Luận án Nghiên cứu sự làm việc của dầm bê tông cốt thép sử dụng tro bay và xỉ lò cao làm chất kết dính Geopolymer

ây dựng cấp phối khảo sát chế tạo GPC 
Dựa trên cấp phối cơ sở đã được thiết lập, tiến hành chế tạo GPC với các cấp phối 
khác nhau nhằm đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ N/CKD và CHH/CKD đến tính công tác 
và cường độ bê tông. Quá trình khảo sát cấp phối được thực hiện theo hai bước tương 
ứng với hai nhóm cấp phối như sau: 
Nhóm I: gồm các cấp phối nhằm khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ N/CKD đến tính 
công tác và cường độ GPC. Bê tông chế tạo được cần đảm bảo tính công tác khi nhào 
trộn và đúc mẫu, bê tông không bị khô hoặc bị nhão đến mức bị phân tầng. Tính công 
tác của hỗn hợp bê tông được tham khảo theo TCVN 3106-1993 [11] tương tự bê tông 
OPC với độ sụt yêu cầu là 10 - 95 mm cho bê tông dẻo D1 & D2 theo TCVN 9340:2012 
[18] cho OPC cường độ thông thường hoặc 50-100 mm cho OPC cường độ cao theo 
TCVN 10306:2014 [20]. Dựa vào kết quả khảo sát sơ bộ và đánh giá tính công tác của 
bê tông, tỷ lệ N/CKD được khảo sát trong phạm vi từ 0,42 đến 0,51 với 04 tỷ lệ N/CKD 
lần lượt là 0,42; 0,45; 0,48; 0,51 (Bảng 2.10). Kết quả thực nghiệm về cường độ bê tông 
sẽ là cơ sở để lựa chọn tỷ lệ N/CKD hợp lý cho cấp phối chế tạo GPC. 
Bảng 2.10. Cấp phối nhóm I khảo sát tỷ lệ N/CKD của GPC 
0
20
40
60
80
100
5 10 15 20 25 30 35 40
A 
(%
)
D (mm)
43 
Cấp 
phối N/CKD 
Tro bay 
(kg) 
Xỉ lò 
cao (kg) 
CHH 
(kg) Đá (kg) Cát (kg) 
Nước 
(kg) 
N1 0,42 210 210 33,6 1213 626 172,2 
N2 0,45 210 210 33,6 1213 626 189,0 
N3 0,48 210 210 33,6 1213 626 201,6 
N4 0,51 210 210 33,6 1213 626 218,4 
Nhóm II: cấp phối khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng CHH/CKD đến cường độ 
của GPC. Dựa vào việc khảo sát sơ bộ để ước lượng hàm lượng CHH tối thiểu để bê 
tông có thể đạt cường độ và tham khảo chỉ dẫn của Austroad (2018) [31]về hàm lượng 
CHH tối đa để xác định phạm vi khảo sát tỷ lệ CHH/CKD phù hợp. Với tỷ lệ N/CKD 
hợp lý được lựa chọn từ kết quả khảo sát của các cấp phối của nhóm I, các cấp phối 
khảo sát của nhóm II được thực hiện với 3 hàm lượng CHH/CKD lần lượt là 6%; 8% 
và 10% (Bảng 2.11). 
Bảng 2.11. Cấp phối nhóm II khảo sát CHH/CKD của GPC 
Cấp 
phối 
CHH/C
KD (%) 
Tro bay 
(kg) 
Xỉ lò 
cao (kg) 
CHH 
(kg) Đá (kg) Cát (kg) 
Nước 
(kg) 
A1 6 210 210 25,2 1213 626 N/CKD 
hợp lý 
của 
nhóm I 
A2 8 210 210 33,6 1213 626 
A3 10 210 210 42,0 1213 626 
2.4.2 Qui trình chế tạo vật liệu GPC 
Bê tông GPC được chế tạo trong điều kiện nhiệt độ thường của phòng thí nghiệm 
theo trình tự các bước như sau: sau khi định lượng, các thành phần vật liệu của chất kết 
dính gồm FA, GGBFS với CHH được trộn khô trong vòng khoảng 3 phút cho tới khi 
đều. Sau đó, tiếp tục trộn đều lần lượt với cát, đá trong vòng khoảng 5 phút. Sau khi cho 
lượng nước theo tính toán, tiếp tục trộn khoảng 5 phút cho tới khi hỗn hợp bê tông đồng 
nhất (Hình 2.5). Sau đó kiểm tra tính công tác của bê tông bằng dụng cụ nón cụt tiêu 
chuẩn theo tiêu chuẩn TCVN 3106:1993 [11] (Hình 2.6). 
Đúc mẫu bê tông: trong quá trình đúc mẫu có thể sử dụng dầm thủ công hoặc bằng 
bàn rung đối với các mẫu xác định đặc trưng cơ học hoặc đầm dùi khi đổ bê tông cấu 
kiện. Thời gian đông kết của bê tông phụ thuộc vào hàm lượng chất hoạt hóa và tỷ lệ 
N/CKD, dao động trong khoảng 60-120 phút. 
Mẫu bê tông sau khi đúc được bảo quản trong điều kiện nhiệt độ phòng. Các khuôn 
mẫu bê tông được bọc kín bề mặt bằng tấm nilon và sau 48h tháo mẫu khỏi khuôn và 
44 
mẫu được tiếp tục bọc kín để tránh mất nước và giữ ổn định nhiệt độ; bảo dưỡng mẫu ở 
điều kiện nhiệt độ phòng (không dưỡng hộ nhiệt). 
c 
Hình 2.5. Hỗn hợp GPC sau khi trộn Hình 2.6. Thí nghiệm đo độ sụt 
2.4.3 Kết quả khảo sát cấp phối chế tạo GPC 
Bê tông được kiểm tra chỉ tiêu khối lượng thể tích bê tông tươi, tính công tác theo 
tiêu chuẩn TCVN 3106-1993 trước khi đúc mẫu và dưỡng hộ ở điều kiện thường để 
đánh giá đặc trưng cơ học. Các mẫu của cấp phối nhóm I và nhóm II được thí nghiệm 
cường độ chịu nén tại 3, 7, và 28 ngày tuổi để đánh giá sự phát triển cường độ. 
Bảng 2.12. Cường độ chịu nén của cấp phối khảo sát của GPC 
Cấp phối Tỷ lệ 
N/CKD 
Tỷ lệ 
CHH/CKD 
Cường độ chịu nén tại ngày tuổi 
3 7 28 
N1 0,41 8% 30,5 38,5 45,4 
N2 0,45 8% 27,3 32,4 39,1 
N3 0,48 8% 25,4 31,9 36,2 
N4 0,52 8% 21,0 26,3 30,9 
A1 0,45 6% 15,6 22,0 30,4 
A2 0,45 8% 27,3 32,4 39,1 
A3 0,45 10% 30,6 39,2 48,2 
a. Ảnh hưởng của tỷ lệ N/CKD đến cường độ và độ sụt của bê tông GPC 
Kết quả khảo sát tỷ lệ N/CKD cho thấy: Tỷ lệ N/CKD ảnh hưởng lớn đến tính 
công tác của bê tông. Cụ thể là: với tỷ lệ N/CKD bằng 0,42; 0,45; 0,48 và 0,51 sẽ có độ 
sụt lần lượt là 2, 5, 12 và 18 cm (Hình 2.7b). Cấp phối có tỷ lệ N/CKD=0,45 cho hỗn 
hợp bê tông có tính công tác tốt. Tỷ lệ N/CKD= 0,51 cho thấy bê tông có hiện tượng dễ 
bị phân tầng và cường độ bê tông khi khô cứng bị giảm mạnh; ngược lại khi N/CKD= 
0,42 thì độ sụt của bê tông rất thấp (2cm), không đảm bảo để đúc mẫu đạt đồng nhất. 
So sánh với nghiên cứu của Lee (2013) [49], với các cấp phối có tỷ lệ 
45 
N/CKD=0,40÷0,44 dùng CKD từ tro bay và xỉ lò cao (với tỷ lệ xỉ lò cao thay thế tro 
bay là 30%), chất hoạt hóa dạng dung dịch kiềm và thủy tinh lỏng. GPC chế tạo có tính 
công tác tốt với thời gian bắt đầu đông kết là 40 phút cho đến khi kết thúc là 100 phút. 
Sự khác nhau này là do khi sử dụng chất hoạt hóa dạng dung dịch thì tạo ra tính công 
tác tốt hơn nhưng phản ứng polyme hóa thì không thuận lợi bằng so với chất hoạt hóa 
khô [51]. 
a) Đồ thị tăng cường độ GPC theo 
thời gian 
b) Độ sụt của bê tông 
Hình 2.7. Ảnh hưởng của tỷ lệ N/CKD đến cường độ chịu nén của GPC 
Tỷ lệ N/CKD có ảnh hưởng lớn đến cường độ của bê tông GPC. Cụ thể trên Hình 
2.7a cho thấy nếu lượng nước tăng từ 0,48 lên 0,51 thì cường độ tại 28 ngày tuổi giảm 
14%, trong khi lượng nước giảm từ 0,45 về 0,42: cường độ tại 28 ngày tuổi tăng lên 
16%. Điều này được giải thích là do lượng nước dùng nhào trộn, hòa tan các hợp chất 
mà không tham gia phản ứng polyme hóa để hình thành cấu trúc geopolymer. Phần lớn 
lượng nước này chỉ có vai trò tạo tính công tác và khi bay hơi để lại các lỗ rỗng trong 
cấu trúc chất kết dính. Chỉ một phần nhỏ lượng nước tham gia phản ứng thủy hóa với 
CaO là thành phần có trong xỉ lò cao để tạo liên kết dạng tinh thể xi măng. 
b. Ảnh hưởng của tỷ lệ CHH/CKD đến cường độ chịu nén của GPC 
Bảng 2.12 cho thấy các giá trị cường độ chịu nén trung bình tại 28 ngày tuổi của 
các cấp phối có tỷ lệ CHH/CKD là 6%; 8% và 10% lần lượt đạt được là 30,4 MPa; 39,1 
MPa, và 48,2 MPa. 
0
10
20
30
40
50
0 7 14 21 28
C
ư
ờn
g 
đ
ộ 
ch
ịu
 n
én
 (M
P
a)
Ngày tuổi (ngày)
N/CKD=0,42
N/CKD=0,45
N/CKD=0,48
N/CKD=0,51 2
5
12
18
0
5
10
15
20
0,42 0,45 0,48 0,51
Đ
ộ 
sụ
t 
(c
m
)
Tỷ lệ N/CKD
46 
Từ biểu đồ Hình 2.8 cho thấy cường độ chịu nén của bê tông GPC sử dụng tro bay 
và xỉ lò cao tăng nhanh trong giai đoạn đầu đến 7 ngày tuổi. Cụ thể tại 7 ngày tuổi của 
các cấp phối có tỷ lệ CHH/CKD là 6%; 8% và 10% lần lượt đạt cường độ là 22,0 MPa, 
32,4 MPa và 39,2 MPa tương ứng với 72%, 84% và 81% cường độ tại 28 ngày tuổi. 
Ngoài ra, kết quả thực nghiệm cho thấy tỷ lệ CHH/CKD lớn thì tốc độ tăng cường độ 7 
ngày tuổi nhanh hơn. Điều này là do các phản ứng polyme hóa xảy ra nhanh hơn khi 
hàm lượng chất hoạt hóa lớn. 
a) Đồ thị tăng cường độ theo thời 
gian 
b) Trị số cường độ của các cấp phối 
Hình 2.8. Ảnh hưởng của CHH/CKD đến cường độ chịu nén 
2.5 Thực nghiệm xác định đặc trưng cơ học của bê tông. 
Kết quả khảo sát cấp phối đã lựa chọn được tỷ lệ N/CKD hợp lý là 0,45 và cường 
độ chịu nén của các cấp phối A1, A2, A3 phù hợp với phạm vi khảo sát đặc trưng cơ 
học của GPC có cường độ trung bình đến 50 MPa. Do vậy, các đặc trưng cơ học như 
cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo, mô đun đàn hồi và quan hệ ứng suất - biến dạng 
sẽ được xác định trên ba cấp phối A1, A2, A3 thuộc nhóm II. 
2.5.1 Qui trình thí nghiệm đặc trưng cơ học GPC 
Các mẫu vật liệu để đánh giá đặc trưng cơ học của bê tông được kiểm tra kích 
thước hình học và loại trừ mẫu khuyết tật trước khi được thí nghiệm gia tải. Các mẫu 
được thực hiện thí nghiệm theo các tiêu chuẩn nêu tại Bảng 2.2. Một số hình ảnh về quá 
trình thí nghiệm mẫu được ghi lại như trong Hình 2.9. 
0
10
20
30
40
50
60
0 7 14 21 28
C
ườ
ng
 đ
ộ 
ch
ịu
 n
én
 (M
Pa
)
Ngày tuổi (ngày)
CHH/CKD=0,06
CHH/CKD=0,08
CHH/CKD=0,10
15,6
27,3
30,6
22
32,4
39,2
30,4
39,1
48,2
0
10
20
30
40
50
0,06 0,08 0,1
C
ư
ờn
g 
độ
 c
hị
u
né
n
(M
P
a)
Tỷ lệ CHH/CKD
3 ngày 7 ngày 28 ngày
47 
Mô đun đàn hồi và quan hệ ứng suất – biến dạng khi chịu nén được thực hiện máy 
thí nghiệm Máy nén thuỷ lực 50T, lực kích được đo bằng loadcell 200 KN, biến dạng 
dọc trục của mẫu được đo bằng phiến đo biến dạng dán trên bề mặt mẫu, đặt so le 1200 
trên mặt cắt ngang chu vi ở chính giữa chiều cao mẫu. Quá trình gia tải và đo được thực 
hiện thành 3 chu trình, cấp ứng suất lớn nhất bằng 40% cường độ mẫu tại thời điểm 
khảo sát. 
Quan hệ ứng suất – biến dạng khi kéo và cường độ kéo dọc trục của bê tông chịu 
kéo thực hiện bằng máy thí nghiệm mỏi tĩnh và động loại servo thủy lực 63KN kiểm 
soát hành trình kích để khống chế tốc độ gia tải theo chuyển vị đạt 0.01mm/s. Các mẫu 
lăng trụ 100×100×400 (tiết diện khảo sát là 100×60 – Hình 2.9e). 
a) Cường độ chịu nén b) Mô đun đàn hồi 
c) Cường độ kéo uốn d) Cường độ ép chẻ e) Cường độ kéo dọc trục 
Hình 2.9. Hình ảnh thí nghiệm đặc trưng cơ học của bê tông GPC 
48 
2.5.2 Cường độ chịu nén 
Cường độ chịu nén trung bình được xác định là thí nghiệm tổ gồm 3 mẫu tại 3, 7, 
28, 90, 180, 365 ngày tuổi cho mỗi cấp phối. Đối với các thời điểm đến 28 ngày tuổi, 
cường độ trung bình mẫu trụ của các cấp phối A1, A2, A3 lần lượt có tỷ lệ CHH/CKD 
là 6%; 8% và 10% với tỷ lệ N/CKD=0,45 (Bảng 2.12): 
- Tại 7 ngày tuổi lần lượt đạt được là 22,0 MPa, 32,4 MPa, 39,2 MPa. 
- Tại 28 ngày tuổi lần lượt đạt được là 30,4 MPa, 39,1 MPa, 48,2 MPa. 
Đối với các thời điểm sau 28 ngày tuổi, cường độ trung bình mẫu tại 90, 180, 365 
ngày tuổi không có sự suy giảm nhưng mức tăng cường độ đáng kể, dưới 7%. Điều này 
là do các phản ứng thuộc loại polyme hóa hình thành chất kết dính tạo nên cường độ bê 
tông đã xảy ra chủ yếu trước đó và các mẫu không bị xảy ra hiện tượng ăn mòn làm ảnh 
hưởng suy giảm cường độ bê tông. Do vậy, cường độ chịu nén của GPC được xác định 
tại 28 ngày tuổi tương tự bê tông xi măng. 
Bảng 2.13. Cường độ chịu nén sau 28 ngày tuổi của GPC 
Cấp phối Tỷ lệ 
N/CKD 
Tỷ lệ 
CHH/CKD 
Cường độ chịu nén tại ngày tuổi 
90 180 365 
A1 0,45 6% 31,6 33,1 32,6 
A2 0,45 8% 38,5 40,5 42,6 
A3 0,45 10% 49,5 48,0 52,1 
2.5.3 Cường độ chịu kéo 
Cường độ chịu kéo (uốn, dọc trục, ép chẻ) được xác định từ thí nghiệm mỗi tổ gồm 
3 mẫu tại các thời điểm 7, 28 ngày tuổi cho mỗi cấp phối A1, A2, A3. Giá trị trung bình 
của cường độ chịu kéo được trình bày trong Bảng 2.14 cho thấy giá trị thực nghiệm lớn 
hơn so với giá trị tính toán theo công thức từ cường độ chịu nén của bê tông xi măng 
theo các tiêu chuẩn ACI 318 và EC2. 
Bảng 2.14. Cường độ chịu kéo thực nghiệm của GPC 
Cấp 
phối 
Cường 
độ chịu 
nén mẫu 
trụ (MPa) 
Cường độ thực nghiệm 
trung bình (MPa) Cường độ chịu kéo tính toán (MPa) 
Kéo 
uốn 
𝑓𝑓𝑟𝑟 
Kéo 
dọc 
trục 
𝑓𝑓𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 
Kéo ép 
chẻ 
𝑓𝑓𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐,𝑠𝑠𝑠𝑠 
fr theo 
ACI 318 
[25] 
fctm theo 
ACI 318 
[25] 
fctm,sp theo 
EC2 
[43] 
 Tại 7 ngày tuổi 
A1 22,0 3,25 2,45 2,95 2,93 2,15 2,59 
49 
A2 32,4 3,78 2,90 3,60 3,56 2,61 3,35 
A3 39,2 4,25 3,09 3,85 3,91 2,87 3,81 
 Tại 28 ngày tuổi 
A1 30,4 3,72 2,89 3,49 3,45 2,53 3,21 
A2 39,1 4,40 3,06 4,10 3,91 2,86 3,80 
A3 48,2 4,80 3,70 4,42 4,34 3,18 4,37 
Tham khảo công thức thực nghiệm đề xuất của các tác giả như Sofi (2007) [72], 
Lee (2013) [49] và Thomas (2015) [74] về quan hệ giữa cường độ kéo dọc trục và cường 
độ chịu nén của bê tông GPC cho thấy: cường độ chịu kéo thực nghiệm của GPC được 
tính toán tỷ lệ thuận với '( )cf hay ( )bR tương tự tiêu chuẩn ACI 318 cho OPC. Do 
vậy, sử dụng phương pháp hồi qui tuyến tính phân tích số liệu thực nghiệm các mẫu 
GPC chịu kéo dọc trục, công thức thực nghiệm tính toán cường độ chịu kéo được đề 
xuất theo (2.1) với hệ số 2 0,83R = . Tương quan của giá trị cường độ kéo dọc trục thực 
nghiệm mẫu với đồ thị “ACI-fctm” của công thức thực nghiệm cường độ kéo dọc trục 
theo ACI 318 được mô tả Hình 2.10. 
0,50bt bR R= (2.1) 
(trong đó, ,bt bR R lần lượt là cường độ chịu kéo dọc trục, cường độ chịu nén của bê tông 
GPC). 
Như vậy, cường độ chịu kéo dọc trục của GPC chế tạo được tăng khoảng 11% so 
với tính toán theo tiêu chuẩn ACI 318 và lớn hơn đề xuất của Sofi (2007) nhưng nhỏ 
hơn của Thomas (2015). 
Ngoài ra, tương quan giữa kết quả cường độ kéo uốn và kéo khi ép chẻ được thể 
hiện trên Hình 2.11 khi so sánh với đồ thị “ACI-fr” theo ACI 318 và đồ thị “EC2-
fctm,sp” theo EC2. Biểu đồ cho thấy: cường độ kéo uốn của GPC lớn hơn so với giá trị 
tính toán theo ACI 318 và cường độ kéo ép chẻ cũng lớn hơn so với giá trị tính toán 
theo EC2. 
2.5.4 Mô đun đàn hồi 
Kết quả mô đun đàn hồi (Ec) thực nghiệm hầu hết lớn hơn giá trị tính toán với các 
công thức tính mô đun đàn hồi từ cường độ chịu nén của OPC theo các tiêu chuẩn ACI 
318, ACI 363 và EC2, cụ thể trong Bảng 2.15. 
50 
Hình 2.10. Cường độ chịu kéo dọc trục Hình 2.11. Cường độ chịu kéo uốn và ép 
chẻ 
Tham khảo công thức thực nghiệm đề xuất của các tác giả: Hardjito (2004), 
Noushini (2016) và lựa chọn dạng công thức thực nghiệm của tiêu chuẩn ACI 363 cho 
quan hệ giữa mô đun đàn hồi và cường độ chịu nén của bê tông GPC, sử dụng phương 
pháp hồi qui tuyến tính cho số liệu thực nghiệm, mô đun đàn hồi của GPC được đề xuất 
theo công thức (2.2) với hệ số 2 0,87R = . 
( )0,57450 4045b bE R= + (2.2) 
(trong đó, ,b bE R lần lượt là mô đun đàn hồi, cường độ chịu nén của bê tông GPC) 
Bảng 2.15. Mô đun đàn hồi thực nghiệm của GPC 
Cấp phối Cường độ 
chịu nén 
(MPa) 
Giá trị trung 
bình thực 
nghiệm Ec 
(MPa) 
Eb theo ACI 
318 (MPa) 
[25] 
Eb theo ACI 
363 (MPa) 
[26] 
Eb theo EC2 
(MPa) [43] 
Tại 7 ngày tuổi 
A1 22,0 26854 22186 22472 27871 
A2 32,4 30540 26924 25798 31303 
A3 39,1 32756 29614 27686 33144 
Tại 28 ngày tuổi 
A1 30,4 29453 26079 25205 30710 
A2 39,2 32022 29577 27660 33119 
A3 48,2 35986 32839 29950 35264 
Tương quan của kết quả thực nghiệm mô đun đàn hồi theo cường độ chịu nén và 
đồ thị “Công thức” theo công thức đề xuất (2.2) và so sánh với đồ thị theo ACI 318, 
ACI 363 và EC 2 được mô tả trên Hình 2.12 cho thấy: mô đun đàn hồi lớn hơn giá trị 
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
15 20 25 30 35 40 45 50
C
ư
ờn
g 
đ
ộ 
ch
ịu
 k
éo
 (
M
P
a)
Cường độ chịu nén (MPa)
ACI - fctm
Công thức
GPC_fct
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
15 20 25 30 35 40 45 50
C
ư
ờn
g 
đ
ộ 
ch
ịu
 k
éo
 (
M
P
a)
Cường độ chịu nén (MPa)
ACI - fr
GPC_fr
EC2 - fctm,sp
GPC_fct,sp
,
,
,
,
,
,
,
51 
tính theo công thức thực nghiệm của ACI 318 và ACI 363 nhưng chênh lệch không 
đáng kể so với EC2. 
Hình 2.12. Quan hệ mô đun đàn hồi và cường độ chịu nén 
2.5.5 Quan hệ ứng suất biến dạng của GPC 
Kết quả thí nghiệm quan hệ ứng suất – biến dạng thực hiện trên các mẫu của 3 
nhóm cường độ GPC tương ứng với 3 cấp phối A1, A2, A3 được thể hiện biểu đồ Hình 
2.13. Các đường cong ứng suất – biến dạng của các mẫu trong cùng 1 cấp cường độ có 
đồng nhất. Cho đến khi mẫu bị ép vỡ thì biểu đồ này chia thành 2 giai đoạn: giai đoạn 
đầu gần như là đường thẳng cho đến cấp ứng suất khoảng 80÷85% cường độ, khi ứng 
suất càng lớn gần đạt đỉnh thì biểu đồ chuyển dần sang dạng đường cong khi biến dạng 
tăng nhanh hơn do sự phát triển biến dạng dẻo của bê tông. Sau khi đạt đỉnh thì ứng suất 
trong mẫu bê tông đột ngột suy giảm và mẫu bị phá hoại dòn. So sánh giữa các nhóm 
cường độ bê tông thì biến dạng 0bε khi mẫu bê tông đạt đỉnh ứng suất trước khi bị ép 
vỡ thì không có sự chênh lệch đáng kể, bê tông có cường độ cao hơn thì giá trị này lớn 
hơn chút ít nhưng trị số trung bình của biến dạng ứng với 3 cấp cường độ mẫu khoảng 
0,15% (Bảng 2.16) Giá trị này nhỏ hơn so với GPC từ tro bay trong khoảng 0,24÷0,26% 
theo Rangan [46] và bê tông thường OPC 0,2% theo ACI 318 [25] và EC2 [43]. 
0
10
20
30
40
15 20 25 30 35 40 45 50 55
M
ô 
đu
n 
đà
n 
hồ
i (
G
P
a)
Cường độ chịu nén (MPa)
ACI 318
ACI 363
EC2
Công thức
52 
Bảng 2.16. Trị số thực nghiệm biến dạng 0bε của GPC khi chịu nén 
Mẫu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
bR (MPa) 34,2 35,11 33,06 41,03 38,98 43,08 50,03 51,49 48,09 
0bε (%) 0,142 0,148 0,146 0,151 0,148 0,150 0,152 0,155 0,149 
0
TB
bε (%) 0,145 0,150 0,152 
Hình 2.13. Biểu đồ ứng suất – biến dạng của GPC 
Quan hệ ứng suất – biến dạng của bê tông chịu kéo được xác định từ thí nghiệm 
mẫu chịu kéo dọc trục theo phương pháp của Xie (1989) [54] với số lượng 9 mẫu thuộc 
3 cấp phối A1, A2, A3 (3 mẫu/ cấp phối). Biến dạng của các mẫu bê tông khi chịu kéo 
gần như tuyến tính, mẫu đạt giá trị biến dạng lớn nhất 𝜀𝜀𝑏𝑏𝑐𝑐 khi kéo đứt tương ứng cường 
độ mẫu 𝑅𝑅𝑏𝑏𝑐𝑐, được trình bày trong Bảng 2.17. Giá trị trung bình của biến dạng lớn nhất 
đo được của 9 mẫu kéo, ,bt elε khi bị phá hoại là 0,0094% (làm tròn 0,009%), được lấy 
là biến dạng giới hạn đàn hồi thực nghiệm của GPC khi chịu kéo. 
Bảng 2.17. Trị số thực nghiệm biến dạng 𝜀𝜀𝑏𝑏𝑐𝑐 của GPC khi chịu kéo 
Mẫu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
 𝑅𝑅𝑏𝑏𝑐𝑐 (MPa) 2,84 2,75 3,08 3,05 2,92 3,21 3,91 3,71 3,48 
𝑅𝑅𝑏𝑏𝑐𝑐
𝑇𝑇𝑇𝑇 (MPa) 2,89 3,06 3,70 
bt
ε (%) 0,0086 0,0081 0,0096 0,0098 0,0094 0,0098 0,0104 0,0095 0,0096 
bt
TBε (%) 0,0088 0,0097 0,0098 
( 𝑅𝑅𝑏𝑏𝑐𝑐𝑇𝑇𝑇𝑇là cường độ kéo dọc trục trung bình của tổ mẫu, bt
TBε là biến dạng trung bình của tổ 
mẫu). 
0
10
20
30
40
50
60
0 500 1000 1500 2000
Ứ
ng
 s
uấ
t 
σ
b
(M
P
a)
Biến dạng (×10-6)
1 2 3
4 5 6
7 8 9
53 
2.6 Nhận xét chương 2 
Kết quả thực nghiệm khảo sát xây dựng cấp phối chế tạo vật liệu GPC và xác định 
các đặc trưng cơ học cho rút ra được các nhận xét như sau: 
i. Chế tạo được bê tông GPC sử dụng chất kết dính gồm hỗn hợp tro bay và xỉ lò cao 
từ nguồn vật liệu trong nước và hoạt hóa kiềm. Với tỷ lệ xỉ lò cao thay thế lượng 
dùng tro bay là 50% và sử dụng chất hoạt hóa dạng bột khô, bê tông GPC đông 
cứng trong điều kiện nhiệt độ thường (không cần dưỡng hộ nhiệt) và đạt cường độ 
chịu nén trung bình đến 50 MPa. 
ii. Tỷ lệ N/CKD ảnh hưởng lớn đến tính công tác của hỗn hợp bê tông khi chế tạo và 
cường độ chịu nén của GPC. Với nguồn vật liệu lựa chọn, tỷ lệ N/CKD hợp lý là 
0,45 đối với tính công tác và cường độ bê tông mục tiêu. Hàm lượng chất hoạt hóa 
làm tăng cường độ bê tông. 
iii. Cường độ chịu kéo của GPC từ tro bay và xỉ lò cao tốt hơn khoảng 11% so với 
OPC. Quan hệ giữa cường độ chịu kéo dọc trục và cường độ chịu nén được đề 
xuất theo công thức thực nghiệm: 
0,50bt bR R= 
iv. Quan hệ giữa mô đun đàn hồi và cường độ chịu nén được đề xuất theo công thức 
thực nghiệm: 
( )0,57450 4045b bE R= + 
v. Quan hệ ứng suất-biến dạng thực nghiệm khi nén của cho thấy bê tông GPC từ tro 
bay và xỉ lò cao có tính dòn hơn OPC, biến dạng khi ứng suất đạt đỉnh 0 0,15%bε = 
và giá trị biến dạng đàn hồi thực nghiệm của GPC khi chịu kéo: , 0,009%bt elε = . 
Kết quả nghiên cứu về đặc trưng cơ học của vật liệu GPC là cơ sở để xây dựng 
quan hệ ứng suất - biến dạng và đề xuất qui trình tính toán sự làm việc trên tiết diện 
thẳng góc của dầm bê tông GPC cốt thép ở Chương 3. 
54 
CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC TRÊN TIẾT 
DIỆN THẲNG GÓC CỦA DẦM GPC CỐT THÉP 
Bê tông GPC có các đặc trưng về cường độ và biến dạng khác so với bê tông OPC 
được cho thấy từ kết quả nghiên cứu thực nghiệm ở Chương 2 cũng như các kết quả 
nghiên cứu trên thế giới. Do vậy, Chương 3 sẽ trình bày nghiên cứu về sự làm việc và 
xây dựng lý thuyết tính toán trên tiết diện thẳng góc của dầm GPC cốt thép phù hợp với 
đặc trưng cơ h