Nghiên cứu chế tạo bê tông nhẹ cách nhiệt kết cấu sử dụng hạt Polystyrol phồng nở

VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG 
Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2017 39 
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG NHẸ CÁCH NHIỆT KẾT CẤU 
SỬ DỤNG HẠT POLYSTYROL PHỒNG NỞ 
TS. HOÀNG MINH ĐỨC 
Viện KHCN Xây dựng 
Tóm tắt: Bài báo trình bày các nghiên cứu về bê 
tông nhẹ khối lượng thể tích từ 400 kg/m³ đến 700 
kg/m³ sử dụng hạt polystyrol phồng nở. Kết quả cho 
thấytính công tác của hỗn hợp bê tông phụ thuộc 
nhiều vào độ xòe của hồ xi măng và hệ số dư vữa. 
Để hạn chế phân tầng hỗn hợp bê tông cần lựa 
chọn độ xòe thích hợp của hồ và hạn chế tạo hình 
bằng đầm rung. Để nâng cao cường độ bê tông 
polystyrol có khối lượng thể tích thấp nên ưu tiên 
tăng hệ số dư hồ.Sử dụng phụ gia khoáng và 
polimer có thể chế tạo được bê tông polystyrol khối 
lượng thể tích 700 kg/m³ đạt cường độ đến 8,0 
MPa. Nghiên cứu các tính chất khác của bê tông 
polystyrol như co ngót, mô đun đàn hồi, độ hút 
nước, hệ số hóa mềm và khả năng bám dính cho 
thấy bê tông polystyrol hoàn toàn thích hợp để chế 
tạo các sản phẩm nhẹ như blốc xây, panel nhẹ sử 
dụng trong thi công xây dựng công trình. 
Abstract: This study focused on the lighthweigh 
concrete with unit weight from 400 kg/m³ to 700 
kg/m³ using expanded polystyrene beams. It shows 
that workability of concrete mixtures depends on 
flow of cement paste and paste excessive 
coefficient. To reduce a segregation of mixture 
appropriate flow must be chosen and vibration must 
be avoided. To increase a strenght of low unit 
weight concrete increasing paste excessive 
coefficient must prefered. Using mineral and 
polymer admixturesthe compressive strength of 8,0 
MPa can be achieved with 700 kg/m³ polystyrene 
concrete. Study on shringkage, modulus of 
elasticity, water absorption, softening coefficient and 
bonding ability show that concrete with expanded 
polystyrene beams can be used in masonry unit 
and panel for construction. 
1. Mở đầu 
 Đối với các công trình xây dựng hiện đại, quy 
mô lớn, việc giảm nhẹ tải trọng bản thân của kết 
cấu có ý nghĩa quan trọng giúp nâng cao hiệu quả 
kinh tế kỹ thuật. Một trong những biện pháp để đạt 
được yêu cầu trên là sử dụng bê tông nhẹ cho các 
kết cấu không chịu lực như vách ngăn, tường bao 
che. Trong đó, sử dụng bê tông nhẹ chotường bao 
che còn giúp nâng cao khả năng cách nhiệt của 
tường, cải thiện điều kiện vi khí hậu và tiết kiệm 
năng lượng. 
 Để đáp ứng yêu cầu sử dụng cho tường bao 
che không chịu lực, bê tông nhẹ kết cấu - cách nhiệt 
cần có khối lượng thể tích khoảng từ 500 kg/m³ đến 
800 kg/m³, cường độ chịu nén từ 3,5 MPa đến 7,5 
MPa. Bên cạnh đó, để đảm bảo yêu cầu về công 
năng sử dụng, bê tông nhẹ cho tường bao che cần 
chống được sự thâm nhập của nước mưa trong 
điều kiện khí hậu nước ta. Có thể thấy rằng, mặc dù 
các loại bê tông như bê tông bọt, bê tông khí chưng 
áp hiện nay có khối lượng thể tích và cường độ phù 
hợp nhưng do có tỷ lệ lớn các lỗ rỗng khí nên độ 
hút nước, độ ẩm cân bằng của chúng khá cao nên 
khả năng chống thấm cần được xem xét và cải 
thiện. Bê tông nhẹ với cốt liệu hạt polystyrol phồng 
nở (bê tông polystyrol) có thể khắc phục được 
nhược điểm này. 
 Các hạt polystyrol phồng nở có khối lượng thể 
tích nhỏ với bề mặt láng mịn và hệ thống lỗ rỗng 
không thông nhau nên hầu như không thấm nước, 
do đó cho phép giảm độ hút nước của bê tông, cải 
thiện khả năng cản nước của tường. Những nghiên 
cứu đầu tiên về bê tông polystyrol đã được tiến 
hành vào cuối các năm 80 đầu 90 thế kỷ XX và cho 
đến nay bê tông polystyrol đã được ứng dụng rộng 
rãi ở nhiều nước trên thế giới như LB Nga, CH 
Pháp, CH Séc, CH Italia, CHLB Đức,... dưới dạng 
các cấu kiện chịu lực - cách nhiệt và cách nhiệt [1, 
2].Tại mỗi nước, công nghệ sản xuất và các yêu 
cầu kỹ thuật đối với bê tông polystyrol có khác 
nhau, nhưng nhìn chung bê tông polystyrol hiện nay 
được chế tạo với khối lượng thể tích từ 150 kg/m³ 
cho đến 1200 kg/m³, cường độ chịu nén từ 2 MPa 
cho đến trên 10 MPa. 
 Hạt polystyrol phồng nở có khả năng biến dạng 
đàn hồi cao. Khi bị nén các hạt polystyrol phồng nở 
không thể hiện rõ ràng giới hạn bền nén và không 
VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG 
40 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2017 
xảy ra sự phá hoại dòn. Điều này sẽ ảnh hưởng 
đáng kể đến mô đun đàn hồi và khả năng biến dạng 
dưới tải trọng của bê tông.Do các hạt polystyrol 
phồng nở không bám dính với đá xi măng nên các 
nghiên cứu tại Pháp đã tiến hành biến tính bề mặt 
hạt polystyrol nhằm nâng cao khả năng bám dính 
của hạt với đá xi măng và cho ra đời sản phẩm hạt 
với tên gọi AABS và bê tông Polys Beto. Việc xử lý 
bề mặt này làm tăng đáng kể giá thành nên hạn chế 
khả năng ứng dụng. Trong khi đó, các nghiên cứu 
khác tại LB Nga cho thấy, sử dụng hạt polystyrol 
chưa qua xử lý bề mặt vẫn có thể chế tạo được bê 
tông nhẹ đáp ứng yêu cầu làm tường bao che. Một 
vấn đề khác đặt ra đối với bê tông sử dụng cốt liệu 
nhẹ hạt polystyrol phồng nở là việc đảm bảo mức 
độ phân tầng của hỗn hợp bê tông nằm trong giới 
hạn cho phép. Điều này có thể đạt được thông qua 
việc nghiên cứu lựa chọn cấp phối và chế độ gia 
công hợp lý. 
 Tại Việt Nam, cho đến những năm 90 bê tông 
nhẹ nói chung chưa nhận được sự quan tâm nghiên 
cứu thích đáng và chưa được ứng dụng thực tế 
rộng rãi. Trong những năm gần đâybê tông 
polystyrol đã được quan tâm nghiên cứu, phát triển 
và ứng dụng trong các công trình. Bài báo này trình 
bày các kết quả nghiên cứu về bê tông nhẹ cách 
nhiệt cốt liệu polystyrol thực hiện tại Viện KHCN 
Xây dựng trong khuôn khổ đề tài mã số RDN 06-01. 
2. Vật liệu sử dụng và phương pháp thí nghiệm 
 Các nghiên cứu được tiến hành trên ba loại cốt 
liệu polystyrol khác nhau có tính chất được trình bày 
tại bảng 1. Các nghiên cứu chính được thực hiện 
với cốt liệu PS2. Cốt liệu PS1 và PS3 được sử dụng 
trong nghiên cứu đối chiếu. 
Bảng 1.Tính chất cốt liệu polystyrol phồng nở 
Ký hiệu 
cốt liệu 
Khối lượng thể 
tích xốp, kg/m³ 
Khối lượng thể 
tích, g/cm³ Độ hổng Dmax, mm 
PS1 17,8 0,0291 0,389 6 
PS2 25,7 0,0423 0,392 4 
PS3 34,5 0,0572 0,397 2 
 Chất kết dính sử dụng trong nghiên cứu bao gồm xi măng PCB40 Nghi Sơn và PC30 Hoàng Thạch có 
các tính chất được trình bày trong bảng 2. 
Bảng 2. Tính chất xi măng sử dụng trong nghiên cứu 
TT Tính chất Đơn vị 
Giá trị ứng với 
Nghi Sơn 
PCB 40 
Hoàng Thạch 
PC30 
1 Khối lượng riêng g/cm³ 3,11 3,08 
2 Lượng nước tiêu chuẩn % 27,5 26,0 
3 
Thời gian ninh kết 
- Bắt đầu 
- Kết thúc 
h-min 
h-min 
1-40 
2-35 
1-55 
3-10 
4 
Cường độ chịu nén: 
 - 7 ngày 
- 28 ngày 
MPa 
MPa 
34,3 
49,9 
26,6 
40,7 
5 
Cường độ chịu kéo khi uốn: 
- 7 ngày 
-28 ngày 
MPa 
MPa 
7,7 
8,9 
6,2 
7,9 
Bên cạnh đó, trong nghiên cứu cũng sử dụng 
một số loại phụ gia khoáng bao gồm: tro tuyển của 
Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại với lượng mất khi nung 
4,6%, độ hút vôi 60,7 mg/g, silicafume với hàm 
lượng SiO2 93,7%, độ hút vôi 208 mg/g, vôi bột đã 
tôi và cát. 
 Tính chất của vật liệu sử dụng cũng như hỗn 
hợp bê tông và bê tông được xác định theo các 
phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn. Tuy nhiên, cốt 
liệu hạt polystyrol phồng nở có đặc tính khác biệt so 
với cốt liệu thông thường nên cần áp dụng một số 
phương pháp thí nghiệm phi tiêu chuẩn. 
 Khối lượng thể tích của cốt liệu polystyrol phồng 
nở được xác định dựa trên khối lượng thể tích xốp 
và độ hổng giữa các hạt cốt liệu. Độ hổng giữa các 
hạt được xác định bằng tỷ lệ thể tích nước thêm 
vào ống đong với các hạt polystyrol được đổ sẵn 
vào và giữ ở mức cố định. 
 Độ cứng hỗn hợp bê tông polystyrol được xác 
định với khuôn đôi gồm hai ô hình lập phương cạnh 
VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG 
Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2017 41 
100 mm được ngăn cách bằng tấm chắn. Đổ đầy 
hỗn hợp bê tông polystyrol vào một trong hai ô, sau 
đó rút tấm chắn và rung trên bàn rung. Độ cứng của 
hỗn hợp được xác định bằng thời gian rung cho tới 
khi hỗn hợp bê tông sang bằng và đặt tới cạnh bên 
kia của khuôn. 
 Độ phân tầng hỗn hợp bê tông polystyrol được 
xác định bằng tỷ lệ phần trăm chênh lệch khối 
lượng thể tích của nửa dưới và nửa trên so với khối 
lượng thể tích của cả khối hỗn hợp bê tông trong 
bình đong 5l sau khi được làm chặt bằng cách rung 
trên bàn rung trong vòng 15 sec (Pr) hoặc chọc 50 
lần (Pch). 
3. Ảnh hưởng của một số yếu tố đến tính chất 
hỗn hợp bê tông polystyrol 
 Lựa chọn phương án vật liệu cho bê tông nhẹ 
kết cấu cách nhiệt cần đáp ứng đồng thời yêu cầu 
về khối lượng thể tích và cường độ. Theo đó, để 
giảm khối lượng thể tích thì với một tỷ lệ cốt liệu 
nhẹ nhất định cần giảm khối lượng thể tích của đá 
xi măng tức làm tăng tỷ lệ N/X. Mặt khác, về lý 
thuyết cường độ bê tông sẽ được cải thiện khi tăng 
cường độ đá xi măng tức là giảm tỷ lệ N/X. Tuy 
nhiên, giảm N/X sẽ làm giảm thể tích hồ xi măng. 
Khi thể tích hồ giảm tới giá trị nhất định, cấu trúc bê 
tông sẽ không còn liên tục mà sẽ bao gồm cả 
những hốc rỗng giữa các hạt cốt liệu. Điều này làm 
suy giảm đáng kể cường độ. Do đó, cần xác định 
giá trị tối ưu giữa các thông số trên thông qua thực 
nghiệm. 
 Hỗn hợp bê tông polystyrol được thiết kế bao 
gồm hạt cốt liệu polystyrol phồng nở và hồ xi măng. 
Tính chất của hồ và đáxi măng có ảnh hưởng đáng 
kể đến tính chất của bê tông. Hạt cốt liệu polystyrol 
gần như không hút nước, do đó tỷ lệ N/X trong bê 
tông được coi là tỷ lệ N/X thực trong hồ xi măng, 
tức là có tương quan trực tiếp với cường độ đá xi 
măng. 
 Trong các thí nghiệm sơ bộ đã tiến hành xác 
định độ xòe theo ống Sustat của hồ xi măng với các 
tỷ lệ N/X bằng 0,40, 0,43, 0,45 và 0,48 có giá trị 
tương ứng bằng 10 cm, 12 cm, 14 cm và 16 cm. Hồ 
xi măng được trộn cùng với hạt polystyrol với tỷ lệ 
cho trước (thể hiện thông qua hệ số dư hồ Kd) để 
đạt khối lượng thể tích thiết kế. Tiến hành xác định 
tính công tác và độ phân tầng của hỗn hợp bê tông. 
Kết quả thí nghiệm trình bày trong bảng 3. 
Bảng 3.Tính chất hỗn hợp bê tông polystyrol 
TT KLTT,kg/m³ 
Thông số Tính công tác Độ phân tầng, % 
N/X Kd Độ sụt, cm 
Độ cứng, 
sec Pr Pch 
1 400 0,40 0,604 - 23 - - 
2 400 0,43 0,629 - 17 18,23 3,66 
3 400 0,45 0,646 - 10 21,89 5,28 
4 400 0,48 0,671 - 8 28,16 7,93 
5 500 0,40 0,761 - 20 - - 
6 500 0,43 0,793 - 13 14,68 5,85 
7 500 0,45 0,814 - 8 16,72 4,06 
8 500 0,48 0,845 - 4 24,45 6,27 
9 600 0,40 0,918 4 - 17,25 4,25 
10 600 0,43 0,956 5,5 - 15,64 3,98 
11 600 0,45 0,981 7 - 19,13 5,02 
12 600 0,48 1,003 8,5 - 27,87 7,69 
13 700 0,39 1,105 8 - 16,27 4,83 
14 700 0,40 1,133 10,5 - 13,57 4,01 
15 700 0,43 1,220 15 - 18,45 5,68 
16 700 0,45 1,281 18 - 26,81 8,21 
17 400 0,53 0,660 - 10 17,25 4,21 
VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG 
42 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2017 
TT KLTT,kg/m³ 
Thông số Tính công tác Độ phân tầng, % 
N/X Kd Độ sụt, cm 
Độ cứng, 
sec Pr Pch 
18 500 0,53 0,832 - 8 13,26 3,92 
19 600 0,53 1,005 14 - 16,37 5,21 
20 700 0,53 1,335 17 - 19,13 5,97 
Ghi chú: Cấp phối số 17, 18, 19 và 20 sử dụng chất kết dính gồm tro tuyển với tỷ lệ 0,3 khối 
lượng xi măng, độ xòe của hồ xi măng và tro tuyển bằng 12 cm. 
Các kết quả thí nghiệm cho thấy tăng độ xoè 
của hồ ximăng hay tăng hệ số dư hồ đều làm tăng 
độ sụt, giảm độ cứng của hỗn hợp bê tông 
polystyrol. Hỗn hợp bê tông có hệ số dư hồ nhỏ khá 
rời rạc, hồ xi măng trong các hỗn hợp bê tông này 
chỉ đủ để hình thành một lớp vỏ mỏng bao quanh 
các hạt cốt liệu chứ không đủ để điền đầy các lỗ 
rỗng giữa hạt. Ở cấp phối số 1 và số 5 còn xảy ra 
hiện tượng vón cục do lượng hồ xi măng ít và hạt 
cốt liệu nhẹ không có khả năng hỗ trợ phân tán hồ 
xi măng như trong hỗn hợp bê tông thông thường. 
Tính công tác của hỗn hợp bê tông polystyrol có 
khối lượng thể tích lớn nhạy cảm hơn với sự thay 
đổi độ xoè của hồ ximăng. Điều này một phần có 
thể giải thích là do sự thay đổi hệ số dư hồ khi 
chuyển sang sử dụng hồ xi măng có độ xoè cao 
hơn của các cấp phối bê tông có khối lượng thể tích 
lớn hơn, là lớn hơn. 
 Khi thay đổi tỷ lệ N/X hay lượng dùng nước của 
hỗn hợp bê tông, độ xoè của hồ ximăng thay đổi, 
khi đó, nếu muốn giữ nguyên khối lượng thể tích 
của bê tông thì hệ số dư hồ cũng phải thay đổi. Mặt 
khác, khi sử dụng phụ gia, tỷ lệ N/X để vữa ximăng 
đạt được cùng độ xoè phụ thuộc rất nhiều vào bản 
chất và lượng dùng phụ gia. Vậy nên, để đảm bảo 
tính công táccủa hỗn hợp bê tông polystyrol, nên 
điều chỉnh hai thông số gồm độ xoè của hồ và hệ số 
dư hồ. 
 Việc thay thế một phần xi măng bằng phụ gia 
khoáng (tro tuyển) không những làm tăng lượng 
dùng nước của hồ xi măng mà còn làm tăng hệ số 
dư hồ của hỗn hợp bê tông (trong điều kiện giữ cố 
định khối lượng thể tích) và do đó cải thiện tính 
công tác của hỗn hợp bê tông polystyrol. Nhìn 
chung độ xoè thích hợp của hồ cho các cấp phối bê 
tông polystyrol trong nghiên cứu nằm trong khoảng 
từ 10 cm đến 14cm. Để đạt được cùng độ sụt của 
hỗn hợp bê tông các cấp phối có hệ số dư hồ thấp 
đòi hỏi vữa có độ xoè cao. 
 Cốt liệu hạt polystyrol phồng nở có khối lượng 
thể tích nhỏ hơn nhiều so với hồ xi măng, do đó 
nguy cơ phân tầng trong quá trình tạo hình là lớn 
hơn so với bê tông thông thường. Khi đó, bên cạnh 
việc xác định thành phần thích hợp thì lựa chọn chế 
độ tạo hình phù hợp cũng quan trọng không kém. 
Theo khuyến cáo của [3] độ phân tầng Pr của 
bêtông polystyrol không được vượt quá 25%. Trong 
các thí nghiệm đã tiến hành xác định độ phân tầng 
của hỗn hợp bê tông trong điều kiện đầm rung và 
không rung. 
 Kết quả thí nghiệm ở bảng 3 cho thấy độ phân 
tầng của hỗn hợp bê tông polystyrol tăng khi tăng 
độ xoè của hồ hoặc tăng hệ số dư hồ. Các hỗn hợp 
bê tông có hệ số dư hồ lớn có xu hướng phân tầng 
cao hơn so với các hỗn hợp bê tông có hệ số dư 
vữa nhỏ. Vậy nên để đảm bảo độ đồng nhất cho 
các hỗn hợp bê tông có hệ số dư hồ cao cần giảm 
độ xoè của vữa. So sánh kết quả thí nghiệm với các 
yêu cầu của [3] cho thấy rằng để đảm bảo độ đồng 
nhất của hỗn hợp bê tông, tuỳ thuộc vào hệ số dư 
hồ, hỗn hợp cần có độ xoè nằm trong khoảng từ 8 
cm đến 14cm . 
 Chế độ tạo hình bằng đầm rung làm tăng khả 
năng phân tầng của hỗn hợp bê tông polystyrol, 
nhất là những hỗn hợp có độ sụt cao. Các hỗn hợp 
bê tông được tạo hình bằng phương pháp không 
rung đều có độ phân tầng nhỏ hơn 10%. Do đó 
trong các điều kiện bình thường, không khuyến cáo 
sử dụng phương pháp đầm rung để tạo hình hỗn 
hợp bê tông polystyrol. 
 Như vậy để hạn chế khả năng phân tầng của 
hỗn hợp bê tông cần lựa chọn các giá trị độ xoè của 
vữa và hệ số dư vữa thích hợp. Trong đó, nếu như 
giá trị hệ số dư vữa của cấp phối bê tông với khối 
lượng thể tích cho trước dao động trong một 
khoảng xác định, thì ta có thể chủ động lựa chọn độ 
xoè thích hợp của hỗn hợp vữa. 
VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG 
Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2017 43 
4. Ảnh hưởng của một số yếu tố đến cường độ 
bê tông 
 Cấp phối bê tông trong thí nghiệm được lựa 
chọn theo hai bước. Trước tiên, lựa chọn tỷ lệ N/X 
phụ thuộc vào chủng loại và liều lượng phụ gia 
khoáng sao cho đảm bảo tính công tác của hỗn hợp 
bê tông. Lượng dùng cốt liệu polystyrol hay hệ số 
Kd ...  khi bê tông polystyrol 
có cấu trúc liên tục (hệ số dư hồ lớn) cường độ đá 
xi măng sẽ có ảnh hưởng lớn hơn tới cường độ bê 
tông. 
 Cũng có thể thấy việc sử dụng phụ gia khoáng 
trong bê tông polystyrol có hiệu quả lớn không 
những trong việc giảm giá thành mà còn trong việc 
cải thiện các tính chất của bê tông. Trong các loại 
phụ gia khoáng đã sử dụng, tro tuyển được lựa 
chọn cho các nghiên cứu tiếp theo do có hiệu quả 
và giá thành rẻ. Việc sử dụng tro tuyển cũng góp 
phần giải quyết vấn đề môi trường. 
 Bề mặt của hạt cốt liệu polystyrol khá nhẵn và 
trơ nên chúng không bám dính với hồ xi măng. Việc 
gia tăng khả năng bám dính của hạt với đá xi măng 
có thể giúp cải thiện cường độ bê tông. Điều này có 
thể thực hiện được nhờ sử dụng phụ gia polimer. 
Các cấp phối thí nghiệm được lấp theo Bảng 4, 
lượng dùng phụ gia polimer là 5% tính theo lượng 
dùng xi măng. Kết quả trình bày tại bảng 5. 
Bảng 5.Cường độ bê tông polystyrol khi sử dụng 5% phụ gia polimer (theo ximăng) 
Ký 
hiệu 
Thông số cấp phối bê tông Cường độ đá xi măng, MPa 
Cường độ bê 
tông, MPa 
Tỷ lệ cường 
độ, % Ghi chú KLTT, 
kg/m³ PKG/X N/X Kd uốn, Rxu nén, Rxn uốn, Rbu nén, Rbn Rbu/Rxu Rbn/Rxn 
D4TP 400 0,3 0,53 0,660 7,8 49,8 0,86 1,5 11,0 3,0 Tro tuyển 
D5TP 500 0,3 0,53 0,832 7,8 49,8 1,45 2,3 18,6 4,6 Tro tuyển 
D6TP 600 0,3 0,53 1,005 7,8 49,8 1,93 4,4 24,7 8,8 Tro tuyển 
D7TP 700 0,3 0,53 1,335 7,8 49,8 2,21 8,0 28,3 16,1 Tro tuyển 
Kết quả thí nghiệm cho thấy phụ gia polimer với 
lượng dùng 5% cải thiện đáng kể cường độ bê tông 
polystyrol. Ở đây, sử dụng phụ gia polimer hầu như 
không làm thay đổi hệ số dư hồ của bê tông. Mặc 
dù cường độ đá xi măng có tăng nhẹ nhưng so với 
các kết quả tương ứng trong bảng 4, có thể thấy 
rằng cường độ bê tông được cải thiện đáng kể có 
thể là do tác dụng tăng độ liên kết giữa đá xi măng 
và hạt cốt liệu,giúp cải thiện khả năng làm việc đồng 
thời giữa chúng. Hạt polystyrol có môđun đàn hồi 
thấp nên khi các vết nứt phát triển đến bề mặt hạt, 
ứng xuất phát triển vết nứt sẽ bị giảm nhẹ. 
 Hạt polystyrol phồng nở đóng vai trò cốt liệu 
nhẹ và chiếm thể tích đáng kể trong bê tông. 
Kích thước và tính chất hạt có thể có ảnh 
hưởng nhất định đến tính chất bê tông.Để làm 
sáng tỏ điều này, đã tiến hành thí nghiệm với 
hai loại cốt liệu polystyrol với khối lượng thể 
tích khác nhau. Tính chất của cốt liệu trình bày 
tại bảng 1. Trong thí nghiệm với các loại cốt 
liệu khác nhau, tính chất của vữa xi măng và 
khối lượng riêng của bê tông được giữ cố định. 
Kết quả trình bày tại bảng 6. 
Bảng6. Ảnh hưởng của cốt liệu đến cường độ bê tông polystyrol 
Ký hiệu 
Thông số cấp phối bê tông Cường độ đá xi măng, MPa 
Cường độ bê 
tông, MPa 
Tỷ lệ cường 
độ, % Ghi chú KLTT, 
kg/m³ 
PKG/
X N/X Kd 
uốn, 
Rxu nén, Rxn 
uốn, 
Rbu 
nén, 
Rbn Rbu/Rxu Rbn/Rxn 
D4X4aS1 400 0 0,45 0,656 8,2 52,2 0,50 1,0 6,1 1,9 PS No.1 
D5X4aS1 500 0 0,45 0,824 8,2 52,2 0,53 1,4 6,5 2,7 PS No.1 
D6X4aS1 600 0 0,45 0,992 8,2 52,2 0,92 3,0 11,2 5,7 PS No.1 
D7X4aS1 700 0 0,45 1,302 8,2 52,2 1,08 4,2 13,2 8,0 PS No.1 
D4X4aS3 400 0 0,45 0,621 8,2 52,2 0,49 1,1 6,0 2,1 PS No.3 
D5X4aS3 500 0 0,45 0,787 8,2 52,2 0,57 1,7 7,0 3,3 PS No.3 
D6X4aS3 600 0 0,45 0,952 8,2 52,2 1,22 3,6 14,9 6,9 PS No.3 
D7X4aS3 700 0 0,45 1,223 8,2 52,2 1,41 4,9 17,2 9,4 PS No.3 
 Trong điều kiện thí nghiệm, việc thay đổi cốt liệu 
dẫn đến thay đổi nhẹ hệ số dư hồ của bê tông. Độ 
rỗng của các loại cốt liệu sử dụng ở đây không dao 
động nhiều, do đó hệ số dư hồ thay đổi chủ yếu do 
VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG 
Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2017 45 
khối lượng thể tích cốt liệu thay đổi. Phân tích kết 
quả thí nghiệm cho thấy, khi tăng khối lượng thể 
tích của cốt liệu, cường độ bê tông tăng không 
nhiều. Điều này có thể do mức độ thay đổi kích 
thước và tính chất của hạt trong nghiên cứu chưa 
đủ lớn để thể hiện rõ nét ảnh hưởng của hạt 
polystyrol đến cường độ bê tông. 
5. Nghiên cứu một số tính chất của bê tông 
polystyrol 
 Nghiên cứu các tính chất của bê tông được 
thực hiện trên một số cấp phối được lựa chọn ở 
phần trên, cụ thể là các cấp phối sử dụng tro tuyển. 
Các tính chất được nghiên cứu bao gồm co ngót, 
môđun đàn hồi, hệ số hóa mềm và khả năng bám 
dính của bê tông polystyrol. 
 Độ co ngót của bê tông polystyrol được tiến 
hành theo TCVN 3117:1993 trên các mẫu kích 
thước 100x100x400 mm trong điều kiện tự nhiên. 
Cấp phối bê tông polystyrol lấy theo Bảng 4. Kết 
quả được trình bày trong bảng 7. 
Bảng 7.Độ co ngót của bê tông polystyrol 
Ký hiệu 
cấp phối 
KLTT, 
kg/m³ 
Độ co ngót của bê tông, mm/m tại thời điểm, ngày 
1 3 7 14 28 60 90 
D4T 400 0,12 0,26 0,38 0,45 0,57 0,65 0,65 
D5T 500 0,09 0,20 0,24 0,32 0,36 0,42 0,43 
D6T 600 0,07 0,13 0,16 0,23 0,29 0,34 0,35 
D7T 700 0,05 0,10 0,16 0,21 0,30 0,20 0,31 
Số liệu thí nghiệm cho thấy co ngót của bê tông 
polystyrol đạt ổn định sau 90 ngày. Khối lượng thể 
tích của bê tông càng cao thì độ co ngót càng giảm. 
Nhìn chung bê tông polystyrol có độ co ngót cao 
hơn nhưng ổn định sớm hơn so với bê tông 
thường(bê tông nặng có độ co khoảngtừ 0,2 mm/m 
đến0,45 mm/m và ổn định sau từ 5 đến 6 tháng). 
Thành phần chính gây co ngót trong bê tông là đá xi 
măng. Trong bê tông thường, sự có mặt của cốt liệu 
có tác dụng cản co khiến độ co ngót của bê tông 
giảm đáng kể so với độ co ngót của đá xi măng. Đối 
với bê tông polystyrol, các hạt cốt liệu có cường độ 
và môđun đàn hồi thấp nên khả năng cản co của 
chúng không cao. Mặt khác cấu trúc hốc rỗng của 
bê tông polystyrol với khối lượng thể tích thấp cũng 
là một trong những nguyên nhân làm tăng độ co 
ngót. 
 Môđun đàn hồi của bê tông polystyrol được xác 
định theo TCVN 5726:1993. Trong các thí nghiệm, 
thay cho việc đo bằng đồng hồ cơ học, độ biến 
dạng được đo thông qua các thanh cảm biến gắn 
trên bề mặt mẫu. Thí nghiệm được tiến hành tại 
phòng nghiên cứu về thí nghiệm công trình thuộc 
Viện KHCN Xây dựng. Kết quả thí nghiệm cho thấy 
các cấp phối D4T, D5T, D6T và D7T (Bảng 4) có 
mô đun đàn hồi tương ứng là 0,077 GPa, 0,128 
GPa, 0,194 GPa và 0,228 GPa. Có thể thấy rằng, 
mô đun đàn hồi của bê tông polystyrol tăng theo 
chiều tăng cường độ bê tông (khối lượng thể tích bê 
tông). Mô đun đàn hồi của bê tông phụ thuộc rất 
nhiều vào làm lượng và tính chất của cốt liệu cũng 
như hồ ximăng. Sử dụng các hạt polystyrol với 
môđun đàn hồi thấp làm giảm môđun đàn hồi của 
bê tông. Theo dõi quá trình biến dạng của bê tông 
polystyrol với khối lượng thể tích 500 kg/m³ và nhất 
là 400 kg/m³ cho thấy ngoài biến dạng đàn hồi và 
biến dạng dẻo còn có thành phần biến dạng dẻo ảo. 
Đó là nhánh đi xuống trong biểu đồ quan hệ áp lực - 
biến dạng. Theo [4] khi sảy ra biến dạng dẻo ảo 
mặc dù bê tông chưa có dấu hiệu phá vỡ bên ngoài 
nhưng cấu trúc đã mất đi tính liên tục và xuất hiện 
nhiều vi nứt. 
 Độ hút nước của bê tông polstyrol được xác 
định theo TCVN 3113:1993. Hệ số hoá mềm của bê 
tông polystyrol được xác định riêng theo cường độ 
chịu nén và chịu kéo khi uốn. Kết quả thí nghiệm 
trình bày tại bảng 8. 
Bảng 8. Độ hút nước và hệ số hoá mềm của bê tông polystyrol 
Ký hiệu 
cấp phối 
KLTT, 
kg/m³ 
Độ hút 
nước,% 
Cường độ, MPa ở trạng thái Hệ số hoá mềm theo khô bão hoà nước 
uốn nén uốn nén uốn nén 
D4X4a 400 27,3 0,49 1,1 0,49 1,1 1,00 1,00 
D5X4a 500 22,5 0,55 1,5 0,54 1,4 0,98 0,93 
D6X4a 600 18,6 1,01 3,3 1,00 2,8 0,99 0,85 
D7X4a 700 16,7 1,17 4,7 1,05 3,9 0,90 0,83 
VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG 
46 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2017 
Ký hiệu 
cấp phối 
KLTT, 
kg/m³ 
Độ hút 
nước,% 
Cường độ, MPa ở trạng thái Hệ số hoá mềm theo khô bão hoà nước 
uốn nén uốn nén uốn nén 
D4T 400 25,8 0,66 1,1 0,66 1,1 1,00 1,00 
D5T 500 23,7 0,71 1,8 0,71 1,5 1,00 0,83 
D6T 600 17,7 1,11 3,4 1,10 2,8 0,99 0,82 
D7T 700 16,2 1,65 5,5 1,41 4,5 0,85 0,82 
Độ hút nước của bê tông polystyrol giảm khi 
tăng khối lượng thể tích bê tông và nằm trong 
khoảng từ 27,3% đến 16,2%. Các hạt cốt liệu 
polystyrol không hút nước nên độ hút nước của bê 
tông phụ thuộc vào độ hút nước của đá xi măng. 
Bên cạnh đó, một yếu tố ảnh hưởng lớn đến độ hút 
nước là cấu trúc của bê tông. Các cấp phối với hệ 
số dư vữa thấp sẽ có cấu trúc hốc rỗng. Các hốc 
rỗng này sẽ làm tăng đáng kể độ hút nước của bê 
tông polystyrol. Theo chiều tăng của hệ số dư vữa, 
thể tích các hốc rỗng giảm dần do đó độ hút nước 
cũng được cải thiện. Khi bê tông có cấu trúc liên 
tục, độ hút nước tiến tới giá trị bằng và nhỏ hơn độ 
hút nước của vữa xi măng. Chính vì vậy để cải thiện 
độ hút nước của bê tông polystyrol có khối lượng 
thể tích thấp cần tăng hệ số dư vữa. Còn đối với bê 
tông polystyrol có khối lượng thể tích cao thì cần 
giảm độ hút nước của vữa.Mặc dù độ hút nước của 
bê tông polystyrol với khối lượng thể tích khác nhau 
dao động mạnh nhưng độ ẩm cân bằng của bê tông 
polystyrol ít dao động và nằm trong khoảng từ 4,5 % 
đến 6,3%. 
 Hệ số hoá mềm của bê tông polystyrol biến 
động trong khoảng từ 0,82 đến 1,00. Hệ số hoá 
mềm theo cường độ chịu uốn ít biến động hơn so 
với hệ số hoá mềm theo cường độ chịu nén. Bê 
tông polystyrol có khối lượng thể tích càng lớn thì 
hệ số hoá mềm càng nhỏ. Điều này chứng tỏ khối 
lượng bê tông càng lớn thì ảnh hưởng của cường 
độ vữa xi măng tới cường độ bê tông càng thể hiện 
rõ nét. 
 Khả năng bám dính của bê tông polystyrol được 
nghiên cứu với hai đối tượng bao gồm bám dính vứi 
cốt thép và bám dính với vữa. Thí nghiệm khả năng 
liên kết giữa cốt thép và bê tông được tiến hành ở 
tuổi 28 ngày trên các mẫu bê tông polystyrol kích 
thước 100x100x200mm theo phương pháp trình 
bày trong [5]. Các thí nghiệm tiến hành với cốt thép 
trơn và cốt thép gai D10. Kết quả thí nghiệm trình 
bày tại bảng 9. 
Bảng 9. Độ bám dính của bê tông polystyrol với cốt thép 
Ký hiệu 
cấp phối 
KLTT, 
kg/m³ Loại thép 
Lực kéo tối 
đa, KG 
Độ bám dính, MPa 
từng mẫu trung bình 
D4T 400 thép trơn 
265 0,43 
0,45 230 0,37 330 0,53 
D4T 400 thép gai 
140 0,23 
0,18 100 0,16 85 0,14 
D7T 700 thép trơn 
1550 2,51 
2,17 1025 1,66 1450 2,34 
D7T 700 thép gai 
1170 1,89 
1,99 1340 2,17 1180 1,91 
Kết quả thí nghiệm cho thấy độ liên kết giữa cốt 
thép và bê tông phụ thuộc vào khối lượng thể tích 
của bê tông polystyrol. Cũng theo [5], độ liên kết 
giữa cốt thép và bê tông thường được tính bằng 
0,19 mác bê tông. Như vậy, mặc dù giá có trị tuyệt 
đối thấp hơn, nhưng tỷ lệ giữa độ bám dính của cốt 
thép và cường độ bê tông polystyrol cao hơn so với 
bê tông thường. Độ bám dính của cốt thép với bê 
tông polystyrol tăng theo chiều tăng khối lượng thể 
tích và với khối lượng thể tích 700 kg/m³ có giá trị 
gần với giá trị của bê tông thường. 
 Đối với bê tông thường, độ bám dính của thép 
gai thường lớn hơn so với thép trơn, nhưng thí 
nghiệm với bê tông polystyrol cho kết quả ngược 
lại. Khối lượng thể tích của bê tông polystyrol tăng 
thì mức độ cách biệt giữa thép gai và thép trơn 
VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG 
Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2017 47 
giảm. Điều này có thể giải thích bởi đặc điểm cấu 
trúc của bê tông polystyrol. Do bê tông polystyrol 
với khối lượng thể tích thấp có cấu trúc hốc rỗng 
nên diện tích tiếp xúc giữa bề mặt cốt thép và bê 
tông bị hạn chế. Mặt khác, khi sử dụng thép gai với 
khoảng cách các gai tương đương kích thước hạt 
cốt liệu, diện tích tiếp xúc càng bị thu hẹp. Khi tăng 
khối lượng thể tích, hệ số dư vữa tăng, cấu trúc bê 
tông dần trở nên liên tục (giống với cấu trúc bê tông 
thường), do đó độ bám dính cũng tăng theo và các 
quy luật chi phối cũng dần tiệm cận với các quy luật 
của bê tông thường. 
 Khả năng liên kết với vữa trát của bê tông 
polystyrol được xác định theo TCVN 3121-12:2003. 
Nền để trát là các tấm bê tông polystyrol kích thước 
300x500x100mm. Sau khi đúc 14 ngày tiến hành 
trát vữa xi măng cát vàng M75 dày 1cm lên bề mặt 
bê tông polystyrol. Sau 28 ngày tiến hành thí 
nghiệm kéo nhổ xác định độ bám dính. Đồng thời, 
tiến hành kéo nhổ bản thân bê tông tấm nền để xác 
định cường độ cố kết của bê tông. Kết quả cho 
thấy, cường độ cố kết của bê tông polystyrol D4T và 
D7T có giá trị tương ứng bằng 0,29 MPa và 0,61 
MPa. Trong khi đó, với nền là bê tông polystyrol 
D4T có khối lượng thể tích 400 kg/m³, vùng phá 
hoại khi thử nghiệm nằm trong bê tông nền, giá trị 
cường độ kéo đứt ghi nhận được vào khoảng 0,27 
MPa tương đương với cường độ cố kết của bản 
thân bê tông. Với nền là bê tông polystyrol D7T có 
khối lượng thể tích 700 kg/m³, phá hoại khi kéo nhổ 
sảy ra ở vùng tiếp giáp giữa vữa và bê tông. Độ 
bám dính ghi nhận được là 0,55 MPa, không thua 
kém gì so với bê tông thường. Như vậy, nếu sử 
dụng bê tông polystyrol làm tường cho nhà và công 
trình, có thể hoàn thiện bề mặt bằng vữa trát như 
tường gạch hay tường bê tông thông thường. 
 So với các loại vật liệu nhẹ có khối lượng thể 
tích tương đương, ví dụ như bê tông khí chưng áp, 
bê tông polystyrol với khối lượng thể tích 600-700 
kg/m³ có giá thành cao hơn khoảng 25%. Tuy nhiên, 
với độ hút nước thấp hơn, khả năng chống thấm 
cao hơn, bê tông polystyrol là lựa chọn phù hợp 
hơn cho tường bao che và tường tại các khu vực 
dùng nước trong công trình. 
5. Kết luận 
 Nghiên cứu sử dụng bê tông nhẹ trong xây 
dựng là định hướng quan trọng trong phát triển vật 
liệu xây dựng ở nước ta. Trong đó, bê tông nhẹ sử 
dụng hạt polystyrol phồng nở là vật liệu mới, có 
nhiều triển vọng ứng dụng, nâng cao hiệu quả cho 
công trình. 
 Kết quả nghiên cứu bê tông polystyrol với khối 
lượng thể tích từ 400 kg/m³ đến 700 kg/m³ cho thấy, 
tính công tác của hỗn hợp bê tông phụ thuộc nhiều 
vào độ xòe của hồ xi măng và hệ số dư hồ. Để hạn 
chế phân tầng hỗn hợp bê tông cần lựa chọn độ 
xòe thích hợp của hồ và hạn chế tạo hình bằng đầm 
rung. 
 Cường độ của bê tông polystyrol phụ thuộc vào 
cường độ của đá xi măng và hệ số dư hồ. Để nâng 
cao cường độ bê tông polystyrol có khối lượng thể 
tích thấp nên ưu tiên tăng hệ số dư hồ. Sử dụng 
phụ gia khoáng và polimer có thể chế tạo được bê 
tông polystyrol khối lượng thể tích 700 kg/m³ đạt 
cường độ đến 8,0 MPa. 
 Nghiên cứu các tính chất khác của bê tông 
polystyrol như co ngót, mô đun đàn hồi, độ hút 
nước, hệ số hóa mềm và khả năng bám dính cho 
thấy bê tông polystyrol hoàn toàn thích hợp để chế 
tạo các sản phẩm nhẹ như blốc xây, panel nhẹ sử 
dụng trong thi công xây dựng công trình. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Довжик В.Г., Россовский В.Н., Савельева Г.С., 
Иванова Ю.В., Хаймов И.С., Семенова Т.Д., 
Сафонов А.А. Технология и свойства 
полистиролбетона для стеновых конструкций. 
Бетон и железобетон, 1997, № 2, стр.5-9. 
2. Милых Т.И. Конструкционно-теплоизоляционный 
полистиролбетон. Бетон и железобетон, 1988, 
№10, стр.11-13. 
3. 5. ГОСТ Р 51263-99 "Полистиролбетон. Технические 
условия". 
4. 12. Баженов Ю.М. Технлогия бетона. Изд-во АСВ, 
2002, 500с. 
5. Nguyễn Tấn Quý, Phan Duy Hữu, Nguyễn Thúc Kiên 
Giáo trình thí nghiệm vật liệu xây dựng. NXB 
ĐH&THCN, 1983, 192c. 
Ngày nhận bài: 02/01/2018. 
Ngày nhận bài sửa lần cuối: 12/01/2018.