Cường độ chịu nén bê tông là gì?
Cường độ chịu nén bê tông là giá trị ứng suất nén lớn nhất mà mẫu bê tông chịu được trước khi bị phá hủy, tính bằng lực phá hủy chia cho diện tích tiết diện mẫu. Ký hiệu thông dụng là fc (hệ Mỹ), Rn (Việt Nam cũ), hoặc fck (EN, đặc trưng). Đây là chỉ tiêu nền tảng trong mọi tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép.
Mẫu chuẩn theo tiêu chuẩn Việt Nam và quốc tế
| Tiêu chuẩn | Hình dạng mẫu | Kích thước | Ký hiệu |
|---|---|---|---|
| TCVN (VN) | Lập phương | 150×150×150 mm | M hoặc B |
| BS EN (Châu Âu) | Trụ tròn | Ø150×300 mm | C×/Y (× = trụ, Y = lập phương) |
| ASTM (Mỹ) | Trụ tròn | Ø150×300 mm hoặc Ø100×200 mm | f’c |
| GOST (Nga) | Lập phương | 150×150×150 mm | B (lớp cường độ) |
Lưu ý: cùng một bê tông, mẫu lập phương cho kết quả cao hơn mẫu trụ khoảng 20–25%. Khi so sánh số liệu, cần xác định rõ loại mẫu sử dụng.
Tại sao đo sau 28 ngày?
Bê tông tiếp tục tăng cường độ sau khi đổ. Theo đường cong phát triển cường độ thực nghiệm, bê tông đạt khoảng 70% cường độ sau 7 ngày và khoảng 100% (cường độ thiết kế) sau 28 ngày với xi măng Portland thường. Sau 28 ngày, cường độ vẫn tăng nhưng chậm hơn. 28 ngày được chọn vì là thời điểm ổn định và đủ thực tế cho quy trình thi công.
Cường độ bê tông ở các tuổi khác nhau
| Tuổi (ngày) | % cường độ 28 ngày (xi măng OPC) |
|---|---|
| 3 | ~40–50% |
| 7 | ~65–75% |
| 14 | ~85–90% |
| 28 | 100% (giá trị thiết kế) |
| 90 | ~115–125% |
| 365 | ~130–140% |
Phân biệt cường độ đặc trưng và cường độ trung bình
Cường độ đặc trưng (fck hoặc f’c) là giá trị cường độ mà 95% kết quả thử nghiệm vượt qua. Cường độ trung bình (fcm) cao hơn fck một lượng dự trữ thống kê. Trong thiết kế kết cấu dùng fck; trong thiết kế cấp phối (để đảm bảo đạt fck) dùng fcm = fck + 1,645σ (σ là độ lệch chuẩn của sản xuất).
Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ chịu nén
- Tỷ lệ w/c: yếu tố quan trọng nhất (Định luật Abrams)
- Loại và cấp độ xi măng
- Chất lượng và thành phần cấp phối cốt liệu
- Phương pháp đầm chặt (thủ công, máy rung)
- Điều kiện và thời gian dưỡng hộ
- Nhiệt độ môi trường trong và sau khi đổ bê tông
Tiêu chuẩn liên quan
- TCVN 3105:1993 – Lấy mẫu, chế tạo và bảo dưỡng mẫu bê tông
- TCVN 3118:1993 – Xác định cường độ chịu nén
- TCVN 5574:2018 – Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép
- EN 12390-3 – Testing hardened concrete: Compressive strength
- ASTM C39/C39M – Compressive strength of cylindrical concrete specimens
Câu hỏi thường gặp
- Bê tông M200 có cường độ bao nhiêu MPa?
- M200 tương đương 200 kgf/cm² ≈ 20 MPa (mẫu lập phương 150mm). Theo EN, gần tương đương C16/20 (cường độ trụ 16 MPa, lập phương 20 MPa).
- Kết quả thử nghiệm 7 ngày có thể dự báo cường độ 28 ngày không?
- Có thể ước tính sơ bộ: cường độ 28 ngày ≈ cường độ 7 ngày × 1,3–1,5 với xi măng OPC. Tuy nhiên, đây chỉ là ước tính; kết quả 28 ngày mới là giá trị chính thức để nghiệm thu.
- Tại sao kết quả thử nghiệm mẫu trường đôi khi thấp hơn mẫu tại trạm trộn?
- Mẫu tại trạm trộn được lấy và bảo dưỡng trong điều kiện kiểm soát. Mẫu tại hiện trường chịu ảnh hưởng của thêm nước trái phép, đầm không đủ, bảo dưỡng kém và nhiệt độ thực tế. Sự khác biệt phản ánh chất lượng thi công thực tế.