Mác bê tông là con số biểu thị cường độ chịu nén của bê tông, theo cách gọi truyền thống ở Việt Nam là cường độ chịu nén trung bình (tính bằng kG/cm²) của mẫu lập phương cạnh 150 mm, được bảo dưỡng trong điều kiện tiêu chuẩn và nén ở tuổi 28 ngày. Bê tông mác 250 (thường viết M250) nghĩa là mẫu chuẩn chịu được áp lực nén khoảng 250 kG/cm² trước khi bị phá hoại.
Các tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép hiện hành của Việt Nam dùng khái niệm cấp độ bền chịu nén, ký hiệu B và đo bằng MPa, ví dụ B20, B25. Cấp độ bền khác mác ở chỗ nó là giá trị có xét đến độ tin cậy thống kê, tức mức cường độ mà phần lớn mẫu đạt được chứ không phải trung bình. Trên công trường và trong báo giá, hai cách gọi vẫn song song tồn tại, nên người xây nhà cần hiểu cả hai.
Mục từ giải thích nguồn gốc khái niệm, bảng tương quan gần đúng giữa mác và cấp độ bền, phân biệt mác với độ sụt, ví dụ và các hiểu lầm hay gặp. Chọn cấp bê tông cho từng cấu kiện là việc của kỹ sư thiết kế.
Vì sao phải đặt một con số cho bê tông
Bê tông là hỗn hợp xi măng, cát, đá, nước và có thể thêm phụ gia. Cùng là "bê tông" nhưng tỷ lệ các thành phần, chất lượng vật liệu, cách trộn, đầm, bảo dưỡng khác nhau sẽ cho ra những khối có khả năng chịu lực khác xa nhau. Kỹ sư thiết kế cần một con số để tính toán; nhà cung cấp cần một con số để cam kết; người nghiệm thu cần một con số để kiểm tra.
Cường độ chịu nén được chọn làm con số đại diện vì bê tông làm việc chủ yếu ở vùng chịu nén, và vì thí nghiệm nén mẫu tương đối đơn giản, lặp lại được. Mẫu được đúc từ chính mẻ bê tông đổ vào công trình, bảo dưỡng ẩm, rồi đem nén bằng máy đến khi vỡ. Mốc 28 ngày được dùng vì đến lúc này bê tông thông thường đã đạt phần lớn cường độ của nó; bê tông vẫn tiếp tục tăng cường độ chậm sau mốc này.
Hai yếu tố trong định nghĩa hay bị quên là kích thước mẫu và điều kiện bảo dưỡng. Mẫu nhỏ hơn hoặc mẫu hình trụ cho kết quả khác mẫu lập phương 150 mm, nên khi so sánh phải quy đổi; mẫu không được bảo dưỡng đúng sẽ cho kết quả thấp hơn thực chất vật liệu.
Mác và cấp độ bền: khác nhau ở thống kê
Nén mười mẫu cùng một mẻ bê tông sẽ không ra mười con số giống nhau; kết quả dao động quanh một giá trị trung bình. Mác bê tông theo cách hiểu truyền thống dựa trên giá trị trung bình. Nếu thiết kế dựa vào trung bình, sẽ có một tỷ lệ đáng kể các vị trí trong công trình có cường độ thấp hơn con số đã tính.
Cấp độ bền B ra đời để khắc phục điều này. Nó là giá trị cường độ đặc trưng, được xác định sao cho khoảng 95% số mẫu đạt hoặc vượt nó. Vì vậy với cùng một loại bê tông, con số B (sau khi đổi sang cùng đơn vị) luôn thấp hơn giá trị trung bình tương ứng. Cách tiếp cận này phù hợp với triết lý thiết kế theo trạng thái giới hạn, được dùng trong tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép của Việt Nam.
Trên thực tế, bản vẽ thiết kế mới thường ghi cấp độ bền như B20, B25; còn đơn đặt hàng bê tông tươi và lời nói của thợ vẫn dùng mác như M250, M300. Khi hai cách gọi gặp nhau, cần quy đổi theo bảng tương quan của tiêu chuẩn, không quy đổi đơn giản bằng cách chia cho mười.
Tương quan gần đúng giữa cấp độ bền và mác bê tông
Bảng dưới là tương quan thường dùng trong thực hành ở Việt Nam, mang tính tham khảo. Khi lập hồ sơ thiết kế hoặc hợp đồng mua bê tông, cần đối chiếu tiêu chuẩn hiện hành và ghi rõ một cách gọi thống nhất.
| Cấp độ bền (B) | Mác tương đương gần đúng | Ghi chú sử dụng (tham khảo) |
|---|---|---|
| B15 | M200 | Cấu kiện phụ, công trình nhỏ, một số hạng mục không chịu lực chính |
| B20 | M250 | Thường gặp ở kết cấu nhà ở thấp tầng |
| B22,5 | M300 | Kết cấu chịu lực nhà ở, khi thiết kế yêu cầu cao hơn |
| B25 | M350 | Kết cấu chịu lực chính ở công trình lớn hơn |
| B30 | M400 | Công trình nhiều tầng, cấu kiện chịu tải lớn |
Cột "ghi chú sử dụng" không phải quy định. Cùng một ngôi nhà, kỹ sư có thể chọn cấp bê tông khác nhau cho móng, cột, sàn tuỳ điều kiện môi trường, tải trọng và yêu cầu độ bền lâu. Đừng dùng bảng này để tự chọn mác thay cho thiết kế.
Mác không phải độ sụt, cũng không phải "đặc hay loãng"
Độ sụt. Là chỉ số đo độ linh động của bê tông tươi: đổ bê tông vào một khuôn hình nón cụt tiêu chuẩn, nhấc khuôn lên và đo xem khối bê tông sụt xuống bao nhiêu. Độ sụt cho biết bê tông dễ đổ, dễ đầm đến đâu, phù hợp với bơm hay đổ thủ công. Nó không cho biết cường độ.
Thêm nước cho dễ đổ là hạ mác. Lượng nước so với xi măng, gọi là tỷ lệ nước trên xi măng, ảnh hưởng mạnh đến cường độ. Thêm nước tại công trường để bê tông chảy dễ hơn làm tăng độ sụt nhưng giảm cường độ và tăng nguy cơ nứt co ngót. Muốn tăng độ linh động mà giữ cường độ thì dùng phụ gia theo thiết kế cấp phối.
Mác là tính chất sau khi đông cứng. Mác chỉ được xác nhận khi nén mẫu ở tuổi quy định. Nhìn màu, sờ tay bê tông tươi không biết được mác. Đó là lý do công trình cần đúc mẫu tại chỗ và lưu kết quả thí nghiệm.
Bảo dưỡng quyết định bê tông có đạt mác hay không. Cùng một cấp phối, bê tông được giữ ẩm đủ thời gian sẽ đạt cường độ cao hơn bê tông bị phơi nắng, mất nước sớm. Tưới nước, phủ bao tải ẩm cho sàn mới đổ không phải thủ tục cho có.
Cường độ chưa đủ: chuyện độ bền lâu của bê tông
Mác hay cấp độ bền chỉ nói về khả năng chịu nén ở tuổi 28 ngày. Tuổi thọ của một kết cấu bê tông cốt thép lại phụ thuộc nhiều vào thứ khác: bê tông có đặc chắc không, nước và muối có thấm vào tới cốt thép không. Khi thép bị gỉ, sản phẩm gỉ nở ra, đẩy bong lớp bê tông bên ngoài, tiết diện thép giảm dần và kết cấu yếu đi dù bê tông ban đầu đạt mác.
Vì vậy tiêu chuẩn thiết kế có các yêu cầu về độ bền lâu theo môi trường: công trình ven biển, vùng nước lợ, móng tiếp xúc nước ngầm có hoá chất cần bê tông có khả năng chống thấm cao hơn, lớp bê tông bảo vệ dày hơn, có khi cần xi măng hoặc phụ gia đặc biệt. Một ngôi nhà ở thành phố biển với cùng mác bê tông như nhà trong đất liền có thể xuống cấp nhanh hơn nhiều nếu bỏ qua các yêu cầu này.
Từ góc nhìn người xây nhà, điều cần nhớ là đừng coi mác bê tông là thước đo duy nhất của chất lượng. Đầm kỹ để bê tông không rỗ, giữ đúng lớp bảo vệ bằng con kê, bảo dưỡng ẩm đủ ngày, chống thấm tốt cho mái, sàn vệ sinh là những việc góp phần vào tuổi thọ công trình không kém việc chọn đúng cấp bê tông.
Ví dụ giả định: đọc một phiếu giao bê tông tươi
Chủ nhà nhận xe bê tông tươi cho sàn tầng hai. Bản vẽ thiết kế ghi sàn dùng bê tông B20. Phiếu giao hàng ghi "M250, độ sụt 12 ± 2 cm". Theo bảng tương quan, M250 tương đương gần đúng B20, độ sụt phù hợp để bơm. Hai giấy tờ khớp nhau.
Trong lúc đổ, thợ phàn nàn bê tông hơi khô, đề nghị thêm nước vào thùng trộn. Nếu đồng ý, độ sụt tăng lên, bê tông dễ đổ hơn, nhưng tỷ lệ nước trên xi măng thay đổi so với cấp phối nhà máy đã tính và cường độ có thể không còn đạt B20. Cách đúng là liên hệ nhà cung cấp hoặc kỹ sư giám sát để điều chỉnh bằng phụ gia hoặc xử lý kỹ thuật phù hợp.
Sau khi đổ, giám sát lấy mẫu lập phương ngay tại công trường, ghi ngày, vị trí cấu kiện, bảo dưỡng và gửi phòng thí nghiệm nén. Kết quả nén ở tuổi 28 ngày là bằng chứng cho việc sàn đạt hay không đạt cấp bê tông thiết kế. Không có mẫu, mọi tranh luận về chất lượng bê tông về sau đều thiếu căn cứ.
Những hiểu lầm hay gặp
"Mác càng cao càng tốt, cứ dùng mác cao cho chắc." Bê tông cường độ cao hơn đắt hơn, có thể co ngót, toả nhiệt nhiều hơn, cần thi công và bảo dưỡng kỹ hơn. Kết cấu được thiết kế cho một cấp bê tông nhất định; dùng cao hơn không bù được lỗi bố trí thép hay thi công.
"B20 nghĩa là mác 200." Không đúng. B đo bằng MPa và là giá trị đặc trưng; quy đổi phải theo bảng tương quan, B20 tương đương gần đúng M250, không phải M200.
"Bê tông trộn tay và bê tông tươi cùng mác là như nhau." Về định nghĩa có thể cùng mác, nhưng bê tông trộn tay khó kiểm soát tỷ lệ, độ đồng đều thấp hơn. Mục tiêu mác giống nhau không bảo đảm kết quả giống nhau.
"Bê tông 7 ngày đã đủ cứng thì đủ mác." Bê tông tuổi sớm chưa đạt cường độ thiết kế. Thời điểm tháo cốp pha, chất tải phụ thuộc cấu kiện và điều kiện, phải theo chỉ dẫn kỹ thuật chứ không theo cảm giác "đã cứng".
Câu hỏi thường gặp
Nhà ở dân dụng thường dùng bê tông mác bao nhiêu?
Nhiều nhà ở thấp tầng dùng bê tông khoảng B20 (tương đương gần đúng M250) cho kết cấu chịu lực, nhưng đó chỉ là thực hành thường gặp, không phải quy định. Cấp bê tông cụ thể phải theo hồ sơ thiết kế của kỹ sư cho từng công trình.
Làm sao kiểm tra bê tông đã đổ có đạt mác không?
Cách chính là nén mẫu đúc tại công trường ở tuổi 28 ngày. Với bê tông đã đổ mà không có mẫu hoặc nghi ngờ chất lượng, có thể dùng phương pháp không phá huỷ như súng bật nẩy, siêu âm hoặc khoan lấy lõi, do đơn vị thí nghiệm có năng lực thực hiện.
Mác vữa xây có giống mác bê tông không?
Vữa xây, vữa trát cũng được gọi theo mác chỉ cường độ chịu nén, nhưng là vật liệu khác, mẫu thử khác và mức cường độ thường thấp hơn nhiều so với bê tông kết cấu. Không dùng lẫn hai khái niệm.
Bê tông có tiếp tục cứng thêm sau 28 ngày không?
Có, bê tông tiếp tục tăng cường độ chậm dần trong nhiều tháng nếu còn độ ẩm. Nhưng thiết kế và nghiệm thu dựa trên mốc 28 ngày theo tiêu chuẩn, nên không thể lấy phần tăng sau này để bù cho việc không đạt ở mốc quy định.
Có nên tự trộn bê tông cho sàn nhà để tiết kiệm?
Với khối lượng lớn như sàn, bê tông thương phẩm từ trạm trộn thường đồng đều và dễ kiểm soát hơn. Tự trộn chỉ hợp với hạng mục nhỏ, và phải tuân thủ cấp phối, đầm, bảo dưỡng. Quyết định nên bàn với kỹ sư thiết kế hoặc giám sát.