ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
NGUYỄN BÁ THẠCH
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM BIẾN DẠNG
CO NGÓT CỦA BÊ TÔNG TRONG
ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU CHUẨN TẠI GIA LAI
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
ĐÀ NẴNG - NĂM 2019
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
NGUYỄN BÁ THẠCH
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM BIẾN DẠNG
CO NGÓT CỦA BÊ TÔNG TRONG
ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU CHUẨN TẠI GIA LAI
Chuyên ngành
: Cơ kỹ thuật
Mã số
: 9520101
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
Người hướng dẫn khoa học
1. PGS.TS. TRƯƠNG HOÀI CHÍNH
2. GS.TS. PHAN QUANG MINH
ĐÀ NẴNG - NĂM 2019
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận án tiến sĩ này là công trình nghiên cứu khoa học của
riêng tôi. Các bộ số liệu, kết quả trong Luận án này là trung thực, khách quan và
chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả
NCS. Nguyễn Bá Thạch
ii
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tập thể giáo viên
hướng dẫn khoa học là PGS.TS. Trương Hoài Chính và GS.TS. Phan Quang Minh
đã tận tình hướng dẫn, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho Tác giả hoàn
thành nghiên cứu Luận án này. Những chỉ dẫn khoa học của các thầy không chỉ
giúp đỡ Tác giả hoàn thành các nội dung nghiên cứu mà còn giúp đỡ Tác giả từng
bước hoàn thiện tư duy khoa học.
Để đạt được những kết quả nghiên cứu trong Luận án này, Tác giả cũng xin
chân tình cảm ơn đến: Ban Giám đốc và Ban đào tạo Đại học Đà Nẵng; Ban Giám
hiệu, Phòng Đào tạo, Khoa Cơ Khí giao thông, Khoa Xây dựng Dân dụng và Công
nghiệp, Phòng thí nghiệm Khoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp thuộc Trường
Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng; Bộ môn Công trình Bê tông cốt thép, Bộ
môn Thí nghiệm và Kiểm định công trình, Khoa Xây dựng thuộc Trường Đại học
Xây dựng; Sở Xây dựng tỉnh Gia Lai, Phòng thí nghiệm LAS-XD 25 - Trung tâm
Giám định Chất lượng Xây dựng Gia Lai thuộc Sở Xây dựng tỉnh Gia Lai.
Tác giả cũng bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến đến các tác giả trong Danh mục
tài liệu tham khảo, các nhà khoa học trong và ngoài lĩnh vực nghiên cứu, các đồng
nghiệp đã giúp đỡ trong quá trình hoàn thành Luận án này.
Cuối cùng, Tác giả xin chân thành cảm ơn các cơ quan Tác giả công tác, bạn
bè và đặc biệt là gia đình, người thân, đã luôn luôn gắn bó và kịp thời động viên
khuyến khích Tác giả trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành Luận
án này.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn!
iii
MỤC LỤC
TRANG PHỤ BÌA
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii
MỤC LỤC ................................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU............................................................................... xiii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT................................................................. xviii
DANH MỤC CÁC BẢNG ..................................................................................... xix
DANH MỤC CÁC HÌNH .................................................................................... xxii
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ..................................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu của Luận án .......................................................................... 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của Luận án ...................................................... 3
3.1. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................. 3
3.2. Phạm vi nghiên cứu ..................................................................................... 3
4. Phương pháp nghiên cứu của Luận án .................................................................... 3
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của Luận án ............................................................ 3
6. Nội dung cấu trúc của Luận án ............................................................................... 4
7. Những đóng góp mới của Luận án .......................................................................... 5
CHƯƠNG 1. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ BIẾN DẠNG CO NGÓT
THEO THỜI GIAN CỦA BÊ TÔNG ..................................................................... 7
1.1. Giới thiệu .............................................................................................................. 7
1.2. Tổng quan về nghiên cứu biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông trên thế
giới và tại Việt Nam .................................................................................................... 7
1.2.1. Thực tiễn nghiên cứu biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông trên
thế giới ................................................................................................................ 7
iv
1.2.2. Thực tiễn nghiên cứu biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông tại
Việt Nam ............................................................................................................ 8
1.3. Mô đun đàn hồi trong bê tông .............................................................................. 9
1.3.1. Khái niệm và phân loại ............................................................................. 9
1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến mô đun đàn hồi ............................................ 10
1.4. Biến dạng theo thời gian của bê tông ................................................................. 11
1.5. Biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông .................................................... 11
1.5.1. Biến dạng co ngót trong bê tông ............................................................. 12
1.5.2. Phân loại co ngót trong bê tông .............................................................. 12
1.6. Cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng co ngót ........................................................... 14
1.6.1. Cơ chế của co ngót .................................................................................. 14
1.6.1.1. Cơ chế co ngót thực .................................................................... 15
1.6.1.2. Cơ chế co ngót biểu kiến ............................................................ 17
1.6.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến co ngót ......................................................... 17
1.6.2.1. Các yếu tố bên trong ................................................................... 18
1.6.2.2. Các yếu tố bên ngoài .................................................................. 21
1.7. Các mô hình biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông ............................... 22
1.7.1. Mô hình biến dạng co ngót theo Tiêu chuẩn GOST 24544-81 [85] ....... 23
1.7.2. Mô hình biến dạng co ngót theo Viện Khoa học Xây dựng Nga [84] .... 23
1.7.3. Mô hình biến dạng co ngót theo Tiêu chuẩn AS 3600 [28] ................... 25
1.7.4. Mô hình biến dạng co ngót theo Tiêu chuẩn ACI 209R-92 [24] ............ 25
1.7.5. Mô hình biến dạng co ngót theo Tiêu chuẩn BS 8110 [38] .................... 26
1.7.6. Mô hình biến dạng co ngót theo Tiêu chuẩn CEB-FIP 2010 [43] .......... 27
1.7.7. Mô hình biến dạng co ngót theo Tiêu chuẩn EC 2 [45] ......................... 28
1.7.8. Mô hình biến dạng co ngót theo Mô hình B3 [34] ................................. 30
1.8. Công thức dự báo biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông từ kết quả thí
nghiệm theo Tiêu chuẩn Nga GOST 24544-81 [85] .................................................. 31
1.9. Phân tích vết nứt do biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông ...................... 33
1.9.1. Tổng quan về nứt do biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông ......... 33
v
1.9.2. Cơ chế hình thành vết nứt do biến dạng co ngót theo thời gian của
bê tông .............................................................................................................. 34
1.9.2.1. Cơ chế hình thành vết nứt bê tông do biến dạng co mềm .......... 34
1.9.2.2. Cơ chế hình thành vết nứt bê tông do biến dạng co khô ............ 36
1.10. Ảnh hưởng của cốt thép trong kết cấu bê tông cốt thép bị nứt do biến dạng
co ngót ....................................................................................................................... 37
1.10.1. Ảnh hưởng của cốt thép đến ứng suất trong kết cấu bê tông trước khi
bê tông bị nứt .................................................................................................... 38
1.10.2. Ảnh hưởng của cốt thép đến ứng suất trong kết cấu bê tông ngay sau
khi bê tông nứt .................................................................................................. 40
1.10.3. Ảnh hưởng của cốt sợi thép trong kết cấu bê tông cốt sợi thép ........... 41
1.10.3.1. Vật liệu sợi thép và bê tông cốt sợi thép................................... 41
1.10.3.2. Ứng dụng bê tông cốt sợi thép trong lĩnh vực xây dựng .......... 43
1.10.3.3. Ứng dụng cốt sợi thép trong việc hạn chế nứt trên kết cấu bê
tông cốt sợi thép ....................................................................................... 43
1.11. Kết luận Chương 1 ........................................................................................... 45
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM BIẾN DẠNG CO NGÓT CỦA
BÊ TÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU TẠI GIA LAI ............................... 47
2.1. Giới thiệu ............................................................................................................ 47
2.2. Đặc trưng khí hậu tại Gia Lai ............................................................................. 47
2.2.1. Điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai (ĐKC) ........................................... 47
2.2.2. Điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai (ĐKTN) ................. 49
2.3. Mục đích thí nghiệm .......................................................................................... 50
2.4. Nội dung thí nghiệm ........................................................................................... 50
2.4.1. Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đối chứng của bê tông thường
ở 28 ngày tuổi ................................................................................................... 50
2.4.2. Thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi theo
thời gian của bê tông ........................................................................................ 51
2.4.3. Thí nghiệm đo biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông ................. 51
vi
2.4.4. Thí nghiệm đo co ngót hạn chế của bê tông bằng Vòng kiềm chế
(Restrained Ring Test) ...................................................................................... 52
2.4.5. Lựa chọn tỷ lệ N/X, nhóm, tổ mẫu, thành phần cấp phối, thành phần bê
tông cốt sợi thép và bê tông cốt thép ................................................................ 53
2.4.5.1. Lựa chọn tỷ lệ N/X ..................................................................... 53
2.4.5.2. Lựa chọn và ký hiệu các nhóm mẫu, tổ mẫu .............................. 53
2.4.5.3. Lựa chọn thành phần bê tông cốt sợi thép và bê tông cốt thép .. 54
2.4.5.4. Lựa chọn thành phần cấp phối vật liệu ....................................... 55
2.5. Vật liệu dùng trong thí nghiệm, chế tạo mẫu, đúc mẫu và bảo dưỡng mẫu
thí nghiệm .................................................................................................................. 56
2.5.1. Vật liệu dùng trong thí nghiệm ............................................................... 56
2.5.1.1. Xi măng ...................................................................................... 56
2.5.1.2. Đá dăm (1x2) .............................................................................. 57
2.5.1.3. Cát vàng ...................................................................................... 58
2.5.1.4. Nước ........................................................................................... 59
2.5.1.5. Cốt sợi thép ................................................................................ 59
2.5.1.6. Cốt thép thanh 12 ..................................................................... 60
2.5.2. Công tác chế tạo mẫu thí nghiệm ........................................................... 60
2.5.2.1. Mẫu thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đối chứng của
bê tông ..................................................................................................... 60
2.5.2.2. Mẫu thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén và mô đun
đàn hồi theo thời gian của bê tông ........................................................... 61
2.5.2.3. Mẫu thí nghiệm đo biến dạng co ngót theo thời gian của
bê tông ..................................................................................................... 62
2.5.2.4. Mẫu thí nghiệm đo co ngót hạn chế của bê tông bằng Vòng kiềm
chế (Restrained Ring Test) ...................................................................... 63
2.5.3. Chuẩn bị đúc các loại tổ mẫu thí nghiệm ............................................... 65
2.5.3.1. Các loại tổ mẫu thí nghiệm ......................................................... 65
2.5.3.2. Số lượng đúc các loại tổ mẫu thí nghiệm ................................... 67
vii
2.5.4. Công tác tiến hành đúc mẫu thí nghiệm ................................................. 68
2.5.5. Công tác bảo dưỡng mẫu và lưu trữ mẫu thí nghiệm ............................. 69
2.5.5.1. Công tác bảo dưỡng mẫu thí nghiệm .......................................... 69
2.5.5.2. Công tác lưu trữ mẫu thí nghiệm ................................................ 69
2.6. Thiết bị thí nghiệm và thiết bị đo biến dạng co ngót của bê tông ...................... 71
2.6.1. Tủ khí hậu (khống chế nhiệt độ và độ ẩm theo yêu cầu thí nghiệm) ...... 71
2.6.2. Thiết bị đo biến dạng co ngót của bê tông .............................................. 71
2.6.3. Trình tự đo biến dạng co ngót của bê tông ............................................. 72
2.6.4. Tính toán kết quả đo biến dạng co ngót của bê tông .............................. 73
đc(28) của
2.7. Kết quả thí nghiệm ............................................................................................. 74
2.7.1. Kết quả thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đối chứng Rn
bê tông thường ở 28 ngày tuổi .......................................................................... 74
2.7.2. Kết quả thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén Rn(t) và mô đun
đàn hồi E(t) theo thời gian của bê tông trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi
trường tại Gia Lai (ĐKTN) (Phòng thí nghiệm môi trường) ........................... 76
2.7.2.1. Kết quả thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén theo thời
gian của bê tông trong ĐKTN ................................................................. 76
2.7.2.2. Kết quả thí nghiệm xác định giá trị mô đun đàn hồi theo thời
gian của bê tông trong ĐKTN ................................................................. 77
2.7.3. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời
gian của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai (ĐKC) (Tủ khí
hậu - Phòng thí nghiệm chuẩn) ......................................................................... 78
2.7.3.1. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng
theo thời gian của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) tương ứng với tỷ
lệ N/X bằng 0.40, 0.45, 0.50 .................................................................... 78
2.7.3.2. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng
theo thời gian của bê tông (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) tương ứng với
tỷ lệ N/X bằng 0.40, 0.45, 0.50 ................................................................ 79
viii
2.7.3.3. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng
theo thời gian của bê tông (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) với tỷ lệ N/X
bằng 0.40, 0.45, 0.50................................................................................ 81
2.7.4. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời
gian của bê tông trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai
(ĐKTN) (Phòng thí nghiệm môi trường) ......................................................... 83
2.7.4.1. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng
theo thời gian của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) tương ứng với tỷ
lệ N/X bằng 0.40, 0.45, 0.50 .................................................................... 83
2.7.4.2. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng
theo thời gian của bê tông (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) tương ứng với
tỷ lệ N/X bằng 0.40, 0.45, 0.50 ................................................................ 85
2.7.4.3. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng
theo thời gian của bê tông (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) với tỷ lệ N/X
bằng 0.40, 0.45, 0.50................................................................................ 87
2.7.5. Kết quả thí nghiệm đo co ngót bằng Vòng kiềm chế (Restrained Ring
Test) của mẫu bê tông thường và bê tông cốt sợi thép ..................................... 89
2.8. Kết luận Chương 2 ............................................................................................. 89
CHƯƠNG 3. PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
THỰC NGHIỆM ..................................................................................................... 91
3.1. Giới thiệu ............................................................................................................ 91
3.2. Phân tích, đánh giá cường độ chịu nén Rn(t) và mô đun đàn hồi E(t) theo thời
gian của 02 nhóm bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi
thép) trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường ................................................... 91
3.2.1. Phân tích, đánh giá cường độ chịu nén Rn(t) theo thời gian của 02 nhóm
bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) ....................... 91
3.2.2. Phân tích, đánh giá mô đun đàn hồi E(t) theo thời gian của 02 nhóm bê
tông (Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) ............................ 97
3.3. So sánh cường độ chịu nén Rn(t) và mô đun đàn hồi E(t) theo thời gian của 02
ix
nhóm bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) trong điều
kiện khí hậu tự nhiên môi trường ............................................................................ 102
3.3.1. So sánh cường độ chịu nén Rn(t) của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường)
với (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) ....................................................................... 102
3.3.2. So sánh mô đun đàn E(t) của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) với
(Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) .............................................................................. 103
3.3.3. Nhận xét đánh giá cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi theo thời gian
của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) ............... 105
3.4. Xác định các hệ số thực nghiệm đề xuất dự báo biến dạng co ngót theo thời
gian của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia
Lai từ kết quả thí nghiệm theo Tiêu chuẩn Nga GOST 24544-81 [85] .................. 105
3.4.1. Xác định các hệ số thực nghiệm ........................................................... 105
3.4.2. Xây dựng bảng tra các giá trị co ngót tới hạn cs(∞) và tham số n theo
lượng nước và lượng xi măng có thành phần cấp phối khác .................................. 108
3.5. So sánh kết quả đề xuất dự báo biến dạng co ngót của bê tông thường với Tiêu
chuẩn Úc AS 3600 [28] và Mô hình Viện Khoa học Xây dựng Nga [84] .............. 112
3.5.1. Theo Tiêu chuẩn Úc AS 3600 [28] ...................................................... 113
3.5.2. Theo Mô hình Viện Khoa học Xây dựng Nga (VKHXD Nga) [84] .... 115
3.6. Đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ N/X đến biến dạng co ngót của 03 nhóm bê tông
(Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép; Nhóm 3 - Bê tông cốt
thép) trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai ...................................................... 119
3.6.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ N/X đến biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 -
Bê tông thường) .............................................................................................. 120
3.6.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ N/X đến biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 2 -
Bê tông cốt sợi thép) ....................................................................................... 122
3.6.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ N/X đến biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 3 -
Bê tông cốt thép) ............................................................................................ 124
x
3.6.4. Đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ N/X đến biến dạng co ngót của 03 nhóm
bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép; Nhóm 3 -
Bê tông cốt thép) ............................................................................................ 127
3.7. So sánh biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) với (Nhóm 2
- Bê tông cốt sợi thép) và (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) trong điều kiện khí hậu
chuẩn tại Gia Lai ..................................................................................................... 127
3.7.1. So sánh biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) với
(Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) ..................................................................... 127
3.7.2. So sánh biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) với
(Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) ........................................................................... 129
3.7.3. Đánh giá biến dạng co ngót của bê tông theo thời gian khi có sự tham
gia của cốt sợi thép và cốt thép ...................................................................... 130
3.8. So sánh biến dạng co ngót của 03 nhóm bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường,
Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép và Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) trong điều kiện
khí hậu chuẩn tại Gia Lai (ĐKC) với điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại
Gia Lai (ĐKTN) ...................................................................................................... 130
3.8.1. So sánh biến dạng co ngót của 03 nhóm bê tông cùng thành phần cấp
phối, khác tỷ lệ N/X giữa ĐKC với ĐKTN .................................................... 130
3.8.1.1. Nhóm 1 - Bê tông thường với tỷ lệ N/X bằng
0.40, 0.45, 0.50 .................................................................................... ..130
3.8.1.2. Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép với tỷ lệ N/X bằng
0.40, 0.45, 0.50 ...................................................................................... 132
3.8.1.3. Nhóm 3 - Bê tông cốt thép với tỷ lệ N/X bằng
0.40, 0.45, 0.50 ...................................................................................... 133
3.8.2. So sánh biến dạng co ngót của 03 nhóm bê tông khác thành phần cấp
phối, cùng tỷ lệ N/X giữa ĐKC với ĐKTN ................................................... 134
3.8.2.1. Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép;
Nhóm 3 - Bê tông cốt thép với tỷ lệ N/X bằng 0.40 .............................. 134
xi
3.8.2.2. Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép;
Nhóm 3 - Bê tông cốt thép với tỷ lệ N/X bằng 0.45 .............................. 135
3.8.2.3. Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép;
Nhóm 3 - Bê tông cốt thép với tỷ lệ N/X bằng 0.50 .............................. 136
3.9. So sánh biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) cùng thành
phần cấp phối, cùng tỷ lệ N/X giữa ĐKTN với ĐKC ............................................. 137
3.10. So sánh biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) với
(Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) và (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) cùng tỷ lệ N/X
trong ĐKTN ............................................................................................................ 138
3.11. Đánh giá kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót của mẫu bê tông thường
và bê tông cốt sợi thép bằng Vòng kiềm chế (Restrained Ring Test) với tỷ lệ N/X
bằng 0.40 ................................................................................................................. 140
3.12. Kết luận Chương 3 ......................................................................................... 141
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 144
1. Kết luận ............................................................................................................... 144
2. Kiến nghị ............................................................................................................. 145
CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ
CÔNG BỐ .............................................................................................................. 147
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC ................................................................................................................... 1
Phụ lục 1. Kết quả nhiệt độ và độ ẩm năm 2015 - 2018 của tỉnh Gia Lai .................. 1
Phụ lục 2. Kết quả nhiệt độ và độ ẩm trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường
tại Gia Lai (ĐKTN) (Phòng thí nghiệm môi trường) .................................................. 2
Phụ lục 3. Kết quả thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi
theo thời gian của bê tông trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai
(ĐKTN) (Phòng thí nghiệm môi trường) .................................................................... 3
Phụ lục 4. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời
gian của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai (ĐKC) (Tủ khí hậu -
Phòng thí nghiệm chuẩn) .......................................................................................... 13
Phụ lục 5. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời
xii
gian của bê tông trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai (ĐKTN)
(Phòng thí nghiệm môi trường) ................................................................................. 94
Phụ lục 6. Xác định các hệ số thực nghiệm đề xuất dự báo biến dạng co ngót của bê
tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai theo thời
gian từ kết quả thí nghiệm theo Tiêu chuẩn Nga GOST 24544-81 ........................ 175
xiii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
KÝ HIỆU Ý NGHĨA
A, B, A’ Các hằng số thực nghiệm
Các hệ số thực nghiệm a,b
Diện tích tiết diện ngang của cấu kiện bê tông Ac
Diện tích cốt thép As
Diện tích tương đương Atđ
Số đọc ban đầu trên Comparator ở ngày đo đầu tiên Co
Số đọc trên Comparator ở ngày thứ i Ci
Các hệ số thực nghiệm c, d
Đường kính cốt sợi thép D
Đường kính cốt thép db
E(28) Mô đun đàn hồi của bê tông thường hoặc bê tông cốt sợi thép
ở 28 ngày tuổi
Mô đun đàn hồi của bê tông Ec
Mô đun đàn hồi của bê tông thường hoặc bê tông cốt sợi thép E(t)
tại thời điểm t
Giá trị mô đun đàn hồi theo thời gian (t) của bê tông thường EM(t)
Giá trị mô đun đàn hồi theo thời gian (t) của bê tông cốt EMS(t)
sợi thép
Mô đun đàn hồi của thép Es
Cường độ nén trung bình của bê tông ở tuổi 28 ngày
Cường độ nén trung bình của bê tông (N/mm2)
Hệ số điều chỉnh tỷ lệ % độ rỗng bê tông f -0.28 fcm FSa
Hệ số điều chỉnh hàm lượng xi măng FSc
Hệ số điều chỉnh tỷ lệ % cốt liệu mịn FSf
Hệ số điều chỉnh chiều dày tối thiểu của cấu kiện FSh
xiv
Hệ số điều chỉnh độ sụt FSs
Hệ số điều chỉnh độ ẩm môi trường xung quanh FST
Cường độ kéo của bê tông ft
Kích thước quy ước của mặt cắt ngang của cấu kiện, h0
h0 = 2Ac/u
Kích thước quy ước của mặt cắt ngang của cấu kiện, h
h = 2Ac/u
Hệ số biến dạng co ngót phụ thuộc vào điều kiện môi trường, k1
độ dày của cấu kiện và thời gian khô
Hệ số khuếch đại của dụng cụ đo, K = 1000 K
Hệ số có giá trị bằng 35, khi bê tông được bảo dưỡng ẩm và k
bằng 55 trong trường hợp bảo dưỡng chưng hấp
Hệ số so sánh giá trị mô đun đàn hồi theo thời gian (t) của bê kE
tông thường với bê tông cốt sợi thép
Hệ số điều chỉnh độ ẩm cho co ngót cuối cùng và hệ số phụ kh
thuộc kích thước quy ước h0 (tra bảng)
Hệ số tăng biến dạng co ngót giữa ĐKTN với ĐKC kmt
Hệ số so sánh giá trị cường độ chịu nén theo thời gian theo (t) kR
của bê tông thường với bê tông cốt sợi thép
Hệ số không thứ nguyên lấy bằng 0.14x10-6 đối với bê tông
ks nặng, bằng 0.16x10-6 đối với bê tông mịn
Chiều dài chuẩn đo, Lo = 300 mm Lo
Chiều dài cấu kiện; Chiều dài cốt sợi thép L
Khối lượng ban đầu của mẫu bê tông m0
Khối lượng ở i ngày tuổi mi
RH Độ ẩm tương đối môi trường xung quanh (%); RH0 = 10%
(Độ ẩm môi trường ban đầu)
đ𝑐(28)
Cường độ chịu nén đối chứng của bê tông thường ở 28 𝑅𝑛
xv
ngày tuổi
Cường độ chịu nén của bê tông thườnghoặc bê tông cốt sợi Rn(28)
thép ở 28 ngày tuổi
Cường độ chịu nén của bê tông thường hoặc bê tông cốt sợi Rn(t)
thép tại thời điểm (t)
Giá trị cường độ chịu nén theo thời gian (t) của bê tông RM (t)
tông thường
Giá trị cường độ chịu nén theo thời gian (t) của bê tông cốt RMS(t)
sợi thép
Tuổi bê tông tại thời điểm xem xét (ngày); Thời gian phát triển t
cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi của bê tông thường và
Bê tông cốt sợi thép
Tuổi bê tông khi bắt đầu khô (ngày); Tuổi của bê tông khi bắt ts
đầu xuất hiện biến dạng co ngót (co cứng); Tuổi bê tông tính
đến thời điểm cuối bảo dưỡng bê tông (ngày)
Tuổi bê tông khi bắt đầu khô (ngày) t’
Chu vi của phần mặt cắt ngang tiếp xúc với không khí u
Hàm lượng nước trong hỗn hợp bê tông
Tỷ trọng (theo thể tích) của nước và không khí trong hỗn hợp W2.1 W và V
bê tông (lít/m3)
Tỷ lệ N/X x
Hệ số xem xét loại xi măng 1
Hệ số xem xét điều kiện bảo dưỡng
Hệ số phụ thuộc vào loại xi măng sử dụng chế tạo bê tông
Hệ số hàm mũ được xây dựng từ kết quả thực nghiệm; Giá trị 2 as , ds1 , ds2 n
tham số biến dạng co ngót
Độ hao khối lượng theo thời gian (t) của bê tông m
Độ hao khối lượng của mẫu bê tông ở i ngày tuổi (%) mi
xvi
Khoảng thời gian kể từ lúc bắt đầu đo đến thời điểm t, t
t = t - t0 (t0: Thời điểm bắt đầu đo)
Biến dạng co ngót theo thời gian (t) của bê tông
Biến dạng co ngót tự sinh quy ước cas0(fcm)
Biến dạng co ngót khô cd
Biến dạng co ngót khô cơ bản cdo
Biến dạng co ngót khô quy ước cds0(fcm)
Biến dạng co ngót của bê tông εcs
Biến dạng co ngót cơ sở lấy bằng 850.10-6 đối với bê tông cấp cs.b
thông thường, hoặc được xác định từ các phép đo tương tự
cục bộ trên bê tông
Co ngót tại thời điểm t đo được khi bắt đầu khô, tcs,0 cs(t, tcs,0)
Co ngót tới hạn cs, ∞
Phần biến dạng co ngót của bê tông khi không có cốt thép ct
Biến dạng co ngót tự do của bê tông ở i ngày tuổi i
Biến dạng co ngót tại thời điểm bất kỳ t (x10-6) cs(t)
Biến dạng co ngót tới hạn (x10-6) cs(∞)
Phần biến dạng co ngót của bê tông khi có cốt thép sc
Co ngót tại thời điểm t đo được khi bắt đầu khô, tsh,0
sh(t - tsh,0) Biến dạng co ngót tới hạn. Trong trường hợp bê tông sh,u
được chế tạo và bảo dưỡng ở điều kiện tiêu chuẩn,
sh,u = 780.10-6
Co ngót tới hạn sh, ∞
Hệ số phụ thuộc vào thời gian bảo dưỡng ξ1s
Hệ số phụ thuộc vào kích thước cấu kiện ξ2s
Hệ số phụ thuộc vào độ ẩm môi trường ξ3s
Hàm lượng cốt thép
Ứng suất kéo trong bê tông có diện tích Ac
xvii
Ứng suất nén trong cốt thép có diện tích As s
Co ngót một nửa thời gian sh
Đường kính cốt thép thanh Ø
xviii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
KÝ HIỆU Ý NGHĨA
ACI 209R-92 Tiêu chuẩn Hoa Kỳ
AS 3600 Tiêu chuẩn Úc
Cấp độ bền của bê tông B
Tiêu chuẩn Anh BS 8110
Bê tông cốt thép BTCT
Bê tông cốt sợi thép BTCST
Bê tông thường BTT
ĐKC Điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai
ĐKTN Điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai
EC 2 Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode 2
N/X Tỷ lệ nước trên xi măng
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam
xix
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Tổng hợp cơ chế co ngót .......................................................................... 14
Bảng 1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến biến dạng co ngót ........................................... 18
Bảng 1.3. Bảng tra hệ số xét đến thời gian bảo dưỡng bê tông ................................ 24
Bảng 1.4. Bảng tra hệ số ảnh hưởng mô đun mặt mở M0, (m-1) ............................... 24
Bảng 1.5. Bảng tra các hệ số 3s ................................................................................ 25
Bảng 2.1. Ký hiệu các loại tổ mẫu tương ứng với tỷ lệ nước trên xi măng (N/X) ... 53
Bảng 2.2. Thành phần cấp phối vật liệu cho 1m3 bê tông......................................... 55
Bảng 2.3. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của xi măng ................................... 57
Bảng 2.4. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của đá dăm (1x2) .......................... 57
Bảng 2.5. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của cát vàng .................................. 58
Bảng 2.6. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của nước ........................................ 59
Bảng 2.7. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của cốt sợi thép ............................. 60
Bảng 2.8. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của cốt thép ................................... 60
đc(28) của
Bảng 2.9. Số lượng đúc các loại mẫu thí nghiệm ..................................................... 67
Bảng 2.10. Kết quả thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đối chứng Rn
bê tông thường ở 28 ngày tuổi .................................................................................. 75
Bảng 2.11. Kết quả thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén Rn(t) theo thời
gian của bê tông thường M1, M2, M3 [Bảng PL3.1] ............................................... 76
Bảng 2.12. Kết quả thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén Rn(t) theo thời
gian của bê tông cốt sợi thép MS1, MS2, MS3 [Bảng PL3.2] .................................. 77
Bảng 2.13. Kết quả thí nghiệm xác định giá trị mô đun đàn hồi E(t) theo thời gian
của bê tông thường M1, M2, M3 [Bảng PL3.3] ....................................................... 77
Bảng 2.14. Kết quả thí nghiệm xác định giá trị mô đun đàn hồi E(t) theo thời gian
của bê tông cốt sợi thép MS1, MS2, MS3 [Bảng PL3.4].......................................... 77
Bảng 2.15. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời
xx
gian của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia
Lai [Bảng PL4.1 - Bảng PL4.9] ................................................................................ 78
Bảng 2.16. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời
gian của bê tông (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) trong điều kiện khí hậu chuẩn tại
Gia Lai [Bảng PL4.10 - Bảng PL4.18] ..................................................................... 80
Bảng 2.17. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời
gian của bê tông (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia
Lai [Bảng PL4.19 - Bảng PL4.27] ............................................................................ 82
Bảng 2.18. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời
gian của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi
trường tại Gia Lai [Bảng PL5.1 - Bảng PL5.9] ......................................................... 84
Bảng 2.19. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời
gian của bê tông (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) trong điều kiện khí hậu tự nhiên
môi trường tại Gia Lai [Bảng PL5.10 - Bảng PL5.18] ............................................. 85
Bảng 2.20. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời
gian của bê tông (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi
trường tại Gia Lai [Bảng PL5.19 - Bảng PL5.27] ..................................................... 87
Bảng 2.21. Thời gian bắt đầu xuất hiện vết nứt trong các mẫu bê tông đo co ngót
hạn chế bằng Vòng kiềm chế (Restrained Ring Test), (ngày) .................................. 89
Bảng 3.1. Kết quả đề xuất giá trị cường độ chịu nén Rn(t) của bê tông (Nhóm 1 - Bê
tông thường) .............................................................................................................. 95
Bảng 3.2. Kết quả đề xuất giá trị cường độ chịu nén Rn(t) của bê tông (Nhóm 2 - Bê
tông cốt sợi thép) ....................................................................................................... 96
Bảng 3.3. Kết quả đề xuất giá trị mô đun đàn hồi E(t) của bê tông (Nhóm 1 - Bê
tông thường) ............................................................................................................ 100
Bảng 3.4. Kết quả đề xuất giá trị mô đun đàn hồi E(t) của bê tông (Nhóm 2 - Bê
tông cốt sợi thép) ..................................................................................................... 101
Bảng 3.5. Kết quả so sánh giá trị cường độ chịu nén Rn(t) của bê tông (Nhóm 1 - Bê
xxi
tông thường) với (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) ................................................. 102
Bảng 3.6. Kết quả so sánh giá trị mô đun đàn hồi E(t) của bê tông (Nhóm 1 - Bê
tông thường) với (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) ................................................. 104
Bảng 3.7. Giá trị các hệ số thực nghiệm tính toán theo GOST 24544-81 của các tổ
mẫu bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) ................................................................ 106
Bảng 3.8. Giá trị các hệ số thực nghiệm co ngót tới hạn cs(∞) và tham số n của các
tổ mẫu bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) ............................................................ 109
Bảng 3.9. Bảng tra giá trị co ngót tới hạn cs(∞) theo lượng nước và lượng xi măng
cấp phối ................................................................................................................... 110
Bảng 3.10. Giá trị tham số n theo tỷ lệ N/X của các tổ mẫu bê tông (Nhóm 1 - Bê
tông thường) ............................................................................................................ 110
Bảng 3.11. Bảng tra giá trị tham số n theo lượng nước và lượng xi măng
cấp phối ................................................................................................................... 111
Bảng 3.12. So sánh kết quả đề xuất dự báo biến dạng co ngót của bê tông thường
với Tiêu chuẩn Úc AS 3600 .................................................................................... 114
Bảng 3.13. So sánh kết quả đề xuất dự báo biến dạng co ngót của bê tông thường
với Mô hìnhViện Khoa học Xây dựng Nga ............................................................ 116
Bảng 3.14. Kết quả so sánh biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông
thường) cùng thành phần cấp phối, cùng tỷ lệ N/X giữa ĐKTN với ĐKC ............ 137
Bảng 3.15. Kết quả so sánh biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông
thường) với (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) và (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) cùng tỷ
lệ N/X trong ĐKTN ................................................................................................ 138
xxii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Biến dạng co ngót của bê tông (BS 8110) [38] ......................................... 27
Hình 1.2. Nứt trên trụ cầu Vĩnh Tuy do biến dạng co ngót ...................................... 33
Hình 1.3. Nứt trong hầm Hải Vân 1 do biến dạng co ngót ...................................... 33
Hình 1.4. Quan hệ giữa nguyên nhân và thời gian hình thành vết nứt trên kết cấu bê
tông cốt thép (CEB, 1997) [42] ................................................................................. 34
Hình 1.5. Các thông số ảnh hưởng đến tốc độ mất nước trong bê tông
(ACI 305R-91, 1999) [25] ......................................................................................... 35
Hình 1.6. Minh họa nứt kết cấu bê tông do biến dạng co ngót mềm
(Emmons, 2002) [44] ................................................................................................ 35
Hình 1.7. Nứt mặt do biến dạng co ngót mềm bị hạn chế (Nguyễn Trung Hiếu,
2013) [8] .................................................................................................................... 36
Hình 1.8. Nứt do biến dạng co ngót bị hạn chế (Nguyễn Trung Hiếu, 2013) [8] ..... 36
Hình 1.9. Cơ chế gây nứt do biến dạng co ngót (Nguyễn Trung Hiếu, 2013) [8] .... 37
Hình 1.10. Biến dạng co ngót bị ngăn cản bởi cốt thép trong kết cấu bê tông cốt thép
(Nguyễn Trung Hiếu, 2013) [8] ................................................................................ 38
Hình 1.11. Mô hình biến dạng của kết cấu bê tông cốt thép do co ngót của bê tông
(Nguyễn Trung Hiếu, 2012) [7] ................................................................................ 39
Hình 1.12. Sơ đồ tính kết cấu bê tông cốt thép sau khi bị nứt do biến dạng co ngót
(Gilbert, 2001) [48] ................................................................................................... 40
Hình 1.13. Hình ảnh chế tạo bê tông cốt sợi thép ..................................................... 42
Hình 1.14a. Một số dạng sợi thép được chế tạo và sử dụng hiện nay ...................... 42
Hình 1.14b. Một số dạng sợi thép được chế tạo và sử dụng hiện nay ...................... 43
Hình 2.1. Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm của tỉnh Gia Lai năm 2015 ............................. 48
Hình 2.2. Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm của tỉnh Gia Lai năm 2016 ............................. 48
Hình 2.3. Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm của tỉnh Gia Lai năm 2017 ............................. 48
Hình 2.4. Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm của tỉnh Gia Lai năm 2018 ............................. 49
Hình 2.5. Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại
xxiii
Gia Lai (Phòng thí nghiệm môi trường).................................................................... 49
Hình 2.6. Vật liệu dùng trong thí nghiệm ................................................................. 56
Hình 2.7. Biểu đồ xác định phạm vi cho phép thành phần hạt của đá dăm (1x2) .... 58
Hình 2.8. Biểu đồ xác định phạm vi cho phép thành phần hạt của cát vàng ............ 59
Hình 2.9. Kích thước khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm cường độ chịu nén đối chứng
của bê tông ................................................................................................................ 61
Hình 2.10. Khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm cường độ chịu nén đối chứng của
bê tông ....................................................................................................................... 61
Hình 2.11. Kích thước khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm cường độ chịu nén và mô đun
đàn hồi của bê tông ................................................................................................... 62
Hình 2.12. Khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi
của bê tông ................................................................................................................ 62
Hình 2.13. Kích thước khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm đo co ngót của bê tông
thường và bê tông cốt sợi thép .................................................................................. 63
Hình 2.14. Khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm đo co ngót của bê tông thường và bê tông
cốt sợi thép ................................................................................................................ 63
Hình 2.15. Kích thước khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm đo co ngót của bê tông
cốt thép ...................................................................................................................... 63
Hình 2.16. Khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm đo co ngót của bê tông cốt thép ............ 63
Hình 2.17. Kích thước khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm đo co ngót hạn chế của bê
tông bằng Vòng kiềm chế (Restrained Ring Test) .................................................... 64
Hình 2.18. Khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm đo co ngót hạn chế của bê tông bằng
Vòng kiềm chế (Restrained Ring Test) ..................................................................... 64
Hình 2.19. Công tác tiến hành đúc mẫu thí nghiệm .................................................. 68
Hình 2.20. Mẫu thí nghiệm sau khi đúc .................................................................... 68
Hình 2.21. Công tác bảo dưỡng và lưu mẫu thí nghiệm trong Tủ khí hậu .............. .69
Hình 2.22. Công tác bảo dưỡng và lưu mẫu thí nghiệm trong Phòng thí nghiệm
môi trường ................................................................................................................. 70
Hình 2.23. Tủ khí hậu ............................................................................................... 71
xxiv
Hình 2.24. Thiết bị đo biến dạng co ngót của bê tông .............................................. 71
Hình 2.25. Kích thước mẫu và sơ đồ bố trí thiết bị đo biến dạng co ngót của
bê tông ....................................................................................................................... 71
Hình 2.26. Trình tự đo biến dạng co ngót của bê tông ............................................. 72
Hình 2.27. Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đối chứng của bê
tông thường ............................................................................................................... 75
Hình 2.28. Thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi của
bê tông ....................................................................................................................... 76
Hình 3.1. Quan hệ cường độ chịu nén Rn (t) theo thời gian của bê tông (Nhóm 1 - Bê
tông thường) .............................................................................................................. 92
Hình 3.2. Quan hệ cường độ chịu nén Rn(t) theo thời gian của bê tông (Nhóm 2 - Bê
tông cốt sợi thép) ....................................................................................................... 92
Hình 3.3. So sánh kết quả đề xuất với kết quả thí nghiệm Rn(t) theo thời gian của bê
tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) ............................................................................... 95
Hình 3.4. So sánh kết quả đề xuất với kết quả thí nghiệm Rn(t) theo thời gian của bê
tông (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) ....................................................................... 96
Hình 3.5. Quan hệ mô đun đàn hồi E(t) theo thời gian của bê tông (Nhóm 1 - Bê
tông thường) .............................................................................................................. 97
Hình 3.6. Quan hệ mô đun đàn hồi E(t) theo thời gian của bê tông (Nhóm 2 - Bê
tông cốt sợi thép) ....................................................................................................... 98
Hình 3.7. So sánh kết quả đề xuất với kết quả thí nghiệm E(t) theo thời gian của bê
tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) ............................................................................. 100
Hình 3.8. So sánh kết quả đề xuất với kết quả thí nghiệm E(t) theo thời gian của bê
tông (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) ..................................................................... 101
Hình 3.9. So sánh cường độ chịu nén Rn(t) của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường)
với (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) ....................................................................... 103
Hình 3.10. So sánh mô đun đàn hồi E(t) của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) với
(Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) .............................................................................. 104
Hình 3.11. Kết quả thí nghiệm biến dạng co ngót của mẫu bê tông thường M1 với
xxv
kết quả đề xuất ........................................................................................................ 107
Hình 3.12. Kết quả thí nghiệm biến dạng co ngót của mẫu bê tông thường M2 với
kết quả đề xuất ........................................................................................................ 107
Hình 3.13. Kết quả thí nghiệm biến dạng co ngót của mẫu bê tông thường M3 với
kết quả đề xuất ........................................................................................................ 108
Hình 3.14. Quan hệ giữa tỷ lệ N/X và biến dạng co ngót tới hạn của các tổ mẫu bê
tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) ............................................................................. 109
Hình 3.15. Quan hệ giữa tỷ lệ N/X và giá trị tham số n của các tổ mẫu bê tông
(Nhóm 1 - Bê tông thường) ..................................................................................... 111
Hình 3.16. So sánh biến dạng co ngót theo thời gian của các tổ mẫu bê tông
(Nhóm 1 - Bê tông thường) với AS 3600 [28] ........................................................ 115
Hình 3.17. So sánh biến dạng co ngót theo thời gian của các tổ mẫu bê tông
(Nhóm 1 - Bê tông thường) với VKHXD Nga [84] ................................................ 118
Hình 3.18. So sánh biến dạng co ngót theo thời gian của các tổ mẫu bê tông
(Nhóm 1 - Bê tông thường) với AS 3600 [28] và VKHXD Nga [84] .................... 118
Hình 3.19. Sự phát triển biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông (Nhóm 1 - Bê
tông thường) ............................................................................................................ 120
Hình 3.20. Quan hệ giữa biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời gian của
bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) ........................................................................ 120
Hình 3.21. So sánh biến dạng co ngót của bê tông ở 364 ngày đo (Nhóm 1 - Bê
tông thường) ............................................................................................................ 121
Hình 3.22. Sự phát triển biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông (Nhóm 2 - Bê
tông cốt sợi thép) ..................................................................................................... 122
Hình 3.23. Quan hệ giữa biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời gian của
bê tông (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) ................................................................. 123
Hình 3.24. So sánh biến dạng co ngót của bê tông ở 364 ngày đo (Nhóm 2 - Bê tông
cốt sợi thép) ............................................................................................................. 123
Hình 3.25. Sự phát triển biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông (Nhóm 3 - Bê
xxvi
tông cốt thép) ........................................................................................................... 125
Hình 3.26. Quan hệ giữa biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời gian của
bê tông (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) ...................................................................... 125
Hình 3.27. So sánh biến dạng co ngót của bê tông ở 364 ngày đo (Nhóm 3 - Bê tông
cốt thép) ................................................................................................................... 126
Hình 3.28. Sự phát triển biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông (Nhóm 1 - Bê
tông thường) với (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) ................................................. 128
Hình 3.29. So sánh biến dạng co ngót của bê tông ở 364 ngày đo (Nhóm 1 - Bê tông
thường) với (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) .......................................................... 128
Hình 3.30. Sự phát triển biến dạng co ngót của bê tông theo thời gian (Nhóm 1 - Bê
tông thường) với (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) ....................................................... 129
Hình 3.31. So sánh biến dạng co ngót của bê tông ở 364 ngày đo (Nhóm 1 - Bê tông
thường) với (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) ............................................................... 129
Hình 3.32. Sự phát triển biến dạng co ngót của bê tông theo thời gian (Nhóm 1 - Bê
tông thường) trong ĐKC và ĐKTN ........................................................................ 131
Hình 3.33. So sánh biến dạng co ngót của bê tông ở 364 ngày đo (Nhóm 1 - Bê tông
thường) trong ĐKC và ĐKTN ................................................................................ 131
Hình 3.34. Sự phát triển biến dạng co ngót của bê tông theo thời gian (Nhóm 2 - Bê
tông cốt sợi thép) trong ĐKC và ĐKTN ................................................................. 132
Hình 3.35. So sánh biến dạng co ngót của bê tông ở 364 ngày đo (Nhóm 2 - Bê tông
cốt sợi thép) trong ĐKC và ĐKTN ......................................................................... 132
Hình 3.36. Sự phát triển biến dạng co ngót của bê tông theo thời gian (Nhóm 3 - Bê
tông cốt thép) trong ĐKC và ĐKTN ....................................................................... 133
Hình 3.37. So sánh biến dạng co ngót của bê tông ở 364 ngày đo (Nhóm 3 - Bê tông
cốt thép) trong ĐKC và ĐKTN ............................................................................... 133
Hình 3.38. Sự phát triển biến dạng co ngót của 03 nhóm bê tông theo thời gian với
tỷ lệ N/X bằng 0.40 trong ĐKC và ĐKTN ............................................................. 134
Hình 3.39. So sánh biến dạng co ngót của 03 nhóm bê tông ở 364 ngày đo với tỷ lệ
xxvii
N/X bằng 0.40 trong ĐKC và ĐKTN ..................................................................... 134
Hình 3.40. Sự phát triển biến dạng co ngót của 03 nhóm bê tông theo thời gian với
tỷ lệ N/X bằng 0.45 trong ĐKC và ĐKTN ............................................................. 135
Hình 3.41. So sánh biến dạng co ngót của 03 nhóm bê tông ở 364 ngày đo với tỷ lệ
N/X bằng 0.45 trong ĐKC và ĐKTN ..................................................................... 135
Hình 3.42. Sự phát triển biến dạng co ngót của 03 nhóm bê tông theo thời gian với
tỷ lệ N/X bằng 0.50 trong ĐKC và ĐKTN ............................................................. 136
Hình 3.43. So sánh biến dạng co ngót của 03 nhóm bê tông ở 364 ngày đo với tỷ lệ
N/X bằng 0.50 trong ĐKC và ĐKTN ..................................................................... 136
Hình 3.44. Biểu đồ biến dạng của vành thép theo thời gian của bê tông thường
(BTT) với tỷ lệ N/X bằng 0.40 ................................................................................ 140
Hình 3.45. Biểu đồ biến dạng của vành thép theo thời gian của bê tông cốt sợi thép
(BTCST) với tỷ lệ N/X bằng 0.40 ........................................................................... 141
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông là quá trình thay đổi thể tích
của bê tông dưới tác động của khí hậu, môi trường và các quá trình lý hóa xảy ra
bên trong vật liệu bê tông. Biến dạng co ngót của bê tông diễn ra trong khoảng thời
gian dài với các thông số ảnh hưởng như: cấp phối vật liệu chế tạo bê tông, kích
thước hình học của mẫu thí nghiệm, điều kiện khí hậu môi trường tại nơi chế tạo,
thi công và chế độ bảo dưỡng bê tông. Biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông
được xem là một trong những nguyên nhân gây ra vết nứt trên kết cấu bê tông (bê
tông cốt thép) trong đó cơ chế gây nứt được giải thích thông qua ứng suất kéo trong
kết cấu bê tông do biến dạng co ngót gây ra có giá trị vượt quá khả năng chịu kéo
của bê tông. Do biến dạng co ngót là một trong những nguyên nhân chính gây ra
nứt trên kết cấu bê tông, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng làm việc của kết cấu
cũng như chất lượng công trình xây dựng, do vậy việc định lượng biến dạng co ngót
của bê tông có vai trò rất quan trọng nhằm hạn chế tình trạng nứt do nó gây ra.
Các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu về biến dạng co ngót của bê
tông trong khoảng thời gian dài và đạt được nhiều kết quả quan trọng. Hằng năm có
nhiều công trình nghiên cứu khoa học, nhiều bài báo khoa học trên các tạp chí uy
tín trên thế giới, giới thiệu những kết quả nghiên cứu về biến dạng co ngót. Những
nội dung nghiên cứu được tập hợp thành những nội dung chính như sau: Nghiên
cứu về biến dạng co ngót của các dạng bê tông mới; Nghiên cứu về các giải pháp
hạn chế biến dạng co ngót (sử dụng phụ gia, vật liệu mới...). Các nghiên cứu này
được các tác giả tiến hành trên cơ sở thực nghiệm đo đạc xác định biến dạng co
ngót thực của vật liệu bê tông.
Hiện nay việc dự báo co ngót được lấy theo tiêu chuẩn nước ngoài dựa trên
các dự báo chưa chính xác về rủi ro và vùng khí hậu nhiệt độ khác nhau. Các tiêu
chuẩn hiện hành của các nước tiên tiến như tiêu chuẩn: Tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI
209R-92 [24], Tiêu chuẩn Châu Âu CEB-FIP 2010 [43], Tiêu chuẩn Châu Âu
2
Eurocode 2 [45], Tiêu chuẩn Anh quốc BS 8110 [38], Tiêu chuẩn Úc AS 3600 [28],
Mô hình dự báo của Viện Khoa học Xây dựng Nga [84], Tiêu chuẩn Nga GOST
24544-81 [85]. Các tiêu chuẩn này đều trình bày chi tiết về công tác đo thực nghiệm
và xác định giá trị biến dạng co ngót của bê tông.
Tình hình nghiên cứu thực nghiệm co ngót tại Việt Nam còn hạn chế, các số
liệu thực nghiệm chưa có tính hệ thống. Việc xác định biến dạng co ngót cho bê
tông nặng thông thường chưa có số liệu thực nghiệm cụ thể tương ứng với các điều
kiện khí hậu vùng miền.
Xuất phát từ việc biến dạng co ngót bê tông chịu ảnh hưởng rất nhiều của các
điều kiện khí hậu môi trường, vật liệu sử dụng trong thiết kế cấp phối,... tại địa
phương, do vậy số liệu co ngót của bê tông đo được theo các tiêu chuẩn là khác
nhau. Do vậy, việc nghiên cứu chi tiết về biến dạng co ngót bê tông theo điều kiện
từng vùng lãnh thổ là rất quan trọng.
Hiện nay ở tỉnh Gia Lai, với đặc trưng khí hậu Tây nguyên, tình trạng nứt do
biến dạng co ngót xảy ra khá phổ biến trên các công trình xây dựng, gây ảnh hưởng
trực tiếp đến sự làm việc của kết cấu công trình. Việc nghiên cứu xác định biến
dạng co ngót của bê tông trong môi trường khí hậu tỉnh Gia Lai là rất cần thiết
nhằm hỗ trợ cho công tác quản lý xây dựng, tư vấn thiết kế, xây lắp, vật liệu bê
tông cũng như áp dụng các công nghệ mới đối với các công trình bê tông cốt thép
trên địa bàn.
Từ các phân tích trên, Luận án chọn đề tài “Nghiên cứu thực nghiệm biến
dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai” là một
công trình nghiên cứu khoa học cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn.
2. Mục đích nghiên cứu của Luận án
Từ nghiên cứu thực nghiệm nhằm thu thập có hệ thống và xây dựng bộ số
liệu thực nghiệm về biến dạng co ngót của bê tông sử dụng vật liệu địa phương
trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai, làm cơ sở cho việc nghiên cứu tính toán
thiết kế kết cấu bê tông cốt thép phù hợp tại địa phương.
3
Nghiên cứu thực nghiệm để xác định các hệ số thực nghiệm dựa trên mô
hình dự báo phù hợp, từ đó có thể dự báo sự phát triển biến dạng co ngót theo thời
gian của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai.
Nghiên cứu thực nghiệm để so sánh biến dạng co ngót của bê tông trong điều
kiện khí hậu chuẩn với điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai, từ đó đề
xuất các giải pháp phù hợp nhằm hạn chế biến dạng co ngót trong giai đoạn đầu sau
khi đổ bê tông.
Nghiên cứu thực nghiệm về biến dạng co ngót của bê tông khi có sự tham gia
của cốt sợi thép và cốt thép, từ đó đề xuất các giải pháp nhằm hạn chế biến dạng co
ngót của bê tông.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của Luận án
3.1. Đối tượng nghiên cứu
- Biến dạng co ngót của bê tông theo thời gian trong điều kiện khí hậu chuẩn
tại Gia Lai.
- Ảnh hưởng của cốt thép và cốt sợi thép đến biến dạng co ngót của bê tông.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Biến dạng co ngót của bê tông không sử dụng phụ gia trong điều kiện khí
hậu chuẩn tại Gia Lai với các mẫu thí nghiệm từ:
- Bê tông thường có cấp độ bền B22.5 (Mác 300#) với các tỷ lệ nước trên xi
măng (N/X): 0.40, 0.45, 0.50.
- Bê tông cốt sợi thép (tỷ trọng cốt sợi thép là 40 kg/m3).
- Bê tông cốt thép với hàm lượng 1.13%.
4. Phương pháp nghiên cứu của Luận án
Nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của Luận án
Ý nghĩa khoa học: Luận án nghiên cứu về biến dạng co ngót theo thời gian
của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai và trong điều kiện khí hậu tự
nhiên môi trường tại Gia Lai, từ đó xác định được các hệ số thực nghiệm dự báo
biến dạng co ngót của bê tông phụ thuộc vào thời gian, làm cơ sở cho việc nghiên
4
cứu ứng xử lên kết cấu bê tông cốt thép có xét đến biến dạng co ngót của bê tông.
Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả thí nghiệm biến dạng co ngót theo thời gian của
bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai và trong điều kiện khí hậu tự
nhiên môi trường tại Gia Lai được tập hợp thành bộ số liệu thực nghiệm về biến
dạng co ngót theo thời gian của bê tông. Trên cơ sở phân tích kết cấu bê tông cốt
thép có xét đến biến dạng co ngót, đề xuất các giải pháp phù hợp hạn chế tình trạng
nứt trên kết cấu bê tông và bê tông cốt thép.
6. Nội dung cấu trúc của Luận án
Ngoài phần Mở đầu và Kết luận, Luận án gồm có 3 Chương được trình bày
theo bố cục cụ thể như sau:
Chương 1: Nghiên cứu lý thuyết về biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông
Trình bày thực tiễn nghiên cứu biến dạng co ngót của bê tông trên thế giới và
tại Việt Nam; Nghiên cứu tổng quan lý thuyết về biến dạng co ngót của bê tông,
tổng hợp các mô hình dự báo biến dạng co ngót của bê tông theo thời gian; Phân
tích vết nứt do biến dạng co ngót của bê tông; Ảnh hưởng của cốt thép và cốt sợi
thép trong kết cấu bê tông bị nứt do biến dạng co ngót.
Chương 2: Nghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện
khí hậu tại Gia Lai
Trình bày các kết quả thí nghiệm với các nội dung chính sau: Thí nghiệm xác
định giá trị cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi theo thời gian của bê tông thường
và bê tông cốt sợi thép; Thí nghiệm đo biến dạng co ngót theo thời gian và độ hao
khối lượng của các mẫu bê tông thường, bê tông cốt sợi thép và bê tông cốt thép
trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai (Tủ khí hậu - Phòng thí nghiệm chuẩn) và
trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai (Phòng thí nghiệm môi
trường); Thí nghiệm xác định khả năng hạn chế nứt bê tông do biến dạng co ngót
bằng cách sử dụng bê tông thường và bê tông cốt sợi thép bằng thí nghiệm Vòng
kiềm chế (Restrained Ring Test).
Chương 3: Phân tích, đánh giá kết quả nghiên cứu thực nghiệm
5
Dựa trên kết quả thí nghiệm đã trình bày ở Chương 2, trong Chương 3 phân
tích và đánh giá các kết quả thí nghiệm với các nội dung sau: Phân tích, đánh giá
kết quả thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi của bê
tông thường và bê tông cốt sợi thép theo thời gian trong điều kiện khí hậu tự nhiên
môi trường tại Gia Lai; Xác định các hệ số thực nghiệm dự báo biến dạng co ngót
của bê tông theo thời gian từ kết quả thí nghiệm theo Tiêu chuẩn Nga GOST 24544-
81 [85] trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai; Phân tích, đánh giá ảnh hưởng
của tỷ lệ nước trên xi măng đến biến dạng co ngót của mẫu bê tông thường, bê tông
cốt sợi thép và bê tông cốt thép trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai; So sánh
sự phát triển biến dạng co ngót của mẫu bê tông thường với mẫu bê tông cốt sợi
thép và mẫu bê tông cốt thép trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai (Tủ khí hậu -
Phòng thí nghiệm chuẩn); So sánh sự phát triển biến dạng co ngót của mẫu bê tông
trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai (Tủ khí hậu - Phòng thí nghiệm chuẩn)
với trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai (Phòng thí nghiệm môi
trường); Đánh giá kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót của mẫu bê tông thường
và bê tông cốt sợi thép bằng Vòng kiềm chế (Restrained Ring Test) với tỷ lệ nước
trên xi măng bằng 0.40.
7. Những đóng góp mới của Luận án
• Xây dựng được bộ số liệu thực nghiệm về biến dạng co ngót của bê tông
sử dụng cốt liệu địa phương và điều kiện khí hậu tại Gia Lai làm cơ sở cho việc
nghiên cứu tính toán thiết kế kết cấu bằng bê tông cốt thép.
• Đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong
thời gian 364 ngày với các tổ mẫu bê tông có tỷ lệ nước trên xi măng (N/X) 0.40,
0.45 và 0.50 trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai (nhiệt độ 25±20C và độ ẩm
75±5%). Các kết quả thu được cho phép xác định được các hệ số thực nghiệm, từ
đó có thể đề xuất sự phát triển biến dạng co ngót của bê tông thường theo thời gian
trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai.
• Đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm so sánh biến dạng co ngót của bê
tông thường trong điều kiện khí hậu chuẩn với điều kiện khí hậu tự nhiên môi
trường tại Gia Lai. Từ kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy trong thời gian 21
6
ngày đầu tiên sau khi đổ bê tông, biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí
hậu tự nhiên môi trường mùa khô của Gia Lai có giá trị cao gần 2 lần giá trị tương
ứng trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai.
• Đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm về ảnh hưởng của cốt sợi thép và
cốt thép đến hạn chế biến dạng co ngót của bê tông, từ đó đề xuất các giải pháp phù
hợp nhằm hạn chế biến dạng co ngót của bê tông.
7
CHƯƠNG 1
NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ BIẾN DẠNG CO NGÓT
THEO THỜI GIAN CỦA BÊ TÔNG
1.1. Giới thiệu
Chương 1, trình bày thực tiễn nghiên cứu biến dạng co ngót của bê tông trên
thế giới và tại Việt Nam; Nghiên cứu tổng quan lý thuyết về biến dạng co ngót của
bê tông, tổng hợp các mô hình dự báo biến dạng co ngót của bê tông theo thời gian;
Phân tích vết nứt do biến dạng co ngót của bê tông; Ảnh hưởng của cốt thép và cốt
sợi thép trong kết cấu bê tông bị nứt do biến dạng co ngót.
1.2. Tổng quan về nghiên cứu biến dạng co ngót theo thời gian của bê
tông trên thế giới và tại Việt Nam
1.2.1. Thực tiễn nghiên cứu biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông
trên thế giới
Tính toán biến dạng co ngót của bê tông được quy định trong các tiêu chuẩn
của một số quốc gia. Một số tiêu chuẩn tính toán biến dạng co ngót ở các nước tiên
tiến hiện nay có thể kể đến như: Tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI 209R-92 [24], Tiêu chuẩn
Châu Âu CEB-FIP 2010 [43], Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode 2 [45], Tiêu chuẩn
Anh quốc BS 8110 [38], Tiêu chuẩn Úc AS 3600 [28], Mô hình dự báo của Viện
Khoa học Xây dựng Nga [84], Tiêu chuẩn Nga GOST 24544-81 [85] và Mô hình
B3 [34]. Các tiêu chuẩn này trình bày chi tiết về biến dạng co ngót của bê tông, ảnh
hưởng của biến dạng co ngót đến sự làm việc của kết cấu bê tông cốt thép. Biến
dạng co ngót của bê tông chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như: cốt liệu, xi măng, tỷ
lệ nước trên xi măng, phụ gia hóa học, kích thước và hình dạng mẫu, phương pháp
bão dưỡng, nhiệt độ môi trường xung quanh, độ ẩm tương đối …, do vậy kết quả dự
báo biến dạng co ngót của bê tông theo các tiêu chuẩn nêu trên thường khác nhau.
Nghiên cứu về biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông đã được các nhà khoa
học trên thế giới nghiên cứu liên tục và đạt được nhiều kết quả quan trọng. Những
nghiên cứu sớm có thể kể đến các tác giả Pickett (1956) [69], Lyse (1960) [56],
8
Neville (1970, 1981, 1983, 1990, 1995) [62], [63], [64], [65], [66], Smadi et al
(1987) [75], Bažant (1982, 1988, 1994) [32], [33], [34], Tazawa và Miyazawa
(1995) [78], [79], Ojdrovic và Zarghamee, 1996 [67], Mac Gregor, 1997 [57],
Gilbert (2001) [48], Acker và Ulm (2001) [22], Swapnil Deshpande et al (2007)
[76]. Gần đây có một số tác giả công bố những nghiên cứu của mình như: Tác giả
Faez Sayahi (2016) [46] nghiên cứu về ảnh hưởng các yếu tố đến co ngót của bê
tông trong thời gian đầu. Tác giả Vasu Krishna, Rakesh Kumar (2016) [82] nghiên
cứu về các giải pháp làm giảm co ngót của bê tông. Tác giả Balaguru, Caronia
David, Roda Andrés (2017) [29] nghiên cứu về các giải pháp lựa chọn cấp phối hợp
lý làm giảm co ngót của bê tông ở kết cấu sàn. Tác giả
Jun Yang, Qiang Wang, Yuqi Zhou (2017) [53] nghiên cứu về ảnh hưởng của tỷ lệ
nước trên xi măng và hàm lượng xi măng đến co ngót của bê tông. Tác giả
Karagüler, Yatağan (2018) [54] nghiên cứu về ảnh hưởng của kích thước cốt liệu
đến co ngót của bê tông. Tác giả Safiuddin, Kaish, Woon, Raman (2018) [72]
nghiên cứu về ảnh hưởng các yếu tố đến co ngót trong thời gian đầu và các giải
pháp hạn chế co ngót của bê tông.
1.2.2. Thực tiễn nghiên cứu biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông
tại Việt Nam
Tại Việt Nam, việc nghiên cứu biến dạng co ngót của bê tông đã được nhiều
nhà khoa học quan tâm, tuy nhiên các công trình nghiên cứu còn hạn chế. Chưa có
tiêu chuẩn cụ thể nào để xác định mô hình tính toán biến dạng co ngót trong điều
kiện khí hậu nhiệt đới đặc trưng tại Việt Nam. Việc tính toán biến dạng co ngót chủ
yếu dựa theo tiêu chuẩn của nước ngoài. Các số liệu, quá trình nghiên cứu thực
nghiệm về biến dạng co ngót của bê tông vẫn còn hạn chế và chưa mang tính hệ
thống phục vụ cho việc tính toán thiết kế. Những nghiên cứu về biến dạng co ngót
của bê tông có thể kể đến một số tác giả như: Tác giả Lê Văn Thưởng (1993) [13]
đã nghiên cứu biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện Việt Nam. Tác giả
Hoàng Quang Nhu (2007) [12] nghiên cứu và đưa ra phương pháp xác định tính tổn
hao ứng suất trước của co ngót bê tông. Tác giả Cao Duy Khôi, Ngô Hoàng Quân
9
(2012) [9] đã nghiên cứu co ngắn đối với kết cấu cột trong công trình xây dựng cao
tầng. Tác giả Nguyễn Ngọc Bình, Nguyễn Trung Hiếu (2012) [1], đã phân tích,
đánh giá một số mô hình toán học dự báo biến dạng co ngót của bê tông trong các
tiêu chuẩn một số nước (ACI 209R-92, CEB-FIP 2010, Eurocode 2, BS 8110). Qua
việc phân tích các mô hình toán học biểu diễn biến dạng co ngót đã xem xét các
thông số chính ảnh hưởng đến biến dạng co ngót của vật liệu bê tông bao gồm: cấp
phối của vật liệu bê tông, hình dạng kích thước của kết cấu, độ ẩm tương đối của
môi trường. Tác giả Nguyễn Ngọc Bình, Nguyễn Trung Hiếu (2015) [2] cũng đã
tiến hành nghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của nhóm mẫu bê tông theo
quy định của Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3 1 1 7 :1993. Tác giả Trần Ngọc Long
(2016) [10] đã nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần biến dạng co ngót của bê tông
đến ứng xử dài hạn của cột bê tông cốt thép. Các nghiên cứu cho thấy biến dạng co
ngót của bê tông khá phức tạp, chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố trong đó điều kiện
nhiệt độ và độ ẩm môi trường là quan trọng.
1.3. Mô đun đàn hồi của bê tông
1.3.1. Khái niệm và phân loại
Mô đun đàn hồi của bê tông là một trong những tính chất cơ học quan trọng
nhất của bê tông. Mô đun đàn hồi đại diện cho một mối quan hệ giữa ứng suất và
biến dạng tương ứng hay giữa lực và biến dạng của bê tông (Neville và Brooks,
1990; Rashid, 2002) [65]; [70]. Mô đun đàn hồi được sử dụng để dự báo ứng suất
và biến dạng trong quá trình phân tích kết cấu bê tông cốt thép. Tính chất này cần
thiết cho các nhà thiết kế để đánh giá độ cứng và biến dạng. Dự báo của mô đun đàn
hồi cũng quan trọng trong bê tông cốt thép và bê tông ứng lực trước để đánh giá co
ngót cũng như kiểm soát các vết nứt là những nhân tố trực tiếp liên quan đến độ bền
của kết cấu bê tông (Nassif et al, 2005) [60].
Thực tế cho thấy bê tông không thể hiện biến dạng đàn hồi tuyến tính sau khi
dỡ tải, ngay khi ở ứng suất thấp vì biến dạng dư do từ biến tồn tại sau khi dỡ tải.
Các mô hình của diễn biến này có thể được mô tả là các biểu đồ phi tuyến tính và phi
đàn hồi. Trong khi thiết lập các mô đun đàn hồi trong bê tông, các cơ sở ban đầu phải
10
được xác định rõ ràng. Nói chung có ba loại mô đun đàn hồi tĩnh thường được đề cập
và một số ít các dạng phổ biến được trình bày như sau:
Mô đun tiếp tuyến ban đầu: Tiếp tuyến với đường cong tại gốc là mô đun
tiếp tuyến ban đầu. Việc xác định mô đun tiếp tuyến ban đầu là không dễ dàng,
nhưng có thể thu được một giá trị xấp xỉ được biểu diễn là đường cát tuyến với
đường cong ứng suất biến dạng khi dỡ tải và song song với đường mô đun tiếp
tuyến ban đầu. Mô đun tiếp tuyến ban đầu xấp xỉ bằng các mô đun động (Brooks,
1999) [40]; (FIB, 1999) [47]; (Neville và Brooks, 1990) [65]; (Persson, 1998) [68];
Wittmann, 1982) [83].
Mô đun tiếp tuyến: Được đại diện theo độ dốc của một đường thẳng tiếp
tuyến tại bất kỳ điểm nào của đường cong ứng suất biến dạng. Điều này chỉ áp dụng
với những thay đổi rất nhỏ của tải trọng trên hoặc dưới điểm ứng suất mà tại đó mô
đun tiếp tuyến được xem xét (Brooks, 1999) [40]; (FIB, 1999) [47]; (Neville và
Brooks, 1990) [65]; (Persson, 1998) [68]; (Wittmann, 1982) [83].
Mô đun cát tuyến: Được đại diện theo độ dốc của một đường thẳng từ điểm
gốc nối đến điểm bất kỳ trên đường cong. Không có phương pháp tiêu chuẩn trong
việc xác định các mô đun cát tuyến, thông thường là những điểm có biến dạng
tương ứng với một phần ba tải trọng tới hạn.
1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến mô đun đàn hồi
Mô đun đàn hồi gia tăng cùng với sự gia tăng cường độ nén, nhưng thực tế
chưa thống nhất chính xác mô tả về mối quan hệ này. Các giá trị thực tế nằm trong
phạm vi giữa 500 và 1600 lần cường độ chịu nén (Reynolds, 1988) [71]. Đại lượng
mô đun đàn hồi của bê tông phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau. Các yếu tố này
bao gồm các tính chất của vữa, tính chất và tỷ lệ cốt liệu thô, kích thước và hình
dạng của mẫu, độ ẩm của bê tông tại thời điểm thí nghiệm, cấp độ gia tải, cũng như
các phương pháp thí nghiệm để xác định mô đun đàn hồi (Iravani, 1996) [51];
(Mokhtarzadeh và French, 2000) [58].
Trong các trường hợp, ở điều kiện thí nghiệm là như nhau, thì các loại cốt
liệu thô là thông số quan trọng nhất ảnh hưởng đến mô đun đàn hồi. Các nghiên cứu
11
khác nhau được thực hiện và đưa ra kết luận rằng bê tông có cùng một cường độ
nén có thể có mô đun đàn hồi khác nhau nếu các loại cốt liệu được sử dụng khác
nhau (Iravani, 1996) [51]; (Mokhtarzadeh và French, 2000) [58]. Đối với cùng một
cường độ bê tông thì bê tông có cốt liệu là: Đá cát kết (sa thạch) có mô đun đàn hồi
nhỏ nhất, tiếp theo là sỏi và đá đôlomit sẽ cho giá trị mô đun đàn hồi lớn nhất. Bê
tông có cốt liệu là đá vôi, đá granit, đá thạch anh, đá trap và đá điaba được phát hiện
là có giá trị mô đun đàn hồi tương đương (Rashid et al, 2002) [70].
1.4. Biến dạng theo thời gian của bê tông
Biến dạng là hiện tượng liên quan đến mối quan hệ giữa ứng suất - biến dạng
của vật liệu và được kiểm soát trực tiếp bởi thành phần vật liệu. Biến dạng theo thời
gian của bê tông bao gồm: Biến dạng do co ngót, biến dạng này xảy ra khi mẫu khô
bề mặt, biến dạng đàn hồi ban đầu, biến dạng này xảy ra khi bắt đầu chất tải và biến
dạng từ biến xuất hiện khi tải trọng được duy trì qua thời gian.
1.5. Biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông
Co ngót là một biến dạng co theo thời gian của bê tông liên quan với sự mất
mát của độ ẩm xảy ra ở các giai đoạn khác nhau trong tuổi thọ của bê tông, co ngót
độc lập với tải trọng. Co ngót được cho là chủ yếu liên quan đến sự mất mát của
nước hấp thụ trong gel xi măng. Tuy nhiên, nếu bê tông liên tục được bảo dưỡng
trong môi trường bão hòa sau khi đúc, co ngót sẽ trải qua giai đoạn mở rộng, được
biết đến như sự trương nở. Sự mở rộng này là do hấp thụ nước của gel xi măng. Các
mô đun đàn hồi ban đầu được định nghĩa là tỷ lệ của ứng suất với biến dạng trong
giới hạn tương ứng. Đường cong ứng suất biến dạng của bê tông chủ yếu là phi
tuyến tính, chủ yếu do sự tồn tại của co ngót, thậm chí ở giai đoạn đầu gia tải. Do
đó, phân định ranh giới giữa biến dạng đàn hồi và biến dạng co ngót sớm là rất khó.
Trong thực tế, cần phân biệt được biến dạng đàn hồi và biến dạng co ngót: Sự biến
dạng ban đầu là kết quả từ ứng dụng của ứng suất thiết kế được coi là biến dạng đàn
hồi và co ngót được coi là biến dạng sau thời gian chịu tải liên tục (Neville và
Brooks, 1990) [65].
12
1.5.1. Biến dạng co ngót trong bê tông
Biến dạng co ngót trong bê tông có thể được chia thành các loại khác nhau
theo các yếu tố ảnh hưởng, cụ thể: Hóa chất, sự thay đổi độ ẩm và thay đổi nhiệt là
các yếu tố căn bản (Acker và Ulm, 2001) [22]. Bên cạnh việc gây co ngót ba thành
phần này cũng sẽ dẫn đến trương nở bê tông trong điều kiện thâm nhập của hơi
nước vào bê tông. Dưới ảnh hưởng của ba nguồn gốc cơ bản, có thể tiếp tục phân
loại co ngót thành các loại: Co ngót khô, co ngót mao dẫn, co ngót tự sinh, co ngót
cacbonat và co ngót nhiệt (Acker và Ulm, 2001) [22]; (Neville và Brooks, 1990)
[65]. Năm loại co ngót này thường được biết đến là nguyên nhân chủ yếu gây ra
biến dạng đa chiều trong bê tông.
1.5.2. Phân loại co ngót trong bê tông
a. Co ngót khô
Co ngót khô xảy ra do sự mất mát của một lớp nước hấp thụ từ bề mặt của
các hạt gel. Lớp này là lớp có chiều dày khoảng một phân tử nước không bằng
phẳng hoặc bằng 1% kích thước của các hạt gel (Mac Gregor, 1997) [57].
b. Co ngót mao dẫn
Co ngót mao dẫn hoặc co ngót dẻo là kết quả của áp lực mao dẫn được sản
sinh ra do sức căng bề mặt của nước trong bê tông tươi trong những giờ đầu khi bê
tông khô, khi bê tông vẫn còn trong trạng thái dẻo (Ojdrovic và Zarghamee, 1996)
[67], (Faez Sayahi, 2016) [46], (Safiuddin, Kaish, Woon, Raman, 2018) [72]. Đó là
do sự phát triển của áp suất nước mao dẫn do mất nước bốc hơi từ bề mặt của
bê tông.
c. Co ngót tự sinh
Co ngót tự sinh là một hiện tượng xảy ra khi mất nước trong kết cấu do quá
trình hydrat hóa ở trạng thái độ ẩm bão hòa (Bažant, 1988) [33]. Giảm thể tích vĩ
mô là do tự khô, theo đó vật liệu xi măng tự co ngót nhưng không thay đổi trọng
lượng. Theo báo cáo của Tazawa và Miyazawa, 1995) [78], [79], co ngót tự sinh có
ý nghĩa quan trọng đối với bê tông cường độ cao, khi tỷ lệ nước trên xi măng ít hơn
0.40 và với lượng nước trên xi măng là 0.30 và 0.17 thì co ngót tự sinh có thể đạt
đến 1100x10-6 và 4000x10-6, tương ứng ở tuổi 14 ngày. Giá trị theo báo cáo là khá
13
lớn. Biến dạng tăng lên đáng kể khi giảm tỷ lệ nước trên xi măng.
d. Co ngót hóa học
Co ngót hóa học là một thuật ngữ được sử dụng để chỉ một số cơ cấu trương
nở và co ngót khác nhau như: Co ngót hydrat hóa, co ngót nhiệt, co ngót mất nước,
trương nở kết tinh, co ngót cacbonat hóa và co ngót chuyển đổi (Ojdrovic và
Zarghamee, 1996) [67]. Tất cả những thay đổi gây ra do các phản ứng hóa học
(Bažant và Wittmann, 1982) [32].
e. Co ngót cacbon nát hóa
Co ngót cacbon nát hóa là một phần của co ngót hóa học gây ra do phản ứng
của CO2 với xi măng thủy hóa khi bê tông cacbon nát hóa trong một môi trường độ
ẩm tương đối thấp (Neville và Brooks, 1990) [65]. Khi có CO2, co ngót lớn nhất
xảy ra ở độ ẩm 50%. Mức co ngót cacbon nát hóa tương đương với co ngót khô, có
hiệu quả tăng gấp đôi tổng mức co ngót (Mac Gregor, 1997) [57].
f. Co ngót nhiệt
Co ngót nhiệt liên quan đến tác động nhiệt do thay đổi nhiệt độ trên bề mặt
của vật liệu. Sự thay đổi nhiệt do ảnh hưởng của khí hậu cũng như nguồn gốc công
nghiệp như xử lý nhiệt để tăng độ cứng bê tông. Bên cạnh đó, co ngót nhiệt cũng có
thể xảy ra do nhiệt được sản sinh trong bê tông khối lớn do quá trình hydrat hóa của
xi măng. Điều này đặc biệt xảy ra với kết cấu có độ dày lớn hơn với tỷ lệ mà tại đó
nhiệt hydrat hóa sinh ra lớn hơn tốc độ khuếch tán nhiệt thông qua sự dẫn nhiệt
(Acker và Ulm, 2001) [22].
g. Trương nở trong bê tông
Khi bê tông được tái bão hòa, trương nở xảy ra nhưng trương nở là không
đủ để hoàn toàn bù đắp cho co ngót xảy ra trong khi khô, trừ khi xi măng không
co ngót được sử dụng (Bažant, 1988) [33].
Trương nở xảy ra khi có một nguồn cung cấp nước liên tục cho bê tông trong
quá trình hydrat hóa, làm cho bê tông mở rộng do sự hấp thụ nước của gel xi măng
(Neville và Brooks, 1990) [65]. Các phân tử nước hoạt động chống lại các lực dính
và có xu hướng buộc các hạt gel xa ra, sinh ra áp lực trương nở. Ngoài ra, thâm
14
nhập của nước làm giảm sức căng bề mặt của gel và có các giãn nở nhỏ xảy ra
(Neville, 1981) [63]. Trương nở bê tông được coi là nhỏ, khoảng 100x10-6 đến
150x10-6 (Neville và Brooks, 1990) [65] cho hỗn hợp với hàm lượng xi măng là
300 (kg/m3). Giá trị này được đạt được tại thời điểm 6 tháng đến 12 tháng sau khi
đúc. Trương nở đi kèm với sự gia tăng trọng lượng theo mức độ 1%.
1.6. Cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng co ngót
1.6.1. Cơ chế của co ngót
Hiện tượng phức tạp của co ngót đã được nghiên cứu và giải thích dựa trên
hai cơ chế đối lập trong quá khứ. Đầu tiên là cách tiếp cận khoa học về vật liệu dựa
trên nghiên cứu trực tiếp của các tính chất vật lý của nước gần bề mặt liền khối với
các chi tiết về vi kết cấu trong vữa xi măng đông cứng. Thứ hai là phương pháp kỹ
thuật thực tế dựa trên các phép đo vĩ mô của biến dạng co ngót được thực hiện trên
các mẫu bê tông lớn (Bažant và Wittmann, 1982) [32].
Các ứng xử của vật liệu tổng hợp không chỉ được liên hệ riêng với cơ chế vi
kết cấu là tác động của lỗ rỗng mà xem xét đến cả vấn đề vết nứt. Bažant và
Wittmann (1982) [32] trong nghiên cứu của họ giải thích rằng các diễn biến thực tế
của co ngót phụ thuộc vào cả cơ chế thực và cơ chế biểu kiến. Cơ chế thực có thể
được xem xét là tính chất của vật liệu vi kết cấu được xác định bởi cơ chế tương tác
lý hóa của vữa xi măng (Bažant, 1988) [33]. Các cơ chế biểu kiến được gây ra do
các yếu tố điều chỉnh biến dạng dự kiến như hình thành vết nứt, gradient độ ẩm và
việc tạo ra ứng suất cục bộ.
Bảng 1.1. Tổng hợp cơ chế co ngót
Biến dạng bê tông Cơ chế thực Cơ chế biểu kiến
Co ngót Gradient độ ẩm Hình thành vết nứt
Co ngót mao dẫn Co ngót hóa học Co ngót do khô
Việc phân chia các quá trình liên quan đến co ngót của bê tông thành cơ chế
thực và cơ chế biểu kiến được trình bày trong Bảng 1.1. Lý do chính cơ chế biểu
kiến được đưa ra là vì những biến dạng theo thời gian xảy ra không trực tiếp liên
15
quan đến cơ chế co ngót thực tế. Một số cơ chế biểu kiến thường liên quan đến thay
đổi hành vi. Trong hầu hết các trường hợp, biến dạng của vật liệu bê tông xảy ra
dưới co ngót đồng thời. Cơ chế trong điều kiện này cũng sẽ được trình bày trong
phần này. Tuy nhiên lưu ý rằng các quan điểm trình bày ở đây vẫn chưa được chứng
minh là quá trình duy nhất tham gia vào cơ chế co ngót, vì việc giải thích hành vi
của các biến dạng theo thời gian vẫn còn là một vấn đề gây tranh luận.
1.6.1.1. Cơ chế co ngót thực
a. Co ngót mao dẫn
Co ngót mao dẫn liên quan đến việc giảm sức căng bề mặt do mất nước do
bay hơi từ bề mặt của bê tông. Mất nước tự do đầu tiên xảy ra khi quá trình khô bắt
đầu, tác động đến gradient độ ẩm tương đối trong cơ cấu vữa xi măng. Qua thời
gian các phân tử nước được chuyển từ diện tích bề mặt lớn của hydrat hóa calcium
silicate (CaSiO3.nH2O) vào các mao dẫn rỗng và sau đó ra khỏi bê tông. Khi các lỗ
rỗng lớn hơn được tạo ra, sức căng mao dẫn tăng gây ra lực nén lên khung cốt liệu
và tạo ra co ngót trong vữa xi măng. Nếu quá trình này không phải là quá nhiều cho
đến khi vết nứt được hình thành thì cơ chế này dẫn đến co ngót có ích của bê tông
tươi. Tuy nhiên, nếu làm khô tiếp tục, cùng lúc các pha nước phân hủy và giai đoạn
thứ hai của co ngót mao dẫn xảy ra do tích tụ nước trong các khoảng hẹp không
gian giữa các hạt lân cận (Bažant và Wittmann, 1982) [32]. Bộ phận co ngót không
thể đảo ngược có liên quan với sự hình thành của dính bám vật lý và hóa học trong
gel xi măng khi nước hấp thụ đã bay hơi hết.
b. Co ngót hóa học
Các phản ứng hóa học liên quan gây ra biến dạng co ngót trong vữa xi măng
là phản ứng hydrat hóa của xi măng và cũng có phản ứng thứ cấp, như hình thành
các entringit, thay đổi nhiệt, mất nước, trương nở tinh thể, cacbon nát hóa và co
ngót chuyển đổi (Lura et al, 2003) [55]. Những quá trình hóa học xảy ra do sự thay
đổi khối lượng, sự khác biệt độ ẩm và hình thành các yếu tố mới như tạo ra áp lực
nội bộ và biến dạng bổ sung. Hydrat hóa của xi măng dẫn đến thay đổi kích thước
và thể tích trong bê tông thường là tỷ lệ thuận với mức độ hydrat hóa. Nếu thành
16
phần chính của xi măng poóc lăng phản ứng với nước, sẽ có một sự thay đổi thể tích
đặc trưng (Bažant và Wittmann, 1982) [32] đã quan sát được thể tích giảm
khoảng 7%.
Tương tự như các tác động độ ẩm, tác động nhiệt do thay đổi điều kiện môi
trường xung quanh mà tạo ra dòng nhiệt và kết quả tạo ra gradient nhiệt khá lớn.
Bên cạnh đó, khi xi măng poóc lăng phản ứng với nước, một lượng nhiệt được giải
phóng. Nhiệt hydrat hóa bê tông phụ thuộc vào thành phần hóa học của xi măng.
Một số nhiệt được giải phóng trong khi bê tông vẫn còn non và dễ dàng biến dạng.
Khi tỷ lệ hydrat hóa chậm, nhiệt độ giảm và mẫu bê tông trải qua nhiệt co ngót, có
thể gây nứt nghiêm trọng (Acker và Ulm, 2001) [22].
Phản ứng hóa học của cacbon nát mặt khác xảy ra khi cac bon điôxit trong
không khí khuếch tán vào bê tông thẩm thấu và phản ứng với hợp chất Ca(OH)2 của
xi măng ngậm nước. Phản ứng này tạo ra CaCO3 và H2O. Nước bay hơi giải phóng
và điều này dẫn đến sự sụt giảm về thể tích. Thêm vào đó, phân hủy các hợp chất
canxi trong khối ngậm nước kết hợp với trạng thái xen kẽ khi ướt và khi khô trong
không khí có chứa CO2 dẫn đến sự gia tăng mức co ngót không thể đảo chiều
(Nawy, 2001) [61]; (Neville, 1970) [62].
c. Co ngót khô
Theo các điều kiện xảy ra sự khác biệt độ ẩm giữa bên trong bê tông và môi
trường xung quanh, sự rút nước từ quá trình bê tông đông kết sẽ gây ra co ngót khi
khô. Một phần của dịch chuyển là không thể đảo chiều và phải phân biệt với các
dịch chuyển hồi phục độ ẩm gây ra bằng cách thay đổi môi trường trong điều kiện
ẩm ướt và khô. Phần co ngót không thể đảo chiều có liên quan đến sự hình thành
các dính bám vật lý và hóa học bổ sung trong gel xi măng khi nước hấp thụ đã hết.
Nếu làm khô tiếp tục, nước hấp thụ khô hết và sự thay đổi trong thể tích vữa xi
măng ở giai đoạn đó là xấp xỉ bằng với sự mất mát của lớp nước có chiều dày một
phân tử nước trên bề mặt của tất cả các hạt gel (Neville, 1981) [63].
17
1.6.1.2. Cơ chế co ngót biểu kiến
a. Ảnh hưởng của nứt
Vết nứt được hình thành trong điều kiện khô khi ứng suất kéo tại các vùng bị
khô bên ngoài bê tông vượt quá cường độ chịu lực của vật liệu. Các vết nứt vỡ có
thể tiếp tục phát triển và có thể nhìn thấy, hoặc vết nứt không liên tục và nhỏ, có
mật độ cao và làm giảm ứng suất (Bažant, 1988) [33]. Biến dạng mềm là sự xuất
hiện của các vết nứt siêu nhỏ trong bê tông.
Co ngót chỉ diễn ra trong mạng lỗ rỗng và thay đổi độ ẩm cốt liệu có thể
được bỏ qua. Ứng suất khác nhau giữa vữa và cốt liệu là nguyên nhân gây ra nứt bổ
sung trong kết cấu bê tông. Cơ chế co ngót thực chỉ xảy ra trong mạng lỗ rỗng. Vì
vậy nứt hình thành trong vữa không đồng nhất là một cơ chế co ngót biểu kiến. Vết
nứt không thể tránh khỏi làm thay đổi giá trị co ngót cuối cùng theo thời gian và tỷ
lệ giữa co ngót đảo chiều và không đảo chiều (Bažant và Wittmann, 1982) [32].
b. Ảnh hưởng của hình học
Gradient độ ẩm bắt đầu hình thành ngay lập tức sau khi quá trình khô bắt
đầu. Tùy thuộc vào tính chất hình học và hệ số khuếch tán, gradient độ ẩm có thể
tồn tại trong bê tông trong nhiều năm. Gradient độ ẩm xảy ra trong mẫu khô sẽ làm
co ngót của các lớp bên ngoài bị cản trở do bên trong còn đang bão hòa nước. Sự
thay đổi chiều dài đo được dựa trên những điều kiện này là nguyên nhân của việc
phân phối lại ứng suất nội bộ. Sự thay đổi ứng suất nội bộ dẫn đến co ngót phụ
thuộc vào hình học bị điều chỉnh (Bažant và Wittmann, 1982) [32]. Bên cạnh đó,
những thay đổi không thể đảo chiều trong mẫu như các vết nứt siêu nhỏ, hydrat hóa
hoặc sự thay đổi theo thời gian trong tính chất của vi kết cấu sẽ làm tăng ảnh hưởng
của kích thước (Bažant, 1988) [33]. Do đó ảnh hưởng của kích thước là một thông
số quan trọng trong dự báo biến dạng co ngót.
1.6.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến co ngót
Các yếu tố co ngót thường được phân loại thành các yếu tố bên trong và các
yếu tố bên ngoài. Các yếu tố bên trong là những đặc trưng của vật liệu thường đã là
cố định sau khi đúc bê tông. Các yếu tố đó là thành phần hỗn hợp, tính chất và chất
lượng vật liệu (Karagüler, Yatağan, 2018) [54]. Tác động bên ngoài đề cập đến các
18
yếu tố có thể thay đổi sau khi đúc bê tông như ảnh hưởng của môi trường điều kiện
lên kết cấu bê tông (Bažant, 1988) [33], (Safiuddin, Kaish, Woon, Raman, 2018)
[72]. Những ảnh hưởng của một số yếu tố biến dạng theo thời gian được trình bày
và những ảnh hưởng các yếu tố cho co ngót được tổng hợp trong Bảng 1.2.
Bảng 1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến biến dạng co ngót
Mục Các yếu tố ảnh hưởng
Các yếu tố bên trong
Các yếu tố bên ngoài Tính chất cơ học và thể tích - cốt liệu Hàm lượng và loại xi măng Tỷ lệ nước trên xi măng (N/X) Cường độ bê tông Kích thước thành phần Điều kiện bảo dưỡng Nhiệt độ và độ ẩm Tuổi bê tông khi quá trình khô bắt đầu
1.6.2.1. Các yếu tố bên trong
a. Cốt liệu
Ảnh hưởng của khối lượng cốt liệu trong bê tông cần được chú ý khi xem xét
đến biến dạng theo thời gian vì cốt liệu đóng vai trò khống chế biến dạng khi co
ngót chỉ xảy ra trong vữa xi măng. Đối với một khối lượng thể tích vữa không đổi,
nếu tăng khối lượng cốt liệu thì sẽ giảm co ngót. Ví dụ, tăng khối lượng cốt liệu từ
65% đến 75% thì sẽ giảm co ngót là 10% (Neville, 1981) [63] và diễn biến này là
như nhau bất kể các cốt liệu thô là đá tự nhiên hay cốt liệu nhân tạo trọng lượng
nhẹ. Khi cốt liệu được sử dụng thì mô đun đàn hồi cao hơn, co ngót giảm. Tuy
nhiên, theo kết quả nghiên cứu của Karagüler, Yatağan (2018) [54] cho thấy kích
thước cốt liệu ảnh hưởng đến co ngót của bê tông.
b. Xi măng
Xi măng đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến co ngót vì biến
dạng theo thời gian xảy ra chủ yếu ở vữa xi măng ngậm nước bao quanh cốt liệu.
Các loại xi măng ảnh hưởng đến cường độ bê tông khi bê tông bắt đầu có cường độ
và cường độ bê tông lúc gia tải. Được biết, xi măng đông kết nhanh có xu hướng từ
19
biến ít hơn bởi vì nó có thể cứng nhanh hơn. Điều này làm tăng độ cứng của khối bê
tông khi gia tải và do đó bê tông sẽ kháng co ngót tốt hơn (Neville, 1970) [62].
c. Tỷ lệ nước trên xi măng
Độ lớn của biến dạng theo thời gian bị ảnh hưởng bởi yếu tố lượng nước trên
xi măng, lượng nước trên xi măng cũng liên quan trực tiếp đến cường độ bê tông.
Hàm lượng nước của một hỗn hợp tác động lớn đến độ cứng của vữa. Hàm lượng
nước ít hơn làm cho cường độ cao hơn, ít lỗ rỗng hơn trong xi măng và làm tăng độ
cứng của các khối đặc và giảm biến dạng (Smadi et al, 1987) [75],
(Jun Yang, Qiang Wang, Yuqi Zhou, 2017) [53]. Nếu tỷ lệ nước trên xi măng cao
sẽ có lượng nước thừa đọng trong bê tông sau quá trình thủy hóa. Nước thừa càng
nhiều thì co ngót và biến dạng càng lớn. Vì vậy với cùng một lượng xi măng nếu tỷ
lệ nước trên xi măng tăng thì co ngót cũng tăng (Vasu Krishna, Rakesh Kumar,
2016) [82]. Nhìn chung đối với một loạt các cấp phối trộn hỗn hợp thì co ngót sẽ
tương ứng với cường độ của bê tông ở tuổi gia tải nhất định (Balaguru, Caronia
David, Roda Andrés, 2017) [29]. Tuy nhiên, theo kết quả nghiên cứu của Boris
Haranki (2009) [36] cho thấy quan hệ giữa co ngót và tỷ lệ nước trên xi măng là
không rõ ràng.
d. Phụ gia hóa học
Với sự phát triển tiến bộ của công nghệ bê tông, việc sử dụng các phụ gia
hóa học để cải thiện khả năng phục vụ của bê tông đang trở thành một phương pháp
phổ biến. Phụ gia siêu dẻo thường được thêm vào hỗn hợp bê tông để giảm lượng
nước trộn và cùng một lúc sản xuất bê tông có khả năng linh hoạt dễ thi công.
Alexander etal, (2005) [23] đã tiến hành một nghiên cứu về tác động của phụ gia
siêu dẻo sunfonat hóa melamine formaldehyt (nhựa phản ứng nhiệt) đến co ngót
trong bê tông. Tỷ lệ nước trên xi măng cho cả phụ gia siêu dẻo và bê tông thường
là 0.30, phụ gia hóa dẻo thường được trộn vào với tỷ lệ là 1% xi măng. Theo báo
cáo thì co ngót trong bê tông có phụ gia hóa dẻo cao hơn 10% so với bê tông
thường. Co ngót do khô cũng cao hơn 10% nếu ở tuổi những ngày đầu và cao hơn
25% ở độ tuổi trung bình đã được quan sát. Kết quả này phù hợp với phát hiện của
20
Brooks, (1989) [39] cho thấy biến dạng co ngót của bê tông thường thấp hơn
khoảng 30% so với bê tông sử dụng phụ gia hóa dẻo.
Bổ sung phụ gia siêu dẻo vào bê tông làm thay đổi lực giữa các hạt xi măng,
dẫn đến phá vỡ các kết tụ lớn thành những thành phần nhỏ hơn, giải phóng nước tự
do. Cùng với việc phân tán của xi măng, việc giải phóng nước và độ ẩm bên ngoài
thấp sẽ góp phần đẩy nhanh tốc độ hydrat hóa hạt xi măng. Vì vậy việc bổ sung phụ
gia siêu dẻo sẽ tăng tốc độ hydrat hóa và do đó làm tăng co ngót (Jasiczak và
Szymanski, 2005) [52].
e. Kích thước và hình dạng mẫu
Ý nghĩa thực tiễn của các kích thước của các cấu kiện bê tông thường nằm
trong các thí nghiệm hành vi của các kết cấu đầy đủ kích thước. Nhiều nghiên cứu
đã chỉ ra rằng biến dạng co ngót giảm khi tăng kích thước của mẫu (Bryant và
Vadhanavikkit, 1987) [41]. Công việc của Hansen và Mattock (1966) [50] chỉ ra
rằng cả từ biến và co ngót của bê tông là những hàm số của tỷ lệ bề mặt trên thể tích
của cấu kiện. Vì vậy, kích thước của bộ phận cấu kiện là yếu tố có tác dụng gián
tiếp chủ yếu ảnh hưởng bởi diện tích bề mặt mẫu. Có thể kết luận rằng khi một bề
mặt hoàn toàn bị lấp đầy thì co ngót không bị ảnh hưởng bởi kích thước của các cấu
kiện. Do đó, mô hình dự báo co ngót cho phép các hiệu ứng kích thước về mặt thể
tích với tỷ lệ bề mặt hay độ dày hiệu quả.
Cơ chế co ngót lại liên quan nhiều đến tính dịch chuyển của độ ẩm trong kết
cấu. Do đó co ngót của bê tông chịu ảnh hưởng chủ yếu bởi kích thước của các
bộ phận bởi vì các mẫu lớn hơn với mặt cắt sâu hơn có đường dẫn khô trung bình
dày hơn và làm chậm sự khuếch tán của độ ẩm hấp thụ trong mẫu (Acker và
Ulm, 2001) [22].
Tuy nhiên, cần lưu ý rằng Bissonnette et al, (1999) [35] không đồng ý với
việc mẫu lớn hơn sinh ra co ngót thấp hơn. Theo tác giả này co ngót tới hạn không
khác nhau nếu so sánh kích thước mẫu này và mẫu khác và cho rằng chỉ có tỷ lệ của
mẫu khô mới chịu ảnh hưởng của kích thước mẫu.
21
Về ảnh hưởng của hình dạng của cấu kiện trong bê tông, Hansen và Mattock
(1966) [50] báo cáo rằng ảnh hưởng là rất nhỏ khi thử nghiệm trên mẫu với tỷ lệ bề
mặt trên thể tích tương đương. Hình dạng của mẫu ảnh hưởng đến sự phân bố độ
ẩm bên trong nó. Đối với cùng tỷ lệ bề mặt trên thể tích các mẫu lăng trụ có co ngót
khô nhỏ hơn đối với các mẫu hình trụ. Điều này cho thấy rằng sự biến động của độ
ẩm tương đối dọc theo một đường chéo là khác so với cùng bề mặt bình thường.
Nhìn chung, các yếu tố hình dạng là ít quan trọng hơn các yếu tố kích thước và trên
thực tế có thể được bỏ qua (Neville at al, 1983) [64].
1.6.2.2. Các yếu tố bên ngoài
a. Phương pháp bảo dưỡng
Phương pháp bảo dưỡng có thể ảnh hưởng đáng kể đến hành vi của co ngót
trong bê tông (Faez Sayahi, 2016) [46]. Bảo dưỡng trở nên quan trọng hơn nếu bê
tông có chứa phụ gia xi măng như tro bay, xỉ lò cao hoặc muội si líc. Bảo dưỡng hơi
nước ở 630C trong 13 giờ giảm co ngót 30% đến 50% do tăng tốc hydrat hóa của xi
măng và mất độ ẩm xảy ra khi các mẫu trở nên khô hơn trong môi trường lạnh hơn.
Mokhtarzadeh và French (2000) [58] báo cáo rằng cao hơn nhiệt độ bảo dưỡng dẫn
đến co ngót cao hơn, khi nhiệt độ càng cao làm tăng độ rỗng và nứt nội bộ, góp
phần làm co ngót tăng.
b. Nhiệt độ môi trường xung quanh
Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện trước đây đã chỉ ra rằng nhiệt độ cao
hơn sẽ dẫn đến co ngót cao hơn. Tuy nhiên đó không phải là một ảnh hưởng riêng
của nhiệt độ. Co ngót cực đại khi nhiệt độ vùng lân cận là 710C và sau đó giảm khi
nhiệt độ tăng thêm. Nasser và Neville (1965) [59] cho rằng trong phạm vi từ 710C
đến 820C, một số nước hấp thụ bắt đầu bay hơi đi. Sau đó, gel trở thành pha biến
dạng duy nhất mà giải thích lý do cho sự sụt giảm trong tỷ lệ co ngót khi nhiệt độ
vượt quá 820C. Tỷ lệ của biến dạng của co ngót ở 710C chia cho co ngót ở 210C là
khoảng 2.4 trong trường hợp mẫu được bảo dưỡng vĩnh viễn và bằng 4.0 khi nhiệt
độ được nâng lên một tuần trước khi gia tải (Nasser và Neville, 1965) [59].
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến co ngót của bê tông nhỏ hơn so với ảnh hưởng
của độ ẩm. CEB-FIP 2010 [43], giới thiệu công thức dự báo tốc độ phát triển co
22
ngót theo thời gian xấp xỉ 6% và sự phát triển của co ngót tới hạn là 15% khi nhiệt
độ tăng từ 230C đến 600C với độ ẩm không đổi. Ảnh hưởng này được xem là ít quan
trọng hơn độ ẩm vì hầu hết các kết cấu đều được làm việc ở môi trường có sự thay
đổi nhiệt độ nhỏ, hơn nữa nhiệt độ cao tác động lên kết cấu trong thời gian dài xảy
ra rất ít.
c. Độ ẩm tương đối
Do ảnh hưởng của độ ẩm tương đối (RH), co ngót ở độ ẩm 100% có thể thấp
hơn 2 đến 3 lần so với tại độ ẩm 50% (Troxell, 1958) [81]. Co ngót cũng thấp hơn
nếu độ ẩm cao hơn và điều này được chứng minh bởi các nghiên cứu của Barr et al,
(2003) [30] đã xác nhận về điều này. Tại độ ẩm tương đối thấp hơn, co ngót khô có
thể sẽ xảy ra và một trong những lý do của biến dạng bổ sung là sự khuếch tán hơi
ẩm từ trong ra môi trường xung quanh. Một ví dụ khác về ảnh hưởng của độ ẩm
tương đối lên co ngót thu được thông qua kết quả của nghiên cứu được tiến hành
bởi Bissonnette et al, (1999) [35]. Trong nghiên cứu của tác giả và các cộng sự này,
co ngót khô được báo cáo là tỷ lệ nghịch với độ ẩm của không khí xung quanh trong
phạm vi 48% đến 100%.
1.7. Các mô hình biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông
Các mô hình chính dự báo biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông trong
các tiêu chuẩn gồm: Tiêu chuẩn Nga GOST 24544-81 [85], Mô hình dự báo của
Viện Khoa học Xây dựng Nga [84], Tiêu chuẩn Úc AS 3600 [28], Tiêu chuẩn Hoa
Kỳ ACI 209R-92 [24], Tiêu chuẩn Anh quốc BS 8110 [38], Tiêu chuẩn Châu Âu
CEB-FIP 2010 [43], Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode 2 [45] và Mô hình B3 [34].
Cho đến nay các mô hình biến dạng theo thời gian của bê tông vẫn còn quá
phức tạp và chưa rõ ràng, các công thức dự báo còn phụ thuộc nhiều vào các hàm số
thực nghiệm. Vì vậy, cần phát triển các công thức biến dạng co ngót trên cả hai biểu
thức toán học với dạng biểu thức phụ thuộc thời gian và phù hợp với các hệ số thực
nghiệm (Bažant và Baweja, 1994) [34].
Nhìn chung các mô hình đều được chấp nhận rằng co ngót có giá trị giới hạn.
Do đó, biểu thức co ngót - thời gian sẽ được đơn giản hơn. Những biểu thức co ngót
23
cơ bản với thời gian là phương trình cường độ theo hàm mũ hoặc hyperbola, tương
ứng với phương trình (1.1) và (1.2) [84], [85].
(1.1) 𝜀𝑠ℎ(𝑡 − 𝑡𝑠ℎ,0) = 𝜀𝑠ℎ,∞[1 − 𝑒 𝐴′(𝑡−𝑡𝑠ℎ,0)]
] (1.2) 𝜀𝑠ℎ(𝑡 − 𝑡𝑠ℎ,0) = 𝜀𝑠ℎ,∞ [ (𝑡 − 𝑡𝑠ℎ,0) A + B(𝑡 − 𝑡𝑠ℎ,0)
Trong đó:
sh(t – tsh,0) : Co ngót tại thời điểm t đo được khi bắt đầu khô, tsh,0 ;
: Co ngót tới hạn; sh,∞
A, B, A’ : Các hằng số thực nghiệm.
1.7.1. Mô hình biến dạng co ngót theo Tiêu chuẩn GOST 24544-81 [85]
Tiêu chuẩn Nga GOST 24544-81 đã đề cập đến mô hình dự báo co ngót theo
thời gian. Theo GOSТ 24544-81, sự phát triển của biến dạng co ngót của bê tông
theo thời gian được biểu diễn bằng phương trình sau:
(1.3) 𝜀𝑐𝑠(𝑡) = 𝜀𝑐𝑠(∞) ∆𝑡 𝛼𝑛 + ∆𝑡
Trong đó:
: Biến dạng co ngót tại thời điểm t; cs(t)
: Biến dạng co ngót cuối cùng; cs(∞)
: Hệ số hàm mũ được xây dựng từ kết quả thực nghiệm; n
(t) : Khoảng thời gian kể từ lúc bắt đầu đo đến thời điểm t,
t = t - t0 (t0: Thời điểm bắt đầu đo).
Tiêu chuẩn GOSТ 24544-81 sử dụng phương pháp hồi quy xác định đường
cong quan hệ biến dạng co ngót theo thời gian.
1.7.2. Mô hình biến dạng co ngót theo Viện Khoa học Xây dựng Nga [84]
Biến dạng co ngót được biểu diễn qua phương trình (1.4) và (1.5):
(1.4) 𝜀𝑆(𝑡, 𝑡𝑜) = 𝜀𝑆(∞, 𝑡𝑜)[1 − 𝑒−𝛼𝑠(𝑡−𝑡𝑜)]
Trong đó:
24
N(∞, 7) ∙ 1𝑠 ∙ 2𝑠 ∙ 3𝑠
(1.5) 𝜀𝑆(∞, 𝑡𝑜) = εS
Với các hệ số:
: Hệ số phụ thuộc vào thời gian bảo dưỡng; 1s
: Hệ số phụ thuộc vào kích thước cấu kiện; 2s
: Hệ số phụ thuộc vào độ ẩm môi trường. 3s
Các hệ số is được tra trong bảng tiêu chuẩn, phụ thuộc độ ẩm, kích thước
cấu kiện, thời điểm kết thúc bảo dưỡng t0, được tra ở Bảng 1.3 đến Bảng 1.5 ở phía
dưới đây.
Trong đó:
N(∞, 7) = 𝑘𝑠 ∙ (W + V)3/2 𝜀S
(1.6)
: Là hệ số không thứ nguyên lấy bằng 0.14x10-6 đối với bê tông ks
nặng, bằng 0.16x10-6 đối với bê tông mịn;
Với W và V là tỷ trọng (theo thể tích) của nước và không khí trong hỗn hợp
bê tông (lít/m3);
Tỷ trọng không khí V trong hỗn hợp bê tông trong công thức (1.6) được lấy:
Đối với phụ gia tạo khí lấy theo số liệu thực tế, còn khi không có số liệu lấy bằng
30 (l/m3); Đối với bê tông có phụ gia tăng dẻo, kể cả phụ gia siêu dẻo, bằng
10 (l/m3). Giá trị hệ số α phụ thuộc vào giá trị M0 bằng diện tích mặt mở trên thể
tích mẫu.
Bảng 1.3. Bảng tra hệ số xét đến thời gian bảo dưỡng bê tông
28 60 90 Thời điểm kết thúc bảo dưỡng (ngày) 7
180 360 1.00 0.95 0.93 0.92 0.91 0.90 1s
Bảng 1.4. Bảng tra hệ số ảnh hưởng mô đun mặt mở M0, (m-1)
0 5 10 20 40 60 80
0.22 0.54 0.92 1.18
Mô đun mặt mở của cấu kiện M0, (m-1) 2s α 1.22 1.10 0.66 0.004 0.008 0.016 0.025 0.033
25
Bảng 1.5. Bảng tra các hệ số 3s
50 60 70 80 90 100 40 Độ ẩm tương đối môi trường, RH
1.14 1.08 1.00 0.91 0.79 0.63 0 3s
1.7.3. Mô hình biến dạng co ngót theo Tiêu chuẩn AS 3600 [28]
Biến dạng co ngót thiết kế, εcs theo Tiêu chuẩn AS 3600 được xác định dựa
trên biến dạng co ngót cơ sở εcs.b và hệ số biến dạng co ngót, k1 và được đưa ra trong
phương trình (1.7).
(1.7) 𝜀𝑐𝑠 = 𝑘1 ∙ 𝜀𝑐𝑠 .𝑏
Trong đó:
: Biến dạng co ngót cơ sở lấy bằng 850.10-6 đối với bê tông cấp cs.b
thông thường, hoặc được xác định từ các phép đo tương tự cục bộ trên bê tông;
: Hệ số biến dạng co ngót phụ thuộc vào điều kiện môi trường, k1
độ dày của cấu kiện và thời gian khô;
k1 được tra theo đồ thị. Đối với trường hợp của bê tông cấp đặc biệt,
AS 1012.13 (AS 3600) khuyến cáo: Biến dạng co ngót cơ bản, εcs.b được xác định
thông qua đo trên loại bê tông tương tự thí nghiệm sau 8 tuần bê tông khô. Mặt khác
bê tông được phân loại trong bốn điều kiện theo AS 3600 là điều kiện khô cằn, môi
trường bên trong, ôn đới trên đất liền, nhiệt đới và gần bờ biển. Việc phân loại khí
hậu là yếu tố thay thế tham số độ ẩm môi trường xung quanh.
1.7.4. Mô hình biến dạng co ngót theo Tiêu chuẩn ACI 209R-92 [24]
Các mô hình được Ủy ban ACI 209R-92 đưa ra được phát triển bởi Branson
và Christianson (1971) [37]. Các mô hình này ban đầu được phát triển cho ngành
công nghiệp bê tông đúc sẵn ứng suất trước. Tuy nhiên, kể từ đó mô hình này cũng
đã được sử dụng trong thiết kế kết cấu trong nhiều năm. Biến dạng co ngót, εs(t,ts)
được xây dựng dựa trên biến dạng co ngót cực hạn nhân với hàm số thời gian
hyperbola và hệ số điều chỉnh, như được đưa ra trong phương trình (1.8). Các quy
định về co ngót áp dụng cho bê tông bảo dưỡng ẩm và bảo dưỡng chưng hấp. εsh,u là
biến dạng co ngót cực hạn sau một thời gian lấy bằng 780x10-6 cho bê tông theo
điều kiện tiêu chuẩn. Đối với các điều kiện phi tiêu chuẩn, sẽ có hệ số điều chỉnh
26
cho εsh,u. Phương trình (1.8) được xem xét bao gồm 7 yếu tố điều chỉnh bao gồm:
Độ ẩm môi trường xung quanh, tuổi bê tông khô, độ dày tối thiểu của bộ phận kết
cấu, độ sụt, hàm lượng xi măng, tỷ lệ % cốt liệu mịn và độ rỗng bê tông.
(1.8) 𝜀𝑠(𝑡, 𝑡𝑠) = 𝜀𝑠ℎ,𝑢 ∙ 𝐹𝑆𝑇 ∙ 𝐹𝑆ℎ ∙ 𝐹𝑆𝑠 ∙ 𝐹𝑆𝑐 ∙ 𝐹𝑆𝑓 ∙ 𝐹𝑆𝑎 𝑡 − 𝑡𝑠 𝑘 + (𝑡 − 𝑡𝑠)
Trong đó:
: Tuổi bê tông tính đến thời điểm cuối bảo dưỡng bê tông (ngày); ts
: Tuổi bê tông hiện tại (ngày); t
: Hệ số có giá trị bằng 35, khi bê tông được bảo dưỡng ẩm và k
bằng 55 trong trường hợp bảo dưỡng chưng hấp;
: Biến dạng co ngót tới hạn. Trong trường hợp bê tông được chế sh,u
tạo và bảo dưỡng ở điều kiện tiêu chuẩn, sh,u = 780.10-6;
: Hệ số điều chỉnh độ ẩm môi trường xung quanh; FST
: Hệ số điều chỉnh chiều dày tối thiểu của cấu kiện; FSh
: Hệ số điều chỉnh độ sụt; FSs
: Hệ số điều chỉnh hàm lượng xi măng; FSc
: Hệ số điều chỉnh tỷ lệ % cốt liệu mịn; FSf
: Hệ số điều chỉnh tỷ lệ % độ rỗng bê tông. FSa
1.7.5. Mô hình biến dạng co ngót theo Tiêu chuẩn BS 8110 [38]
Biến dạng co ngót được cung cấp cho thời gian 30 năm và 6 tháng trong đồ
thị Hình 1.1. Các thông số cần thiết để xác định giá trị biến dạng co ngót là kích
thước danh nghĩa và độ ẩm tương đối. Các giá trị nhất định được áp dụng cho bê
tông không cốt thép, tỷ trọng bình thường trong phạm vi từ 2000 (kg/m3) đến
2800 (kg/m3) với khả năng làm việc bình thường. Bê tông sẽ không chứa phụ gia
giảm nước với hàm lượng nước ban đầu khoảng 190 (l/m3). Với hàm lượng nước
khác nhau, co ngót được giả định là tỷ lệ thuận với hàm lượng nước trong phạm vi
150 (l/m3) đến 230 (l/m3).
Phương pháp dự báo co ngót quá đơn giản và trình bày dưới hình thức biểu
đồ giới hạn phạm vi của các ứng dụng. Mặt khác BS 8110 dự báo cùng giá trị co
27
ngót cho bê tông với các cường độ khác nhau, với điều kiện bê tông đều là loại có
tỷ trọng thông thường. Trong định nghĩa của bê tông tỷ trọng bình thường, không
có phạm vi cường độ cụ thể được đưa ra trong tiêu chuẩn, nhưng thông thường sẽ
được lấy giữa 25 (N/mm2) - 40 (N/mm2), tính cho bê tông cường độ cao. Bên cạnh
đó, co ngót theo BS 8110 không áp dụng khi có phụ gia giảm nước. Với sự gia tăng
trong việc sử dụng của phụ gia trong ngành công nghiệp bê tông, các ứng dụng của
tiêu chuẩn này là khá hạn chế.
Hình 1.1. Biến dạng co ngót của bê tông (BS 8110) [38]
1.7.6. Mô hình biến dạng co ngót theo Tiêu chuẩn CEB-FIP 2010 [43]
Mô hình tính toán biến dạng co ngót của bê tông CEB-FIP 2010 do Ủy ban
Châu Âu và Quốc tế về bê tông (Euro - International Committee for Concrete) được
sử dụng cho bê tông có cường độ chịu nén dao động từ 12 MPa đến 80 MPa, độ ẩm
môi trường (RH) thay đổi từ 44% đến 99% và nhiệt độ thay đổi từ 50C đến 300C.
Theo CEB-FIP 2010, biến dạng co ngót của bê tông, ký hiệu là cs(t, ts), được biến
28
diễn gồm tổng của biến dạng co ngót tự sinh cas(t) và biến dạng co ngót khô cds(t).
Các thành phần biến dạng của bê tông cas(t) và cds(t) được xác định như sau:
(1.9) 𝜀𝑐𝑎𝑠(𝑡) = 𝜀𝑐𝑎𝑠0(𝑓𝑐𝑚)[1 − exp(−0.2 x √𝑡)]
3 )
(1.10) ]} {−1.55 [1 − ( 𝜀𝑐𝑑𝑠(𝑡) = 𝜀𝑐𝑑𝑠0(𝑓𝑐𝑚)√ 𝑅𝐻 100 (𝑡 − 𝑡𝑠) 0.035h2 + (𝑡 − 𝑡𝑠)
Trong đó:
: Cường độ chịu nén danh nghĩa của bê tông ở tuổi 28 fcm
ngày, (MPa);
RH : Độ ẩm tương đối của môi trường, (%);
h : Kích thước quy ước của mặt cắt ngang của cấu kiện;
h = 2Ac/u; Trong đó Ac: Diện tích tiết diện ngang của cấu kiện bê tông và u: Chu vi
của phần mặt cắt ngang tiếp xúc với không khí;
: Tuổi của bê tông, ngày; t
: Tuổi của bê tông khi bắt đầu xuất hiện biến dạng co ngót (co ts
cứng), cas0 (fcm), cds0 (fcm) lần lượt là biến dạng co ngót tự sinh quy ước, biến dạng
co ngót khô quy ước theo công thức (1.11), (1.12):
2.5 )
(1.11) . 10−6 𝜀𝑐𝑎𝑠0(𝑓𝑐𝑚) = −𝛼𝑎𝑠 ( 𝑓𝑐𝑚 / 10 6 + 𝑓𝑐𝑚 / 10
(1.12) 𝜀𝑐𝑑𝑠0(𝑓𝑐𝑚) = [(220 + 110. 𝛼𝑑𝑠1). exp(−𝛼𝑑𝑠2. 𝑓𝑐𝑚)]. 10−6
: Hệ số phụ thuộc vào loại xi măng sử dụng chế tạo bê tông. as,ds1, ds2
1.7.7. Mô hình biến dạng co ngót theo Tiêu chuẩn EC 2 [45]
Đối với dự báo về co ngót, tổng biến dạng co ngót được chia thành hai thành
phần, biến dạng co ngót khô và biến dạng co ngót tự sinh. Trong nghiên cứu này,
chỉ có sự biến dạng co ngót khô, εcd được nghiên cứu vì các quy trình đo co ngót tự
sinh rất phức tạp và không có thiết bị đo trong Phòng thí nghiệm. Như vậy, co ngót
tự sinh không được đánh giá ở đây. Sự phát triển của biến dạng co ngót khô theo
thời gian theo Tiêu chuẩn EC 2 đưa ra trong phương trình (1.13) và (1.14). Thông
qua phương trình (1.13) và (1.14) có thể thấy các thông số được xem xét trong EC 2
29
để xác định biến dạng co ngót khô là khoảng thời gian khô, kích thước mẫu, cường
độ bê tông, độ ẩm môi trường xung quanh và loại xi măng. Có thể nhận thấy
phương trình co ngót khô phụ thuộc thời gian được phát triển dựa trên biểu thức
hyperbola. Bên cạnh đó, khô là một quá trình xảy ra theo lý thuyết khuếch tán và lý
thuyết này được chấp nhận ở đây thông qua phương trình phụ thuộc kích thước với
thời gian khô tỷ lệ thuận với kích thước của các bộ phận kết cấu (Acker và Ulm,
2001) [22].
Phương trình (1.13) và (1.14):
(1.13) 𝜀𝑐𝑑(t) = ∙ 𝑘ℎ ∙ 𝜀𝑐𝑑𝑜 (𝑡 − 𝑡𝑠) 3 (𝑡 − 𝑡𝑠) + 0.04√h0
3
)] ∙ 10−6 𝜀𝑐𝑑𝑜 = 0.85 [(220 + 110 ∙ α𝑑𝑠1) ∙ exp (−α𝑑𝑠2 ∙ 𝑓𝑐𝑚 𝑓𝑐𝑚𝑜 (1.14)
− 1.55 [1 − ( )] ∙ 10−6 𝑅𝐻 RH0
Trong đó:
h0 : Kích thước quy ước của mặt cắt ngang của cấu kiện; h0 = 2Ac/u;
Trong đó Ac: Diện tích tiết diện ngang của cấu kiện bê tông và u: Chu vi của phần
mặt cắt ngang tiếp xúc với không khí;
: Hệ số phụ thuộc kích thước quy ước h0 (tra bảng); kh
: Tuổi bê tông tại thời điểm xem xét (ngày); t
: Tuổi bê tông khi bắt đầu khô (ngày); ts
: Biến dạng co ngót khô; cd
: Biến dạng co ngót khô cơ bản; cdo
: Hệ số phụ thuộc vào loại xi măng; ds1, ds2
: Cường độ nén trung bình của bê tông (N/mm2); fcm
= 10 N/mm2; fcmo
RH : Độ ẩm tương đối môi trường xung quanh (%); RH0 = 10% (độ
ẩm môi trường ban đầu).
30
1.7.8. Mô hình biến dạng co ngót theo Mô hình B3 [34]
B3 là mô hình chuẩn thứ ba trong một loạt các mô hình phát triển tại Đại học
Northwestern theo Z.P. Bažant và S. Baweja. Đây là phiên bản cải tiến của các mô
hình trước đó là Mô hình BP và BP-KX là các mô hình đơn giản hơn, phù hợp với
các dữ liệu thực nghiệm và là tốt hơn về mặt lý thuyết hợp lý hơn so với mô hình
trước (Bažant và Baweja, 1994) [34]. Việc đơn giản hóa các công thức đạt được
thông qua phân tích độ nhạy, kết hợp của lý thuyết chứ không phải là theo biểu thức
thực nghiệm cho các co ngót khô, và hiệu chuẩn của mô hình theo một bộ dữ liệu
mở rộng. Tuy nhiên, khi mô hình này được so sánh với các mô hình khác xem xét
trong Luận án này, các phương trình tính toán phức tạp hơn và đòi hỏi thêm các
tham số đầu vào.
Biến dạng co ngót được dự báo với việc xem xét tuổi bê tông khi khô, loại xi
măng, cường độ nén trung bình của bê tông ở tuổi 28 ngày, điều kiện bảo dưỡng,
mô đun đàn hồi của bê tông ở tuổi 28 ngày, độ ẩm môi trường xung quanh RH, hình
dạng của mẫu, tỷ lệ thể tích mẫu trên bề mặt và hàm lượng nước trong bê tông. Tất
cả các tham số được đưa vào xem xét thông qua các công thức co ngót được cung
cấp và tính toán toàn diện được trình bày ở phương trình (1.15).
(1.15) 𝜀𝑠ℎ(𝑡, 𝑡′) = −𝛼1𝛼2[1.9 x 10−2w2.1𝑓−0.28 + 270]. 10−6𝑘ℎ. tanh√ 𝑡 − 𝑡′ 𝜏𝑠ℎ
Trong đó:
t’ : Tuổi bê tông khi bắt đầu khô (ngày);
t : Tuổi bê tông tại thời điểm xem xét (ngày);
: Hệ số xem xét loại xi măng; 1
: Hệ số xem xét điều kiện bảo dưỡng; 2
: Co ngót một nửa thời gian; sh
: Hệ số điều chỉnh độ ẩm cho co ngót cuối cùng; kh
w2.1 : Hàm lượng nước trong hỗn hợp bê tông;
f-0.28 : Cường độ nén trung bình của bê tông ở tuổi 28 ngày.
31
Bažant và Baweja (1994) [34] báo cáo rằng hệ số biến thiên của những lỗi dự
báo cho co ngót là 34%.
1.8. Công thức dự báo biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông từ kết
quả thí nghiệm theo Tiêu chuẩn Nga GOST 24544-81 [85]
Công thức xác định biến dạng co ngót theo thời gian có dạng hàm mũ (theo
công thức của EC 2 [45], CEB-FIP 2010 [43], AS 3600 [28], Viện Khoa học Xây
dựng Nga [84]), hoặc hyperbola (theo công thức của Tiêu chuẩn ACI 209R-92 [24],
(1.16) GOST 24544-81 [85]), như lần lượt được giới thiệu ở công thức (1.16) và (1.17): 𝜀𝑐𝑠(𝑡, 𝑡𝑐𝑠,0) = 𝜀𝑐𝑠,∞[1 − 𝑒 𝐴′(𝑡− 𝑡𝑐𝑠,∞)]
(1.17) 𝜀𝑐𝑠(𝑡, 𝑡𝑐𝑠,0) = 𝜀𝑐𝑠,∞ (𝑡 − 𝑡𝑐𝑠,0) 𝐴 + 𝐵(𝑡 − 𝑡𝑐𝑠,0)
Trong đó:
cs(t, tcs,0) : Co ngót ở thời điểm t từ lúc bắt đầu khô tcs,0;
: Co ngót tới hạn; cs,∞
A, B, A’ : Các hằng số thực nghiệm.
Nhìn chung các nghiên cứu đều đi đến xác định biến dạng co ngót tới hạn,
sau đó biểu diễn quan hệ co ngót ở thời điểm bất kỳ theo biến dạng co ngót tới hạn
này bằng dạng hàm mũ hoặc hyperbola theo biến thời gian. Cách biểu diễn dạng
hàm hyperbola này được áp dụng trong các tiêu chuẩn như ACI 209R-92 [24],
GOST 24544-81 [85].
Tiêu chuẩn GOST 24544-81 [85] cho phép xây dựng hàm hyperbola theo
công thức (1.17) là quan hệ co ngót theo thời gian từ kết quả thực nghiệm đồng thời
xác định được biến dạng co ngót tới hạn. Công thức xây dựng được từ
GOST 24544-81 [85] đơn giản dễ áp dụng và kết quả tính toán từ công thức thiết
lập phù hợp với hệ thống tiêu chuẩn hiện hành của Việt Nam, có độ tin cậy cao.
Công thức theo GOST 24544-81 [85] cho phép xác định quan hệ biến dạng
co ngót phụ thuộc thời gian theo công thức (1.18).
(1.18) 𝜀𝑐𝑠(𝑡) = 𝜀𝑐𝑠(∞) ∆𝑡 𝛼𝑛 + ∆𝑡
32
Sử dụng phương pháp hồi quy xác định đường cong quan hệ biến dạng co
ngót theo thời gian bằng cách biến đổi (1.18) cho thấy:
= 𝛼𝑛 + ∆𝑡 𝜀𝑐𝑠(∞) ∆𝑡 𝜀𝑐𝑠(𝑡)
+ = 𝛼n 𝜀𝑐𝑠 (∞) ∆𝑡 𝜀𝑐𝑠 (∞) ∆𝑡 𝜀𝑐𝑠 (t)
Giả thiết:
𝐵 = ; 𝐴 = 𝛼𝑛 𝜀𝑐𝑠 (∞)
= 𝐴 + 𝐵∆𝑡 (1.19) 1 𝜀𝑐𝑠 (∞) ∆𝑡 𝜀𝑐𝑠(𝑡)
Xác định các thông số:
(1.20) 𝑋1 = ∆𝑡; 𝑌1 =
𝑛 ∑ 𝑋1 𝑖=1
𝑛
𝑛
2 =
𝑋̅ = ; 𝑌̅ = (1.21) 1 𝑛 1 𝑛 ∆𝑡 𝜀𝑐𝑠(𝑡) 𝑛 ∑ 𝑌1 𝑖=1
2 =
𝑖=1
𝑖=1
𝑛
∑( ∑( (1.22) 𝑌1 − 𝑌̅)2 𝑆1 𝑋1 − 𝑋̅)2; 𝑆2 1 𝑛 − 1 1 𝑛 − 1
𝑖=1
∑( (1.23) 𝑚1,2 = 𝑋1 − 𝑋̅) (𝑌1 − 𝑌̅) 1 𝑛 − 1
𝑟 = (1.24) 𝑚1,2 𝑆1𝑆2
Xác định A và B:
𝐴 = 𝑌̅ − 𝐵𝑋̅; 𝐵 = (1.25) 𝑚1,2 2 𝑆1
Giá trị biến dạng co ngót tới hạn:
(1.26) 𝜀𝑐𝑠 (∞) = ; 𝛼𝑛 = 𝐴 𝐵 1 𝐵
Thay các giá trị cs(∞) và n từ (1.26) vào (1.18), được công thức xác định
biến dạng co ngót tại thời điểm t bất kỳ.
33
1.9. Phân tích vết nứt do biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông
1.9.1. Tổng quan về nứt do biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông
Đối với công trình xây dựng bằng bê tông và bê tông cốt thép, nứt là một
trong những nguyên nhân chính là suy giảm khả năng làm việc (bao gồm cả khả
năng chịu lực và công năng sử dụng), dẫn đến giảm tuổi thọ của công trình. Nứt
trên kết cấu bê tông do nhiều nguyên nhân khác nhau gây ra mà nguyên nhân chính
là ứng suất trong kết cấu bê tông vượt quá khả năng chịu kéo của vật liệu bê tông.
Một trong những nguyên nhân chính gây ra nứt kết cấu bê tông đó là biến dạng co
ngót của bê tông.
Nhiều năm gần đây trên các công trình xây dựng của Việt Nam xuất hiện rất
nhiều khe nứt do co ngót của bê tông, trong đó phải kể đến các công trình lớn như
Cầu Phú Lương, Cầu Bắc Mỹ Thuận và hàng loạt các công trình xây dựng dân dụng
và công nghiệp khác (ví dụ điển hình là nứt do co ngót sàn bê tông cốt thép ứng lực
trước kích thước 14m x 14m của công trình Trụ sở Công ty Ree tại Thành phố Hồ
Chí Minh do Công ty Tư vấn Đại học Xây dựng thiết kế). Trên các Hình 1.2, 1.3
minh họa hình ảnh nứt do co ngót trên một số công trình xây dựng ở nước ta.
Hình 1.2. Nứt trên trụ cầu Vĩnh Tuy Hình 1.3. Nứt trong hầm Hải Vân 1
do biến dạng co ngót do biến dạng co ngót
Nứt trên kết cấu bê tông do biến dạng co ngót có thể diễn ra ở nhiều thời
điểm khác nhau liên quan đến đặc điểm của biến dạng co ngót, có thể trong vòng
24 giờ đầu sau khi đổ bê tông (do biến dạng co mềm) hoặc sau thời gian dài kể từ
34
khi công trình được đưa vào sử dụng (do biến dạng co cứng). Trên Hình 1.4 dưới
đây minh họa mối quan hệ giữa nguyên nhân gây nứt và thời gian hình thành vết
nứt theo Ủy Ban bê tông Châu âu (CEB - Committed European of Concerte).
Hình 1.4. Quan hệ giữa nguyên nhân và thời gian hình thành vết nứt trên kết
cấu bê tông cốt thép (CEB, 1997) [42]
1.9.2. Cơ chế hình thành vết nứt do biến dạng co ngót theo thời gian của
bê tông
Biến dạng co ngót của bê tông gồm biến dạng co mềm và biến dạng co cứng
(co khô).
1.9.2.1. Cơ chế hình thành vết nứt bê tông do biến dạng co mềm
Biến dạng co mềm xảy ra trong 24 giờ (đáng kể nhất trong 10 giờ đầu) kể từ
khi đổ bê tông, khi bê tông chưa có cường độ. Trong trường hợp này, biến dạng co
mềm chịu tác động của các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm và vận tốc gió tại
địa điểm thi công. Quá trình mất nước trong các lỗ rỗng của bê tông làm giảm thể
tích gây ra tình trạng nứt trên bề mặt bê tông. Trên Hình 1.5 trình bày ảnh hưởng
của các thông số môi trường như nhiệt độ, độ ẩm tương đối và vận tốc gió đến tốc
độ mất nước trong kết cấu bê tông khi không có biện pháp bảo dưỡng ẩm sau khi đổ
bê tông. Để hạn chế nứt do biến dạng dẻo, nên hạn chế tốc độ mất nước dưới
35
1kg/m2.h.
Biến dạng co mềm gây ra các vết nứt nhỏ phân bố không theo quy luật trên
bề mặt bê tông. Mặc dù ảnh hưởng của các vết nứt dạng này đến sự làm việc của kết
cấu, về mặt lý thuyết, có thể bỏ qua tuy nhiên chúng là nguồn gốc của các hư hỏng
tiếp theo trên kết cấu này.
Hình 1.5. Các thông số ảnh hưởng đến tốc độ mất nước trong bê tông
(ACI 305R-91, 1999) [25]
Hình 1.6. Minh họa nứt kết cấu bê tông do biến dạng co ngót mềm
(Emmons, 2002) [44]
36
a. Nứt tại vị trí có cốt thép b. Nứt trên cột
Hình 1.7. Nứt mặt do biến dạng co ngót mềm bị hạn chế
(Nguyễn Trung Hiếu, 2013) [8]
1.9.2.2. Cơ chế hình thành vết nứt bê tông do biến dạng co khô
Đối với vật liệu bê tông, hai thành phần biến dạng theo thời gian của nó là
biến dạng co ngót mềm và biến dạng co ngót khô. Cơ chế hình thành vết nứt trên
kết cấu bê tông là do ứng suất kéo do biến dạng co ngót gây ra trên kết cấu bê tông
vượt quá cường độ chịu kéo của vật liệu bê tông. Cần lưu ý biến dạng co ngót chỉ
gây ra ứng suất kéo trên kết cấu bê tông khi nó bị hạn chế.
a. Biến dạng co ngót tự do không gây b. Biến dạng co ngót bị hạn chế bởi
nứt kết cấu liên kết gây nứt kết cấu
Hình 1.8. Nứt do biến dạng co ngót bị hạn chế (Nguyễn Trung Hiếu, 2013) [8]
37
Hình 1.9. Cơ chế gây nứt do biến dạng co ngót (Nguyễn Trung Hiếu, 2013) [8]
1.10. Ảnh hưởng của cốt thép trong kết cấu bê tông cốt thép bị nứt do
biến dạng co ngót
Dưới tác dụng của biến dạng co ngót, bê tông sẽ chịu tác dụng của ứng suất
kéo (có giá trị phụ thuộc vào giá trị biến dạng co ngót). Ngược lại, do có sự bám
dính cốt thép - bê tông nên cốt thép sẽ chịu ứng suất nén. Giả sử kết cấu bê tông
(không có cốt thép) có liên kết hai đầu ngàm như trên Hình 1.8 (b), sau khi kết cấu
bị nứt, liên kết được giải phóng và biến dạng co ngót không bị ngăn cản và vì vậy
chỉ xuất hiện một vết nứt trên kết cấu này. Ngược lại đối với kết cấu bê tông cốt
thép như trên Hình 1.10, sau khi xuất hiện vết nứt đầu tiên, ứng suất kéo trong kết
cấu bê tông giảm về không, tuy nhiên càng xa vị trí vết nứt ứng suất kéo tiếp tục
tăng lên do cốt thép, thông qua lực bám dính với bê tông, tiếp tục ngăn cản biến
dạng co ngót của bê tông. Điều này dẫn đến việc xuất hiện nhiều vết nứt do co ngót
trên kết cấu bê tông cốt thép với bề rộng nhỏ hơn. Như vậy có thể thấy, về mặt
nguyên lý cốt thép không có tác dụng ngăn cản vết nứt do biến dạng co ngót gây ra
mà nó tham gia vào việc hạn chế sự mở rộng của vết nứt.
38
a. Phân bố vết nứt
b. Sự phát triển ứng suất kéo trong bê tông
Hình 1.10. Biến dạng co ngót bị ngăn cản bởi cốt thép trong kết cấu
bê tông cốt thép (Nguyễn Trung Hiếu, 2013) [8]
1.10.1. Ảnh hưởng của cốt thép đến ứng suất trong kết cấu bê tông trước
khi bê tông bị nứt
Trên Hình 1.11 trình bày mô hình tính toán kết cấu bê tông cốt thép do biến
dạng co ngót của bê tông. Khi bê tông co ngót, cốt thép và bê tông dính chặt vào
nhau nên cốt thép chịu nén còn bê tông chịu kéo, có thể viết:
𝑡 𝜎𝑐 𝐸𝑐
(1.27) + 𝜀𝑐𝑠 = 𝜀𝑐𝑡 + 𝜀𝑠𝑐 = 𝜎𝑠 𝐸𝑠
Trong đó:
: Biến dạng co ngót của bê tông;
: Phần biến dạng co ngót của bê tông khi không có cốt thép;
: Phần biến dạng co ngót của bê tông khi có cốt thép;
: Ứng suất kéo trong bê tông có diện tích Ac;
: Ứng suất nén trong cốt thép có diện tích As.
39
Hình 1.11. Mô hình biến dạng của kết cấu bê tông cốt thép do co ngót
của bê tông (Nguyễn Trung Hiếu, 2012) [7]
Lực nén trong cốt thép và lực kéo trong bê tông tự cân bằng, do đó:
𝑡𝐴𝑐 = 𝜎𝑠𝐴𝑠 Từ (1.27) và (1.28) tính được ứng suất trong bê tông và cốt thép:
(1.28) 𝜎𝑐
𝑡 = 𝜀𝑐𝑠𝐸𝑠
(1.29) 𝜎𝑐
(1.30) 𝜎𝑠 = 𝜀𝑐𝑠𝐸𝑠
𝐴𝑠 𝐴𝑐 + 𝑛𝐴𝑠 𝐴𝑐 𝐴𝑐 + 𝑛𝐴𝑠
Với: 𝑛 =
Đặt 𝜌 = là hàm lượng cốt thép thì công thức (1.29) và (1.30) sẽ 𝐸𝑠 𝐸𝑐 𝐴𝑠 𝐴𝑐
được viết lại như sau:
𝑡 = 𝜀𝑐𝑠𝐸𝑠
(1.31) 𝜎𝑐
(1.32) 𝜎𝑠 = 𝜀𝑐𝑠𝐸𝑠 𝜌 1 + 𝑛𝜌 𝜌 1 + 𝑛𝜌
40
Có thể nhận thấy, khi bê tông bị co ngót thì hàm lượng cốt thép trong kết cấu
bê tông cốt thép tăng sẽ dẫn đến ứng suất kéo trong bê tông tăng → tăng khả năng
gây nứt trong kết cấu. Như vậy với kết cấu bê tông cốt thép, để hạn chế tình trạng
nứt trên kết cấu do biến dạng co ngót của bê tông gây ra, việc lựa chọn hàm lượng
cốt thép một cách hợp lý là rất cần thiết.
1.10.2. Ảnh hưởng của cốt thép đến ứng suất trong kết cấu bê tông ngay
sau khi bê tông nứt
Trên Hình 1.12 trình bày mô hình tính toán kết cấu bê tông cốt thép bị nứt
do biến dạng co ngót.
a. Ngay trước khi vết nứt đầu tiên xảy ra
b. Ngay sau khi vết nứt đầu tiên xảy ra
c. Phân bố ứng suất trong bê tông
d. Phân bố ứng suất trong cốt thép
Hình 1.12. Sơ đồ tính kết cấu bê tông cốt thép sau khi bị nứt do biến dạng co
ngót (Gilbert 2001) [48]
41
Xét ứng suất của bê tông và cốt thép ở trong vùng 1 (Region 1).
; 𝑛 = Cho thấy: 𝜌 = 𝐴𝑠 𝐴𝑐 𝐸𝑠 𝐸𝑐
(1.33) 𝑠0 = 𝑑𝑏 10𝜌
(1.34) 𝐶1 =
(1.35) 𝑁𝑐𝑟 = 2𝑠0 3𝐿 − 2𝑠0 𝑛𝜌𝑓𝑡𝐴𝑐 𝐶1 + 𝑛𝜌(1 + 𝐶1)
Từ công thức (1.34) và (1.35)
(1.36) 𝜎𝑠1 = = −𝐶1 𝑁𝑐𝑟 𝐴𝑠 𝑁𝑐𝑟 𝐴𝑠
𝑡 =
(1.37) = 𝜎𝑐 −2𝑠0 3𝐿 − 2𝑠0 𝑁𝑐𝑟 − 𝜎𝑠1𝐴𝑠 𝐴𝑐 𝑁𝑐𝑟(1 + 𝐶1) 𝐴𝑐
Tính được ứng suất trong cốt thép và bê tông như sau:
(1.38) 𝜎𝑠1 =
𝑡 =
(1.39) 𝜎𝑐
−𝑛𝑑𝑏𝑓𝑡 𝑑𝑏 + 15𝑛𝐿𝜌2 15𝑛𝐿𝜌2𝑓𝑡 15𝑛𝐿𝜌2 + 𝑑𝑏 Với:
L : Chiều dài cấu kiện;
: Đường kính cốt thép; db
: Cường độ chịu kéo của bê tông. ft
Từ công thức (1.39) nhận thấy, với một cấp độ bền bê tông, ứng suất kéo do
co ngót trong bê tông phụ thuộc vào các yếu tố là hàm lượng cốt thép ; Chiều dài
cấu kiện L, và đường kính cốt thép db.
1.10.3. Ảnh hưởng của cốt sợi thép trong kết cấu bê tông cốt sợi thép
1.10.3.1. Vật liệu sợi thép và bê tông cốt sợi thép
Bê tông cốt sợi được định nghĩa như là một hỗn hợp gồm 02 phần chính: hỗn
hợp bê tông và vật liệu sợi. Trong đó các tính chất cơ bản của vật liệu bê tông vẫn
được đảm bảo và cốt sợi được xem như vật liệu gia cường trong hỗn hợp bê tông.
42
Vật liệu bê tông sử dụng chế tạo bê tông cốt sợi có cấp phối vật liệu chế tạo như bê
tông thông thường. Tuy nhiên để đảm bảo đặc tính lưu động của hỗn hợp (giảm khi
có mặt của cốt sợi), thường sử dụng cốt liệu đá có kích thước nhỏ hơn thông
thường, tăng hàm lượng xi măng khi chế tạo bê tông.
Hình 1.13. Hình ảnh chế tạo bê tông cốt sợi thép
Sợi thép được sử dụng phổ biến trong gia cường bê tông thường có chiều dài
thay đổi trong khoảng 6 mm đến 80 mm và diện tích mặt cắt ngang từ 0.1 mm2
đến 1.5 mm2. Cường độ chịu kéo trung bình của sợi thép cao, từ 300 MPa đến
2400 MPa. Tiết diện ngang của sợi thép là hình tròn hoặc chữ nhật.
Thông thường trong kết cấu bê tông, tỷ lệ phần trăm theo khối lượng của sợi
thép sử dụng có thể lên đến 2%. Một số nghiên cứu cho thấy khi tỷ lệ phần trăm sợi
thép vượt quá giá trị trên sẽ giảm đáng kể tính lưu động của hỗn hợp bê tông. Một
số dạng sợi thép được chế tạo và sử dụng hiện nay được trình bày trên Hình 1.14a
và Hình 1.14b.
a. Dạng gấp khúc b. Dạng xoắn c. Dạng lượn sóng
Hình 1.14a. Một số dạng sợi thép được chế tạo và sử dụng hiện nay
43
d. Dạng thẳng e. Dạng có móc hai đầu f. Dạng lượn sóng
Hình 1.14b. Một số dạng sợi thép được chế tạo và sử dụng hiện nay
1.10.3.2. Ứng dụng bê tông cốt sợi thép trong lĩnh vực xây dựng
Bê tông cốt sợi thép đã được sử dụng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới,
trong các công trình giao thông, công trình dân dụng. Thực tế bê tông cốt sợi được
nghiên cứu từ những năm 1960. Đi đầu với các công trình nghiên cứu là các nước
như Na Uy, Thụy Điển, Cộng hòa liên bang Đức là nước sử dụng cốt sợi rất phổ
biến, với khoảng 1.000 tấn - 1.200 tấn cốt sợi từ năm 1989 tới nay. Trong thập kỷ
80, ở Canada có hơn 20 dự án sử dụng bê tông cốt sợi thép để gia cố các tuy nen. Ở
Thụy Điển có trên 80% vỏ tuy nen được gia cố bằng bê tông phun sợi thép, còn ở
Mỹ tính từ đầu thập kỷ 1990 tới nay mỗi năm tiêu thụ khoảng 80.000 tấn sợi thép
để sản xuất bê tông cốt sợi thép tức là khoảng 1.000.000 m3 bê tông cốt sợi thép
được sản xuất hàng năm. Tính từ năm 1991, đã có hơn 1 triệu m² sàn nhà công
nghiệp sử dụng bê tông cốt sợi thép chứng tỏ loại bê tông mới này có hiệu quả kinh
tế cao hơn nhiều so với sàn làm bằng bê tông thông thường. Riêng đối với ngành
xây dựng cơ bản nói chung và ngành xây dựng cầu đường và dân dụng nói riêng ở
Việt Nam thì đây là một vấn đề khá mới mẻ.
1.10.3.3. Ứng dụng cốt sợi thép trong việc hạn chế nứt trên kết cấu bê tông
cốt sợi thép
Sự tham gia của các sợi thép cải thiện đáng kể cường độ kéo, hạn chế vết nứt
và tăng độ bền của bê tông. Trong 40 năm qua, những nỗ lực sâu rộng đã được dành
cho việc nghiên cứu ảnh hưởng của việc kết hợp sợi thép với các tính chất cơ học
của bê tông (Tadepalli, Mo, Hsu, 2013) [77] cũng như hiệu quả của sợi thép khi gia
cố trong các kết cấu bê tông (Sahoo và Sharma, 2014) [73]. Việc sử dụng sợi thép
44
ngắn và rời rạc đã được thiết lập như là cốt thép làm tăng khả năng chống nứt của
vật liệu bê tông thường. Các sợi thép đã đóng vai trò chủ yếu làm tăng khả năng
chống lại tác động, mài mòn và lan truyền vết nứt (Anant Parghi, Modhera, 2008)
[27]; (Gustavo, 2006) [49].
Các dạng sợi thép được sử dụng chủ yếu nhằm hạn chế độ mở rộng vết nứt
xuất hiện sớm trên kết cấu do nguyên nhân co ngót, Nguyễn Hoàng Giang (2016)
[6]. Sử dụng sợi thép gia cường cho bê tông giúp tăng cường khả năng làm việc của
kết cấu trong giai đoạn sau nứt, Barros và Figueiras (1998) [31]. Bê tông sợi thép
lúc này có tính dẻo cao hơn bê tông thường. Điều này là nhờ khả năng truyền tải
trọng từ vị trí vết nứt sang các vị trí lân cận qua sợi thép, giúp hạn chế độ mở rộng
vết nứt và khả năng làm việc của kết cấu. Nguyễn Hoàng Giang (2015) [5] đã tiến
hành nghiên cứu ứng dụng của bê tông sợi thép nhằm hạn chế độ mở rộng vết nứt
với cấu kiện dầm bê tông. Shende, Pande, Gulfam Pathan (2012) [74] thí nghiệm
các mẫu bê tông sợi thép mác M40 và cho thấy khi sợi thép tăng hàm lượng, cường
độ chịu nén, uốn, cắt của bê tông sợi thép cũng tăng
Các nghiên cứu [5], [6], cho thấy sợi thép có khả năng hấp thụ năng lượng tại
các vị trí nứt của bê tông làm hạn chế độ mở rộng của vết nứt. Điều này được lý giải
là cốt sợi thép cường độ cao được trộn đều trong bê tông, với hình dạng đặc biệt của
sợi thép được bẻ móc 2 đầu nên liên kết tốt các ma trận hỗn hợp bê tông đã hạn chế
rất tốt biến dạng trong bê tông và truyền ứng suất trong bê tông, do cơ chế cài vào
nhau giữa ma trận hỗn hợp bê tông và sợi thép. Khi chịu biến dạng do co ngót của
bê tông cốt sợi thép, bê tông biến dạng còn phải chịu thêm lực để kéo tuột sợi ra
khỏi hỗn hợp, do cơ chế cài vào nhau giữa ma trận hỗn hợp bê tông và sợi thép làm
giảm được biến dạng trong bê tông. Khi bê tông bị biến dạng thì các sợi này có xu
hướng cản trở biến dạng trong bê tông, một lực chống tuột sợi khỏi bê tông sinh ra
do ma sát giữa sợi và bê tông sẽ xuất hiện, kéo các thớ bê tông lại với nhau từ đó
hạn chế co ngót trong bê tông.
45
1.11. Kết luận Chương 1
Các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu về biến dạng co ngót của bê
tông trong khoảng thời gian dài và đạt được nhiều kết quả quan trọng.
Biểu diễn biến dạng co ngót của bê tông bằng các mô hình toán học là hoàn
toàn phù hợp và đã được áp dụng trong các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành trên thế
giới. Tuy nhiên do đặc thù của biến dạng co ngót của bê tông diễn ra trong thời gian
dài với rất nhiều các thông số ảnh hưởng nên các mô hình toán học biểu diễn chúng
thường phức tạp.
Qua việc phân tích các mô hình toán học biểu diễn biến dạng co ngót nêu
trên có thể nhận thấy các thông số chính ảnh hưởng đến biến dạng co ngót của vật
liệu bê tông bao gồm: Cấp phối của vật liệu bê tông (loại xi măng, tỷ lệ hạt mịn, tỷ
lệ nước trên xi măng...), hình dạng kích thước của kết cấu, độ ẩm tương đối của môi
trường. Việc lựa chọn một thành phần cấp phối vật liệu hợp lý sẽ có vai trò quan
trọng trong việc hạn chế biến dạng co ngót của vật liệu bê tông.
Với biến dạng co ngót của bê tông thì yếu tố độ ẩm tương đối của môi trường
(RH) là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất. Khi sự chênh lệch nhiệt độ không lớn thì ảnh
hưởng của yếu tố biến dạng nhiệt không đáng kể và hầu như không ảnh hưởng đến
kết quả đo biến dạng co ngót. Trong phạm vi nghiên cứu, sẽ tiến hành thí nghiệm
trong Phòng thí nghiệm chuẩn (có nhiệt độ hầu như không đổi) nên biến dạng nhiệt
sẽ bỏ qua và không xét đến.
Dưới tác dụng của biến dạng co ngót trong cấu kiện BTCT, bê tông sẽ chịu
tác dụng của ứng suất kéo (có giá trị phụ thuộc vào giá trị biến dạng co ngót) và cốt
thép sẽ chịu ứng suất nén. Cốt thép không có tác dụng ngăn cản vết nứt do biến
dạng co ngót gây ra mà nó tham gia vào việc hạn chế sự mở rộng của vết nứt.
Trong các kết cấu bê tông cốt thép, vai trò của cốt thép có tác dụng hạn chế
sự phát triển vết nứt. Hiện nay những nghiên cứu về ảnh hưởng của cốt thép đến
sự phát triển của vết nứt dưới tác dụng của tải trọng cơ học đã được làm sáng tỏ
qua rất nhiều nghiên cứu ở nước ngoài và cả ở nước ta. Tuy nhiên đối với vết nứt
do biến dạng co ngót, những nghiên cứu liên quan ở Việt Nam còn rất hạn chế.
46
Hiện nay ở Gia Lai việc nghiên cứu về biến dạng co ngót của bê tông chưa
được quan tâm, thậm chí chưa có nghiên cứu nào về vấn đề này. Gia Lai là vùng khí
hậu đặc trưng của Tây Nguyên có độ ẩm trung bình năm rất lớn và biên độ dao
động độ ẩm trong ngày cao, đặc biệt là về mùa khô. Nứt do co ngót trong kết cấu bê
tông là khá phổ biến tại Gia Lai. Việc chọn môi trường khí hậu tại Gia Lai để tiến
hành nghiên cứu biến dạng co ngót của bê tông là hết sức cần thiết, nhằm hạn chế
biến dạng này và đề xuất các kiến nghị trong quá trình thiết kế, thi công, bảo dưỡng
kết cấu bê tông tại địa phương.
47
CHƯƠNG 2
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM BIẾN DẠNG CO NGÓT
CỦA BÊ TÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU TẠI GIA LAI
2.1. Giới thiệu
Chương 2 trình bày nghiên cứu thí nghiệm với các nội dung chủ yếu sau: Thí
nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi theo thời gian của bê
tông thường và bê tông cốt sợi thép trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại
Gia Lai; Thí nghiệm đo biến dạng co ngót theo thời gian và độ hao khối lượng của
các mẫu bê tông thường, bê tông cốt sợi thép và bê tông cốt thép trong điều kiện khí
hậu chuẩn và trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai; Thí nghiệm
xác định khả năng hạn chế nứt bê tông do biến dạng co ngót bằng cách sử dụng bê
tông thường và bê tông cốt sợi thép bằng thí nghiệm Vòng kiềm chế (Restrained
Ring Test).
2.2. Đặc trưng khí hậu tại Gia Lai
Gia Lai có khí hậu nhiệt đới gió mùa Cao Nguyên, một năm có hai mùa:
Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 và kết thúc vào tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến
tháng 4 năm sau. Vùng Tây Trường Sơn có lượng mưa trung bình từ 2.200 mm đến
2.500 mm, vùng Đông Trường Sơn từ 1.200 mm đến 1.750 mm.
2.2.1. Điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai (ĐKC)
Theo số đo chuẩn trung bình của Trạm đo tại Thành phố Pleiku thuộc Đài
khí tượng Thủy văn Khu vực Tây Nguyên thì nhiệt độ trung bình năm là 230C-270C
[Bảng PL1.1] và độ ẩm trung bình năm là 70%-80% [Bảng PL1.2] được trình bày
trên Hình 2.1, 2.2, 2.3, 2.4. Từ đó, lựa chọn dải nhiệt độ 25±20C và độ ẩm 75±5%
là nhiệt độ và độ ẩm trung bình đặc trưng cho điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai
để thí nghiệm. Điều kiện khí hậu chuẩn được cài đặt trong Tủ khí hậu và Tủ khí hậu
được đặt trong Phòng thí nghiệm chuẩn.
48
Hình 2.1. Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm của tỉnh Gia Lai năm 2015
Hình 2.2. Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm của tỉnh Gia Lai năm 2016
Hình 2.3. Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm của tỉnh Gia Lai năm 2017
49
Hình 2.4. Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm của tỉnh Gia Lai năm 2018
2.2.2. Điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai (ĐKTN)
Nhiệt độ và độ ẩm của môi trường trong Phòng thí nghiệm môi trường được
theo dõi hàng ngày trong suốt quá trình làm thí nghiệm. Sự dao động nhiệt độ và độ
ẩm môi trường được trình bày trên Hình 2.5. Trong đó, nhiệt độ dao động từ
22.50C-31.50C [Bảng Phụ lục 2] và độ ẩm dao động từ 51%-89% [Bảng Phụ lục 2].
Hình 2.5. Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi
trường tại Gia Lai (Phòng thí nghiệm môi trường)
50
2.3. Mục đích thí nghiệm
Trên cơ sở bộ số liệu thí nghiệm được thu thập tiến hành phân tích, đánh giá
và đề xuất:
Đề xuất các hệ số thực nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén và mô đun
đàn hồi của bê tông thường và bê tông cốt sợi thép theo thời gian trong điều kiện
khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai;
Đề xuất các hệ số thực nghiệm dự báo biến dạng co ngót của bê tông theo
thời gian từ kết quả thí nghiệm theo Tiêu chuẩn Nga GOST 24544-81 [85] trong
điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai;
Đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ nước trên xi măng đến biến dạng co ngót của
mẫu bê tông thường, bê tông cốt sợi thép và bê tông cốt thép trong điều kiện khí
hậu chuẩn tại Gia Lai;
Đánh giá sự phát triển biến dạng co ngót của mẫu bê tông thường, bê tông
cốt sợi thép và mẫu bê tông cốt thép trong điều kiện khí hậu chuẩn và trong điều
kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai;
Đánh giá việc hạn chế nứt do biến dạng co ngót của bê tông khi có sự tham
gia của cốt sợi thép và cốt thép.
2.4. Nội dung thí nghiệm
2.4.1. Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đối chứng của bê tông
thường ở 28 ngày tuổi
Trong phạm vi nghiên cứu của Luận án, các tổ mẫu bê tông thí nghiệm có
cấp độ bền B22.5 (Mác 300#). Nội dung thí nghiệm này là xác định cường độ chịu
nén đối chứng của bê tông thường ở 28 ngày tuổi. Khi cường độ chịu nén trên mẫu
đối chứng đạt cường độ trong phạm vi nghiên cứu, sử dụng cấp phối đúc mẫu bê
tông đối chứng để tiến hành đúc hàng loạt tổ mẫu thí nghiệm đo co ngót và các thí
nghiệm khác.
Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đối chứng của bê tông thường được
tiến hành trên 03 tổ mẫu bê tông thường tương ứng với 3 cấp phối tỷ lệ nước trên xi
măng lần lượt bằng 0.40, 0.45, 0.50 và có cấp phối chế tạo như trình bày trong
51
Bảng 2.2. Mỗi tổ mẫu bao gồm 03 mẫu cơ bản.
Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đối chứng của bê tông thường trên
mẫu chuẩn hình lập phương có kích thước 15x15x15 cm và được xác định theo Tiêu
chuẩn TCVN 3118:1993 [15]. Các tổ mẫu được lưu trữ và thí nghiệm tại Phòng thí
nghiệm LAS-XD 25 - Trung tâm Giám định Chất lượng Xây dựng Gia Lai thuộc Sở
Xây dựng tỉnh Gia Lai.
2.4.2. Thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi
theo thời gian của bê tông
Thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi của bê
tông theo thời gian được xác định trong vòng 364 ngày tuổi, chia làm 7 lần xác
định: 7 ngày tuổi, 28 ngày tuổi, 60 ngày tuổi, 90 ngày tuổi, 180 ngày tuổi, 270 ngày
tuổi và 364 ngày tuổi.
Thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi theo thời
gian của bê tông được tiến hành trên 42 tổ mẫu có cấp phối chế tạo như trình bày
trong Bảng 2.2. Trong đó 21 tổ mẫu bê tông thường và 21 tổ mẫu bê tông cốt sợi
thép tương ứng với 3 cấp phối tỷ lệ nước trên xi măng lần lượt bằng 0.40, 0.45,
0.50. Mỗi tổ mẫu bao gồm 03 mẫu cơ bản.
Mẫu thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi theo
thời gian là mẫu hình trụ tròn có kích thước 15x30 cm và được xác định theo Tiêu
chuẩn TCVN 5276:1993 [16]. Các tổ mẫu được lưu trữ trong Phòng thí nghiệm
LAS-XD 25 - Trung tâm Giám định Chất lượng Xây dựng Gia Lai thuộc Sở Xây
dựng tỉnh Gia Lai.
2.4.3. Thí nghiệm đo biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông
Thí nghiệm đo biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông được thực hiện
trong vòng 364 ngày đo, với các số đo được tính từ lần đo đầu tiên, sau 1, 2, 3, 4, 5,
6, 7, 14 ngày và sau đó 7 ngày cho một lần đến khi kết thúc ở 364 ngày.
Thí nghiệm đo biến dạng co ngót của bê tông được tiến hành trên 18 tổ mẫu
cho điều kiện khí hậu chuẩn và điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường, có cấp phối
chế tạo như trình bày trong Bảng 2.2. Trong đó 06 tổ mẫu bê tông thường, 06 tổ
52
mẫu bê tông cốt sợi thép và 06 tổ mẫu bê tông cốt thép tương ứng với 3 cấp phối có
tỷ lệ nước trên xi măng lần lượt bằng 0.40, 0.45, 0.50. Mỗi tổ mẫu bao gồm 03 mẫu
cơ bản.
Mẫu thí nghiệm đo biến dạng co ngót là mẫu hình lăng trụ có kích thước
10x10x40 cm và được đo theo Tiêu chuẩn TCVN 3117:1993 [14].
Trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai, các tổ mẫu được lưu trữ và thí
nghiệm trong Tủ khí hậu khống chế nhiệt độ trung bình 25±20C và độ ẩm 75±5%
trong suốt thời gian thí nghiệm. Tủ khí hậu này được đặt trong Phòng thí nghiệm
chuẩn khống chế nhiệt độ trong phòng từ 230C-250C và độ ẩm 70%-74% bởi hệ
thống điều hòa trong suốt thời gian thí nghiệm. Tủ khí hậu và Phòng thí nghiệm
chuẩn đặt tại Phòng thí nghiệm LAS-XD 25 - Trung tâm Giám định Chất lượng
Xây dựng Gia Lai thuộc Sở Xây dựng tỉnh Gia Lai.
Trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai, các tổ mẫu được
lưu trữ tại Phòng thí nghiệm môi trường có gắn thiết bị đo nhiệt độ và độ ẩm trong
phòng. Mỗi lần thí nghiệm đo, nhiệt độ và độ ẩm đều được ghi lại cụ thể. Phòng thí
nghiệm môi trường đặt tại Phòng thí nghiệm LAS-XD 25 - Trung tâm Giám định
Chất lượng Xây dựng Gia Lai thuộc Sở Xây dựng tỉnh Gia Lai.
2.4.4. Thí nghiệm đo co ngót hạn chế của bê tông bằng Vòng kiềm chế
(Restrained Ring Test)
Thí nghiệm đo co ngót hạn chế của bê tông bằng Vòng kiềm chế (Restrained
Ring Test) được xác định thông qua 02 Tenzomets điện trở (Strain-gages) được gắn
vào mặt trong của vành tròn thép để đo mức độ biến dạng của vành thép và 02
Tenzomets điện trở này được nối vào Hộp đo P3, tự động ghi lại thời điểm xuất
hiện vết nứt đầu tiên và thời gian nứt của các vết nứt tiếp theo của bê tông trên vành
tròn thép qua thẻ từ gắn vào Hộp P3. Khi bê tông trên vành tròn thép (Vòng kiềm
chế) xảy ra biến dạng co ngót, biến dạng này sẽ tạo áp lực nén lên vành tròn thép,
gây ra biến dạng lên vành thép. Biến dạng của vành bê tông càng cao thì biến dạng
trên vành thép càng lớn. Quá trình thí nghiệm đo biến dạng của vành tròn thép là đo
53
biến dạng của bê tông trên vành thép.
Thí nghiệm đo co ngót hạn chế của bê tông bằng Vòng kiềm chế (Restrained
Ring Test) được tiến hành trên 04 mẫu có cấp phối chế tạo như trình bày trong
Bảng 2.2. Trong đó 02 mẫu bê tông thường, 02 mẫu bê tông cốt sợi thép tương ứng
với 1 cấp phối tỷ lệ nước trên xi măng bằng 0.40.
Mẫu thí nghiệm đo co ngót hạn chế của bê tông bằng Vòng kiềm chế
(Restrained Ring Test) có kích thước: Vành tròn bê tông có chiều dày 38 mm,
đường kính trong 330 mm, chiều cao 152 mm được đổ xung quanh một vành thép
tròn dày 12.5 mm, đường kính trong 305 mm và được đo đạc theo chỉ dẫn trong
Tiêu chuẩn ASTM C1581-04.05 [26]. Các mẫu được lưu trữ trong Phòng thí
nghiệm chuẩn (nhiệt độ 230C-250C và độ ẩm 70%-74%) trong suốt thời gian thí
nghiệm tại Phòng thí nghiệm LAS-XD 25 - Trung tâm Giám định Chất lượng Xây
dựng Gia Lai thuộc Sở Xây dựng tỉnh Gia Lai.
2.4.5. Lựa chọn tỷ lệ N/X, nhóm, tổ mẫu, thành phần cấp phối, thành phần
bê tông cốt sợi thép và bê tông cốt thép
2.4.5.1. Lựa chọn tỷ lệ N/X
Tỷ lệ N/X = 0.40, 0.45, 0.50 là tỷ lệ phổ biến với bê tông có cấp độ bền từ
B15 (Mác 200#) đến B30 (Mác 400#) ở Gia Lai và không sử dụng phụ gia. Thí
nghiệm lựa chọn các tỷ lệ N/X này để nghiên cứu.
2.4.5.2. Lựa chọn và ký hiệu các nhóm mẫu, tổ mẫu
Bảng 2.1. Ký hiệu các loại tổ mẫu tương ứng với tỷ lệ nước trên xi măng (N/X)
Các loại nhóm mẫu Tỷ lệ N/X
Ký hiệu tổ mẫu Tổ mẫu thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đối chứng của bê tông thường ở 28 ngày tuổi
Nhóm 1: Bê tông thường M1, M2, M3 Tương ứng với 3 cấp phối tỷ lệ N/X bằng 0.40, 0.45. 0.50
Tổ mẫu thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi theo thời gian của bê tông
MS1, MS2, MS3 Tương ứng với 3 cấp phối tỷ lệ N/X bằng 0.40, 0.45. 0.50 Nhóm 1: Bê tông thường Nhóm 2: Bê tông cốt sợi thép
54
Tỷ lệ N/X Các loại nhóm mẫu
Ký hiệu tổ mẫu Tổ mẫu thí nghiệm đo biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông M1, M2, M3
Tương ứng với 3 cấp phối tỷ lệ N/X bằng 0.40, 0.45. 0.50
Tương ứng với 1 cấp phối tỷ lệ N/X bằng 0.40 Nhóm 1: Bê tông thường Nhóm 2: Bê tông cốt sợi thép MS1, MS2, MS3 MT1, MT2, MT3 Nhóm 3: Bê tông cốt thép Tổ mẫu thí nghiệm đo co ngót hạn chế của bê tông bằng Vòng kiềm chế (Restrained Ring Test) M1 MS1 Nhóm 1: Bê tông thường Nhóm 2: Bê tông cốt sợi thép
2.4.5.3. Lựa chọn thành phần bê tông cốt sợi thép và bê tông cốt thép
Khi so sánh ảnh hưởng của cốt thép và cốt sợi thép đến biến dạng co ngót
của bê tông thường, lựa chọn tổ mẫu bê tông cốt sợi thép và tổ mẫu bê tông cốt thép
có độ cứng dọc trục EA xấp xỉ nhau.
Trong thí nghiệm lựa chọn mẫu bê tông cốt sợi thép có tỷ trọng cốt sợi thép
bằng 40 (kg/m3) (có tỷ lệ phần trăm theo khối lượng 1.6%) và mẫu bê tông cốt thép
có 1 thanh cốt thép 12 (hàm lượng 1.13%).
Theo công thức (1.27), diện tích tương đương của bê tông thường và bê tông
cốt thép của tiết diện chịu tác dụng dọc trục là:
𝐴𝑡đ = 𝐴𝑐 + 𝑛𝐴𝑠
Với: 𝑛 = 𝐸𝑠 𝐸𝑐
Trong đó:
: Diện tích tương đương; Atđ
: Diện tích bê tông; Ac
: Diện tích cốt thép; As
: Mô đun đàn hồi của bê tông; Ec
: Mô đun đàn hồi của thép. Es
Độ cứng dọc trục của tiết diện bê tông cốt thép là:
) 𝐸𝑐𝐴𝑡đ = 𝐸𝑐 𝐴𝑐 (1 + 𝑛 𝐸𝑐𝐴𝑡đ = 𝐸𝑐(𝐴𝑐 + 𝑛𝐴𝑠) 𝐴𝑠 𝐴𝑐
55
Với bê tông thường lựa chọn thí nghiệm có cấp độ bền B22.5:
𝑛 = = 6,24 𝐸𝑠 𝐸𝑐
Với mẫu thí nghiệm bê tông cốt thép 1 thanh 2 kích thước mẫu
10x10x40 cm:
= 1,13 (%) 𝐴𝑠 𝐴𝑐
Vậy: (2.1) 𝐸𝑐𝐴𝑡đ = 1,07 𝐸𝑐𝐴𝑐
Trong đó EcAc là độ cứng dọc trục của tiết diện bê tông không cốt thép.
Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy [80] mẫu bê tông cốt sợi thép với tỷ
trọng cốt sợi thép bằng 40 (kg/m3) có độ cứng dọc trục EcsAcs của mẫu bê tông cốt
sợi được tăng lên xấp xỉ 1,06 lần so với mẫu bê tông, ta có:
(2.2) 𝐸𝑐𝐴𝑡đ ≈ 𝐸𝑐𝑠𝐴𝑐𝑠
2.4.5.4. Lựa chọn thành phần cấp phối vật liệu
Thành phần cấp phối được lựa chọn theo kết quả tính toán từ thiết kế cấp
phối cơ bản của bê tông nặng thông thường theo quy định hiện hành của Việt Nam
về Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông các loại theo Quyết định số
778/1998/QĐ-BXD [3] về Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông các loại.
Bảng 2.2. Thành phần cấp phối vật liệu cho 1m3 bê tông
Cát vàng Nước Đá dăm 1x2 Cốt sợi thép Cốt thép 12 Tỷ lệ N/X Các Tổ mẫu
(thanh) (kg) (kg) (lít) Xi măng PCB40 (kg)
(kg) Nhóm 1: Bê tông thường (BTT)
166 187 208 1160 1140 1100 0.40 0.45 0.50 M1 M2 M3 415 415 415
726 690 675 Nhóm 2: Bê tông cốt sợi thép (BTCS) 726 690 675 1160 1140 1100 166 187 208 40 40 40 0.40 0.45 0.50 MS1 MS2 MS3 415 415 415
56
Cát vàng Nước Đá dăm 1x2 Cốt sợi thép Cốt thép 12 Các Tổ mẫu Tỷ lệ N/X
Xi măng PCB40 (kg) (kg) (kg) (lít) (kg) (thanh)
Nhóm 3: Bê tông 1 thanh cốt thép 12 (BTCT)
MT1 MT2 MT3 415 415 415 726 690 675 1160 1140 1100 166 187 208 1 1 1 0.40 0.45 0.50
2.5. Vật liệu dùng trong thí nghiệm, chế tạo mẫu, đúc mẫu và bảo dưỡng
mẫu thí nghiệm
2.5.1. Vật liệu dùng trong thí nghiệm
a. Xi măng b. Đá dăm (1x2) c. Cát vàng
d. Nước e. Cốt sợi thép f. Cốt thép thanh 12
Hình 2.6. Vật liệu dùng trong thí nghiệm
2.5.1.1. Xi măng
Dùng Xi măng Nghi Sơn PCB40 là xi măng được sử dụng phổ biến ở Việt Nam
nói chung và Gia Lai nói riêng. Vật liệu xi măng được sử dụng trong thí nghiệm thỏa
mãn yêu cầu theo Tiêu chuẩn TCVN 6260:2009 [19]. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu
cơ lý được trình bày ở Bảng 2.3.
Bảng 2.3. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của xi măng
57
Các chỉ tiêu cơ lý STT Đơn vị thí nghiệm Tiêu chuẩn thí nghiệm
Yêu cầu kỹ thuật - g/cm3 Kết quả 3.10 TCVN 4030-2003 1 Khối lượng riêng
≤ 10 2 % 4.10 TCVN 4030-2003
4 Độ mịn (Lượng sót tích luỹ trên sàng 0.09 mm) 3 Lượng nước tiêu chuẩn Thời gian đông kết + Bắt đầu + Kết thúc 27.50 TCVN 6017-1995 TCVN 6017-1995
% Phút Phút mm
- ≥ 45 ≤ 420 ≤ 10 135 243 6.50 TCVN 6017-1995 TCVN 6016-2011
≥ 18 22.5 N/mm2 6 ≥ 40 45.0 5 Độ ổn định thể tích Cường độ nén + Cường độ chịu nén R3 ngày ± 45 phút + Cường độ chịu nén R28 ngày ± 8 h
2.5.1.2. Đá dăm (1x2)
Sử dụng loại đá dăm cỡ hạt lớn nhất 2 cm từ Mỏ đá Thăng Long - Thành phố
Pleiku - Tỉnh Gia Lai. Đá trước khi đem trộn trong hỗn hợp bê tông được rửa sạch
bằng nước sinh hoạt do thành phố Pleiku cung cấp. Sau đó được đem phơi khô hoặc
sấy khô và đóng gói trong bao ni lông bọc kín cất bảo quản trong Phòng thí nghiệm
LAS-XD 25 - Trung tâm Giám định Chất lượng Xây dựng Gia Lai thuộc Sở Xây
dựng tỉnh Gia Lai. Vật liệu đá dăm (1x2) được sử dụng trong thí nghiệm thỏa mãn
yêu cầu theo Tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 [18]. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ
lý được trình bày ở Bảng 2.4.
Bảng 2.4. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của đá dăm (1x2)
STT Đơn vị Kết quả Tiêu chuẩn thí nghiệm Các chỉ tiêu cơ lý thí nghiệm
1 Khối lượng riêng 2 Khối lượng thể tích xốp 3 Độ ẩm 4 Hàm lượng hạt thoi dẹt 5 Hàm lượng bùn, bụi, sét 6 7 Los Angeles Thành phần hạt g/cm3 2.70 g/cm3 1.37 0.45 % 7.20 % 0.30 % % 10.88 Xem hình 2.7 TCVN 7572-4:2006 TCVN 7572-6:2006 TCVN 7572-7:2006 TCVN 7572-13:2006 TCVN 7572-8:2006 TCVN 7572-12:2006 TCVN 7572-2:2006
58
Hình 2.7. Biểu đồ xác định phạm vi cho phép thành phần hạt của đá dăm (1x2)
2.5.1.3. Cát vàng
Sử dụng loại cát có cỡ hạt lớn nhất bằng 5 mm từ Sông Đăk Bla - Thành phố
Kon Tum - Tỉnh Kon Tum. Cát trước khi đem trộn trong hỗn hợp bê tông được rửa
sạch bằng nước sinh hoạt do thành phố Pleiku cung cấp. Sau đó được đem phơi khô
hoặc sấy khô và đóng gói trong bao ni lông bọc kín cất bảo quản trong Phòng thí
nghiệm LAS-XD 25 - Trung tâm Giám định Chất lượng Xây dựng Gia Lai thuộc Sở
Xây dựng tỉnh Gia Lai. Vật liệu cát vàng được sử dụng trong thí nghiệm thỏa mãn
yêu cầu theo Tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 [18]. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ
lý được trình bày ở Bảng 2.5.
Bảng 2.5. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của cát vàng
STT Các chỉ tiêu cơ lý thí nghiệm
1 Khối lượng riêng 2 Khối lượng thể tích xốp 3 Độ ẩm 4 Mô đun độ lớn 5 Hàm lượng bùn, bụi, sét 6 Thành phần hạt Đơn Kết vị quả g/cm3 2.65 g/cm3 1.40 % 0.45 mm 2.85 0.42 % Xem hình 2.8 Tiêu chuẩn thí nghiệm TCVN 7572-4:2006 TCVN 7572-6:2006 TCVN 7572-7:2006 TCVN 7572-2:2006 TCVN 7572-8:2006 TCVN 7572-2:2006
59
Hình 2.8. Biểu đồ xác định phạm vi cho phép thành phần hạt của cát vàng
2.5.1.4. Nước
Sử dụng trong hỗn hợp bê tông trộn cũng như để rửa cốt liệu dùng trong thí
nghiệm là nước sinh hoạt do thành phố Pleiku cung cấp. Nước được sử dụng trong thí
nghiệm thỏa mãn yêu cầu theo Tiêu chuẩn TCVN 4506:2012 [20]. Kết quả thí
nghiệm các chỉ tiêu cơ lý được trình bày ở Bảng 2.6.
Bảng 2.6. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của nước
STT Kết quả Các chỉ tiêu cơ lý thí nghiệm Tiêu chuẩn thí nghiệm Yêu cầu kỹ thuật
1 Màu sắc
cảm quan Không có mùi vị lạ 2 Váng dầu mỡ
Đơn vị Mức độ Mức độ Độ
Không màu Quan sát bằng mắt, Không váng 3 Độ Ph 5.8 4 Hàm lượng ion CL- mg/l 130.5 TCVN 6492:2011 4.0 ≤ Ph ≤ 12.5 TCVN 6194:1996 ≤ 250
2-
mg/l 155.4 TCVN 6200:1996 ≤ 250 5 Hàm lượng ion Sunfat SO4
2.5.1.5. Cốt sợi thép
Vật liệu sợi thép được sử dụng trong thí nghiệm do Tập đoàn Maccaferri sản
xuất và Công ty Cổ phần Getecco phân phối ở Việt Nam. Trên Hình 2.6 giới thiệu
hình ảnh sợi thép sử dụng trong thí nghiệm. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý
60
được trình bày ở Bảng 2.7.
Bảng 2.7. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của cốt sợi thép
Loại
FF3 Đường kính D (mm) 0.75 Chiều dài L (mm) 50 Tỷ lệ L/D 67 Cường độ chịu kéo của sợi thép > 1100 Độ dãn dài tại điểm đứt (%) < 4
2.5.1.6. Cốt thép thanh 12
Vật liệu cốt thép thanh 12 được sử dụng trong nghiên cứu do Công ty cổ
phần sản xuất thép Việt Mỹ sản xuất. Trên Hình 2.6 giới thiệu hình ảnh cốt
thép 12 sử dụng trong thí nghiệm. Cốt thép được sử dụng trong thí nghiệm thỏa
mãn yêu cầu theo Tiêu chuẩn TCVN 197-1:2014 [21]. Kết quả thí nghiệm các chỉ
tiêu cơ lý được trình bày ở Bảng 2.8.
Bảng 2.8. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của cốt thép
Loại Đường kính
D (mm) Lực kéo đứt (kN) Giới hạn bền (N/mm2) Mô đun đàn hồi (MPa)
Lực kéo chảy (kN) 38.1 Giới hạn chảy (N/mm2) 338.1 CIII 12 56.7 502.1 200000 Độ dãn dài tương đối sau khi đứt (%) 25
2.5.2. Công tác chế tạo mẫu thí nghiệm
Tương ứng với mỗi cấp phối bê tông (có tỷ lệ N/X lần lượt bằng 0.40, 0.45,
0.50), mỗi tổ mẫu chế tạo 03 mẫu cơ bản. Các tổ mẫu chế tạo thí nghiệm gồm: Các
tổ mẫu chế tạo để thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đối chứng; Các tổ mẫu
chế tạo để thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi theo
thời gian của bê tông; Các tổ mẫu chế tạo để thí nghiệm đo biến dạng co ngót theo
thời gian của bê tông; Các tổ mẫu chế tạo để thí nghiệm đo co ngót hạn chế của bê
tông bằng Vòng kiềm chế (Restrained Ring Test).
Quá trình chế tạo mẫu tiến hành theo quy định tại Mục 3.7 Tiêu chuẩn
TCVN 3015:1993 [17].
2.5.2.1. Mẫu thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đối chứng của bê tông
Mẫu thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đối chứng của bê tông thường là
mẫu chuẩn hình lập phương có kích thước 15x15x15 cm, được chế tạo theo Tiêu
61
chuẩn TCVN 3015:1993 [17].
Khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm là mẫu hình lập phương có kích thước
15x15x15 cm như sau:
Hình 2.9. Kích thước khuôn chế tạo Hình 2.10. Khuôn chế tạo mẫu thí
mẫu thí nghiệm cường độ chịu nén đối nghiệm cường độ chịu nén đối chứng
chứng của bê tông của bê tông
2.5.2.2. Mẫu thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi
theo thời gian của bê tông
Mẫu thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi theo
thời gian của bê tông thường và bê tông cốt sợi thép là mẫu hình trụ tròn có kích
thước 15x30 cm, được chế tạo theo Tiêu chuẩn TCVN 3015:1993 [17].
Khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm là mẫu hình trụ tròn có kích thước 15x30 cm
như sau:
62
Hình 2.11. Kích thước khuôn chế tạo Hình 2.12. Khuôn chế tạo mẫu thí
mẫu thí nghiệm cường độ chịu nén nghiệm cường độ chịu nén và mô đun
và mô đun đàn hồi của bê tông đàn hồi của bê tông
2.5.2.3. Mẫu thí nghiệm đo biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông
Mẫu thí nghiệm có dạng hình lăng trụ, kích thước 10x10x40 cm được chế tạo
kích thước theo chỉ dẫn trong Tiêu chuẩn TCVN 3117:1993 [14]. Mẫu được chế tạo
trong khuôn kín, không thấm nước, không gây phản ứng với xi măng, bề mặt khuôn
chế tạo mẫu được bôi chất chống dính. Trên hai mặt mẫu tiếp giáp với thành đứng
của khuôn có gắn các chốt phục vụ công tác đo đạc, các chốt này được gắn vào
khuôn chế tạo trước khi đổ bê tông đảm bảo khoảng cách thông thủy giữa các chốt
là 300 mm. Các chốt đo bằng thép không gỉ được bố trí cân đối trên hai đường
trung bình của hai mặt mẫu. Sau khi đổ bê tông các chốt này được kiểm tra lại đảm
bảo khoảng cách thông thủy của các chốt trên hai mặt mẫu không đổi là 300 mm.
Các mẫu bê tông thí nghiệm được chế tạo theo tổ mẫu, mỗi tổ mẫu bao gồm 03 mẫu
ứng với mỗi cấp phối bê tông.
Khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm đo biến dạng co ngót của bê tông thường, bê
tông cốt sợi thép và bê tông cốt thép là mẫu hình lăng trụ có kích thước là 10x10x40
cm như sau:
63
Hình 2.13. Kích thước khuôn chế tạo Hình 2.14. Khuôn chế tạo mẫu thí
mẫu thí nghiệm đo co ngót của bê nghiệm đo co ngót của bê tông
tông thường và bê tông cốt sợi thép thường và bê tông cốt sợi thép
Hình 2.15. Kích thước khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm đo co ngót của bê tông
cốt thép
Hình 2.16. Khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm đo co ngót của bê tông cốt thép
Đối với mẫu bê tông cốt thép dùng cốt thép 12 một thanh đặt giữa mẫu bê
tông (hàm lượng cốt thép 1.13%).
2.5.2.4. Mẫu thí nghiệm đo co ngót hạn chế của bê tông bằng Vòng kiềm chế
(Restrained Ring Test)
Mẫu thí nghiệm được trình bày trên Hình 2.17. Vành tròn bê tông có kích
thước chiều dày 38 mm, đường kính trong 330 mm, chiều cao 152 mm được đổ
xung quanh một vành thép tròn dày 12.5 mm, đường kính trong 305 mm. Bề mặt
trên của mẫu bê tông được phủ lớp Silicon để đảm bảo sự bay hơi nước diễn ra theo
bề mặt xung quanh của mẫu thí nghiệm. Ứng với mỗi cấp phối bê tông, tiến hành
64
thí nghiệm trên 02 mẫu thử.
Hình 2.17. Kích thước khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm đo co ngót hạn chế của
bê tông bằng Vòng kiềm chế (Restrained Ring Test)
Hình 2.18. Khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm đo co ngót hạn chế của bê tông bằng
Vòng kiềm chế (Restrained Ring Test)
65
Việc chế tạo mẫu tuân thủ yêu cầu quy định trong Tiêu chuẩn TCVN
3015:1993 [17]. Các vật liệu được sử dụng sẽ được cân đong đảm bảo sai số không
được vượt quá 1% đối với xi măng, nước trộn, 2% đối với cốt liệu. Hỗn hợp vật liệu
được trộn có chất lượng tương đương như trong điều kiện sản xuất thi công hiện
trường, cấp phối vật liệu thí nghiệm được trình bày ở Bảng 2.2.
2.5.3. Chuẩn bị đúc các loại tổ mẫu thí nghiệm
2.5.3.1. Các loại tổ mẫu thí nghiệm
a. Tổ mẫu thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đối chứng của bê tông
thường ở 28 ngày tuổi
Tổ mẫu hình lập phương, kích thước 15x15x15 cm.
Tổ mẫu thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đối chứng của bê tông
thường gồm có 03 tổ mẫu:
- Nhóm 1: Bê tông thường gồm có 03 tổ mẫu ký hiệu: M1, M2, M3 (tương
ứng với 3 cấp phối tỷ lệ N/X bằng 0.40, 0.45. 0.50). Mỗi tổ mẫu M1, M2, M3 lần
lượt có 03 mẫu cơ bản (ký hiệu: M1-1, M1-2, M1-3, M2-1, M2-2, M2-3, M3-1,
M3-2, M3-3).
b. Tổ mẫu thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi
theo thời gian của bê tông trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai
Tổ mẫu hình trụ tròn, kích thước 15x30 cm.
Tổ mẫu thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi
theo thời gian của bê tông gồm có 42 tổ mẫu:
- Nhóm 1: Bê tông thường gồm có 21 tổ mẫu ký hiệu: M1, M2, M3 (tương
ứng với 3 cấp phối tỷ lệ N/X bằng 0.40, 0.45. 0.50). Mỗi tổ mẫu M1, M2, M3 lần
lượt có 03 mẫu cơ bản (ký hiệu: M1-1, M1-2, M1-3, M2-1, M2-2, M2-3, M3-1,
M3-2, M3-3).
- Nhóm 2: Bê tông cốt sợi thép gồm có 21 tổ mẫu ký hiệu: MS1, MS2, MS3
(tương ứng với 3 cấp phối tỷ lệ N/X bằng 0.40, 0.45. 0.50). Mỗi tổ mẫu có 03 mẫu
cơ bản, chỉ số các mẫu cơ bản được ký hiệu như chỉ số các mẫu bê tông thường.
c. Tổ mẫu thí nghiệm đo biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông trong
66
điều kiện khí hậu chuẩn và điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai
Tổ mẫu hình lăng trụ, kích thước 10x10x40 cm.
Tổ mẫu thí nghiệm đo biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu
chuẩn tại Gia Lai gồm có 09 tổ mẫu:
- Nhóm 1: Bê tông thường gồm có 03 tổ mẫu ký hiệu: M1, M2, M3 (tương
ứng với 3 cấp phối tỷ lệ N/X bằng 0.40, 0.45. 0.50). Mỗi tổ mẫu M1, M2, M3 lần
lượt có 03 mẫu cơ bản (ký hiệu: M1-1, M1-2, M1-3, M2-1, M2-2, M2-3, M3-1,
M3-2, M3-3).
- Nhóm 2: Bê tông cốt sợi thép gồm có 03 tổ mẫu ký hiệu: MS1, MS2, MS3
(tương ứng với 3 cấp phối tỷ lệ N/X bằng 0.40, 0.45. 0.50). Mỗi tổ mẫu có 03 mẫu
cơ bản, chỉ số các mẫu cơ bản được ký hiệu như chỉ số các mẫu bê tông thường.
- Nhóm 3: Bê tông cốt thép gồm có 03 tổ mẫu ký hiệu: MT1, MT2, MT3
(tương ứng với 3 cấp phối tỷ lệ N/X bằng 0.40, 0.45. 0.50). Mỗi tổ mẫu có 03 mẫu
cơ bản, chỉ số các mẫu cơ bản được ký hiệu như chỉ số các mẫu bê tông thường.
Tổ mẫu thí nghiệm đo biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu
tự nhiên môi trường tại Gia Lai gồm có 09 tổ mẫu:
- Nhóm 1: Bê tông thường gồm có 03 tổ mẫu ký hiệu: M1, M2, M3 (tương
ứng với 3 cấp phối tỷ lệ N/X bằng 0.40, 0.45. 0.50). Mỗi tổ mẫu M1, M2, M3 lần
lượt có 03 mẫu cơ bản (ký hiệu: M1-1, M1-2, M1-3, M2-1, M2-2, M2-3, M3-1,
M3-2, M3-3).
- Nhóm 2: Bê tông cốt sợi thép gồm có 03 tổ mẫu ký hiệu: MS1, MS2, MS3
(tương ứng với 3 cấp phối tỷ lệ N/X bằng 0.40, 0.45. 0.50). Mỗi tổ mẫu có 03 mẫu
cơ bản, chỉ số các mẫu cơ bản được ký hiệu như chỉ số các mẫu bê tông thường.
- Nhóm 3: Bê tông cốt thép gồm có 03 tổ mẫu ký hiệu: MT1, MT2, MT3
(tương ứng với 3 cấp phối tỷ lệ N/X bằng 0.40, 0.45. 0.50). Mỗi tổ mẫu có 03 mẫu
cơ bản, chỉ số các mẫu cơ bản được ký hiệu như chỉ số các mẫu bê tông thường.
d. Tổ mẫu thí nghiệm đo co ngót hạn chế của bê tông bằng Vòng kiềm chế
(Restrained Ring Test) trong Phòng thí nghiệm chuẩn
Tổ mẫu thí nghiệm đo co ngót hạn chế của bê tông bằng Vòng kiềm chế
67
(Restrained Ring Test) gồm có 04 mẫu:
- Nhóm 1: Bê tông thường gồm có 02 mẫu ký hiệu: M1-1, M1-2 (tương ứng
với 1 cấp phối tỷ lệ N/X bằng 0.40).
- Nhóm 2: Bê tông cốt sợi thép gồm có 02 mẫu ký hiệu: MS1-1, MS1-2
(tương ứng với 1 cấp phối tỷ lệ N/X bằng 0.40).
2.5.3.2. Số lượng đúc các loại tổ mẫu thí nghiệm
Loại mẫu: Bê tông đá 1x2, cấp độ bền B22.5 (Mác 300#).
Bảng 2.9. Số lượng đúc các loại mẫu thí nghiệm
Số lượng mẫu
Các loại
Tổ mẫu
Mẫu thí nghiệm đo biến dạng co ngót của bê tông Mẫu thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đối chứng của bê tông Mẫu thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi theo thời gian của bê tông Mẫu thí nghiệm đo co ngót hạn chế của bê tông bằng Vòng kiềm chế (Restrained Ring Test)
Tỷ lệ nước trên xi măng bằng 0.40 (N/X = 0.40)
M1 3 6 2 42
MS1 0 6 2 42
MT1 0 6 0 0
Tổng cộng 3 18 4 84
Tỷ lệ nước trên xi măng bằng 0.45 (N/X = 0.45)
M2 3 6 0 42
MS2 0 6 0 42
MT2 0 6 0 0
Tổng cộng 3 18 0 84
Tỷ lệ nước trên xi măng bằng 0.50 (N/X = 0.50)
M3 3 6 0 42
MS3 0 6 0 42
MT3 0 6 0 0
Tổng cộng 3 18 0 84
Tổng cộng số lượng mẫu tối thiểu cần đúc: 319
68
2.5.4. Công tác tiến hành đúc mẫu thí nghiệm
Hình 2.19. Công tác tiến hành đúc mẫu thí nghiệm
Các viên mẫu sau khi chế tạo được dán giấy có ghi các thông số để phục vụ
công tác thí nghiệm sau này.
Hình 2.20. Mẫu thí nghiệm sau khi đúc
69
2.5.5. Công tác bảo dưỡng mẫu và lưu trữ mẫu thí nghiệm
2.5.5.1. Công tác bảo dưỡng mẫu thí nghiệm
Các mẫu thí nghiệm sau khi đúc bê tông được bảo dưỡng theo Tiêu chuẩn
TCVN 3117:1993 và TCVN 3015:1993 [14]; [17]. Các mẫu sau khi chế tạo. Các
mẫu thí nghiệm được tháo khuôn sau 24 giờ kể từ khi đúc bê tông và được bảo
dưỡng giữ ẩm 1 ngày, sau đó được đưa vào ngâm nước 2 ngày tiếp theo. Mẫu sẽ
được lau khô sau khi lấy khỏi thùng ngâm và đưa vào lưu giữ trong Tủ khí hậu
(Phòng thí nghiệm chuẩn) và Phòng thí nghiệm môi trường. Tiến hành đo lấy số
liệu đầu tiên. Mỗi 01 mẫu sau khi chế tạo được dán giấy có ghi các thông số để
phục vụ công tác thí nghiệm sau này.
2.5.5.2. Công tác lưu trữ mẫu thí nghiệm
a. Các mẫu thí nghiệm lưu trong Tủ khí hậu (Phòng thí nghiệm chuẩn)
Các tổ mẫu đo biến dạng co ngót kích thước 10x10x40 cm. Các tổ mẫu được
lưu trữ và thí nghiệm trong Tủ khí hậu khống chế nhiệt độ 25±20C và độ ẩm 75±5%
trong suốt thời gian thí nghiệm. Tủ khí hậu này được đặt trong Phòng thí nghiệm
chuẩn khống chế nhiệt độ trong phòng từ 230C-250C, độ ẩm 70%-74% bởi hệ thống
điều hòa trong suốt thời gian thí nghiệm. Tủ khí hậu và Phòng thí nghiệm chuẩn đặt
tại Phòng thí nghiệm LAS-XD 25 - Trung tâm Giám định Chất lượng Xây dựng Gia
Lai thuộc Sở Xây dựng tỉnh Gia Lai.
Hình 2.21. Công tác bảo dưỡng và lưu mẫu thí nghiệm trong Tủ khí hậu
70
b. Các mẫu thí nghiệm lưu trong Phòng thí nghiệm môi trường
Các tổ mẫu đo biến dạng co ngót kích thước 10x10x40 cm, các tổ mẫu đo
xác định giá trị cường độ và mô đun đàn hồi theo thời gian có kích thước hình trụ
tròn 15x30 cm. Các tổ mẫu được lưu trữ tại Phòng thí nghiệm có gắn thiết bị đo
nhiệt độ và độ ẩm trong phòng. Mỗi lần thí nghiệm đo, nhiệt độ và độ ẩm đều được
ghi lại cụ thể. Phòng thí nghiệm môi trường có dải nhiệt độ 22.50C-31.50C và dải độ
ẩm từ 51%-89% đặt tại Phòng thí nghiệm LAS-XD 25 - Trung tâm Giám định Chất
lượng Xây dựng Gia Lai thuộc Sở Xây dựng tỉnh Gia Lai.
Hình 2.22. Công tác bảo dưỡng và lưu mẫu thí nghiệm trong Phòng thí nghiệm
môi trường
71
2.6. Thiết bị thí nghiệm và thiết bị đo biến dạng co ngót của bê tông
2.6.1. Tủ khí hậu (khống chế nhiệt độ và độ ẩm theo yêu cầu thí nghiệm)
Thông số kỹ thuật Tủ khí hậu
- Hãng sản xuất: Matest.
- Model: LHS - 250 SC (H).
- Dung tích tủ: ~ 250 lít.
- Trọng lượng: 140 kg.
- Thang nhiệt độ làm việc:
5±20C đến 50±20C.
- Thang độ ẩm: 50% đến 95%.
- Công suất nóng: 150 W.
- Công suất nén: 180 W.
- Nguồn điện: 220 V. Hình 2.23. Tủ khí hậu
- Kích thước trong: 600x500x830 mm.
Tủ khí hậu được cài đặt ở nhiệt độ 25±20C, độ ẩm 75±5% cố định trong suốt
thời gian thí nghiệm, đây là nhiệt độ và độ ẩm trung bình của điều kiện khí hậu tại
Gia Lai, theo số đo chuẩn trung bình của Trạm đo tại Thành phố Pleiku của Đài khí
tượng Thủy văn Khu vực Tây Nguyên.
2.6.2. Thiết bị đo biến dạng co ngót của bê tông
Hình 2.24. Thiết bị đo biến dạng Hình 2.25. Kích thước mẫu và sơ đồ bố trí
co ngót của bê tông thiết bị đo biến dạng co ngót của bê tông
72
Biến dạng tự do của mẫu được đo bằng thiết bị đo Comparator do hãng
MATEST (Italia) chế tạo; Model: C363 KIT. Để tạo chuẩn đo biến dạng, các chốt
bằng thép không gỉ được đặt cố định vào khuôn tạo mẫu bê tông trước khi tiến hành
đổ sao cho khoảng cách giữa các chốt bằng 300mm (là chiều dài chuẩn đo). Các
chốt này được đặt ở hai mặt đối diện của mẫu thí nghiệm, cho phép đo được 02 kết
quả đo ứng với mỗi mẫu thí nghiệm.
Đồng hồ đo co ngót chính xác tới 0.001 mm (1/1000). Trong quá trình đo
đồng thời xác định khối lượng mẫu bằng cân đo trọng lượng tại mỗi thời điểm đo.
2.6.3. Trình tự đo biến dạng co ngót của bê tông
a. Hiệu chỉnh thiết bị đo biến dạng co ngót của bê tông trước khi đo
b. Đo biến dạng co ngót của bê tông c. Cân xác định trọng lượng của bê
tông đo biến dạng co ngót
Hình 2.26. Trình tự đo biến dạng co ngót của bê tông
73
Tiến hành theo lần lượt các bước sau:
- Trước khi đo, tiến hành kiểm tra hiệu chỉnh đồng hồ trên thanh chuẩn có
chiều dài là 300 mm, đưa số đọc về 0;
- Khi đo, đặt mẫu bê tông ở tư thế thẳng đứng, hai đầu đồng hồ tiếp xúc với
đầu đo;
- Xoay đi xoay lại đồng hồ để hai đầu đồng hồ đạt tới vị trí tiếp xúc ổn định
rồi đọc đồng hồ và ghi số đo vào nhật ký thí nghiệm. Coi đây là số đo đầu tiên;
- Tuần tự đo như vậy, xong vị trí này chuyển đồng hồ đo sang vị trí khác, đo
xong mẫu này chuyển đồng hồ đo sang mẫu khác cho tới khi đo xong tất cả
các mẫu;
- Tại thời điểm lấy số đo co ngót đồng thời tiến hành cân mẫu để theo dõi sự
thay đổi độ ẩm của mẫu;
- Các số đo được tính từ lần đo đầu tiên, sau 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 14 ngày và sau
đó 7 ngày cho một lần cho tới khi kết thúc (thời gian đo trong vòng 364 ngày).
2.6.4. Tính toán kết quả đo biến dạng co ngót của bê tông
Biến dạng co ngót được đo bằng dụng cụ đo Compartor có hệ số khuếch đại
K = 1000, chiều dài chuẩn đo Lo = 300 mm.
Giá trị biến dạng co ngót tự do của bê tông được xác định theo công
thức sau:
(2.3) 𝜀𝑖 = 𝐶𝑖 − 𝐶0 𝐾. 𝐿0
Trong đó:
: Biến dạng co ngót tự do của bê tông ở i ngày tuổi; i
: Số đọc ban đầu trên Comparator ở ngày đo đầu tiên; Co
: Số đọc trên Comparator ở ngày thứ i; Ci
K : Hệ số khuếch đại của dụng cụ đo, K = 1000;
Lo : Chiều dài chuẩn đo, Lo = 300 mm.
74
Đối với mỗi mẫu thí nghiệm, tiến hành đo biến dạng co ngót ở hai mặt đối
diện của mẫu. Giá trị biến dạng co ngót của mẫu sẽ được lấy trung bình cộng của 02
kết quả đo này.
Đồng thời với quá trình co ngót của bê tông là quá trình mất nước trong bê
tông (do phản ứng thủy hóa của xi măng và do nước bay hơi ra môi trường bên
ngoài). Theo một số nghiên cứu [1], [66] độ hao khối lượng tỷ lệ với độ lớn của
biến dạng co ngót. Độ hao khối lượng của mẫu được xác định thông qua việc cân
xác định khối lượng của mẫu thí nghiệm ở các thời gian khác nhau và được xác
định theo công thức sau:
x 100% (2.4) ∆𝑚𝑖 = 𝑚𝑖 − 𝑚0 𝑚0
Trong đó:
: Độ hao khối lượng của mẫu bê tông ở i ngày tuổi (%); mi
m0 và mi : Lần lượt là khối lượng ban đầu của mẫu bê tông và khối lượng
ở i ngày tuổi.
Quy trình thí nghiệm đo biến dạng co ngót được thực hiện theo chỉ dẫn trong
Tiêu chuẩn TCVN 3117:1993 [14].
2.7. Kết quả thí nghiệm
đ𝒄(𝟐𝟖)
2.7.1. Kết quả thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đối chứng 𝑹𝒏
của bê tông thường ở 28 ngày tuổi
Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đối chứng của bê tông thường được
thực hiện trên mẫu thử 15x15x15 cm theo các quy định trong Tiêu chuẩn
TCVN 3118:1993 [15].
75
a. Thí nghiệm xác định cường độ chịu b. Mẫu bê tông bị phá hủy sau
nén đối chứng của bê tông thường khi nén
Hình 2.27. Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đối chứng của
bê tông thường
Kết quả thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đối chứng của bê tông
thường được trình bày trong Bảng 2.10 trong đó giá trị cường độ chịu nén đối
chứng của mẫu bê tông thường được xác định bằng trung bình cộng của 03 mẫu bê
đ𝒄(𝟐𝟖)
tông cơ bản cùng tỷ lệ N/X.
Bảng 2.10. Kết quả thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đối chứng 𝑹𝒏
của bê tông thường ở 28 ngày tuổi
STT Ghi chú 𝑹𝒏 Ký hiệu tổ mẫu
1 2 3 M1 M2 M3 Giá trị trung bình đ𝒄(𝟐𝟖) (MPa) 28 ngày tuổi 31.52 30.68 29.05 Tỷ lệ N/X = 0.40 (Bê tông thường) Tỷ lệ N/X = 0.45 (Bê tông thường) Tỷ lệ N/X = 0.50 (Bê tông thường)
Theo kết quả Bảng 2.10, giá trị cường độ chịu nén đối chứng của tổ mẫu bê
tông thường đạt cấp độ bền B22.5 (Mác 300#) tại 28 ngày tuổi, phù hợp phạm vi
nghiên cứu của Luận án. Tiến hành đúc hàng loạt tổ mẫu thí nghiệm đo co ngót và
các thí nghiệm khác.
76
2.7.2. Kết quả thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén Rn(t) và mô
đun đàn hồi E(t) theo thời gian của bê tông trong điều kiện khí hậu tự
nhiên môi trường tại Gia Lai (ĐKTN) (Phòng thí nghiệm môi trường)
Thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi của bê
tông được thực hiện trên mẫu thử 15x30 cm theo các quy định trong Tiêu chuẩn
TCVN 5276:1993 [16].
Hình 2.28. Thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi
của bê tông
2.7.2.1. Kết quả thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén theo thời gian
của bê tông trong ĐKTN
Kết quả thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén theo thời gian của bê
tông được trình bày trong Bảng 2.11 và 2.12.
Trong đó giá trị cường độ chịu nén theo thời gian của bê tông được xác định
bằng trung bình cộng của 03 mẫu bê tông cơ bản cùng tỷ lệ N/X.
Bảng 2.11. Kết quả thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén Rn(t) theo
thời gian của bê tông thường M1, M2, M3 [Bảng PL3.1]
Tổ mẫu Tỷ lệ (N/X) 7 ngày Giá trị trung bình Rn(t), MPa 90 28 ngày ngày 270 ngày 60 ngày 180 ngày
M1 M2 M3 364 ngày 0.40 22.53 31.14 33.00 33.58 34.26 34.58 34.74 0.45 21.63 29.58 31.48 32.10 32.61 32.85 33.18 0.50 21.10 28.70 30.67 31.29 31.64 31.87 32.09 Độ lệch chuẩn (STD) 4.34 4.09 3.93
77
Bảng 2.12. Kết quả thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén Rn(t) theo
thời gian của bê tông cốt sợi thép MS1, MS2, MS3 [Bảng PL3.2]
Tổ mẫu Tỷ lệ (N/X) 7 ngày Giá trị trung bình Rn(t), MPa 90 28 ngày ngày 270 ngày 60 ngày 180 ngày
MS1 MS2 MS3 364 ngày 0.40 23.86 32.95 34.82 35.30 35.90 36.22 36.32 0.45 23.00 31.35 33.23 33.80 34.25 34.49 34.74 0.50 22.47 30.47 32.47 33.00 33.30 33.51 33.66 Độ lệch chuẩn (STD) 4.46 4.18 4.03
2.7.2.2. Kết quả thí nghiệm xác định giá trị mô đun đàn hồi theo thời gian của
bê tông trong ĐKTN
Kết quả thí nghiệm xác định giá trị mô đun đàn hồi theo thời gian của bê
tông được trình bày trong Bảng 2.13 và 2.14.
Trong đó giá trị mô đun đàn hồi theo thời gian của bê tông được xác định
bằng trung bình cộng của 03 mẫu bê tông cơ bản cùng tỷ lệ N/X.
Bảng 2.13. Kết quả thí nghiệm xác định giá trị mô đun đàn hồi E(t) theo thời
gian của bê tông thường M1, M2, M3 [Bảng PL3.3]
Tổ mẫu Tỷ lệ (N/X) 28 ngày 7 ngày Giá trị trung bình E(t), MPa 90 ngày 60 ngày 180 ngày 270 ngày
M1 M2 M3 364 ngày 0.40 25225 32045 33164 33528 33830 34031 34432 0.45 22501 28988 30143 30396 30731 31042 31488 0.50 20281 25931 27018 27262 27432 27749 27999 Độ lệch chuẩn (STD) 3221 3112 2709
Bảng 2.14. Kết quả thí nghiệm xác định giá trị mô đun đàn hồi E(t) theo thời
gian của bê tông cốt sợi thép MS1, MS2, MS3 [Bảng PL3.4]
Tổ mẫu Tỷ lệ (N/X) 28 ngày 7 ngày Giá trị trung bình E(t), MPa 90 ngày 60 ngày 180 ngày 270 ngày
MS1 MS2 MS3 364 ngày 0.40 26184 33215 34258 34537 34787 34943 35300 0.45 23421 30109 31244 31425 31698 31952 32352 0.50 21135 26987 28085 28250 28341 28618 28840 Độ lệch chuẩn (STD) 3215 3120 2730
78
2.7.3. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo
thời gian của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai (ĐKC)
(Tủ khí hậu - Phòng thí nghiệm chuẩn)
2.7.3.1. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo
thời gian của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) tương ứng với tỷ lệ N/X
bằng 0.40, 0.45, 0.50
Trong Bảng 2.15 giá trị đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời
gian (t) của bê tông được xác định bằng trung bình cộng của 03 mẫu bê tông cơ bản
cùng tỷ lệ N/X.
Trong Bảng 2.15 ký hiệu M1, M2, M3 (ĐKC) thể hiện cho giá trị biến dạng
co ngót theo thời gian (t) của bê tông thường tương ứng với tỷ lệ N/X lần lượt bằng
0.40, 0.45, 0,50; mM1, mM2, mM3 (ĐKC) thể hiện cho giá trị độ hao khối lượng
theo thời gian (t) của bê tông thường tương ứng với tỷ lệ N/X lần lượt bằng 0.40,
0.45, 0.50.
Bảng 2.15. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo
thời gian của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) trong điều kiện khí hậu
chuẩn tại Gia Lai [Bảng PL4.1 - Bảng PL4.9]
Nhiệt độ (t) Độ ẩm (RH) Ngày đo
Mẫu M1 N/X = 0.40 M1 (x10-6) 0 23 37 50 60 70 80 143 193 237 mM1 (%) 0 0.27 0.38 0.45 0.51 0.57 0.61 0.69 0.72 0.75 Mẫu M2 N/X = 0.45 M2 (x10-6) 0 33 50 63 77 90 107 183 243 290 mM2 (%) 0 0.78 1.19 1.35 1.50 1.61 1.69 1.89 1.93 1.95 Mẫu M3 N/X = 0.50 M3 (x10-6) 0 43 63 80 100 117 130 221 284 337 mM3 (%) 0 1.61 2.09 2.25 2.38 2.47 2.52 2.85 3.10 3.15 (oC) 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 (%) 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 1 2 3 4 5 6 7 14 21 28
79
Nhiệt độ (t) Độ ẩm (RH) Ngày đo
Mẫu M1 N/X = 0.40 M1 (x10-6) 273 303 330 357 377 397 407 423 437 450 453 470 473 487 493 503 507 517 523 530 537 550 563 577 603 610 mM1 (%) 0.79 0.90 0.99 1.03 1.07 1.11 1.14 1.17 1.21 1.24 1.26 1.28 1.30 1.33 1.35 1.37 1.39 1.40 1.43 1.47 1.50 1.56 1.61 1.67 1.75 1.84 35 42 49 56 63 70 77 84 91 98 105 112 119 126 133 140 147 154 168 182 196 224 252 280 322 364
Mẫu M2 N/X = 0.45 M2 (x10-6) 330 363 390 410 430 447 463 477 487 500 507 523 527 537 543 553 563 567 573 580 587 593 607 620 633 653
mM2 (%) 2.01 2.05 2.09 2.13 2.16 2.21 2.25 2.28 2.33 2.36 2.38 2.41 2.43 2.45 2.47 2.49 2.50 2.53 2.56 2.60 2.63 2.68 2.74 2.79 2.87 2.95 Mẫu M3 N/X = 0.50 M3 (x10-6) 378 408 434 458 478 494 508 521 531 541 553 558 568 578 584 598 608 618 624 631 638 644 657 670 687 700 mM3 (%) 3.22 3.31 3.37 3.41 3.44 3.48 3.52 3.55 3.57 3.60 3.62 3.65 3.67 3.69 3.71 3.73 3.74 3.76 3.79 3.82 3.85 3.91 3.96 4.02 4.10 4.17 (oC) 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 (%) 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75
2.7.3.2. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo
thời gian của bê tông (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) tương ứng với tỷ lệ
N/X bằng 0.40, 0.45, 0.50
Trong Bảng 2.16 giá trị đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời
gian (t) của bê tông được xác định bằng trung bình cộng của 03 mẫu bê tông cơ bản
80
cùng tỷ lệ N/X.
Trong Bảng 2.16 ký hiệu MS1, MS2, MS3 (ĐKC) thể hiện cho giá trị biến
dạng co ngót theo thời gian (t) của bê tông cốt sợi thép tương ứng với tỷ lệ N/X lần
lượt bằng 0.40, 0.45, 0,50; mMS1, mMS2, mMS3 (ĐKC) thể hiện cho giá trị độ hao
khối lượng theo thời gian (t) của bê tông cốt sợi thép tương ứng với tỷ lệ N/X lần
lượt bằng 0.40, 0.45, 0.50.
Bảng 2.16. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo
thời gian của bê tông (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) trong điều kiện khí hậu
chuẩn tại Gia Lai [Bảng PL4.10 - Bảng PL4.18]
Mẫu MS1 N/X = 0.40 Mẫu MS2 N/X = 0.45 Mẫu MS3 N/X = 0.50 Nhiệt độ (t) Độ ẩm (RH) Ngày đo
1 2 3 4 5 6 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91 98 105 mMS1 (%) 0 0.35 0.52 0.65 0.72 0.78 0.84 1.00 1.04 1.11 1.16 1.23 1.30 1.34 1.38 1.43 1.50 1.53 1.57 1.60 1.62 MS1 (x10-6) 0 13 20 33 50 60 70 100 123 157 193 229 254 278 297 313 323 337 353 367 373 mMS2 (%) 0 1.49 1.75 1.86 1.94 2.00 2.05 2.18 2.21 2.24 2.28 2.34 2.43 2.47 2.51 2.56 2.60 2.67 2.72 2.75 2.76 mMS3 (%) 0 2.58 2.75 2.89 3.03 3.18 3.29 3.42 3.49 3.57 3.64 3.69 3.75 3.81 3.85 3.89 3.93 3.97 4.01 4.04 4.06 MS3 (x10-6) 0 33 47 63 90 107 120 177 213 257 297 333 357 377 397 410 424 437 447 457 473 MS2 (x10-6) 0 23 33 47 67 80 97 140 173 210 251 282 311 330 350 366 380 390 403 417 427 (oC) 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 (%) 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75
81
Mẫu MS2 N/X = 0.45
Mẫu MS1 N/X = 0.40 Mẫu MS3 N/X = 0.50 Nhiệt độ (t) Độ ẩm (RH) Ngày đo
mMS1 (%) 1.64 1.66 1.68 1.70 1.71 1.73 1.75 1.79 1.83 1.86 1.91 1.96 2.03 2.10 2.17 MS1 (x10-6) 387 403 417 423 433 447 457 463 470 477 490 503 517 537 551 mMS2 (%) 2.78 2.80 2.82 2.84 2.85 2.88 2.90 2.93 2.98 3.01 3.06 3.11 3.16 3.23 3.31 MS2 (x10-6) 440 457 467 473 483 497 508 513 520 527 534 541 560 567 593 mMS3 (%) 4.07 4.09 4.11 4.13 4.15 4.17 4.19 4.22 4.26 4.29 4.34 4.39 4.45 4.53 4.60 MS3 (x10-6) 484 497 507 514 527 540 557 570 579 586 596 604 613 637 651 (oC) 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 112 119 126 133 140 147 154 168 182 196 224 252 280 322 364 (%) 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75
2.7.3.3. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo
thời gian của bê tông (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) với tỷ lệ N/X bằng 0.40,
0.45, 0.50
Trong Bảng 2.17 giá trị đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời
gian (t) của bê tông được xác định bằng trung bình cộng của 03 mẫu bê tông cơ bản
cùng tỷ lệ N/X.
Trong Bảng 2.17 ký hiệu MT1, MT2, MT3 (ĐKC) thể hiện cho giá trị biến
dạng co ngót theo thời gian (t) của bê tông cốt thép tương ứng với tỷ lệ N/X lần lượt
bằng 0.40, 0.45, 0,50; mMT1, mMT2, mMT3 (ĐKC) thể hiện cho giá trị độ hao khối
lượng theo thời gian (t) của bê tông cốt thép tương ứng với tỷ lệ N/X lần lượt bằng
0.40, 0.45, 0.50.
82
Bảng 2.17. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo
thời gian của bê tông (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) trong điều kiện khí hậu
chuẩn tại Gia Lai [Bảng PL4.19 - Bảng PL4.27]
Mẫu MT1 N/X = 0.40 Mẫu MT2 N/X = 0.45 Mẫu MT3 N/X = 0.50 Nhiệt độ (t) Độ ẩm (RH) Ngày đo
MT2 (x10-6) 0 13 17 30 57 70 87 111 123 143 173 200 233 250 270 283 297 304 321 333 347 357 380 397 403 413 430 440 mMT1 (%) 0 0.65 0.98 1.14 1.22 1.35 1.40 1.50 1.56 1.61 1.67 1.70 1.75 1.79 1.82 1.87 1.90 1.94 1.96 1.98 2.00 2.02 2.03 2.05 2.08 2.10 2.12 2.14 MT1 (x10-6) 0 7 12 20 37 43 53 77 93 110 130 157 183 203 220 233 243 253 273 287 297 313 337 350 357 367 383 393 mMT2 (%) 0 2.05 2.26 2.34 2.40 2.44 2.47 2.55 2.64 2.68 2.73 2.79 2.84 2.88 2.92 2.96 3.01 3.05 3.09 3.13 3.15 3.17 3.19 3.21 3.23 3.25 3.27 3.29 1 2 3 4 5 6 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91 98 105 112 119 126 133 140 147 154 mMT3 (%) 0 3.06 3.29 3.43 3.52 3.58 3.62 3.80 3.88 3.94 4.02 4.14 4.21 4.25 4.29 4.32 4.36 4.40 4.44 4.48 4.50 4.53 4.54 4.57 4.58 4.60 4.62 4.65 MT3 (x10-6) 0 23 30 47 80 97 110 140 167 193 223 257 280 297 317 327 340 353 363 373 393 413 427 437 443 457 473 490 (oC) 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 (%) 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75
83
Mẫu MT2 N/X = 0.45
Mẫu MT1 N/X = 0.40 Mẫu MT3 N/X = 0.50 Nhiệt độ (t) Độ ẩm (RH) Ngày đo
mMT1 (%) 2.18 2.22 2.24 2.30 2.35 2.40 2.48 2.55 MT1 (x10-6) 407 413 423 433 447 463 477 497 mMT2 (%) 3.34 3.38 3.40 3.46 3.52 3.57 3.65 3.73 MT2 (x10-6) 457 463 470 483 500 513 523 534 mMT3 (%) 4.69 4.73 4.76 4.81 4.86 4.92 4.99 5.07 MT3 (x10-6) 507 523 533 547 560 570 587 603 (oC) 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 (%) 75 75 75 75 75 75 75 75 168 182 196 224 252 280 322 364
2.7.4. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo
thời gian của bê tông trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia
Lai (ĐKTN) (Phòng thí nghiệm môi trường)
2.7.4.1. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo
thời gian của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) tương ứng với tỷ lệ N/X
bằng 0.40, 0.45, 0.50
Trong Bảng 2.18 giá trị đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời
gian (t) của bê tông được xác định bằng trung bình cộng của 03 mẫu bê tông cơ bản
cùng tỷ lệ N/X.
Trong Bảng 2.18 ký hiệu M1, M2, M3 (ĐKTN) thể hiện cho giá trị biến dạng
co ngót theo thời gian (t) của bê tông thường tương ứng với tỷ lệ N/X lần lượt bằng
0.40, 0.45, 0,50; mM1, mM2, mM3 (ĐKTN) thể hiện cho giá trị độ hao khối lượng
theo thời gian (t) của bê tông thường tương ứng với tỷ lệ N/X lần lượt bằng 0.40,
0.45, 0.50.
84
Bảng 2.18. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo
thời gian của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) trong điều kiện khí hậu
tự nhiên môi trường tại Gia Lai [Bảng PL5.1 - Bảng PL5.9]
Nhiệt độ (t) Độ ẩm (RH) Ngày đo
Mẫu M2 N/X = 0.45 M2 (x10-6) 0 77 96 120 145 168 199 338 451 450 463 465 450 449 490 507 523 537 540 555 560 560 587 597 592 613 623 619 mM2 (%) 0 1.21 1.43 1.66 1.76 1.87 1.96 1.99 2.12 2.18 2.26 2.29 2.32 2.36 2.39 2.43 2.47 2.51 2.55 2.58 2.60 2.62 2.64 2.67 2.68 2.71 2.77 2.79 Mẫu M1 N/X = 0.40 M1 (x10-6) 0 53 70 94 112 130 149 266 357 379 384 393 395 409 423 447 457 473 488 497 494 504 523 537 532 550 558 553 mM1 (%) 0 0.20 0.43 0.50 0.59 0.68 0.79 0.79 1.03 1.10 1.16 1.19 1.22 1.25 1.28 1.32 1.37 1.40 1.45 1.48 1.50 1.52 1.54 1.56 1.57 1.59 1.61 1.63 1 2 3 4 5 6 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91 98 105 112 119 126 133 140 147 154 Mẫu M3 N/X = 0.50 M3 (x10-6) 0 102 122 154 189 220 242 410 526 513 523 508 493 498 537 553 567 583 585 595 613 609 630 643 638 667 677 672 mM3 (%) 0 2.09 2.53 2.70 2.87 2.99 3.06 3.14 3.24 3.39 3.49 3.53 3.58 3.61 3.66 3.70 3.74 3.78 3.81 3.85 3.87 3.88 3.91 3.93 3.95 3.96 3.99 4.01 (oC) 28.8 28.2 29.6 29.0 31.2 30.7 28.6 29.2 24.7 23.5 29.1 23.3 23.8 22.6 26.2 28.8 22.5 30.8 24.3 27.2 23.3 22.8 27.6 30.1 23.2 26.7 28.3 23.6 (%) 56 57 53 55 51 52 56 54 72 77 61 70 77 81 63 55 89 52 77 62 78 83 58 53 82 66 60 80
85
Nhiệt độ (t) Độ ẩm (RH) Ngày đo
Mẫu M1 N/X = 0.40 M1 (x10-6) 576 582 589 595 613 629 653 664 mM1 (%) 1.68 1.72 1.74 1.79 1.84 1.90 1.97 2.06 168 182 196 224 252 280 322 364
Mẫu M2 N/X = 0.45 M2 (x10-6) 636 642 650 647 669 681 676 716
mM2 (%) 2.83 2.87 2.89 2.95 3.00 3.05 3.12 3.20 Mẫu M3 N/X = 0.50 M3 (x10-6) 693 700 708 704 727 737 732 767 mM3 (%) 4.05 4.10 4.13 4.18 4.23 4.28 4.36 4.43 (oC) 30.5 29.2 31.5 23.5 29.2 28.2 27.4 29.5 (%) 55 58 51 80 56 58 60 55
2.7.4.2. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo
thời gian của bê tông (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) tương ứng với tỷ lệ
N/X bằng 0.40, 0.45, 0.50
Trong Bảng 2.19 giá trị đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời
gian (t) của bê tông được xác định bằng trung bình cộng của 03 mẫu bê tông cơ bản
cùng tỷ lệ N/X.
Trong Bảng 2.19 ký hiệu MS1, MS2, MS3 (ĐKTN) thể hiện cho giá trị biến
dạng co ngót theo thời gian (t) của bê tông cốt sợi thép tương ứng với tỷ lệ N/X lần
lượt bằng 0.40, 0.45, 0,50; mMS1, mMS2, mMS3 (ĐKTN) thể hiện cho giá trị độ
hao khối lượng theo thời gian (t) của bê tông cốt sợi thép tương ứng với tỷ lệ N/X
lần lượt bằng 0.40, 0.45, 0.50.
Bảng 2.19. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo
thời gian của bê tông (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) trong điều kiện khí hậu
tự nhiên môi trường tại Gia Lai [Bảng PL5.10 - Bảng PL5.18]
Mẫu MS1 N/X = 0.40 Mẫu MS2 N/X = 0.45 Mẫu MS3 N/X = 0.50 Nhiệt độ (t) Độ ẩm (RH) Ngày đo
mMS1 (%) 0 0.52 MS1 (x10-6) 0 40 mMS2 (%) 0 1.42 MS2 (x10-6) 0 58 mMS3 (%) 0 2.80 MS3 (x10-6) 0 78 (oC) 28.8 28.2 (%) 56 57 1 2
86
Mẫu MS2 N/X = 0.45
Mẫu MS1 N/X = 0.40 Mẫu MS3 N/X = 0.50 Nhiệt độ (t) Độ ẩm (RH) Ngày đo
mMS1 (%) 0.77 0.89 1.05 1.11 1.20 1.25 1.33 1.40 1.48 1.51 1.54 1.58 1.61 1.65 1.70 1.74 1.78 1.82 1.84 1.86 1.88 1.90 1.91 1.94 1.96 1.98 2.03 2.07 2.09 2.14 2.19 2.25 MS1 (x10-6) 61 81 96 111 126 224 296 310 310 314 318 331 350 368 377 390 386 420 433 429 457 470 464 483 500 496 520 527 533 528 557 573 mMS2 (%) 1.71 1.94 2.02 2.12 2.21 2.25 2.37 2.48 2.56 2.62 2.66 2.70 2.75 2.79 2.84 2.88 2.93 2.97 2.99 3.01 3.04 3.06 3.08 3.10 3.12 3.14 3.18 3.22 3.24 3.30 3.35 3.41 mMS3 (%) 3.12 3.26 3.40 3.51 3.57 3.64 3.76 3.81 3.85 3.91 3.96 4.00 4.04 4.09 4.13 4.17 4.21 4.26 4.28 4.30 4.33 4.35 4.37 4.39 4.41 4.43 4.48 4.51 4.57 4.62 4.67 4.72 MS3 (x10-6) 107 135 165 189 208 348 443 426 433 436 420 418 460 474 487 503 499 524 538 532 564 577 571 601 614 609 643 653 662 658 686 692 MS2 (x10-6) 83 104 126 143 168 287 375 373 376 382 373 370 413 430 445 453 449 480 490 484 520 530 526 547 560 553 580 587 593 587 607 623 (oC) 29.6 29.0 31.2 30.7 28.6 29.2 24.7 23.5 29.1 23.3 23.8 22.6 26.2 28.8 22.5 30.8 24.3 27.2 23.3 22.8 27.6 30.1 23.2 26.7 28.3 23.6 30.5 29.2 31.5 23.5 29.2 28.2 (%) 53 55 51 52 56 54 72 77 61 70 77 81 63 55 89 52 77 62 78 83 58 53 82 66 60 80 55 58 51 80 56 58 3 4 5 6 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91 98 105 112 119 126 133 140 147 154 168 182 196 224 252 280
87
Mẫu MS2 N/X = 0.45
Mẫu MS1 N/X = 0.40 Mẫu MS3 N/X = 0.50 Nhiệt độ (t) Độ ẩm (RH) Ngày đo
mMS1 (%) 2.32 2.39 MS1 (x10-6) 570 610 mMS2 (%) 3.48 3.56 MS2 (x10-6) 619 660 mMS3 (%) 4.80 4.87 MS3 (x10-6) 693 720 322 364 (oC) 27.4 29.5 (%) 60 55
2.7.4.3. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo
thời gian của bê tông (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) với tỷ lệ N/X bằng 0.40,
0.45, 0.50
Trong Bảng 2.20 giá trị đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời
gian (t) của bê tông được xác định bằng trung bình cộng của 03 mẫu bê tông cơ bản
cùng tỷ lệ N/X.
Trong Bảng 2.20 ký hiệu MT1, MT2, MT3 (ĐKTN) thể hiện cho giá trị biến
dạng co ngót theo thời gian (t) của bê tông cốt thép tương ứng với tỷ lệ N/X lần lượt
bằng 0.40, 0.45, 0,50; mMT1, mMT2, mMT3 (ĐKTN) thể hiện cho giá trị độ hao
khối lượng theo thời gian (t) của bê tông cốt thép tương ứng với tỷ lệ N/X lần lượt
bằng 0.40, 0.45, 0.50.
Bảng 2.20. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo
thời gian của bê tông (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) trong điều kiện khí hậu
tự nhiên môi trường tại Gia Lai [Bảng PL5.19 - Bảng PL5.27]
Mẫu MT1 N/X = 0.40 Mẫu MT2 N/X = 0.45 Mẫu MT3 N/X = 0.50 Nhiệt độ (t) Độ ẩm (RH) Ngày đo
mMT1 (%) 0 0.89 1.16 1.29 1.46 1.56 1.59 1.65 MT1 (x10-6) 0 34 54 70 82 94 108 192 mMT2 (%) 0 1.80 2.09 2.34 2.41 2.51 2.60 2.64 MT2 (x10-6) 0 50 74 90 107 123 144 244 mMT3 (%) 0 3.26 3.56 3.65 3.76 3.84 3.90 3.96 MT3 (x10-6) 0 67 94 115 140 162 179 298 (oC) 28.8 28.2 29.6 29.0 31.2 30.7 28.6 29.2 (%) 56 57 53 55 51 52 56 54 1 2 3 4 5 6 7 14
88
Mẫu MT2 N/X = 0.45
Mẫu MT1 N/X = 0.40 Mẫu MT3 N/X = 0.50 Nhiệt độ (t) Độ ẩm (RH) Ngày đo
mMT3 (%) 4.01 4.05 4.11 4.17 4.22 4.28 4.33 4.38 4.43 4.48 4.51 4.55 4.56 4.59 4.61 4.63 4.66 4.68 4.70 4.73 4.77 4.81 4.84 4.88 4.93 4.99 5.06 5.14 MT3 (x10-6) 378 366 370 355 343 350 380 390 403 421 414 442 457 450 493 507 503 530 544 541 579 596 607 602 636 643 640 673 (oC) 24.7 23.5 29.1 23.3 23.8 22.6 26.2 28.8 22.5 30.8 24.3 27.2 23.3 22.8 27.6 30.1 23.2 26.7 28.3 23.6 30.5 29.2 31.5 23.5 29.2 28.2 27.4 29.5 (%) 72 77 61 70 77 81 63 55 89 52 77 62 78 83 58 53 82 66 60 80 55 58 51 80 56 58 60 55 mMT1 (%) 1.70 1.74 1.79 1.84 1.87 1.92 1.96 2.01 2.04 2.08 2.13 2.16 2.17 2.19 2.21 2.23 2.25 2.27 2.29 2.30 2.34 2.38 2.40 2.45 2.50 2.56 2.64 2.72 MT1 (x10-6) 255 265 266 270 272 278 283 307 310 320 325 340 356 351 390 404 400 419 438 433 466 474 483 478 503 520 517 554 mMT2 (%) 2.72 2.76 2.84 2.89 2.96 3.01 3.06 3.12 3.16 3.21 3.25 3.30 3.31 3.33 3.36 3.38 3.40 3.42 3.44 3.46 3.51 3.55 3.57 3.63 3.68 3.74 3.81 3.89 MT2 (x10-6) 323 316 320 324 312 310 333 347 360 372 364 397 410 404 443 460 456 478 493 490 523 532 539 532 567 577 573 600 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91 98 105 112 119 126 133 140 147 154 168 182 196 224 252 280 322 364
89
2.7.5. Kết quả thí nghiệm đo co ngót bằng Vòng kiềm chế (Restrained Ring
Test) của mẫu bê tông thường và bê tông cốt sợi thép
Trong Bảng 2.21 CH1, CH2, CH3 và CH4 là 4 cổng của 2 Tenzomets điện
trở (Strain gages) gắn vào mặt trong của vành thép để đo mức độ biến dạng của
vành thép.
Bảng 2.21. Thời gian bắt đầu xuất hiện vết nứt trong các mẫu bê tông đo
co ngót hạn chế bằng Vòng kiềm chế (Restrained Ring Test), (ngày)
Bê tông thường
Loại mẫu (BTT) Bê tông cốt sợi thép (BTCST)
CH1 CH2 CH3 CH4 CH1 CH2 CH3 CH4 Thời gian xuất hiện vết nứt
Ngày 6 6 6 6 11 11 11 11
2.8. Kết luận Chương 2
Việc chế tạo mẫu, đúc mẫu, công tác bảo dưỡng mẫu được thực hiện
theo đúng quy trình và tuân thủ các bước theo chỉ dẫn của Tiêu chuẩn TCVN
3015:1993 [17].
Quy trình thí nghiệm đo biến dạng co ngót được thực hiện theo chỉ dẫn của
Tiêu chuẩn TCVN 3117:1993 [14].
Các tổ mẫu xác định giá trị cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi của bê
tông theo thời gian được xác định trong vòng 364 ngày tuổi, chia làm 7 lần xác
định: 7 ngày tuổi, 28 ngày tuổi, 60 ngày tuổi, 90 ngày tuổi, 180 ngày tuổi, 270 ngày
tuổi và 364 ngày tuổi. Kết quả xác định cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi của
bê tông có giá trị lớn nhất ở 364 ngày tuổi.
Các tổ mẫu đo biến dạng co ngót được giữ trong Tủ khí hậu với nhiệt
độ 25±20C và độ ẩm 75±5%, được kiểm soát không đổi trong suốt thời gian
thí nghiệm.
Các tổ mẫu thí nghiệm đo biến dạng co ngót theo thời gian thực hiện sau 364
ngày đo. Mỗi giá trị biến dạng co ngót của các tổ mẫu thí nghiệm được xác định
bằng trung bình cộng số đo từ 03 mẫu cơ bản cùng tỷ lệ N/X. Ở 364 ngày đo, kết
quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót của các tổ mẫu bê tông trong điều kiện khí hậu
90
chuẩn tại Gia Lai cho giá trị biến dạng co ngót của bê tông dao động từ 610x10-6
đến 700x10-6 là khá cao.
Kết quả nghiên cứu thực nghiệm nứt kết cấu bê tông do co ngót hạn chế bằng
thí nghiệm Vòng kiềm chế (Restrained Ring Test) cho thấy vai trò của cốt sợi thép
trong việc hạn chế nứt do co ngót. Sự có mặt của cốt sợi thép làm chậm lại quá trình
hình thành vết nứt và hạn chế sự mở rộng của vết nứt. Kết quả này cho thấy khả
năng áp dụng cốt sợi thép trong các kết cấu bê tông cốt thép, nhất là các kết cấu
dạng tấm như sàn nhà công nghiệp, bề mặt cầu… trong việc khống chế tình trạng
nứt bê tông do biến dạng co ngót. Sử dụng vật liệu cốt sợi thép trong bê tông đã cải
thiện hạn chế nứt trong bê tông do co ngót gây ra.
91
CHƯƠNG 3
PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
THỰC NGHIỆM
3.1. Giới thiệu
Dựa trên kết quả nghiên cứu thực nghiệm đã trình bày ở Chương 2, trong
Chương này tập trung phân tích và đánh giá các kết quả thí nghiệm với các nội
dung sau: Phân tích, đánh giá kết quả thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén
và mô đun đàn hồi của bê tông thường và bê tông cốt sợi thép theo thời gian trong
điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai; Xác định các hệ số thực nghiệm
đề xuất dự báo biến dạng co ngót của bê tông thường theo thời gian từ kết quả thí
nghiệm theo Tiêu chuẩn Nga GOST 24544-81 [85] trong điều kiện khí hậu chuẩn
tại Gia Lai; Phân tích, đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ nước trên xi măng đến biến
dạng co ngót của mẫu bê tông thường, bê tông cốt sợi thép và bê tông cốt thép trong
điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai; So sánh kết quả thí nghiệm đo biến dạng co
ngót của mẫu bê tông thường với mẫu bê tông cốt sợi thép và mẫu bê tông cốt thép
trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai; So sánh kết quả thí nghiệm đo biến dạng
co ngót của mẫu bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai với trong điều
kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai; Đánh giá kết quả thí nghiệm đo biến
dạng co ngót của mẫu bê tông thường và bê tông cốt sợi thép bằng Vòng kiềm chế
(Restrained Ring Test).
3.2. Phân tích, đánh giá cường độ chịu nén Rn(t) và mô đun đàn hồi E(t)
theo thời gian của 02 nhóm bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 -
Bê tông cốt sợi thép) trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường
3.2.1. Phân tích, đánh giá cường độ chịu nén Rn(t) theo thời gian của 02
nhóm bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép)
Từ kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén Rn(t) của bê tông thường và bê
tông cốt sợi thép, xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa Rn(t) theo thời gian
92
như sau:
Hình 3.1. Quan hệ cường độ chịu nén Rn(t) theo thời gian của bê tông
(Nhóm 1 - Bê tông thường)
Hình 3.2. Quan hệ cường độ chịu nén Rn(t) theo thời gian của bê tông
(Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép)
93
Theo Hình 3.1 và Hình 3.2, nhận thấy các tổ mẫu bê tông đều có dạng biến
thiên gần giống nhau, đề xuất một số nhận xét sau:
- Tại thời điểm t = 0 có Rn = 0. Trong giai đoạn đầu cường độ phát triển rất
nhanh, độ dốc đồ thị lớn.
- Tại thời điểm t = 28 ngày, độ dốc đồ thị chuyển sang giảm dần, tốc độ phát
triển cường độ tổ mẫu chậm dần, đến giai đoạn về sau cường độ xem như không
còn phát triển, gần như là một hằng số.
- Sử dụng công thức của Viện nghiên cứu bê tông Mỹ ACI theo quy luật
hyperbôn [11], trên cơ sở đó xác định các hệ số thực nghiệm. Biểu diễn mối quan
hệ cường độ chịu nén Rn(t) với cường độ chịu nén của tổ mẫu bê tông thường và bê
tông cốt sợi thép tại 28 ngày tuổi có dạng như sau:
(3.1) 𝑅𝑛(𝑡) = 𝑅𝑛(28) 𝑡 𝑎 + (𝑏. 𝑡)
Trong đó:
: Cường độ chịu nén của bê tông thường hoặc bê tông cốt sợi Rn(t)
thép tại thời điểm t;
: Cường độ chịu nén của bê tông thường hoặc bê tông cốt sợi Rn(28)
thép ở 28 ngày tuổi;
t : Thời gian phát triển cường độ chịu nén của bê tông thường và
bê tông cốt sợi thép;
a, b : Các hệ số thực nghiệm.
Công thức trên thỏa mãn những tính chất biến thiên của tổ mẫu:
+ Tại thời điểm t = 0, có Rn = 0.
+ Tốc độ phát triển cường độ mẫu thử:
𝑅𝑛(𝑡) = 𝑅𝑛(28) 𝑑 𝑑𝑡 𝑎 (𝑎 + 𝑏. 𝑡)2
+ Giai đoạn đầu, t bé, tốc độ phát triển cường độ nhanh. Giai đoạn sau, t lớn,
tốc độ phát triển chậm dần và xấp xỉ bằng 0 khi t = ∞.
+ Tại thời điểm t = 28 thì 𝑅𝑛(𝑡 = 28) = 𝑅𝑛(28) → a + b.28 = 28
94
+ Xác định các hệ số thực nghiệm a và b (b: được tính từ a) theo phương
pháp tổng bình phương bé nhất (sử dụng công cụ Solver trong Microft Excel).
Đối với bê tông thường:
Tổ mẫu M1 có tỷ lệ N/X = 0.40: a = 3.247 thì b = 0.884
Tổ mẫu M2 có tỷ lệ N/X = 0.45: a = 3.265 thì b = 0.883
Tổ mẫu M3 có tỷ lệ N/X = 0.50: a = 3.251 thì b = 0.884
Đối với bê tông cốt sợi thép:
Tổ mẫu MS1 có tỷ lệ N/X = 0.40: a = 3.074 thì b = 0.890
Tổ mẫu MS2 có tỷ lệ N/X = 0.45: a = 3.082 thì b = 0.890
Tổ mẫu MS3 có tỷ lệ N/X = 0.50: a = 3.070 thì b = 0.890
Hệ số đề xuất chung: a = 3.08 thì b = 0.89
Vậy công thức (3.1) được trình bày như sau:
(3.2) 𝑅𝑛(𝑡) = 𝑅𝑛(28) 𝑡 3,08 + (0,89. 𝑡)
Nhận xét:
Công thức (3.2) sử dụng để dự báo sự phát triển cường độ chịu nén của bê
tông được xác định theo quy trình đơn giản phù hợp với quy định áp dụng của Viện
nghiên cứu bê tông Mỹ ACI [11]. Các hệ số đề xuất theo Viện nghiên cứu bê tông
ACI, a = 4, b = 0.85 có thể sử dụng được khi thiếu kết quả thực nghiệm. Các hệ số
thực nghiệm a = 3.08, b = 0.89 tại công thức (3.2) được sử dụng trong phạm vi
nghiên cứu của bê tông thường và bê tông cốt sợi thép có cấp độ bền B22.5 (Mác
300#) với điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai.
Từ công thức (3.2) tính toán kết quả đề xuất giá trị cường độ chịu nén theo
thời gian của bê tông thường và bê tông cốt sợi thép được trình bày trong Bảng 3.1
và bê tông cốt sợi thép được trình bày trong Bảng 3.2.
95
Bảng 3.1. Kết quả đề xuất giá trị cường độ chịu nén Rn(t) của bê tông
(Nhóm 1 - Bê tông thường)
Tổ mẫu Tỷ lệ (N/X) Độ lệch chuẩn (STD) 7 ngày Giá trị trung bình Rn(t), MPa 90 28 ngày ngày 60 ngày 180 ngày 270 ngày 364 ngày
M1-TN M2-TN M3-TN 4.34 4.09 3.93
Kết quả thí nghiệm giá trị cường độ chịu nén Rn(t) của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) 0.40 22.53 31.14 33.00 33.58 34.26 34.58 34.74 0.45 21.63 29.58 31.48 32.10 32.61 32.85 33.18 0.50 21.10 28.70 30.67 31.29 31.64 31.87 32.09 Kết quả đề xuất giá trị cường độ chịu nén Rn(t) của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) 0.40 23.41 31.14 33.08 33.69 34.33 34.55 34.66 0.45 22.24 29.58 31.42 32.01 32.61 32.82 32.92 0.50 21.58 28.70 30.49 31.05 31.64 31.84 31.94 M1-ĐX M2-ĐX M3-ĐX 4.03 3.83 3.71
Hình 3.3. So sánh kết quả đề xuất với kết quả thí nghiệm Rn(t) theo thời gian
của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường)
96
Bảng 3.2. Kết quả đề xuất giá trị cường độ chịu nén Rn(t) của bê tông
(Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép)
Tổ mẫu Tỷ lệ (N/X) Độ lệch chuẩn (STD) 60 ngày 364 ngày 270 ngày 7 ngày 180 ngày
Giá trị trung bình Rn(t), MPa 90 28 ngày ngày Kết quả thí nghiệm giá trị cường độ chịu nén Rn(t) của bê tông
MS1-TN MS2-TN MS3-TN (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) 0.40 23.86 32.95 34.82 35.30 35.90 36.22 36.32 0.45 23.00 31.35 33.23 33.80 34.25 34.49 34.74 0.50 22.47 30.47 32.47 33.00 33.30 33.51 33.66 4.46 4.18 4.03
Kết quả đề xuất giá trị cường độ chịu nén Rn(t) của bê tông
MS1-ĐX MS2-ĐX MS3-ĐX (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) 0.40 24.77 32.95 35.00 35.65 36.32 36.55 36.67 0.45 23.57 31.35 33.30 33.92 34.56 34.78 34.89 0.50 22.91 30.47 32.37 32.97 33.59 33.80 33.91 4.26 4.06 3.94
Hình 3.4. So sánh kết quả đề xuất với kết quả thí nghiệm Rn(t)
theo thời gian của bê tông (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép)
97
Nhận xét:
Theo Bảng 3.1 và 3.2, đề xuất một số nhận xét như sau:
- Giá trị độ lệch chuẩn (STD) cường độ chịu nén của bê tông thường giữa kết
quả đề xuất (trung bình là 3.86) với kết quả thí nghiệm (trung bình là 4.12).
- Giá trị độ lệch chuẩn (STD) cường độ chịu nén của bê tông cốt sợi thép
giữa kết quả đề xuất (trung bình là 4.09) với kết quả thí nghiệm (trung bình là 4.22).
- Tỷ lệ phần trăm chênh lệch giá trị cường độ chịu nén giữa kết quả đề xuất
với kết quả thí nghiệm dao động từ 0.2 % đến 0.8 % đối với bê tông thường và từ
0.1 % đến 1.2 % đối với bê tông cốt sợi thép.
3.2.2. Phân tích, đánh giá mô đun đàn hồi E(t) theo thời gian của 02 nhóm
bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép)
Từ kết quả thí nghiệm mô đun đàn hồi E(t) của bê tông thường và bê
tông cốt sợi thép, xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa E(t) theo thời
gian như sau:
Hình 3.5. Quan hệ mô đun đàn hồi E(t) theo thời gian của bê tông
(Nhóm 1 - Bê tông thường)
98
Hình 3.6. Quan hệ mô đun đàn hồi E(t) theo thời gian của bê tông
(Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép)
Theo Hình 3.5 và Hình 3.6 nhận thấy quy luật biến đổi mô đun đàn hồi theo
thời gian tương tự như cường độ chịu nén, trên cơ sở đó đề xuất sử dụng công thức
biểu diễn mối quan hệ mô đun đàn hồi E(t) với mô đun đàn hồi của tổ mẫu bê tông
thường và bê tông cốt sợi thép tại 28 ngày tuổi có dạng như sau:
𝐸(𝑡) = 𝐸(28) (3.3) 𝑡 𝑐 + (𝑑. 𝑡)
Trong đó:
E(t) : Mô đun đàn hồi của bê tông thường hoặc bê tông cốt sợi thép
tại thời điểm t;
E(28) : Mô đun đàn hồi của bê tông thường hoặc bê tông cốt sợi thép
ở 28 ngày tuổi;
t : Thời gian phát triển mô đun đàn hồi của bê tông thường và bê
tông cốt sợi thép;
99
c, d : Các hệ số thực nghiệm.
+ Xác định các hệ số thực nghiệm c và d (d: được tính từ c) theo phương
pháp tổng bình phương bé nhất (sử dụng công cụ Solver trong Microft Excel):
Đối với bê tông thường:
Tổ mẫu M1 có tỷ lệ N/X = 0.40: c = 2.189 thì d = 0.922
Tổ mẫu M2 có tỷ lệ N/X = 0.45: c = 2.367 thì d = 0.916
Tổ mẫu M3 có tỷ lệ N/X = 0.50: c = 2.305 thì d = 0.918
Đối với bê tông cốt sợi thép:
Tổ mẫu MS1 có tỷ lệ N/X = 0.40: c = 2.055 thì d = 0.927
Tổ mẫu MS2 có tỷ lệ N/X = 0.45: c = 2.237 thì d = 0.920
Tổ mẫu MS3 có tỷ lệ N/X = 0.50: c = 2.184 thì d = 0.922
+ Hệ số đề xuất chung: c = 2.24 thì d = 0.92
Vậy công thức đề xuất (3.3) được trình bày như sau:
𝐸(𝑡) = 𝐸(28) (3.4) 𝑡 2,24 + (0,92. 𝑡)
Nhận xét:
Công thức (3.4) sử dụng để dự báo sự phát triển mô đun đàn hồi của bê tông.
Các hệ số thực nghiệm c = 2.24, d = 0.92 tại công thức (3.4) được sử dụng trong
phạm vi nghiên cứu của bê tông thường và bê tông cốt sợi thép có cấp độ bền B22.5
(Mác 300#) với điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai.
Từ công thức (3.4) tính toán kết quả đề xuất giá trị mô đun đàn hồi theo thời
gian của bê tông thường được trình bày trong Bảng 3.3 và bê tông cốt sợi thép được
trình bày trong Bảng 3.4.
100
Bảng 3.3. Kết quả đề xuất giá trị mô đun đàn hồi E(t) của bê tông
(Nhóm 1 - Bê tông thường)
Tổ mẫu Tỷ lệ (N/X) Độ lệch chuẩn (STD) 7 ngày 270 ngày 180 ngày 28 ngày 60 ngày Giá trị trung bình E(t), MPa 90 ngày
M1-TN M2-TN M3-TN 3221 3112 2709
M1-ĐX M2-ĐX M3-ĐX 364 ngày Kết quả thí nghiệm giá trị mô đun đàn hồi E(t) của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) 0.40 25225 32045 33164 33528 33830 34031 34432 0.45 22501 28988 30143 30396 30731 31042 31488 0.50 20281 25931 27018 27262 27432 27749 27999 Kết quả đề xuất giá trị mô đun đàn hồi E(t) của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) 0.40 25843 32045 33473 33914 34367 34520 34600 0.45 23377 28988 30280 30679 31088 31227 31299 0.50 20912 25931 27087 27443 27810 27934 27999 3142 2842 2542
Hình 3.7. So sánh kết quả đề xuất với kết quả thí nghiệm E(t)
theo thời gian của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường)
101
Bảng 3.4. Kết quả đề xuất giá trị mô đun đàn hồi E(t) của bê tông
(Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép)
Tổ mẫu Tỷ lệ (N/X) Độ lệch chuẩn (STD) 7 ngày Giá trị trung bình E(t), MPa 90 ngày 60 ngày 180 ngày 28 ngày 270 ngày 364 ngày
Kết quả thí nghiệm giá trị mô đun đàn hồi E(t) của bê tông
MS1-TN MS2-TN MS3-TN 3215 3120 2730
MS1-ĐX MS2-ĐX MS3-ĐX (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) 0.40 26184 33215 34258 34537 34787 34943 35300 0.45 23421 30109 31244 31425 31698 31952 32352 0.50 21135 26987 28085 28250 28341 28618 28840 Kết quả đề xuất giá trị mô đun đàn hồi E(t) của bê tông (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) 0.40 26786 33215 34695 35152 35621 35781 35863 0.45 24281 30109 31451 31865 32290 32435 32510 0.50 21764 26987 28190 28561 28942 29072 29139 3256 2952 2646
Hình 3.8. So sánh kết quả đề xuất với kết quả thí nghiệm E(t) theo thời gian
của bê tông (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép)
102
Nhận xét:
Theo Bảng 3.3và 3.4, đề xuất một số nhận xét như sau:
- Giá trị độ lệch chuẩn (STD) mô đun đàn hồi của bê tông thường giữa kết
quả đề xuất (trung bình là 2842) với kết quả thí nghiệm (trung bình là 3014).
- Giá trị độ lệch chuẩn (STD) mô đun đàn hồi của bê tông cốt sợi thép giữa
kết quả đề xuất (trung bình là 2951) với kết quả thí nghiệm (trung bình là 3022).
- Tỷ lệ phần trăm chênh lệch giá trị mô đun đàn hồi giữa kết quả đề xuất với
kết quả thí nghiệm dao động từ 0.3 % đến 1.6 % đối với bê tông thường và từ 0.4 %
đến 2.4 % đối với bê tông cốt sợi thép.
3.3. So sánh cường độ chịu nén Rn(t) và mô đun đàn hồi E(t) theo thời
gian của 02 nhóm bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông
cốt sợi thép) trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường
3.3.1. So sánh cường độ chịu nén Rn(t) của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông
thường) với (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép)
Kết quả thí nghiệm giá trị cường độ chịu nén theo thời gian của bê tông
thường được trình bày trong Bảng 3.1 và bê tông cốt sợi thép được trình bày trong
Bảng 3.2. Trên Hình 3.9 trình bày biểu đồ biểu diễn giá trị cường độ chịu nén theo
thời gian của hai nhóm mẫu thí nghiệm trong thời gian 364 ngày đo. Giá trị so sánh
kết quả thí nghiệm của hai nhóm mẫu được trình bày ở Bảng 3.5.
Bảng 3.5. Kết quả so sánh giá trị cường độ chịu nén Rn(t) của bê tông
(Nhóm 1 - Bê tông thường) với (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép)
Tổ mẫu Tỷ lệ (N/X)
0.40 0.45 0.50 7 ngày 1.059 1.063 1.065 28 ngày 1.058 1.060 1.062 Giá trị so sánh (kR) 180 90 60 ngày ngày ngày 1.048 1.051 1.055 1.050 1.053 1.055 1.052 1.055 1.059 270 ngày 1.047 1.050 1.052 364 ngày 1.046 1.047 1.049 RMS1 với RM1 RMS2 với RM2 RMS3 với RM3
103
Hình 3.9. So sánh cường độ chịu nén Rn(t) của bê tông
(Nhóm 1 - Bê tông thường) với (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép)
Kết quả so sánh giá trị cường độ chịu nén của bê tông theo thời gian được
trình bày trong Bảng 3.5. Xây dựng mối quan hệ giữa RM(t) và RMS(t) qua công
thức sau:
(3.5) 𝑅𝑀𝑆(𝑡) = 𝑘𝑅. 𝑅𝑀(𝑡)
Trong đó:
: Giá trị cường độ chịu nén theo thời gian của bê tông thường; RM(t)
: Giá trị cường độ chịu nén theo thời gian của bê tông cốt RMS(t)
sợi thép;
: Hệ số so sánh giá trị cường độ chịu nén theo thời gian của bê kR
tông cốt sợi thép với bê tông thường. Qua Bảng 3.5 xác định giá trị trung bình
của kR = 1.05.
3.3.2. So sánh mô đun đàn E(t) của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) với
(Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép)
Kết quả thí nghiệm giá trị mô đun đàn hồi theo thời gian của bê tông thường
được trình bày trong Bảng 3.3 và bê tông cốt sợi thép được trình bày trong
Bảng 3.4. Trên Hình 3.10 trình bày biểu đồ biểu diễn giá trị mô đun đàn hồi theo
thời gian của hai nhóm mẫu thí nghiệm trong thời gian 364 ngày đo. Giá trị so sánh
104
kết quả thí nghiệm của hai nhóm mẫu được trình bày ở Bảng 3.6.
Bảng 3.6. Kết quả so sánh giá trị mô đun đàn hồi E(t) của bê tông
(Nhóm 1 - Bê tông thường) với (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép)
Tổ mẫu Tỷ lệ (N/X)
0.40 0.45 0.50 7 ngày 1.038 1.041 1.042 28 ngày 1.037 1.039 1.041 Giá trị so sánh (kE) 180 90 60 ngày ngày ngày 1.028 1.030 1.033 1.031 1.034 1.037 1.033 1.036 1.040 270 ngày 1.027 1.029 1.031 364 ngày 1.025 1.027 1.030 EMS1 với EM1 EMS2 với EM2 EMS3 với EM3
Hình 3.10. So sánh mô đun đàn hồi E(t) của bê tông
(Nhóm 1 - Bê tông thường) với (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép)
Kết quả so sánh giá trị mô đun đàn hồi của bê tông theo thời gian được trình
bày trong Bảng 3.6. Xây dựng mối quan hệ giữa EM(t) và EMS(t) qua công thức sau:
(3.6) 𝐸𝑀𝑆(𝑡) = 𝑘𝐸. 𝐸𝑀(𝑡)
Trong đó:
: Giá trị mô đun đàn hồi theo thời gian của bê tông thường; EM(t)
: Giá trị mô đun đàn hồi theo thời gian của bê tông cốt sợi thép; EMS(t)
: Hệ số so sánh giá trị mô đun đàn hồi theo thời gian của bê tông kE
105
cốt sợi thép với bê tông thường. Qua Bảng 3.6 xác định giá trị trung bình
của kE = 1.03.
3.3.3. Nhận xét đánh giá cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi theo thời
gian của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép)
Cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi của bê tông phát triển theo thời gian,
tuy nhiên giá trị này không đều. Giai đoạn đầu từ 1 ngày đến 28 ngày tuổi, tốc độ
phát triển cường độ nhanh hơn giai đoạn sau 28 ngày tuổi. Nhất là giai đoạn từ 1
ngày đến 7 ngày tuổi có tốc độ phát triển cường độ khá nhanh.
Sau 28 ngày tuổi giá trị cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi của bê tông
tương đối ổn định và có tốc độ tăng chậm. Đồ thị dần tiệm cận với đường
nằm ngang.
Từ các kết quả thực nghiệm nghiên cứu cho thấy:
Tốc độ phát triển cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi của bê tông tỷ lệ
thuận với thời gian.
Đã đề xuất hệ số quy đổi cho giá trị cường độ kR = 1.05 và hệ số quy đổi cho
giá trị mô đun đàn hồi kE = 1.03 giữa bê tông cốt sợi thép có tỷ trọng cốt sợi thép
bằng 40 (kg/m3) và bê tông thường. Điều này giúp cho việc thiết kế kết cấu bê tông
cốt sợi được dễ dàng, thuận lợi hơn.
3.4. Xác định các hệ số thực nghiệm đề xuất dự báo biến dạng co ngót
theo thời gian của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) trong điều kiện khí
hậu chuẩn tại Gia Lai từ kết quả thí nghiệm theo Tiêu chuẩn Nga
GOST 24544-81 [85]
3.4.1. Xác định các hệ số thực nghiệm
Tính toán cho tổ mẫu bê tông thường M1 [Bảng PL6.1] có tỷ lệ N/X bằng
0.40, xác định các hệ số thực nghiệm theo công thức từ (1.16) đến (1.26):
𝑋1 = ∆𝑡; 𝑌1 = ∆𝑡 𝜀𝑐𝑠(𝑡)
106
𝑛 ∑ 𝑌1 = 0,2336 𝑖=1
𝑛 ∑ 𝑋1 𝑖=1
𝑛
𝑛
𝑋̅ = = 107,97; 𝑌̅ = 1 𝑛 1 𝑛
2 =
2 =
𝑖=1
𝑖=1
𝑛
∑( ∑( 𝑌1 − 𝑌̅)2 = 0,019 𝑋1 − 𝑋̅)2 = 9001,32; 𝑆2 𝑆1 1 𝑛 − 1 1 𝑛 − 1
𝑖=1
∑( 𝑚1,2 = 𝑋1 − 𝑋̅) (𝑌1 − 𝑌̅) = 12,9791 1 𝑛 − 1
𝑟 = = 0,99976 𝑚1,2 𝑆1𝑆2
Xác định A và B:
𝐴 = 𝑌̅ − 𝐵𝑋̅ = 0,0779; 𝐵 = 𝑚1,2 2 = 0,0014 𝑆1
Giá trị biến dạng co ngót tới hạn:
= 54,01 𝜀𝑐𝑠 (∞) = = 693,52. 10−6; 𝛼𝑛 = 𝐴 𝐵 1 𝐵
Tính toán tương tự cho tổ mẫu bê tông thường M2 [Bảng PL6.2] và M3
[Bảng PL6.3] (tỷ lệ N/X bằng 0.45, 0.50) xác định được các giá trị tính toán trình
bày trong Bảng 3.7.
Bảng 3.7. Giá trị các hệ số thực nghiệm tính toán theo GOST 24544-81
𝑟
𝐵
𝐴
𝑋̅
𝑌̅
𝜀𝑐𝑠 (∞)(x10−6) 𝛼𝑛
2 𝑆1
2 𝑚1,2 𝑆2
của các tổ mẫu bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường)
Tổ mẫu
M1 107,97 0,2336 9001.32 0.019 12.9791 0.99976 0.0014 0.0779
693.52
54.01
M2 107,97 0,2090 9001.32 0.018 12.5949 0.99982 0.0014 0.0579
714.68
41.41
M3 107,97 0,1904 9001.32 0.016 11.9143 0.99966 0.0013 0.0474
755.51
35.85
Thay các hệ số thực nghiệm cs(∞) và n trong Bảng 3.7 vào (1.18) tương
ứng với mỗi tổ mẫu, xác định công thức theo GOST 24544-81 [85] dự báo sự phát
triển biến dạng co ngót của mẫu bê tông thường theo thời gian như sau:
107
- Công thức dự báo sự phát triển biến dạng co ngót của mẫu bê tông thường
M1 có tỷ lệ N/X = 0.40:
(3.7) 𝜀𝑐𝑠(𝑡) = 693,52. 10−6 𝑡 54,01 + 𝑡
Hình 3.11. Kết quả thí nghiệm biến dạng co ngót của mẫu bê tông thường M1
với kết quả đề xuất
- Công thức dự báo sự phát triển biến dạng co ngót của mẫu bê tông thường
M2 có tỷ lệ N/X = 0.45:
(3.8) 𝜀𝑐𝑠(𝑡) = 714,68. 10−6 𝑡 41,41 + 𝑡
Hình 3.12. Kết quả thí nghiệm biến dạng co ngót của mẫu bê tông thường M2
với kết quả đề xuất
108
- Công thức dự báo sự phát triển biến dạng co ngót của mẫu bê tông thường
M3 có tỷ lệ N/X = 0.50:
(3.9) 𝜀𝑐𝑠(𝑡) = 755,51. 10−6 𝑡 35,85 + 𝑡
Hình 3.13. Kết quả thí nghiệm biến dạng co ngót của mẫu bê tông thường M3
với kết quả đề xuất
Nhận xét:
Công thức (3.7), (3.8) và (3.9) sử dụng để dự báo sự phát triển biến dạng co
ngót của bê tông thường được xác định theo quy trình đơn giản phù hợp với quy
định áp dụng của GOST 24544-81 [85] và các quy định về mẫu thí nghiệm, điều
kiện thí nghiệm trong tiêu chuẩn TCVN 3117:1993 [14]. Kết quả tính toán theo
công thức từ hệ số thực nghiệm (3.7), (3.8) và (3.9) trình bày trên Hình 3.11, 3.12,
3.13 cho thấy dự báo sự phát triển biến dạng co ngót theo thời gian được thiết lập
theo GOST 24544-81 [85] phản ánh chính xác quy luật biến dạng co ngót của các tổ
mẫu thí nghiệm bê tông thường.
3.4.2. Xây dựng bảng tra các giá trị co ngót tới hạn cs(∞) và tham số n
theo lượng nước và lượng xi măng có thành phần cấp phối khác
Kết hợp số liệu số liệu Bảng 2.2 và Bảng 3.7 lập được Bảng 3.8.
109
Bảng 3.8. Giá trị các hệ số thực nghiệm co ngót tới hạn cs(∞) và tham số n của
các tổ mẫu bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường)
Tổ mẫu Xi măng (kg) Nước (lít)
M1 M2 M3 415 415 415 166 187 208 N/X 0.40 0.45 0.50 cs(∞)(x10-6) 693.52 714.68 755.51 n 54.01 41.41 35.85
Tương ứng với mỗi loại mẫu bê tông thường có tỷ lệ N/X bằng 0.40, 0.45,
0.50, xây dựng được quan hệ giữa biến dạng co ngót tới hạn và lượng nước cấp
phối (xác định từ Excel) như trên Hình 3.14.
Hình 3.14. Quan hệ giữa tỷ lệ N/X và biến dạng co ngót tới hạn
của các tổ mẫu bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường)
Ứng với cùng 1 khối lượng xi măng, nhưng khối lượng nước khác nhau,
tương ứng với tỷ lệ N/X khác nhau, nhận thấy quan hệ biến dạng co ngót tới hạn và
tỷ lệ N/X có dạng hàm tuyến tính biểu diễn ở công thức (3.10), và được xác định
bằng phép hồi quy tuyến tính ở Hình 3.14.
(3.10) 𝜀𝑐𝑠(∞) = 619,9x + 442.28
Trong đó:
: Biến dạng co ngót tới hạn (x10-6); cs(∞)
x : Tỷ lệ N/X.
110
Từ công thức (3.10) xây dựng được bảng tra giá trị co ngót tới hạn cs(∞)
theo lượng nước và xi măng trong thiết kế thành phần cấp phối 1m3 bê tông trình
bày trong Bảng 3.9.
Bảng 3.9. Bảng tra giá trị co ngót tới hạn cs(∞) theo lượng nước và lượng
xi măng cấp phối
160 165 170 175 180 185 N (lít) X (kg)
430 415 400 672.94 680.15 687.36 694.56 701.77 708.98 681.28 688.75 696.21 703.68 711.15 718.62 690.24 697.99 705.74 713.49 721.24 728.98
190 195 200 205 210 215 N (lít) X (kg)
430 415 400 716.19 723.40 730.61 737.81 745.02 752.23 726.09 733.56 741.03 748.50 755.96 763.43 736.73 744.48 752.23 759.98 767.73 775.48
Trong Bảng 3.9, giá trị nước ký hiệu là (N) tính theo đơn vị (lít), giá trị xi
măng ký hiệu là (X) tính theo đơn vị (kg) theo thiết kế thành phần cấp phối 1m3 bê
tông. Giá trị biến dạng co ngót tới hạn có đơn vị không thứ nguyên (x10-6).
Trong Bảng 3.8 với tỷ lệ N/X lần lượt là 0.40, 0.45, 0.50, có các giá trị tham
số n tương ứng. Giá trị tham số n theo tỷ lệ N/X của các tổ mẫu bê tông (Nhóm 1
- Bê tông thường) được trình bày trong Bảng 3.10.
Bảng 3.10. Giá trị tham số n theo tỷ lệ N/X của các tổ mẫu bê tông
(Nhóm 1 - Bê tông thường)
0.40 0.50 0.45 54.01 41.41 35.85 N/X n
Tương ứng với mỗi loại mẫu bê tông thường có tỷ lệ N/X bằng 0.40, 0.45,
0.50, xây dựng được quan hệ giữa giá trị tham số n và tỷ lệ N/X như trên
Hình 3.15.
111
Hình 3.15. Quan hệ giữa tỷ lệ N/X và giá trị tham số n của các tổ mẫu bê tông
(Nhóm 1 - Bê tông thường)
Quan hệ giữa tỷ lệ N/X và giá trị tham số n có dạng hàm tuyến tính biểu
diễn ở công thức (3.11), và được xác định bằng phép hồi quy tuyến tính ở
Hình 3.15.
(3.11) 𝛼𝑛 = −181,6x + 125,48
Trong đó:
: Giá trị tham số; n
x : Tỷ lệ N/X.
Từ công thức (3.11) xây dựng được bảng tra tham số n theo lượng nước và
xi măng trong thiết kế thành phần cấp phối cho 1m3 bê tông được trình bày trong
Bảng 3.11.
Bảng 3.11. Bảng tra giá trị tham số n theo lượng nước và lượng
xi măng cấp phối
160
165
170
175
180
185
N (lít) X (kg)
430 415 400
57.91 55.80 53.68 51.57 49.46 47.35 55.47 53.28 51.09 48.90 46.71 44.53 52.84 50.57 48.30 46.03 43.76 41.49
112
190
195
200
205
210
215
N (lít) X (kg)
430 415 400
45.24 43.13 41.01 38.90 36.79 34.68 42.34 40.15 37.96 35.77 33.59 31.40 39.22 36.95 34.68 32.41 30.14 27.87
Trong Bảng 3.11, giá trị nước ký hiệu là (N) tính theo đơn vị (lít), giá trị xi
măng ký hiệu là (X) tính theo đơn vị (kg) theo thiết kế thành phần cấp phối 1m3
bê tông.
Theo Bảng tra 3.9 và 3.11 đề xuất công thức xác định giá trị biến dạng co
ngót của bê tông tại thời điểm t, tương ứng với lượng nước và xi măng cho 1 cấp
phối bê tông bất kỳ được xác định theo công thức (3.12).
(3.12) 𝜀𝑐𝑠(𝑡) = 𝜀𝑐𝑠(∞) 𝑡 𝛼𝑛 + 𝑡
Trong đó:
: Biến dạng co ngót tại thời điểm bất kỳ t (x10-6); cs(t)
: Biến dạng co ngót tới hạn (x10-6), xác định theo công thức cs(∞)
(3.10) phụ thuộc vào tỷ lệ N/X, hoặc xác định theo Bảng 3.9 phụ thuộc vào lượng
nước và lượng xi măng;
: Tham số biến dạng co ngót phụ thuộc tỷ lệ N/X, tính theo
n
công thức (3.11) hoặc tra theo Bảng 3.11 phụ thuộc lượng nước và xi măng.
3.5. So sánh kết quả đề xuất dự báo biến dạng co ngót của bê tông
thường với Tiêu chuẩn Úc AS 3600 [28] và Mô hình Viện Khoa học Xây
dựng Nga [84]
Lựa chọn Tiêu chuẩn Úc AS 3600 và Mô hình Viện Khoa học Xây dựng Nga
để so sánh với kết quả đề xuất về dự báo biến dạng co ngót theo thời gian của bê
tông thường với mục đích sau:
- Việc so sánh với Tiêu chuẩn Úc AS 3600 do trong Tiêu chuẩn Úc AS 3600
có đề cập đến vùng khí hậu tương tự, các yêu cầu về dữ liệu đầu vào thí nghiệm đã
tiến hành có thể cung cấp đầy đủ.
113
- Các Tiêu chuẩn xây dựng của Việt Nam được xây dựng chủ yếu biên dịch
từ các Tiêu chuẩn Nga nên việc so sánh với Mô hình Viện Khoa học Xây dựng Nga
là cần thiết (hiện vẫn đang sử dụng).
3.5.1. Theo Tiêu chuẩn Úc AS 3600 [28]
Sử dụng Tiêu chuẩn AS 3600 cho các tổ mẫu với phương trình (1.10).
𝜀𝑐𝑠 = 𝑘1 ∙ 𝜀𝑐𝑠 .𝑏
- Tổ mẫu bê tông thường M1 có tỷ lệ N/X = 0.40:
fc = 31,14/1,2 = 25,95 (MPa)
Hệ số k1:
𝑘1 = 𝑘4𝑘5𝑡0,8 𝑡0,8 + 𝑡ℎ/7
th = 50 (mm)
𝑘4 = 0,8 + 1,2𝑒−0,005𝑡ℎ = 1,73
Với khí hậu nhiệt đới: k5=0,5
𝜀𝑐𝑠 .𝑏 = (1100 − 8𝑓𝑐)10−6 = 890. 10−6
(3.13) 772. 10−6 𝜀𝑐𝑠 (t) = 𝑡0,8 𝑡0,8 + 7,14
- Tổ mẫu bê tông thường M2 có tỷ lệ N/X = 0.45:
fc = 29,58/1,2 = 24,65 (MPa)
𝜀𝑐𝑠 .𝑏 = (1100 − 8𝑓𝑐)10−6 = 903. 10−6
(3.14) 783. 10−6 𝜀𝑐𝑠 (t) = 𝑡0,8 𝑡0,8 + 7,14
- Tổ mẫu bê tông thường M3 có tỷ lệ N/X = 0.50:
fc = 28,70/1,2 = 23,92 (MPa)
𝜀𝑐𝑠 .𝑏 = (1100 − 8𝑓𝑐)10−6 = 909. 10−6
(3.15) 788. 10−6 𝜀𝑐𝑠(t) = 𝑡0,8 𝑡0,8 + 7,14
114
Bảng 3.12. So sánh kết quả đề xuất dự báo biến dạng co ngót
của bê tông thường với Tiêu chuẩn Úc AS 3600
Kết quả đề xuất Kết quả theo Tiêu chuẩn Úc AS 3600 Ngày đo N/X=0.40 N/X=0.45 N/X=0.50 N/X=0.40 N/X=0.45 N/X=0.50
M3 0 40 58 76 92 108 123 212 279 331 373 408 436 461 482 500 516 530 542 553 563 572 581 588 595 601 607 613 623 631 M1 0 151 195 230 260 286 308 414 475 516 545 568 586 601 613 623 632 640 647 653 658 663 668 672 676 679 682 685 690 695 M2 0 154 197 233 264 290 313 420 482 523 553 576 594 609 622 632 641 649 656 662 668 673 677 681 685 689 692 695 700 705 M3 0 154 199 235 265 292 315 423 485 527 557 580 598 613 626 636 645 653 660 667 672 677 682 686 690 693 696 699 705 709 M1 0 25 36 48 59 69 80 143 194 237 273 303 330 353 373 391 408 422 435 447 458 468 477 485 493 500 507 513 525 535 M2 0 33 48 63 77 90 103 181 240 288 327 360 387 411 431 449 465 479 491 502 513 522 530 538 545 552 558 563 573 582 0 2 3 4 5 6 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91 98 105 112 119 126 133 140 147 154 168 182
115
Kết quả đề xuất Kết quả theo Tiêu chuẩn Úc AS 3600 Ngày đo N/X=0.40 N/X=0.45 N/X=0.50 N/X=0.40 N/X=0.45 N/X=0.50
196 224 252 280 322 364 M1 544 559 571 581 594 604 M2 590 603 614 623 633 642 M1 699 706 711 716 721 726 M2 709 716 721 726 732 736 M3 713 720 726 731 736 741 M3 639 651 661 670 680 688
Hình 3.16. So sánh biến dạng co ngót theo thời gian của các tổ mẫu bê tông
(Nhóm 1 - Bê tông thường) với AS 3600 [28]
3.5.2. Theo Mô hình Viện Khoa học Xây dựng Nga (VKHXD Nga) [84]
Biến dạng co ngót được biểu diễn qua phương trình (1.12) và (1.13):
𝜀𝑆(𝑡, 𝑡𝑜) = 𝜀𝑆(∞, 𝑡𝑜)[1 − 𝑒−𝛼𝑠(𝑡−𝑡𝑜)]
Trong đó:
N(∞, 7) ∙ 1𝑠 ∙ 2𝑠 ∙ 3𝑠
𝜀𝑆(∞, 𝑡𝑜) = εS
Ta có:
116
1𝑠 = 1; 2𝑠 = 1,1; 3𝑠 = 0,85 (tương ứng với độ ẩm 75%); 𝛼𝑠 = 0,016;
𝑡0 = 3
- Tổ mẫu bê tông thường M1 có tỷ lệ N/X = 0.40:
N(∞, 7) = 𝑘𝑠(𝑊 + 𝑣)1,5 = 0,14. 10−6(166 + 30)1,5 = 384. 10−6 εS 𝜀𝑆(𝑡, 3) = [1 − 𝑒−0,016(𝑡−3)]359. 10−6
(3.16)
(3.17) - Tổ mẫu bê tông thường M2 có tỷ lệ N/X = 0.45: N(∞, 7) = 𝑘𝑠(𝑊 + 𝑣)1,5 = 0,14. 10−6(187 + 30)1,5 = 447. 10−6 εS 𝜀𝑆(𝑡, 3) = [1 − 𝑒−0,016(𝑡−3)]418. 10−6
(3.18) - Tổ mẫu bê tông thường M3 có tỷ lệ N/X = 0.50: N(∞, 7) = 𝑘𝑠(𝑊 + 𝑣)1,5 = 0.14. 10−6(208 + 30)1,5 = 514. 10−6 εS 𝜀𝑆(𝑡, 3) = [1 − 𝑒−0,016(𝑡−3)]481. 10−6
Bảng 3.13. So sánh kết quả đề xuất dự báo biến dạng co ngót
của bê tông thường với Mô hìnhViện Khoa học Xây dựng Nga
Kết quả đề xuất Kết quả theo Mô hình Viện Khoa học Xây dựng Nga Ngày đo N/X=0.40 N/X=0.45 N/X=0.50 N/X=0.40 N/X=0.45 N/X=0.50
0 2 3 4 5 6 7 14 21 28 35 M1 0 25 36 48 59 69 80 143 194 237 273 M2 0 33 48 63 77 90 103 181 240 288 327 M3 0 40 58 76 92 108 123 212 279 331 373 M1 0 0 0 6 11 17 22 58 90 118 144 M2 0 0 0 7 13 20 26 67 105 138 167 M3 0 0 0 8 15 23 30 78 120 159 193
117
Kết quả đề xuất Kết quả theo Mô hình Viện Khoa học Xây dựng Nga Ngày đo N/X=0.40 N/X=0.45 N/X=0.50 N/X=0.40 N/X=0.45 N/X=0.50
M3 408 436 461 482 500 516 530 542 553 563 572 581 588 595 601 607 613 623 631 639 651 661 670 680 688 M1 303 330 353 373 391 408 422 435 447 458 468 477 485 493 500 507 513 525 535 544 559 571 581 594 604 M2 360 387 411 431 449 465 479 491 502 513 522 530 538 545 552 558 563 573 582 590 603 614 623 633 642 42 49 56 63 70 77 84 91 98 105 112 119 126 133 140 147 154 168 182 196 224 252 280 322 364 M1 167 187 205 222 236 249 261 271 280 289 296 303 309 314 319 323 327 333 339 343 349 352 355 357 358 M2 194 218 239 258 275 290 304 316 327 336 345 353 360 366 371 376 381 388 394 399 406 410 413 415 417 M3 223 251 275 297 316 334 349 363 376 387 397 406 414 421 427 433 438 447 454 459 467 472 475 478 480
118
Hình 3.17. So sánh biến dạng co ngót theo thời gian của các tổ mẫu bê tông
(Nhóm 1 - Bê tông thường) với VKHXD Nga [84]
Hình 3.18. So sánh biến dạng co ngót theo thời gian của các tổ mẫu bê tông
(Nhóm 1 - Bê tông thường) với AS 3600 [28] và VKHXD Nga [84]
Nhận xét:
Từ các Hình 3.11, 3.12, 3.13, 3.16, 3.17 và 3.18 cho thấy kết quả tính toán
theo các công thức sử dụng các hệ số thực nghiệm (3.7), (3.8) và (3.9) cho các tổ
mẫu bê tông thường gần với kết quả thí nghiệm, thấp hơn so với Tiêu chuẩn Úc
119
AS 3600 [28] và lớn hơn so với Mô hình Viện Khoa học Xây dựng Nga [84].
So với Tiêu chuẩn Úc AS 3600, giá trị biến dạng co ngót đề xuất của tổ mẫu
M1 thấp hơn 20.2%, tổ mẫu M2 thấp hơn 14.6% và tổ mẫu M3 thấp hơn 7.7%.
So với Mô hình Viện Khoa học Xây dựng Nga, giá trị biến dạng co ngót của
tổ mẫu M1 cao hơn 68.7%, tổ mẫu M2 cao hơn 54.0% và tổ mẫu M3 cao
hơn 43.3%.
Các công thức (3.7), (3.8) và (3.9) sử dụng các hệ số thực nghiệm có độ tin
cậy, và kết quả khá gần hơn với mô hình dự báo co ngót theo Tiêu chuẩn Úc
AS 3600 cho vùng có đặc điểm khí hậu nhiệt đới.
3.6. Đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ N/X đến biến dạng co ngót của 03
nhóm bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép;
Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai
Trong các nhóm mẫu bê tông đánh giá này sử dụng kết quả thí nghiệm 03 tổ
mẫu bê tông thường M1, M2, M3; 03 tổ mẫu bê tông cốt sợi thép MS1, MS2, MS3;
03 tổ mẫu bê tông cốt thép MT1, MT2, MT3 tương ứng với tỷ lệ N/X lần lượt bằng
0.40, 0.45, 0.50.
- Lượng xi măng sử dụng trong thành phần cấp phối được giữ cố định là
415 (kg/m3).
- Lượng nước trong thành phần cấp phối của tổ mẫu M1, MS1, MT1 là
166 (l/m3), tổ mẫu M2, MS2, MT2 là 187 (l/m3) và tổ mẫu M3, MS3, MT3 là
208 (l/m3).
- Tỷ lệ thành phần cốt liệu cát trong thành phần cấp phối của tổ mẫu M1,
MS1, MT1 là 726 (kg/m3), tổ mẫu M2, MS2, MT2 là 690 (kg/m3) và tổ mẫu M3,
MS3, MT3 là 675 (kg/m3).
- Tỷ lệ thành phần cốt liệu đá trong thành phần cấp phối của tổ mẫu M1,
MS1, MT1 là 1160 (kg/m3), tổ mẫu M2, MS2, MT2 là 1140 (kg/m3) và tổ mẫu M3,
MS3, MT3 là 1100 (kg/m3).
Trong Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép, lượng cốt sợi thép sử dụng trong thành
phần cấp phối được giữ cố định là 40 (kg/m3).
120
3.6.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ N/X đến biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1
- Bê tông thường)
Kết quả đo được trình bày ở Bảng 2.15.
Hình 3.19. Sự phát triển biến dạng co ngót theo thời gian
của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường)
Hình 3.20. Quan hệ giữa biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời gian
của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường)
121
Hình 3.21. So sánh biến dạng co ngót của bê tông ở 364 ngày đo
(Nhóm 1 - Bê tông thường)
Nhận xét:
Kết quả thí nghiệm biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông
thường): Thành phần cấp phối với lượng xi măng không đổi, lượng nước trong
thành phần cấp phối tăng theo thứ tự của các tổ mẫu M1, M2, M3 lần lượt là 166,
187 và 208 (lít/m3), tương ứng tỷ lệ N/X tăng lần lượt 0.40, 0.45, 0.50. Ở 364 ngày
đo, thì M1 = 610x10-6 < M2 = 653x10-6 (tăng 7.0% so với mẫu M1) < M3 = 700x10-6
(tăng 14.8% so với mẫu M1). Như vậy, yếu tố lượng nước thành phần của cấp phối
bê tông có ảnh hưởng rõ rệt tới biến dạng co ngót. Biến dạng co ngót bê tông tăng
khi tăng lượng nước thành phần trong cấp phối.
Kết quả này cho thấy, trong điều kiện khí hậu Gia Lai biến dạng co ngót của
bê tông là lớn. Việc giảm tỷ lệ N/X là một trong những giải pháp để giảm biến dạng
co ngót của bê tông. Theo một số nghiên cứu, nứt bê tông do biến dạng co ngót xảy
ra khi biến dạng co ngót có độ lớn từ 200x10-6 trở lên [4], [66]. Với giá trị biến
dạng co ngót của bê tông thu được từ nghiên cứu này thì khả năng xảy ra nứt bê
tông do biến dạng co ngót là cao.
Trên Hình 3.20 trình bày mối quan hệ giữa biến dạng co ngót và độ hao khối
lượng của tổ mẫu thí nghiệm M1, M2 và M3. Kết quả thí nghiệm cho thấy, với cả
03 mẫu độ giảm khối lượng diễn ra nhanh nhất trong những ngày đầu kể từ khi đổ
122
bê tông. Với cùng một giá trị biến dạng co ngót thì độ hao khối lượng của mẫu M1
là nhỏ nhất và của mẫu M3 là lớn nhất. Điều này cho thấy khi lượng nước trong
mẫu càng lớn thì càng bị bay hơn nhiều.
Biểu đồ trên Hình 3.20 cũng cho thấy mối quan hệ giữa biến dạng co ngót
và độ hao khối lượng có thể chia làm hai giai đoạn khác nhau:
- Giai đoạn I: Khi biến dạng co ngót nhỏ hơn 50x10-6 (ứng với thời gian 02
ngày đo) thì độ mất nước diễn ra rất nhanh.
- Giai đoạn II: Độ mất nước diễn ra chậm hơn thể hiện qua đường quan hệ
biến dạng co ngót và độ hao khối lượng có độ dốc lớn.
Kết quả này cho thấy nguy cơ nứt bê tông do mất nước trong giai đoạn đầu
và đối với công tác thi công bê tông cần chú ý công tác bảo dưỡng để hạn chế tình
trạng mất nước trong giai đoạn ban đầu có khả năng dẫn đến nứt bê tông.
3.6.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ N/X đến biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 2
- Bê tông cốt sợi thép)
Kết quả đo được trình bày ở Bảng 2.16.
Hình 3.22. Sự phát triển biến dạng co ngót theo thời gian
của bê tông (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép)
123
Hình 3.23. Quan hệ giữa biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời gian
của bê tông (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép)
Hình 3.24. So sánh biến dạng co ngót của bê tông ở 364 ngày đo
(Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép)
124
Nhận xét:
Kết quả thí nghiệm biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi
thép): Thành phần cấp phối với lượng xi măng không đổi, lượng nước trong thành
phần cấp phối tăng theo thứ tự của các tổ mẫu MS1, MS2, MS3 lần lượt là 166, 187
và 208 (lít/m3), tương ứng tỷ lệ N/X tăng lần lượt 0.40, 0.45, 0.50. Ở 364 ngày đo,
thì MS1 = 551x10-6 < MS2 = 593x10-6 (tăng 7.6% so với mẫu MS1) < MS3 =651x10-6
(tăng 18.1% so với mẫu MS1). Như vậy, yếu tố lượng nước thành phần của cấp
phối bê tông có ảnh hưởng rõ rệt tới biến dạng co ngót. Biến dạng co ngót bê tông
tăng khi tăng lượng nước thành phần trong cấp phối.
Kết quả này cho thấy, quy luật biến dạng co ngót tăng khi tăng lượng nước
thành phần tương tự như ở (Nhóm 1 - Bê tông thường) được lặp lại, tuy nhiên giá trị
biến dạng co ngót của 03 mẫu bê tông cốt sợi thép này giảm tương ứng so với 03 tổ
mẫu bê tông thường M1, M2, M3.
Mối quan hệ giữa độ hao khối lượng và biến dạng co ngót của tổ mẫu thí
nghiệm MS1, MS2 và MS3 cũng tương tự như quy luật của tổ mẫu M1, M2, M3.
Với cùng một giá trị biến dạng co ngót thì độ hao khối lượng của mẫu MS1 là nhỏ
nhất và của mẫu MS3 là lớn nhất.
Biểu đồ trên Hình 3.23, cho thấy mối quan hệ giữa biến dạng co ngót và độ
hao khối lượng có quy luật tương tự như quy luật của tổ mẫu M1, M2, M3.
- Giai đoạn I: Khi biến dạng co ngót nhỏ hơn 50x10-6 (ứng với thời gian 02
ngày đo) thì độ mất nước diễn ra rất nhanh.
- Giai đoạn II: Độ mất nước diễn ra chậm hơn thể hiện qua đường quan hệ
biến dạng co ngót và độ hao khối lượng có độ dốc lớn.
3.6.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ N/X đến biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 3
- Bê tông cốt thép)
Kết quả đo được trình bày ở Bảng 2.17.
125
Hình 3.25. Sự phát triển biến dạng co ngót theo thời gian
của bê tông (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép)
Hình 3.26. Quan hệ giữa biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời gian
của bê tông (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép)
126
Hình 3.27. So sánh biến dạng co ngót của bê tông ở 364 ngày đo
(Nhóm 3 - Bê tông cốt thép)
Nhận xét:
Kết quả thí nghiệm biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 3 - Bê tông cốt
thép): Thành phần cấp phối với lượng xi măng không đổi, lượng nước trong thành
phần cấp phối tăng theo thứ tự của các tổ mẫu MT1, MT2, MT3, tương tự như
(Nhóm 1 - Bê tông thường và Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép). Ở 364 ngày đo, thì
MT1 = 497x10-6 < MT2 = 534x10-6 (tăng 7.4% so với mẫu MT1) < MT3 = 603x10-6
(tăng 21.3% so với mẫu MT1). Tuy nhiên giá trị biến dạng co ngót của 03 mẫu bê
tông cốt thép này giảm tương ứng so với 03 mẫu bê tông thường M1, M2, M3 và 03
mẫu bê tông cốt sợi thép MS1, MS2, MS3.
Quy luật về mối quan hệ giữa độ hao khối lượng và biến dạng co ngót của
các tổ mẫu thí nghiệm MT1, MT2 và MT3 cũng tương tự như tổ mẫu M1, M2, M3
và MS1, MS2, MS3. Với cùng một giá trị biến dạng co ngót thì độ hao khối lượng
của mẫu MT1 là nhỏ nhất và của mẫu MT3 là lớn nhất.
Biểu đồ trên Hình 3.26 cho thấy mối quan hệ giữa biến dạng co ngót và độ
hao khối lượng có quy luật tương tự như quy luật của tổ mẫu M1, M2, M3 và MS1,
MS2, MS3.
127
- Giai đoạn I: Khi biến dạng co ngót nhỏ hơn 50x10-6 (ứng với thời gian 02
ngày đo) thì độ mất nước diễn ra rất nhanh.
- Giai đoạn II: Độ mất nước diễn ra chậm hơn thể hiện qua đường quan hệ
biến dạng co ngót và độ hao khối lượng có độ dốc lớn.
3.6.4. Đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ N/X đến biến dạng co ngót của 03
nhóm bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép;
Nhóm 3 - Bê tông cốt thép)
Tỷ lệ N/X ảnh hưởng rõ rệt đến biến dạng co ngót của bê tông. Tăng tỷ lệ
N/X dẫn đến biến dạng co ngót của bê tông tăng. Với giá trị biến dạng co ngót đo
được thì nguy cơ xảy ra nứt bê tông do thành phần biến dạng này gây ra là cao.
Độ mất nước của bê tông do bay hơi và do thủy hóa của xi măng cao trong
những ngày đầu sau khi đổ bê tông. Độ hao khối lượng của bê tông do mất nước tỷ
lệ với biến dạng co ngót của bê tông.
Giảm hàm lượng N/X khi chế tạo bê tông là một biện pháp để giảm biến
dạng co ngót của bê tông. Điều này cần được quan tâm trong quá trình thiết kế cấp
phối của bê tông.
3.7. So sánh biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) với
(Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) và (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) trong điều
kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai
3.7.1. So sánh biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường)
với (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép)
Kết quả đo được trình bày ở Bảng 2.15, 2.16.
128
Hình 3.28. Sự phát triển biến dạng co ngót theo thời gian
của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) với (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép)
Hình 3.29. So sánh biến dạng co ngót của bê tông ở 364 ngày đo
(Nhóm 1 - Bê tông thường) với (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép)
Nhận xét:
Từ kết quả Hình 3.29 cho thấy giá trị so sánh biến dạng co ngót của bê tông
nhóm 1 với nhóm 2 ở 364 ngày đo theo thứ tự như sau: MS1 = 551x10-6 < MS2 =
593x10-6 < M1 = 610x10-6 < MS3 = 651x10-6 < M2 = 653x10-6 < M3 = 700x10-6.
129
3.7.2. So sánh biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường)
với (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép)
Kết quả đo được trình bày ở Bảng 2.15, 2.17.
Hình 3.30. Sự phát triển biến dạng co ngót của bê tông theo thời gian
(Nhóm 1 - Bê tông thường) với (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép)
Hình 3.31. So sánh biến dạng co ngót của bê tông ở 364 ngày đo
(Nhóm 1 - Bê tông thường) với (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép)
Nhận xét:
Từ kết quả Hình 3.31 cho thấy giá trị so sánh biến dạng co ngót của bê tông
nhóm 1 với nhóm 3 ở 364 ngày đo theo thứ tự như sau: MT1 = 497x10-6< MT2 =
534x10-6 < MT3 = 603x10-6 < M1 = 610x10-6 < M2 = 653x10-6 < M3 = 700x10-6.
130
3.7.3. Đánh giá biến dạng co ngót của bê tông theo thời gian khi có sự
tham gia của cốt sợi thép và cốt thép
Việc bổ sung cốt sợi thép và cốt thép vào bê tông làm giảm đáng kể biến
dạng co ngót trong bê tông.
Trị số biến dạng co ngót của bê tông cốt thép là nhỏ nhất ứng với tỷ lệ N/X
thấp nhất.
Có sự tương quan giữa tỷ lệ mất nước với biến dạng do co ngót. Đối với từng
loại mẫu, biến dạng co ngót tăng khi tỷ lệ mất nước tăng.
3.8. So sánh biến dạng co ngót của 03 nhóm bê tông (Nhóm 1 - Bê tông
thường, Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép và Nhóm 3 - Bê tông cốt thép)
trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai (ĐKC) với điều kiện khí hậu tự
nhiên môi trường tại Gia Lai (ĐKTN)
3.8.1. So sánh biến dạng co ngót của 03 nhóm bê tông cùng thành phần
cấp phối, khác tỷ lệ N/X giữa ĐKC với ĐKTN
3.8.1.1. Nhóm 1 - Bê tông thường với tỷ lệ N/X bằng 0.40, 0.45, 0.50
Từ kết quả đo được trình bày ở Bảng 2.15, 2.18, xây dựng mối quan hệ biến
dạng co ngót của 01 nhóm bê tông cùng thành phần cấp phối, khác tỷ lệ N/X giữa
ĐKC với ĐKTN như Hình 3.32.
131
Hình 3.32. Sự phát triển biến dạng co ngót của bê tông theo thời gian
(Nhóm 1 - Bê tông thường) trong ĐKC và ĐKTN
Hình 3.33. So sánh biến dạng co ngót của bê tông ở 364 ngày đo
(Nhóm 1 - Bê tông thường) trong ĐKC và ĐKTN
Nhận xét:
Từ kết quả Hình 3.33 cho thấy giá trị so sánh biến dạng co ngót của bê tông
nhóm 1 ở 364 ngày đo giữa ĐKC với ĐKTN theo thứ tự như sau:
M1-ĐKC = 610x10-6 < M1-ĐKTN = 664x10-6; M2-ĐKC = 653 x 10-6 < M2-ĐKTN =
716x10-6; M3-ĐKC = 700x10-6 < M3-ĐKTN = 767x10-6.
132
3.8.1.2. Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép với tỷ lệ N/X bằng 0.40, 0.45, 0.50
Từ kết quả đo được trình bày ở Bảng 2.16, 2.19, xây dựng mối quan hệ biến
dạng co ngót của 01 nhóm bê tông cùng thành phần cấp phối, khác tỷ lệ N/X giữa
ĐKC với ĐKTN như Hình 3.34.
Hình 3.34. Sự phát triển biến dạng co ngót của bê tông theo thời gian
(Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) trong ĐKC và ĐKTN
Hình 3.35. So sánh biến dạng co ngót của bê tông ở 364 ngày đo
(Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) trong ĐKC và ĐKTN
Nhận xét:
Từ kết quả Hình 3.35 cho thấy giá trị so sánh biến dạng co ngót của bê tông
nhóm 2 ở 364 ngày đo giữa ĐKC với ĐKTN theo thứ tự như sau:
MS1-ĐKC = 551x10-6 < MS1-ĐKTN = 610x10-6; MS2-ĐKC = 593x10-6 < MS2-ĐKTN
= 660x10-6; MS3-ĐKC = 651x10-6 < MS3-ĐKTN = 720x10-6.
133
3.8.1.3. Nhóm 3 - Bê tông cốt thép với tỷ lệ N/X bằng 0.40, 0.45, 0.50
Từ kết quả đo được trình bày ở Bảng 2.17, 2.20, xây dựng mối quan hệ biến
dạng co ngót của 01 nhóm bê tông cùng thành phần cấp phối, khác tỷ lệ N/X giữa
ĐKC với ĐKTN như Hình 3.36.
Hình 3.36. Sự phát triển biến dạng co ngót của bê tông theo thời gian
(Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) trong ĐKC và ĐKTN
Hình 3.37. So sánh biến dạng co ngót của bê tông ở 364 ngày đo
(Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) trong ĐKC và ĐKTN
Nhận xét
Từ kết quả Hình 3.37 cho thấy giá trị so sánh biến dạng co ngót của bê tông
nhóm 3 ở 364 ngày đo giữa ĐKC với ĐKTN theo thứ tự như sau:
MT1-ĐKC = 497x10-6 < MT1-ĐKTN = 554x10-6; MT2-ĐKC = 534x10-6 < MT2-ĐKTN
= 600x10-6; MT3-ĐKC = 603x10-6 < MT3-ĐKTN = 673x10-6.
134
3.8.2. So sánh biến dạng co ngót của 03 nhóm bê tông khác thành phần cấp
phối, cùng tỷ lệ N/X giữa ĐKC với ĐKTN
3.8.2.1. Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép; Nhóm 3 -
Bê tông cốt thép với tỷ lệ N/X bằng 0.40
Từ kết quả đo được trình bày ở Bảng 2.15, 2.16, 2.17, 2.18, 2.19, 2.20, xây
dựng mối quan biến dạng co ngót của 03 nhóm bê tông khác thành phần cấp phối,
cùng tỷ lệ N/X giữa ĐKC với ĐKTN như Hình 3.38.
Hình 3.38. Sự phát triển biến dạng co ngót của 03 nhóm bê tông theo thời gian
với tỷ lệ N/X bằng 0.40 trong ĐKC và ĐKTN
Hình 3.39. So sánh biến dạng co ngót của 03 nhóm bê tông ở 364 ngày đo
với tỷ lệ N/X bằng 0.40 trong ĐKC và ĐKTN
Nhận xét:
Từ kết quả Hình 3.39 cho thấy giá trị so sánh biến dạng co ngót của 03
nhóm bê tông ở 364 ngày đo giữa ĐKC với ĐKTN theo thứ tự như sau:
MT1-ĐKC = 497x10-6 < MS1-ĐKC = 551 x 10-6 < MT1-ĐKTN = 554x10-6 < M1-ĐKC
= 610x10-6 = MS1-ĐKTN = 610x10-6 < M1-ĐKTN = 664x10-6.
3.8.2.2. Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép; Nhóm 3 -
135
Bê tông cốt thép với tỷ lệ N/X bằng 0.45
Từ kết quả đo được trình bày ở Bảng 2.15, 2.16, 2.17, 2.18, 2.19, 2.20, xây
dựng mối quan biến dạng co ngót của 03 nhóm bê tông khác thành phần cấp phối,
cùng tỷ lệ N/X giữa ĐKC với ĐKTN như Hình 3.40.
Hình 3.40. Sự phát triển biến dạng co ngót của 03 nhóm bê tông theo thời gian
với tỷ lệ N/X bằng 0.45 trong ĐKC và ĐKTN
Hình 3.41. So sánh biến dạng co ngót của 03 nhóm bê tông ở 364 ngày đo
với tỷ lệ N/X bằng 0.45 trong ĐKC và ĐKTN
Nhận xét:
Từ kết quả Hình 3.41 cho thấy giá trị so sánh biến dạng co ngót của 03
nhóm bê tông ở 364 ngày đo giữa ĐKC với ĐKTN theo thứ tự như sau:
MT2-ĐKC = 534x10-6 < MS2-ĐKC = 593x10-6 < MT2-ĐKTN = 600x10-6 < M2-ĐKC =
653x10-6 < MS2-ĐKTN = 660x10-6 < M2-ĐKTN = 716x10-6.
3.8.2.3. Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép; Nhóm 3 -
136
Bê tông cốt thép với tỷ lệ N/X bằng 0.50
Từ kết quả đo được trình bày ở Bảng 2.15, 2.16, 2.17, 2.18, 2.19, 2.20, xây
dựng mối quan biến dạng co ngót của 03 nhóm bê tông khác thành phần cấp phối,
cùng tỷ lệ N/X giữa ĐKC với ĐKTN như Hình 3.42.
Hình 3.42. Sự phát triển biến dạng co ngót của 03 nhóm bê tông theo thời gian
với tỷ lệ N/X bằng 0.50 trong ĐKC và ĐKTN
Hình 3.43. So sánh biến dạng co ngót của 03 nhóm bê tông ở 364 ngày đo
với tỷ lệ N/X bằng 0.50 trong ĐKC và ĐKTN
Nhận xét:
Từ kết quả Hình 3.43 cho thấy giá trị so sánh biến dạng co ngót của 03
nhóm bê tông ở 364 ngày đo giữa ĐKC với ĐKTN theo thứ tự như sau:
MT3-ĐKC = 603x10-6 < MS3-ĐKC = 651x10-6 < MT3-ĐKTN = 673x10-6 < M3-ĐKC =
700x10-6 < MS3-ĐKTN = 720x10-6 < M3-ĐKTN = 767x10-6.
137
3.9. So sánh biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường)
cùng thành phần cấp phối, cùng tỷ lệ N/X giữa ĐKTN với ĐKC
Bảng 3.14. Kết quả so sánh biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông
thường) cùng thành phần cấp phối, cùng tỷ lệ N/X giữa ĐKTN với ĐKC
Ngày đo
N/X = 0.40 M1-ĐKTN/M1-ĐKC 0.00 2.32 1.89 1.87 1.86 1.86 1.86 1.86 1.85 1.60 1.41 1.30 1.20 1.15 1.12 1.13 1.12 1.12 1.12 1.10 1.09 1.07 1.11 1.10 1.08 1.09 1.10 1.07 1.10 1 2 3 4 5 6 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91 98 105 112 119 126 133 140 147 154 168 N/X = 0.45 M2-ĐKTN/M2-ĐKC 0.00 2.33 1.91 1.90 1.88 1.87 1.86 1.85 1.86 1.55 1.40 1.28 1.15 1.10 1.14 1.13 1.13 1.13 1.11 1.11 1.10 1.07 1.11 1.11 1.09 1.11 1.11 1.09 1.11 N/X = 0.50 M3-ĐKTN/M3-ĐKC 0.00 2.36 1.93 1.92 1.89 1.88 1.86 1.86 1.85 1.52 1.38 1.25 1.14 1.09 1.12 1.12 1.12 1.12 1.10 1.10 1.11 1.09 1.11 1.11 1.09 1.12 1.11 1.09 1.11
138
Ngày đo
182 196 224 252 280 322 364 N/X = 0.40 M1-ĐKTN/M1-ĐKC 1.10 1.10 1.08 1.09 1.09 1.08 1.09
N/X = 0.45 M2-ĐKTN/M2-ĐKC 1.11 1.11 1.09 1.10 1.10 1.07 1.10
N/X = 0.50 M3-ĐKTN/M3-ĐKC 1.11 1.11 1.09 1.11 1.10 1.07 1.10
Giá trị tại các Bảng 3.14 là tỷ lệ giữa giá trị đo biến dạng co ngót của bê tông
theo thời gian thí nghiệm trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường (ĐKTN)
(Phòng thí nghiệm môi trường) với điều kiện khí hậu chuẩn (ĐKC) (Tủ khí hậu -
Phòng thí nghiệm chuẩn).
Nhận xét:
Từ kết quả Bảng 3.14 cho thấy trong thời gian 21 ngày đầu tiên sau khi đổ
bê tông, biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường
mùa khô của Gia Lai có giá trị cao gần 2 lần giá trị tương ứng trong điều kiện khí
hậu chuẩn tại Gia Lai. Hệ số tăng biến dạng co ngót kmt khi xét đến sự thay đổi độ
ẩm tự nhiên môi trường mùa khô so với điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai là:
kmt = 1.86 với t ≤ 21 ngày
kmt = 1.10 với t >21 ngày
3.10. So sánh biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường)
với (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) và (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) cùng
tỷ lệ N/X trong ĐKTN
Bảng 3.15. Kết quả so sánh biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông
thường) với (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) và (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép)
cùng tỷ lệ N/X trong ĐKTN
Ngày đo M2 / MS2 M3 / MS3
1 2 N/X=0.40 N/X=0.45 N/X=0.50 N/X=0.40 N/X=0.45 N/X=0.50 M1/ MS1 M2 / MT2 M3 / MT3 0.00 1.34 M1/ MT1 0.00 1.57 0.00 1.54 0.00 1.33 0.00 1.30 0.00 1.51
139
Ngày đo M2 / MS2 M3 / MS3
N/X=0.40 N/X=0.45 N/X=0.50 N/X=0.40 N/X=0.45 N/X=0.50 M2 / MT2 M3 / MT3 M1/ MS1 1.15 1.16 1.16 1.17 1.18 1.19 1.21 1.22 1.24 1.25 1.24 1.24 1.21 1.21 1.21 1.21 1.26 1.18 1.14 1.17 1.14 1.14 1.15 1.14 1.12 1.11 1.11 1.10 1.11 1.13 1.10 1.10 1.15 1.09 M1/ MT1 1.30 1.35 1.37 1.38 1.38 1.39 1.40 1.43 1.44 1.46 1.45 1.47 1.49 1.46 1.47 1.48 1.50 1.46 1.39 1.44 1.34 1.33 1.33 1.31 1.27 1.28 1.24 1.23 1.22 1.24 1.22 1.21 1.26 1.20 1.30 1.34 1.36 1.37 1.38 1.39 1.40 1.42 1.45 1.44 1.44 1.45 1.47 1.46 1.45 1.44 1.48 1.40 1.37 1.39 1.33 1.30 1.30 1.28 1.26 1.26 1.22 1.21 1.21 1.22 1.18 1.18 1.18 1.19 1.15 1.15 1.15 1.17 1.18 1.18 1.20 1.21 1.23 1.22 1.21 1.21 1.19 1.18 1.18 1.19 1.20 1.16 1.14 1.16 1.13 1.13 1.13 1.12 1.11 1.12 1.10 1.09 1.10 1.10 1.10 1.09 1.09 1.08 1.14 1.14 1.15 1.16 1.16 1.18 1.19 1.20 1.21 1.17 1.17 1.19 1.17 1.17 1.16 1.16 1.17 1.14 1.14 1.14 1.12 1.11 1.12 1.11 1.10 1.10 1.08 1.07 1.07 1.07 1.06 1.07 1.06 1.07 1.29 1.33 1.35 1.36 1.35 1.38 1.39 1.40 1.41 1.43 1.44 1.42 1.41 1.42 1.41 1.38 1.41 1.35 1.34 1.35 1.28 1.27 1.27 1.26 1.24 1.24 1.20 1.17 1.17 1.17 1.14 1.15 1.14 1.14 3 4 5 6 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91 98 105 112 119 126 133 140 147 154 168 182 196 224 252 280 322 364
140
Giá trị tại các Bảng 3.15 là tỷ lệ giữa giá trị đo biến dạng co ngót của bê tông
thường với bê tông cốt sợi thép và bê tông thường với bê tông cốt thép theo thời
gian thí nghiệm trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường (ĐKTN) (Phòng thí
nghiệm môi trường).
Nhận xét:
Từ kết quả Bảng 3.15 cho thấy ảnh hưởng của cốt sợi thép và cốt thép đến
hạn chế biến dạng co ngót của bê tông.
Sử dụng bê tông cốt sợi thép có hàm lượng cốt sợi thép 40 (kg/m3) làm giảm
biến dạng co ngót của bê tông chủ yếu trong giai đoạn 21 ngày đầu sau khi đổ bê
tông khoảng (1.15 - 1.20) lần, tỷ số này giảm khi tỷ lệ N/X tăng.
Sử dụng bê tông cốt thép với hàm lượng thép 1.13% làm giảm biến dạng co
ngót của bê tông trong giai đoạn 21 ngày đầu sau khi đổ bê tông khoảng
(1.30 - 1.40) lần, tỷ số này giảm khi tỷ lệ N/X tăng.
3.11. Đánh giá kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót của mẫu bê tông
thường và bê tông cốt sợi thép bằng Vòng kiềm chế (Restrained Ring
Test) với tỷ lệ N/X bằng 0.40
Hình 3.44. Biểu đồ biến dạng của vành thép theo thời gian của bê tông thường
(BTT) với tỷ lệ N/X bằng 0.40
141
Hình 3.45. Biểu đồ biến dạng của vành thép theo thời gian của bê tông cốt sợi
thép (BTCST) với tỷ lệ N/X bằng 0.40
Nhận xét:
Trên Hình 3.44, 3.45 trình bày các biểu đồ quan hệ giữa biến dạng của vành
thép theo thời gian. Biến dạng của vành thép do biến dạng co ngót của vành bê tông
tạo ra. Kết quả thu được cho nhận xét sau:
- Về thời gian xuất hiện vết nứt trên vành bê tông do biến dạng co ngót đối
với mẫu bê tông thường, thời gian xuất hiện vết nứt là 6 ngày.
- Về thời gian xuất hiện vết nứt trên vành bê tông do biến dạng co ngót đối
với mẫu bê tông cốt sợi thép, thời gian xuất hiện vết nứt là 11 ngày.
- Kết quả này cho thấy, với sự có mặt của cốt sợi thép cho phép làm chậm
quá trình hình thành vết nứt trên kết cấu bê tông. Điều này được giải thích bằng việc
với sự có mặt của cốt sợi thép, cường độ chịu kéo của bê tông được cải thiện.
3.12. Kết luận Chương 3
• Từ kết quả thực nghiệm, đã xác định được các hệ số thực nghiệm dự báo
giá trị cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi theo thời gian của bê tông thường và
bê tông cốt sợi thép theo các công thức (3.2), (3.4). Nghiên cứu thực nghiệm về
cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi phát triển theo thời gian là nghiên cứu độc
142
lập không có sự liên kết trong phần nghiên cứu về dự báo co ngót bê tông tại
Gia Lai.
• Dựa vào kết quả thí nghiệm đo co ngót của bê tông có thành phần cấp
phối đã xác định tương ứng với 3 tỷ lệ N/X bằng 0.40, 0.45, 0.50, đã xây dựng được
Bảng tra giá trị co ngót tới hạn cs(∞) và Bảng tra giá trị tham số n theo lượng
nước và lượng xi măng cấp phối (Bảng 3.9, Bảng 3.11) tương ứng với tỷ lệ nước và
xi măng khác với tỷ lệ 0.40, 0.45, 0.50. Từ đó đề xuất sử dụng công thức tính giá trị
biến dạng co ngót của bê tông cs(t) tại thời điểm t bất kỳ.
𝜀𝑐𝑠(𝑡) = 𝜀𝑐𝑠(∞) 𝑡 𝛼𝑛 + 𝑡
• Các công thức (3.7), (3.8) và (3.9) sử dụng các hệ số thực nghiệm là có độ
tin cậy, cho kết quả khá gần hơn với mô hình dự báo co ngót theo Tiêu chuẩn Úc
AS 3600 cho vùng có khí hậu nhiệt đới.
• Kết quả thực nghiệm và phân tích các nhóm mẫu cho thấy biến dạng co
ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai, có những đặc điểm:
- Biến dạng co ngót trong bê tông phụ thuộc rất lớn vào điều kiện tự nhiên và
tỷ lệ N/X.
- Trong thời gian 21 ngày đầu tiên sau khi đổ bê tông, biến dạng co ngót của
bê tông trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường mùa khô của Gia Lai có giá trị
cao gần 2 lần giá trị tương ứng trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai. Hệ số tăng
biến dạng co ngót kmt khi xét đến sự thay đổi độ ẩm tự nhiên môi trường mùa khô so
với điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai là:
kmt = 1.86 với t ≤ 21 ngày
kmt = 1.10 với t > 21 ngày
- Sử dụng bê tông cốt sợi thép có hàm lượng cốt sợi thép 40 (kg/m3) làm
giảm biến dạng co ngót của bê tông chủ yếu trong giai đoạn 21 ngày đầu sau khi đổ
bê tông khoảng (1.15 - 1.20) lần, tỷ số này giảm khi tỷ lệ N/X tăng.
- Sử dụng bê tông cốt thép với hàm lượng thép 1.13% làm giảm biến dạng co
ngót của bê tông trong giai đoạn 21 ngày đầu sau khi đổ bê tông khoảng
143
(1.30 - 1.40) lần, tỷ số này giảm khi tỷ lệ N/X tăng.
- Sau 21 ngày đổ bê tông, ảnh hưởng của cốt sợi và cốt thép đến biến dạng
co ngót của bê tông nhỏ hơn giai đoạn đầu và khá ổn định.
144
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Luận án “Nghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong
điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai”, đã đạt được một số kết quả như sau:
1. Xây dựng được bộ số liệu thực nghiệm về biến dạng co ngót của bê tông
sử dụng cốt liệu địa phương trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai làm cơ sở cho
việc nghiên cứu tính toán thiết kế kết cấu bằng bê tông cốt thép.
2. Đo được biến dạng co ngót của bê tông trong thời gian 364 ngày với các
tổ mẫu bê tông có tỷ lệ nước trên xi măng (N/X) 0.40, 0.45 và 0.50 trong điều kiện
khí hậu chuẩn tại Gia Lai (nhiệt độ 25±20C và độ ẩm 75±5%). Từ các kết quả thí
nghiệm xác định được các hệ số thực nghiệm, từ đó có thể dự báo sự phát triển biến
dạng co ngót của bê tông thường có cấp độ bền B22.5 (Mác 300#) theo thời gian
trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai:
- Với tỷ lệ N/X = 0.40:
𝜀𝑐𝑠(𝑡) = 693,52. 10−6 𝑡 54,01 + 𝑡
- Với tỷ lệ N/X = 0.45:
𝜀𝑐𝑠(𝑡) = 714,68. 10−6 𝑡 41,41 + 𝑡
- Với tỷ lệ N/X = 0.50:
𝜀𝑐𝑠(𝑡) = 755,51. 10−6 𝑡 35,85 + 𝑡
3. So sánh được giá trị biến dạng co ngót của bê tông thường trong điều kiện
khí hậu chuẩn với điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai. Từ kết quả
thực nghiệm cho thấy trong thời gian 21 ngày đầu tiên sau khi đổ bê tông, biến dạng
co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường mùa khô của Gia
Lai có giá trị cao gần 2 lần giá trị tương ứng trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia
Lai. Hệ số tăng biến dạng co ngót kmt khi xét đến sự thay đổi độ ẩm tự nhiên môi
145
trường mùa khô so với điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai là:
kmt = 1.86 với t ≤ 21 ngày
kmt = 1.10 với t > 21 ngày
Kết quả này rất có ý nghĩa trong việc đưa ra các giải pháp phù hợp nhằm hạn
chế biến dạng co ngót của bê tông trong giai đoạn đầu sau khi đổ bê tông.
4. Xác định được biến dạng co ngót của bê tông cốt sợi thép và bê tông cốt
thép. Kết quả cho thấy, khi có sự tham gia của cốt sợi thép và cốt thép thanh đã
giảm được biến dạng co ngót của bê tông, cụ thể:
- Sử dụng bê tông cốt sợi thép có tỷ trọng cốt sợi thép 40 (kg/m3) làm giảm
biến dạng co ngót của bê tông chủ yếu trong giai đoạn 21 ngày đầu sau khi đổ bê
tông khoảng (1.15 - 1.20) lần, tỷ số này giảm khi tỷ lệ N/X tăng.
- Sử dụng bê tông cốt thép với hàm lượng thép 1.13% làm giảm biến dạng co
ngót của bê tông chủ yếu trong giai đoạn 21 ngày đầu sau khi đổ bê tông khoảng
(1.30 - 1.40) lần, tỷ số này giảm khi tỷ lệ N/X tăng.
- Sau 21 ngày đổ bê tông, ảnh hưởng của cốt sợi thép và cốt thép đến biến
dạng co ngót của bê tông nhỏ hơn giai đoạn đầu và khá ổn định.
- Xác định ảnh hưởng của cốt sợi thép trong việc hạn chế nứt do co ngót
bằng thí nghiệm Vòng kiềm chế (Restrained Ring Test). Sự có mặt của cốt sợi thép
làm chậm lại quá trình hình thành vết nứt và hạn chế sự mở rộng của vết nứt. Kết
quả này cho thấy khả năng áp dụng cốt sợi thép trong các kết cấu bê tông cốt thép,
nhất là các kết cấu dạng tấm như sàn nhà công nghiệp, bề mặt cầu… trong việc
khống chế tình trạng nứt bê tông do biến dạng co ngót.
- Bên cạnh các giải pháp sử dụng cốt thép và cốt sợi thép, việc khống chế tỷ
lệ N/X có ý nghĩa quyết định trong việc hạn chế biến dạng co ngót của bê tông
trong giai đoạn đầu sau khi đổ bê tông.
2. Kiến nghị
Để có đủ cơ sở cho việc kiểm soát, hạn chế biến dạng co ngót của bê tông
cũng như tình trạng nứt trên kết cấu bê tông cốt thép do biến dạng co ngót gây ra,
146
các nội dung cần tiếp tục triển khai nghiên cứu:
- Nghiên cứu giải pháp hạn chế tình trạng nứt trên kết cấu BTCT do biến
dạng co ngót trong giai đoạn đầu có sự tham gia của cốt thép với các hàm lượng và
số lượng thanh thép khác nhau tại vùng khí hậu Gia Lai. Vì vậy việc tiếp tục mở
rộng theo hướng nghiên cứu này là cần thiết trong thực tiễn xây dựng hiện nay khi
mà trình trạng nứt trên kết cấu bê tông cốt thép do biến dạng co ngót rất phổ biến.
- Nghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông kết hợp với biến
dạng nhiệt trong điều kiện khí hậu Gia Lai.
147
CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ
[1] Trần Ngọc Long, Nguyễn Bá Thạch, Phan Quang Minh (2016), “Biến dạng
co ngắn dọc trục của cột bê tông cốt thép chịu tải trọng dài hạn”, Tạp chí Xây dựng,
ISSN 0866-0762, số (2-2016), trang 54-56.
[2] Nguyễn Bá Thạch (2017), “Nghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của
bê tông trong điều kiện khí hậu Gia Lai”, Tạp chí Kết cấu và Công nghệ Xây dựng,
Hội Kết cấu và Công nghệ Xây dựng Việt Nam, ISSN 1859.3194, số (25-2017),
trang 35-40.
[3] Nguyễn Bá Thạch, Trương Hoài Chính (2017), “Nghiên cứu thực nghiệm
ảnh hưởng của cốt sợi và cốt thanh đến biến dạng co ngót của bê tông trong điều
kiện khí hậu Gia Lai”, Hội thảo Khoa học Công nghệ Xây dựng tiên tiến hướng đến
phát triển bền vững, Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, ISBN 1859.3194,
số (25-2017), trang 100-103.
[4] Nguyễn Bá Thạch, Trương Hoài Chính (2018), “Nghiên cứu thực nghiệm
ảnh hưởng của cốt sợi và cốt thanh đến biến dạng co ngót của bê tông trong
điều kiện khí hậu Gia Lai”, Tạp chí Xây dựng, ISSN 0866-8762, số (2-2018),
trang 85-88.
[5] Nguyễn Bá Thạch (2018), “Nghiên cứu thực nghiệm khả năng hạn chế nứt
bê tông do biến dạng co ngót bằng cách sử dụng bê tông cốt sợi thép trong điều kiện
khí hậu Gia Lai”, Tạp chí Kết cấu và Công nghệ Xây dựng, Hội Kết cấu và Công
nghệ Xây dựng Việt Nam, ISSN 1859.3194, số (28-2018), trang 86-91.
[6] Nguyễn Bá Thạch, Trương Hoài Chính (2018), “Nghiên cứu thực nghiệm
ảnh hưởng của tỷ lệ nước/xi măng đến biến dạng co ngót của bê tông trong điều
kiện khí hậu Gia Lai”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Đà Nẵng,
ISSN 1859-1531, số (11.132-2018), quyển 1, trang 79-82.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1] Nguyễn Ngọc Bình, Nguyễn Trung Hiếu (2012), “Phân tích, đánh giá một số
mô hình toán học dự báo biến dạng co ngót của bê tông trong các tiêu chuẩn hiện
hành”, Tạp chí kết cấu công nghệ xây dựng, ISSN 1859.3194, số (10/III-2012),
trang 43-51.
[2] Nguyễn Ngọc Bình, Nguyễn Trung Hiếu (2015), “Xây dựng công thức dự
báo biến dạng co ngót bê tông theo tiêu chuẩn Nga Gost 24544-81”, Tạp chí kết cấu
công nghệ xây dựng, ISSN 1859.3194, số (16/I-2015).
[3] Bộ Xây dựng (1998), Quyết định số 778/1998/QĐ-BXD, ngày 05/9/1998 của
Bộ Xây dựng, Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông các loại.
[4] Nguyễn Tiến Đích (2010), Công tác bê tông trong điều kiện khí hậu Việt
Nam, Nhà xuất bản xây dựng.
[5] Nguyễn Hoàng Giang (2015), “Nghiên cứu ảnh hưởng của sợi thép đến khả
năng làm việc và chống nứt của kết cấu bê tông”, Tạp chí Xây dựng, ISSN 0866-
0762, số (06.2015), trang 61-64.
[6] Nguyễn Hoàng Giang (2016), “Nghiên cứu sự làm việc sau nứt của bê tông
cốt sợi thép”, Tạp chí Xây dựng, ISSN 0866-0762, số (04.2016), trang 198-200.
[7] Nguyễn Trung Hiếu (2012), Bài giảng Thí nghiệm và kiểm định công trình,
Bộ môn Thí nghiệm và kiểm định công trình, Trường Đại học Xây dựng, Hà Nội.
[8] Nguyễn Trung Hiếu (2013), Bài giảng Bệnh học và sửa chữa công trình, Bộ
môn Thí nghiệm và kiểm định công trình, Trường Đại học Xây dựng, Hà Nội.
[9] Cao Duy Khôi, Ngô Hoàng Quân (2012), “Hiện tượng co ngắn cột trong
thiết kế nhà cao tầng và siêu cao tầng bê tông cốt thép”, Tạp chí Khoa học Công
nghệ Xây dựng, ISSN 1859-2996, số (2/2007).
[10] Trần Ngọc Long (2016), Nghiên cứu thực nghiệm về biến dạng dài hạn của
cột bê tông cốt thép chịu nén đúng tâm, Luận án tiến sĩ trường Đại học Xây dựng,
Hà Nội.
[11] Phan Quang Minh, Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống (2006), Giáo trình
Kết cấu bê tông cốt thép, phần cấu kiện cơ bản, Nhà xất bản Khoa học và kỹ thuật,
Hà Nội.
[12] Hoàng Quang Nhu (2007), “Phương pháp tính tổn hao ứng suất trước do từ
biến và co ngót của bê tông”, Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, ISSN 1859-
2996, số (1/2007).
[13] Lê Văn Thưởng (1993), Nghiên cứu và bước đầu đề xuất các thông số co
ngót và từ biến của bê tông trong điều kiện Việt Nam (dự thảo), Đề tài cấp Nhà
nước do Viện khoa học kỹ thuật GTVT chủ trì.
[14] Tiêu chuẩn Việt Nam (1993), TCVN 3117:1993, Bê tông nặng - Phương
pháp xác định biến dạng co ngót.
[15] Tiêu chuẩn Việt Nam (1993), TCVN 3118:1993, Bê tông nặng - Phương
pháp xác định cường độ chịu nén.
[16] Tiêu chuẩn Việt Nam (1993), TCVN 5276:1993, Bê tông nặng - Phương
pháp xác định cường độ lăng trụ và mô đun đàn hồi khi nén tĩnh.
[17] Tiêu chuẩn Việt Nam (1993), TCVN 3015:1993, Hỗn hợp bê tông nặng và
bê tông nặng - Lấy mẫu, chế tạo và bảo dưỡng mẫu thử.
[18] Tiêu chuẩn Việt Nam (2006), TCVN 7570:2006, Cốt liệu cho bê tông và vữa
- Yêu cầu kỹ thuật.
[19] Tiêu chuẩn Việt Nam (2009), TCVN 6260:2009, Xi măng poóc lăng - Yêu
cầu kỹ thuật.
[20] Tiêu chuẩn Việt Nam (2012), TCVN 4506:2012, Nước trộn bê tông và vữa -
Yêu cầu kỹ thuật.
[21] Tiêu chuẩn Việt Nam (2014), TCVN 197-1:2014, Vật liệu kim loại - Thử
kéo - Phần 1: Phương pháp thử ở nhiệt độ phòng.
Tiếng Anh
[22] Acker, P. A. and Ulm, F. J. (2001), “Creep and shrinkage of concrete:
physical origins and practical measurements”, Nuclear Engineering and Design,
vol. 203, no. 2-3, pp. 143-158.
[23] Alexander, M. and Mindess, S. (2005), Aggregates in hardened concrete:
physical and mechanical properties, In Aggregates in concrete, Modern Concrete
Technology Series, Taylor & Francis, London, UK, Ch. 5, pp. 223-295.
[24] American Concrete Institute (1992), Prediction of Creep, Shrinkage, and
Temperature Effects in Concrete Structures ACI 209R-92, (Reapproved 1997).
[25] American Concrete Institute (1999), ACI 305R-91, 1999: ACI Manual of
Concrete Practice, Part 2, Construction Practices and Inspection pavements.
[26] American Society for Testing and Materials (2005), ASTM C 1581-04.05,
Standard test method for metermining of cracking and induced tensile stress
characteristics of mortar and concrtee under restrainded shrinkage, 2005.
[27] Anant Parghi, Modhera, C. D. (2008, August), “Micro mechanical crack and
deformations study of SFRC deep beams”, Proc. 33rd Conference on our world in
concrete and structures, Singapore, pp. 25-27.
[28] Australian Standards (2001), AS 3600 - 2001: Concrete structures
(Incorporating Amendment No. 1 and Amendment No. 2 attached).
[29] Balaguru, P. N., Caronia David, Roda Andrés, M. (2017), Development of
Concrete Mix Proportions for Minimizing/Eliminating Shrinkage Cracks in Slabs
and High Performance Grouts, FINAL REPORT February 2017, Rutgers, The
State University of New Jersey (USA).
[30] Barr, B., Hoseinian, S. B. and Beygi, M. A. (2003), “Shrinkage of concrete
stored in natural environments”, Cement and Concrete Composites, 25 (1), 19-29.
[31] Barros, J. A. O. and Figueiras, J. A. (1998), “Experimental behavior of fiber
concrete slabs and soil”, Journal Mechanics of Cohesive-frictional Materials,
3, 277-290.
[32] Bažant, Z. P. (1982), Mathematical models for creep and shrink age of
concrete, Chapter 7 in Creep and Shrinkage in Concrete Structures, ed, by Bažant,
Z. P. and Wittmann, F. H., John Wiley & Sons, London (1982), 163-256.
[33] Bažant, Z. P., Editor (1988), Mathematical Modeling of Creep and
Shrinkage of Concrete, John Wiley & Sons, Chichester and New York.
[34] Bažant, Z. P. and Baweja, S. (1994), “Creep and shrinkage prediction model
for analysis and design of concrete structures - Model B3”, Structural Engineering
Report 94-10/603c, Northwestern University, Published as draft RILEM
recommendation in Materials and Structures (RILEM Paris), 28 (1995), 357-365,
415-430, 488-495.
[35] Bissonnette, B., Pierre, P. and Pigeon, M. (1999), “Influence of key
parameters on drying shrinkage of cementitious materials”, Cement and Concrete
Research, Vol. 29 (10), pp. 1655-1662.
[36] Boris Haranki (2009), Strength, modulus of elasticity, creep anh shrinkage of
concrete used in Florida, The degree of Masters of Science of Engineering, The
university of Florida, 2009.
[37] Branson, D. E. and Christiason, M. L. (1971), “Time Dependent Concrete
Properties Related to Design - Strength and Elastic Properties, Creep and
Shrinkage”, Symposium on Creep, Shrinkage, and Temperature Effects, SP-27-13,
American Concrete Institute, Detroit, pp. 257-277.
[38] British Standards Institution, BS 8110 (1997), Structural use of concrete Part
1:1997 Code of practice for design and construction.
[39] Brooks, J. J. (1989), “Influence of mix proportions, plasticizers and
superplasticizers on creep and drying shrinkage of concrete”, Magazine of Concrete
Research, 41 (1989) 145-153.
[40] Brooks, J. J. (1999), “How Admixtures Affect Shrinkage and Creep”,
Concrete International, 21 (1999) 35- 38.
[41] Bryant, A. H., Vadhanavikkit, C. (1987), “Creep, shrinkage-size, and age at
loading effects”, ACI Mater, J., 84 (2): 117-123.
[42] CEB (1997), Durable Concrete Structure, Comite Europe - International du
beton.
[43] Comité euro - International du beton, CEB - FIP model code 2010, design
code, volume 1, 2 (2st complete draft).
[44] Emmons, P. H. (2002), Concrete Repair and Maintenance Illustrated, Wiley.
[45] European Committee for Standardization (2002), Eurocode 2: Design of
concrete structures - Part 1: General rules and rules for buildings, Ref. No. prEN
1992-1-1 (November 2002).
[46] Faez Sayahi (2016), Plastic Shrinkage Crackingin Concrete, Lulea University
of Technology, Sweden. PhD Thesis.
[47] FIB (1999), “Structural Concrete: Textbook on Behaviour, Design and
Performance, Updated Knowledge of the of the CEB/FIP Model Code 1990”,
Bulletin No. 2, Fédération internationale de béton (FIB), Lausanne, Vol. 1,
pp. 35-52.
[48] Gilbert, R. I. (2001), “Shrinkage, Cracking and Deflection - The
Serviceability of Concrete Structures”, Electronic Journal of Structural
Engineering, Vol. 1, No. 1 (2001), 2-14.
[49] Gustavo, J. (2006), “Shear strength of beams with deformed steel
fibers”, Concrete International, pp. 57-66.
[50] Hansen, T. C. and Mattock, A. H. (1966), “Influence of Size and Shape of
Concrete”, ACI Journal, Proceedings, Vol. 63, 1966, pp. 267-290.
[51] Iravani, S. (1996), “Mechanical Properties of High-Performance Concrete”,
ACI Materials Journal, Vol. 93, No. 5, 1996, pp. 416-426.
[52] Jasiczak, J., Szymanski, P. (2005), “Influence of different kinds of cement on
early shrinkage of concrete”, Cement Combinations for Durable Concrete, Dundee,
2005, 399-406.
[53] Jun Yang, Qiang Wang, and Yuqi Zhou (2017), “Influence of Curing Time
on the Drying Shrinkage of Concretes with Different Binders and Water-to-Binder
Ratios,” Advances in Materials Science and Engineering, Vol. 2017, Article ID
2695435, 10 pages, 2017.
[54] Karagüler, M. E. and Yatağan M. S. (2018), “Effect of Aggregate Size on
the Restrained Shrinkage of the Concrete and Mortar”, MOJ Civil Eng, 4 (1), 2018,
pp. 16-22.
[55] Lura, P., Jensen O. M., Van Breugel, K. (2003), “Autogenous shrinkage in
high-performance cement paste: an evaluation of basic mechanisms, Modelling of
autogenous relative humidity change and autogenous deformation”. Cement
Concrete Res, 33:223-232.
[56] Lyse I. (1960), “Shrinkage and Creep of Concrete”, Journal of ACI, 56,
pp. 755-782.
[57] Mac Gregor J. G. (1997), Reinforced Concrete Mechanics and Design,
3rd ed, Prentice Hall.
[58] Mokhtarzadeh, Alireza, and French, Catherine (2000), “Mechanical
Properties of HighStrength Concrete with Consideration for Precast Applications”,
ACI Materials Journal, V. 97, No. 2, March-April (2000), pp. 136-147.
[59] Nasser, K. W., Neville, A. M. (1965), “Creep of concrete at elevated
temperature”, Journal American Concrete Institute, Vol. 62, 1965, pp. 1567-1579.
[60] Nassif, H. H., Najm, H. and Suksawang, N. (2005), “Effect of pozzolanic
materials and curing methods on the elastic modulus of HPC”, Cem.Concr.
Compos., 27(6), pp. 661-670.
[61] Nawy, E. G. (2001), Fundamentals of High-Performance Concrete, John
Wiley and Sons, New York, 446 pp.
[62] Neville, A. M. (1970), Creep of Concrete: Plain, Reinforced and
Prestressed, North Holland, Publishing Co., Amsterdam.
[63] Neville, A. M. (1981), Properties of Concrete, 3rd edn, Longman Scientific
and Technical, Harlow.
[64] Neville, A. M., W. H. Dilger and Brooks, J. J. (1983), “Creep of Plain and
Structural Concrete”, 1st Edn., Construction Press, London and New York, ISBN:
0860958345, pp. 361.
[65] Neville, A. M. and Brooks, J. J. (1990), Concrete Technology, Long man
Group Ltd., Essex CM20 2JE, England.
[66] Neville, A. M. (1995), Properties of Concrete, Fourth Edition, Pearson
Education Limited, UK.
[67] Ojdrovic, R. P. and Zarghamee, M. S. (1996), “Concrete Creep and
Shrinkage Prediction from Short-Term Tests”, ACI Materials Journal/ March-April.
[68] Persson, B. (1998), “Experimental Studies on Shrinkage of High-
Performance Concrete”, Cement and Concrete Research, Vol. 28, No. 7, pp. 1023-
1036, 1998.
[69] Pickett, G. (1956), “Effect of aggregate on shrinkage of concrete and
hypothesis concerning shrinkage”, Journal of ACI, 52, pp. 581-590.
[70] Rashid, M. A., Mansur, M. A. and Paramasivam, P. (2002), “Correlations
between mechanical properties of high-strength concrete”, J. Mater. Civ. Eng,
14 (3), pp. 230-238.
[71] Reynolds, D. (1988), Shape design and interface load analysis for below-
knee prosthetic sockets, PhD dissertation, University of London.
[72] Safiuddin, M., Kaish, A. B. M. A., Woon, Chin-Ong, Raman, Sudharshan.
N. (2017), Early-Age Cracking in Concrete: Causes, Consequences, Remedial
Measures, and Recommendations, Appl. Sci., 2018, 8, 1730.
[73] Sahoo D. R., Sharma A. (2014), “Effect of steel fiber content on behavior
of concrete beams with and without stirrups”, ACI Structural Journal, 111, 5,
1157- 1166.
[74] Shende, A. M., Pande, A. M, Gulfam Pathan M. (2012), “Experimental
Study on Steel Fiber Reinforced Concrete for M-40 Grade”, International Refereed
Journal of Engineering and Science, 2012, 2319-1821 Volume 1, Issue 1,
pp. 043-048.
[75] Smadi, Mohammad, M., Slate, F.O. and Nilson, A. H. (1987), “Shrinkage
and creep of high, medium and low strength concretes, including overloads”, ACI
Materials Journal, pp. 224-234, May-June.
[76] Swapnil Deshpande, David Darwin, Joann Browing (2007), “Evaluating free
shrinkage of concrete for control of cracking in bridge decks”, Structural
Engineering and Engineering Materials SM Report, No. 89.
[77] Tadepalli, P. R., Mo, Y. L. and Hsu, T. T. C. (2013), “Mechanical properties
of steel fibre concrete”, Magazine of Concrete Research, Vol. 65, No. 8, 2013,
pp. 462-474.
[78] Tazawa, E. and Miyazawa, S. (1995), “Experimental study on mechanism of
autogenous shrinkage of concrete”, Cement and Concrete Research, Vol. 25, No. 8,
pp. 1633-1638.
[79] Tazawa, E. and Miyazawa, S. (1995), “Influence of Cement and Admixture
on Autogenous Shrinkage of Cement Paste”, Cement and Concrete Research, Vol.
25, No. 2, pp. 281-287 (7).
[80] Tomasz Błaszczyńskia, Marta Przybylska-Fałek (2015), “Steel fibre
reinforced concrete as a structural material”, Procedia Engineering, 122, 282-289.
[81] Troxell, G. E., Raphael, J. E. and Davis, R. W. (1958), Long-time creep and
shrinkage tests of plain and reinforced concrete, Proc. ASTM 58, 1101-1120.
[82] Vasu Krishna, Rakesh Kumar (2016), “Water to Cement Ratio: A Simple
and Effective Approach to Control Plastic and Drying Shrinkage in Concrete”,
Fourth International Conference on Sustainable Construction Materials and
Technologies, Las Vegas, USA, August 2016.
[83] Wittmann, F. H. (1982), Creep and shrinkage mechanisms, Creep and
Shrinkage in Concrete Structures, Bazant, Z. P. and Wittmann, F. H. Eds., John
Wiley & Sons Ltd., Great Britain, pp. 129-161 (1982).
Tiếng Nga
[84] НИИЖБ (1998), Рекомендации по учету ползучести и усадки бетона
при расчете бетонных и железобетонных конструкций, М.: Стройиздат.
[85] ГОСТ 24544-81 Бетоны, Методы определения деформаций, усадки и
ползучести, ПЕРЕИЗДАНИЕ (ноябрь 1987 г.) с Изменением N 1,
утвержденным вапреле 1985 г.; Пост. N 56 от 24.05.85 (ИУС 8-85).
