1717

NỘI DUNG BÀI 1. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG

1.1. CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG

1.2. CẤP ĐỘ BỀN VÀ MÁC BÊ TÔNG

1.3. BIẾN DẠNG CỦA BÊTÔNG

BÀI 2. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA CỐT THÉP

2.1. PHÂN LOẠI THÉP DÙNG TRONG BTCT

2.2. MỘT SỐ TÍNH NĂNG CƠ HỌC CỦA CỐT THÉP

1818

2.3. PHÂN LOẠI (NHÓM) CỐT THÉP

BÀI 3. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG CỐT THÉP

3.1. LỰC DÍNH GIỮA BÊTÔNG VÀ CỐT THÉP

3.2. SỰ LÀM VIỆC CHUNG GIỮA BÊ TÔNG VÀ CỐT THÉP

1919

3.3. SỰ PHÁ HOẠI VÀ HƯ HỎNG CỦA BTCT

BÀI 1. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG

1.1. CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG

Cường độ là chỉ tiêu quan trọng thể hiện khả năng chịu lực của vật liệu

1.1.1. Thí nghiệm mẫu xác định cường độ chịu nén

a. Mẫu thử

20

Mẫu để thí nghiệm cường độ chịu nén

b. Thí nghiệm mẫu

Đơn vị của R là MPa hoặc kG/cm2

R

2

2

1

MPa N mm

/

9.81

kG cm /

P A

Sự phá hoại của mẫu thử - khối vuông

R = 5 ÷ 30 MPa

21

Bê tông thường có Bê tông cường độ cao R > 40 MPa

Thí nghiệm kéo

1.1.2. Cường độ chịu kéo

R

t

P t A

Thí nghiệm nén chẻ mẫu

R

t

P 2 lD

P – tải trọng làm chẻ mẫu;

l – chiều dài mẫu;

22

D – đường kính mẫu.

MỘT SỐ HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM MẪU BÊTÔNG

23

Thí nghiệm để tìm cường độ chịu kéo Cylindrical splitting test

Thí nghiệm nén chẻ mẫu

Thí nghiệm mẫu chịu uốn

24

 Chất lượng và số lượng xi măng

 Độ cứng, độ sạch và tỉ lệ thành phần của cốt liệu (cấp phối)

 Tỉ lệ nước và xi măng

R R

 Chất lượng của việc nhào trộn vữa bê tông,

R28 R28

1.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ của bê tông

 Sự tăng cường độ của bê tông theo thời gian

28 28

t t

dầm chắc và điều kiện bảo dưỡng

28

R

B.G Xkramtaep:

Viên bê tông ACI:

  R t

28

R(t) 0.7R lg t t 4 0.85t

 Điều kiện thí nghiệm

25

Đồ thị tăng cường độ của bê tông theo thời gian

1.2 CẤP ĐỘ BỀN VÀ MÁC BÊ TÔNG

1.2.1. Mác theo cường độ chịu nén M

Là con số lấy bằng cường độ trung bình của mẫu thử chuẩn, đơn

vị kG/cm2. Mẫu thử chuẩn là khối vuông cạnh a = 15cm, tuổi

28 ngày. bêtông có các mác M50 ; M75 ; M100; M150; M200;

M250 ; M300 ; M350; M400; M450; M500; M600.0

1.2.2. Cấp độ bền chịu nén B

Đó là con số lấy bằng cường độ đặc trưng của mẫu thử chuẩn, đơn

vị MPa. Mẫu thử chuẩn là khối vuông cạnh a = 15cm. Bêtông có

các cấp độ bền B3,5; B5; B7,5; B10; B12,5; B15; B20; B25;

26

B30; B35; B40; B50; B55; B60.

1.2.3. Cấp độ bền chịu kéo Bt

Cường độ đặc trưng về kéo của bê tông đơn vị MPa

Bt0,5; Bt0,8; Bt1,2; Bt1,6; Bt2,0; Bt2,4;…

1.2.4. Mác theo khả năng chống thấm và theo khối lượng riêng W, D

Với các kết cấu có yêu cầu hạn chế thấm mác theo khả

năng chống thấm W, lấy bằng áp suất lớn nhất (atm) mà

mẫu chịu được để nước không thấm qua.

Đối với kết cấu có yêu cầu về cách nhiệt, mác theo khối

27

lượng riêng trung bình D.

1.3 BIẾN DẠNG CỦA BÊTÔNG

1.3.1. Biến dạng do co ngót

Co ngót là hiện tượng bê tông giảm thể tích khi khô cứng trong không khí, do quá trình thủy hóa ximăng, do sự bốc hơi lượng nước thừa trong bê tông…

Các nhân tố chính ảnh hưởng đến co ngót

• Độ ẩm

•Xi măng, cốt liệu

Biện pháp hạn chế co ngót

•Chọn thành phần cốt liệu hợp lý, hạn chế lượng nước trộn bê tông, tỷ lệ N/X hợp lý

•Đầm chắc, bảo dưỡng bê tông thường xuyên trong giai đoạn đầu

•Các biện pháp cấu tạo: khe co dãn, đặt cốt thép cấu tạo những nơi cần thiết để hạn chế ứng suất do co ngót gây ra 28

1.3.2. Biến dạng do tải trọng tác dụng ngắn hạn

Làm thí nghiệm nén mẫu hình trụ có chiều dài l, diện tích

 b

tiết diện A. Tác dụng lên mẫu lực nén P, do được độ co ngắn

b 

 l

P A

29

. Tính được biến dạng tỉ đối và ứng suất

1.3.3. Biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo

 phần biến dạng hồi

phục được 1 - biến

dạng đàn hồi

 phần không hồi

phục được 2 - biến

dạng dẻo

Từ kết quả thí nghiệm cho thấy bêtông là vật liệu đàn hồi – dẻo

 el

 pl

b = el + pl

1 l

2 l

30

Biến dạng tỉ đối đàn hồi Biến dạng dẻo

1.3.4. Biến dạng do tải trọng tác dụng dài hạn – từ biến

Nén mẫu với lực P có biến dạng ban đầu là . Giữ cho lực P

c

 c

tác dụng trong thời gian dài thì biến dạng tăng c

 l

- biến dạng từ biến

Từ biến là hiện tượng biến dạng tiếp tục tăng trong khi giữ

31

nguyên tải trọng tác dụng trong thời gian dài.

Một số yếu tố ảnh hưởng đến từ biến  Ứng suất tỷ đối r = b/R  khi r tăng thì tb tăng  Tuổi thọ của bê tông  bê tông càng già thì từ biến giảm  Trong môi trường ẩm ướt  ít xảy ra hiện tượng từ biến hơn  Tỷ lệ N/X, độ cứng cốt liệu  độ cứng cốt liệu càng bé thi từ biến càng

tăng

Một số đặc điểm của từ biến  Biến dạng cuối cùng có thể gấp 3-4 lần biến dạng đàn hồi do tải trọng ngắn

hạn.

 Nếu tải trọng được dở bỏ, chỉ có biến dạng đàn hồi tức thời được phục hồi,

còn biến dạng dẻo thì không.

 Có sự phân bố lại nội lực giữa bêtông và cốt thép.  Bố trí cốt thép trong vùng nén của cấu kiện chịu uốn cũng góp phần hạn

chế độ võng do từ biến.

32

1.3.5. Biến dạng do nhiệt độ

 Thể tích bị biến dạng khi thay đổi nhiệt độ phụ thuộc vào

hệ số giãn nở vì nhiệt t. Hệ số này phụ thuộc vào xi măng, cốt liệu và độ ẩm. Thường lấy t= 110-5 /độ C

1.3.6. Môđun đàn hồi Eb

tg

E

b

Khi bêtông chịu nén, trong giai đoạn đàn hồi :  b  b

Ví dụ :

trong điều kiện khô cứng tự nhiên,

bêtông B15 có Eb= 23103 MPa bêtông B20 có Eb= 27103 MPa

33

 Khi tải trọng tác dụng lâu dài sẽ làm cho biến dạng dẻo phát

Môđun biến dạng (hay môđun đàn hồi dẻo) E’b

tg

E

E

' b

b

 Môđun biến dạng của BT là  b  b

triển, quan hệ giữa ứng suất-biến dạng có dạng đường cong.

v – hệ số đàn hồi. trong đó:

E

4

G b

b

E b 2( 1 

) 

34

Môđun chống cắt (trượt) Gb

BÀI 2. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA CỐT THÉP

2.1. PHÂN LOẠI THÉP DÙNG TRONG BTCT

Thép các bon thấp

Theo thành phần hóa học

Thép hợp kim thấp

Cốt thép cán nóng

Theo cách gia công chế tạo

Thép kéo nguội

Theo hình thức mặt ngoài

Cốt thép tròn trơn Cốt thép có gờ Thép hình L,C, I

35

Thép tròn trơn CI

Thép có gân (gờ) CII, CII,..CIV

36

Tính năng cơ học của cốt thép phụ thuộc vào thành phần hóa

học và công nghệ chế tạo.

2.2 MỘT SỐ TÍNH NĂNG CƠ HỌC CỦA CỐT THÉP

2.2.1 Biểu đồ ứng suất – biến dạng ( -  )

Sự làm việc của thép khi chịu kéo

37

2.2.2 .Cốt thép dẻo và cốt thép rắn

•

Cốt thép dẻo : có thềm chảy rõ ràng…

• Cốt thép rắn : có giới hạn chảy không rõ ràng và ch  b ,…

2.2.3 Biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo

Giới hạn chảy quy ước

Biến dạng dẻo của cốt thép

38

2.2.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ

• Thép bị nung nóng : thay đổi cấu trúc kim loại, giảm cường

độ, môđun đàn hồi. Khi để nguội trở lại thì cường độ không

được hồi phục hoàn toàn;

• Khi chịu lạnh quá mức (dưới -3000C) , thép trở nên giòn ;

39

• Hệ số giãn nở vì nhiệt của thép t = 1 10-5 /độ C.

2.3. PHÂN LOẠI (NHÓM) CỐT THÉP

 4 nhóm cốt thép cán nóng : cốt tròn trơn nhóm CI; cốt có gờ nhóm

2.3.1. Theo TCVN 1651 : 1985: “Thép cán nóng – thép cốt bê tông”

CII, CIII, CIV.

 5 loại như sau: RB300; RB 400; RB500; RB 400W; RB 500W

2.3.2. Theo TCVN 6285 : 1997: “Thép cốt bê tông – thép thanh vằn”

2.3.3. Theo các tiêu chuẩn khác ( Nga, Pháp)

40

AI, AII, AIII, AIV (tương đương với các nhóm CI, CII, CIII, CIV) ; AV, AVI Theo giới hạn chảy : FeE220, FeE400, SR235, SD295, SD340, SD390, …

 Mác thép dựa vào thành phần hóa học và cách luyện thép, còn

2.3.4. Tương quan giữa mác thép và nhóm cốt thép

 Đặc trưng cơ học là do thành phần và cách luyện thép quyết

nhóm thép dựa vào đặc trưng cơ học.

định.

Ví dụ: cốt thép nhóm AI được chế tạo từ thép than CT3, cốt

41

nhóm AII từ thép than CT5…

BÀI 3. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG CỐT THÉP

3.1. LỰC DÍNH GIỮA BÊTÔNG VÀ CỐT THÉP

Lực dính bảo đảm sự làm việc chung, sự cùng biến dạng, sự

truyền lực qua lại giữa bêtông và cốt thép .

3.1.1. Thí nghiệm xác định lực dính

N l 

- Cường độ lực dính trung bình

max

- Lực dính phân bố không đều

 

dọc chiều dài đoạn thép.

42

 - hệ số hoàn chỉnh biểu đồ lực dính,  < 1

 Cốt thép có gờ bê tông dưới các gờ chống lại sự trượt cốt thép

 Keo ximăng dán chặt cốt thép với bêtông.

 Có lực ma sát giữa cốt thép và bêtông khi co ngót.

43

3.1.2. Các nhân tố tạo nên lực dính

 Trong cấu kiện chịu nén thì lực dính tốt hơn so với trong

3.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến lực dính

 Chất lượng bêtông

 Bề mặt cốt thép

 Những biện pháp nhằm cản trở biến dạng ngang của bêtông

cấu kiện chịu kéo .

 Công thức thực nghiệm

  max

bnR m

cốt thép tròn trơn m = 5  6; thép có gờ m = 3 3,5. cốt thép tròn trơn m = 5  6; thép có gờ m = 3 3,5.

cốt thép chịu kéo  = 1; cốt thép chịu nén  = 1,5 cốt thép chịu kéo  = 1; cốt thép chịu nén  = 1,5

44

có thể làm tăng lực dính bám.

3.2. SỰ LÀM VIỆC CHUNG GIỮA BÊ TÔNG VÀ CỐT THÉP

•

Khảo sát một thanh bêtông có đặt cốt thép dọc theo trục. Khi thanh bêtông được co ngót tự do nó sẽ có biến dạng do co ngót là 0.

•

Nhưng vì bêtông dính bám với cốt thép mà cốt thép không co nên

nó cản trở sự co của bêtông. Biến dạng do co ngót là 1 mà 1 < 0.

Thanh bê tông

Thanh bê tông cốt thép Cốt thép chống lại sự co, chịu 1 biến dạng kéo 2 = 0 – 1  ứng suất kéo t = vt2Eb (v- hệ số đàn hồi) Trong cốt thép phát sinh ứng suất nén s = 1Es.

t > Rbt, bêtông sẽ bị nứt. Đó là nứt do co ngót của bêtông bị cản trở.

45

3.2.1. Ứng suất ban đầu do bê tông co ngót

3.2.2. Sự phân bố lại ứng suất do từ biến

• Khi chịu lực tác dụng lâu dài bêtông bị từ biến. Cốt thép

không từ biến và vì có lực dính bám mà cốt thép cản trở

từ biến của bêtông. Kết quả là ứng suất trong cốt thép s

tăng lên và ứng suất trong bêtông b giảm xuống .

• Phân phối lại ứng suất thường là có lợi cho sự làm việc

46

chung của bêtông và cốt thép.

3.3 SỰ PHÁ HOẠI VÀ HƯ HỎNG CỦA BTCT

 Sự phá hoại của thanh chịu kéo

 Sự phá hoại của cột chịu nén

 Sự phá hoại của cấu kiện chịu uốn

Do biến dạng cưỡng bức

 Do thay đổi nhiệt độ

 Do co ngót của bêtông

Sự hư hỏng do tác dụng của môi trường

47

Sự phá hoại do chịu lực

Nguyên nhân

 Tác dụng cơ học bêtông bị bào mòn do mưa, dòng chảy, do nhiệt...

 Tác dụng sinh học các loại rong rêu, khí hậu, vi khuẩn....

 Tác dụng hóa học  bêtông bị xâm thực do các chất hoá học (axit, badơ,

muối) ...

Biện pháp bảo vệ

 Bảo đảm lớp bêtông bảo vệ, công trình thông thoáng, tránh ẩm ướt .

 Làm sạch bề mặt cốt thép (cạo gỉ, chùi bụi, sơn cốt thép…), sơn hay tô

mặt ngoài bêtông.

 Dùng cốt liệu và nước sạch để đổ bêtông .

48