intTypePromotion=3

Công nghệ bê tông và bê tông đặc biệt phần 7

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

0
179
lượt xem
100
download

Công nghệ bê tông và bê tông đặc biệt phần 7

Mô tả tài liệu
  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:
Lưu

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

  1. 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
  2. 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
  3. 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
  4. 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
  5. 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
  6. 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
  7. 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
  8. 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
  9. 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
  10. 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
  11. 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
  12. 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
  13. 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
  14. 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
  15. 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
  16. 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
  17. 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
  18. 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
  19. 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
  20. 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

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản