Thực nghiệm xác định ảnh hưởng của độ ẩm đến một số đặc trưng cường độ của bê tông xi măng

 Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
 Số 1/2016 No. 1/2016 
 23 
THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ ẨM ĐẾN 
MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG XI MĂNG 
Nguyễn Quốc Huy 
Trường Đại học Xây dựng Miền Trung 
Trần Thế Truyền 
Bùi Thanh Tùng 
 Trường Đại học Giao thông Vận tải 
Tóm tắt 
Bài báo trình bày các kết quả thực nghiệm xác 
định ảnh hưởng của độ ẩm trong bê tông đến 
một số đặc trưng cường độ của bê tông, gồm: 
cường độ chịu nén, cường độ chịu ép chẻ và 
cường độ chịu kéo khi uốn. Thí nghiệm được 
tiến hành trên các mẫu bê tông có cường độ 
danh định f’c = 25MPa (ký hiệu C25) và f’c = 
40MPa (ký hiệu C40). Kết quả thí nghiệm cho 
thấy ảnh hưởng đáng kể của độ ẩm trong bê 
tông đến các đặc trưng cường độ của bê tông. 
Abstract 
This article presents experimental results to 
determine the effect of concrete moisture on 
typical mechanical characteristics of concrete 
including compressive strength, split strength 
and flexural strength. Two types of concrete 
with compressive strength 25 MPa (named 
C25) and 40 MPa (named C40) are used to 
fabricate specimens. The result shows the 
significant effects of concrete moisture on 
concrete strengths. 
Từ khóa 
Bê tông, Cường độ của bê tông, Độ ẩm. 
1. Đặt vấn đề 
Hiện nay, bê tông xi măng (BTXM) 
được sử dụng phổ biến trong các công 
trình, kết cấu xây dựng. Loại vật liệu đá 
nhân tạo này có tính bền vững, tồn tại lâu 
dài. Nhiều công trình được thiết kế xây 
dựng bằng bê tông tồn tại cả trăm năm 
vẫn được sử dụng và khai thác trong thời 
điểm hiện tại. Tuy nhiên, qua thời gian 
cùng với những tác động của môi trường 
làm ảnh hưởng đến các tính chất của bê 
tông. Các yếu tố như: nhiệt độ, độ ẩm... 
đều ảnh hưởng đáng kể đến khả năng 
chịu lực của kết cấu bê tông. 
Một số nghiên cứu đã công bố đề cập về 
ảnh hưởng của độ ẩm đến cường độ bê 
tông [4], [5], [6], [7] cho thấy độ ẩm ảnh 
hưởng đáng kể đến ứng xử cơ học của bê 
tông. Trong bê tông luôn tồn tại nước 
trong cấu trúc rỗng; dưới tác động của tải 
trọng sẽ gây ra áp lực tác động vào nước 
trong các lỗ rỗng và truyền vào cấu trúc 
phân tử bê tông gây ra các thay đổi về 
ứng xử cơ học. Các trạng thái về độ ẩm 
trong bê tông (trạng thái bão hòa, trạng 
thái khô hoàn toàn hoặc trạng thái không 
bão hòa) ảnh hưởng trực tiếp đến tính 
chất cơ học của bê tông. 
Ở Việt Nam, các nghiên cứu về ảnh 
hưởng của độ ẩm đến các đặc trưng cơ 
học của bê tông chưa được đề cập nhiều. 
Do đó, việc đánh giá tác động của độ ẩm 
đến các đặc trưng cơ học của bê tông sử 
dụng trong xây dựng công trình là cần 
thiết. Bài báo này giới thiệu các kết quả 
thí nghiệm xác định ảnh hưởng của độ ẩm 
trong bê tông đến: cường độ chịu nén, 
cường độ chịu ép chẻ và cường độ chịu 
kéo khi uốn của bê tông. Kết quả nghiên 
 Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
 Số 1/2016 No. 1/2016 
 24 
cứu sẽ là cơ sở quan trọng cho các tính 
toán ứng xử của kết cấu bê tông cốt thép 
có xét đến độ ẩm trong bê tông. 
2. Công tác thí nghiệm 
2.1. Cơ sở lập đề cương thí nghiệm 
Đề cương thí nghiệm được thành lập 
trên cơ sở các tiêu chuẩn Việt Nam hiện 
hành như: TCVN 7572:2006, TCVN 
3118:1993, TCVN 3119:1993, TCVN 
3120:1993. Ngoài ra, còn căn cứ vào các 
kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của độ 
ẩm đến các đặc trưng cơ lý cở bản của bê 
tông đã công bố trên thế giới. Các thí 
nghiệm được thực hiện tại Phòng thí 
nghiệm Cơ học đất – Vật liệu Xây dựng và 
kết cấu công trình (LAS-XD154). 
2.2. Chuẩn bị mẫu thí nghiệm 
Bê tông thí nghiệm là bê tông 
thường có cường độ chịu nén danh định: 
f’c = 25MPa và f’c = 40MPa được thiết kế 
với thành phần cấp phối hạt và chất kết 
dính tương ứng (Bảng 1). Cường độ của 
các mẫu thí nghiệm được xác định từ 
cường độ nén trung bình các mẫu kiểm 
chứng. Đối với mẫu kiểm chứng, xác định 
cường độ chịu nén danh định mỗi cấp bê 
tông bằng cách đúc 9 mẫu thí nghiệm: 3 
mẫu có thành phần BTXM tương ứng với 
cấp bê tông thiết kế; 3 mẫu có thành 
phần BTXM tương ứng với cấp bê tông 
thiết kế bớt 10% xi măng; 3 mẫu có 
thành phần BTXM tương ứng với cấp bê 
tông thiết kế thêm 10% xi măng; Tải 
trọng lớn nhất gây phá hủy các mẫu được 
ghi nhận để kiểm chứng và điều chỉnh 
thành phần BTXM cho phù hợp với 2 cấp 
bê tông thiết kế. 
Bảng 1: Thành phần BTXM đúc mẫu có cường độ 25MPa và 40MPa 
Thành phần cấp phối bê tông C25 (tính cho 1m3 bê tông) 
Loại xi măng Xi măng (kg) Cát (kg) Đá (kg) Nước (kg) 
PCB 40 378 644 1183 200 
Thành phần cấp phối bê tông C40 (tính cho 1m3 bê tông) 
Loại xi măng Xi măng (kg) Cát (kg) Đá (kg) Nước (kg) 
PCB 40 597 507 1118 216 
Các dạng mẫu sử dụng trong thí 
nghiệm gồm: Các mẫu hình lập phương 
kích thước 10x10x10(cm) để xác định 
cường độ chịu ép chẻ và cường độ chịu 
nén của bê tông; Các mẫu dầm chữ nhật 
chịu uốn kích thước 10x10x40(cm) để xác 
định cường độ chịu kéo khi uốn của bê 
tông; Các mẫu hình trụ kích thước 
10x20(cm) để xác định cường độ chịu nén 
của bê tông. 
Hình 1. Chế tạo và phân loại mẫu thí nghiệm 
Các thiết bị, máy móc thí nghiệm 
được sử dụng bao gồm: Máy nén mẫu; Lò 
sấy đến 250oC; Máy thử uốn; Các giá đỡ 
mẫu thí nghiệm; Thước lá kim loại; Các 
 Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
 Số 1/2016 No. 1/2016 
 25 
khuôn đúc mẫu và các thiết bị cần thiết 
khác. 
2.2. Quy trình thí nghiệm 
Sau khi đúc, mẫu được bảo dưỡng ở 
điều kiện chuẩn trong 28 ngày (các mẫu 
được ngâm nước ngay sau khi tháo ván 
khuôn). Sau 28 ngày ngâm nước, các mẫu 
thử được lấy ra và cân khối lượng rồi chia 
ra làm 4 nhóm, mỗi nhóm gồm 3 mẫu 
thử. Nhóm 1 được duy trì ở 25oC và thí 
nghiệm xác định các đặc trưng cơ lý ngay. 
Nhóm 2, nhóm 3 và nhóm 4 được nung 
tương ứng ở các nhiệt độ khác nhau là 
40oC, 80oC và 105oC trong vòng 2 ngày, 
gia tăng nhiệt độ trong quá trình nung là 
10oC/1h. Việc nung các mẫu dừng lại khi 
độ mất mát khối lượng sau 1 ngày đêm 
nhỏ hơn 1%. Khối lượng các mẫu được ghi 
lại theo nhiệt độ nung nhằm đánh giá mức 
độ bay hơi của nước trong bê tông ở các 
nhiệt độ khác nhau. Sau khi nung, mẫu 
thử được làm nguội đến 45oC và duy trì 
đến khi thí nghiệm. 
a) Sấy mẫu b) Thí nghiệm nén mẫu lập phương và mẫu trụ 
 a) Thí nghiệm uốn mẫu b) Thí nghiệm ép chẻ mẫu 
Hình 2. Sấy mẫu thí nghiệm và tiến hành các thí nghiệm 
3. PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 
3.1. Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén 
Số liệu khảo sát sự thay đổi cường độ chịu nén của bê tông theo độ ẩm của mẫu bê 
tông được thể hiện trong biểu đồ hình 3. 
Hình 3. Biểu đồ ảnh hưởng của độ bão hòa nước đến cường độ chịu nén 
 Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
 Số 1/2016 No. 1/2016 
 26 
Kết quả thí nghiệm cho thấy, cường 
độ chịu nén của bê tông tăng dần khi độ 
ẩm tăng, nhưng khi độ ẩm trong cấu kiện 
đạt khoảng 85% đến khi bão hòa hoàn 
toàn thì cường độ chịu nén của bê tông 
giảm. Cường độ chịu nén nhỏ nhất khi độ 
ẩm trong bê tông đạt trạng thái bão hòa 
hoàn toàn. Kết quả này khá tương đồng 
với kết quả thí nghiệm của M. Albert 
GIRAUD và M. Abdelhafid KHELIDJ [6]. 
Hiện tượng này theo quan điểm chủ quan 
của nhóm nghiên cứu có thể giải thích như 
sau: Khi độ ẩm trong bê tông tăng dần, 
chưa đến ngưỡng bão hòa, cấu trúc rỗng 
trong bê tông tồn tại hai pha lỏng và khí; 
Khi nén mẫu, pha khí bị ép giảm thể tích, 
pha lỏng chiếm chỗ một phần pha khí, sức 
căng bề mặt của nước được phát huy làm 
cho cường độ của mẫu bê tông tăng; Ở 
trạng thái độ ẩm đạt khoảng 85%, nước 
chiếm gần hết thể tích các lỗ rỗng. Khi 
nén mẫu ở trạng thái này, áp lực nén tác 
động lên cấu trúc bê tông không chỉ có lực 
nén thí nghiệm mà còn một phần áp lực 
nén do nước trong lỗ rỗng tiếp nhận tác 
động ngược trở lại. Áp lực do nước tiếp 
nhận này lớn hơn so với sức căng bề mặt 
tạo ra nên làm gia tăng áp lực lên cấu trúc 
bê tông, do đó làm giảm khả năng chịu 
nén của bê tông. 
3.2. Kết quả thí nghiệm cường độ chịu 
ép chẻ 
Số liệu khảo sát thay đổi cường độ 
chịu ép chẻ của bê tông theo độ ẩm của 
mẫu bê tông được thể hiện trong biểu đồ 
hình 4. 
Hình 4. Biểu đồ ảnh hưởng của độ bão hòa 
nước đến cường độ chịu ép chẻ 
Kết quả thí nghiệm cho thấy, ảnh 
hưởng của độ ẩm đến cường độ chịu ép 
chẻ là không lớn. Kết quả này khá phù 
hợp với kết quả thí nghiệm của Xudong 
Chen [5]. Hiện tượng này có thể giải thích 
như sau: Ở trạng thái gần bão hòa, các lỗ 
rỗng trong bê tông bị nước hoàn toàn 
chiếm chỗ, vì vậy khi ép chẻ mẫu dưới 
ảnh hưởng do sức căng bề mặt của nước 
làm cho cường độ chịu kéo khi bửa của bê 
tông tăng; Ở trạng thái khô hoàn toàn, 
khi ép chẻ mẫu thì chỉ có cấu trúc của bê 
tông chịu nên cường độ chịu kéo tương đối 
lớn; Còn ở trạng thái trung gian, các lỗ 
rỗng vừa có nước vừa có không khí, việc 
ép chẻ mẫu phần nào tác động áp lực vào 
nước và thể khí này, làm tăng thêm áp lực 
vào cấu trúc bê tông, dẫn đến suy giảm 
cường độ chịu ép chẻ của bê tông. 
3.3. Kết quả thí nghiệm cường độ kéo 
uốn 
Số liệu khảo sát thay đổi cường độ 
kéo uốn của bê tông theo độ ẩm của mẫu 
bê tông được thể hiện trong biểu đồ hình 5. 
Hình 5. Biểu đồ ảnh hưởng độ bão hòa nước 
đến cường độ kéo uốn 
Kết quả thí nghiệm cho thấy, ảnh 
hưởng đáng kể của độ ẩm đến cường độ 
kéo uốn. Hiện tượng này theo quan điểm 
của nhóm nghiên cứu có thể giải thích như 
sau: Ở trạng thái gần bão hòa, nước 
chiếm gần hết thể tích các lỗ rỗng, khi 
kéo uốn mẫu dưới ảnh hưởng do sức căng 
bề mặt của nước làm cho cường độ kéo 
uốn của bê tông tăng; Ở trạng thái khô 
hoàn toàn, khi kéo uốn mẫu thì chỉ có cấu 
trúc của bê tông chịu và không có nước 
trong lỗ rỗng nên giảm trọng lượng tác 
dụng lên mẫu thí nghiệm, nên cường độ 
 Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
 Số 1/2016 No. 1/2016 
 27 
kéo uốn tương đối lớn; Còn ở trạng thái 
trung gian, các lỗ rỗng vừa có nước vừa 
có không khí, sức căng bề mặt không đủ 
lớn trong khi trọng lượng tác động lên 
mẫu kéo uốn tăng, dẫn đến suy giảm 
cường độ kéo uốn của mẫu thí nghiệm. 
4. Kết luận 
Hàm lượng độ ẩm trong bê tông ảnh 
hưởng đáng kể đến cường độ chịu nén 
cũng như cường độ chịu ép chẻ và cường 
độ chịu kéo khi uốn của bê tông. Các thí 
nghiệm được tiến hành đã giúp đánh giá 
ảnh hưởng của độ ẩm đến các đặc trưng 
cơ lý cơ bản của BTXM thông thường trong 
xây dựng tại Việt Nam ở cấp 25MPa và 
40MPa. Một số quy luật thay đổi về các 
chỉ tiêu cơ lý cơ bản của BTXM theo độ ẩm 
đã được thiết lập. Qua đó góp phần làm rõ 
việc đánh giá toàn diện ảnh hưởng của độ 
ẩm đến các chỉ tiêu cơ lý của BTXM. Kết 
quả này là một cơ sở tham khảo bước đầu 
cho việc phân tích ứng xử các kết cấu bê 
tông cốt thép có xét đến hàm lượng độ 
ẩm trong bê tông. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Bộ Xây dựng, 1993. Bê tông nặng – Phương pháp xác định cường độ nén. Tiêu chuẩn Việt Nam 3118:1993. 
2. Bộ Xây dựng, 1993. Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ kéo khi uốn. Tiêu chuẩn Việt Nam 
3119:1993. 
3. Tiêu chuẩn Việt Nam 3120:1993, 1993. Phương pháp thử cường độ kéo khi bửa. Bộ Xây dựng. 
4. Guang Li, 2004. The effect of moisture on the tensile strength properties of concrete. Master of Engineering, 
University of Florida. 
5. Jikai Zhou, Wanshan Huang & Xudong Chen, December 2012. Effect of moisture content on compressive and 
split tensile strength of concrete, Indian Journal of Engineering & Materials Sciences Vol.19, pp.427-435. 
6. M. Albert GIRAUD, M. Abdelhafid KHELIDJ, 2005. Modelisation du comportement hydromecanique d’un 
mortier sous compression et dessiccation. Thèse de doctorat. Université des Sciences et Technologies de Lille. 
7. Samir N. Shoukry, Gergis W. William, Brian Downie, Mourad Y. Riad, 2009. Effect of moisture and 
temperature on the machanical properties of concrete, Proceeding of the SEM Annual Conference June. USA.