Ảnh hưởng của tro bay, silicafume và môi trường dưỡng hộ đến cường độ chịu nén của bê tông

Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, NUCE 2020. 14 (3V): 60–72
ẢNH HƯỞNG CỦA TRO BAY, SILICAFUME VÀ MÔI TRƯỜNG
DƯỠNG HỘ ĐẾN CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG
Nguyễn Văn Chínha,∗, Đặng Công Thuậta
aKhoa Xây dựng dân dụng và công nghiệp, Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng,
số 54 đường Nguyễn Lương Bằng, quận Liên Chiểu, Đà Nẵng, Việt Nam
Nhận ngày 30/03/2020, Sửa xong 11/06/2020, Chấp nhận đăng 22/06/2020
Tóm tắt
Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của tro bay, silicafume và môi trường dưỡng hộ
đến cường độ chịu nén của bê tông. Trong đó, xi măng được thay thế bởi tro bay và silicafume lần lượt theo các
tỉ lệ khác nhau tối đa 20%. Các mẫu bê tông được dưỡng hộ trong hai môi trường không khí và nước. Tiến hành
khảo sát độ sụt, khối lượng thể tích và cường độ chịu nén của bê tông trong thời gian 90 ngày, kết quả chỉ ra
rằng tro bay làm tăng trong khi silicafume làm giảm độ sụt của hỗn hợp bê tông. Ngoài ra silicafume còn góp
phần giảm khối lượng thể tích của bê tông. Trong cả hai môi trường dưỡng hộ thì 20% xi măng được thay thế
bởi tro bay và silicafume giảm cường độ chịu nén của bê tông và đạt tối đa 93% cường độ chịu nén so với mẫu
đối chứng tại 90 ngày, trong khi đó 5% silicafume làm tăng cường độ chịu nén của bê tông. Cường độ chịu nén
của bê tông có và không có tro bay hay silicafume thay thế xi măng khi được dưỡng hộ trong nước lớn hơn so
với các mẫu bê tông tương ứng dưỡng hộ trong môi trường không khí, tỉ lệ cường độ giữa hai môi trường dưỡng
hộ dao động trong khoảng từ 1,2 đến 1,7. Sai lệch lớn nhất về cường độ chịu nén giữa hai môi trường dưỡng hộ
là khi sử dụng 20% tro bay để thay thế xi măng, trong khi đó sự khác biệt là nhỏ nhất khi 10% silicafume được
sử dụng để thay thế xi măng.
Từ khoá: tro bay; silicafume; môi trường dưỡng hộ; cường độ chịu nén; độ sụt; khối lượng riêng.
EFFECT OF FLY ASH, SILICAFUME AND CURING ENVIRONMENTS ON THE COMPRESSIVE
STRENGTH OF CONCRETE
Abstract
The paper studied the effect of fly ash, silicafume and curing environments on the compressive strength of
concrete. Portland cement was replaced by fly ash and silicafume at different proportions of up to 20%. Samples
were cured in water and in the laboratory conditions. Slump, density, and compressive strengths up to 90 days
were investigated. The results show that fly ash increases, but silicafume reduced the workability of fresh
concrete. In addition, silicafume decreases the density of hardened concrete. Both curing environments, 20%
of Portland cement replaced by fly ash and silicafume reduces the compressive strength as it was up to 93% of
the control samples at 90 days, while 5% of silicafume improved the compressive strength. The compressive
strength of concrete with or without fly ash and silicafume cured in water are higher than that cured in laboratory
condition. The ratio of compressive strength cured in both environments are in the range of 1.2 to 1.7. The
biggest variation of compressive strength of concrete in two curing environments is obtained when 20% fly ash
was used to replace Portland cement whereas the smallest difference is found when 10% silicafume was used
to replace Portland cement.
Keywords: fly ash; silicafume; curing environments; slump; density; compressive strength.
https://doi.org/10.31814/stce.nuce2020-14(3V)-06 c© 2020 Trường Đại học Xây dựng (NUCE)
∗Tác giả đại diện. Địa chỉ e-mail: nvchinh@dut.udn.vn (Chính, N. V.)
60
Chính, N. V., Thuật, Đ. C. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
1. Giới thiệu
Bê tông là vậy liệu xây dựng thông dụng phổ biến trên toàn thế giới. Tuy nhiên công nghệ sản
xuất xi măng sản sinh ra lượng lớn khí thải CO2 gây ô nhiễm môi trường. Do đó, xu hướng phát triển
và sử dụng vật liệu thải thay thế xi măng đang phát triển mạnh. Những loại vật liệu thay thế thông
dụng được sử dung như tro bay và silica fume đang trở nên càng phổ biến bởi vì nó không chỉ sử dụng
trong ngành công nghệ sản xuất bê tông mà còn góp phần giảm các tác động có hại cho môi trường.
Silicafume là vật liệu siêu mịn, chứa SiO2 vô định hình, thu được trong quá trình sản xuất silic và
hợp kim silic bằng hồ quang. Silicafume là phụ gia khoáng hoạt tính cao. Trong bê tông, silicafume
có thể phân bố ở khoảng trống giữa các hạt xi măng và tham gia phản ứng với các sản phẩm thủy hóa
xi măng hình thành các khoáng mới. Nhờ đó có thể cải thiện được cấu trúc, độ chống thấm, cường độ,
độ bền lâu và khả năng bảo vệ cốt thép của bê tông trong các môi trường xâm thực [1, 2].
Tro bay là sản phẩm bụi khí dạng hạt mịn thu được từ quá trình đốt than đá ở các nhà máy nhiệt
điện. Nó được thu gom từ buồn đốt qua ống khói nhà máy, trong đó các thành phần tạp chất bị loại bỏ.
Tro bay là một loại pozzolan nhân tạo với thành phần chính tạo hiệu ứng pozzolan là các silic oxit,
nhôm oxit. Ngày nay tro bay được sử dụng rộng rãi làm vật liệu thay thế một phần xi măng trong bê
tông, góp phần lớn vào việc nâng cao giá trị kinh tế và môi trường, đặc biệt giảm lượng khi thải CO2
[3–7]. Tro bay sử dụng thay thế một phần xi măng làm tăng độ linh động bê tông tươi, giảm nhiệt thủy
hóa xi măng, nâng cao khả năng chống xâm thực axit, xâm thực sulfat và khả năng chống ăn mòn cốt
thép trong bê tông [5, 8–12]. Ngoài ra việc sử dụng tro bay làm giảm độ rỗng của bê tông và tăng khả
năng chống thấm [13, 14].
Môi trường dưỡng hộ là một trong những nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến cường độ chịu nén
của bê tông. Việc dưỡng hộ được tiến hành ngay sau khi đúc mẫu, nó liên quan đến quá trình đảm bảo
điều kiện nhiệt độ và độ ẩm môi trường cần thiết nhằm hạn chế việc mất nước trong quá trình thủy
hóa của xi măng. Việc dưỡng hộ phù hợp giúp bảo đảm độ ẩm môi trường thuận lợi cho quá trình
thủy hóa xi măng, vì thế sẽ giảm độ rỗng vữa xi măng [15–17]. Nhiều nghiên cứu trước đây chỉ ra
rằng hiệu quả của việc dưỡng hộ phụ thuộc vào cách thức dưỡng hộ, độ đặc chắc của loại bê tông,
môi trường và thời gian dưỡng hộ [18–21].
Bài báo nghiên cứu sự ảnh hưởng tổng hợp của thành phần cấp phối bê tông trong đó xi măng
được thay thế bởi tro bay và silicafume lần lượt theo các tỉ lệ khác nhau tối đa 20% và môi trường
dưỡng hộ đến cường độ chịu nén lâu dài của bê tông. Các mẫu bê tông được dưỡng hộ trong hai môi
trường không không khí và nước. Các thông số kỹ thuật được khảo sát bao gồm độ sụt bê tông, khối
lượng thể tích và cường độ chịu nén đến 90 ngày.
2. Chương trình thí nghiệm
2.1. Vật liệu
Các loại vật liệu địa phương được sử dụng trong nghiên cứu này. Loại cát sử dụng là cát Diên
Khánh, Nha Trang có thành phần cỡ hạt như trình bày ở Hình 1 đáp ứng yêu cầu kỹ thuật theo TCVN
7570:2006 [22]. Các đặc tính cơ lý của cát sông Duyên Khánh được trình bày tại Bảng 1, so với TCVN
7570-2006 thì loại cát được sử dụng có mô đun độ lớn nằm trong khoảng 2,0 đến 3,3 nên được xếp
vào loại cát thô.
Cốt liệu lớn là đá 1-2 cm tại Hòn Ngang (Nha Trang) có thành phần cỡ hạt được trình bày ở Hình
2 đáp ứng yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 7570:2006 [22]. Các chỉ tiêu cơ lý của đá Hòn Ngang cũng
được trình bày ở Bảng 2 đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 7570:2006 [22].
61
Chính, N. V., Thuật, Đ. C. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2020 
3 
hợp giúp bảo đảm độ ẩm môi trường thuận lợi cho quá trình thủy hóa xi măng, vì thế 
sẽ giảm độ rỗng vữa xi măng [15-17]. Nhiều nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng hiệu quả 
của việc dưỡng hộ phụ thuộc vào cách thức dưỡng hộ, độ đặc chắc của loại bê tông, 
môi trường và thời gian dưỡng hộ [18-21]. 
Bài báo nghiên cứu sự ảnh hưởng tổng hợp của thành phần cấp phối bê tông trong 
đó xi măng được thay thế bởi tro bay và silicafume lần lượt theo các tỉ lệ khác nhau 
tối đa 20% và môi trường dưỡng hộ đến cường độ chịu nén lâu dài của bê tông. Các 
mẫu bê tông được dưỡng hộ trong hai môi trường không không khí và nước. Các thông 
số kỹ thuật được khảo sát bao gồm độ sụt bê tông, khối lượng thể tích và cường độ 
chịu nén đến 90 ngày. 
2. Chương trình thí nghiệm 
2.1. Vật liệu 
Các loại vật liệu địa phương được sử dụng trong nghiên cứu này. Loại cát sử dụng 
là cát Diên Khánh, Nha Trang có thành phần cỡ hạt như trình bày ở Hình 1 đáp ứng yêu 
cầu kỹ thuật theo TCVN 7570-2006 [22]. Các đặc tính cơ lý của cát sông Duyên Khánh 
được trình bày tại Bảng 1, so với TCVN 7570-2006 thì loại cát được sử dụng có mô 
đun độ lớn nằm trong khoảng 2,0 đến 3,3 nên được xếp vào loại cát thô. 
Cốt liệu lớn là đá 1-2cm tại Hòn Ngang (Nha Trang) có thành phần cỡ hạt được 
trình bày ở Hình 2 đáp ứng yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 7570-2006 [22]. Các chỉ tiêu 
cơ lý của đá Hòn Ngang cũng được trình bày ở Bảng 2 đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật 
theo TCVN 7570-2006 [22]. 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00
Ph
ần
 tr
ăm
 k
hố
i l
ượ
ng
 tí
ch
 lũ
y 
(%
) Kích thước sàng (mm) 
Cát Diên Khánh
Giới hạn dưới TCVN 7570-2006
Giới hạn trên TCVN 7570-2006
Hình 1. Thành phần cỡ hạt cát Diên Khánh
Bảng 1. Đặc tính cơ lý cát Diên Khánh, Nha Trang
Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị Kết quả
Mô đun độ lớn của cát Mđl - 3,04
Tổng hàm lượng bụi sét % 1,13
Khối lượng thể tích xốp kg/m3 1493,87
Khối lượng thể tích bão hòa g/cm3 2,58
Khối lượng thể tích khô g/cm3 2,54
Khối lượng riêng g/cm3 2,65
Độ hút nước % 1,61
Hàm lượng tạp chất hữu cơ - Sáng hơn mầu chuẩn
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2020 
4 
Hình 1. Thành phần cỡ hạt cát Diên Khánh 
Bảng 1. Đặc tính cơ lý cát Diên Khánh, N a Trang 
Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị Kết quả 
Mô đun độ lớn của cát Mđl - 3,04 
Tổng hàm lượng bụi sét % 1,13 
Khối lượng thể tích xốp kg/m3 1493,87 
Khối lượng thể tích bão hòa g/cm3 2,58 
Khối lượng thể tích khô g/cm3 2,54 
Khối lượng riêng g/cm3 2,65 
Độ hút nước % 1,61 
Hàm lượng tạp chất hữu cơ - Sáng hơn mầu chuẩn 
Hình 2. Thành phần cỡ hạt đá Hòn Ngang (Nha Trang) 
Bảng 2. Các chỉ tiêu cơ lý của đá Hòn Ngang (Nha Trang) 
Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị Kết quả 
Tỷ lệ hạt thoi dẹt % 9,8 
Khối lượng thể tích xốp kg/m3 1371,6 
Khối lượng thể tích bão hòa g/cm3 2,7 
Khối lượng thể tích khô g/cm3 2,7 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
5 10 15 20 25 30 35 40
Ph
ần
 tr
ăm
 k
hố
i l
ượ
ng
 tí
ch
 lũ
y 
(%
)
Kích thước sàng (mm) 
Đá Hòn Ngang (Nha Trang)
Giới hạn dưới TCVN 7570-2006
Giới hạn trên TCVN 7570-2006
Hình 2. Thành phần cỡ hạt đá Hòn Ngang (Nha Trang)
Xi măng được sử dụng là loại Nghi Sơn PCB40 có các thông số kỹ thuật được trình bày ở Bảng 3,
đáp ứng TCVN 6260:2009 [23].
62
Chính, N. V., Thuật, Đ. C. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
Bảng 2. Các chỉ tiêu cơ lý của đá Hòn Ngang (Nha Trang)
Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị Kết quả
Tỷ lệ hạt thoi dẹt % 9,8
Khối lượng thể tích xốp kg/m3 1371,6
Khối lượng thể tích bão hòa g/cm3 2,7
Khối lượng thể tích khô g/cm3 2,7
Khối lượng riêng g/cm3 2,7
Độ hút nước % 0,6
Độ hổng % 49,2
Độ ép vỡ trong xy lanh % 7,4
Bảng 3. Các chỉ tiêu cơ lý xi măng Nghi Sơn PCB40
Chỉ tiêu cơ lý Đơn vị Kết quả TCVN 6260:2009
Độ mịn % 1,3 ≤ 10
Lượng nước tiêu chuẩn % 30,0 -
Thời gian bắt đầu đông kết phút 95 ≥ 45
Thời gian kết thúc đông kết phút 155 ≤ 420
Độ ổn định thế tích theo pp Le Chaterlier mm < 1 ≤ 10
Cường độ nén mẫu thử lúc 3 ngày MPa 29,6 ≥ 18
Cường độ nén mẫu thử lúc 28 ngày MPa 44,4 ≥ 40
Hàm lượng SO3 % 1,72 ≤ 3,5
Tro bay dùng cho bê tông và vữa xây dựng cần đáp ứng chỉ tiêu chất lượng quy định theo TCVN
10302:2014 - Phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tông, vữa xây và xi măng [24]. Tro bay sử dụng
trong chương trình thí nghiệm này là tro bay nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân (Bình Thuận) với các thông
số kỹ thuật thể hiện trong Bảng 4 đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 10302:2014 [24] và được
xếp vào loại F vì có tổng hàm lượng ôxit SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 > 70%.
Bảng 4. Đặc tính vật lý và thành phần hóa học của tro bay Vĩnh Tân
Chỉ tiêu kỹ thuật Kết quả TCVN 10302:2014
Độ mịn (%) 23,5 ≤ 25
Độ mất khi nung (%) 5,9 ≤ 12
Độ ẩm (%) 0,04 ≤ 3
SiO2 (%) 48,1
Fe2O3 (%) 17,1
Al2O3 (%) 15,8
SO3 (%) 0,15
CaO 12,2
MgO 2,18
ZnO 0,01
MnO 0,08
TiO2 0,69
Na2O 0,93
63
Chính, N. V., Thuật, Đ. C. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
Silica fume dạng bột do Công ty TNHH Xuất nhập khẩu Tổng hợp Vi Khanh cung cấp có các đặc
tính lý hóa như Bảng 5, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 8827:2011 [25].
Bảng 5. Đặc tính vật lý và thành phần hóa học của Silicafume
Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả TCVN 8827:2011
Hàm lượng SiO2 % 92,2 ≥ 85,0
Độ ẩm % 0,80 ≤ 3,0
Độ mất khi nung % 4,1 ≤ 6,0
Độ mịn (sàng 45 µm) % 1,2 ≤ 10
Bề mặt riêng m2/g 15,27 ≥ 12
2.2. Thành phần cấp phối của các hỗn hợp bê tông
Thành phần tỉ lệ cấp phối bê tông được trình bày trong Bảng 6 với hệ số tổng bột (chất kết dính)
bằng 1. Có 6 loại cấp phối, trong đó M1 là mẫu đối chứng không sử dụng tro bay và silicafume. Tro
bay và silicafume được sử dụng để thay thế một phần xi măng theo các tỉ lệ khối lượng tương ứng là
20%, 10% và 5%. Các tỉ lệ khối lượng thay thế này được lựa chọn dựa trên các nghiên cứu trước đó
về tro bay và silicafume đã được thực hiện [1, 11–13, 20, 26].
Bảng 6. Thành phần cấp phối của các hỗn hợp bê tông
Tên mẫu
Thành phần vật liệu theo xi măng
Đá 1-2 Cát Nước/XM
Xi măng Tro bay Silicafume
M1 (100,0,0) 1 0 0 3 2 0,55
M2 (80,20,0) 0,8 0,2 0 3 2 0,55
M3 (80,10,10) 0,8 0,1 0,1 3 2 0,55
M4 (80,0,20) 0,8 0 0,2 3 2 0,55
M5 (90,0,10) 0,9 0 0,1 3 2 0,55
M6 (95,0,5) 0,95 0 0,05 3 2 0,55
2.3. Đúc mẫu và dưỡng hộ mẫu
Cốt liệu trước khi đúc mẫu được phơi khô, đảm bảo các mẻ được trộn cùng một điều kiện. Các
loại xi măng, tro bay, silicafume, đá, cát được trộn trong vòng 10 phút để các loại vật liệu phân bố
đều, sau đó nước được đổ dần dần vào thành phần hỗn hợp và trộn đều trong vòng 10 phút tiếp theo
nhằm đảm bảo sự đồng đều của hỗn hợp bê tông. Với mỗi thành phần cấp phối, 39 mẫu hình lập
phương cạnh 100 mm được đúc. Trong đó 9 mẫu được dùng để xác định khối lượng thể tích bê tông ở
các trạng thái bão hòa nước (ký hiệu SAT), sau khi đúc mẫu 24h (AR), làm khô trong lò sấy (DR); 15
mẫu 100 × 100 × 100 mm được đúc và ngâm nước sau 24h đúc mẫu để xác định cường độ chịu nén
tại các thời điểm 1, 7, 28, 56, 90 ngày (Hình 3(a)); 15 mẫu được dưỡng hộ trong phòng thí nghiệm
(T = 30◦C) để xác định cường độ chịu nén tại các thời điểm 1, 7, 28, 56, và 90 ngày (Hình 3(b)).
64
Chính, N. V., Thuật, Đ. C. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2020 
7 
tông. Với mỗi thành phần cấp phối, 39 mẫu hình lập phương cạnh 100 mm được đúc. 
Trong đó 9 mẫu được dùng để xác định khối lượng thể tích bê tông ở các trạng thái bão 
hòa nước (ký hiệu SAT), sau khi đúc mẫu 24h (AR), làm khô trong lò sấy (DR); 15 mẫu 
100x100x100 mm được đúc và ngâm nước sau 24h đúc mẫu để xác định cường độ chịu 
nén tại các thời điểm 1, 7, 28, 56, 90 ngày (Hình 3a); 15 mẫu được dưỡng hộ trong 
phòng thí nghiệm (T=30oC) để xác định cường độ chịu nén tại các thời điểm 1, 7, 28, 
56, và 90 ngày ... ối chứng M1. Nguyên nhân sự suy giảm cường độ này
có cơ chế hoàn toàn tương tự như trường hợp dưỡng hộ trong nước được trình bày ở mục 3.3a. Tuy
nhiên 10% và 5% silicafume góp phần tăng cường độ chịu nén bê tông tại 28 ngày, với cường độ lần
lượt là 31,85 MPa và 33,13 MPa đạt 106% và 110% cường độ mẫu đối chứng M1 (30,12 MPa). Cơ
chế của sự gia tăng cường độ khi silicafume được sử dụng thay thế xi măng ở trường hợp này tương
tự như được giải thích ở Mục 3.3a và phù hợp với các nghiên cứu trước đó [26, 34]. Mặc dù tất cả các
mẫu bê tông dưỡng hộ môi trường không khí có cường độ chịu nén giảm so với dưỡng hộ trong môi
trường nước nhưng xét các mẫu cùng môi trường dưỡng hộ không khí, 10% silicafume góp phần tăng
cường độ chịu nén so với mẫu đối chứng. Do đó có thể thấy môi trường dưỡng hộ có ảnh hưởng nhiều
đến sự phát triển cường độ chịu nén của bê tông có silicafume trong thành phần cấp phối.
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2020 
12 
với việc sử dụng chỉ một mình tro bay [35] và sự phát triển cường độ lâu dài không bị 
ảnh hưởng vì hàm lượng CaOH tự do vẫn đủ c các phả ứng số (2) diễn ra [36] 
Tóm lại có thể thấy tại thời điểm 28 ngày, 20% tro bay hoặc silicafume hoặc cả 
hai được dùng để thay thế xi măng thì cường độ chịu nén giảm, nhưng 5% silicafume 
thay thế xi măng góp phần gia tăng ít cường độ chịu nén của bê tông. Xu hướng này 
cũng diễn ra tương tự tại thời điể 56 và 90 ày. Tại 90 gày cường độ chịu nén của 
các mẫu M2 (20% tro bay); M3 (10%tro bay và 10% silicafume), M4 (20% silicafume), 
M5 (10%silicafume) và M6 (5% silicafume) lần lượt là 40,05 MPa, 43,39 MPa, 40,34 
MPa, 44,14 MPa, 46,74 MPa đạt tương ứng 86%, 93%, 86%, 94% và 100% so với mẫu 
đối chứn M1 (46,73 MPa). Ngoài ra cường đô chịu nén của các mẫu bê tông tiếp tục 
tăng sau 28 ngày đến 90 ngày. 
b. Ảnh hưởng của silicafume và tro bay đến cường độ chịu nén của bê tông khi được 
dưỡng hộ trong môi trường không khí 
Hình 7. Cường độ chịu nén bê tông khi dưỡng hộ trong không khí 
Hình 7 thể hiện cường độ chịu nén của mẫu bê tông đối chứng M1 và các mẫu bê 
tông có tro bay và/ hoặc silicafume thay thế một phần xi măng khi được dưỡng hộ trong 
không khí. Tương tự như nhóm mẫu dưỡng hộ trong môi trường nước, đối với các mẫu 
bê tông dưỡng hộ trong môi trường không khí, 20% xi măng được thay thế bởi tro bay 
hoặc silicafume làm suy giảm cường độ chịu nén của bê tông. Tại thời điểm 28 ngày, 
cường độ chịu nén của mẫu bê tông có 20% tro bay thay thế xi măng là thấp nhất (22,24 
MPa), đạt 74% so với mẫu đối chứng M1. Trong khi đó cường độ chịu nén của mẫu M3 
(10% tro bay, 10% silicafume) và M4 (20% silicafume) tương ứng lần lượt là 25,1 MPa 
và 23,48 MPa, đạt 83% và 78% so với mẫu đối chứng M1. Nguyên nhân sự suy giảm 
cường độ này có cơ chế hoàn toàn tương tự như trường hợp dưỡng hộ trong nước được 
trình bày ở mục 3.3a. Tuy nhiên 10% và 5% silicafume góp phần tăng cường độ chịu 
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 20 40 60 80 100
Cư
ờn
g 
độ
 c
hị
u 
né
n 
(M
Pa
)
Tuổi (ngày)
M1(100,0,0)-A M2(80,20,0)-A
M3(80,10,10)-A M4(80,0,20)-A
M5(90,0,10)-A M6(95,0,5)-A
Hình 7. Cường độ chịu nén bê tông khi dưỡng hộ trong không khí
Tương tự như nhóm mẫu dưỡng hộ trong nước, xu hướng tương tự cũng diễn ra cho cường độ chịu
nén của các mẫu bê tông tại 56 và 90 ngày. Tại 90 ngày cường độ chịu nén của các mẫu M2 (20% tro
bay); M3 (10% tro bay và 10% silicafume), M4 (20% silicafume), M5 (10% silicafume) và M6 (5%
silicafume) lần lượt là 23,63MPa, 26,1 MPa, 24,48 MPa, 34,2 MPa, 35,53 MPa đạt tương ứng 71%,
79%, 74%, 103% và 107% so với mẫu đối chứng M1 (33,08 MPa). So với việc dưỡng hộ trong nước
thì cường độ chịu nén các mẫu bê tông dưỡng hộ trong không khí chỉ tăng đến 28 ngày, sau đó dường
như tăng rất bé hoặc không đổi đến 90 ngày tuổi.
c. Quan hệ giữa môi trường dưỡng hộ và cường độ chịu nén của bê tông
Hệ số tỉ lệ k giữa cường độ chịu nén của bê tông dưỡng hộ trong nước và bê tông dưỡng hộ trong
không khí tại các thời điềm thí nghiệm đến 90 ngày được trình bày tại Hình 8. Tổng thể, cường độ
của tất cả các mẫu bê tông có không có tro bay hay silicafume thay thế xi măng khi được dưỡng hộ
trong nước lớ hơn so với các mẫu bê tông tương ứng dưỡng hộ trong môi trường không khí. Trong
tất cả các trường hợp, hệ số k dao động trong khoảng từ 1,2 đến 1,7 ngoại trừ mẫu M5 tại 7 ngày. Sự
khác biệt lớn nhất giữa hai môi trường dưỡng hộ là đối với mẫu M2 khi 20% tro bay thay thế xi măng,
với k từ 1,36 đến 1,69 tương ứng ở tuổi 7 ngày đến 90 ngày. Sự khác biệt nhỏ nhất thuôc mẫu M5 khi
10% silicafume được sử dụng để thay thế xi măng, với k từ 1,1 đến 1,29. Hình 8 cũng cho thấy rằng
69
Chính, N. V., Thuật, Đ. C. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
sự khác biệt cường độ chịu nén giữa hai môi trường dưỡng hộ k tăng theo tuổi của bê tông đặc biệt
sau 28 ngày, điều đó có nghĩa là với bê tông dưỡng hộ trong môi trường nước, cường độ sẽ tiếp tục
phát triển ở tuổi lâu dài trong khi bê tông dưỡng hộ trong không khí sự phát triển cường độ rất bé sau
28 ngày.
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2020 
13 
nén bê tông tại 28 ngày, với cường độ lần lượt là 31,85 MPa và 33,13 MPa đạt 106% 
và 110% cường độ mẫu đối chứng M1 (30,12 MPa). Cơ chế của sự gia tăng cường độ 
khi silicafume được sử dụng thay thế xi măng ở trường hợp này tương tự như được giải 
thích ở Mục 3.3a và phù hợp với các nghiên cứu trước đó [26, 34]. Mặc dù tất cả các 
mẫu bê tông dưỡng hộ môi trường không khí có cường độ chịu nén giảm so với dưỡng 
hộ trong môi trường nước nhưng xét các mẫu cùng môi trường dưỡng hộ không khí, 
10% silicafume góp phần tăng cường độ chịu nén so với mẫu đối chứng. Do đó có thể 
thấy môi trường dưỡng hộ có ảnh hưởng nhiều đến sự phát triển cường độ chịu nén của 
bê tông có silicafume trong thành phần cấp phối. 
Tương tự như nhóm mẫu dưỡng hộ trong nước, xu hướng tương tự cũng diễn ra 
cho cường độ chịu nén của các mẫu bê tông tại 56 và 90 ngày. Tại 90 ngày cường độ 
chịu nén của các mẫu M2 (20% tro bay); M3 (10% tro bay và 10% silicafume), M4 
(20% silicafume), M5 (10%silicafume) và M6 (5% silicafume) lần lượt là 23,63MPa, 
26,1 MPa, 24,48 MPa, 34,2 MPa, 35,53 MPa đạt tương ứng 71%, 79%, 74%, 103% và 
107% so với mẫu đối chứng M1 (33,08 MPa). So với việc dưỡng hộ trong nước thì 
cường độ chịu nén các mẫu bê tông dưỡng hộ trong không k í chỉ tăng đến 28 ngày, 
sau đó dường như tăng rất bé hoặc không đổi đến 90 ngày tuổi. 
c. Quan hệ giữa môi trường dưỡng hộ và cường độ chịu nén của bê tông 
 𝐻ệ	𝑠ố	𝑘 = Cường	độ	chịu	nén	bê	tông	ngâm	nướcCường	độ	chịu	nén	bê	tông	trong	không	khí 
Hình 8. Tỉ lệ cường độ chịu nén của bê tông dưỡng hộ trong hai môi trường nước và 
không khí 
Hệ số tỉ lệ k giữa cường độ chịu nén của bê tông dưỡng hộ trong nước và bê tông 
dưỡng hộ trong không khí tại các thời điềm thí nghiệm đến 90 ngày được trình bày tại 
Hình 8. Tổng thể, cường độ của tất cả các mẫu bê tông có và không có tro bay hay 
silicafume thay thế xi măng khi được dưỡng hộ trong nước lớn hơn so với các mẫu bê 
tông tương ứng dưỡng hộ trong môi trường không khí. Trong tất cả các trường hợp, hệ 
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
0 20 40 60 80 100
H
ệ 
số
 k
Tuổi (ngày)
M1(100,0,0) M2(80,20,0) M3(80,10,10)
M4(80,0,20) M5(90,0,10) M6(95,0,5)
Hệ số k =
Cường độ chịu nén bê tông ngâm nước
Cường độ chịu nén bê tông trong không khí
Hình 8. Tỉ lệ cường độ chịu nén của bê tông dưỡng hộ trong hai môi trường nước và không khí
4. Kết luận
Các kết luận chính được rút ra từ các kết quả nghiên cứu trong bài báo này bao gồm:
- Tro bay làm tăng độ sụt trong khi silicafume làm giảm độ sụt của bê tông.
- Silicafume làm giảm khối lượng thể tích của bê tông.
- Trong cả hai môi trường dưỡng hộ thì 20% tro bay thay thế xi măng làm giảm cường độ chịu
nén của bê tông tại thời điểm khảo sát ở 90 ngày, tuy nhiên cường độ vẫn tiếp tục phát triển theo thời
gian. Silicafume góp phần tăng cường độ chịu nén bê tông khi được thay thế xi măng ở một tỉ lệ khối
lượng thích hợp từ 5-10% và phụ thuộc vào môi trường dưỡng hộ. Sự kết hợp giữa silicafume và tro
bay góp phần tăng cường độ chịu nén so với bê tông chỉ có tro bay và silicafume riêng lẻ thay thế xi
măng.
- Các mẫu bê tông dù có hay không có tro bay, silicafume đều có cường độ chịu nén tiếp tục tăng
sau 28 ngày đến thời điểm khảo sát 90 ngày khi được dưỡng hộ trong nước. Ngược lại, cường độ chịu
nén các mẫu bê tông dưỡng hộ trong không khí chỉ tăng đến 28 ngày, sau đó tăng không đáng kể.
- Cường độ của bê tông có và không có tro bay hay silicafume thay thế xi măng khi được dưỡng
hộ trong nước lớn hơn so với các mẫu bê tông tương ứng dưỡng hộ trong môi trường không khí. Hệ
số tỉ lệ k giữa cường độ chịu nén khi dưỡng hộ trong nước và trong không khí dao động trong khoảng
từ 1,2 đến 1,7.
- Sự khác biệt về cường độ chịu nén lớn nhất giữa hai môi trường dưỡng hộ là khi 20% tro bay
thay thế xi măng, với k = 1,36–1,69. Sự khác biệt nhỏ nhất khi 10% silicafume được sử dụng để thay
thế xi măng, với k = 1,1–1,29.
Tài liệu tham khảo
[1] ACI 234R-96 (2000). Guide for the use of silica fume in concrete. American Concrete Institute, Detroit.
70
Chính, N. V., Thuật, Đ. C. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
[2] Thang, N. C., Tuan, N. V., Hanh, P. H. (2018). Ảnh hưởng của phụ gia khoáng đến khả năng ăn mòn cốt
thép trong bê tông chất lượng siêu cao. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD)-ĐHXD, 12
(2):86–91.
[3] Davis, R. E., Carlson, R. W., Kelly, J. W., Davis, H. E. (1937). Properties of cements and concretes
containing fly ash. Proceedings American Concrete Institute, 33(5):577–612.
[4] Helmuth, R. (1987). Fly ash in cement and concrete. Portland Cement Association, Skokie, III.
[5] Malhotra, V. M., Ramezanianpour, A. A. (1994). Fly ash in concrete. second edition, CANMET, Ottawa.
[6] ACI 232.2R-96 (1996). Use of fly ash in concrete. American Concrete Institute, Detroit.
[7] Tuấn, N. V., Thắng, N. C., Hanh, P. H. (2015). Nghiên cứu chế tạo bê tông cường độ siêu cao sử dụng
phụ gia khoáng thay thế một phần xi măng ở Việt Nam hướng tới phát triển bền vững. Tạp chí Khoa học
Công nghệ Xây dựng (KHCNXD)-ĐHXD, 9(2):11–18.
[8] Lâm, N. T., Khánh, Đ. Đ. (2015). Độ bền sulfat của xi măng póc lăng hỗn hợp sử dụng phụ gia khoáng
tro bay. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD)-ĐHXD, 9(2):34–39.
[9] Mehta, P. K. (2004). High-performance, high-volume fly ash concrete for sustainable development. Pro-
ceedings of the International Workshop on Sustainable Development and Concrete Technology, Iowa State
University Ames, IA, USA, 3–14.
[10] Corral, R., Arredondo, S., Almaral, J., Gómez, J. (2013). Chloride corrosion of embedded reinforced steel
on concrete elaborated from recycled coarse aggregates and supplementary cement materials. Revista
Ingeniería de Construcción, 28(1):21–35.
[11] Nguyen, C. V., Lambert, P., Bui, V. N. (2020). Effect of locally sourced pozzolan on corrosion resistance
of steel in reinforced concrete beams. International Journal of Civil Engineering, 1–12.
[12] Nguyen, C. V., Lambert, P., Tran, Q. H. (2019). Effect of Vietnamese fly ash on selected physical prop-
erties, durability and probability of corrosion of steel in concrete. Materials, 12(4):593.
[13] Nguyễn, V. C., Đặng, V. M. (2019). Ảnh hưởng của tro bay nhiệt điện Duyên Hải đến cường độ chịu nén
và khả năng chống thấm của bê tông. Tạp chí Khoa học Công nghệ Đại học Đà Nẵng, 17:11–14.
[14] Fraay, A. L. A., Bijen, J. M., De Haan, Y. M. (1989). The reaction of fly ash in concrete a critical
examination. Cement and Concrete Research, 19(2):235–246.
[15] Zemajtis, J. Z. Role of concrete curing. PCA America’s Cement Manufacturers.
[16] James, T., Malachi, A., Gadzama, E. W., Anametemok, A. (2011). Effect of curing methods on the
compressive strength of concrete. Nigerian Journal of Technology, 30(3):14–20.
[17] Wedatalla, A. M. O., Jia, Y., Ahmed, A. A. M. (2019). Curing effects on high-strength concrete properties.
Advances in Civil Engineering, 2019.
[18] Zeyad, A. M. (2019). Effect of curing methods in hot weather on the properties of high-strength concretes.
Journal of King Saud University-Engineering Sciences, 31(3):218–223.
[19] Aldea, C.-M., Young, F., Wang, K., Shah, S. P. (2000). Effects of curing conditions on properties of
concrete using slag replacement. Cement and Concrete Research, 30(3):465–472.
[20] Mohamed, H. A. (2011). Effect of fly ash and silica fume on compressive strength of self-compacting
concrete under different curing conditions. Ain Shams Engineering Journal, 2(2):79–86.
[21] Kim, J. K., Han, S. H., Song, Y. C. (2002). Effect of temperature and aging on the mechanical properties
of concrete: Part I. Experimental results. Cement and Concrete Research, 32(7):1087–1094.
[22] TCVN 7570:2006. Cốt liệu cho bê tông và vữa – Yêu cầu kỹ thuật. Bộ Khoa học và Công nghệ, Việt
Nam.
[23] TCVN 6260:2009. Xi măng Pooc lăng hỗn hợp - Yêu cầu kỹ thuật. Bộ Khoa học và Công nghệ, Việt
Nam.
[24] TCVN 10302:2014. Phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tông, vữa xây và xi măng. Bộ Khoa học và
Công nghệ, Việt Nam.
[25] TCVN 8827:2011. Phụ gia khoáng hoạt tính cao dùng cho bê tông và vữa - ilicafume và tro trấu nghiền
mịn. Bộ Khoa học và Công nghệ, Việt Nam.
[26] PCA Committee (2002). Design and Control of Concrete Mixtures, Chapter 3: Fly Ash, Slag, Silica Fume,
and Natural Pozzolans. EB001.
[27] TCVN 3106:1993. Hỗn hợp bê tông nặng - Phương pháp thử độ sụt. Bộ Khoa học và Công nghệ, Việt
71
Chính, N. V., Thuật, Đ. C. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
Nam.
[28] BS EN 12390-7:2019. Testing hardened concrete- Density of hardened concrete. British Standard Insti-
tute, London.
[29] TCVN 3118:1993. Bê tông nặng – Phương pháp xác định cường độ chịu nén. Bộ Khoa học và Công
nghệ, Việt Nam.
[30] Arezoumandi, M., Volz, J. S. (2013). Effect of fly ash replacement level on the shear strength of high-
volume fly ash concrete beams. Journal of Cleaner Production, 59:120–130.
[31] Ajileye, F. V. (2012). Investigations on microsilica (silica fume) as partial cement replacement in concrete.
Global Journal of Research In Engineering, 12(1-E).
[32] Thomas, M. D. A. (2007). Optimizing the use of fly ash in concrete, volume 5420. Portland Cement
Association Skokie, IL.
[33]  .
[34] Raveendran, K. G., Rameshkumar, V., Saravanan, M., Kanmani, P., Sudhakar, S. (2015). Performance
of silica fume on strength and durability of concrete. International Journal of Innovative Research in
Science Engineering and Technology, 4:10162–10166.
[35] Mehta, P. K., Gjørv, O. E. (1982). Properties of portland cement concrete containing fly ash and con-
densed silica-fume. Cement and Concrete Research, 12(5):587–595.
[36] Carette, G. G., Malhotra, V. M. (1983). Mechanical properties, durability, and drying shrinkage of Port-
land cement concrete incorporating silica fume. Cement, Concrete and Aggregates, 5(1):3–13.
72