Bê tông cốt thép là gì

Hiện nay bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi trong xây dựng, là loại vật liệu khá thông dụng và phổ biến. Bê tông cốt thép được xem là một loại đá nhân tạo, có ứng dụng cao trong xây dựng các công trình phục vụ dân dụng lẫn trong công trình giao thông.

Định nghĩa của bê tông cốt thép

Bê tông cốt thép (BTCT) là một loại vật liệu tổ hợp, kết hợp bởi bê tông và thép, trong đó bê tông và thép cùng tham gia chịu lực.

Trong hầu hết các công trình hiện nay, bê tông cốt thép đóng vai trò là kết cấu chịu lực chính cho cả công trình.

Lịch sử ra đời của bê tông cốt thép

• François Coignet là người đầu tiên sử dụng bê tông cốt sắt làm kỹ thuật xây dựng các công trình kiến trúc.
• Năm 1877, Monier được cấp bằng sáng chế khác cho kỹ thuật gia cố cột và dầm bê tông tiên tiến hơn, sử dụng các thanh sắt đặt theo hình lưới.
• Ernest L. Ransome, một kỹ sư sinh ra ở Anh, là người đầu tiên sáng tạo ra kỹ thuật bê tông cốt thép vào cuối thế kỷ 19. Sử dụng kiến thức về bê tông cốt thép được phát triển trong suốt 50 năm trước đó, Ransome đã cải tiến gần như tất cả các kiểu dáng và kỹ thuật của những người phát minh ra bê tông cốt thép trước đó. Cải tiến quan trọng của Ransome là xoắn thanh cốt thép, do đó cải thiện liên kết của nó với bê tông.
• Năm 1906, Hiệp hội Quốc gia về Người sử dụng Xi măng (NACU) đã xuất bản Tiêu chuẩn số 1 và vào năm 1910, Quy định Xây dựng Tiêu chuẩn về Sử dụng Bê tông Cốt thép.

Tìm hiểu thêm về: Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5574:2018 về Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép

Mô tả về bê tông cốt thép

Đặc điểm của bê tông cốt thép

Để có một kết cấu chắc chắn, dễ uốn và bền, cốt thép ít nhất phải có các đặc tính sau:

1. Sức mạnh tương đối cao
2. Khả năng chịu đựng cao của biến dạng kéo
3. Liên kết tốt với bê tông, không phụ thuộc vào độ pH, độ ẩm và các yếu tố tương tự
4. Khả năng tương thích nhiệt, không gây ra ứng suất không chấp nhận được (như giãn nở hoặc co lại) khi phản ứng với nhiệt độ thay đổi.
5. Độ bền trong môi trường bê tông, không phụ thuộc vào sự ăn mòn hoặc ứng suất duy trì.

Chú thích: Ứng suất (cg. sức căng) là đại lượng biểu thị nội lực phát sinh trong vật thể biến dạng.

Dùng trong xây dựng

Nhiều loại kết cấu và thành phần khác nhau của kết cấu có thể được xây dựng bằng bê tông cốt thép bao gồm tấm, tường, dầm, cột, móng, khung và hơn thế nữa.

Bê tông cốt thép có thể được phân loại là bê tông đúc sẵn hoặc bê tông đúc tại chỗ. Thiết kế và triển khai hệ thống sàn hiệu quả nhất là chìa khóa để tạo ra cấu trúc tòa nhà tối ưu. Những thay đổi nhỏ trong thiết kế của hệ thống sàn có thể có tác động đáng kể đến chi phí vật liệu, tiến độ xây dựng, sức bền cuối cùng, chi phí vận hành, mức độ lấp đầy và mục đích sử dụng cuối cùng của một tòa nhà.

Nếu không có cốt thép, việc xây dựng các công trình hiện đại bằng vật liệu bê tông sẽ không thể thực hiện được.

Bê tông là hỗn hợp của cốt liệu thô (đá hoặc gạch vụn) và cốt liệu mịn (thường là cát hoặc đá nghiền) với hỗn hợp vật liệu kết dính (thường là xi măng poóc lăng) và nước.

Hỗn hợp bê tông điển hình có khả năng chịu ứng suất nén cao (khoảng 4.000 psi (28 MPa)); tuy nhiên, bất kỳ lực căng đáng kể nào (ví dụ, do uốn cong) sẽ phá vỡ mạng tinh thể cứng vi mô, dẫn đến nứt và tách bê tông.

Nếu một vật liệu có cường độ chịu kéo cao, chẳng hạn như thép, được đặt trong bê tông giúp chống lại lực nén mà còn chống uốn và các tác động kéo trực tiếp khác.

Các đặc tính vật lý mang lại cho bê tông cốt thép những tính chất đặc biệt

Hệ số giãn nở nhiệt của bê tông tương tự như thép, loại bỏ ứng suất bên trong lớn do sự khác biệt về độ giãn nở nhiệt hoặc co ngót.

Khi hồ xi măng bên trong bê tông cứng lại, điều này phù hợp với các chi tiết bề mặt của thép, cho phép truyền bất kỳ ứng suất nào một cách hiệu quả giữa các vật liệu khác nhau

Thông thường các thanh thép được tạo nhám hoặc tạo sóng để nâng cao hơn nữa sự liên kết hoặc kết dính giữa bê tông và thép.

Môi trường hóa học kiềm được cung cấp bởi chất dự trữ kiềm (KOH, NaOH) và portlandit (canxi hydroxit) có trong hồ xi măng đông cứng gây ra một lớp màng thụ động hình thành trên bề mặt của thép, làm cho nó có khả năng chống ăn mòn cao hơn nhiều so với ở điều kiện trung tính hoặc axit.

Ưu điểm và nhược điểm của bê tông cốt thép

Ưu Điểm

• Giá thành thấp: bê tông được chế tạo chủ yếu từ các vật liệu sẵn có như đá, sỏi, cát… Các vật liệu khác như xi măng, thép đắt tiền hơn nhưng chỉ chiếm tỷ trọng khoảng 1/6 đến 1/5 tổng khối lượng.
• Khả năng chịu lực lớn: khả năng chịu lực của bê tông cốt thép lớn hơn rất nhiều so với các dạng vật liệu khác như gạch, đá, gỗ… Hơn nữa, khác với các loại vật liệu xây dựng có nguồn gốc tự nhiên, bê tông cốt thép là vật liệu nhân tạo nên thông qua việc chế tạo có thể lựa chọn các tính năng mong muốn.
• Độ bền cao: bê tông là một loại đá do đó có khả năng chịu ăn mòn, xâm thực từ môi trường cao hơn các vật liệu như thép, gỗ… Chi phí bảo dưỡng do đó cũng thấp hơn.
• Khả năng tạo hình khối dễ dàng: trước khi đông cứng thì bê tông ở dạng hỗn hợp lỏng và dẻo nên có khả năng tạo các hình khối phù hợp yêu cầu kiến trúc nhờ vào hệ thống ván khuôn.
• Khả năng chống cháy tốt: trong ngưỡng dưới 400 °C thì cường độ của bê tông không bị suy giảm đáng kể, hệ số dẫn nhiệt của bê tông cũng thấp nên giúp bảo vệ cốt thép ở nhiệt độ cao.
• Khả năng hấp thụ năng lượng tốt: các kết cấu làm bằng bê tông cốt thép thường có khối lượng lớn nên có khả năng hấp thụ lực xung kích tốt.

Nhược Điểm

• Nặng nề: các kết cấu xây dựng làm từ bê tông cốt thép thường có nhịp tương đối nhỏ, chi phí xây dựng nền móng cao. Nhược điểm này hiện được khắc phục đáng kể bằng việc sử dụng kết cấu bê tông dự ứng lựchoặc kết cấu bê tông cường độ cao kết hợp với các giải pháp xây dựng hợp lý.
• Thời gian thi công lâu: bê tông cần thời gian để đông cứng, trong thời gian này chất lượng bê tông chịu nhiều ảnh hưởng của thời tiết, môi trường… Nhược điểm này có thể khắc phục bằng cách sử dụng bê tông đúc sẵn lắp ghép hoặc bán lắp ghép.
• Khả năng tái sử dụng thấp: việc tháo dỡ, vận chuyển và tái sử dụng bê tông sau khi sử dụng rất tốn kém và tiêu hao nhiều công sức.
  Chi phí cho hệ thống ván khuôn.

Bê Tông Cốt Thép Tiếng Anh là gì?

Trong tiếng Anh, bê tông cốt thép có ngĩa là reinforced concrete hoặc ferroconcrete. Trong đó concrete được hiểu là bê tông, còn reinforced nghĩa là nén chặt..

Các từ vựng tiếng Anh thường dùng trong xây dựng:

• REINFORCEMENT : Cốt thép
• FORMWORK : Cốt pha
• Concrete : Bê tông
• Concrete components : Các thành phần cấu tạo bê tông
• Sand; fine aggregate : Cát
• Pebble : Sạn
• Gravel : Sỏi (pebble > gravel)
• Crushed stone : Đá xay
• Binder : Chất kết dính
• Portland cement : Xi măng Portland
• Pozzolan cement : Xi măng Pozzolan
• Calcium aluminates cement : Xi măng aluminat canxi
• Aluminous cement : Xi măng aluminat canxi
• High-alumina cement (British) : Xi măng aluminat canxi
• Type I cement : Xi măng Portland bình thường
• Type II cement : Xi măng Porland cải tiến
• Type IV cement : Xi măng ít tỏa nhiệt
• Type V cement : Xi măng tỏa nhiệt
• Admixture : Chất phụ gia
• Water-cement ratio : Tỷ số nước trên xi măng
• Blind concrete : Bê tông lót
• Reinforced concrete : Bê tông cốt thép
• Pre-stressed concrete : Bê tông dự ứng lực
• Post-tensioned concrete : Bê tông hậu ứng lực
• Concrete batch : Bả trộn bê tông
• Ready-mixed concrete : Bê tông tươi
• Cement slurry : Nhựa xi măng
• Slump test : Thử độ sụp bê tông
• Concrete test cube : Mẫu bê tông lập phương
• Concrete test cylinder : Mẫu bê tông hình trụ
• Beam : Dầm
• Floor beam : Dầm sàn
• Grider : Dầm cái
• Brace : Giằng
• Cantilever : Công son
• Vertical stiffener : Bổ trụ
• Slab : Đan
• Floor-slab : Đan sàn
• Suspended floor-slab : Đan sàn liên kết dầm sàn
• Non-suspended floor-slab : Đan sàn không liên kết dầm sàn
• Lintel : Lanh tô
• Sleeper : Tấm lá chớp
• Edge-beam : Đà môi
• Beam soffit : Dạ dầm (mặt dưới dầm)
• Canopy; ledge : Ô văng, mái hắt
• Staircase : Cầu thang
• Lift-shaft; lift-core : Buồng thang máy
• Stringer : Cốn thang
• Step : Bậc thang, bậc tam cấp
• Riser : Bề cao bậc thang
• Tread : Bề rộng mặt bậc thang
• Landing slab : Đan chiếu nghỉ
• To concrete = to pour concrete = to place concrete = to cast concrete : Đổ bê tông
• To cure concrete : Bảo dưỡng bê tông