Xây dựng & Kiến trúc

Bê tông cốt thép là gì? Phân loại và cấu tạo bê tông cốt thép

Ngày nay, bê tông cốt thép là dạng kết cấu được sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các loại hình xây dựng, giao thông, thủy lợi và là kết cấu chịu lực chính của công trình. Bê tông cốt thép được ví như một loại đá nhân tạo rất vững chắc giúp ích rất nhiều cho các công trình nhân sinh.

Bê tông cốt thép là gì?

Vật liệu bê tông cốt thép là vật liệu hỗn hợp được hình thành bởi sự kết hợp giữa bê tông và thép, trong thành phần đó bê tông thép đều góp phần chịu lực, bê tông chịu nén và thép chịu kéo .

Kết cấu bê tông bình thường được đánh giá là không có khả năng chịu kéo ( cường độ chịu kéo bằng 1/10 lần cường độ chịu  nén), điều đó được khắc phục bằng cách bổ sung thêm vật liệu thép kết hợp.

bê tông cốt thép
bê tông

Thành phần cấu tạo

Bê tông cốt thép được sản xuất do kết hợp 5 loại vật liệu chính: xi măng, cát, đá và nước, sắt thép. Trong đó cát được gọi là cốt liệu mịn và đá là cốt liệu thô.

Các loại vật liệu được trộn thành một hỗn hợp thống nhất, sau quá trình thủy hóa (đông cứng) thành một khối dạng đá. Bê tông chịu nén rất tốt nhưng khả năng chịu kéo yếu nên người ta kết hợp với cốt  thép (dạng thanh rời hoặc lưới) để tăng  sức bền chịu kéo.

Hỗn hợp bê tông mới trộn xong ở thể ướt và dẻo. Sau một thời gian ninh kết hỗn hợp đó đông cứng lại. Do đó người ta tiến hành đổ khuôn bê tông từ khi còn ướt, dẻo và nhận được sản phẩm rắn chắc sau đó. Hỗn hợp nguyên liệu vừa trộn xong được gọi là bê tông tươi. Trong bê tông, cốt liệu đóng vai trò là bộ khung chịu lực. Vữa xi măng bao bọc xung quanh hạt cốt liệu là chất bôi trơn, đồng thời lấp đầy khoảng trống giữa các hạt cốt liệu thành một khối dạng đá và hình thành bê tông.

Đặc tính của bê tông

Bê tông cốt thép là loại vật liệu xây dựng hỗn hợp dưới dạng liên kết của bê tông và cốt thép, để chúng làm việc với nhau trong cùng một kết cấu. Khi bê tông cốt thép được đưa vào sử dụng, tức là chịu những tải trọng nhất định, mỗi loại vật liệu sẽ phát huy được đầy đủ tính năng và bổ sung cho nhau.

Bê tông chịu nén tốt nhưng không chịu lực kéo, trong khi thép chịu kéo tốt. Do đó người ta đặt thép ở vùng chịu kéo để tăng cường cường độ chịu lực của bê tông. Bê tông bọc ngoài thanh thép có tác dụng bảo vệ nó khỏi bị ăn mòn và có khả năng liên kết rất tốt với thép nên có thể xem như kết cấu đồng nhất về mặt chịu lực. Thép và bê tông có hệ số giãn nở gần giống nhau nên bảo đảm được tính toàn khối của bê tông cốt thép.

Bê tông còn có đặc điểm là theo thời gian, cường độ chịu lực không bị giảm đi mà còn tăng lên, với điều kiện cốt thép không bị ăn mòn. Do đó cốt thép cần được bao kín, bê tông không bị rỗ khiến nước xâm thực làm rỉ thép. Thép không được sơn chống rỉ mà chỉ được bôi dầu, mỡ trong lúc chờ thi công.

Phân loại bê tông cốt thép theo phương pháp thi công

Bê tông đổ toàn khối: ghép cốp pha và đổ bêtông tại công trình, điều này đảm bảo tính chất làm việc toàn khối (liên tục) của bêtông, làm cho công trình có cường độ và độ ổn định cao.

Bê tông lắp ghép:  Chế tạo từng cấu kiện (móng, cột, dầm, sàn,…) tại nhà máy, sau đó đem lắp ghép vào công trình. Cách thi công này đảm bảo chất lượng bêtông trong từng cấu kiện, thi công nhanh hơn, ít bị ảnh hưởng của thời tiết, nhưng độ cứng toàn khối và độ ổn định của cả công trình thấp

Bê tông cốt thép nửa lắp ghép: có một số cấu kiện được chế tạo tại nhà máy, một số khác đổ tại công trình để đảm bảo độ cứng toàn khối và độ ổn định cho công trình. Thường thì sàn được lắp ghép sau, còn móng, cột, dầm được đổ toàn khối.

Phân loại theo trạng thái ứng suất khi chế tạo

Bêtông cốt thép thường: khi chế tạo, cốt thép ở trạng thái không có ứng suất, ngoài nội ứng suất do co ngót và giãn nở nhiệt của bêtông. Cốt thép chỉ chịu ứng suất khi cấu kiện chịu lực ngoài (kể cả trọng lượng bản thân).

Bêtông cốt thép ứng suất trước: căng trước cốt thép đến ứng suất cho phép (sp), khi buông cốt thép, nó sẽ co lại, tạo ứng suất nén trước trong tiết diện bêtông, nhằm mục đích khử ứng suất kéo trong tiết diện bêtông khi nó chịu lực ngoài hạn chế vết nứt và độ võng.

Ưu nhược điểm bê tông cốt thép

Ưu điểm

Ngày nay bê tông được sử dụng trong hầu hết các kết cấu xây dựng của các công trình và còn được sử dụng trong nhiều năm nữa như là phương thức tối ưu.

Dễ dàng thi công

Người ta có thể trộn, đúc, hoàn thiện và bảo dưỡng bê tông để thành những kết cấu có hình dạng như ý muốn, kể cả những kết cấu lớn và phức tạp. Giá thành bảo quản, bảo dưỡng bê tông trong quá trình sử dụng lại thấp hơn hẳn các công trình bằng gỗ và sắt thép.

Độ chống chịu cực tốt, chịu nhiệt cao

Bê tông lại có những tính năng mạnh mẽ như bền vững, chống lửa tốt. Khi nhiệt độ bên tới 1000°C, nếu cốt thép có lớp bê tông bảo vệ dày 2,5 cm thì chỉ bị nung nóng lên 500 độ C Nhiều vụ cháy các công trình bền vững đã cho thấy nhiều phần kết cấu bê tông cốt thép chỉ bị hư hỏng ngoài mặt mà không bị phá hoại.

Bê tông cốt thép còn có cường độ chịu lực tương đối cao, có thể chịu được những lực động khá lớn như động đất, sóng gió, bom nổ, vv… và khả năng ngăn ngừa được các chất phóng xạ.

bê tông cốt thép
bê tông 

Độ bền cao

Tuổi thọ của nó cũng lâu dài hơn nhiều loại vật liệu khác do nó chồng được ảnh hưởng của thời tiết như mưa năng, nhiệt độ, độ ẩm. Nếu biết 99 dụng tốt thì kết cấu bê tông có thể phục vụ được trong một thời gian dài không hạn định mà khả năng chịu lực không bị giảm, do cường độ của bê tông không những không bị giảm mà lại còn tăng lên theo thời gian. Cốt thép trong bê tông được bảo vệ không bị ăn mòn như các kết cấu thép trực tiếp chịu ảnh hưởng khí hậu và thời tiết.

Độ chống cháy tốt nhiều giờ

Két cấu bê tông có thể chịu được nhiệt độ tới 400 độ C mà không suy giảm cường độ.

Nhược điểm

Có trọng lượng nặng hơn các kết cấu khác như gạch ,đá, gỗ.

Tiến độ thi công dài hơn: Bê tông để ninh kết cần thời gian dài, thông thường 28 ngày mới đạt đủ cường độ, trong điều kiện sử dụng phụ gia tăng thời gian ninh kết có thể đẩy được nhanh thời gian thi công.

Nguyên lý cấu tạo của bê tông cốt thép ra sao?

Do cường độ kéo của bê tông thấp hơn nhiều so với cường độ nén, nên các kết cấu bê tông đơn giản không thể được sử dụng cho dầm và tấm chịu ứng suất kéo. Nếu thanh thép được đặt trong vùng chịu kéo của dầm bê tông và tấm, thì lực kéo của bê tông sau khi nứt có thể được tạo ra bởi các thanh thép. Bằng cách này, các ưu điểm của cường độ nén bê tông cao hơn và cường độ kéo cao hơn của thanh thép có thể được sử dụng hoàn toàn để chống lại các lực bên ngoài, từ đó nâng cao khả năng chịu lực của dầm bê tông.

bê tông cốt thép
bê tông cốt thép

Cốt thép và bê tông là hai vật liệu có tính chất khác nhau, nhưng có thể phối hợp hiệu quả với nhau do độ bám dính giữa bê tông và cốt thép sau khi bê tông được làm cứng. Nó bao gồm lực phân tử (lực kéo), lực ma sát và lực khớp cơ học. Yếu tố quyết định là lực cắn cơ học, chiếm hơn một nửa tổng lực dính. Làm cho các đầu của thanh thép trơn thành móc và hàn các thanh thép vào khung xương thép và lưới có thể tăng cường độ bám dính giữa các thanh thép và bê tông. Để đảm bảo liên kết đáng tin cậy giữa các thanh thép và bê tông ngăn các thanh thép bị ăn mòn, phải có một độ dày nhất định của lớp bảo vệ bê tông xung quanh các thanh thép. Nếu trong môi trường ẩm ướt, điều kiện tự nhiên kém thì độ dày của lớp bảo vệ phải được tăng lên để đảm bảo độ bền.

Các thanh cốt thép chịu lực căng trong các thành phần uốn như dầm và tấm được bố trí theo chiều dọc mặt trên của kết cấu bê tông cốt thép, dựa theo sự thay đổi trong sơ đồ mô-men uốn.

Trong các cấu trúc như cột và vòm, cốt thép cũng được sử dụng để tăng cường khả năng nén của kết cấu. Nó có hai phương pháp cấu hình: Một là bố trí cốt thép dọc theo hướng áp lực và chia sẻ bớt áp lực với bê tông. Hai là bố trí lưới gia cố ngang và các vòng xoắn ốc vuông góc với hướng áp lực để ngăn chặn sự giãn nở của bê tông dưới áp lực. Từ đó, làm cho bê tông ở trạng thái ứng suất nén ba chiều. Do vậy, cần tăng cường cường độ nén và khả năng biến dạng của bê tông. Bởi vì các thanh cốt thép được cấu hình theo cách này không chịu trực tiếp áp lực, nên chúng còn được gọi là cốt thép gián tiếp.

Từ khóa:

  • Bê tông dùng de làm gì
  • Kết cấu be tông cốt thép nhà dân dụng
  • Be tông cốt thép 2
  • Độ chịu lực của be tông

Nội dung liên quan:

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Back to top button