Những điều cần biết về bê tông

Bê tông là gì?

Mặc dù là một vật liệu phổ biến trong xây dựng ngày nay, bê tông hoàn toàn không phải là một phát minh hiện đại. Bê tông thậm chí đã được người La Mã sử dụng cho các công trình như Pantheon. Bê tông như chúng ta biết ngày nay được kỹ sư người Anh Joseph Aspdin phát triển vào thế kỷ 19, ông đã tạo ra xi măng Portland trong phòng bếp của mình. Lúc đó Aspdin đang tìm cách kết hợp các thành phần theo đúng tỷ lệ và ông đã tìm thấy tất cả trong tự nhiên. Ông đã trộn xi măng Portland với hai nguyên liệu chính khác và thu được bê tông, một loại vật liệu xây dựng được sử dụng hằng ngày trên khắp thế giới.

Thành phần cơ bản của bê tông

Mặc dù chắc chắn có sự khác biệt giữa các loại bê tông, nhưng mỗi loại đều chứa ba thành phần cơ bản giống nhau: xi măng Portland, nước và cốt liệu (sỏi hoặc cát hoặc cả hai). Từ các thành phần này sẽ thu được hỗn hợp rắn có độ bền nén như thép. Xi măng Portland chứa các khoáng chất tự nhiên bao gồm đá vôi, đá sa thạch, đá phiến sét, sắt, đất sét và tro. Nhà sản xuất đổ những nguyên liệu thô này vào lò bê tông hình trụ và nung nóng lên tới 1.500°C. Trong quá trình này, nước và carbon dioxide bay hơi và một hợp chất mới gọi là clinker được hình thành. Sau đó, clinker được nghiền thành bột mịn, thạch cao được thêm vào để kiểm soát và điều chỉnh tốc độ đóng rắn khi kết hợp với nước. Hợp chất này được gọi là xi măng Portland. Tùy theo mục đích, các loại hỗn hợp bê tông tồn tại ở các dạng khác nhau. Trong hỗn hợp bê tông tiêu chuẩn, cốt liệu là hỗn hợp cát và sỏi mịn. Tuy nhiên, hỗn hợp cát không chứa sỏi, chỉ có cát mịn. Loại này phù hợp để vá hoặc khi cần một lớp hoàn thiện thực sự mịn. Các loại cốt liệu mịn hơn thậm chí còn được sử dụng cho hỗn hợp vữa xây gạch. Các chất phụ gia khác nhau có thể được thêm vào bê tông để thay đổi tính chất của nó. Ví dụ, hỗn hợp bê tông cho móng và neo bao gồm epoxy sẽ giúp nó vững chắc hơn. Bê tông cốt thép có các sợi thủy tinh giúp làm giảm vết nứt và có các chất phụ gia khác làm tăng hoặc giảm tốc độ ninh kết và đóng rắn.

Những điều cần biết về độ bền của bê tông

Sự ăn mòn kim loại, chu trình đóng băng-tan băng và các phản ứng hóa học của cốt liệu kiềm có thể dẫn đến nứt bê tông. Tuy nhiên, bê tông xuống cấp chủ yếu là do tiếp xúc với độ ẩm. Nhiều người hiểu lầm rằng bê tông không thấm nước; thực ra nước rất dễ thấm vào bê tông thông qua các lỗ nhỏ. Một sàn bê tông khô hoàn toàn, được làm tốt với độ dày từ 4 cm trở lên sẽ không để nước bề mặt thấm qua, nhưng nó cũng không tránh khỏi hơi nước. Do đó, cần phải làm cho bê tông ít thấm nước hơn, để bê tông chậm hư hỏng. Điều này có thể đạt được bằng nhiều cách, bao gồm bằng cách giảm tỷ lệ nước/xi măng, điều chỉnh độ đồng nhất và mật độ của cốt liệu, và sử dụng các chất phụ gia và chất ức chế hơi. Bê tông sẽ bền hơn bằng cách giảm tính thấm của bê tông và sử dụng hệ thống thông gió thích hợp. Mặc dù vậy, hiện tượng co ngót có thể làm cho mép của tấm bê tông nhô lên tại các mối nối cũng như dẫn đến các vết nứt. Nếu bề mặt trên và dưới của tấm bê tông có độ ẩm khác nhau và nhiệt độ không đồng đều, bề mặt trên sẽ co lại và toàn bộ tấm bê tông sẽ bị cong vênh.

Tìm kiếm nhà cung cấp uy tín

Lựa chọn được một nhà cung cấp và nhà thầu đáng tin cậy đóng vai trò rất quan trọng đối với tuổi thọ của kết cấu, đường vào hay lối đi trong vườn của công trình. Các nhà thầu lành nghề sẽ biết rõ nên làm nền móng với kích thước nào, loại hỗn hợp bê tông nào là phù hợp với điều kiện khí hậu, khoảng cách giữa các thanh cốt thép và kết cấu chịu lực nên có kích thước nào, bê tông nên có độ cứng như thế nào để chống nứt và co ngót, và một số yếu tố khác. Chính vì vậy, bạn nên cẩn thận tham khảo để chọn được một nhà thầu uy tín và có kinh nghiệm.

Các loại bê tông

Bê tông không cốt thép

Đây là một trong những loại bê tông phổ biến nhất, chủ yếu dùng để xây dựng đường dẫn, đường vào và các công trình không yêu cầu cường độ chịu kéo cao. Loại bê tông này có xi măng, cát và các cốt liệu khác trộn với nước, thường theo tỷ lệ 1:2:4. Vì không có cốt thép nên nó không phù hợp với các kết cấu chịu lực vì nó kém khả năng chịu ứng suất do rung động, tải trọng gió, v.v.

Bê tông nhẹ

Loại bê tông này còn được gọi là bê tông tổ ong hoặc bê tông cách nhiệt. Nó ở dạng lỏng và có thể đổ vào ván khuôn. Sau đó, nó lan rộng nhờ lực hấp dẫn và trọng lượng của chính nó. Loại bê tông này thường được sử dụng để làm tấm sàn, cửa sổ và mái nhà. Các loại cốt liệu được sử dụng cho bê tông nhẹ là đá bọt, đá phiến nở và đất sét. Loại này có độ dẫn nhiệt thấp, thường khoảng 0,3 W/mK, trong khi đối với bê tông thường, độ dẫn nhiệt là 10-12 W/mK.

Bê tông mật độ cao

Loại bê tông này nặng và đặc hơn các loại khác vì được làm từ đá nghiền, tức là cốt liệu thô hơn. Loại này giúp bảo vệ tốt công trình khỏi bức xạ và thường được sử dụng để xây dựng các nhà máy điện hạt nhân và các công trình tương tự.

Bê tông cốt thép

Bê tông cốt thép là một hỗn hợp được sử dụng rất rộng rãi trong xây dựng hiện đại. Để tăng sức mạnh tổng thể, các thanh, dây, lưới hoặc sợi thép được thêm vào bê tông trước khi đông kết (hoặc được đặt trước khi đổ bê tông). Đây được gọi là cốt thép, dùng để chống lại lực kéo vì bản thân bê tông phải chống lại lực nén. Do đó, hiệu ứng kết hợp của cốt thép và bê tông tạo ra một liên kết mạnh mẽ và hoạt động hiệu quả như một cấu trúc hoàn chỉnh.

Thành phần bê tông đúc sẵn 

Bê tông ở dạng này được chế tạo, đúc và bảo dưỡng trong điều kiện nhà máy. Các khuôn được làm theo yêu cầu, nghĩa là phù hợp với hình dạng và kích thước mong muốn, và có thể tái sử dụng. Thành phần bê tông đúc sẵn này thường được sử dụng nhiều nhất cho xây dựng nhà tiền chế vì chúng có thể kết hợp với các phần tử khác để tạo thành một cấu trúc hoàn chỉnh. Chúng thường được sử dụng làm các thành phần kết cấu như tấm tường, dầm, cột, sàn, cầu thang, đường ống và đường hầm.

Bê tông dự ứng lực

Bê tông dự ứng lực là vật liệu kết cấu cho phép đặt các ứng suất được tính toán trước vào các phần tử kết cấu để chúng có thể chịu được các ứng suất sẽ xảy ra khi tải trọng tác dụng lên. Bê tông dự ứng lực kết hợp các đặc tính chịu nén cường độ cao của bê tông với cường độ chịu kéo cao của thép. Đối với bê tông cốt thép, ứng suất được mang bởi cốt thép, còn bê tông dự ứng lực mang tải của ứng suất gây ra trong toàn bộ phần tử kết cấu. Do đó, nó thường được sử dụng cho dầm sàn, cột, cọc, tà vẹt đường sắt và các kết cấu như cầu, bể nước, mái nhà và đường băng.

Bê tông cốt thủy tinh

Bê tông cốt thủy tinh hay bê tông cốt sợi thủy tinh là vật liệu xây dựng thường được sử dụng để tạo thành lớp ốp bên ngoài. Loại bê tông này chứa các sợi thủy tinh rất cứng, kháng kiềm được thêm vào hỗn hợp bê tông. Các sợi đóng vai trò là thành phần chịu lực chính, trong khi bê tông giữ chúng cố định và truyền tải trọng giữa chúng. Bằng cách này, cả bê tông và sợi đều giữ được các đặc tính vật lý và hóa học của chúng, trong khi đặc tính của chúng được kết hợp để tạo thành một hỗn hợp rất bền.

Bê tông có phụ gia tạo bọt

Loại bê tông không cốt thép này còn được gọi là bê tông có phụ gia tạo bọt do chứa các bọt khí có kích thước siêu nhỏ (đường kính từ vài phần nghìn đến vài phần trăm cm). Những bọt khí này chiếm 4-7% thể tích của bê tông và thực chất là những buồng siêu nhỏ có nước tích tụ và đóng băng bên trong, nhờ đó làm giảm áp suất bên trong bê tông.

Bê tông tự lèn

Theo ý kiến của nhiều chuyên gia, việc khám phá ra bê tông tự lèn là một trong những bước đột phá quan trọng nhất gần đây trong công nghệ bê tông. Đây là một loại bê tông không phân tầng, tự trải ra do trọng lượng của chính nó và có thể lấp đầy toàn bộ không gian được bao quanh bởi ván khuôn mà không cần nén và đầm thêm bằng các rung động cơ học. Do các đặc tính tự trải và tự nén đặc biệt này, loại bê tông này chủ yếu được sử dụng khi xây dựng các khung bê tông phức tạp.

Bê tông thông minh

Công nghệ bê tông thông minh là một phương pháp thay thế để bảo tồn tình trạng của kết cấu bê tông cốt thép. Sợi carbon mịn được thêm vào hỗn hợp bê tông thông thường trong quá trình sản xuất. Những điều này cải thiện các đặc tính cơ học của bê tông và do đó kết cấu phản ứng tốt hơn với biến dạng và ứng suất đã được giảm xuống. Ngoài ra còn có thể nhận biết được các vấn đề trước khi bê tông hư hỏng. Bê tông thông minh có thể phát hiện các lỗi nhỏ trong cấu trúc của bê tông và do đó được sử dụng để kiểm tra tình trạng của các cấu trúc, đặc biệt là sau động đất.

Sợi bê tông

Sợi bê tông làm vật liệu composite bao gồm hỗn hợp xi măng, bê tông hoặc vữa và các sợi nhỏ, phân tán đều.

Bê tông polyme

Bê tông polyme được chia thành epoxy, polyester, vinyl và các loại khác. Epoxy chiếm phần lớn vì chúng được sử dụng nhiều nhất trong xây dựng. Chúng rất phổ biến nhờ các đặc tính vượt trội về độ bền, khả năng chống rung và liên kết tốt với bề mặt bê tông và kim loại.

Làm bê tông

Lưu ý khi trộn bê tông

Chúng ta đều biết là bê tông cứng lại khi thêm nước vào. Phản ứng hóa học diễn ra trong quá trình này được gọi là quá trình hydrat hóa. Do xi măng chứa năm nguyên tố tham gia vào phản ứng này nên quá trình này rất phức tạp. Canxi silicat, chiếm 75% hỗn hợp, là yếu tố quan trọng nhất đối với độ cứng của bê tông. Quá trình hydrat hóa tạo ra natri hydroxit và nhiệt, vì vậy phải đeo găng tay khi trộn. Độ pH của bê tông ướt đạt từ 12 trở lên nên hỗn hợp này có tính ăn mòn và người làm việc với bê tông cần cẩn thận để không bị bỏng. Để hydrat hóa hoàn toàn, cần có một lượng nước chính xác. Nếu bạn thêm ít hơn lượng nước khuyến nghị, bê tông sẽ không đủ cứng và nếu nhiều hơn, hỗn hợp sẽ yếu. Bê tông không cần phải khô để đông kết, vì vậy cũng có thể sử dụng dưới nước. Khi quá trình hydrat hóa hoàn tất, lượng nước dư thừa trong hỗn hợp bê tông sẽ đi vào các lỗ rỗng, có thể làm suy yếu toàn bộ cấu trúc. Phần lớn lượng nước này thoát đi ngay lập tức, mặc dù có thể mất nhiều năm để tất cả nước trong hỗn hợp biến mất hoàn toàn. Khi trộn bê tông phải cho đủ nước để hỗn hợp đủ lỏng để thi công nhưng không quá nhiều đến mức bị nhão. Một lượng nhỏ bê tông cũng có thể được tạo ra trong máy trộn xi măng thủ công hoặc bồn trộn vữa tổng hợp bằng cách thêm nước vào hỗn hợp bê tông và trộn đều bằng máy trộn cầm tay. Đối với lượng bê tông lớn hơn, nên sử dụng máy trộn điện hoặc xe trộn.     

Ván khuôn

Làm ván khuôn là phần phức tạp nhất khi làm việc với bê tông. Vì bê tông tươi là một chất lỏng nhớt, nó sẽ chảy không kiểm soát được nếu không được đổ vào khuôn đã chuẩn bị sẵn, tức là ván khuôn. Nếu bạn định làm một tấm bê tông hoặc một số hình dạng khác, trước tiên cần phải làm ván khuôn. Vật liệu thường được sử dụng là OSB hoặc ván ép. Vì ván khuôn là tạm thời nên bề ngoài không quan trọng, quan trọng là nó phải được cố định chắc chắn và được đặt chính xác. Nó phải đủ chắc chắn để chịu được trọng lượng của bê tông được đổ vào và không được có bất kỳ lỗ hoặc vết nứt nào mà bê tông có thể rò rỉ qua. Điều quan trọng nữa là cần sử dụng ván ép nhẵn cho những bề mặt mà bê tông lộ ra ngoài, ví dụ như tường, vì bề mặt ván khuôn sẽ được in vĩnh viễn trên bê tông. Thợ xây kinh nghiệm sử dụng băng dính trên ván ép để khi ván khuôn đã được gỡ bỏ, bề mặt bê tông vẫn nhẵn. Bạn nên làm ván khuôn bằng vít thay vì đinh, vì đinh có thể làm trầy xước bê tông tươi trong khi tháo ván khuôn ra. Vít ván khuôn giống như vít được sử dụng trong xây dựng vách thạch cao.   

Gia cố kết cấu bê tông

Mặc dù bê tông có cường độ chịu nén cao nhưng cường độ chịu kéo thậm chí không bằng thép. Các công trình như tường và tấm có thể bị nứt do sức nặng của chúng. Để ngăn chặn điều này, các công trình lớn được gia cố bằng thép. Các thanh thép được đặt trong tường và móng, ngoài ra lưới thép được sử dụng để xây dựng các tấm móng và sàn. Việc đặt cốt thép cũng đòi hỏi khắt khe như làm ván khuôn. Các mắt lưới và thanh có đường kính khác nhau. Kích thước cần thiết sẽ tùy theo cường độ chịu kéo cần thiết cho mỗi công trình. Đường kính của thép nên lớn hơn mức cần thiết. Các thanh có thể được uốn cong bằng dụng cụ cầm tay để có được hình dạng mong muốn. Bạn cũng có thể sử dụng máy mọc hoặc để nhà cung cấp thực hiện nếu bạn đặt mua bê tông làm sẵn.  

Hoàn thiện và sơn bê tông

Các bước hoàn thiện bê tông sẽ phụ thuộc vào bề ngoài bê tông mà bạn mong muốn. Thông thường, quá trình hoàn thiện bắt đầu bằng việc chà nhám bê tông trước khi bê tông khô hoàn toàn. Trong một số trường hợp, chẳng hạn như khi xây dựng nhà để xe, lớp láng bê tông có thể là lớp hoàn thiện. Tuy nhiên, nếu bạn muốn bê tông làm sàn sân thượng hoặc trong nhà, bạn có thể cần đánh bóng trước khi bê tông cứng lại. Bạn có thể sử dụng máy chuyên dùng để mài và đánh bóng khi bê tông khô hoàn toàn. Đánh bóng bê tông thực sự là một kỹ năng đòi hỏi kiến thức và kinh nghiệm. Mục đích của việc này là đưa các mảnh cốt liệu và bột mịn hơn lên bề mặt và tạo ra một bề mặt nhẵn hoàn toàn. Nếu bạn quá tay, sau một thời gian, bề mặt có thể bắt đầu bong tróc hoặc nứt nẻ. Về màu sắc, có thể thêm bột màu vào bê tông ngay trước khi đổ hoặc có thể mua màu có sẵn. Khi bảo dưỡng, bạn có thể dùng axit hoặc sơn bê tông. Axit gây ra phản ứng hóa học với các hóa chất trong bê tông và sẽ tạo ra các màu đất khác nhau. Bạn có thể dùng sơn nếu muốn có màu sắc khác.

Chất trám bê tông

Nếu bạn có mặt bàn làm việc, quầy bếp trong nhà hoặc sàn phòng tắm làm bằng bê tông, bạn cần phải bịt kín các bề mặt này để nước và bụi bẩn không thể lọt vào các lỗ. Hầu hết các chất trám bê tông là polyuretan hoặc acrylic tan trong nước. Trước khi sử dụng chất trám, bạn cần làm sạch bê tông bằng chất tẩy rửa hoặc máy rửa áp lực. Khi bề mặt khô hoàn toàn, hãy quét chất trám lên bề mặt bằng chổi hoặc con lăn và để khô một lần nữa. Bạn nên lặp lại việc này thường xuyên, vài năm một lần, để bề mặt luôn bền và trông như mới.