VIENID Vào luyện thi

Trang chủ › Giáo trình › Chứng chỉ Cốt thép 鉄筋技能士 (1級・2級 lý thuyết)

Vật liệu (Vật liệu Thép, Tiêu chuẩn JIS và Cơ tính của Cốt thép, Vật liệu Bê tông)

Chứng chỉ Cốt thép 鉄筋技能士 (1級・2級 lý thuyết) · 技能検定「鉄筋施工」1級・2級 学科 · Bài học do Tokutei Pass tự biên soạn dựa trên giáo trình chính thức; không sao chép nguyên văn.

Phân loại vật liệu gang thép, hàm lượng cacbon và phương pháp sản xuất cốt thép

Vật liệu sắt thép được phân loại theo hàm lượng 'Cacbon (C)' chứa trong sắt (Fe) thành 3 nhóm: 'Sắt nguyên chất (C khoảng 0,02% trở xuống)', 'Thép / Steel (C khoảng 0,02% đến 2,0%)' và 'Gang (C khoảng 2,0% đến 6,7%)'. Toàn bộ cốt thép và thép hình dùng trong xây dựng đều là 'Thép (Kō)'.

Hàm lượng cacbon (C) trong thép càng tăng thì 'độ cứng' và 'độ bền kéo' càng tăng lên, nhưng ngược lại 'độ giãn dài (tính dẻo)', 'độ dai va đập' và 'tính hàn (kể cả hàn ép khí)' lại giảm xuống làm thép giòn hơn. Ngoài ra Phốt pho (P) và Lưu huỳnh (S) là các tạp chất có hại gây giòn thép.

Phương pháp sản xuất cốt thép bê tông gồm 2 cách chính: 'Phương pháp lò điện (Denkiro)' nấu luyện thép phế liệu (sắt vụn) bằng hồ quang điện, và 'Phương pháp lò cao - lò thổi' đi từ quặng sắt. Phần lớn thép thanh vằn thông dụng hiện nay được sản xuất bằng lò điện từ thép phế liệu.

Phôi thép đúc liên tục (Billet) được nung nóng trong lò ở nhiệt độ cao khoảng 1000–1200°C rồi cho cán qua hệ thống trục cán để tạo hình đường kính cùng gân dọc, gân ngang; quy trình này gọi là 'Cán nóng (Nekkan atsuen)'.

Điểm cần nhớ


  • Hàm lượng cacbon khoảng 0,02–2,0% là 'Thép (Kō)', trên 2,0% là 'Gang'; cốt thép xây dựng thuộc nhóm Thép

  • Khi hàm lượng cacbon tăng thì 'độ cứng và độ bền kéo' tăng, nhưng 'độ giãn dài, độ dẻo dai và tính hàn' giảm xuống

  • Thép thanh vằn thông dụng chủ yếu được nấu luyện bằng 'lò điện' từ thép phế liệu và tạo hình bằng 'cán nóng'
Từ vựngNghĩa
sắt nguyên chất, thép và gang (theo hàm lượng cacbon)
độ bền kéo, độ giãn dài và tính hàn
phương pháp lò điện (nguyên liệu thép phế liệu)
cán nóng (nekkan atsuen) và phôi thép thanh (billet)

Thí nghiệm kéo cốt thép, đường cong ứng suất - biến dạng và các chỉ tiêu cơ tính

Trong 'thí nghiệm kéo (Hippari shiken)' để kiểm tra cơ tính của cốt thép, người ta kéo mẫu thử cho đến khi đứt và ghi lại đồ thị quan hệ giữa 'Ứng suất (lực trên một đơn vị diện tích mặt cắt: N/mm²)' và 'Biến dạng tỉ đối (tỉ lệ độ giãn dài so với chiều dài ban đầu)'.

Khi ứng suất còn nhỏ, ứng suất tỉ lệ thuận với biến dạng (Định luật Hooke) và giới hạn lớn nhất mà khi bỏ lực mẫu thử hồi phục hoàn toàn về chiều dài cũ gọi là 'Giới hạn đàn hồi (Dansei gendo)'. Hệ số góc của đoạn đàn hồi là 'Môđun đàn hồi Young' luôn không đổi và bằng khoảng '205 kN/mm² (205.000 N/mm²)' đối với mọi mác thép từ SD295 đến SD490.

Vượt qua giới hạn đàn hồi sẽ xuất hiện 'hiện tượng chảy dẻo (Kōfuku)' khi biến dạng tăng vọt dù ứng suất không tăng: đỉnh nhọn đầu tiên gọi là 'Điểm chảy trên (Jō-kōfukuten)', đoạn nằm ngang ngay sau đó là 'Điểm chảy dưới (Ka-kōfukuten)', rồi ứng suất tăng tiếp đến giá trị cực đại gọi là 'Độ bền kéo / Giới hạn bền (Hippari tsuyosa)' trước khi thắt cổ chai và đứt.

Đối với thép cường độ cao không có thềm chảy rõ rệt, người ta lấy ứng suất gây ra biến dạng dư vĩnh viễn bằng '0,2%' làm 'Giới hạn chảy quy ước (0,2% Tairyoku)'. Tỉ số giữa giới hạn chảy chia cho độ bền kéo gọi là 'Tỉ số chảy (Kōfukuhi)'; tỉ số này càng nhỏ thì dự trữ an toàn dẻo sau khi chảy càng lớn.

Thí nghiệm kéo cốt thép, đường cong ứng suất - biến dạng và các chỉ tiêu cơ tính

Điểm cần nhớ


  • Trình tự trên đường cong ứng suất - biến dạng: Giới hạn đàn hồi → Điểm chảy trên / Điểm chảy dưới → Độ bền kéo (ứng suất cực đại) → Đứt

  • Môđun đàn hồi Young của cốt thép không phụ thuộc vào mác thép và luôn bằng khoảng 205 kN/mm² (205.000 N/mm²)

  • Với thép không có điểm chảy rõ rệt, ứng suất tạo ra độ giãn dài dư vĩnh viễn '0,2%' được lấy làm 'Giới hạn chảy quy ước 0,2%'
Từ vựngNghĩa
giới hạn đàn hồi và môđun đàn hồi Young
điểm chảy trên, điểm chảy dưới và giới hạn chảy quy ước 0,2%
độ bền kéo (ứng suất cực đại) và độ giãn dài khi đứt
tỉ số chảy (giới hạn chảy ÷ độ bền kéo)

Tiêu chuẩn JIS G 3112 đối với thép thanh dùng cho bê tông cốt thép và cách nhận biết mác thép

Tiêu chuẩn Công nghiệp Nhật Bản 'JIS G 3112 (Thép thanh dùng cho bê tông cốt thép)' quy định 2 nhóm: 'Thép tròn trơn (SR235, SR295)' có bề mặt nhẵn và 'Thép thanh vằn (SD295A, SD295B, SD345, SD390, SD490)' có gân dọc (Rib) và đốt vằn ngang (Fushi) giúp tăng lực bám dính.

Con số ở cuối ký hiệu mác thép (235, 295, 345, 390, 490) biểu thị 'giá trị giới hạn dưới của giới hạn chảy hoặc giới hạn chảy quy ước 0,2% (N/mm²)' chứ không phải độ bền kéo. Ví dụ thép SD345 có giới hạn chảy từ 345 đến 440 N/mm² và độ bền kéo từ 490 N/mm² trở lên.

Để tránh dùng nhầm mác thép tại công trường, JIS G 3112 quy định 'ký hiệu chấm cán nổi (Atsuen mark)' trên thân thanh thép và 'màu sơn nhận biết ở mặt đầu bó thép'. Thép SD295A không có chấm nổi (không sơn màu); thép SD295B không có chấm tròn (sơn mặt đầu màu trắng).

Còn 'SD345' có 1 chấm nổi (・) và sơn mặt đầu 'màu vàng'; 'SD390' có 2 chấm nổi (・・) và sơn mặt đầu 'màu xanh lá cây'; 'SD490' có 3 chấm nổi (・・・) và sơn mặt đầu 'màu xanh dương'. Đây là kiến thức xuất hiện hầu như mọi năm trong đề thi 技能検定.

Tiêu chuẩn JIS G 3112 đối với thép thanh dùng cho bê tông cốt thép và cách nhận biết mác thép

Điểm cần nhớ


  • Trong JIS G 3112: 'SR' là thép tròn trơn, 'SD' là thép thanh vằn; con số phía sau biểu thị 'giới hạn dưới của giới hạn chảy (N/mm²)'

  • Số chấm tròn cán nổi (Atsuen mark): SD295A/B = không chấm, SD345 = 1 chấm (・), SD390 = 2 chấm (・・), SD490 = 3 chấm (・・・)

  • Màu sơn mặt đầu nhận biết mác thép: SD295B = Trắng, SD345 = Vàng, SD390 = Xanh lá cây, SD490 = Xanh dương
Từ vựngNghĩa
thép tròn trơn (SR235, SR295) và thép thanh vằn (SD)
giá trị giới hạn dưới của giới hạn chảy (N/mm²)
ký hiệu cán nổi (1 chấm, 2 chấm, 3 chấm)
màu sơn nhận biết ở mặt đầu (trắng, vàng, xanh lá, xanh dương)

Đường kính danh nghĩa, khối lượng đơn vị của thép vằn và chứng chỉ Mill Sheet

Do thép thanh vằn có gân dọc và đốt vằn nên mặt cắt ngang không phải hình tròn tuyệt đối. Vì vậy người ta quy đổi từ khối lượng 1 m dài và khối lượng riêng của thép (7,85 g/cm³) ra đường kính của thanh thép tròn có cùng diện tích mặt cắt, gọi là 'Đường kính danh nghĩa (Kōshō chokkei)' và 'Diện tích mặt cắt danh nghĩa'.

Tên gọi quy ước và đường kính danh nghĩa của thép vằn gồm: D10 là '9,53 mm', D13 là '12,7 mm', D16 là '15,9 mm', D19 là '19,1 mm', D22 là '22,2 mm', D25 là '25,4 mm', D29 là '28,6 mm', D32 là '31,8 mm'. Khi tính chiều dài neo và móc uốn thường lấy theo con số tên gọi (mm).

'Khối lượng đơn vị 1 m dài (kg/m)' theo JIS G 3112 dùng để tính khối lượng thép trong đề thi gồm: D10 = '0,560 kg/m', D13 = '0,995 kg/m (xấp xỉ 1,0 kg/m)', D16 = '1,56 kg/m', D19 = '2,25 kg/m', D22 = '3,04 kg/m', D25 = '3,98 kg/m (xấp xỉ 4,0 kg/m)', D29 = '5,04 kg/m'.

Khi nhập cốt thép về công trường, phải kiểm tra 'Chứng chỉ kiểm tra thép của nhà sản xuất (Mill sheet)' để đối chiếu tiêu chuẩn JIS, mác thép, kích thước, thành phần hóa học (C, Si, Mn, P, S) và cơ tính (giới hạn chảy, độ bền kéo, độ giãn dài, tính uốn) khớp với thẻ hàng và ký hiệu cán nổi.

Điểm cần nhớ


  • Đường kính danh nghĩa được quy đổi theo thép tròn tương đương: D10 = 9,53 mm, D13 = 12,7 mm, D16 = 15,9 mm, D19 = 19,1 mm, D25 = 25,4 mm

  • Khối lượng đơn vị (kg/m): D10 = 0,560; D13 = 0,995; D16 = 1,56; D19 = 2,25; D22 = 3,04; D25 = 3,98; D29 = 5,04

  • Khi nhập thép phải kiểm tra 'Mill sheet (Chứng chỉ kiểm tra thép)' để xác nhận thành phần hóa học và cơ tính đạt chuẩn JIS
Từ vựngNghĩa
đường kính danh nghĩa và diện tích mặt cắt danh nghĩa
khối lượng đơn vị (D10 = 0,560; D13 = 0,995; D16 = 1,56 kg/m)
khối lượng đơn vị (D19 = 2,25; D22 = 3,04; D25 = 3,98 kg/m)
chứng chỉ kiểm tra xuất xưởng của thép (Mill sheet)

Lưới thép hàn, thép dự ứng lực (PC), cốt đai cường độ cao và dây thép buộc

'Lưới thép hàn (Yōsetsu kanaami / Wire mesh - JIS G 3551)' được chế tạo bằng cách xếp các sợi dây thép kéo nguội vuông góc với nhau và hàn điểm tại các giao điểm bằng 'hàn điện tiếp xúc (spot welding)'. Lưới thép hàn được dùng phổ biến để chống nứt cho sàn nền đất và sàn liên hợp.

'Bê tông dự ứng lực (PC)' sử dụng 'Cốt thép dự ứng lực (cáp PC, sợi thép PC, thanh thép PC)' căng kéo để truyền lực nén trước vào bê tông, giúp chống nứt và vượt nhịp rất lớn. Thép PC có độ bền kéo cực cao, gấp khoảng 3 đến 5 lần cốt thép thông thường.

Vì thép dự ứng lực (PC) làm việc dưới ứng suất kéo rất lớn và được xử lý nhiệt đặc biệt, nếu bị tác động nhiệt sẽ mất cường độ đột ngột và đứt nổ, nên tại công trường tuyệt đối nghiêm cấm hàn điện hoặc dùng mỏ đốt gia nhiệt vào thép PC.

Ngoài ra, cốt đai cột và dầm còn sử dụng 'cốt thép đai chịu cắt cường độ cao' có giới hạn chảy cấp 685 N/mm² hoặc 785 N/mm². Dây buộc cốt thép sử dụng 'dây thép ủ mềm (Namashi tessen)' có đường kính sợi tiêu chuẩn '0,8 mm (#21)' chập đôi hoặc chập ba.

Điểm cần nhớ


  • Lưới thép hàn (JIS G 3551) hàn các giao điểm dây thép bằng hàn điện tiếp xúc, dùng chống nứt cho bản sàn

  • Thép dự ứng lực (PC) có độ bền kéo cao gấp nhiều lần thép thường; tuyệt đối cấm hàn hoặc gia nhiệt thép PC tại hiện trường

  • Dây buộc cốt thép dùng 'dây thép ủ mềm (Namashi tessen)' có đường kính sợi tiêu chuẩn 0,8 mm (#21)
Từ vựngNghĩa
lưới thép hàn (JIS G 3551, hàn điểm điện tiếp xúc)
bê tông dự ứng lực (PC) và thép dự ứng lực
cốt thép đai chịu cắt cường độ cao
dây thép buộc ủ mềm (đường kính 0,8 mm)

Các vật liệu cấu thành bê tông (Xi măng, Cốt liệu, Nước và Phụ gia)

Bê tông được chế tạo bằng cách nhào trộn 'Xi măng', 'Nước', 'Cốt liệu nhỏ (cát)', 'Cốt liệu lớn (sỏi hoặc đá dăm)' và 'Vật liệu phụ gia'. Phản ứng hóa học giữa xi măng và nước làm bê tông đông cứng gọi là 'Phản ứng thủy hóa (Suiwa hannō)' và tỏa ra 'Nhiệt thủy hóa'.

Cốt liệu được chia qua sàng 5 mm thành 'Cốt liệu nhỏ (cát)' và 'Cốt liệu lớn (đá/sỏi)'; kích thước lớn nhất tiêu chuẩn của cốt liệu lớn dùng cho bê tông cốt thép thông thường là '20 mm hoặc 25 mm'. Khối lượng thể tích khô của bê tông nhẹ loại 1 và 2 khoảng '1,7–2,0 tấn/m³' (trong khi bê tông thường khoảng 2,3 tấn/m³ và BTCT khoảng 2,4 tấn/m³).

Vật liệu phụ gia chia làm 2 nhóm: Nhóm dùng liều lượng rất ít không tính vào thể tích mẻ trộn gọi là 'Phụ gia hóa học (Konwazai - chữ 剤)' gồm chất tạo bọt khí cuốn khí (AE-zai), phụ gia giảm nước AE (AE gensuizai) và phụ gia siêu dẻo AE giúp tăng tính công tác và khả năng chống đóng băng.

Ngược lại, nhóm dùng lượng tương đối nhiều và được tính vào thể tích mẻ trộn gọi là 'Phụ gia khoáng (Konwazai - chữ 材)' gồm có 'Tro bay (Fly ash)', 'Bột mịn xỉ lò cao (Kōro suragu bifunmatsu)', 'Muội silic (Silica fume)' và 'Phụ gia trương nở'.

Điểm cần nhớ


  • Phản ứng hóa học làm đông cứng xi măng với nước là 'phản ứng thủy hóa'; cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu thô thường là 20 mm hoặc 25 mm

  • Khối lượng thể tích của bê tông thường khoảng 2,3 t/m³ (BTCT khoảng 2,4 t/m³), bê tông nhẹ khoảng 1,7–2,0 t/m³

  • Chất cuốn khí AE và phụ gia giảm nước AE là 'Phụ gia hóa học (混和剤)'; tro bay và bột xỉ lò cao là 'Phụ gia khoáng (混和材)'
Từ vựngNghĩa
phản ứng thủy hóa và nhiệt thủy hóa
cốt liệu nhỏ (cát) và cốt liệu lớn (cỡ hạt 20 mm, 25 mm)
phụ gia hóa học (chất cuốn khí AE, phụ gia giảm nước AE)
phụ gia khoáng (tro bay Fly ash, bột mịn xỉ lò cao)

Tính chất của bê tông tươi, thí nghiệm độ sụt (Slump) và giới hạn thời gian đổ bê tông

Bê tông từ lúc vừa trộn xong cho đến trước khi bắt đầu đông cứng gọi là 'Bê tông tươi (Fresh concrete)', và mức độ dễ thi công đầm đổ lấp đầy vào ván khuôn cùng khe hở cốt thép mà không bị phân tầng gọi là 'Tính công tác (Workability)'.

Trong 'thí nghiệm độ sụt (Slump test)' để đo độ lưu động của bê tông, người ta đổ bê tông làm 3 lớp vào côn thử cao '30 cm (300 mm)', rút thẳng đứng côn lên rồi đo 'độ tụt xuống (cm) tại tâm mặt đỉnh khối bê tông' so với chiều cao 30 cm ban đầu.

Sau khi đổ, hiện tượng cốt liệu và hạt xi măng lắng xuống làm nước tách ra nổi lên mặt trên gọi là 'Hiện tượng tách nước (Bleeding)'; lớp màng bột mịn yếu ớt đọng lại trên bề mặt sau khi nước bốc hơi gọi là 'Màng bùn yếu (Laitance)'. Trước khi đổ lớp bê tông tiếp theo qua mạch ngừng bắt buộc phải tẩy bỏ lớp Laitance này.

Thời gian từ lúc bắt đầu trộn bê tông thương phẩm tại trạm trộn cho đến khi đổ xong vào ván khuôn được quy định: 'khi nhiệt độ ngoài trời dưới 25°C là trong vòng 120 phút', và 'khi nhiệt độ ngoài trời từ 25°C trở lên là trong vòng 90 phút'. Hàm lượng ion clo trong bê tông tươi tối đa không quá '0,30 kg/m³'.

Điểm cần nhớ


  • Thí nghiệm độ sụt (Slump) đo 'độ tụt xuống (cm) ở tâm đỉnh' sau khi nhấc côn cao 30 cm; mức độ dễ đầm đổ gọi là 'Workability'

  • Lớp màng bột yếu nổi lên mặt bê tông do tách nước gọi là 'Laitance', bắt buộc phải cạo rửa sạch trước khi đổ bê tông mạch ngừng

  • Thời gian từ lúc trộn đến khi đổ xong: dưới 25°C ≤ 120 phút, từ 25°C trở lên ≤ 90 phút; hàm lượng ion clo ≤ 0,30 kg/m³
Từ vựngNghĩa
tính công tác (Workability) và thí nghiệm độ sụt (côn 30 cm)
hiện tượng tách nước (Bleeding) và lớp màng bùn yếu (Laitance)
giới hạn thời gian đổ bê tông (dưới 25°C: 120 phút, ≥ 25°C: 90 phút)
giới hạn hàm lượng ion clo (≤ 0,30 kg/m³)

Cường độ bê tông đóng rắn, tỷ lệ Nước/Xi măng, bảo dưỡng ban đầu và hiện tượng cacbonat hóa

Cường độ chịu nén ở tuổi 28 ngày (4 tuần) làm căn cứ tính toán kết cấu gọi là 'Cường độ tiêu chuẩn thiết kế (Fc, đơn vị N/mm²)'; còn cường độ đặt hàng tại trạm trộn có cộng thêm phần bù nhiệt độ và độ lệch chuẩn gọi là 'Cường độ danh định gọi hàng (Yobi kyōdo)'.

Tỷ lệ khối lượng giữa nước và xi măng gọi là 'Tỷ lệ Nước/Xi măng (W/C)'; tỷ lệ Nước/Xi măng càng 'nhỏ' thì bê tông sau khi đóng rắn càng đặc chắc, cường độ chịu nén, độ chống thấm và độ bền lâu càng cao. Theo JASS 5, tỷ lệ Nước/Xi măng tối đa của bê tông thường về nguyên tắc là '65% trở xuống'.

Trong công tác 'bảo dưỡng ban đầu (Shoki yōjō)' sau khi đổ bê tông, để phản ứng thủy hóa diễn ra hoàn toàn và tránh nứt co ngót khô hoặc đóng băng sớm, phải giữ ẩm bê tông ít nhất '5 ngày' và duy trì nhiệt độ bê tông 'từ 2°C trở lên'.

Hiện tượng khí cacbonic (CO2) trong không khí xâm nhập từ bề mặt làm mất tính kiềm của bê tông gọi là 'Hiện tượng trung tính hóa / cacbonat hóa (Chūseika)'. Khi vùng trung tính hóa tiến sâu tới cốt thép sẽ phá hủy màng thụ động làm cốt thép rỉ sét, trương nở thể tích gây nứt và bong tróc lớp bê tông bảo vệ.

Điểm cần nhớ


  • Cường độ nén tuổi 28 ngày dùng trong thiết kế kết cấu là 'Cường độ tiêu chuẩn thiết kế (Fc)'; tỷ lệ Nước/Xi măng càng nhỏ thì cường độ và độ bền càng cao

  • Bảo dưỡng ban đầu sau khi đổ: giữ ẩm tối thiểu '5 ngày' và giữ nhiệt độ bê tông 'từ 2°C trở lên'

  • Hiện tượng 'trung tính hóa (cacbonat hóa)' do khí CO2 làm mất tính kiềm gây rỉ cốt thép, nên bắt buộc phải đảm bảo đủ chiều dày lớp bê tông bảo vệ
Từ vựngNghĩa
cường độ tiêu chuẩn thiết kế (Fc) và cường độ đặt hàng
tỷ lệ Nước/Xi măng (W/C ≤ 65%)
bảo dưỡng ban đầu (giữ ẩm ≥ 5 ngày, nhiệt độ ≥ 2°C)
hiện tượng trung tính hóa bê tông và ăn mòn cốt thép

Vật liệu (thép & bê tông)

Luyện câu hỏi chương này trong app

Tài liệu tham khảo chính thức

💬