
CHƯƠNG 3
BÊ TÔNG CƯNG ðh CAO SIÊU DtO
(BÊ TÔNG CƯNG ðh CAO THv Hw 1)
3.1. T<ng quan
Bê tông siêu dVo cưng ñ2 cao có thQ ñư'c coi là loi bê tông cưng ñ2 cao th h
th4 nh&t (năm 1988) ñư'c ss dXng " Vit Nam.
Bê tông siêu dVo có cưng ñ2 cao là loi bê tông có ñ2 sXt t` 8÷20cm và trong
thành ph,n có ss dXng phX gia siêu dVo tr l N/X= 0,4D 0,35 có thQ ñt ñư'c R= (1D 1,2)
R
x
và có cưng ñ2 s!m (có R
3
≈R
28
).
Vic ss dXng phX gia hoá dVo cho xi măng và bê tông ñư'c bMt ñ,u t` lâu và hin
nay càng ph? bin nh&t là các nư!c công nghip phát triQn. PhX gia ñư'c cho vào hqn
h'p bê tông v!i m2t lư'ng nhW (thưng t` 0,2D 2% theo lư'ng xi măng dùng trong bê
tông) nhtm nâng cao ph;m ch&t ss dXng c3i thin các tính năng kK thu(t cOa vNa xi măng
và bê tông. ðn nay, vic nghiên c4u và ss dXng phX gia có m2t quá trình kéo dài hơn
m2t th kr: btng phát minh dành cho vic tìm ra loi phX gia hoá hc ñư'c c&p vào năm
1885. Tuy nhiên, các phX gia hoá hc chv thc s ñư'c phát triQn mnh m~ t` nhNng năm
50 cOa thkr 20 và ngày càng tr" thành yu t/ quan trng trong công ngh xây dng và
s3n xu&t c&u kin ñúc s{n " nhNng nư!c phát triQn. Trong nhNng năm 1970, " Nh(t B3n
có t!i 80% s3n lư'ng bê tông ss dXng phX gia hoá hc, " MK là 65%, Canada là 90%, Úc
là 70%... … nư!c ta, phX gia hoá hc m!i chv ñư'c ss dXng t&t hn ch. ChO yu là các
công trình l!n do nư!c ngoài vin tr'. Ví dX như: Công trưng thur ñin Thác Bà ñã
dùng phX gia hoá dVo SSB cOa Liên Xô (cũ), công trưng thc nghim Hà N2i ss dXng
CloruaD can xi làm phX gia ñông rMn nhanh. Năm 1987, phX gia hoá dVo ñã t` bãi th3i
gi&y s3n xu&t btng phương pháp ki5m ñã ñư'c ss dXng ?n ñ_nh " thur ñin Sông ðà.
Vic nghiên c4u và ch to phX gia cũng ñư'c phát triQn mnh trong các trưng ði hc,
Vin nghiên c4u khoa hc trong m&y năm g,n ñây như phX gia: Benít 0, Benít 3, KDT 2,
siêu dVo SDD 83, phX gia dVo PA và Puzơlit, phX gia n" A.S.P… PhX gia SDD 83 ñư'c
gi!i thiu như là nhNng phX gia dVo ñ,u tiên ñư'c ch to " nư!c ta.
Bê tông siêu dVo có cưng ñ2 cao là loi bê tông có ñ2 sXt t` 8D 20cm và có cưng
ñ2 tu?i 7 ngày btng kho3ng 0,85 R
b
, " tu?i 28 ngày có R
b
= 1D1,2 R
x
. Loi bê tông có ñ2
sXt l!n (siêu dVo) thích h'p v!i công ngh xây dng c,u hin ñi (công ngh lMp ñ;y
hoYc hwng). Loi bê tông này hin nay ñã ñư'c ss dXng ph? bin trên th gi!i và bMt ñ,u
ñư'c ss dXng " Vit Nam.

3.2. Cju trúc cla bê tông siêu dyo cưJng ñL cao
3.2.1. C*u trúc c.a ñá xi măng không có ph gia
Hqn h'p bê tông là hqn h'p ch4a các thành ph,n chO yu là xi măng, nư!c, cát, c/t
liu l!n. Khi nhào tr2n các thành ph,n này v!i nhau, s~ x3y ra các ph3n 4ng thur hoá
giNa các ch&t c&u thành xi măng v!i nư!c, to nên các ch&t ng(m nư!c và tr" thành hqn
h'p ch&t kt dính g/c trong hqn h'p bê tông. Dung d_ch liên kt các c/t liu nhW (cát) to
nên dung d_ch hP kt dính vNa xi măng (ñây là ch&t kt dính th4 c&p). Cu/i cùng dung
d_ch hP kt dính vNa xi măng li chui vào k~ h" cOa các ht c/t liu này và chúng to ra
m2t c&u trúc hqn h'p bê tông hoàn chvnh. Tóm li, ngưi ta phân c&u trúc hqn h'p bê
tông thành các c&u trúc con:
D Khung xương c&u trúc cOa c/t liu l!n.
D C&u trúc vi mô cOa hP kt dính vNa xi măng.
Thành phWn khoáng v8t xi măng chl yEu
B@ng 3.1
XI MĂNG CLINKE
% Hoá chjt % Clinke Ký hi9u
65 ± 2 CaO 60 ± 10 Gradient Clinke
3CaO. SiO
2
C
3
S
20 ± 2 SiO
2
16 ± 10 2CaO. SiO
2
C
2
S
6 ± 2 Al
2
O
3
1 – 13 3CaO. Al
2
O
3
C
2
A
3 ± 2 Fe
2
O
3
0 – 16 4CaO. Al
2
O
3
. Fe
2
O
3
C
4
AF
M't s ñ*c ñi+m trong cu trúc vĩ mô c!a ñá xi măng:
Các ht xi măng khi thur hoá, bao quanh các ht là l!p nư!c và quá trình thur hoá
thc hin d,n t` ngoài vào trong bê tông, ngay t4c khMc to l!p màng kt dính bao quanh
ht xi măng mà b3n ch&t là liên kt ion giNa các phân ts hqn h'p xi măng và phân ts
nư!c t do. Tuy nhiên l!p màng liên kt này li c3n tr" s xâm nh(p cOa nư!c và cùng
v!i thi gian, tính linh ñ2ng cOa nư!c và các ph,n ts xi măng gi3m d,n và do v(y làm
ch(m d,n t/c ñ2 thur hoá. L!p liên kt ht xi măng – nư!c d,y d,n cùng v!i l!p nư!c t
do bao ngoài ht xi măng mWng d,n, thêm vào ñó có s linh ñ2ng cOa các ht xi măng.
Ph,n do l!p màng gây tính nh!t cho các ht, ph,n do tác ñ2ng cOa vic tr2n hay tác ñ2ng
cơ hc có ñi5u kin g,n nhau, d,n d,n hình thành liên kt, xoá bW ranh gi!i giNa các ht
xi măng. Màng xi măng nư!c bao quanh các ht c/t liu nhW và kéo chúng vào hình
thành nên c&u trúc hP kt dính vNa xi măng. Ta có thQ mô t3 tóm tMt c&u trúc vi mô cOa
vNa xi măng trong hqn h'p bê tông như sau:
Các ht xi măng liên kt v!i nư!c (loi liên kt ion) to nên l!p kt dính (bao quanh
ht và dày theo quá trình thur hoá) làm cơ s" ñQ liên kt các ht xi măng v!i nhau (liên
kt cơ hc) xoá bW ranh gi!i các ht và ñPng thi chúng còn liên kt cơ hc v!i c/t liu

nhW – cát to nên c&u trúc ion cOa vNa xi măng và ñây là c&u trúc ?n ñ_nh, có tính ch&t cơ
lý. Nhưng ph3n 4ng thur hoá vwn tip tXc x3y ra, do v(y trong c&u trúc vwn còn tPn ti b2
ph(n lõi ht là kh/i xi măng khan và không gian giNa các ht xi măng liên kt là kho3ng
rqng ch4a nư!c. Do stích tX các ht xi măng là các ht bên trong không thur hoá nên
thc ra " tu?i 28 ngày chv có kho3ng 32 – 40% ht xi măng ñã thur hoá vì v(y chv ñt 40
– 80% cưng ñ2.
3.2.2. C*u trúc c.a bê tông khi sC dng ph gia siêu dDo
Ngày nay ngưi ta không còn xem thành ph,n cOa hqn h'p bê tông chv là xi măng,
ñá, cát, nư!c, mà còn có thêm phX gia. PhX gia ñã tr" thành thành ph,n quan trng trong
hqn h'p bê tông hin ñi và nó có tác ñ2ng ñn c&u trúc vi mô cOa bê tông. Khi cho phX
gia vào hqn h'p thì phX gia s~ làm tăng ñ2 linh ñ2ng cOa các ht xi măng, btng cách tác
ñ2ng làm tăng s linh ñ2ng cOa dung d_ch huy5n phù bao quanh ht xi măng và tăng tính
nh!t cOa các ht xi măng. Cơ ch tác ñ2ng cOa phX gia là phân ly trong nư!c thành các
nhóm phân cc mnh (các nhóm hyñro cacbon (OH); (COOH); (CHO); nhóm sulsonic
(HSO
3
)…) và g/c còn li " dng cao phân ts, phân cc yu. Các nhóm phân cc mnh
tác dXng vào dung d_ch huy5n phù làm tăng s linh ñ2ng cOa nó, còn nhóm g/c cao phân
ts có s4c căng b5 mYt càng bé hơn nư!c nên b_ h&p thX b5 mYt các ht phX gia làm tăng
tính nh!t cOa ht. Ngoài ra ngưi ta nh(n th&y các phX gia trên cơ s" axít lignosunfuric
còn có tác dXng cu/n m2t lư'ng nhW không khí to ra các bt bám xung quanh các ht xi
măng làm gi3m din tích tip xúc giNa các ht gi3m lc ma sát giNa các loi, dwn t!i tăng
tính linh ñ2ng cOa ht xi măng và khi h&p thX lên mYt xi măng, nó s~ ki5m ch t/c ñ2
ph3n 4ng thOy hoá. MYt khác phX gia siêu dVo có thQ cho phép gi3m nư!c kho3ng 10 –
20% vì v(y có thQ tăng ñư'c cưng ñ2 kho3ng 30%.
Nói tóm li, khi cho phX gia siêu dVo vào hqn h'p bê tông s~ làm tăng ñ2 linh ñ2ng
cOa dung d_ch huy5n phù và tăng tính nh!t cOa b5 mYt các ht xi măng gi3m ñư'c lư'ng
nư!c dùng, do ñó c3i thin ñư'c c&u trúc vi mô. Kt qu3 là gi3m ñ2 th&m, liên kt cao
hơn v!i c/t liu và c/t thép, cưng ñ2 cao hơn và nâng cao tu?i th cOa kt c&u công
trình btng BTCT.
3.3. Nguyên t~c cla bê tông cưJng ñL cao và tăng nhanh quá trình ñông r~n.
Vic ss dXng phX gia hoá dVo cũng như siêu dVo nhtm mXc ñích tăng cưng ñ2 cOa
bê tông hoYc gi3m lư'ng xi măng. ð/i v!i các công trình ñYc bit li ñòi hWi s c,n thit
ñáp 4ng yêu c,u cưng ñ2 cao và tăng nhưng quá trình ñông rMn (như " sân bay, h3i
c3ng…). Yêu c,u cưng ñ2 s!m là r&t h'p lý v!i các c,u xây dng theo phương pháp
phân ñon mà ñây li là cách th4c công ngh hin ñi trong xây dng c,u ss dXng (công
ngh ñúc ñ;y, ñúc hwng) thi công phân ñon liên tip ti công trưng, ñ? bê tông ti chq.
ði5u ñó giúp cho ta tăng tin ñ2 xây dng nhkh3 năng căng kéo c/t thép d 4ng lc,
s!m gi3i phóng ván khuôn bñúc cOa m2t phân ñon nhanh. Yêu c,u cưng ñ2 bê tông

sau 2 – 3 ngày ph3i ñt ñư'c 70 – 80% cưng ñ2 cOa bê tông sau 28 ngày. Thc ch&t
cưng ñ2 ñt s!m ñư'c là ph3i gia tăng quá trình ñông rMn trong xi măng (gi3m thi gian
bMt ñ,u ninh kt và kt thúc ninh kt). Lý do là bê tông bMt ñ,u có kh3 năng ch_u lc khi
các liên kt keo cOa thành ph,n ng(m nư!c chuyQn sang kt tinh. Như v(y các tác ñ2ng
vào yêu c,u tăng cưng ñ2 s!m ph3i da trên cơ s" s 3nh hư"ng và tăng t/c ñ2 ph3n
4ng thur hoá hay kích thích quá trình chuyQn hoá nhanh t` dung d_ch huy5n phù sang
dinh d_ch keo và kt tinh. Nhưng ta cũng bit rtng, ph3n 4ng thur hoá thi gian ñ,u r&t
mãnh lit, sau ñó gi3m nhanh do màng d_ch thQ C
3
AH
6
không tan ñư'c s~ ñ,y d,n, bao
quanh các ht xi măng, c3n tr" s xâm nh(p cOa nư!c. Do ñó r&t khó tác ñ2ng làm tăng
t/c ñ2 ph3n 4ng thur hoá và ngưi ta thưng theo xu hư!ng tác ñ2ng vào s chuyQn hoá
các dung d_ch sang kt tinh nhanh.
3.3.1. SF tác ñ$ng làm tăng nhanh ninh k't bên trong
Quá trình thur hoá cOa xi măng bMt ñ,u t` dung d_ch huy5n phù quanh ht xi măng
sang dung d_ch keo, sau t!i quá trình kt tinh. Các nguyên tMc cơ b3n ñQ tăng quá trình
chuyQn hoá trên.
D Nguyên tMc tác dXng vào dung d_ch huy5n phù làm nó chóng chuyQn sang dung
d_ch keo và chuyQn sang kt tinh.
D Cho vào ch&t có kh3 năng ki5m ch s hoà tan cOa các s3n ph;m cOa quá trình
thur hoá xi măng (Ca (OH)
2
hay C
3
AH
6
) làm gi3m s linh ñ2ng cOa các ph,n ts nư!c do
gi3m b!t không gian chuyQn ñ2ng, v3 li các ch&t không hoà tan này thưng nYng, thMng
ñư'c ái lc ñin cOa phân ts phân cc nư!c, dz tin li g,n nhau và liên kt keo v!i
nhau, d,n d,n thành các cXm liên kt l!n, làm chuyQn nhanh sang dung d_ch keo.
D Ch&t cho vào có kh3 năng tác dXng v!i s3n ph;m xi măng thur hoá hay b3n thân
thành ph,n xi măng, to ra các s3n ph;m là các ph,n ts hơn khó tan hay có các thành
ph,n tương t như các s3n ph;m thur hoá nhưng mang li hiu qu3 t/t hơn cho quá trình
chuyQn hoá.
D Tăng ñ2 hoà tan cOa thành ph,n CSH lý do là ñi5u này làm gi3m ái lc ñin giNa
các s'i CSH trong dung d_ch huy5n phù (do các s'i CSH mang ñin cùng d&u ñ;y nhau).
Các nguyên tMc trên có thQ xem như là các nguyên tMc xu&t hin pha kt tinh s!m.
M2t v&n ñ5 liên quan là các s3n ph;m thur hoá CSH, C
3
AH
6
to ra các cưng ñ2
liên kt dính trong hqn h'p bê tông, nhưng thi gian liên kt cOa chúng li khác nhau.
C
3
AH
6
kt tinh s!m, còn khi ñó CSH vwn ñang tPn ti " thQ keo r&t lâu, làm cưng ñ2
phát triQn t` t`. Do v(y m2t m&u ch/t ñQ tăng cưng ñ2 s!m làm nhanh chuyQn hoá liên
kt keo cOa CSH sang kt tinh (dwn t!i 2 khái nim cưng ñ2 s!m làm nhưng quá trình
ninh kt tư"ng ñPng nh&t, nhưng vwn có ñiQm riêng bit. Nó tăng nhanh quá trình liên kt
t&t yu tăng cưng ñ2 s!m, nhưng nó chO yu tác ñ2ng vào quá trình kt tinh). Và
nguyên tMc tăng nhanh quá trình chuyQn hoá t` liên kt keo sang kt tinh là tăng nhit

trong dung d_ch keo. Tuy nhiên tăng nhit ñ2 t!i gi!i hn ñQ khônglàm phá vy liên kt
keo (v!i hqn h'p bê tông thưng T
max
= 65
0
C và không ñư'c tăng ñ2t ng2t). Nguyên tMc
này ñư'c xem như nguyên tMc ñ;y mnh quá trình hoá hoàn toàn sang pha kt tinh. Có
thQ l&y ví dX các ch&t cho theo nguyên tMc làm xu&t hin pha kt tinh s!m.
Theo nguyên tMc ñ,u tiên, như các ch&t thch cao CaSO
4
. 2H
2
O Hydro – Aluminat
Canxi CaOAl
2
O
3
. 6H
2
O (là các ch&t không có kh3 năng phân ly, không tác dXng v!i s3n
ph;m cOa quá trình thur hoá).
Theo nguyên tMc tác dXng hoá hc v!i s3n ph;m thur hoá hay các thành ph,n cOa
ht xi măng. Các ch&t này thưng là dng mu/i (chO yu là mu/i cOa axít mnh, bazơ
yu, hay cOa axít yu – bazơ mnh) có kh3 năng phân ly thành ion trong nư!c như:
CaCl
2
, FeCl
2
, Fe
2
(SO
4
)
3
, FeSO
4
, AlCl
3
, Al
2
(SO
4
)
3
, Fe(NO
3
)
2
(axít mnh – bazơ yu) hay:
NaAlO
2
, Na
2
SO
3
… (cOa axít yu – bazơ mnh). Nu là mu/i cOa axít mnh – bazơ yu
thì thưng hay có ph3n 4ng cOa cation kim loi v!i các s3n ph;m thur hoá to nên ch&t
khó tan và ch&t kích thư!c như:
Fe
+3
+ 3H
2
O = Fe(OH)
3
↓ + 3H
+
Hay: Ca
+2
+ Fe
+3
+ 8(OH)
D
→ Ca(FeO
2
)2nH
2
O↓ + (4 – n)H
2
O
Ca
+2
+ Fe
+3
+ 12(OH)
D
→ 3CaO.Fe
2
O
3
. 6H
2
O
Hay FeCl
3
, Fe(SO
4
)
3
tác dXng v!i Ca(OH)
2
to thành các s3n ph;m ph4c tp như:
3CaO.Al
2
O
3
.Fe
2
O
3
.3CaSO
4
.31H
2
O… khó tan ñã lMng (thc ch&t ñây là ph3n 4ng giNa các
ion). Khi ss dXng mu/i axít yu – bazơ mnh có ph3n 4ng anion g/c axít v!i các s3n
ph;m mu/i axít yu – bazơ v!i các s3n ph;m thur hoá to nên ch&t khó tan như NaAlO
2
.
2Na
D
+ 2AlO
3
+ 4Ca
+2
+ 8(OH)
D
+ 11H
2
O =
Ca
3
(AlO
2
).Ca(OH)
2
.13H
2
O + 2Na
D
+ 2OH
D
(Ca
3
(AlO
2
).Ca(OH)
2
.13H
2
O) dz kt h'p v!i các ch&t trong dung d_ch huy5n phù to
nên liên kt keo s!m và nhanh kt tinh). Hay các loi mu/i g/c SiO
2D2
khi phân g/c axít
Silicat (SiO
3
)
D3
kt h'p v!i nư!c to nên các g/c axít (H
2
SiO
2
)
D2
; (H
3
SiO
4
)
D2
tác dXng v!i
CaO.Al
2
O
3
… to nên ch&t nYng khó tan.
Theo nguyên tMc 3 thưng có các ch&t mu/i axít mnh, bazơ mnh như: NaCl, KCl,
NaNO
3
, Na
2
SO
3
.
Nguyên tKc tăng tc ñ' thu. hoá : giai ño"n ñLu:
Nhit ñ2 kích thích t/c ñ2 cOa quá trình thur hoá. Ta bit rtng ph3n 4ng thur hoá có
to3 nhit, t?ng lư'ng nhit m2t ph,n b_ to3 ra môi trưng, m2t ph,n tác ñ2ng vào hqn
h'p bê tông, biQu hin " nhit ñ2 hqn h'p. Nhit ñ2 trong hqn h'p mà tăng lên, làm tăng
s linh ñ2ng cOa các ph,n ts nư!c và tăng kh3 năng thâm nh(p vào ht xi măng, lư'ng xi
măng thOy hoá s~ tăng và nhit lư'ng to3 ra nhi5u hơn, và kích thích tr" li ph3n 4ng
thur hoá. Nhưng tác ñ2ng cOa nhit ñ2 t!i ph3n 4ng thOy hoá chv " giai ñon ñ,u khi
màng d_ch thQ C
3
AH
6
chưa dày ñQ ki5m ch ph,n ts nư!c. Vic tăng t/c ñ2 ph3n 4ng