Khảo sát tối ưu thành phần của bêtông nhẹ tạo rỗng bằng hạt eps (expanded polystyrene) để sản xuất panel tường và panel sàn dùng cho công trình nhà ở lắp ghép

Science & Technology Development, Vol 13, No.K3- 2010 
Trang 14 
KHẢO SÁT TỐI ƯU THÀNH PHẦN CỦA BÊTÔNG NHẸ TẠO RỖNG BẰNG HẠT 
EPS (EXPANDED POLYSTYRENE) ĐỂ SẢN XUẤT PANEL TƯỜNG VÀ PANEL 
SÀN DÙNG CHO CÔNG TRÌNH NHÀ Ở LẮP GHÉP 
Kim Huy Hoàng, Đỗ Kim Kha, Trương Văn Việt, Bùi Đức Vinh, Nguyễn Văn Chánh 
Trường Đại học Bách khoa, ĐHQG-HCM 
TÓM TẮT: Công nghệ xây dựng nhà ở bằng phương pháp lắp ghép có sử dụng các cấu kiện 
panel (hoặc tấm lớn) tường, sàn, mái làm từ bêtông nhẹ là một công nghệ xây dựng hiện đại có nhiều 
ưu điểm là thi công nhanh, giảm trọng lượng công trình nên giảm chi phí nền móng, tăng khả năng cách 
âm cách nhiệt cho công trình nên giảm chi phí điều hoà nhiệt độ, công nghệ xây dựng này đã và đang 
được dùng tại nhiều nước phát triển và đặc biệt thích hợp để ứng dụng tại Việt Nam. Bài viết này trình 
bày kết quả nghiên cứu chế tạo bêtông nhẹ chất lượng cao trên cơ sở nâng cao cường độ bêtông nền và 
hình thành cấu trúc rỗng tối ưu cho bêtông nhẹ tạo rỗng bằng hạt EPS (expanded polystyrene bead), để 
hướng đến việc chế tạo các panel tường, panel sàn, panel mái nhẹ nhưng đạt các yêu cầu kỹ thuật sử 
dụng cho công trình nhà ở lắp ghép. Kết quả nghiên cứu cho thấy đã chế tạo được bê tông nhẹ EPS có 
khối lượng thể tích 875 - 1150 kg/m3 và cường độ nén 7.5 - 15 MPa cho phép sản xuất panel tường, chế 
tạo được bê tông nhẹ EPS có khối lượng thể tích 1275 kg/m3 và cường độ nén đến 20 MPa cho phép sản 
xuất panel sàn. 
Từ khóa: bê tông nhẹ, hạt EPS, nhà lắp ghép, cấu trúc rỗng tổ ong 
1.ĐẶT VẤN ĐỀ [8] 
Trong công trình nhà thấp và cao tầng, 
việc xây dựng các tường bao che, tường ngăn 
bằng vật liệu gạch rỗng đất sét nung và vữa cát 
ximăng portland thì mất nhiều thời gian và 
nhân công, ngoài ra, công nghệ sản xuất gạch 
rỗng đất sét nung thì không thân thiện môi 
trường vì khai thác đất sét làm mất đất canh 
tác, khai thác than đá dùng làm nhiên liệu đốt 
làm cạn nguồn tài nguyên và khói thải của quá 
trình nung luyện thì gây ô nhiễm môi trường. 
Bên cạnh đó, công trình xây dựng ngày nay còn 
đòi hỏi tính cách nhiệt cách âm tốt để nâng cao 
chất lượng sống cũng như giảm chi phí điều 
hoà nhiệt độ, và vấn đề giảm trọng lượng công 
trình để giảm chi phí nền móng cũng là một 
vấn đề đang được quan tâm. 
Để giải quyết vấn đề nêu trên, phương 
pháp xây dựng lắp ghép sử dụng các cấu kiện 
panel tường, sàn, mái làm từ bêtông nhẹ là một 
công nghệ xây dựng hiện đại đáp ứng yêu cầu 
thi công nhanh, giảm trọng lượng công trình để 
giảm chi phí nền móng, tăng khả năng cách 
nhiệt cách âm cho công trình để giảm chi phí 
điều hoà nhiệt độ. 
Đối với bêtông nhẹ, mâu thuẫn cơ bản là 
khối lượng thể tích nhỏ thì cường độ không thể 
cao, do đó, lựa chọn khối lượng thể tích có xét 
TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 13, SỐ K3 - 2010 
Trang 15 
đến khả năng chịu lực sao cho phù hợp với 
mục đích sử dụng là vấn đề quan trọng. Nghiên 
cứu nâng cao độ bền cơ học và độ bền chống 
xâm thực của bêtông nhẹ là một vấn đề đang 
được quan tâm hiện nay. 
2.CHẾ TẠO BÊTÔNG NHẸ CHẤT 
LƯỢNG CAO TRÊN CƠ SỞ GIA TĂNG 
CƯỜNG ĐỘ BÊTÔNG NỀN VÀ HÌNH 
THÀNH CẤU TRÚC RỖNG TỐI ƯU 
[1][3][4][8] 
2.1.Yêu cầu về đặc tính của bêtông nhẹ 
được nghiên cứu chế tạo 
Hiện nay, tường xây tô sử dụng vật liệu 
gạch rỗng đất sét nung và vữa cát ximăng 
portland có khối lượng thể tích trong khoảng 
1200 kg/m3 và cường độ của gạch rỗng đất sét 
nung theo tiêu chuẩn không nhỏ hơn 3.5 MPa; 
bêtông làm sàn (hoặc mái) đổ toàn khối của 
nhà dân dụng có khối lượng thể tích trung bình 
là 2400 kg/m3 và cường độ nén phổ biến là 20 
– 25 MPa (xác định theo tiêu chuẩn) tương ứng 
cường độ nén dùng tính toán kết cấu là 9 – 11 
MPa. Do đó, yêu cầu đặt ra đối với bêtông nhẹ 
được nghiên cứu chế tạo là: 
 Đối với bêtông nhẹ dùng làm panel 
tường: khối lượng thể tích chỉ được đến khoảng 
800 – 1000 kg/m3 và cường độ nén không nhỏ 
hơn 3.5 MPa. 
 Đối với bêtông nhẹ dùng làm panel 
sàn (hoặc mái): khối lượng thể tích chỉ được 
đến khoảng 1200 – 1500 kg/m3 và cường độ 
nén không nhỏ hơn 15 MPa. 
2.2.Tạo rỗng cho bêtông nhẹ bằng hạt 
EPS – một phương pháp tạo rỗng thích hợp 
để nâng cao độ bền cơ học của bêtông nhẹ 
trên cơ sở gia tăng cường độ bêtông nền và 
hình thành cấu trúc rỗng tối ưu. 
Về cơ bản, bêtông nhẹ gồm bêtông nền và 
lổ rỗng lớn nhìn thấy được bằng mắt thường. 
Tính chất của bêtông nhẹ phụ thuộc vào tính 
chất của bêtông nền và cấu trúc rỗng được tạo 
thành (tổng thể tích rỗng, hình dạng và kích 
thước lổ rỗng, mật độ và sự phân bố lổ rỗng). 
Có thể thấy rằng, nếu xét ở cùng một cấu trúc 
rỗng thì sự gia tăng cường độ của bêtông nền 
sẽ làm gia tăng cường độ của bêtông nhẹ; nếu 
xét ở cùng một bêtông nền và cùng một thể tích 
rỗng thì hình dạng, kích thước, mật độ và sự 
phân bố lổ rỗng sẽ ảnh hưởng đến khả năng 
chịu lực của bêtông nhẹ. 
Trên cơ sở phân tích trên, yêu cầu đặt ra 
trong nghiên cứu là phải chế tạo bêtông nền có 
cường độ càng cao càng tốt, cụ thể là cường độ 
nén của bêtông nền không nhỏ hơn 100 MPa. 
Hình 1 là sơ đồ nguyên lý chế tạo bêtông 
cường độ cao. 
Science & Technology Development, Vol 13, No.K3- 2010 
Trang 16 
Hình 1. Nguyên lý chế tạo bêtông cường độ cao 
Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài 
nước về bêtông có cường độ vượt trên 100 
MPa cho thấy loại bêtông này sử dụng một 
lượng nước nhào trộn rất thấp và hỗn hợp 
bêtông có tính dẻo dính cao, do đó không phải 
phương pháp tạo rỗng nào cũng thích hợp để 
tạo ra cấu trúc rỗng tốt nhất khi kết hợp với 
bêtông nền loại này. Phân tích chi tiết có thể 
thấy: 
 Nếu dùng phương pháp phồng nở để 
tạo rỗng: 
Theo phương pháp này, khí được đưa vào 
trong khối vật liệu bởi các phản ứng tạo khí 
xảy ra ngay trong lòng khối vật liệu nhớt dẻo 
khi nhào trộn hỗn hợp, hoặc bởi bọt kỹ thuật 
được nhào trộn chung cùng khối vật liệu nhớt 
dẻo. Chất khí thải ra trong khối vật liệu ở trạng 
thái nhớt dẻo có tác dụng tạo nên cấu trúc rỗng 
xốp. Tuy nhiên, bêtông nền có tính dẻo dính 
lớn sẽ làm cho sự xâm nhập và phân tán khí 
hoặc bọt kỹ thuật không xảy ra hoặc xảy ra 
không đồng đều trong toàn khối bêtông. Ngoài 
ra, việc khống chế lượng và kích thước bong 
bóng khí cũng không thể như ý muốn. 
 Nếu dùng phương pháp kết khối tiếp 
xúc để tạo rỗng: 
Theo phương pháp này, cấu trúc rỗng của 
vật liệu được tạo ra theo phương pháp kết khối 
các hạt hoặc sợi rời rạc tại các điểm tiếp xúc 
bằng lớp chất kết dính mỏng. Do đó, độ rỗng 
của bêtông nhẹ tạo thành rất lớn, các hạt hoặc 
sợi liên kết với nhau tại điểm tiếp xúc rất nhỏ 
bởi một màng mỏng bêtông nền, như vậy dù có 
nâng cao cường độ của bêtông nền cũng không 
nâng cao được cường độ của bêtông nhẹ sau 
cùng. 
 Nếu dùng phương pháp kết khối thể 
tích đặc để tạo rỗng: 
Theo phương pháp này, các hạt tạo rỗng 
được liên kết thành khối bởi bêtông nền có hàm 
lượng đủ lớn để chiếm toàn bộ không gian 
xung quanh. Các hạt tạo rỗng được sử dụng có 
thể là loại hạt chịu lực hoặc không chịu lực. 
GIA TĂNG CƯỜNG ĐỘ 
NỀN ĐÁ XIMĂNG 
GIA TĂNG CƯỜNG ĐỘ 
VÙNG TRUYỀN BỆ MẶT 
GIỮA CỐT LIỆU VÀ NỀN 
ĐÁ XIMĂNG 
GIA TĂNG CƯỜNG 
ĐỘ HỆ CỐT LIỆU 
GIẢM TỶ SỐ 
NƯỚC/XIMĂNG 
TĂNG LƯỢNG SẢN 
PHẨM HYDRAT HOÁ 
CÓ LỢI (C-S-H) 
CỐT LIỆU CHẤT 
LƯỢNG TỐT. 
THÀNH PHẦN HẠT 
HỢP LÍ 
• PHỤ GIA SIÊU 
DẺO• BÀI TÍNH CẤP PHỐI 
TỐT
• PHỤ GIA BỘT 
KHOÁNG VÔ CƠ SIÊU 
MỊN • PP NHÀO TRỘN HỢP 
LÍ 
• XIMĂNG CHẤT LƯỢNG 
TỐT • PHỤ GIA BỘT 
KHOÁNG SIÊU MỊN 
HOẠT TÍNH 
• PP DƯỠNG HỘ THÍCH 
HỢP 
TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 13, SỐ K3 - 2010 
Trang 17 
Các hạt phồng nở có khả năng chịu lực như hạt 
keramzit, peclit phồng nở, vemiculit phồng nở. 
Các hạt không chịu lực thường là các hạt chất 
dẻo chứa khí. 
Khi dùng hạt tạo rỗng là hạt nung phồng 
như keramzit, peclit thì cho phép tạo ra bêtông 
có cường độ chịu lực cao nhưng khối lượng thể 
tích thì không nhỏ vì khối lượng thể tích của 
các hạt nung phồng thì lớn, bêtông có được sau 
cùng chỉ nhẹ khi sử dụng hạt tạo rỗng với hàm 
lượng lớn, nếu xét về tính kinh tế thì không 
hiệu quả vì chi phí tạo ra các hạt nung phồng 
này cao. 
Khi dùng hạt tạo rỗng là hạt chất dẻo chứa 
khí, vì khối lượng hạt chất dẻo chứa khí nhẹ 
nên khối lượng thể tích của bêtông sau cùng sẽ 
nhỏ, khi này, hạt chất dẻo chứa khí không tham 
gia quá trình chịu lực mà chỉ có bêtông nền 
chịu, hạt chất dẻo chứa khí đóng vai trò tạo cấu 
trúc rỗng tổ ong, việc tạo ra cấu trúc rỗng có lợi 
nhất phụ thuộc vào sự phân bố các lổ rỗng tổ 
ong đó. 
Như vậy, tạo rỗng bằng phương pháp kết 
khối thể tích đặc, dùng hạt tạo rỗng là hạt chất 
dẻo chứa khí thì thích hợp cho việc nâng cao 
độ bền cơ học của bêtông nhẹ trên cơ sở nâng 
cao cường độ của bêtông nền và hình thành cấu 
trúc rỗng tối ưu. 
Loại hạt chất dẻo chứa khí được sản xuất 
và sử dụng phổ biến hiện nay là hạt EPS (còn 
gọi là expanded polystyrene beads hay hạt 
polystyrene phồng nở) là hạt tạo rỗng có nhiều 
ưu điểm: hạt EPS dạng hình cầu, không thấm 
nước, không độc hại, khối lượng thể tích hạt rất 
thấp chỉ đến khoảng 35kg/m3, được sản xuất dễ 
dàng với nhiều nhóm kích thước hạt khác nhau 
nên khi đưa hạt EPS vào hỗn hợp bêtông dẻo 
dính có lượng nước nhào trộn thấp thì việc tạo 
hình không gặp khó khăn, cho phép đưa hạt 
EPS vào với hàm lượng lớn; đặc biệt, việc tạo 
ra các cấu trúc rỗng tổ ong khác nhau có thể 
được thực hiện dễ dàng bởi sự phối hợp nhiều 
cấp hạt EPS. Hình 2 là nguyên lý tạo hạt EPS 
và cấu trúc của hạt EPS nhìn dưới kính hiển vi, 
quan sát cho thấy hạt EPS có cấu trúc rỗng xốp 
lớn với các màng polymer bên trong, nên hạt 
EPS không thấm hút nước, đảm bảo lượng 
nước nhào trộn hỗn hợp bêtông không bị thấm 
hút mất vào hạt EPS. 
Để bêtông nhẹ EPS có khối lượng thể tích 
đến khoảng 1200 kg/m3 khi khối lượng thể tích 
của bêtông nền trong khoảng 2400 kg/m3 thì 
tổng thể tích hạt EPS trong bêtông không thể 
nhỏ hơn 50%. Với lượng hạt EPS tạo rỗng 
không nhỏ hơn 50% tổng thể tích bêtông thì 
tổng diện tích bề mặt của hạt EPS sẽ lớn; nếu 
hỗn hợp bêtông nền có cường độ cao nhưng 
không có tính công tác tốt thì hỗn hợp bêtông 
EPS sẽ khó tạo hình, do đó, việc gia tăng tính 
công tác cho hỗn hợp bêtông nền là cần thiết, 
nguyên lý chế tạo bêtông tự đầm sẽ giúp thực 
hiện điều này. Nguyên lý cơ bản hướng tới việc 
chế tạo bêtông tự đầm là: 
 Giới hạn hàm lượng cốt liệu thô và gia 
tăng hàm lượng bột để tăng bề dày lớp bột bao 
bọc các hạt cốt liệu từ đó tăng khả năng lăn 
trượt của các hạt cốt liệu, nghĩa là tăng tính 
công tác cho hỗn hợp bêtông. 
 Khi hàm lượng bột mịn gia tăng thì tỷ 
diện tích bề mặt hạt mịn gia tăng, cần phải 
Science & Technology Development, Vol 13, No.K3- 2010 
Trang 18 
dùng một lượng nước lớn cho nhào trộn, dẫn 
tới suy giảm cường độ, để khắc phục điều này, 
phụ gia siêu dẻo được sử dụng với hàm lượng 
cao để giảm tối đa lượng nước nhào trộn. 
Hình 2. Nguyên lý tạo hạt EPS và cấu trúc hạt EPS nhìn dưới kính hiển vi 
3.NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 
[2][5][6][7][8] 
3.1.Nguyên vật liệu sử dụng 
Dựa theo nguyên lí chế tạo bêtông nhẹ 
EPS chất lượng cao trên cơ sở nâng cao cường 
độ bêtông nền và hình thành cấu trúc rỗng tối 
ưu đã trình bày, hệ nguyên liệu sử dụng trong 
nghiên cứu gồm có: 
 Ximăng Portland có cường độ tuổi 28 
ngày là 54.3 MPa, khối lượng riêng là 3.10 
g/cm3, độ mịn blaine là 3410cm2/g. Kí hiệu C. 
 Bột khoáng vô cơ siêu mịn hoạt tính là 
bột silica fume có khối lượng riêng là 2.2 
g/cm3, cỡ hạt trung bình đến 1 micromet, chỉ số 
hoạt tính theo cường độ là 1.2. Kí hiệu SF. 
 Bột khoáng vô cơ siêu mịn loại 1 có 
khối lượng riêng 2.65 g/cm3, cỡ hạt trung bình 
đến 30 micromet. Kí hiệu FP1. 
 Bột khoáng vô cơ siêu mịn loại 2 có 
khối lượng riêng 2.70 g/cm3, cỡ hạt trung bình 
đến 1 micromet. Kí hiệu FP2. 
 Phụ gia siêu dẻo gốc polycarboxylate, 
tỷ trọng 1.05 ± 0.02 (g/ml). Kí hiệu SP. 
 Cốt liệu nhỏ, nhóm hạt từ 0.16 – 5 
mm, là cát sông có khối lượng riêng 2.63 
g/cm3. Kí hiệu S 
 Hạt EPS sử dụng trong nghiên cứu 
gồm 3 nhóm hạt: 
o Nhóm EPS 1: Đường kính hạt từ 1.5mm 
đến 2.5mm. Khối lượng thể tích của hạt là 30 
kg/m3, khối lượng thể tích đổ đống là 18.1 
kg/m3. 
TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 13, SỐ K3 - 2010 
Trang 19 
o Nhóm EPS 2: Đường kính hạt từ 2.5mm 
đến 4.5mm. Khối lượng thể tích của hạt là 
22.15 kg/m3, khối lượng thể tích đổ đống là 
13.4 kg/m3. 
o Nhóm EPS 3: Đường kính hạt từ 4.5mm 
đến 8mm. Khối lượng thể tích của hạt là 16.31 
kg/m3, khối lượng thể tích đổ đống là 9.2 
kg/m3. 
 Nước nhào trộn là nước sạch đúng 
theo tiêu chuẩn nước dùng cho bêtông, ximăng. 
3.2.Bài toán cấp phối bêtông 
Nguyên lý chung của bài toán thành phần 
bêtông là tổng thể tích đặc của nguyên liệu sử 
dụng luôn là 1 đơn vị thể tích (lý thuyết thể tích 
tuyệt đối). 
Đối với bêtông nền, bài toán cấp phối 
thành phần là: 
VAggregate + VPaste = Va + Vp = 1000 lít 
aSPaWaFPaFPaSFaC
p
SPWFPFPSFCV γγγγγγ +++++= 21
21
aS
a
SV γ= 
Đối với bêtông EPS, bài toán cấp phối 
thành phần là: 
Vmatrix + Vhạt EPS = 1000 lít 
221
321
aEPSaEPSaEPS
hatEPS
EPSEPSEPSV γγγ ++= 
Trong đó: 
- Vaggregate = Va: thể tích đặc của cốt 
liệu trong hỗn hợp bêtông. 
- Vpaste = Vp: thể tích hồ trong hỗn hợp 
bêtông. 
- Vmatrix: thể tích của bêtông nền. 
- Vhạt EPS: tổng thể tích hạt EPS tham gia 
tạo rỗng. 
- C, γaC: khối lượng và khối lượng riêng 
của ximăng. 
- SF, γaSF: khối lượng và khối lượng riêng 
của silica fume. 
- FP1, γaFP1: khối lượng và khối lượng 
riêng của bột vô cơ siêu mịn lấp đầy loại 1. 
- FP2, γaFP2: khối lượng và khối lượng 
riêng của bột vô cơ siêu mịn lấp đầy loại 2. 
- S, γaS: khối lượng và khối lượng riêng 
của cát. 
- W, γaW: khối lượng và khối lượng riêng 
của nước. 
- SP, γaSP: khối lượng và khối lượng riêng 
của phụ gia siêu dẻo. 
- EPS1, γaEPS1: khối lượng và khối lượng 
thể tích của hạt EPS1 
- EPS2, γaEPS2: khối lượng và khối lượng 
thể tích của hạt EPS2 
- EPS3, γaEPS3: khối lượng và khối lượng 
thể tích của hạt EPS3 
3.3.Khảo sát cấp phối bêtông nền có 
tính tự đầm và cường độ cao thích hợp với 
việc tạo rỗng bằng hạt EPS với hàm lượng 
lớn 
Tính công tác của hỗn hợp bêtông nền 
được đánh giá qua độ chảy xoè Heagerman 
theo tiêu chuẩn EN 459-2. Hình 3 là thí nghiệm 
độ chảy xoè Haegermann dùng cho bêtông tự 
đầm chỉ có cốt liệu nhỏ, cho phép tiết kiệm vật 
liệu và thời gian thí nghiệm. Đường kính của 
hình tròn do bêtông chảy ra sau khi rút côn là 
một thước đo cho khả năng chảy lấp đầy của 
Science & Technology Development, Vol 13, No.K3- 2010 
Trang 20 
bêtông, đường kính hình tròn từ 24.5 cm là 
bêtông có tính tự chảy tốt. 
Cường độ chịu nén của đá bêtông nền 
được xác định theo tiêu chuẩn ASTM C-39. 
Mỗi cấp phối bêtông nền được thử nén trên 
mẫu trụ tròn DxH = 75x150 (mm) và mẫu trụ 
tròn DxH = 100x200 (mm). Điều kiện dưỡng 
hộ mẫu là: sau khi đúc mẫu, tĩnh định mẫu 
trong khuôn 24 giờ, sau đó tháo mẫu khỏi 
khuôn và dưỡng hộ mẫu trong điều kiện nhiệt 
ẩm ở 800C trong 48 giờ. 
Hình 3. Thí nghiệm chảy xoè Haegermann dùng xác định tính tự đầm của hỗn hợp bêtông nền 
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến tính tự 
đầm và cường độ nén của bêtông nền và 
khoảng biến thiên được khảo sát là: 
 Tỷ số W/ (C + SF) = 0.200 ÷ 0.225. 
 Tỷ số Vpaste/Vaggregate = 550/450 
÷500/500. 
 Loại và hàm lượng bột khoáng vô cơ 
siêu mịn lấp đầy (loại 1 và loại 2) 
Các yếu tố sau không thay đổi trong quá 
trình khảo sát là: 
 SF/C = 0.150 
 FP = FP1 + FP2 = 20%C 
 SP = (2%)(C+SF+FP) 
Bảng 1. Kết quả khảo sát tính công tác và cường độ nén của các cấp phối bêtông nền 
Tên cấp phối C
SF
C
FP
P
SP
SFC
W
+
AGGRE
PASTE
V
V
Độ chảy xoè 
Haegerman 
(cm) 
Cường độ nén 
của bêtông nền 
(MPa) 
(FP1) I-1 0.15 0.20 0.02 0.200 525/475 16.5 111.1 
(FP2) I-1 0.15 0.20 0.02 0.200 525/475 27.8 114.8 
(FP1) I-2 0.15 0.20 0.02 0.225 525/475 29.3 106.1 
(FP2) I-2 0.15 0.20 0.02 0.225 525/475 31.8 113.6 
(FP1) II-1 0.15 0.20 0.02 0.200 550/450 21.0 112.1 
(FP2) II-1 0.15 0.20 0.02 0.200 550/450 30.3 109.1 
(FP1) II-2 0.15 0.20 0.02 0.225 550/450 30.4 110.6 
(FP2) II-2 0.15 0.20 0.02 0.225 550/450 33.4 107.5 
(FP1)(FP2) I-1 0.15 0.20 0.02 0.200 525/475 25.1 116.2 
TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 13, SỐ K3 - 2010 
Trang 21 
(FP1)(FP2) I-2 0.15 0.20 0.02 0.225 525/475 30.0 115.5 
(FP1)(FP2) II-1 0.15 0.20 0.02 0.200 550/450 26.5 112.5 
(FP1)(FP2) II-2 0.15 0.20 0.02 0.225 550/450 32.1 114.6 
(FP1)(FP2) III-1 0.15 0.20 0.02 0.200 500/500 20.4 118.2 
(FP1)(FP2) III-2 0.15 0.20 0.02 0.225 500/500 28.2 115.1 
*Ghi chú: (FP1), (FP2), (FP1)(FP2) lần 
lượt là cấp phối bêtông nền dùng bột khoáng 
siêu mịn lấp đầy là loại 1, loại 2, loại 1 và loại 
2 kết hợp. 
Kết quả cho thấy cấp phối (FP1)(FP2)-II-2 
là cấp phối có tính linh động tốt (độ chảy xoè 
32.1 cm) cùng với cường độ chịu nén cao 
(114.6 MPa), do đó, cấp phối (FP1)(FP2)-II-2 
được chọn sử dụng làm cấp phối bêtông nền 
cho giai đoạn nghiên cứu tiếp theo. 
3.4.Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng 
và thành phần hạt EPS đến việc tạo thành 
cấu trúc rỗng tối ưu cho bêtông nhẹ EPS 
Giai đoạn khảo sát này gồm khảo sát sơ bộ 
ảnh hưởng của hàm lượng và thành phần hạt 
EPS đến cường độ cơ học và khối lượng thể 
tích của bêtông EPS để có các thông tin ban 
đầu về khoảng biến thiên của các yếu tố ảnh 
hưởng và để có một nhận xét tổng quát, từ đó, 
xây dựng mô hình mô phỏng sự ảnh hưởng của 
hàm lượng và thành phần hạt EPS đến cường 
độ cơ học và khối lượng thể tích của bêtông 
EPS. Để xây dựng mô hình mô phỏng tác động 
của hàm lượng và thành phần hạt EPS đến 
cường độ của bêtông EPS, nghiên cứu đã sử 
dụng lý thuyết quy hoạch thực nghiệm để lên 
kế hoạch thực nghiệm và xử lý số liệu. 
Khối lượng thể tích của đá bêtông nhẹ 
EPS được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 
3115 – 1993. Cường độ chịu nén của đá bêtông 
nhẹ EPS được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 
3118 – 1993. Mỗi cấp phối bêtông nền được 
thử nén trên mẫu lập phương 150x150x150 
(mm). Điều kiện dưỡng hộ mẫu là: sau khi đúc 
mẫu, tĩnh định mẫu trong khuôn 24 giờ, sau đó 
tháo mẫu khỏi khuôn và dưỡng hộ mẫu trong 
điều kiện nhiệt ẩm ở 800C trong 48 giờ. 
Hình 4. Dưỡng hộ nhiệt ẩm bêtông EPS ở 800C trong 48 giờ 
Science & Technology Development, Vol 13, No.K3- 2010 
Trang 22 
3.4.1.Khảo sát sơ bộ ảnh hưởng của hàm lượng và thành phần hạt EPS đến khối lượng thể 
tích và cường độ của bêtông nhẹ EPS 
Bảng 2. Kết quả khảo sát sơ bộ về sự ảnh hưởng của hàm lượng và thành phần hạt EPS đến khối lượng 
thể tích và cường độ nén của bêtông EPS. 
Sự phối hợp của các nhóm hạt 
EPS trong hỗn hợp EPS (% thể 
tích) 
Cấp phối 
bêtông EPS 
Tổng thể tích hạt 
EPS trong bêtông 
(% thể tích) 
EPS 1 EPS 2 EPS 3 
Khối lượng thể 
tích của bêtông 
EPS (kg/m3) 
Cường độ 
chịu nén của 
bêtông EPS 
(MPa) 
50-1 100 0 0 1292 11.5 
50-2 0 100 0 1267 13.6 
50-3 0 0 100 1233 12.5 
50-12 50 50 0 1306 13.6 
50-23 0 50 50 1196 12.9 
50-13 50 0 50 1275 15.2 
50-123 
50 
33.3 33.3 33.3 1275 13.3 
55-1 100 0 0 1161 9.9 
55-2 0 100 0 1161 11.2 
55-3 0 0 100 1115 10.1 
55-12 50 50 0 1155 10.3 
55-23 0 50 50 1067 10.0 
55-13 50 0 50 1153 11.6 
55-123 
55 
33.3 33.3 33.3 1144 11.4 
60-1 100 0 0 1038 6.4 
60-2 0 100 0 1036 7.1 
60-3 0 0 100 989 6.9 
60-12 50 50 0 989 6.9 
60-23 0 50 50 1003 9.0 
60-13 50 0 50 1026 7.8 
60-123 
60 
33.3 33.3 33.3 1012 8.3 
65-1 100 0 0 895 4.8 
65-2 0 100 0 897 5.3 
65-3 0 0 100 839 4.8 
65-12 50 50 0 827 4.8 
65-23 0 50 50 839 5.4 
65-13 50 0 50 892 6.2 
65-123 
65 
33.3 33.3 33.3 876 5.4 
TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 13, SỐ K3 - 2010 
Trang 23 
Kết quả thực nghiệm được trình bày ở 
bảng 2 cho thấy tổng thể tích hạt EPS tham gia 
tạo rỗng khi thay đổi trong phạm vi từ 50% đến 
65% thì cho phép tạo ra bêtông EPS có khối 
lượng thể tích của bêtông EPS thay đổi từ 866 
kg/m3 đến 1263 kg/m3 và cường độ nén thấp 
nhất đạt 4.5 Mpa. Kết quả thực nghiệm cũng 
cho thấy bêtông được tạo rỗng bởi duy nhất 1 
nhóm hạt EPS thì cường độ của bêtông EPS 
thấp hơn so với bêtông tạo rỗng bởi nhiều 
nhóm hạt EPS kết hợp, như vậy, sự phối hợp 
của các nhóm hạt EPS đã tạo ra cấu trúc rỗng 
tổ ong khác nhau và cho phép hướng đến một 
cấu trúc rỗng tổ ong tốt nhất để nâng cao cường 
độ của bêtông nhẹ EPS. 
Đồ thị ở hình 5 thể hiện mối tương quan tỷ 
lệ nghịch giữa khối lượng thể tích của bêtông 
EPS và tổng thể tích hạt EPS tham gia tạo rỗng. 
TÖÔNG QUAN GIÖÕA TOÅNG THEÅ TÍCH HAÏT EPS TAÏO ROÃNG VAØ
 KHOÁI LÖÔÏNG THEÅ TÍCH CUÛA BEÂTOÂNG EPS
y = -26.286x + 2581.4
R2 = 0.9608
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
45 50 55 60 65 70
TOÅNG THEÅ TÍCH HAÏT EPS THAM GIA TAÏO ROÃNG (%)
K
H
O
ÁI L
Ö
Ô
ÏN
G
 T
H
EÅ
 T
ÍC
H
 B
EÂ
TO
ÂN
G
EP
S 
(k
g/
m
3)
TÖÔNG QUAN GIÖÕA TOÅNG THEÅ
TÍCH HAÏT EPS TAÏO ROÃNG VAØ KHOÁI
LÖÔÏNG THEÅ TÍCH CUÛA BEÂTOÂNG EPS
Linear (TÖÔNG QUAN GIÖÕA TOÅNG
THEÅ TÍCH HAÏT EPS TAÏO ROÃNG VAØ
KHOÁI LÖÔÏNG THEÅ TÍCH CUÛA
BEÂTOÂNG EPS)
Hình 5. Tương quan giữa khối lượng thể tích của bêtông EPS và tổng thể tích hạt EPS tạo rỗng 
3.4.2.Xây dựng mô hình mô phỏng ảnh 
hưởng của hàm lượng và thành phần hạt 
EPS đến cường độ của bêtông nhẹ EPS 
Gọi V1, V2, V3 lần lượt là thể tích của các 
nhóm hạt EPS1, EPS2 và EPS3 tham gia tạo 
rỗng, ảnh hưởng của hàm lượng và thành phần 
hạt EPS đến cường độ của bêtông nhẹ EPS 
được thể hiện thông qua các biến và khoảng 
biến thiên của các biến như sau : 
 Tổng thể tích hạt EPS tham gia tạo rỗng, 
thể hiện qua tỷ số: 
 Z1 = 65.050.0321 ÷=++
ngEPShonhopbetoV
VVV
 Thể tích EPS3 tham gia tạo rỗng, thể 
hiện qua tỷ số: 
 Z2 = 9.01.0
321
3 ÷=++ VVV
V
 Thể tích EPS1 và EPS2 tham gia tạo 
rỗng, thể hiện qua tỷ số: 
 Z3 = 903.0097.0
21
1 ÷=+VV
V
Science & Technology Development, Vol 13, No.K3- 2010 
Trang 24 
Dựa theo kết quả khảo sát sơ bộ có thể 
thấy sự phối hợp của các nhóm hạt có ảnh 
hưởng phi tuyến đối với cường độ nén, do đó 
mô hình bậc nhất được bỏ qua, tiến hành khảo 
sát hàm mục tiêu cường độ nén theo kế hoạch 
bậc hai trực giao. 
Bảng 3. Kết quả khảo sát của mô hình quy hoạch trực giao bậc hai, ba yếu tố 
Giá trị mã hóa Giá trị thực 
ngEPShonhopbetoV
VVV 321 ++
321
3
VVV
V
++ 21
1
VV
V
+STT x1 x2 x3 
Z1 Z2 Z3 
Cấp phối
Cường độ
chịu nén
(kgf/cm2)
1 1 1 1 0.650 0.900 0.903 QH1 55 
2 -1 1 1 0.500 0.900 0.903 QH2 110 
3 1 -1 1 0.650 0.100 0.903 QH3 48 
4 -1 -1 1 0.500 0.100 0.903 QH4 147 
5 1 1 -1 0.650 0.900 0.097 QH5 40 
6 -1 1 -1 0.500 0.900 0.097 QH6 184 
7 1 -1 -1 0.650 0.100 0.097 QH7 58 
8 -1 -1 -1 0.500 0.100 0.097 QH8 187 
9 1.215 0 0 0.666 0.500 0.500 QH9 53 
10 -1.215 0 0 0.484 0.500 0.500 QH10 151 
11 0 1.215 0 0.575 0.986 0.500 QH11 81 
12 0 -1.215 0 0.575 0.014 0.500 QH12 94 
13 0 0 1.215 0.575 0.500 0.990 QH13 108 
14 0 0 -1.215 0.575 0.500 0.010 QH14 102 
15 0 0 0 0.575 0.500 0.500 QH15 83 
Sau khi kiểm tra tính đúng đắn của 
phương trình theo các chuẩn thống kê, ta có 
phương trình hồi quy tuyến tính bậc hai mô tả 
ảnh hưởng của 3 yếu tố đến cường độ nén của 
bêtông EPS như sau: 




++−


 −++
+

 +++


 −+
+++=
321
3
21
1
21
1
2
321
21
1321
363.1541.370413.61
1000
089.1388831.2509403.497
1000
44.1107
VVV
V
VV
V
VV
V
VVV
VV
VVVVY
Dựa theo phương trình mô phỏng đã xây 
dựng, hình 6 là đồ thị mô tả sự biến thiên của 
cường độ chịu nén theo tổng thể tích hạt EPS 
trong bêtông và thành phần hạt EPS. Đồ thị 
chia làm bốn nhóm đường cong biến thiên theo 
mức độ phối hợp của nhóm hạt EPS1 và EPS2 
TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 13, SỐ K3 - 2010 
Trang 25 
(thể hiện qua tỷ số V1/(V1+V2)); mỗi nhóm 
đường cong biểu thị cho tổng thể tích hạt EPS 
trong bêtông lần lượt là 50%, 55%, 60, 65%; 
mỗi nhóm đường cong gồm 5 đường cong đơn 
lẻ biểu thị thể tích nhóm hạt EPS3 có trong 
tổng thể tích hạt EPS lần lượt là 0.1, 0.3, 0.5, 
0.7, 0.9. 
Theo đồ thị hình 6, khi tổng thể tích hạt 
EPS trong bêtông là 65% thì cường độ cao nhất 
của bêtông EPS đến 7.5 MPa và thấp nhất là 
4.0 MPa (khối lượng thể tích là 872 kg/m3 - 
tính theo phương trình mô phỏng trình bày ở đồ 
thị hình 5), khi tổng thể tích hạt EPS trong 
bêtông là 60% thì cường độ cao nhất của 
bêtông EPS đến 10.0 MPa và thấp nhất là 7.0 
MPa (khối lượng thể tích là 1004 kg/m3 - tính 
theo phương trình mô phỏng trình bày ở đồ thị 
hình 5), khi tổng thể tích hạt EPS trong bêtông 
là 55% thì cường độ cao nhất của bêtông EPS 
đến 14.5 MPa và thấp nhất là 9.5 MPa (khối 
lượng thể tích tính là 1136 kg/m3 - tính theo 
phương trình mô phỏng trình bày ở đồ thị hình 
5), khi tổng thể tích hạt EPS trong bêtông là 
50% thì cường độ cao nhất của bêtông EPS đến 
20.0 MPa và thấp nhất là 12.5 MPa (khối lượng 
thể tích là 1267 kg/m3 - tính theo phương trình 
mô phỏng trình bày ở đồ thị hình 5). 
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
V1/(V1+V2)
C
Ư
Ờ
N
G
 Đ
Ộ
 N
ÉN
 (k
gf
/c
m
2)
0.5-0.1-Z3
0.5-0.3-Z3
0.5-0.5-Z3
0.5-0.7-Z3
0.5-0.9-Z3
0.55-0.1-Z3
0.55-0.3-Z3
0.55-0.5-Z3
0.55-0.7-Z3
0.55-0.9-Z3
0.6-0.1-Z3
0.6-0.3-Z3
0.6-0.5-Z3
0.6-0.7-Z3
0.6-0.9-Z3
0.65-0.1-Z3
0.65-0.3-Z3
0.65-0.5-Z3
0.65-0.7-Z3
0.65-0.9-Z3
Hình 6. Đồ thị mô tả sự biến thiên của cường độ chịu nén theo tổng thể tích hạt EPS trong bêtông và thành phần hạt 
EPS. 
Dựa theo kết quả thực nghiệm, sử dụng 
cấp phối QH6 để làm mẫu panel sàn và cấp 
phối QH7 để làm mẫu panel tường, hình 7 và 8 
là quá trình thử tính công tác của hỗn hợp 
bêtông và đúc mẫu panel, hình 9 là panel tường 
và panel sàn làm từ cấp phối bêtông EPS QH6 
và QH7. 
Science & Technology Development, Vol 13, No.K3- 2010 
Trang 26 
Hình 7. Chế tạo panel sàn theo cấp phối bêtông nhẹ EPS QH 6, khối lượng thể tích là 1267 kg/m3, độ sụt là 6cm và 
cường độ nén 18.4 MPa, các hạt EPS phân bố rất đều trong cấu trúc. 
Hình 8. Chế tạo panel tường theo cấp phối bêtông nhẹ EPS QH 7, khối lượng thể tích là 872 kg/m3, độ sụt là 0 cm 
và cường độ nén 5.8 MPa, các hạt EPS phân bố rất đều trong cấu trúc. 
Hình 9. Panel tường và panel sàn làm từ cấp phối bêtông nhẹ EPS QH 7 và QH6, trước và sau công tác hoàn thiện 
(bả bột và lăn sơn đối với panel tường, lát gạch nền cho panel sàn) 
TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 13, SỐ K3 - 2010 
Trang 27 
4.KẾT LUẬN 
Trên cơ sở nâng cao cường độ của bêtông 
nền và tạo cấu trúc rỗng tổ ong tối ưu cho 
bêtông bằng hạt EPS, nghiên cứu đã xây dựng 
được mô hình toán mô phỏng sự ảnh hưởng 
của tổng thể tích hạt EPS và thành phần hạt 
EPS tham gia tạo rỗng đến khối lượng thể tích 
và cường độ nén của bêtông nhẹ EPS, nghiên 
cứu đã xác định được cấp phối bêtông nhẹ EPS 
đạt các yêu cầu kỹ thuật về khối lượng thể tích 
và cường độ để sản xuất panel thay thế tường 
xây bằng gạch rỗng đất sét nung và sản xuất 
panel sàn dùng cho nhà dân dụng lắp ghép. Cụ 
thể : 
 Sản xuất được panel tường từ bêtông 
EPS có khối lượng thể tích 875 kg/m3 và 
cường độ đến 7.5 MPa, hoặc từ bêtông EPS có 
khối lượng thể tích 1000 kg/m3 và cường độ 
đến 10 MPa, hoặc từ bêtông EPS có khối lượng 
thể tích 1150 kg/m3 và cường độ đến 15 MPa. 
 Sản xuất được panel sàn từ bêtông EPS 
có khối lượng thể tích 1275 kg/m3, cường độ 
đến 20 MPa. 
OPTIMIZATION MIX PROPORTION OF EXPANDED POLYSTYRENE 
LIGHTWEIGHT CONCRETE FOR MANUFACTURE WALL AND FLOOR PANELS 
OF BUILDING ASSEMBLED 
Kim Huy Hoang, Do Kim Kha, Truong Van Viet, Bui Duc Vinh, Nguyen Van Chanh 
University of Technology, VNU-HCM 
ABSTRACT: The use of prefabricated lightweight concrete panels like wall, floor, roof can help 
cut down construction cost while maintains the quality of the building. This method has been used 
effectively in many developed countries and has proved to be appropriate in Vietnam condition.This 
paper deals with fabrication expanded polystyrene (EPS) lightweight concrete panels base on increasing 
strength of mortar matrix and optimization porous structure. In this research, we studied EPS lightweight 
concrete with density of 875 - 1150 kg/m3 and compression strength of 7.5 - 15 MPa for manufacturing 
wall panels, EPS lightweight concrete with density of 1275 kg/m3 and compression strength of 20 MPa 
for manufacturing floor and roof panels. 
Key words: lightweight concrete, expanded polystyrene, porous structure, thermal insulation 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Sidney Mindess, J.Francis Young and 
David Darwin, Concrete, Second 
edition,. Pearson Education, Inc - 
Upper Saddle River, NJ 07548. 
[2]. K. Miled, R. Le Roy, K. Sab, Eps 
Lightweight Concrete Paricle Size 
Science & Technology Development, Vol 13, No.K3- 2010 
Trang 28 
Effect Modelling, The 8th 
International Conference on 
Computational Plasticity , Barcelona, 
Spanish, (2005). 
[3]. Nguyễn Như Quý, Công nghệ vật liệu 
cách nhiệt, NXB Xây dựng, Hà Nội 
(2002). 
[4]. Nguyễn Văn Phiêu, Nguyễn Văn 
Chánh, Công nghệ bê tông nhẹ, NXB 
Xây dựng, Hà Nội, (2005). 
[5]. Nguyễn Minh Tuyển, Quy hoạch thực 
nghiệm, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 
(2006). 
[6]. Trần Văn Mạnh, Lê Nguyễn Hoàng 
Anh Tuấn, Tối ưu thành phần của bê 
tông cường độ siêu cao gia cường cốt 
sợi thép phân tán sử dụng cho công 
trình chịu tải trọng tĩnh và tải trọng 
động lớn, Luận văn đại học, Đại Học 
Bách Khoa TPHCM, (2008). 
[7]. Hà Sơn Trí, Khảo sát ảnh hưởng của 
kiểu sợi và hàm lượng sợi thép đến 
ứng xử của bê tông cốt sợi thép cường 
độ siêu cao dưới tác động của tải 
trọng lặp, Luận văn đại học, Đại Học 
Bách Khoa TPHCM, (2009). 
[8]. Đỗ Kim Kha, Trương Văn Việt, Khảo 
sát tối ưu thành phần bêtông nhẹ tạo 
rỗng bằng hạt EPS để sản xuất cấu 
kiện bêtông cốt thép đúc sẵn dùng cho 
công trình nhà ở lắp ghép, Luận văn 
đại học, Đại Học Bách Khoa TPHCM, 
(2010).