Mác bê tông - Khái niệm và phân loại

Bê tông là vật liệu xây dựng thông dụng nhất trong xây dựng dân dụng và công nghiệp. Các khái niệm như mác bê tông, cấp bền bê tông, cấp phối bê tông… là những khái niệm không thể không biết đối với sinh viên xây dựng, các kỹ sư và thậm chí cả với chủ đầu tư, chủ nhà.

Mác bê tông là gì?

Mác bê tông là đơn vị chỉ cường độ chịu nén của những mẫu bê tông hình lập phương có kích thước 15x15x15cm và được bảo trì trong điều kiện tiêu chuẩn suốt 28 ngày. Chúng có đơn vị tính là kg/cm2. Tại sao là 28 ngày? Vì sau khi đổ bê tông, quá trình đông cứng bắt đầu, cũng bắt đầu phát triển cường độ bê tông. Sau 28 thì bê tông đã đạt cường độ gần như hoàn toàn (khoảng 99%). (Thực tế bê tông vẫn phát triển cường độ sau 28 ngày nhưng cường độ tăng lên không đáng kể nên thường cho cường độ của bê tông tại thời điểm 28 ngày làm Mác bê tông).

Mác bê tông được phân loại thành: M100, M200, M250, M300, M350, M400, M500,… Hiện nay, với những chất liệu phụ gia mới thì có thể sản xuất được bê tông M1000 – M1500. Đối với các dự án thông thường như nhà ở, trường học, bệnh viện thì sẽ sử dụng bê tông 250. Còn đối với nhà cao tầng thì sử dụng mác lớn hơn.

. 

Mẫu bê tông

Mác bê tông được ký hiệu bằng chữ M. Đây là ký hiệu theo tiêu chuẩn cũ. Đôi khi trong các bản vẽ xây dựng hiện nay, bạn sẽ thấy có kỹ hiệu chữ B. Điều này cũng gây ra nhiều lẫn lộn cho người đọc bản vẽ xây dựng. Nếu bạn cũng bị lẫn lộn thì phía dưới sẽ có sự giải thích sự khác biệt giữa hai ký hiệu này cho bạn.

Cấp độ bền bê tông là gì?

Theo tiêu chuẩn mới của Việt Nam hiện nay thì không dùng ký hiệu mác bê tông - M. Thay thế cho ký hiệu M là ký hiệu chữ B - cấp độ bền của bê tông. Cấp độ bền B được xác định từ kết quả nén mẫu hình trụ. Nghĩa là thay vì lấy mẫu lập phương thì người ta lấy mẫu hình trụ, sau đó nén mẫu, cho ra kết quả cường độ chịu nén. 

Bảng quy đổi cấp độ bền theo TCVN 5574:2012

Thông thường khi bạn nhìn vào Mác bê tông, ví dụ M350 thì biết rằng đó là 35 MPa hoặc bằng 350 kG/cm2 (350 kg trên 1 centimet vuông). Chỉ số đi sau chữ M nói lên khả năng chịu lực bê tông.

Cường độ chịu nén của bê tông là gì?

Cường độ chịu nén của bê tông được định nghĩa là ứng suất nén, có thể phá hủy bê tông. Được tính bằng lực trên một đơn vị diện tích như H/mm2, hoặc Kg/cm2.Cường độ chịu nén là đặc trưng cơ bản của bê tông nhằm phản ánh khả năng chịu lực. Để xác định được cường độ của bê tông, thông thường sẽ dùng thí nghiệm mẫu bê tông.
Trong thực tế thi công nhiều kết cấu bê tông có thể uốn nhờ cốt thép, do đó nhiều công trình hiện tại để bù đắp cho các vấn đề của bê tông, người ta thường dùng thép đặt vào vùng bê tông chịu kéo để tối ưu hóa khả năng chịu lực của bê tông. Từ đó chúng ta có thuật ngữ bê tông cốt thép.

Chọn mác bê tông phù hợp với công trình như thế nào?

Đối với các dự án được thiết kế ngay từ ban đây, thì mác bê tông sẽ được các kỹ sư kết cấu quyết định. Hồ sơ thiết kế sau khi hoàn thiện và đưa ra công trình sẽ ghi rõ sử dụng mác bê tông là bao nhiêu. Kỹ sư công trình theo mác bê tông trong bản vẽ mà trộn tỷ lệ cấp phối bê tông cho phù hợp.

Hiện nay, đối với các công trình nhà xưởng, công trình công nghiệp thì bê tông được sử dụng có hai loại chính sau:

• Bê tông thương phẩm.
• Bê tông trộn tay.

Đối với những công trình có quy mô nhỏ, thời gian sử dụng không quá dài, hoặc những công trình dân dụng nhỏ, khối lượng bê tông sử dụng không lớn. Các đơn vị thi công sẽ cho sử dụng bê tông trộn tay. Tuy nhiên, loại này thường có nhiều vấn đề trong quá trình đổ cũng như khó kiểm soát chất lượng.

Bê tông thương phẩm

Bê tông thương phẩm, hay còn được biết đến là bê tông tươi là loại nguyên vật liệu đã được tính toán, thiết kế dựa trên các thí nghiệm tiêu chuẩn.

Ưu điểm của loại này là chủ đầu tư và đơn vị thi công đều có thể kiểm soát tốt các khâu như:

• Lựa chọn vật liệu.
• Tính toán được tỷ lệ pha trộn – cấp phối bê tông,
• Số lượng phụ gia bê tông được thêm vào

Bê tông thương phẩm ngày nay được sử dụng nhiều trong các công trình có quy mô và yêu cầu khối lượng lớn.

Khi lựa chọn loại bê tông trộn tay hay bê tông thương phẩm, thường có hai yếu tố cần xem xét. Thứ nhất đó là chi phí vật liệu. Bạn cần so sánh tổng chi phí vật liệu cho cả hai lựa chọn. Thứ hai là chi phí nhân công. Chắc chắc chi phí vật liệu khi chọn bê tông thương phẩm sẽ cao hơn. Tuy vào trường hợp địa điểm, quy mô công trình của bạn mà lựa chọn phương án hợp lý hơn. Có những công trình nằm trong hẽm hoặc ở những vị trí mà xe bê tông không vào được thì bạn buộc phải chọn phương án bê tông trộn tay.

Quy trình trộn bê tông

Các công trình nhỏ, kết cấu không yêu cầu khả năng chịu lực cao thì thường dùng các loại bê tông mác thấp như M15, M20, M25.

Đối với những công trình lớn hơn, kết cấu phải chịu lực lớn hơn, thì các kỹ sư thiết kế thường chọn bê tông mác cao hơn, thông thường là M300 trở lên. Loại này thường là sử dụng bê tông thương phẩm.

Trong thực tế khi thi công thường gặp các loại bê tông thương phẩm có cốt liệu đá thường là đá tím, đá lép, đá nhỏ… ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của bê tông. Do đó các bạn nên chọn cơ sở sản xuất bê tông thương phẩm uy tín và chất lượng.

Bảng tra mác bê tông 100,200, 250, 300, quy đổi mác bê tông ra cường độ chịu nén

Các thể phân Mác bê tông thành 3 loại: mác thấp, mác trung bình và mác cao. Bê tông mác thấp được trộn tay tại công trường. Còn bê tông mác cao thường được thiết kế cấp phối và trộn tại nhà máy. Các mác bê tông thông dụng từ M150 đến M350.

Các loại bê tông có mác từ M250 trở xuống thì được thi công theo cấp phối có sẵn nhưng đối với các mác bê tông có cường độ chịu lực lớn cụ thể từ M300 trở lên thì phải thiết kế cấp phối bê tông tại phòng thí nghiệm. Vì mỗi địa phương có các loại vật tư cát, đá... không đồng nhất với nhau về cường độ nên không thể áp dụng các cấp phối có sẵn. Khi thiết kế cấp phối, kết quả thí nghiệm các cốt liệu được dùng để tính toán thành phần cấp phối bê tông.

Thí nghiệm nén mẫu bê tông

Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ chịu nén và bảng tra cứu cường độ bê tông

• Chất lượng của các thành phần nguyên liệu.
• Chất lượng xi măng, tỷ lệ nước.
• Phụ gia bê tông.
• Tỷ lệ pha trộn của các thành phần.
• Kiểm soát chất lượng trong quá trình trộn và đổ.

Thí nghiệm nén mẫu bê tông được thực hiện trên các mẫu lập phương hoặc mẫu hình trụ. Hiện tại dựa trên hai tiêu chuẩn chính gồm:

• Tiêu chuẩn tại Việt Nam: Yêu cầu nén mẫu lập phương.
• Tiêu chuẩn ACI của Mỹ: Yêu cầu nén mẫu hình trụ.

Trong thực tế, có thể quy đổi số liệu từ kết quả nén của 2 dạng này để có kết quả nhanh chóng, chính xác. Kích thước của mẫu lập phương thường là 15x15x15cm, khi đã chuẩn bị khuôn có kích thước theo yêu cầu, người ta sẽ đổ bê tông vào và lèn đúng cách để không có khoảng trống nào.

Thí nghiệm nén mẫu bê tông

Tiếp theo  cần bảo dưỡng mẫu, giữ ẩm trong 24h giờ. Sau đó các mẫu được lấy ra khỏi khuôn để ngâm vào nước bảo dưỡng. Bề mặt trên của mẫu cần được làm phẳng và mịn.

Những mẫu này được thí nghiệm bằng máy nén sau 7 ngày hoặc 28 ngày bảo dưỡng. Tải trọng tác dụng lên mẫu nên tăng dân dần với tốc độ 140kg/cm2 mỗi phút, cho đến khi mẫu bị phá hoại. Tải trọng lúc mẫu phá hoại, chia cho diện tích 225cm (15×15) cho ra cường độ chịu nén của bê tông, đơn vị là Kg/cm2.

Số lượng mẫu mỗi lần thí nghiệm ít nhất là 3 mẫu. Nếu có bất kỳ mẫu nào có cường độ chênh lệch quá 15% cường độ trung bình, thì nên loại bỏ mẫu đó.

Để nhanh chóng xác định, nội suy cường độ – cấp bền – mác bê tông, bạn có thể tra cứu tại bảng dưới đây:

Bảng tra cường độ bê tông theo ngày tuổi

Bê tông phát triển cường độ theo thời gian. 28 ngày là thời gian bê tông đạt cường độ đến 99%. Bảng dưới đây cho thấy cường độ của bê tông ở các độ tuổi khác nhau:

Bảng tra Cường độ chịu nén của các mác bê tông thông dụng ở 7 ngày và 28 ngày tuổi

Kết luận

Những kiến thức và hiểu biết về mác bê tông là rất cơ bản, thực sự rất quan trọng với người làm xây dựng. Là vì bê tông là vật liệu hết sức phổ biến trong xây dựng ở Việt Nam. Đồng thời thường xuất hiện các vết nứt trong bê tông, và gây ra rất nhiều căng thẳng nếu bạn không hiểu rõ bản chất của bê tông.

Có những trường hợp bị áp lực về tiến độ thi công, các kỹ sư xây dựng phải quyết định các công tác tiếp theo sau khi đổ bê tông. Mặc dù yêu cầu tiến độ nhanh chóng, nhưng an toàn vẫn là trên hết. Hiểu biết về cường độ bê tông phát triển theo ngày tuổi cũng giúp ích nhiều có các kỹ sư tự tin ra quyết định, và cũng giúp cho chủ nhà có thêm hiểu biết để giám sát thi công.