Bê tông cốt thép là gì? Cấu tạo, ưu & nhược điểm bê tông cốt thép

Trần Thị Ánh Dương

Ngày nay, bê tông cốt thép đang là kết cấu được sử dụng rộng rãi trong tất cả các loại hình xây dựng, giao thông, thủy lợi. Đây cũng chính là kết cấu chịu lực chính của các công trình. Bê tông loại này được xem như một loại đá nhân tạo có độ cứng chắc vô cùng, giúp ích rất nhiều cho các công trình dân sinh.

Bê tông cốt thép là gì?

Vật liệu bê tông này là hỗn hợp được hình thành từ sự kết hợp giữa bê tông và thép, cả 2 đều góp phần chịu lực, bê tông chủ yếu chịu nén và thép chịu lực kéo. Kết cấu bê tông thông thường được đánh giá là không có khả năng chịu kéo, cường độ chịu kéo chỉ bằng 1/10 lần so với cường độ chịu  nén, điều này được khắc phục bằng cách bổ sung thêm thép để giúp kiên cố hơn.

be-tong-cot-thep-1-1650959958.jpg

Bê tông này là hỗn hợp được hình thành từ sự kết hợp giữa bê tông và thép được ứng dụng trong hầu hết các công trình xây dựng

Thành phần cấu tạo của bê tông cốt thép

Bê tông dạng này được hình thành bởi sự kết hợp từ 05 loại vật liệu chính: xi măng, cát, đá, nước và sắt thép. Trong đó cát được xem là cốt liệu dạng mịn và đá là cốt liệu dạng thô. Các vật liệu được trộn đều thành một hỗn hợp thống nhất dưới quá trình thủy hóa (đông cứng) thành khối dạng đá. 

Hỗn hợp bê tông mới được trộn ở thể ướt và dẻo. Sau một thời gian ninh tiêu chuẩn sẽ đông cứng lại. Do đó phải tiến hành đổ khuôn bê tông từ khi còn ướt, dẻo để nhận sản phẩm rắn chắc sau đó. Hỗn hợp nguyên liệu vừa trộn được gọi là bê tông tươi. 

Trong bê tông thì các cốt liệu sẽ đóng vai trò là bộ khung chịu lực. Vữa xi măng giúp bao bọc xung quanh cốt liệu là chất bôi trơn, đồng thời lấp đầy các khoảng trống giữa các cốt liệu thành một khối dạng đá cứng chắc và hình thành bê tông.

be-tong-cot-thep-2-1650959958.jpg

Đây là loại bê tông được tạo nên bởi sự kết hợp từ 05 loại vật liệu bao gồm xi măng, cát, đá, nước và sắt thép

Đặc tính của bê tông cốt thép

vật liệu này là liên kết giữa bê tông và cốt thép, tạo nên một kết cấu vững chắc với khả năng chịu nén và chịu kéo tốt. Mỗi một loại vật liệu sẽ phát huy được đầy đủ tính năng riêng khi được đưa vào sử dụng. Bê tông với khả năng chịu nén tốt còn thép giúp chịu kéo tốt. 

Do đó người ta bố trí thép ở vùng chịu kéo để tăng cường  khả năng chịu lực của bê tông. Bê tông bao bọc xung quanh có tác dụng bảo vệ thép khỏi bị ăn mòn. Với khả năng liên kết rất tốt với thép nên chúng tạo nên kết cấu đồng nhất về mặt chịu lực. Bê tông và thép có hệ số giãn nở khá tương đồng nên đảm bảo được tính toàn khối của bê tông cốt thép chính xác.

Ngoài ra, bê tông này còn có đặc tính là cường độ chịu lực có thể được gia tăng theo thời gian, với điều kiện cốt thép bên trong không bị ăn mòn. Do đó cốt thép cần phải được bao kín, bê tông không bị rỗ, không bị nước xâm thực làm rỉ thép. Thép không được bôi sơn chống rỉ mà chỉ được sử dụng dầu, mỡ để phủ trong lúc chờ thi công.

be-tong-cot-thep-3-1650959958.jpg

Bê tông cốt thép có khả năng chịu nén và chịu kéo rất tốt

Những ưu và nhược điểm của bê tông cốt thép

Ưu điểm

Bê tông được sử dụng trong hầu hết các công trình xây dựng như là phương thức tối ưu nhờ những ưu điểm sau:

Dễ dàng thi công

Các bạn có thể trộn, đúc và hoàn thiện những công trình để thành các kết cấu có hình dạng mong muốn, kể cả những kết cấu phức tạp và lớn. Chi phí bảo quản và bảo dưỡng bê tông trong quá trình sử dụng thấp hơn hẳn so với các công trình bằng gỗ và sắt thép.

Khả năng chống chịu cực tốt, chịu nhiệt cao

Bê tông rất bền vững, khả năng chống lửa tốt. Khi gặp nhiệt độ bên ngoài là 1000°C thì cốt thép có lớp bê tông dày 2,5cm chỉ bị nóng lên 500 độ C.  Nhiều vụ cháy đã chứng minh phần kết cấu bê tông chỉ bị hư ngoài mặt mà không bị phá hoại bên trong. Bê tông cũng có cường độ chịu lực tương đối cao, có thể chịu được các lực động lớn như động đất, sóng thần, bom nổ, … và còn có khả năng ngăn được các chất phóng xạ.

Độ bền cao

Tuổi thọ bê tông rất cao, chồng được ảnh hưởng của môi trường như mưa nắng, nhiệt độ và độ ẩm. Khả năng chịu lực tốt, không bị giảm theo thời gian, thậm chí còn được tăng lên. Cốt thép bên trong bê tông được bảo vệ gần như tuyệt đối, không bị ăn mòn như các kết cấu thép khác khi trực tiếp chịu tác động ảnh hưởng khí hậu và thời tiết.

be-tong-cot-thep-4-1650959958.jpg

Bê tông loại này có nhiều ưu điểm vượt trội mà các vật liệu khác không thể có

Nhược điểm

Bê tông cốt thép có hạn chế lớn nhất đó là có trọng lượng nặng hơn các kết cấu khác như gạch ,đá, gỗ. Tiến độ thi công và thời gian hoàn thiên dài hơn, thông thường để bê tông đạt độ ninh kết chuẩn cần khoảng 28 ngày mới đạt đủ cường độ. Nếu sử dụng thêm phụ gia thì thời gian ninh kết có thể được đẩy nhanh hơn.

Những lưu ý trong thiết kế cột bê tông cốt thép

Bất cứ một kiến trúc sư hoặc thợ thi công xây dựng công trình nào thì đều luôn quan tâm đến hạng mục cốt thép. Độ bền vững, chắc chắn của công trình phụ thuộc rất lớn vào yếu tố này. Ngoài ra, còn rất nhiều yếu tố  kỹ thuật trong thi công bê tông cốt thép mà các bạn nên biết và áp dụng cho công trình nhà mình tốt hơn.

Tỷ lệ cốt thép tối thiểu và tối đa

Tỷ lệ cốt thép tối thiểu là 1% sẽ được sử dụng cho các cột. Việc gia cố tối thiểu này là rất cần thiết. Tỷ lệ này nhằm bảo vệ chống lại sự biến dạng và uốn cong của kết cấu, làm giảm sự co ngót và giúp tăng cường độ dẻo của các cột.

Tối thiểu phải có bốn thanh thép chính trong phần hình chữ nhật hoặc tròn, hoặc một thanh mỗi góc của mặt cắt ngang, tạo nên các hình dạng khác và tối thiểu là sáu thanh trong một cột được gia cố xoắn.

be-tong-cot-thep-5-1650959958.jpg

Tỷ lệ cốt thép tối thiểu cho phép đảm bảo không bị biến dạng và uốn cong kết cấu khi chịu tải lớn

Khoảng cách tiêu chuẩn giữa các thanh cốt thép

Theo tiêu chuẩn của bê tông cốt thép thì khoảng cách giữa các thanh không nhỏ hơn hoặc lớn hơn 150 lần đường kính thanh.

Phần vỏ bảo vệ bê tông

Lớp phủ bê tông cốt thép không được nhỏ hơn 4cm đối với cột không tiếp xúc với thời tiết hoặc tiếp xúc trực tiếp với mặt đất. Khoảng cách này là cần thiết để bảo vệ cốt thép khỏi các nguy cơ ăn mòn hoặc hỏa hoạn.

Kích thước mặt cắt ngang kết cấu tối thiểu

Tuỳ vào công trình cụ thể trong thực tế mà kích thước cột có thể được lấy tương ứng là bội số của 5cm.

Thép đai

Thép đai là thành phần có hiệu quả trong việc hạn chế các thanh dọc bị vênh qua bề mặt cột. Bộ phận này giúp giữ lồng cốt thép với nhau trong quá trình thi công xây dựng, cố định lõi bê tông và đóng vai trò là cốt thép cắt khi các cột chịu lực ngang.

be-tong-cot-thep-6-1650959960.jpg

Thép đai là thành phần giúp giữ cố định lồng cốt thép với nhau trong quá trình thi công xây dựng

Kẽm buộc

Đối với các thanh thép dọc, thì sử dụng loại 32mm hoặc nhỏ hơn và nên sử dụng dây buộc với đường kính khoảng 10mm.

Cắt và uốn

  • Cắt: cần phải cắt cốt thép đúng theo yêu cầu thiết kế

  • Kéo cắt thủ công: chỉ cắt được các thanh thép có đường kính nhỏ dưới 12mm

  • Máy cắt: cắt được các thanh thép có đường kính lên tới 40mm

  • Hàn xì: cho phép cắt được các thanh thép có đường kính lớn hơn 40mm

  • Uốn: phải thực hiện uốn cốt thép đúng theo yêu cầu bản vẽ

  • Bằng tay: dùng càng cua để uốn các thanh cốt thép với đường kính 25mm

  • Bằng máy uốn: uốn được các thanh thép có đường kính to từ 25mm

Nối cốt thép

Việc buộc nối cốt thép bằng dây kẽm dẻo cần tuân thủ theo những quy tắc cụ thể sau:

  • Đối với thép trơn: Tại vùng bê tông chịu kéo thì hai đầu cốt thép cần phải uốn cong thành móc và nối chập lên nhau một đoạn dài (30 đến 45 d), dùng dây kẽm dẻo quấn xung quanh phần uốn. Tại vùng bê tông chịu nén thì không cần uốn móc nhưng vẫn phải uốn dây thép quanh đoạn nối chồng nhau dài (20 đến 40 d)

  • Đối với thép giá: Tại vùng bê tông chịu kéo không cần phải uốn móc nhưng cần phải uốn dây thép quanh vị trí chỗ nối đoạn chồng nhau dài từ (30 đến 45d). tại vị trí vùng bê tông chịu nén thì cũng không cần uốn móc nhưng phải uốn dây thép quanh đoạn chồng nhau từ (20 đến 40 d)

be-tong-cot-thep-7-1650959958.jpg

Việc buộc nối cốt thép bằng dây kẽm dẻo cần phải tuân thủ theo những quy tắc cụ thể, đảm bảo an toàn cho công trình

Lời kết

Trong các công trình việc sử dụng bê tông cốt thép tuy có bất lợi là trong lượng năng, thời gian thi công và chờ dài, cần nhiều coppha để tạo hình. Tuy nhiên, có những ưu điểm mà chỉ có kết cấu dạng này mới mang lại cho công trình của bạn. Đây chắc chắn là vật liệu và kết cấu bền vững được ứng dụng lâu dài nhất trên thị trường.