Tóm tắt Luận án Nghiên cứu sử dụng Metakaolin Việt Nam để chế tạo bê tông trang trí

1 
MỞ ĐẦU 
Tính cấp thiết của đề tài 
 Bê tông trang trí (BTTT) được sử dụng trong các công trình 
xây dựng và kiến trúc, đặc biệt là các bộ phận công trình dùng để 
trang trí bề mặt ngoài như facad, sảnh tòa nhà, bề mặt quán bar, mặt 
cầu thang, các chi tiết uốn lượn (bể bơi, dòng sông lười), vỉa hè, nền 
đường  Bởi vậy các bộ phận kết cấu này yêu cầu có chất lượng cao 
và tính thẩm mỹ cao. 
 BTTT là loại bê tông vừa chịu lực vừa trang trí, do đó nó đã 
thay thế được việc sử dụng các loại gạch và đá ốp lát trong công 
trình, có thể thi công nhanh với khối lượng lớn, có độ bền cao, tiết 
kiệm chi phí cho xây dựng. Ngoài ra, BTTT còn có ưu điểm là thi 
công toàn khối nên việc bong rộp ít xảy ra. 
 Ở Việt Nam, BTTT hầu như mới chỉ giới hạn trong các sản 
phẩm dạng gạch bê tông như gạch lát nền, granitô vì nhiều nguyên 
nhân như tính năng của vật liệu chế tạo còn hạn chế, giá thành còn 
cao, công nghệ thi công chưa được phổ biến, chất lượng bề mặt trang 
trí với độ đồng màu và bền màu thấp, chưa có nhiều các nghiên cứu 
về BTTT, đặc biệt là về ảnh hưởng của điều kiện khí hậu tới chất 
lượng sản phẩm. 
 BTTT ở nước ta hiện nay có thể được chế tạo từ xi măng 
poóc lăng thông dụng hay xi măng trắng. Xi măng poóc lăng thường 
mác 30 – 40MPa được sử dụng phổ biến hơn trong sản xuất BTTT 
do giá thành thấp hơn, nhưng có hạn chế là màu tối và lượng dùng 
bột màu có thể lớn hơn. Trong quá trình sử dụng, BTTT dùng chất 
kết dính là xi măng có nhược điểm là dễ bị loang màu, dễ bị rêu mốc, 
bị bạc màu và bị mài mòn trong quá trình sử dụng do tác động của 
khí cacbonic và nước mưa. Nguyên nhân chính của các hiện tượng 
này có thể là do sự tồn tại hàm lượng kiềm Ca(OH)2 lớn trong BTTT 
và do cấu trúc rỗng của bê tông. Để khắc phục các hiện tượng này, 
BTTT không những cần có độ đặc chắc cao mà cần phải giảm hàm 
2 
lượng kiềm trong đá xi măng bằng cách sử dụng phụ gia khoáng hoạt 
tính. Giảm được hàm lượng kiềm đồng nghĩa với việc giảm quá trình 
cacbonat hóa gây xỉn màu xi măng bê tông, giảm hiện tượng thoát 
kiềm, hạn chế tác động rửa trôi kiềm của nước mưa làm bê tông 
loang màu và hạn chế sự xâm nhập của vi sinh vật gây rêu mốc. Mặt 
khác việc sử dụng phụ gia khoáng có màu trắng sẽ có tác dụng tốt 
hơn trong việc nâng cao chất lượng màu sắc của BTTT. 
 Do đó đề tài “ Nghiên cứu sử dụng Metakaolin Việt Nam 
để chế tạo bê tông trang trí ” được đặt ra có ý nghĩa về mặt khoa 
học và có khả năng ứng dụng trong điều kiện thực tế ở Việt Nam. 
 Mục đích nghiên cứu 
 Sử dụng nguồn nguyên vật liệu tại Việt Nam (MK Lâm 
Đồng, xi măng trắng Thái Bình và chất màu oxyt) để chế tạo BTTT 
mác cao (mác ≥ 60MPa). 
 Sử dụng MK để nâng cao chất lượng BTTT: giảm hiện 
tượng loang màu và xỉn màu, giảm hiện tượng rêu mốc và tăng độ 
bền màu do tác động cơ học và thời tiết. 
Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 
 Đối tượng nghiên cứu: là bê tông trang trí mác cao sử dụng 
MK Lâm Đồng, xi măng trắng PCW 40.I Thái Bình, các loại bột 
oxyt sắt Fe 2 O 3 và oxyt crôm Cr 2 O 3 . 
 Phạm vi là nghiên cứu: 
 1. Chế tạo hồ và đá xi măng màu sử dụng oxyt sắt màu đỏ 
và oxyt crôm màu xanh. 
 2. Chế tạo BTTT có độ sụt cao và mác ≥ 60MPa sử dụng làm 
lớp mặt trên cơ sở xi măng trắng PCW 40.I, bột oxyt sắt Fe 2 O 3 và 
oxyt crôm Cr 2 O 3 . 
Phƣơng pháp nghiên cứu 
Sử dụng phương pháp lý thuyết và phương pháp thực 
nghiệm, phương pháp tiêu chuẩn và phương pháp phi tiêu chuẩn. 
3 
Ý nghĩa khoa học 
 1. Sử dụng Metakaolin Lâm Đồng thay thế một phần xi 
măng trắng Thái Bình PCW40.I đã làm giảm tính kiềm và tăng 
cường độ của đá xi măng. Với mức thay thế 15% PCW40.I bằng MK 
Lâm Đồng, giá trị cường độ chịu nén của đá xi măng cao nhất ở tuổi 
28 ngày và 360 ngày, tương ứng tăng 7% và 9% và hàm lượng 
Ca(OH)2 giảm tương ứng là 65,6%. 
 2. Trên cơ sở xi măng trắng Thái Bình PCW40.I, phụ gia 
khoáng MK Lâm Đồng, phụ gia siêu dẻo ACE 388 - BASF (lượng 
dùng 1% so với CKD) và tỷ lệ N/CKD không đổi đã chế tạo được bê 
tông cường độ 60 - 70MPa với hàm lượng xi măng thấp và cường độ 
cao hơn 3- 7% tại tuổi 28 ngày. 
3. Khi sử dụng bột màu vô cơ là oxyt sắt và oxyt crôm với 
5% trong chế tạo BTTT sử dụng PCW40.I và MK Lâm Đồng có thể 
làm tăng cường độ và giảm hàm lượng kiềm phụ thuộc vào loại oxyt 
màu. 
Ý nghĩa thực tiễn 
 1. Sử dụng MK Lâm Đồng và xi măng trắng Thái Bình chế tạo 
thành công BTTT (cường độ, độ bền màu) làm tăng khả năng sử 
dụng BTTT trong điều kiện thực tế của nước ta. 
 2. Từ kết quả nghiên cứu của luận án đã thi công ứng dụng 100 
m
2
 nền xưởng thực hành tại trường CĐXD số 1 bằng BTTT mác 
60MPa . 
Những điểm mới của luận án 
 Việc sử dụng MK Lâm Đồng kết hợp với xi măng trắng Thái 
Bình PCW40.I và phụ gia siêu dẻo BASF đã nâng cao được tính bền 
màu của BTTT trong điều kiện thời tiết của Việt Nam cao hơn so với 
BTTT hiện nay (mác 30 - 40MPa, không phụ gia khoáng hoạt tính) 
nhờ hiệu ứng giảm kiềm và tăng độ đặc chắc của đá xi măng trong bê 
tông. 
Cấu trúc của luận án 
4 
Luận án gồm có 04 chương, kết luận, kiến nghị, 65 tài liệu 
tham khảo , 09 tài liệu tác giả đã công bố và 3 phụ lục. Nội dung 
chính của luận án được trình bày 121 trang với 59 bảng và 97 hình. 
Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BÊ 
TÔNG TRANG TRÍ TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 
1.1. Tình hình nghiên cứu bê tông trang trí trên thế giới và ở Việt 
Nam 
 Bê tông trang trí đã được sản xuất đầu tiên vào đầu thế kỉ 20 
(năm 1915) tại Mỹ có tên ban đầu là “ bê tông tem ” hay “ bê tông 
đóng dấu ” và người đầu tiên sản xuất ra loại bê tông này là Brad 
Bowman ở Carmel - California (Mỹ). 
Dưới đây là hình ảnh của một số công trình đạt giải thưởng 
BTTT năm 2017 trên thế giới đưa ra ở hình 1.1 [14]. 
Hình 1.1: Một số công trình tiêu biểu đạt giải thƣởng BTTT năm 2017 
 Để có thể chế tạo ra được BTTT, một số tác giả [16, 18, 19] đã 
dùng phương pháp đổ bê tông thường và sơn phủ màu lên trên bề 
mặt. Ngoài ra, phương pháp trộn hỗn hợp xi măng poóc lăng thường, 
cốt liệu, nước, phụ gia và oxyt màu cũng đã được sử dụng [15]. Kết 
5 
quả là chế tạo ra BTTT đạt được ba chỉ tiêu về: tính công tác của 
HHBT, cường độ của bê tông và hiệu quả kinh tế. Tuy nhiên, các 
phương pháp thi công này làm cho màu sắc của BTTT không được 
sáng màu. Do đó, để giải quyết vấn đề này, một số tác giả [17, 18] đã 
bước đầu khắc phục bằng cách sử dụng xi măng trắng với lí do xi 
măng trắng có thể cho màu sắc và điều chỉnh màu sắc tốt hơn rất 
nhiều khi dùng với xi măng đen. 
Do đó, xi măng trắng là một chất kết dính quan trọng cho bê 
tông kiến trúc và trang trí, nó không những đảm bảo yêu cầu về thẩm 
mỹ mà còn có thể đảm bảo các yêu cầu về cơ lí khác [21]. 
Bên cạnh xi măng trắng được sử dụng để chế tạo BTTT, cốt 
liệu màu trắng cũng đã được sử dụng [17]. Kết quả nghiên cứu đã 
cho thấy cốt liệu cũng có ảnh hưởng đến màu sắc của BTTT. Tuy 
nhiên, cốt liệu trắng rất khó tìm và giá thành cao. 
Ngoài việc sử dụng xi măng trắng và cốt liệu trắng, BTTT 
đòi hỏi cần phải có các loại phụ gia thích hợp. Với ba loại phụ gia 
khoáng puzơlan là Tro bay (FA), SilicaFume (SF), MK sử dụng, MK 
cải thiện được độ sáng của bê tông mà hai loại phụ gia trên không có 
được. Vì thế đã chọn sử dụng (520)% MK thay thế xi măng 
thường và cho thấy MK ngoài việc làm bê tông giảm sự tiết vôi trên 
bề mặt còn đem lại một số hiệu quả như cải thiện tính công tác, tăng 
độ đặc chắc và độ bền trong chế tạo BTTT. Khi dùng từ (10  15)% 
MK thay thế xi măng trắng làm BTTT sẽ cải thiện tốt tính chất bề 
mặt của nó. 
Ngoài sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính, BTTT sử dụng 
thêm phụ gia hóa học để cải thiện tính chất màu sắc. Để chế tạo 
được BTTT có nhiều màu sắc khác nhau, người ta có thể dùng thêm 
chất màu trên nền xi măng thường hoặc xi măng trắng. Chất màu sử 
dụng phải đáp ứng tiêu chuẩn ASTM C979 -10, "Tiêu chuẩn kỹ thuật 
về chất màu cho bê tông màu " [48, 49, 52]. 
6 
 Thực tế ở Việt Nam hiện nay, BTTT ngoài dạng đúc sẵn các 
sản phẩm gạch lát nền và granitô còn có dạng BTTT đổ tại chỗ như 
công ty BTTT Việt Nam [12] và công ty bê tông Mỹ Á [13]. 
 Mặc dù có nhiều nghiên cứu về BTTT, xác định công nghệ 
cơ bản song các nghiên cứu ít được công bố và là bí quyết công nghệ 
của các hãng sản xuất chế tạo. Song về cơ bản, có ba phương pháp 
thi công BTTT là: 
1. Phương pháp sơn trang trí phủ lên trên bề mặt bê tông nền. 
2. Trộn bột màu vào trong toàn bộ khối bê tông. 
3. Đổ lớp bê tông màu trang trí phủ mặt lên trên lớp bê tông 
nền màu xám đen dùng xi măng poóc lăng thường. 
 Qua các nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam đã cho thấy: 
- Các nghiên cứu thường tập trung vào việc lựa chọn các nguyên vật 
liệu để chế tạo BTTT và phân tích một số các yếu tố ảnh hưởng đến 
tính chất của BTTT. 
- Đã đưa ra được một số cơ chế phản ứng của PGK với xi măng cũng 
như các công nghệ chế tạo BTTT. 
- Các nghiên cứu chưa làm rõ vai trò của MK với PCW, vai trò của 
chất màu đến các tính chất như giảm tiết kiềm, tăng cường độ, khả 
năng co ngót, nứt cũng như qui trình thi công cho BTTT lớp phủ mặt 
mỏng trên nền bê tông thi công đồng thời còn chưa được xác định. 
 Để có cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu phát triển BTTT 
trong thực tế với các loại nguyên vật liệu ở nước ta, cần nghiên cứu 
và làm rõ: 
 - Hàm lượng kiềm Ca(OH)2 trong BTTT có ảnh hưởng đến 
sự loang màu và độ bền màu như thế nào? 
 - Hàm lượng bột màu hợp lý sử dụng trong chế tạo BTTT. 
- Khả năng chế tạo BTTT đạt mác ≥ 60MPa và các yêu cầu 
kỹ thuật khác đặt ra như đồng màu, sáng bóng, ít rạn nứt, chịu mài 
mòn. 
7 
1.2. Cơ sở khoa học của đề tài 
 BTTT trong quá trình sử dụng thực tế với điều kiện khí hậu 
nước ta thường xảy ra hiện tượng bê tông bị loang lổ, hoen ố trên bề 
mặt và mài mòn lớp mặt. Điều này làm giảm chất lượng của BTTT. 
Nguyên nhân xảy ra các hiện tượng này có liên quan chặt chẽ với sự 
tạo thành Ca(OH)2 trong đá xi măng hay BTTT. 
 Để khắc phục và hạn chế các hiện tượng này cần phải nghiên 
cứu về cơ sở khoa học để tìm ra nguyên nhân và biện pháp khắc 
phục. Thực tế khi chế tạo BTTT mác càng cao thì hàm lượng xi 
măng sử dụng càng lớn, do đó lượng Ca(OH)2 tạo thành trong đá xi 
măng và bê tông càng lớn, điều này lại gây nên ảnh hưởng xấu đến 
chất lượng của BTTT trong quá trình sử dụng. Để giải quyết vấn đề 
này cần phải sử dụng loại phụ gia khoáng hoạt tính cao có khả năng 
liên kết với Ca(OH)2 sinh ra do quá trình thủy hóa xi măng. 
 Để nghiên cứu chế tạo BTTT cần phải sử dụng bột màu có 
độ kháng kiềm cao, giá thành hợp lí và được sử dụng phổ biến. Khi 
sử dụng bột màu pha trộn vào trong bê tông thì khả năng bền màu 
của bê tông màu trang trí phụ thuộc vào loại màu và hàm lượng màu 
sử dụng. Tuy nhiên lượng dùng bột màu nhiều sẽ làm tăng giá thành 
của BTTT. Do đó, việc sử dụng nguyên vật liệu sẵn có tại Việt Nam 
và sử dụng phương pháp thi công 2 lớp sẽ mang lại hiệu quả về kinh 
tế và kĩ thuật. 
 Cơ sở khoa học của vấn đề nghiên cứu được trình bày dưới 
hai cơ sở lý thuyết và cơ sở thực tiễn dưới đây: 
1.2.1. Cơ sở lý thuyết 
1.2.1.1. Cơ sở khoa học nâng cao khả năng bền màu của BTTT trong 
điều kiện khí hậu Việt Nam 
Xi măng sử dụng trong chế tạo BTTT có thể là xi măng poóc 
lăng thường hay xi măng trắng đều có các thành phần khoáng chính 
là Silicat canxi dạng C3S và C2S, Aluminat canxi dạng C3A. Khoáng 
8 
C4AF làm giảm độ trắng của xi măng, vì thế trong xi măng trắng rất 
thấp. 
Khi nhào trộn với nước, cơ chế tác dụng của các khoáng 
chính này được thể hiện qua các phản ứng như sau [23]: 
2C 3 S + 11H = C 3 S 2 H 8 +3CH (1.1) 
2C 2 S + 9H = C 3 S 2 H 8 + CH (1.2) 
Do trong xi măng có thạch cao, vì thế Aluminat canxi tác dụng với 
thạch cao theo phản ứng: 
 C 3 A+ 3C S H 2 + 26H = C 6 A 3S H 32 (1.3) 
(thach cao) (Ettringite) 
 2C 3 A+C 6 A 3S H 32 + 4H =3[C 4 A S H 12 ] (1.4) 
 (Monosulfate) 
 C 4 A S H 12 + 2 C S H 2 + 16H = C 6 A 3S H 32 (1.5) 
* Ghi chú: Kí hiệu: 
 A = Al 2 O 3 , C = CaO; F = Fe 2 O 3 , H = H 2 O; S = SiO 2 ; S = SO 3 , CH = Ca(OH) 2 . 
Việc tạo thành khoáng Ettringite hay Monosunfate phụ thuộc vào 
hàm lượng CaSO4.2H2O và thời gian rắn chắc. Trong quá trình thủy 
hóa xi măng, các sản phẩm dạng C-S-H chiếm khoảng (50 70 )%, 
Ettringite chiếm (1015)% và kiềm CH chiếm khoảng (20 25)%. 
Ca(OH)2 trong đá xi măng hay bê tông là thành phần có đặc tính cơ 
lý yếu nhất, dễ hòa tan và gây nên hiện tượng ăn mòn đá xi măng. 
Hàm lượng Ca(OH)2 trong đá xi măng hay bê tông phụ thuộc vào 
hàm lượng xi măng sử dụng, loại xi măng và thời gian rắn chắc. 
Trong quá trình sử dụng, Ca(OH)2 thoát ra trên bề mặt BTTT sẽ gây 
ra hiện tượng tiết kiềm, tăng độ rỗng của cấu trúc của BTTT, do đó 
tạo điều kiện cho sự xâm nhập của các loại vi khuẩn và chất bẩn vào 
trong BTTT và gây nên hiện tượng hoen ố và rêu mốc. Mặt khác 
Ca(OH)2 dễ bị hòa tan bởi nước mưa sẽ gây nên hiện tượng rửa trôi. 
Do sự rửa trôi của Ca(OH)2, cấu trúc của đá xi măng hay BBTT sẽ bị 
9 
rỗng xốp, vì vậy cũng làm tăng quá trình hoen ố và rêu mốc của 
BTTT, đồng thời giảm cường độ của lớp mặt và tăng độ mài mòn. 
1.2.1.2. Sử dụng MK thay thế một phần xi măng trong chế tạo 
BTTT. 
 Phụ gia khoáng hoạt tính MK thay thế xi măng poóc lăng 
trong bê tông đã cải thiện được các tính chất như: cải thiện tính công 
tác, tăng cường độ, tăng khả năng chống thấm, giảm sự ăn mòn của 
các tác nhân hoá học trong môi trường xâm thực, giảm sự tiết 
vôi[14, 19, 54]. Điều này đã được minh chứng qua hình 1.16 [19]. 
Quá trình thủy hóa của hồ xi măng được mô phỏng bắt 
đầu khi các hạt xi măng poóc lăng được bao quanh bởi 
nước. 
Các hạt xi măng poóc lăng bắt đầu tác dụng với nước 
tạo thành gel. 
Các phản ứng hóa học xảy ra tạo ra các tinh thể. 
Các tinh thể Canxi silicat hydrat (CSH) màu trắng, tạo 
ra cho bê tông có cường độ và 25 % các sản phẩm thuỷ 
hoá là Canxi hyđrôxyt (vôi) không góp phần vào việc 
tăng cường độ của bê tông. Ngoài ra, còn có khoảng 
trống được tạo thành bởi nước dư thừa trong hỗn hợp. 
Các khoảng trống tạo ra lỗ rỗng gel làm cho nước thấm 
qua bê tông. Bên cạnh đó, vôi hòa tan cũng tạo ra các lỗ 
rỗng gel lớn hơn và cho phép chất lỏng, chất khí xâm 
nhập vào bê tông gây ra sự ăn mòn. Ngoài ra, vôi cũng 
có thể được giữ lại trên bề mặt bê tông tạo lên sự nở hoa 
10 
và gây bạc màu bê tông. 
Bên trong bê tông, vôi sinh ra có thể phản ứng với một 
số loại cốt liệu có silic vô định hình tạo phản ứng kiềm 
silic (ASR). Phản ứng ASR ngày càng mở rộng khi bê 
tông bị ẩm ướt và có thể gây nứt bê tông. 
Khi sử dụng từ (5 20)% MK thay thế xi măng, do kích 
thước của hạt MK rất nhỏ nên lấp đầy được các khoảng 
trống giữa các gel xi măng để tạo ra màng liên kết dày 
đặc. 
MK là một PGKHT cao có thể phản ứng với vôi sinh ra 
trong quá trình thuỷ hoá xi măng để tạo ra thêm CSH, 
giảm sự tiết vôi và giảm phản ứng kiềm silic. 
CSH tăng thêm được hình thành do MK phản ứng với 
vôi sinh ra trong quá trình thủy hóa, cải thiện cường độ 
và đ ... rong điều 
kiện kiềm thấp. 
- Sự có mặt của MK cũng có tác dụng làm tăng hàm lượng các 
khoáng Tobermorit kiềm thấp dạng C-S-H. 
3. Khi sử dụng 5% bột màu thay thế xi măng đã cải thiện màu sắc và 
cường độ của đá xi măng màu: 
- Cường độ đá xi măng màu có thay thế 5% bột màu cao hơn so với 
đá xi măng trắng, cụ thể với đá xi măng màu xanh là 1,85% và đá xi 
măng màu đỏ là 3,88% ở tuổi 28 ngày. 
- Lượng Ca(OH)2 trong đá xi măng màu đỏ và màu xanh giảm tương 
ứng 22% và 12% so với mẫu đá xi măng trắng. 
4. Khi thay thế 20% xi măng trắng bằng 15%MK và 5% bột màu thì 
đá xi măng màu có: 
- Lượng Ca(OH)2 trong đá xi măng màu xanh có thay thế 15%MK và 
5% Cr2O3 giảm tới 64,4% và 73,3% ở tỷ lệ pha MK tương ứng là 
15% và 20% so với đá xi măng màu xanh có 5% Cr2O3. 
- Lượng Ca(OH)2 trong đá xi măng màu đỏ có thay thế 15%MK và 
5%Fe2O3 giảm tới 75% và 80,1% ở tỷ lệ pha MK tương ứng là 15% 
và 20%% so với đá xi măng màu đỏ có 5% Fe2O3. 
- Cường độ đá xi măng màu có thay thế 15%MK + 5% bột màu cao 
hơn so với đá xi măng trắng, cụ thể với đá xi măng màu xanh là 
9,7% và đá xi măng màu đỏ là 16% ở tuổi 28 ngày. 
- Cường độ đá xi măng màu có thay thế 15%MK + 5% bột màu cao 
hơn so với đá xi măng màu có thay thế 5% bột màu, cụ thể với đá xi 
măng màu xanh là 7,7% và đá xi măng màu đỏ là 11,7% ở tuổi 28 
ngày. 
- Tốc độ dịch chuyển màu về vùng trắng trên tọa độ màu CIE chậm 
hơn so với mẫu đá xi măng có 5% bột màu. 
20 
5. MK thay thế PCW40.I từ (5-20)% đã có tác dụng làm giảm hàm 
lượng kiềm của đá xi măng màu sử dụng Cr2O3 hay Fe2O3. Khả năng 
giảm hàm lượng Ca(OH)2 của đá xi măng màu không chỉ phụ thuộc 
vào hàm lượng MK mà còn phụ thuộc vào loại oxyt màu sử dụng. Vì 
thế độ bền màu của đá xi măng phụ thuộc cả vào hàm lượng MK, 
loại và hàm lượng bột màu vô cơ sử dụng. 
Chƣơng 4: NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA 
METAKAOLIN, BỘT MÀU ĐẾN CÁC TÍNH CHẤT CỦA BÊ 
TÔNG MÀU TRANG TRÍ 
4.1. Lựa chọn tỷ lệ MK và chất màu sử dụng trong BTTT. 
 Hàm lượng 15%MK và 5% bột màu thay thế chất kết dính đã được 
lựa chọn sử dụng để nghiên cứu chế tạo BTTT mác 60 và 70 MPa. 
4.2. Xác định các cấp phối bê tông mác 60 và 70MPa. 
 Các khâu lựa chọn nguyên vật liệu, phương pháp thiết kế, yêu 
cầu về bê tông và điều kiện thi công bê tông màu có khác biệt so với 
bê tông thông thường như: 
- Bê tông màu cần có cường độ cao để chống mài mòn, đảm bảo 
chống xước, có độ bóng. Do đó, mục tiêu thiết kế là bê tông có R n 
60MPa. Đối với lớp BTTT phủ mặt có chiều dày 25- 30 mm, cát 
vàng có M đl 2 (khống chế hạt < 0,14 mm) và đá dăm phải có 
D max 10 mm. 
- Bê tông màu lớp mặt cần có màu tươi sáng và bền màu, hạn chế các 
hiện tượng thoát kiềm, loang màu và xỉn màu. Để đảm bảo các yêu 
cầu này, đề tài đã chọn xi măng trắng Thái Bình PCW 40.I, MK Lâm 
Đồng màu trắng kết hợp với phụ gia siêu dẻo gốc Polycacboxylat. 
- Để in tạo ganh (vân) lên trên bề mặt phẳng, bê tông màu cần có độ 
dư vữa (K d ) hợp lí và có tốc độ đóng rắn phù hợp (R h12 ). 
- Sử dụng loại và hàm lượng bột màu hợp lí để chế tạo BTTT 
đạt được yêu cầu về bền màu trong điều kiện ánh sáng và trong 
môi trường kiềm, đảm bảo giá thành hợp lý. 
Phương pháp thiết kế 
21 
 Trên cơ sở đặt ra là chế tạo BTTT mác cao nên việc thiết kế sẽ 
lựa chọn theo phương pháp bê tông cường độ cao [7]. Ngoài ra để 
giảm chiều dày của lớp BT màu, đề tài đã lựa chọn công nghệ thi 
công 2 lớp đồng thời: lớp trên là lớp bê tông màu trang trí phủ mặt có 
chiều dày 30 mm và lớp dưới là lớp bê tông nền màu xám có cùng 
mác. 
4.3. Nghiên cứu ảnh hƣởng của MK, bột màu đến độ sụt của 
HHBT 
Độ sụt của HHBT màu trang trí dao động trong khoảng (18÷21) 
cm. Khi thay thế xi măng trắng bằng 15%MK, độ sụt của các hỗn 
hợp BTTT nghiên cứu tăng lên khôing đáng kể. Chất màu vô cơ sử 
dụng vơi hàm lượng 5% hầu như không làm thay đổi độ sụt của hỗn 
hợp BTTT nghiên cứu. Nhu vậy các lọai phụ gia sử dụng trong chế 
tạo BTTT thay thế xi măng trắng là các chất có kích thước nhỏ hơn 
hạt xi măng đã làm thay đổi không đáng kể độ sụt của hỗn hợp bê 
tông, do đó vẫn đảm bảo được điều kiện thi công. 
4.4. Nghiên cứu ảnh hƣởng của MK, bột màu đến các tính chất 
của BTTT 
4.4.1. Ảnh hưởng của MK đến R của bê tông màu trắng 
1 3 7 28 56 90 180 360 
y = 9,1423Ln(x) + 24,124
y = 10,005Ln(x) + 26,369
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Thời gian (ngày)
C
ư
ờ
n
g
 đ
ộ
 n
é
n
 c
ủ
a
 b
ê
 t
ô
n
g
 t
r
ắ
n
g
 (
M
P
a
)
PCW
PCW + 15%MK
Log. (PCW)
Log. (PCW +
15%MK)
Hình 4.4: Ảnh hƣởng của 15% MK đến sự 
phát triển cƣờng độ nén của BT trắng mác 
60MPa 
1 3 7 28 56 90 180 360 
y = 1,1218Ln(x) + 2,7754
y = 1,1587Ln(x) + 3,1171
0
2
4
6
8
10
12
Thời gian (ngày)
C
ư
ờ
n
g
 đ
ộ
 u
ố
n
 c
ủ
a
 b
ê
 t
ô
n
g
 t
r
ắ
n
g
 (
M
P
a
)
PCW
PCW + 15%MK
Log. (PCW)
Log. (PCW +
15%MK)
Hình 4.5: Ảnh hƣởng của 15% MK đến sự 
phát triển cƣờng độ uốn của BT trắng mác 
60MPa 
Khi thay thế xi măng trắng bằng 15%MK trong bê tông màu 
trắng mác 60, 70MPa, cường độ nén và uốn đều tăng ở tất cả các tuổi 
so với mẫu bê tông đối chứng. 
22 
Đối với mác 60MPa: cường độ nén và uốn của bê tông có 
15%MK cao nhất ở tuổi 7 ngày, tương ứng tăng 20,5% và 21,4%. 
Đối với mác 70MPa: cường độ nén và uốn của bê tông có 
15%MK cao nhất ở tuổi 7 ngày, tương ứng tăng 9,7% và 10,7%. 
Nguyên nhân là do MK có hiệu ứng puzơlanic và hiệu ứng vi 
cốt liệu nên có thể làm tăng cường độ bê tông màu trắng. 
4.4.2. Ảnh hưởng của bột màu đến R của bê tông trắng có 15% 
MK 
Khi thay thế xi măng trắng bằng 5% bột màu và 15%MK 
trong bê tông màu trắng mác 60, 70MPa, cường độ nén và uốn của các 
mẫu đều tăng ở tất cả các tuổi theo qui luật toán học logarit. 
Bê tông màu xanh có cường độ cao hơn bê tông trắng có 
15%MK là do oxyt crôm có hiệu ứng lấp đầy bê tông màu trắng 
khi thay thế xi măng trắng bằng 15%MK và 5% oxyt crôm. 
Bê tông màu đỏ có cường độ cao nhất do oxyt sắt có hiệu 
ứng lấp đầy và phản ứng tạo phức yếu bê tông màu trắng khi 
thay thế xi măng trắng bằng 15%MK và 5% oxyt sắt. 
4.4.3. Ảnh hưởng của MK, chất màu đến độ co mềm của bê tông 
màu trang trí 
1 3 7 28 56 90 180 360 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Thời gian (ngày)
C
ư
ờ
n
g
 đ
ộ
 n
é
n
 c
ủ
a
 b
ê
 t
ô
n
g
 đ
ỏ
 (
M
P
a
)
PCW
PCW + 15%MK
PCW + 5% Fe2O3
PCW + 5% Fe2O3 + 15%MK
Hình 4.13: Ảnh hƣởng của oxyt màu sắt 
Fe 2 O 3 đến sự phát triển R n BTTT mác 
60MPa theo  
1 3 7 28 56 90 180 360 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Thời gian (ngày)
C
ư
ờ
n
g
 đ
ộ
 n
é
n
 c
ủ
a
 b
ê
 t
ô
n
g
 x
a
n
h
 (
M
P
a
)
PCW
PCW + 15%MK
PCW + 5% Cr2O3
PCW + 5% Cr2O3 + 15%MK
Hình 4.9: Ảnh hƣởng của oxyt crôm Cr 2 O 3 
đến sự phát triển R n BTTT mác 60MPa 
theo  
23 
Mẫu CP1 (mẫu đối chứng) đạt giá trị 0,1 mm/m; còn mẫu 
CP4 (có 15%MK) đạt giá trị 0,025 mm/m do trong mẫu giảm lượng 
xi măng trắng và thay thế bởi 15%MK. 
Các mẫu bê tông có xi măng thay thế bột màu như CP7 
(có 15%MK + 5%Fe 2 O 3 ) đạt giá trị co 0,175 mm/m và mẫu 
CP9 (có 15% MK + 5%Cr 2 O 3 ) đạt giá trị 0,375 mm/m. 
Tuy nhiên độ co mềm của BTTT có oxyt màu cao hơn 
nhiều so với mẫu BTTT có thêm MK hay không có MK có thể 
được lý giải là do sự tạo thành các sản phẩm hyđrát có dạng 
tinh thể nhỏ nên gây nên co nội sinh lớn hơn. Điều này cần 
được nghiên cứu tiếp để lý giải một cách thỏa đáng. 
4.4.4. Ảnh hưởng của MK và bột màu đến độ mài mòn của bê tông 
trang trí . 
4.4.5. Ảnh hưởng của MK và bột màu đến Modun đàn hồi E của bê 
tông trang trí. 
4.4.6. Xác định cường độ bảo dưỡng tới hạn 
4.5. Kết quả ứng dụng BTTT mác 60MPa ở hiện trƣờng 
KẾT LUẬN CHƢƠNG 4 
Khi chế tạo BTTT sử dụng PCW 40.I mác 60 và 70 MPa cho thấy: 
1. MK và chất màu vô cơ thay thế xi măng tương ứng 15% và 5% xi 
măng trắng Thái Bình làm thay đổi không đáng kể độ sụt của hỗn hợp 
BTTT mác 60 và 70MPa. 
2. Khi thay thế xi măng trắng bằng 15%MK: 
- Cường độ nén của BTTT mác 60 và 70MPa ở các tuổi tăng tương 
ứng từ (4,9÷20,5)% và (2,8÷9,7)%; Cường độ uốn cũng tăng tương 
ứng là (3,2÷21,4)% và (2,3÷10,7)% với BTTT không có MK. 
- Độ co mềm của mẫu bê tông CP4 đạt giá trị 0,025 mm/m, độ mài mòn 0,32 
g/cm
2, Modul đàn hồi E = 39,5GPa, cường độ R
th
BD = 58 – 68%R 28 đảm 
bảo được chất lượng của BTTT. 
24 
3. Khi thay thế xi măng trắng bằng 5% chất màu trong bê trông màu 
trắng mác 60, 70 MPa cho thấy: 
- 5% oxyt crôm Cr2O3 làm tăng cường độ nén của BTTT mác 60 và 
70 MPa ở các tuổi tương ứng là từ (1÷16,9)% và (1,7÷21,4)%; 
Cường độ uốn tăng tương ứng từ (1,3÷13,5)% và (1,2÷15,2)% so 
với BTTT không có chất màu Cr2O3. 
- 5% oxyt sắt làm tăng cường độ nén của BTTT mác 60 và 70 MPa ở 
các tuổi tương ứng là từ (2÷25,7)% và (3,5÷21,9)%; Cường độ uốn 
tăng tương ứng từ (2,8÷19,1)% và (2,9÷19,6)% so với BTTT không 
có chất màu Fe2O3. 
4. Khi sử dụng 5% chất màu vô trong chế tạo BTTT màu trắng mác 
60, 70 MPa sử dụng 15%MK thay thế PCW40-I cho thấy: 
- 5% oxyt crôm Cr2O3 làm tăng cường độ nén của BTTT ở các tuổi 
khoảng từ (8,3÷27,9)% và cường độ uốn tăng từ (8,3÷23,8)% với bê 
tông màu trắng mác 60MPa. 
- 5% Fe2O3 làm tăng cường độ nén của BTTT ở các tuổi khoảng từ 
(12,2÷36,4)% và cường độ uốn tăng từ (9,7÷31)% với bê tông màu 
trắng mác 60MPa. 
- 5% oxyt crôm Cr2O3 làm tăng cường độ nén của BTTT ở các tuổi 
khoảng từ (5,4÷26,1)% và cường độ uốn tăng từ (3,9÷26,3)% với bê 
tông màu trắng mác 70MPa. 
- 5% oxyt sắt Fe2O3 làm tăng cường độ nén của BTTT ở các tuổi 
khoảng từ (7,5÷29,2)% và cường độ uốn tăng từ (4,7÷28,9)% với bê 
tông màu trắng mác 70MPa. 
- Độ co mềm của mẫu bê tông CP7 đạt giá trị 0,175 mm/m, độ mài mòn 0,26 
g/cm
2, Modul đàn hồi E = 40,4 GPa, cường độ R
th
BD = 58 – 74%R 28 đảm 
bảo được chất lượng của BTTT. 
- Độ co mềm của mẫu bê tông CP9 đạt giá trị 0,375 mm/m, độ mài mòn 0,32 
g/cm
2, Modul đàn hồi E = 40 GPa, cường độ R
th
BD = 58 – 70%R 28 đảm 
bảo được chất lượng của BTTT. 
25 
5. Sử dụng MK Lâm Đồng kết hợp với chất màu vô cơ đã chế tạo 
thành công BTTT mác 60 và 70MPa, đảm bảo chất lượng để làm lớp 
phủ bề mặt. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy loại bột màu sử dụng 
cũng có ảnh hưởng đến cường độ của BTTT, trong đó oxyt màu đỏ 
sắt Fe2O3 thay thế xi măng trắng đã cải thiện cấu trúc tốt hơn khi sử 
dụng oxyt màu xanh crôm Cr 2 O 3 có thể là do có hiệu ứng lấp đầy 
và hiêu ứng tạo khoáng phức yếu. 
6. Thi công thử nghiệm thành công 100 m2 BTTT 2 lớp và trên cơ sở 
tính toán sơ bộ định mức kinh tế kĩ thuật của BTTT đã cho thấy đơn 
giá cho1m
2
 BTTT mác 60MPa khi dùng 2 lớp (lớp trên sử dụng 
BTTT mác 60, có MK dày 30 mm và lớp dưới 30mm đổ bê tông 
thường cùng mác) có giá thành đắt gấp đôi 1m2 BTTT truyền thống 
mác 30MPa dày 60 mm và rẻ hơn 1,2 lần 1m2 BTTT mác 60MPa 
không dùng MK, dày 60 mm. Việc sử dụng BTTT mác cao (có MK) 
còn có khả năng làm tăng độ bền và tuổi thọ khi sử dụng để trang trí 
trong điều kiện khí hậu nhiệt đới. 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 
A- KẾT LUẬN 
 Từ các kết quả nghiên cứu có thể đưa ra một số kết luận như 
sau: 
1. Khi sử dụng 0- 20%MK thay thế xi măng trắng Thái Bình PCW 
40.I đã tạo ra được chất kết dính có các đặc tính như sau: 
- MK làm tăng cường độ của đá xi măng tại tuổi sau 7 ngày. Đá xi 
măng PCW 40-I có tỷ lệ 15%MK đạt cường độ cao nhất (69,6MPa ở 
tuổi 28 ngày và 80,97 MPa ở tuổi 360 ngày) tương ứng tăng 7% và 
9% so với mẫu xi măng không có MK. 
- MK làm giảm hàm lượng Ca(OH)2 trong đá xi măng phụ thuộc vào 
tỷ lệ pha trộn MK. Mức giảm tới mức 65,6% và 70,5% ứng tỷ lệ pha 
MK tương ứng là 15% và 20%; 
26 
- Chất tạo màu oxyt crôm và oxyt sắt ở tỷ lệ 5% thay thế chất kết 
dính cũng góp phần làm giảm lượng Ca(OH)2 của đá xi măng từ 3,2 - 
10%. 
- MK có khả năng làm tăng độ sáng màu và sắc nét của đá xi măng 
trắng khi có các chất màu. 
2. Hàm lượng Ca(OH)2 trong đá xi măng liên quan chặt chẽ với khả 
năng thoát kiềm, khả năng cacbonát hóa bề mặt BBTT, do đó có liên 
quan đến hiện tượng loang bề mặt, bạc màu và rêu mốc bề mặt 
BTTT. Sự có mặt của MK và có thể cả chất màu (như Fe2O3) làm 
giảm hàm lượng Ca(OH)2 trong đá xi măng, do đó làm giảm tính 
kiềm của đá xi măng, nên đã hạn chế hiện tượng thoát kiềm của 
BTTT. Chính vì thế MK có khả năng làm tăng tính bền màu của 
BTTT, làm giảm khả năng mài mòn lớp bề mặt trong điều kiện bị tác 
dụng của nước mưa. 
3. Trên cơ sở xi măng trắng Thái Bình PCW40.I, phụ gia khoáng 
MK Lâm Đồng với hàm lượng 15%, phụ gia siêu dẻo cao ACE 388 - 
BASF (1% so với CKD), 5% chất màu vô cơ và tỷ lệ N/CKD = const 
có thể chế tạo được BTTT: 
- Đạt mác 60 và 70 MPa với độ sụt của hỗn hợp bê tông từ 18- 21cm. 
- Khi thay thế 15% xi măng bằng 15%MK: đã làm tăng cường độ 
nén và uốn ở tuổi 28 ngày tương ứng 7% và 2-3%. 
- Khi thay 5% xi măng bằng 5% bột màu: làm tăng cường độ nén, 
uốn ở tuổi 28 ngày của BTTT tương ứng 2- 4% với oxyt sắt và 1-2% 
với bột màu oxyt crôm; 
- Khi thay thế 20% xi măng bằng 15% MK và 5% bột màu: Cường 
độ nén, uốn ở tuổi 28 ngày tăng 5-11%, nhưng có mức cao hơn khi 
dùng 5% bột màu oxyt sắt và 15%MK; 
- Các tính chất khác của BTTT khi sử dụng tới 15%MK như tổn thất 
độ sụt, sự phát triển cường độ bê tông theo thời gian có qui luật 
tương tự như bê tông không pha phụ gia. 
 BTTT mác 60 - 70MPa có thể chế tạo được khi không sử 
dụng MK, tuy nhiên việc sử dụng MK mang lại lợi ích lớn hơn đối 
27 
với BTTT nhờ vào việc giảm nồng độ kiềm Ca(OH)2 trong đá xi 
măng, giúp cho xi măng bền màu hơn so với bê tông không có MK, 
tăng cường độ và cải thiện một số tính chất khác của bê tông trang 
trí. 
4. Thi công thử nghiệm, cụ thể hóa công nghệ thi công BTTT lớp 
phủ mặt trên nền lớp bê tông thường màu xám đạt được các chỉ tiêu 
kĩ thuật Rn = 60MPa, độ mài mòn 0,303 g/cm
2, cường độ kéo đứt 
trung bình 5,13 N/mm
2
 và sơ bộ tính toán được định mức kinh tế kĩ 
thuật cho1m2 BTTT mác 60MPa khi dùng 2 lớp (lớp trên sử dụng 
BTTT mác 60, có MK dày 30 mm và lớp dưới 30mm đổ bê tông 
thường cùng mác) có giá thành đắt gấp đôi 1m2 BTTT truyền thống 
mác 30MPa dày 60 mm và rẻ hơn 1,2 lần 1m2 BTTT mác 60MPa 
không dùng MK, dày 60 mm. 
B- KIẾN NGHỊ 
1. Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng của các loại MK và bột màu oxyt 
màu vô cơ đến các tính chất khác của BTTT. 
2. Cần tiếp tục nghiên cứu làm rõ ảnh hưởng của hàm lượng 
Ca(OH)2 trong đá xi măng tới khả năng tiết kiềm, liên quan của quá 
trình tiết kiềm với các hiện tượng loang màu, rêu mốc và độ mài mòn 
của đá xi măng để khẳng định về ảnh hưởng của Ca(OH)2 đến tính 
bền màu của đá xi măng và BTTT. 
3. Tiếp tục nghiên cứu về khả năng tương tác của chất màu oxyt sắt 
dạng Hematite trong xi măng trắng Thái Bình PCW 40.I và MK Lâm 
Đồng để có thể làm rõ vai trò tăng cường độ, giảm hàm lượng 
Ca(OH)2 và sự bền màu của đá xi măng và BTTT màu đỏ trong điều 
kiện khí hậu Việt Nam . 
4. Thí nghiệm kiểm chứng về hàm lượng Ca(OH)2 trong đá xi măng 
bằng các phương pháp khác.