Công nghệ bê tông và bê tông đặc biệt phần 7

Chia sẻ: Danh Ngoc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:23

Thêm vào BST

Báo xấu

207
lượt xem 101
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'công nghệ bê tông và bê tông đặc biệt phần 7', kỹ thuật - công nghệ, kiến trúc - xây dựng phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Công nghệ bê tông và bê tông đặc biệt phần 7

thu c vào trình ñ ng su t. Trong su t vòng ñ i c a k t c u xây d ng ph i quan tâm ñ n nhi u lo i bi n d ng. ð xác ñ nh chúng c n ti n hành các thí nghi m và tính toán c th . Chương này trình bày các cơ ch bi n d ng, cách xác ñ nh và bi n pháp công ngh ñ ñi u ch nh bi n d ng bê tông. 2. M i quan h ng su t bi n d ng. Quan h gi a ng su t và bi n d ng c a bê tông bao g m m t ño n th ng và m t ñư ng cong. Trong khi nén th nh tho ng có m t ñ v ng nh c a ñư ng cong quan h k t khi gia t i, do s khép l i v t n t co ngót nh ñã xu t hi n trư c ñó. Bi u ñ mô t quan h ng su t bi n d ng c a các m u bê tông trong quá trình tăng t i và gi m t i khi nén ho c kéo cho ñ n ng su t trư c khi phá ho i ñư c mô t i trong hình 7.1. Hình 7.1. Bi u ñ mô t quan h ng su t bi n d ng Môñun ñàn h i Young, nói m t cách chính xác ñư c ng d ng trong ño n th ng c a ñư ng cong quan h , th hi n như ti p tuy n c a ñư ng cong t i g c. ðây g i là môñun ñàn h i ban ñ u nhưng ý nghĩa th c ti n c a nó không cao. Nó có th xác ñ nh b t kỳ ñi m nào trên ñư ng cong quan h . Môñun này ch ng d ng trong m t ño n thay ñ i r t nh c a t i tr ng m c t i tr ng ñang xét. M c nh hư ng bi n d ng quan sát ñư c và ñư ng cong quan h ng su t - bi n d ng ph thu c m t ph n vào t c ñ tăng ng su t. Khi mà t i tr ng tăng nhanh có th nói < 0.01s thì bi n d ng thu ñư c gi m ñi ñáng k và ñ cong c a ñư ng cong ng su t bi n d ng tr nên r t nh . Khi tăng th i gian tác d ng t i tr ng t 8s - 2phút thì có th làm tăng bi n d ng ñ n 15%. Nhưng n u như tăng ch m t i tr ng t 2÷10 phút th m chí 20 phút, th i gian thí nghi m thông thư ng c a các máy th thông d ng, thì m c ñ tăng bi n d ng r t nh . M c ñ tăng c a bi n d ng khi ch u tác d ng t i tr ng ho c m t ph n t i tr ng ph thu c t bi n c a bê tông. S ph thu c c a bi n d ng t c th i vào t c ñ tăng t i làm cho khó có th phân chia gi a bi n d ng ñàn h i và bi n d ng t bi n. ð phù h p v i ý nghĩa th c ti n, m t s phân bi t mang tính qui ư c ñã ñư c ñ ngh : Bi n d ng 138
trong quá trình tác d ng c a t i tr ng ñư c g i là bi n d ng ñàn h i và bi n d ng xu t hi n sau ñư c g i là t bi n. Mô ñun ñàn h i ñây tho mãn yêu c u trên là môñun ñàn h i cát tuy n, hay còn ñư c bi t ñ n như mô ñun dây cung. Môñun cát tuy n g i là môñun ñàn h i tĩnh b i vì nó ñư c xác ñ nh t m i quan h ng su t bi n d ng th c nghi m trên thí nghi m m u hình tr khác v í mô ñun ñàn h i ñ ng ñư c xác ñ nh theo các thí nghi m ñ ng h c. Do mô ñun cát tuy n gi m cùng v i s tăng ng su t, vì v y c n ph i qui ñ nh tr s ng su t mà t i ñó xác ñ nh mô ñun ñàn h i. ð so sánh giá tr l n nh t ng su t (ñ xác ñ nh E) ñư c l a ch n 1 t l nh t ñ nh c a ng su t c c h n. Tr s này là 33% ng su t và 40% trong ASTM C469-94. ð kh t bi n cũng như n ñ nh c a máy ño, t i thi u là 2 chu kỳ gia t i trư c cho ñ n giá tr l n nh t ( hình 7.2.). Hình 7.2. Trình t gia t i khi thí nghi m bê tông ch t lư ng cao Giá tr nh nh t xác ñ nh theo BS1881 ph n 121:193 là 0.5 Mpa. ASTM C469- 94 qui ñ nh giá tr nh c a bi n d ng ðư ng cong ng su t bi n d ng l n ñ t t i th ba hay th tư cho ñ cong bé nh t. Quá trình tr n m u thí nghi m cũng có nh hư ng ñ n bi u ñ ng su t bi n d ng. N u quan sát hai thành ph n c a bê tông, g m ch t k t dính r n trong nư c và c t li u, khi cho riêng r t ng lo i ch u t i, cho ta quan h ng su t bi n d ng tuy n tính. M c d u có th ñ i v i ch t k t dính có th có m t ph n nh phi tuy n trong m i quan h này. Lý do mà ñư ng cong quan h c a v t li u h n h p BTCT n m trong ranh gi i gi a ch t k t dính xi măng và c t li u. S phát tri n các v t vi n t x y ra t i b m t phân cách quá trình phát tri n v t n t nh ñư c theo dõi b ng các tia X-Quang. Sư phát tri n các v t vi n t có nghĩa là: Năng lư ng bi n d ng tích t i ñư c chuy n thành năng lư ng b m t c a v t n t m i. B i vì v t n t phát tri n khi ch u tác d ng c a t i tr ng t i các m t phân cách t o ra nhi u m p mô. 139
ñó có s phát tri n ng su t c c b và ñ l n c a bi n d ng b gi m trong vùng ch ng l i nh hư ng t i tr ng tác d ng vì th ng su t c c b l n hơn ng su t danh nghĩa trên toàn b m t c t m u th . S thay ñ i ñây có nghĩa là bi n d ng tăng t c ñ nhanh hơn so v i ng su t quy ư c, vì v y mà ñư ng cong quan h ng su t bi n d ng ti p t c cong lên xu t hi n tr ng thái gi d o. Khi ng su t ti p t c tăng lên ñ t 70% c a cư ng ñ c c h n, v t n t c a v a (do s phát tri n v t n t m t ti p xúc) phát tri n và ñư ng cong ng su t bi n d ng b u n cong nhanh hơn. S phát tri n c a h th ng v t n t liên t c làm gi m tr s c a t i tr ng tác d ng và hi n nhiên nó s ñ t giá tr c c h n. T i ñó là ñ nh c a ñư ng cong ng su t bi n d ng. N u thi t b thí nghi m cho phép làm gi m giá tr c a t i tr ng tác d ng thì bi n d ng cũng ti p t c tăng cùng v i s gi m c a ng su t danh nghĩa. ðo n sau khi ñ t t i cư ng ñ c c h n ñư ng cong quan h ch ra bién d ng d o c a bê tông. Tuy nhiên ph n gi m xu ng quan sát ñư c c a bê tông không ph i là m t thu c tính c a v t li u mà là nh hư ng ñi u ki n thí nghi m. Các y u t nh hư ng chính là thay ñ i kh năng c a máy thí nghi m trong m i quan h cùng ñ c ng c a m u th và t l c a ng su t. Có th ph i chú ý r ng, n u ñư ng cong quan h c a ng su t bi n d ng k t thúc ñ t ng t t i ñ nh thì v t li u bê tông có th coi là v t li u giòn. ð d c ít hơn phía bên gi m c a ñư ng cong ng xu t bi n d ng m m hơn v i ng x c a nó. N u ñ d c vư t qua ñ nh 0 thì v t li u hoàn toàn d o (hình 7.3.). Hình 7.3. Quan h gi a ng su t và bi n d ng c a bê tông Trong vi c thi t k k t c u BTCT toàn b ñư ng cong ng su t bi n d ng, thư ng là lý tư ng hoá, ph i ñư c ñ c p t i. V i lý do này ng x c a bê tông ñ c bi t là bê tông có cư ng ñ r t cao. Vì v y bê tông này phát tri n v t n t nh hơn bê tông thư ng trong su t quá trình ñ t t i, do k t qu c a ph n tăng c a ñư ng cong ng su t bi n d ng là d c hơn và th ng hơn t i ng su t t i h n. Ph n gi m c a ñư ng cong ñ i bê tông ch t lư ng cao cũng r t d c vì th mà bê tông ch t lư ng cao giòn hơn so 140
v i bê tông thư ng. Do v y s phá hu c c b trong bê tông ch t lư ng cao trong thí nghi m nén ñúng tâm d x y ra. 3. Mô ñun ñàn h i: Khi tính toán nh ng bi n chuy n ñàn h i tuy n tính c a k t c u bê tông ñ u ph i ch n m t giá tr c a mô ñun ñàn h i. Như v y, môñun ñàn h i chính là m t ñ c tính quan tr ng, nó ch d n tr c ti p v ñ c ng c a k t c u bê tông. Mô ñun ñàn h i càng l n thì ñ c ng k t c u càng l n và k t c u càng ít b bi n d ng. Mô ñun ñàn h i c a bê tông ch t lư ng cao l n hơn so v i bê tông thư ng, tuy nhiên, mô ñun ñàn h i ch u kéo tăng y u hơn. Th t v y, ngư i ta có th trông ñ i vào nh ng mô ñun cao hơn 20 ÷ 40% ñ i v i bê tông ch t lư ng cao tuỳ theo thành ph n c a nó và b n ch t c a lo i c t li u. Mô ñun ñàn h i c a bê tông ch u nh hư ng l n c a các v t li u thành ph n và t l ph i h p các v t li u. Vi c tăng cư ng ñ ch u nén kèm theo mô ñun ñàn h i cũng tăng, ñ d c c a bi u ñ σ~ε tăng lên. ð i v i bê tông có kh i lư ng th tích t 1440 ñ n 2320 kg/m3, và cư ng ñ < 42MPa (6000psi) thì quan h gi a mô ñun ñàn h i và cư ng ñ có th bi u di n theo công th c (ACI 318): f' Ec = 33×w1.5× (psi) c v i: w – kh i lư ng th tích c a bê tông (pcf) f' hay Ec = 0.0428×γ1.5× (MPa) c v i: γ - kh i lư ng th tích c a bê tông (kg/m3) ð i v i bê tông có cư ng ñ > 42MPa, t c ñ tăng mô ñun ñàn h i ch m hơn. ACI 363 ki n ngh công th c quan h Ec ~ f'c cho bê tông ch t lư ng cao có: 1.5 w   f ' c  145  )× Ec = (106 + 40000 (psi) 1.5 γ   f 'c  2320  +6895)× Ec = (3320 (MPa) Theo Shah và Ahmad thì công th c bi u di n là: f ' c )0.65 Ec = w2.5( (psi) f' Ec = 0.189.γ2.5( c )0.65 (MPa) Cook ki n ngh công th c: f ' c )0.315 Ec = γ2.5( (psi) f 'c Ec = 0.0125.γ2.5( )0.315 (MPa) 141
Mô ñun ñàn h i c a bê tông ch u nh hư ng l n c a tính ch t c a c t li u thô. C t li u thô có mô ñun ñàn h i l n thì cho bê tông có mô ñun ñàn h i l n. Hình d ng và b m t c a h t c t li u l n cũng có nh hư ng ñ n mô ñun ñàn h i c a bê tông. Khi t c ñ bi n d ng tăng thì k t qu mô ñun ñàn h i cũng tăng. Trên cơ s các k t qu th c nghi m ñ i v i bê tông có cư ng ñ ñ n 48 MPa, Shah và Ahmad ki n ngh công th c xác ñ nh mô ñun ñàn h i dư i khi t c ñ bi n d ng nhanh như sau: (Ec)ε’ = Ec[0.96 +0.38(logε/logεs)] v i ε’ là t c ñ bi n d ng (µε/s). Bê tông ch t lư ng cao ñư c quan tâm cùng v i m i quan h bi n d ng các m c ng su t khác nhau. N u như ng su t ñư c ñ c p ñ n, ví d ng su t coi như m t t l c a cư ng ñ t i h n d a vào t s ng su t/cư ng ñ . Sau ñó có các kh o sát ti p theo. Khi cùng m t t s ng su t/cư ng ñ , bê tông c ng hơn thì bi n d ng càng lơn hơn. giá tr ng su t t i ña, tương ng v i cư ng ñ t i h n, bê tông cư ng ñ 100MPa, bi n d ng dao ñ ng kho ng 3.10-3 ñ n 4.10-3 , bê tông cư ng ñ 20MPa, bi n d ng kho ng 2.10-3. Tuy nhiên cùng ng su t, b t ch p cư ng ñ , bê tông c ng hơn cho bi n d ng th p hơn ñi u ñó cho th y r ng bê tông ch t lư ng cao có mô ñun ñàn h i cao hơn. ðư ng cong ng su t bi n d ng khi kéo tương t khi nén, nhưng máy th ñ c bi t c n thi t. Trong trư ng h p kéo tr c ti p, s ph thu c c a các v t n t ph thu c không nh ng s gi m c a vùng ng su t ch ng l i và s tăng vi c phân b các v t n t. Lý do này là nguyên nhân t i sao s l ch hư ng tuy n tính c a m i quan h ng su t bi n d ng trong khi kéo t s ng su t/cư ng ñ ít hơn m t ít trong khi nén. 4. Quan h gi a bi n d ng và ng su t khi kích l c 2 hư ng Kepfer trình bày các k t qu thí nghi m v nén và kéo trên m u th hình l p phương khi b kích l c 2 chi u. Trong ñó ta th y r ng tr s cư ng ñ nén l n nh t khi ñư c kích l c 2 chi u bi n ñ i theo quy lu t gi ng như kích l c m t chi u ph thu c vào t l c a σ1/σ2. Ch t lư ng cao nh t ñ t ñư c khi t l này là 1/0.52, tăng kho ng 20% so v i kích l c m t chi u. Tr s bi n d ng t i ña kho ng 0.003 (tương t như tr s khi kích l c m t chi u) (hình 7.4.). Quan h gi a σ2/fc v i bi n d ng kéo nén ñư c trình bày trên (hình 7.5) cũng ch ng t quy lu t bi n ñ i c a ng su t và bi n d ng c a bê tông khi kích l c 2 chi u cũng gi ng khi kích l c m t chi u. 142
Hình 7.4. Quan h kéo nén trong bê tông ñư c l p b i Kepfer – 1973 Hình 7.5. Quan h gi a σ2/fc v i bi n d ng kéo nén 5. T bi n c a bê tông 5.1. Khái ni m v t bi n M i quan h gi a ng su t và bi n d ng là m t hàm theo th i gian; dư i tác d ng c a t i tr ng và do t bi n, bi n d ng tăng d n theo th i gian. T bi n dùng ñ xác ñ nh s tăng c a bi n d ng dư i tác d ng c a ng su t dài lâu. Bi n d ng có th tăng g p vài l n so v i bi n d ng ban ñ u, t bi n là r t quan tr ng trong k t c u. T bi n có th ñư c xem xét dư i góc ñ khác: N u bi n d ng ph c h i là bi n d ng t c th i c a m u th bê tông ch u ng su t, t bi n s làm gi m ng su t theo th i gian, nó ñư c g i là chùng ng su t. 143
Dư i ñi u ki n t i tr ng bình thư ng, bi n d ng t c th i ph thu c vào t c ñ gia t i và không ch ph thu c vào bi n d ng ñàn h i mà còn ph thu c vào t bi n. R t khó khăn ñ phân bi t gi a bi n d ng ñàn h i và t bi n s m, nhưng ñi u này không quan tr ng trong th c t b ng bi n d ng t ng c ng gây ra b i t i tr ng. B i vì mô ñun ñàn h i c a bê tông tăng theo tu i, bi n d ng ñàn h i gi m d n và t bi n có th coi là bi n d ng dư c a bi n d ng ñàn h i t i th i ñi m t bi n. Thông thư ng, mô ñun ñàn h i không ñư c xác ñ nh t i các tu i khác nhau, và t bi n ñư c coi ñơn gi n là s tăng bi n d ng vư t quá bi n d ng ñàn h i ban ñ u. ð nh nghĩa này không chính xác theo lý thuy t l m, nhưng không mang l i nh ng sai sót l n và ñư c s d ng r t thu n l i trong phân tích. Hơn n a, chúng ta coi t bi n c a bê tông dư i nh ng ñi u ki n như v y không có co ngót và n . N u m u thí nghi m m t nư c trong khi ch u l c, thì t bi n và co ngót ñư c c ng vào; t bi n do ñó ñư c tính toán là ñ chênh gi a bi n d ng theo th i gian c a m u th ch u l c và co ngót c a m u th tương t không ch u l c gi trong cùng ñi u ki n và cùng th i gian. ði u này là m t s ñơn gi n hoá nhưng co ngót và t bi n không ph i là hai hi n tư ng ñ c l p v i nhau mà có th s d ng phương pháp c ng tác d ng ñư c và th c t t bi n làm tăng cư ng ñ c a co ngót. Trong trư ng h p có nhi u k t c u th c, co ngót và t bi n x y ra ñ ng th i và quan ñi m th c t là xem xét c hai cùng m t lúc là r t thu n l i. Vì lý do này và cũng vì m t s lư ng l n s li u v t bi n thu ñư c do tác d ng ñ ng th i c a t bi n và co ngót, s nghiên c u trong chương này h u h t các ph n ñ u coi t bi n là bi n d ng vư t quá ph n co ngót. Tuy nhiên lúc mà nhi u nguyên tác cơ b n ñư c tho mãn, s có s phân bi t gi a t bi n c a bê tông trong ñi u ki n không thay ñ i ñ m trong môi trư ng xung quanh (t bi n cơ b n) và t bi n thêm do m t nư c (t bi n khô). N u t i tr ng lâu dài ñư c lo i b , bi n d ng s gi m l p t c m t ph n b ng v i bi n d ng ñàn h i t i tu i ñó, nói chung là th p hơn so v i bi n d ng ñàn h i. Ti p theo ph c h i t c th i, này là s gi m d n d n bi n d ng, g i là ph c h i t bi n. Hình d ng c a ñư ng cong ph c h i t bi n g n gi ng như ñư ng cong t bi n, nhưng s ph c h i ñ t giá tr l n nh t r t nhanh. S ph c h i c a t bi n x y ra không hoàn toàn, và t bi n không ph i là hi n tư ng ñơn gi n có th ph c h i, do ñó t i tr ng dài h n s t o ra bi n d ng dư. S ph c h i t bi n là r t quan tr ng trong vi c ñoán trư c bi n d ng c a bê tông dư i tác d ng c a ng su t thay ñ i theo th i gian (Hình 7.6.) . 144
Hình 7.6. Bi n d ng c a bê tông theo th i gian v i ng su t 15 MPa 5.2. Các nhân t v t li u nh hư ng ñ n t bi n Trong h u h t các nghiên c u, t bi n ñã ñư c nghiên c u theo phương pháp kinh nghi m ñ xác ñ nh các tác ñ ng ñ n t bi n do các tính ch t khác nhau c a bê tông. S khó khăn trong vi c x lý các s li u thu ñư c t thành ph n khác nhau c a bê tông, không th thay ñ i m t nhân t mà không thay ñ i ít nh t m t nhân t khác. Ví d t i m t ñ công tác cho trư c hàm lư ng t ng thành ph n và t s nư c/ximăng thay ñ i cùng m t lúc. Nhi u nhân t nh hư ng ñ n t bi n r t d nh n th y. M t s y u t nh hư ng này là do các tính ch t bên trong c a h n h p, m t s y u t khác là do ñi u ki n bên ngoài. ð u tiên, c n ph i th y r ng trong v a ximăng thu hoá ñã có t bi n, vai trò c a c t li u trong bê tông r t quan tr ng ñ i v i bi n d ng; c t li u bình thư ng không liên quan ñ n t bi n do ng su t c a bê tông. Tình tr ng này cũng tương t như co ngót. T bi n do v y là m t hàm s c a th tích v a ximăng trong bê tông, nhưng chúng có quan h không tuy n tính. N u t bi n c a bê tông ký hi u là c, th tích c t li u là g, th tích v a ximăng ñã thu hóa là u thì chúng có m i liên h : cp 1 = α log log 1− g − u c Trong ñó cp là t bi n c a v a ximăng dùng ñ ch t o bê tông. 3(1 − µ ) α= E 1 + µ + 2(1 − 2 µ a ) Ea Trong ñó: µa là h s poisson c a c t li u, µ là h s poisson c a v t li u bao quanh (bê tông) Ea mô ñun ñàn h i c a c t li u E mô ñun ñàn h i c a v t li u bao quanh 145
M i liên h này ñúng v i bê tông s d ng c t li u c t li u bình thư ng và c t li u nh . M i liên h gi a t bi n c a bê tông và th tích c a c t li u (th tích c a ximăng không thu hóa ñư c b qua). Có th th y r ng trong m t s lư ng l n các h n h p bê tông thư ng g p, s bi n ñ i c a hàm lư ng c t li u là r t nh , nhưng n u tăng th tích c t li u t 65 ñ n 75% có th làm gi m t bi n ñi 10% Lo i c t li u, kích thư c h t l n nh t, và hình d ng h t c t li u cũng là m t nhân t nh hư ng ñ n t bi n. Tuy nhiên, nh hư ng c a chúng thì cùng liên h tr c ti p ho c gián ti p ñ n hàm lư ng c t li u, dù sao thì cũng ph i làm cho bê tông r n ch c t t trong m i trư ng h p. Có r t nhi u tính ch t v t lý c a c t li u nh hư ng ñ n t bi n c a bê tông. Mô ñun ñàn h i c a c t li u ch c ch c là m t nhân t quan tr ng nh t. Mô ñun ñàn h i c a c t li u càng tăng thì t bi n c a v a ximăng càng gi m; ñi u này là ch c ch n theo h s α trên ñây. Trong các k t qu nghiên c u cho th y r ng ñá vôi t o ra bê tông có tr s t bi n nh nh t (xem hình 7.7.) Hình 7.7. Quan h gi a t bi n, th i gian và lo i c t li u 146
Hình 7.8. Quan h gi a t bi n và t l N/X ð r ng c a c t li u cũng nh hư ng ñ n t bi n c a bê tông nhưng vì c t li u có ñ r ng l n nói chung thì có mô ñun ñàn h i th p, do ñó ñ r ng không ph i là nhân t ñ c l p nh hư ng ñ n t bi n. M t khác có th th y r ng ñ r ng c a c t li u và th m chí ñ hút nư c c a nó ñóng vai trò tr c ti p lưu chuy n lư ng nư c trong bê tông; s lưu chuy n lư ng nư c này có th nh hư ng ñ n t bi n trong ñi u ki n s n xu t d n ñ n s phát tri n c a t bi n khô. ði u này có th gi i thích vi c t bi n giai ño n ñ u r t l n trong bêtông s d ng c t li u nh thi công trong ñi u ki n khô ráo. B i vì c t li u có s thay ñ i r t l n v thành ph n khoáng v t và th ch h c, do ñó không th tuyên b chung v m c ñ t bi n c a bê tông có s d ng các lo i c t li u khác nhau. Tuy nhiên s li u th c nghi m ñư c coi là r t quan tr ng: sau 20 năm gi ñ m tương ñ i 50% bêtông s d ng c t li u sa th ch s có t bi n g p hai l n so v i t bi n c a bê tông s d ng c t li u ñá vôi. Công th c liên h v s khác bi t gi a bi n d ng do t bi n c a bê tông dùng các lo i c t li u khác nhau ñã ñư c tìm ra b i Rusch Sau 18 tháng dư i tác d ng c a t i tr ng và ñ m tương ñ i 65%, t bi n t i ña l n g p 5 l n giá tr t i thi u, c t li u có t bi n tăng d n ñư c s p x p như sau: ñá bazan; ñá th ch anh; s i; ñá granit; sa th ch. Không có s khác nhau cơ b n v tính ch t c a t bi n c a c t li u trung bình và c t li u nh , t bi n l n c a bê tông dùng c t li u nh ch cho bi t môñun ñàn h i c a c t li u ñó s nh . S bi n ñ i c a t bi n c a bê tông dùng c t li u nh s gi m d n theo th i gian ch m hơn so v i bê tông dùng c t li u trung bình. Quy t c chung là, có th nói t bi n c a bê tông trong k t c u dùng c t li u nh ch t lư ng cao s p x so v i bê tông dùng c t li u trung bình. (Trong m i so sánh c n bi t r ng, hàm lư ng c t li u có s khác bi t l n gi a bê tông thư ng và bê tông nh ). Hơn n a b i vì bi n d ng ñàn h i c a bê tông s d ng c t li u nh thư ng l n hơn so v i bê tông thư ng, t s c a t bi n so v i bi n d ng ñàn h i c a bê tông dùng c t li u nh thì nh hơn. 147
5.3. nh hư ng c a các tính ch t cơ lý c a ximăng Lo i xi măng nh hư ng ñ n t bi n cũng như nh hư ng ñ n cư ng ñ c a bê tông khi có t i tr ng tác d ng. Vì lý do này, m i so sánh v t bi n c a bê tông s d ng các lo i xi măng khác nhau c n ph i xem xét thêm nh hư ng c a lo i ximăng ñó ñ n cư ng ñ c a bê tông lúc ñ t tu i ch u l c. D a vào nguyên t c này, các lo i xi măng Portland và các lo i xi măng nhi u nhôm khác ñ u có t bi n gi ng nhau, nhưng t c ñ tăng cư ng ñ l i b nh hư ng c a m t s y u t ñư c ch ra dư i ñây. ð m n c a h t xi măng làm tăng cư ng ñ tu i s m và do ñó cũng nh hư ng ñ n t bi n. Nó không hoàn toàn như v y, tuy nhiên ñ m n là m t nhân t nh hư ng ñ n t bi n: các k t qu có th trái ngư c có th là do nh hư ng tr c ti p c a th ch cao. H t xi măng càng m n thì hàm lư ng th ch cao ph i càng l n, do ñó nghi n l i xi măng trong phòng thí nghi m mà không b xung thêm th ch cao có th gây ra s bi n ñ i không h p lý c a ximăng, mà c th là có th làm tăng co ngót và t bi n. V i xi măng c c m n, có di n tích b m t riêng ñ t ñ n 740kg/m2, thì t bi n x y ra l n hơn tu i s m nhưng t bi n l i gi m sau m t ho c hai năm có tác d ng c a t i tr ng. ði u này có th do s tăng cư ng ñ c a xi măng m n và do có s gi m nhanh c a t l ng su t/cư ng ñ . S thay ñ i cư ng ñ c a bê tông dư i tác d ng c a t i tr ng r t quan tr ng trong vi c nh n xét r ng t bi n không b nh hư ng b i lo i xi măng. V i cùng m t t l ng su t/cư ng ñ ng v i th i gian ch u t i, thì t bi n nh hơn n u cư ng ñ tăng m t cách tương ñ i nhanh hơn trư c khi ñ t t i. Do v y, t bi n tăng theo trình t : xi măng to nhi t th p, ximăng thư ng và ximăng r n nhanh. Không còn nghi ng gì, tuy nhiên ñi u này ch ñúng ñ i v i ng su t không ñ i (không ph i t l ng su t/cư ng ñ ) t i tu i c ñ nh (s m), khi t l ng su t/cư ng ñ không ñ i t bi n tăng theo trình t : xi măng r n ch c nhanh, xi măng bình thư ng, xi măng to ít nhi t. nh hư ng c a cư ng ñ c a bê tông ñ n t bi n khi có t i tr ng tác d ng cũng khác nhau khi s d ng các ch t k t dính khác nhau. M t khác không th t ng quát m c ñ t bi n c a bê tông ch a tro bay hay x lò cao b i vì nh ng k t qu ñi u tra thu ñư c trong các ñi u ki n thí nghi m khác nhau. Nh ng k t qu khác nhau ñó không ñư c s d ng ñ tính toán m c ñ t bi n c a bê tông trong giai ño n thi t k k t c u. Chúng ta ch có th nói r ng m c ñ phát tri n t bi n và ph c h i t bi n không b nh hư ng c a tro bay lo i C hay lo i F, x lò cao, hay mu i silic, hay th m chí s k t h p c a các v t li u này (s d ng hai hay ba lo i cùng m t lúc). Tuy nhiên nhân t nh hư ng ñ n t bi n còn có th là c u trúc c a xi măng ñã thu hóa khi s d ng các ch t k t dính khác nhau. T bi n khô, nh ng nơi th m nư c và khu ch tán c a v a xi măng khá l n, có th khác v i t bi n g c. Ví d , vi c s d ng x lò cao làm gi m t bi n g c nhưng l i làm tăng t bi n khô, c n nh r ng các ch t k t dính khác nhau có m c ñ th y hoá khác nhau và do ñó m c ñ tăng 148
cư ng ñ cũng khác nhau khi bê tông ch u t i tr ng. M c ñ tăng cư ng ñ nh hư ng ñ n t bi n; ñi u này ñã ñư c ñ c p ph n trên. Thí nghi m b i Buil và Acker, h th y r ng mu i silic không nh hư ng ñ n t bi n g c nhưng làm gi m ñáng k t bi n khô. ði u này ñư c hi u là do s liên h gi a tác ñ ng thu hoá c a mu i silic làm gi m lư ng nư c có th thoát ra kh i l r ng gel. Nói chung, b i vì ph n ng thu hoá x y ra r t lâu, và làm tăng cư ng ñ trong ñi u ki n ch u l c c a bê tông ch a tro bay hay x lò cao, m c ñ t bi n tu i mu n gi m trong các lo i bê tông này. T bi n c a bê tông s d ng ximăng n l n hơn so v i bê tông ch s d ng ximăng Portland. M t nư c và ñ bê tông ch m làm tăng t bi n g c trong nhi u nhưng không ph i t t c các trư ng h p. Có d u hi u cho th y r ng các ch t lignosulfonate làm tăng t bi n hơn các ch t axit carboxilic. ð i v i t bi n khô, không th tìm ñư c m c ñ nh hư ng c a các ch t này. Tình tr ng tương t cũng x y ra khi s d ng các ch t ph gia siêu d o. Trong nh ng trư ng h p s d ng nh ng ch t này và n u t bi n là r t quan tr ng trong k t c u s d ng, thì c n ph i ki m tra c n th n nh hư ng c a t ng ch t tr n thêm. Có m t s nh n xét c n ñưa ra v s khác bi t khi xác ñ nh t bi n c a nhi u nhà nghiên c u. Theo m t s ñi u tra, s khác nhau trong các báo cáo v t bi n là do s phân b k t qu c a các thí nghi m khác nhau. ði u này thì không có lý, do ñó ch p nh n nh ng khác bi t này là ñáng k và không s d ng nó làm cơ s tính toán. C n thí nghi m trên các v t li u c th . Nh ng thí nghi m này ph i ñư c th c hi n trong ñi u ki n như ngoài hi n trư ng s d ng và có th di n ra trong th i gian ng n. Tr l i quan h gi a t bi n và t s gi a ng su t/cư ng ñ , chúng ta có th th y r ng b i vì v i m t lo i h n h p bê tông c ñ nh, cư ng ñ và mô ñun ñàn h i có m i liên h v i nhau do ñó t bi n và mô ñun ñàn h i cũng có m i liên h v i nhau. 5.4. nh hư ng c a ng su t và cư ng ñ ñ n t bi n Trong ph n này xem xét m c ñ nh hư ng c a ng su t ñ n t bi n. Có m t m i liên h gi a ng su t và t bi n, và không k ñ n vi c ch t t i lên m u tu i r t s m. Không có gi i h n dư i c a t l gi a hai y u t này b i vì bê tông v n có t bi n t i m t ng su t r t th p. T l l n nh t ñ t ñ n khi có nh ng v t n t nh nguy hi m phát tri n trong bê tông; nó x y ra t i th i ñi m ng su t b ng m t ph n c a cư ng ñ , ng su t này th p n u bê tông không ñ ng nh t. Do ñó gi i h n ñó trong bê tông thư ng n m trong kho ng t 0.4 ñ n 0.6, ñ c bi t có th th p ñ n 0.3 ho c cao ñ n 0.75; giá tr sau là ñ i v i bê tông ch t lư ng cao. ð i v i v a, gi i h n này n m trong kho ng 0.8 cho ñ n 0.85. Có th k t lu n r ng trong ph m vi ng su t khi s d ng k t c u, t l gi a t bi n và ng su t ph i tho mãn và công th c xác ñ nh t bi n kh ng ñ nh ñi u này. Ph c h i t bi n cũng t l v i ng su t ñã t o ra trư c ñó. 149
Vư t quá gi i h n t l , t bi n tăng theo s tăng c a ng su t nhưng theo m t t c ñ nào ñó, và t n t i t l gi a ng su t/cư ng ñ sau th i ñi m t bi n t m d ng. T l ng su t/cư ng ñ này n m trong ph m vi 0.8 ñ n 0.9 cư ng ñ do t i tr ng tĩnh ng n h n. T bi n làm tăng bi n d ng t ng c ng cho ñ n khi nó ñ t giá tr gi i h n tương ng v i bi n d ng cu i cùng c a m t lo i bê tông ñã bi t. ði u này bao hàm khái ni m bi n d ng gi i h n khi phá hu , ít nh t là ñ i v i v a ximăng sau khi r n ch c. Cư ng ñ c a bê tông có nh hư ng ñáng k ñ n t bi n: nhưng trong ph m vi r ng, t bi n t l ngh ch v i cư ng ñ bê tông khi t i tr ng tác d ng. ði u này gi i thích s li u trong b ng 9.5. Do ñó có th nói t bi n là m t hàm tuy n tính c a t l ng su t/bi n d ng (hình 9.33). M i liên h này ñã ñư c kh ng ñ nh r ng rãi. Nó có th không ph i là quan h cơ b n nhưng nó r t thu n ti n b i vì, trong th c t cư ng ñ c a bê tông là c ñ nh và ng su t do t i tr ng sinh ra có th tính toán b i ngư i thi t k . Vì lý do này, t l ng su t/cư ng ñ ñư c coi là th c t hơn lo i xi măng, t l nư c/ximăng và tu i. Theo nghiên c u c a chúng tôi, chúng tôi nh n th y vai trò c a t l nư c/ximăng và chúng tôi s d ng ñi u ñó, cũng như t l ng su t/cư ng ñ , t bi n ñ c l p tương ñ i so v i t l nư c/ximăng. Cũng như v y, chúng ta b qua tu i, mà tu i l i nh hư ng l n ñ n ñ n s tăng cư ng ñ c a bê tông. C n bi t r ng m i bê tông có tu i mu n ñ u có t bi n, ñã th y khi ki m tra m u bê tông 50 năm tu i. 5.5. nh hư ng c a ñ m tương ñ i c a môi trư ng xung quanh M t trong các nhân t bên ngoài quan tr ng nh t nh hư ng ñên t bi n là ñ m tương ñ i c a môi trư ng xung quanh bê tông. Chúng ta có th nói r ng, ñ i v i m t lo i bê tông c th , t bi n cao hơn n u ñ m tương ñ i th p hơn. Các ñi u ki n như v y gây ra s khác bi t l n giá tr c a co ngót c a các m u th trong giai ño n ñ u sau khi ch t t i dài h n. T c ñ c a t bi n trong giai ño n ñó thay ñ i tương ng như v y, nhưng giai ño n sau, t c ñ dư ng như gi ng nhau. Do ñó, m t nư c c a m u ch u t i tr ng gây ra t bi n c a bê tông, như là gây ra thêm t bi n khô. nh hư ng c a ñ m tương ñ i nh hơn ho c không có, trong trư ng h p m u th ñ t ñ n tr ng thái cân b ng nư c v i môi trư ng xung quanh trư c khi ch t t i. Do v y trong th c t , không ph i ñ m tương ñ i nh hư ng ñ n t bi n mà vì qúa trình m t nư c, gây ra t bi n khô. T bi n khô có th liên h hay b nh hư ng c a ng su t kéo ph n ngoài c a m u th bê tông gây ra b i bi n d ng co ngót và n t co ngót. ng su t nén gây ra b i t i tr ng nén có th tri t tiêu v t n t này. K t qu là co ngót th t c a m u th ch u l c l n hơn co ngót ño ñư c c a m u th có v t n t b m t. Do coi t bi n và co ngót l n vào nhau nên th a nh n giá tr c a co ngót là r t nh : s khác nhau gi a co ngót gi s này và co ngót th t c a m u th ch u l c là t bi n khô. Gi thuy t này chưa ñư c kh ng ñ nh b i thí nghi m trên m u v a có t bi n khô l n và có v t n t do co ngót c a nhóm m u th . Day và Illston cũng ñã th y m u v a ximăng thu hoá r t nh 150
cũng có t bi n khô và k t lu n r ng t bi n khô là tính ch t bên trong c a v a xi măng ñã thu hoá. Bazant và Xi g i ý r ng, khác v i t bi n khô, t n t i ng su t do co ngót gây ra b i s chuy n v trí c c b c a nư c gi a l r ng mao qu n và l r ng gel. Bê tông có s co ngót l n cũng có t bi n l n. ði u này không có nghĩa là hai hi n tư ng này là cùng m t nguyên nhân, nhưng chúng có th cùng liên quan ñ n c u trúc c a v a xi măng ñã thu hoá. Không nên quên r ng bê tông ñư c b o dư ng và ch t t i trong ñi u ki n ñ m tương ñ i không ñ i cũng v n có t bi n, và t bi n không gây ra s m t nư c c a bê tông ra môi trư ng xung quanh; và cũng không có s tăng kh i lư ng trong quá trình ph c h i t bi n. (Kh i lư ng tăng lên m t chút trong quá trình t bi n ho c ph c h i t bi n có th là do s cacbonat hoá) Lưu ý ti p theo cho m i quan h gi a co ngót và t bi n ñư c bi u di n b ng th nghi m sau: M u th ñư c ch t t i 600 ngày sau ñó d t i và cho phép ph c h i t bi n, trong khi nhúng m u ng p vào trong nư c, t l n ra và ng su t ñã ñư c lo i b trên 2 năm trư c ñó. Bi n d ng dư sau khi n có t l thay ñ i gi ng nhau. T bi n gi m khi tăng kích thư c c a m u th . ði u này có th là do tác ñ ng c a co ngót và do hi n tư ng t bi n t i b m t trong ñi u ki n m t nư c l n hơn t bi n t i ph n lõi vì ph n lõi n m trong môi trư ng tương t như ñư c b o dư ng toàn kh i. Th m chí, theo th i gian s m t nư c ti n d n ñ n lõi, nhưng ph n ng hydrat hoá ñã x y ra r ng kh p và ñ t ñ n ch t lư ng cao hơn, do ñó t bi n s th p hơn. ð i v i bê tông b b t kín, kích thư c m u không nh hư ng ñ n t bi n. nh hư ng c a kích thư c m u có th bi u di n t t nh t theo quan h v i t s th tích m u/di n tích b m t m u. Có th th y r ng hình d ng th c c a m u ít quan tr ng hơn so v i trong trư ng h p co ngót. Cũng v y, khi tăng kích thư c m u thì t bi n gi m ít hơn so v i co ngót. Nhưng t c ñ tăng t bi n và tăng co ngót l i gi ng nhau, ñi u này cho th y c hai hi n tư ng này cùng là m t hàm gi ng nhau c a t s th tích/di n tích b m t. Nh ng s li u thí nghi m v co ngót và t bi n này ng v i ñi u ki n ñ m tương ñ i là 50%. 5.6. Nh ng nhân t nh hư ng khác nh hư ng c a nhi t ñ ñ n t bi n ñư c quan tâm ñ i v i bê tông ng su t trư c làm b ch a ch u nén trong các nhà máy h t nhân ho c trong các lo i công trình khác, ví d c u. T c ñ t bi n tăng theo nhi t ñ , cao nh t là t i kho ng 700C (1600F) v i t l nư c/xi măng là 0.6 thì t c ñ t bi n l n hơn kho ng 3.5 l n so v i t c ñ t bi n 210C (700F). T 700C (1600F) ñ n 960C (2050F) t c ñ này gi m xu ng còn 1.7 210C (700F). S khác nhau này c a t c ñ t bi n còn kéo dài ít l n so v i t c ñ nh t là 15 tháng dư i tác d ng c a t i tr ng. S thay ñ i t c ñ này ñư c hi u là do s m t nư c trên b m t c a gel do ñó t t gel chuy n sang pha sol d n ñ n s khu ch tán phân t và bi n d ng ch y; b i v y t c ñ t bi n gi m. Cũng có th m t ph n c a s tăng lên c a t bi n c a bê tông ch u t i tr ng khi nhi t ñ tăng có th là do s gi m cư ng ñ c a bê tông nhi t ñ cao. 151
Ph n l n k t qu thí nghi m v t bi n thu ñư c trong ñi u ki n ng su t không ñ i kéo dài nhưng th nh tho ng t i tr ng th c thay ñ i gi a m t vài gi i h n. Ngư i ta ñã th y r ng v i t i tr ng bi n ñ i, t s ng su t/cư ng ñ trung bình b ng t s ñã cho, d n ñ n bi n d ng theo gian l n hơn trư ng h p t i tr ng tĩnh có cùng t s ng su t/cư ng ñ . Khi t i tr ng bi n ñ i v i t s ng su t/cư ng ñ thay ñ i trong kho ng 0.35 và 0.05 trong khi t i tr ng tĩnh có t s ng su t/cư ng ñ b ng 0.35. Trên hình v cũng bi u di n bi n d ng v i ñi u ki n t s ng su t/cư ng ñ trung bình b ng 0.35 (t s ng su t/cư ng ñ thay ñ i trong ph m vi 0.45 và 0.25): bi n d ng này cao hơn. Bi n d ng do t i tr ng thay ñ i theo chu kỳ có th ñư c gây ra b i cùng m t cơ ch như t bi n do t i tr ng tĩnh do ñó vi c s d ng thu t ng “t bi n” trong c hai trư ng h p có th ñúng. Dư ng như t i tr ng thay ñ i theo chu kỳ làm cho t c ñ t bi n t i tu i s m và cũng d n ñ n giá tr c a t bi n r t l n tu i mu n. Do v y, vi c s d ng s li u v t bi n do các thí nghi m v i t i tr ng tĩnh ñ ñánh giá t bi n do t i tr ng thay ñ i thì có th gây ra sai l m và có th ñánh giá th p t bi n ng v i t i tr ng thay ñ i. Trên ñây ch m i bàn lu n v t bi n khi nén m t phương nhưng t bi n có th x y ra trong các trư ng h p khác, và thông tin v m c ñ t bi n dư i nh ng ñi u ki n như v y ñ c bi t r t h u ích khi phân tích b n ch t c a t bi n và m t vài v n ñ thi t k . Nhưng không may, nh ng s li u th c nghi m r t h n ch , và trong nhi u trư ng h p, ñánh giá m c ñ và ti n hành so sánh dư i tác ñ ng nén, là không th . Vì lý do này không có nh ng k t lu n ñ nh tính n a. T bi n c a kh i bê tông khi kéo m t phương l n hơn t 20% ñ n 30% so v i t bi n do ng su t nén cùng cư ng ñ . S khác nhau này ph thu c tu i ch t t i và có th l n hơn 100% n u ñư c gi t i ñ tương ñ i 50% c a m u bê tông ch u t i tr ng tu i s m. Tuy nhiên, ch ng c trái ngư c cũng t n t i do ñó không th có nh ng tuyên b ñáng tin c y v t bi n khi ch u ng su t kéo. Hình d ng ñư ng cong t bi n theo th i gian khi khi ch u ng su t kéo nói chung gi ng như khi ch u ng su t nén, nhưng s gi m t c ñ c a t bi n theo th i gian r t ít th y trong nh ng trư ng h p trư c b i vì cư ng ñ tăng theo th i gian r t ch m. M t nư c gây ra t bi n khi kéo cũng gi ng như khi nén. Khi kéo m t phương, th i ñi m phá ho i x y ra theo m t cách tương t như nén m t phương, nhưng t s ng su t/cư ng ñ t i h n h u như ch b ng 0.7. T bi n x y ra khi có t i tr ng xo n, và ch u nh hư ng b i ng su t, t s nư c/xi măng và ñ m tương ñ i c a môi trư ng và ñ nh tính gi ng như cách xác ñ nh t bi n khi nén. ðư ng cong t bi n theo th i gian cũng có hình d ng như v y. T s c a t bi n và bi n d ng ñàn h i khi xo n ñư c th y là gi ng như khi ch u t i tr ng nén. Dư i ng su t nén m t phương, t bi n x y ra không ch theo m t phương d c tr c mà còn theo nh ng phương vuông góc v i tr c. ði u này ñư c ñ c p như là t bi n ngang. T th c t là ng su t m t phương gây ra t bi n ngang, do ñó kéo theo, dư i ng su t ña phương, theo m t phương b t kỳ có t bi n do ng su t theo phương 152
ñó và t bi n do nh hư ng c a h s Poisson, nh hư ng này gây ra bi n d ng t bi n hai phương vuông góc. Nh ng ch ng c v s ch ng chéo c a các bi n d ng t bi n do các ng su t riêng bi t là không ch c ch n, do ñó t bi n do ng su t ña phương không th d ñoán m t cách ñơn gi n t k t qu ño ñư c c a t bi n dư i ng su t m t phương. ð c bi t, t bi n dư i ng su t nén ña phương nh hơn dư i ng su t nén m t phương v i cùng m t cư ng ñ theo m t phương ñã cho. Nhưng th m chí dư i áp su t thu tĩnh v n có t bi n ñáng k . 5.7. M i quan h gi a t bi n và th i gian. T bi n thư ng ñư c xác ñ nh b ng cách ño s thay ñ i bi n d ng theo th i gian c a m u th ch u ng su t không ñ i trong ñi u ki n thích h p. Tiêu chu n ASTM C 512-87 (ch ng minh l i năm 1994) mô t sơ ñ thí nghi m ch t t i (tăng ho c gi m t i tr ng) t o ra ng su t không ñ i trên m t m u th bê tông hình tr tròn. Tuy nhiên có th s d ng d ng c thí nghi m ñơn gi n ñ ti n hành thí nghi m so sánh trên các m u th s d ng c p ph i hay ph gia chưa ñư c th nghi m. T i thí nghi m này t i tr ng có th ñi u ch nh theo th i gian, giá tr cư ng ñ có th ñư c xác ñ nh b ng áp k ñư c l p cùng v i m u th bê tông. Có th s d ng ñ ñ y nhanh thí nghi m v t bi n b ng cách nhúng t t c vào trong nư c v i nhi t ñ n m trong kho ng 450C và 650C. Như ñã ñư c ñ c p trong ph n trư c, nhi t ñ cao làm tăng t bi n do ñó sau 7 ngày, m i s khác nhau gi a bê tông chưa bi t và bê tông tham kh o có th ñư c phát hi n d dàng. T bi n nhanh 7 ngày này có d ng ñư ng th ng liên h v i t bi n tương ng 100 ngày t i nhi t ñ thư ng, khi s d ng c p ph i và thành ph n h n h p bi n ñ i trong ph m vi r ng. T bi n phát tri n trong m t th i gian r t dài, không có gi i h n c th , th i gian xác ñ nh lâu nh t cho th y v n có s tăng nh c a t bi n sau 30 năm. Các thí nghi m sau ñó không ti p t c n a b i vì nh hư ng c a s cácbonat hoá c a m u th . T c ñ t bi n gi m d n liên t c và nói chung có v t bi n ti n ñ n m t giá tr gi i h n sau m t th i gian vô h n dư i tác d ng c a t i tr ng; ñi u này chưa ñư c ch ng minh. M c ñ t bi n ño ñư c trong th i gian dài c a Troxell và có th th y r ng, n u t bi n sau m t năm dư i tác d ng c a t i tr ng ñư c xem như là m t ñơn v , thì giá tr c a t bi n theo th i gian là như sau: 1.14 sau 2 năm 1.20 sau 5 năm 1.26 sau 10 năm 1.33 sau 20 năm 1.36 sau 30 năm Nh ng giá tr này ch ng t r ng t bi n cu i cùng có th vư t quá 1.36 l n giá tr t bi n 1 năm, m c dù khi tính toán thư ng l y t bi n 30 năm là t bi n cu i cùng. R t nhi u các công th c toán liên h t bi n và th i gian ñã ñư c ñ ngh s d ng. M t trong các công th c thu n ti n nh t bi u di n m i quan h này dư i d ng 153
ñư ng hypebol là c a do Ross và Lorman. Ross cho r ng t bi n c theo th i gian dư i tác d ng c a t i tr ng ñư c xác ñ nh như sau: t c= a + bt Khi t = ∞ , thì c =1/b, giá tr 1/b là giá tr gi i h n c a t bi n. a và b là h ng s ñư c xác ñ nh theo theo k t qu th c nghi m: b ng cách v theo hai tr c m t tr c theo t/c m t tr c theo t, a là ñư ng th ng có góc nghiêng b, ñư ng th ng này c t tr c t/c ñâu thì ñó là giá tr a. ðư ng th ng nên v ñi qua ñi m tu i mu n, có th có vài s chuy n hư ng c a ñư ng th ng t i tu i s m sau khi ch t t i. Tiêu chu n ACI 209 R-92 s d ng công th c Ross ñã bi n ñ i, s khác nhau chính là h s mũ 0.6 c a th i gian t. Tiêu chu n 209R-92 cũng ñ ngh giá tr c a các h s cho các nhân t nh hư ng ñ n t bi n. Phòng qu n lý, ph c h i công trình c a M ñã nghiên c u r t nhi u v t bi n trong bê tông dùng trong các ñ p nư c, nơi ch có t bi n g c x y ra, và h ñã th y r ng t bi n có th ñư c tính theo công th c : C=F(K) loge (t+1) Trong ñó K: tu i b t ñ u ch t t i F(K): m t hàm bi u di n t c ñ bi n d ng t bi n theo th i gian t: th i gian ch t t i, tính b ng ngày F(K) ñư c xác ñ nh trên ñ th theo m t hàm logarit. Th nh tho ng, giá tr c a t bi n trên m t ñơn v ng su t ñư c ñưa ra, thư ng s d ng ñơn v 10-6 trên m t MPa; nó ñư c bi t như là t bi n riêng hay t bi n ñơn v . T bi n có th ñư c bi u di n như m t t s c a t bi n v i bi n d ng ñàn h i ban ñ u; t s này ñư c bi t như là h s t bi n hay ñ c trưng t bi n. Giá tr c a nh ng nghiên c u này là dùng nó ñ xác ñ nh tính ñàn h i c a c t li u, tính ch t này nh hư ng ñ n t bi n và bi n d ng ñàn h i c a bê tông cùng theo m t cách. Nh ng công th c t ng quát nhưng ph c t p v t bi n ñã ñư c phát tri n b i Bazan và ñ ng nghi p, h cũng ñã ñ xu t m t s ñơn gi n hoá m t chút, nhưng công th c v n không ñơn gi n, gi i thích các công th c d ñoán v t bi n. S ña d ng c a các công th c xác ñ nh t bi n dư ng như càng l n nhưng s ư c tính v t bi n ñáng tin c y c a m i lo i bê tông dư i m i ñi u ki n là không th có. Các thí nghi m trong th i gian ng n cho th y th i gian ch t t i trong 28 ngày là c n thi t. Sau ñó có th ngo i suy. Ngư i ta ñã th y r ng th i gian ch t t i càng g n t i 5 năm thì công th c hàm mũ càng gi ng v i s li u th c nghi m v t bi n g c và t bi n g c khô, m t hàm loga-mũ dư ng như là phù h p nh t. ð i v i ph n l n bê tông, b qua t s nư c/xi măng hay lo i c t li u, t bi n riêng t i tu i t ngày (t>28), ct, có th liên h v i t bi n sau 28 ngày dư i tác d ng c a t i tr ng, c28 b i hàm s : ct = c28 x 0.50t0.21 T bi n g c: T bi n t ng c ng: ct = c28 x (- 6.19 +2.15 loget)0.38 154
Trong ñó ct : t bi n riêng dài h n theo 10-6 trên m t MPa 5.8. B n ch t c a t bi n T bi n và ph c h i t bi n là hi n tư ng liên quan, nhưng b n ch t c a chúng thì không rõ ràng. S th c là t bi n ch ph c h i m t ph n do ñó ph n này có th g m có m t ph n chuy n ñ ng ñàn h i-d o có th ph c h i (g m có pha nh t thu n tuý và pha d o thu n tuý) và có th là do bién d ng d o không ph c h i. Bi n d ng ñàn h i thư ng ñư c ph c h i khi d t i. Bi n d ng d o không ph c h i ñư c, có th ph thu c vào th i gian, và không có t l gi a bi n d ng d o và ng su t tác d ng, hay gi a ng su t và t c ñ bi n d ng. Bi n d ng nh t không bao gi ph c h i khi d t i , nó luôn luôn ph thu c vào th i gian và có t l gi a t c ñ bi n d ng nh t và ng su t tác d ng, và do ñó gi a ng su t và bi n d ng t i m t th i ñi m c th . Nh ng lo i bi n d ng khác nhau này có th ñư c t ng k t như trong b ng 7.1. B ng 7.1. Các lo i bi n d ng Lo i bi n d ng T c th i Ph thu c vào th i gian Có th ph c h i ðàn h i ðàn h i-mu n Không th ph c h i Do Nh t M t cách x lý h p lý ph n ph c h i t bi n quan sát ñư c b ng cách s d ng nguyên t c t ng h p bi n d ng, ñư c phát tri n b i McHenry. Nh ng tr ng thái này có bi n d ng ñư c t o ra trong bê tông t i th i ñi m t b t kỳ b i s tăng lên c a ng su t t i th i ñi m b t kỳ t0 và ñ c l p v i nh ng tác ñ ng c a b t kỳ ng su t tác d ng s m hơn hay mu n hơn t0. S tăng lên c a ng su t ñư c hi u là tăng lên c a ng su t nén ho c ng su t kéo, cũng có th là s gi m nh c a t i tr ng. Sau ñó n u ng su t nén trên m u th ñư c lo i b t i th i ñi m t1, s ph c h i t bi n s gi ng như t bi n c a m u th tương t ch u cùng t i tr ng ng su t nén t i th i ñi m t1. Ph c h i t bi n là s khác nhau c a bi n d ng th c t i th i ñi m b t kỳ và bi n d ng d ki n n u m u th ti p t c ch u ng su t ban ñ u. So sánh c a bi n d ng th c và bi n d ng tính toán (giá tr tính toán th c t là s khác nhau gi a hai ñư ng cong th c nghi m) ñ i v i “bê tông b b t kín”, ch có t bi n g c. Dư ng như, trong m i trư ng h p, bi n d ng th c sau khi d t i cao hơn bi n d ng dư ñư c d ñoán theo nguyên t c t ng h p t bi n. Do ñó t bi n th c nh hơn giá tr tính toán. Sai sót tương t cũng ñư c tìm th y khi nguyên t c này áp d ng cho m u th ch u ng thay ñ i. Dư ng như nguyên t c này không hoàn toàn tho mãn hi n tư ng t bi n và ph c h i t bi n. Tuy nhiên nguyên t c t ng h p bi n d ng, có v thu n ti n. Nó ng ý r ng t bi n là hi n tư ng ñàn h i ch m mà s ph c h i hoàn toàn nói chung b ngăn c n b i quá trình hydrat hoá c a xi măng. B i vì ñ c tính c a bê tông tu i mu n thay ñ i r t ít theo th i gian, t bi n c a bê tông do t i tr ng lâu dài tác d ng lên th i ñi m sau kho ng vài năm có th ph c h i hoàn toàn, ñi u này v n chưa ñư c th c nghi m kh ng ñ nh. C n nh r ng nguyên t c t ng h p này gây ra sai sót nh có th b qua 155
trong ñi u ki n b o dư ng d ng kh i, nơi mà ch có t bi n g c. Khi t bi n khô x y ra, sai sót l n hơn và ph c h i t bi n b ñánh giá sai ñáng k . V n ñ v b n ch t c a t bi n v n còn ñang ñư c tranh lu n và không th bàn thêm ñây. V trí t bi n x y ra là v a xi măng ñã thu hoá, và t bi n g n li n v i s d ch chuy n bên trong do dính bám hay k t tinh c a nư c, ví d quá trình th m hay rò r nư c. Các thí nghi m c a Glucklich ñã ch ng t r ng bê tông không có s bay hơi c a nư c thì th c t là không có t bi n. Tuy nhiên, s thay ñ i m c ñ t bi n t i nhi t ñ cho th y trong hoàn c nh ñó, nư c ng ng nh hư ng và b n thân ch t gel gây ra bi n d ng t bi n. B i vì t bi n có th x y ra trong kh i bê tông, và s rò r nư c ra bên ngoài ñóng vai trò không quan tr ng ñ n quá trình t bi n g c, m c dù nh ng quá trình như v y có th cũng di n ra trong t bi n khô. Tuy nhiên, s rò t nư c bên trong t các l p ch a nư c sang l r ng như là l r ng mao d n là có th x y ra. M t ch ng c gián ti p th hi n vai trò c a l r ng như v y là m i liên h gi a t bi n và cư ng ñ c a v a xi măng ñã thu hoá: nên có công th c liên h gi a t bi n và s lư ng tương ñ i c a l r ng t do, và có th th y r ng l r ng trong c u trúc gel có th nh hư ng ñ n cư ng ñ và t bi n; tu i mu n l r ng có th g n li n v i hi n tư ng rò r nư c. Th tích c a l r ng là hàm s c a t l nư c/xi măng và b nh hư ng c a m c ñ thu hoá. Chúng ta nên nh r ng l r ng mao qu n không th ch a ñ y nư c ngay c khi ch u áp l c thu tĩnh như trong b nư c. Do v y, s rò r nư c bên trong là có th dư i b t kì ñi u ki n lưu tr nào. Hi n tư ng t bi n c a m u th không co ngót không b nh hư ng c a ñ m tương ñ i c a môi trư ng cho th y nguyên nhân cơ b n gây ra t bi n “trong không khí” và “trong nư c” là gi ng nhau. ðư ng cong t bi n theo th i gian cho th y s gi m t bi n là không xác ñ nh theo ñ d c c a nó, và có m t câu h i là li u có hay không m t s gi m t t , theo cơ ch c a t bi n. Có th hi u r ng t c ñ gi m v i cơ ch gi ng nhau liên t c và r ng kh p, nhưng có lý ñ tin r ng sau nhi u năm dư i tác d ng c a t i tr ng, chi u d y c a l p có th b th m nư c có th gi m ñ n m t giá tr gi i h n và m i ch có thí nghi m ghi l i t bi n sau nhi u nh t là 30 năm. Do ñó, có th r ng ph n t bi n ch m, dài h n là do nguyên nhân khác ch không ph i do rò r nư c nhưng bi n d ng có th phát tri n ch khi có s t n t i c a m t s nư c có th bay hơi. Nguyên nhân này có th là ch y nh t hay trư t gi a các ph n gel . Cơ ch như v y phù h p v i nh hư ng c a nhi t ñ ñ i v i t bi n và cũng có th gi i thích ph n t bi n l n không th ph c h i tu i mu n. Các quan sát v t bi n dư i tác d ng c a t i tr ng thay ñ i, và ñ c bi t là khi tăng nhi t ñ dư i ñi u ki n t i tr ng như v y, ñã d n ñ n m t gi thuy t s a ñ i v t bi n. Như ñã ñ c p, t bi n dư i ng su t thay ñ i l n hơn t bi n dư i ng su t tĩnh mà có cùng giá tr so v i giá tr trung bình c a ng su t thay ñ i. ng su t thay ñ i cũng làm tăng ph n t bi n không th ph c h i và làm tăng t c ñ t bi n do làm tăng 156
s trư t nh t c a c u trúc gel, và làm tăng t bi n do s lư ng gi i h n các v t n t nh t i tu i s m trong quá trình r n ch c c a bê tông. S li u th c nghi m khác v t bi n khi kéo và khi nén g i ý r ng các bi n ñ i ñư c gi i thích t t nh t b i s t ng h p c a các lý thuy t v rò r nư c và ch y nh t c a bê tông. Nói chung, vai trò c a v t n t nh là th p, không k t bi n dư i tác d ng c a t i tr ng thay ñ i là có gi i h n, t bi n do các v t n t nh h u như có gi i h n ñ i v i bê tông ñư c ch t t i tu i s m ho c ñư c ch t t i v i t s ng su t/cư ng ñ vư t quá 0.6. Nói tóm l i, chúng ta ph i ch p nh n r ng cơ ch th c c a t bi n v n chưa ñư c xác ñ nh. 5.9. Các nh hư ng c a t bi n ñ n k t c u bê tông T bi n làm nh hư ng ñ n bi n d ng, ñ võng và s phân b ng su t, nhưng các nh hư ng thay ñ i tuỳ thu c vào lo i k t c u. T bi n c a bê tông d ng kh i th c ch t không nh hư ng ñ n cư ng ñ , m c dù dư i ng su t r t cao t bi n ñ y nhanh quá trình ñ t ñ n bi n d ng gi i h n mà t i ñó s phá hu x y ra; ñi u này x y ra khi t i tr ng dài h n vư t quá 85 hay 95% t i tr ng tĩnh gi i h n gia t i nhanh. Dư i ng su t dài h n nh , th tích c a bê tông gi m (như theo t bi n có h s Poisson nh hơn 0.5) và ñi u này có th làm tăng cư ng ñ c a bê tông. Tuy nhiên tác ñ ng này r t nh . nh hư ng c a t bi n ñ n tính ch t và cư ng ñ c a k t c u bê tông c t thép và bê tông ng su t trư c. T i ñây có th r t có ích ñ ñ c p ñ n, trong bê tông c t thép d ng c t, t bi n gây ra hi n tư ng truy n d n t i tr ng t bê tông sang c t thép. Khi c t thép bi n d ng l n ph n tăng lên c a t i tr ng l i truy n sang bê tông, do ñó cư ng ñ t i ña c a c thép và bê tông tăng trư c khi b phá ho i - ñã có công th c thi t k v v n ñ này. Tuy nhiên, trong k t c u c t l ch tâm, t bi n tăng do s m t n ñ nh và có th d n ñ n o n g y. Trong k t c u siêu tĩnh, t bi n có th làm gi m s t p trung ng su t gây ra b i co ngót, nhi t ñ thay ñ i, hay s d ch chuy n g i. Trong t t c các k t c u bê tông, t bi n làm gi m n i ng su t do co ngót không ñ u c a các b ph n k t c u, do ñó làm gi m n t. Khi tính toán nh hư ng c a t bi n ñ n k t c u, c n nh n th y r ng bi n d ng th c theo th i gian không ph i là t bi n “t do” c a bê tông và giá tr c a t bi n b nh hư ng b i s lư ng và v trí các thanh thép. M t khác, trong kh i bê tông, t bi n, có th là nguyên nhân gây ra n t khi kh i bê tông tr ng lòng ch u m t s thay ñ i theo chu kỳ c a nhi t ñ gây ra b i s tăng nhi t ñ c a ph n ng thu hoá và s gi m nhi t t t . S có ng su t nén gây ra b i s tăng nhanh nhi t ñ c a kh i bê tông bên trong. ng su t này th p vì mô ñun ñàn h i c a bê tông tu i s m th p. Cư ng ñ c a bê tông tu i r t s m cũng th p do ñó t bi n r t cao; ñi u này gi m nh ng su t nén và ng su t nén bi n m t ngay khi vài s làm mát x y ra. Trong quá trình làm mát ti p theo, ng su t kéo phát tri n và b i vì t c ñ t bi n gi m theo th i gian, các v t n t có th x y ra th m chí trư c khi nhi t 157