia trong 
hỗn hợp chất kết dính; ρX, ρPG1, ρPG2 – là khối lượng riêng của xi măng và phụ gia). 
- Lựa chọn N/CKD phụ thuộc vào loại, lượng dùng các phụ gia, được xác định bằng 
thực nghiệm, đảm bảo được quá trình thi công nhưng đồng thời không xảy ra hiện 
tượng tách hồ CKD. 
- Xác định lượng dùng nước theo công thức: N = (
𝑁
𝐶𝐾𝐷
).CKD (3.5) 
- Thay vào công thức (3.4) ta được: 𝑉𝐻 =
𝐶𝐾𝐷
𝜌𝐶𝐾𝐷
+
𝐶