Tải bản đầy đủ
Co ngót và nỏ của BT CĐC (biến dạng tự do)

Co ngót và nỏ của BT CĐC (biến dạng tự do)

Tải bản đầy đủ

T .1 biết rằng nhiệt độ bêtông có thể biến đổi theo thời gian, hoặc do thủy hóa (các
phàr ứng thường tỏa nhiệt và đóng vai trò là nguồn gây nhiệt nội tại), hoặc do trao đổi
Iihiệ: với phần còn lại của cấu kiện hay môi trường. Sự biến đổi nhiệt độ này dẫn đến các
biến dạng tự do ti lệ với chúng theo một hệ số quen thuộc (hệ số giãn nở nhiệt, giảm dần
khi tíng phản ứng thủy hóa).
Cíng như vậy, hàm lượng nước tự do có thể thay đổi bên trong do Ihủy hoá mất một
plưìi nước, hay bên ngoài do biến đổi độ ẩm, Cũng như vậy, một hằng số vật lý (hệ số
sián nước) cho phép tính toán biến dạng tự do liên quan. Ở ti' lệ cấu trúc vi

IĨ1Ô,



thuyỉt m ao dẫn cho phép hiểu được làm thế nào sự lấp đầy một phần của nước trong môi
trườrg rỗng với độ phân bố rộng có thê dãn tới một trạng thái nội ứng suất. Từ ái lực của
nước với bể inặt rắn (hấp phụ), các lỗ rỗng nhỏ nhất được lấp đầy trước tiên. Do đó, với
một lượng nước cho trước, tổn tại một kích thước lỗ rỗng giới hạn, mà vượt qua đó các
khcnng rỗng không bão hòa. Bên trong mỗi khoang, bề mặt phân chia pha lỏng và khí
chịu kéo tức thời và ứng suất càng lớn khi độ cong càng lớn, tương ứng với lỗ rỗng nhỏ.
C ũ n ' như vậy, khi lượng nước tự do giảm, kích thước lỗ rỗng, liên quan tới sức căng
m ao quản, cũng giảm, và kết quả vĩ mô của hiện tượng (co cấu trúc rắn dưới ảnh hưởng
của nột loại "tiền ứng suất ẩm") tăng, ứng xử của hệ thay dổi phu thuộc không chỉ vào
sự piân bô kích thước lỗ rỗng mà còn vào khả năng biến dạng tổng thể, liên quan tới độ
rỗ ne tổng công.
Eo sự thiếu hụt thế tích cua phản ứng thủy hóa, vữa xiinăng trở thành một cấu trúc ba
pha rắn - lòng - khí) trong suốt quá trình thủy hóa.
C5 thê tạm chia co ngót thành 3 giai đoạn sau: Trước khi ninh kết- co ngót dẻo; trong
khi linh kết và rắn chắc - các hiện tượng nhiệt và co ngót nội tại; ở tuổi muộn - co ngót
d o nất nước.
22. C ác nhản tố ảnh hư ỏng đến co n gót của bêtông
: . 2 J . T ỷ i ệ N/ X
Mur dã được đề cập đến, co ngót của hồ xim ăng đã thuỷ hoá tăng nếu tỉ số N/X tăng
b ả i 'ì ở tuổi m uộn có thể xác định được lượng nước bay hơi trong hồ xim ăng và tốc độ
m à Iirớc có thể dịch chuyển ra bề mặt của mẫu thử. Brooks cho rằng co ngót của vữa
x im m g đã thuỷ hoá tỷ lệ với tỷ số N/X khi tỷ số này nằm trong khoảng 0,2 -r 0,6. Khi tỷ
lệ N X tăng hơn nữa một phần nước mất đi khi khô không gây ra co ngót.
22.2. C ốt liệu
Miân tố ảnh hưởng lớn nhất là cốt liệu, chúng cản trở co ngót xảy ra. Tỷ lệ co ngót
cỉua bêtòng (Sc)/co ngót của hồ ximăng (Sp) phụ thuộc vào hàm lượng cốt liệu trong
bêtõig (a) và bằng:

sc = sp(l-a)n
73

Giá trị kinh nghiệm của n là 1,2 - 1,7, và có thể thay đổi một chút khi ứng suãt trong
hồ xim ãng bị giảm bởi (ừ biến.
Căn cứ đánh giá co ngót của bẻtông theo co ngót của vữa ximăng có cùng tỷ số N/X
khi xem xét đến hàm lượng CỐI liệu và môđun đàn hồi của cốt liệu đã được Hansen và
Almudaiheem nghiên cứu.
Theo bản chất thì kích thước và hàm lượng (cấp phối) cốt liệu không ảnh hưởng đến
mức độ co ntĩót, nhưng cốt liệu tăng làm cho hỗn hợp "rắn" hơn vì thế tích co ngót
giám. Nếu thay đổi kích thước hạt lớn nhất từ 6,3 thành 152mm (1/4 in thành 6 in) thì
hàm lượng cốt liệu có thê chiếm từ 60 đến 80% thê tích bêtông, co ngót có thế giám
xuống 3 lần.
Tương tự như vậy, với cường độ bằng nhau, bêtỏng có tính công tác thấp chứa nhiều
cốt liệu hơn hỗn hợp có tính công tác cao có cùng kích thước hạt và do đó tạo ra co ngót
ít hơn. Ví dụ, việc tăng hàm lượng cốt liệu từ 71 lên 74% (với cùng tỷ lệ N/X) sẽ làm
giám co ngót xuống 2 0 %.
Ánh hưởng đồng thời của tỷ lệ N/X và hàm lượng cốt liệu (Báng 5.1) có thể kết hợp
iại trcn một đồ thị; tuy nhiên giá trị co ngót đưa ra chí là điến hình đối với giá trị co ngói
trong điều kiện khí hậu ôn đới. Trong điều kiện thực tế, ứng với một tỷ sỏ' N/X không
đổi, co ngót lãng nếu hàm lượng của ximăng tăng bởi vì thể tích của vữa ximăng thuỷ
lìơá lớn mà nó lại là nguyên nhàn gây ra co ngót. Tuy nhiên, ứng với mội dộ dèo nhài
định, có nehĩa lượng nước xấp xỉ là hằng số, co ngót khỏna bị ảnh hưởiiq bởi sự tăng
hay thậm chí là giám hàm lượng ximăng, bởi vì tỷ số N/X giảm và bêtônc; có thể chống
lại co ngót tốt hơn.
Hàm lượng nước ảnh hưởng đến co ngót do làm giảm thể tích của CỐI liệu mà những
cốt liệu này có thế cản trở co ngót. Do vậy, nói chung, hàm lượng nước của hỗn hợp có
thể điểu chinh co ngót theo mong m uốn, nhưng hàm lượng nước khône phải là nhân tô
chú yếu. Do vạy, hỗn hợp có cùng hàm lượng nước nhưng thành phần khác thay đổi lớn
có thể dẫn đến những giá trị co ngót khác nhau.
Tiiilì đàn hổi ciìư cốt liệu: quyết định mức độ cản trở co ngót; ví dụ, cốt liệu thép làm
cho co ngót giảm 1/3, và cốt liệu bằng đá phong hoá làm co ngót tăng 1/3, so với khi
dùng cốt liệu thông thường. Ánh hưởng này của cốt liệu được khẩng định bời Reichard
Iiaười đã tìm ra mối liên hệ giữa co ngót và môđun đàn hồi của bêtông, m à m òđun đàn
hồi lại phụ thuộc vào khả năng chịu nén của cốt liệu sử dụng. Sự có mặt các hạt sét trong
cốt liệu làm giám mức độ ảnh hưởng của vật liệu đối với co ngói vì các hạt sét cũng là
imuyên nhân sây ra co ngót, lớp sét phủ bên ngoài vật liệu có thế làm tănc co ngót lên
70%. Như vậy yêu cầu vể độ sạch của cốt liệu cần được thực hiện chặt chẽ.
Nqitổìi ạỏ\ cốt liệu: thậm chí khi sử dụng cốt liệu thông thường, co imót vẫn có thc
thay đổi rất lớn tronc bêtôns. Cốt liệu tự nhiên thương s ử d u n s khônc phái thườn" xuyên
74

ánh hướng lới co ngót, nhưng cíine có những loại đá mà khi sấy khô co ngót có thê lên
tới 9 0 0 x 1 0 ’6; bàníỉ vói giá trị co ngót của bêtônẹ sử dựng cốt liệu không co ngót. Cốt
liệu có thế co ngót khi sấy khô. Chúng chủ yếu là đá đôlỏmit, đá bazan và một vài loại
đá trầm tích như "đá xốp xám", "đá bùn". Mặt khác đá granit, đá vôi và đá quắczit là
loai đá không co ngót.
Bêtôns sứ dụI1C cốt liệu co ngót sẽ có co ngót cao, có thể dẫn đến sự cố khi sử dạng
cônc trình do sự biến dạng quá lớn, làm oằn, quăn, xoắn (mất ổn định); Nếu co ngót lớn
sẽ eâv ra nứt, độ bền của kết cấu sẽ giám. Vì các lý do này mà việc xác định co ngót bất
kế khiu cạnh nào của cốt liệu là rất cần thiết; phưotig pháp kiếm tra được trình bày trong
BS 812: Phần 120: 19X3 trong đó co ngót của bêtông với tỷ lệ thành phần cố định và
chứa một loạt cốt liệu dã biết được xác định khi sấy khô ở 105°c. Đá có thể co ngót
thường có kha năng hút nước cao và điều này là một dấu hiệu để nghiên cứu ảnh hưởng
của cốt liệu đến co ngót. Ớ Việt Nam có nhiều đá vôi đá granít không co ngót.
Tínlì chất của AÌmănq cũng ảnh hưởng đến co ngót của bêtông nhưng không lớn,
Svvav/.e dã chúng tỏ ráng hồ ximăng có mức độ co ngót cao không có nqhĩa là co ngót
của bẽtông sử dụng loại ximãng đó sẽ cao. Đ ộ mịn của ximãng là một nhân tố ảnh
hưưna khi mà kích thước hạt lớn hơn 75f.im (sàng N°200), khi dó mức độ thuỷ hóa tương
dối ihâp, và nó cũng sẽ cản trớ co ngót như là cốt liệu.
Hiện nay coi thành phần hoá học của ximăng là ít ánh hường đên co ngót, neoai

trừ

ximíum không đủ hàm lượne thạch cao sõ có co ngót lớn hơn, bởi vì những phần tứ hình
thành và rắn chác ban đầu sẽ ảnh hưởng quyết định đến cấu trúc của vữa ximăng thuý
hoá íiiai đoạn sau và do vậy cũng ánh hưởng đến tỷ số gel/lỗ rỗng, cường độ và lừ biến.
Hàm lượng thạch cao tối ưu theo quan điểm làm giảm tốc độ ihuý hoá của ximăng có ít
hon một chút so với hàm lượng thạch cao gây ra co ngót nhỏ nhất. Đối với một loại
ximãnu đã cho, hàm lượng thạch cao thoả mãn co ngót nằm trong phạm vi nhỏ hơn
phạm vi sử dụng hàm lượng thạch cao thoả mãn chí tiêu thời gian ninh kết.
Co ìmót của bêtông sử chum xiinãna có hàm lượnq nhôm cao bằng co nsót khi sử
dụnsỉ ximănsí pooclănu nhưng co ngót xãy ra nhanh hơn rất nhiều.
Nếu trộn thêm cá tro bay và xi lò cao thì co ngót sẽ tăng. Đặc biệt ứng với tý số N/X
khóns dổi, lý lệ tro bay hav xi lò cao đã nhào trộn trong ximăng tăng thì co imót sẽ tãne
2(Kr với cìum một loại vât liệu, và lên đến 60% nếu sử dụng hàm lượng xỉ rất cao. Muội
silic làm tãrm co ncót ở "iai đoan muộn.
Phụ íiia giâm nirớc có thế làm tăng co ngót ITÌỘÍ chút. Tác động chủ yếu của nó lại
theo cách cián tiếp, việc sử dụim phụ gia có thế làm thay đổi hàm lượng nước hay hàm
hrựim x im ãn s trong hỗn hợp hav ca hai đổng thời, và nhỉhìíĩ sự thay đổi này có thê làm
thay dổi co rmót. Cấc chất phụ £Ìa siêu dẻo làm tăn 5 từ 10 - 20 c/c co lìiíót. Tuy nhiên, sự
thay đổi của co ngót đo được ià rất nhỏ đê coi là đấng tin cậy và đúnụ đắn.
75

Theo những quan điểm trên đây, có thể cho rằng co ngót của BT CĐC - loại sử dụng
phụ gia siêu dẻo - là kết quả của việc sử dụng các nhân tố phù hợp và đối nghịch làm
tăng hay giảm co ngót như: tỷ số N/X rất thấp và đồng thời sự tự mất nước rất nhanh,
làm giảm co ngót, và hàm lượng xim ăng cao làm tăng co ngót. Do vậy quan điểm bình
thường để đánh giá co ngót cũng dùng để đánh giá co ngót của BT CĐC. Tuy nhiên, cấu
trúc bêtông càng cứng càng làm giảm mức độ co ngót.
Tiếp xúc với không khí không làm thay đổi co ngót. Thêm canxi clorua làm tăng co
ngót, thường từ 10 - 50%, có thể là do việc tạo ra những hạt gel nhỏ hơn và do hiện
tượng cacbonat hoá của m ẫu thử tăng ở tuổi m uộn khi sử dụng canxi clorua.
Bảng 5.1. T ổn g hợp các yếu tô tác động đến co ngót
Loại co ngót

Yếu tố tác động tăng co ngót

Co ngót dẻo
(co ngót có liên quan đến
mất nước bên ngoài)

Lượng ximãng tăng
Mất nước
Tốc độ bão hoà cao
Mất nước trong lỗ mao quản

Co ngót nội sinh
(tự thay đổi cấu trúc)

Trị số nhỏ hơn co ngót của hổ xịmãng
Tãng nhiêt độ
Tăng hàm lượng ximăng
Không bị ảnh hưởng của N/X

Trị số co ngót
1700

X

10' 6

7300

X

I0' 6

40

10~6 (1 tháng)

X

100

X

10'6 (1 năm)

rất thấp so với co
ngót dẻo (ướt)

Mất nước tự do và nước hấp thụ
ít đá và có cường độ thấp hơn cường độ ximăng
Đá có đường kính lớn
Hàm lượng đá nhỏ hơn 6 6 %
Co ngót khô

Tính đàn hồi cốt liệu đá không là đá vôi và đá
10,000
granít, quăczít
Tính chất và loại ximãng
Phụ gia siêu dẻo ảnh hưởng ít đến co ngót
Phụ gia mịn tăng co ngót (tro bay, xỉ lò cao).
Muội silic chỉ tăng co ngót ở giai đoạn sau.

N hư vậy có thể coi hàm số co ngót bị phụ thuộc vào 12 yếu tố
yco~ f(x ]> x2> x 3> x4’ *5’ x6’ x 7’ x 8’ x9’ x 10’ X11> ^ 12)
trong đó:
X ị-

tỷ lệ N/X;

x^>- hàm lượng ximăng;

76

X

10' 6

X-.- c h ấ t

lượng

c ố t liệ u (đ ộ sạch );

x^- đường kính lớn nhất cốt liệu;
Xc,-

nguồn gốc cốt liệu;

x6- hàm lượng cốt liệu lớn (đá);
X -- t ố c đ ộ b a y h ơ i n ư ớ c tr o n c b ê t ô n g ( t ố c đ ô g ió , n h iệ t đ ộ m ô i tr ư ờ n g );

x8- nhiệt độ hêtôns;
X ọ- c h ế đ ộ h á o d ư ỡ n g b ê t ỏ n s ;
X : 0- c ư ờ n g đ ộ x i m ă i m ;

Xị |- phụ gia (loại và hàm lượng);
X Ị c h ấ t bột m ịn .

Trong 12 yếu tố có 8 yêu tố được điều chỉnh ihông qua thiết k ế thành phần bêtông và
2 yếu tố được điểu chỉnh trons công nghệ thi công (x7, x8).

2.3. T rường hợp B T C Đ C
Nếu la gọi BT CĐC là bêtỏng có cường độ đặc trưng lớn hơn 60 MPa. Xét tới các yêu
cầu vể độ chặt, độ công tác và tính kinh tế, đưa đến hoặc sử dụng một lượng ximăng lớn
(lớn hơn 400 kg/m 3), hoặc cần một chât kết dính phụ, phổ biến nhất là muội silic; tuy
nhiên một công trình háng bctông cường độ hơn 80 MPa đã được thực hiện gần đây
không dùng muội silic mà nhờ tro bav chất lượng cao. Trong tất cả các trường hợp, việc
sử dựng phụ gia siêu dẻo là cần thiết, với liểu lượng phÌ! hợp nếu ta m uốn khống chế
được độ dẻo của vật liệu (bảo dưỡng trong thời gian thônsí thường).
2.3.1. T n tớ c khi ỉiiỉih kết: {co Iiqót (lẻo)
Sau khi thi công, bêtông tươi có thê mất một phán nước do bay hơi. Khi không có
muội silic, các dịch chuyên cứa nước trong bêtỏng tươi khó hơn, và co ngót "nội tại"
tâng - tương ứng với co ngót cục bộ ngoài nứt của bêtông khi cân bằng với môi trường,
sự phân bố tốt hơn của các lỗ rỗng. Khi đó, vật liệu chịu co ngót dẻo; nứt lớn có thể hình
thành sau khi đố, cần phòng ngừa bằng bảo dưỡng cẩn ihận.
2.3.2. T ronq khi ninh kết và rắn chắc (các hiện tKợng nhiệt vù co ngót nội tại)
Tổng lượng nhiệt toả ra khi ninh kết tàng theo hàm lượng ximăng. Tuy nhiên, vì cần
tương hợp với phụ gia, người ta thườne lựa chọn ximăng có hàm lượng alưminát thấp,
nhìn chung toả nhiệt ít. Như vậy, BT CĐC không có muội silic, về phương diện toả
nhiệt, thuộc loại trong các bêtôim công trình. Trong khi đó, muội silic đóng vai trò thúc
đẩy sự thúy hóa ximãng. Ngược lại, sự kết họp của chúng với vôi trong ximăng (phán
ứng puzo'lan) chỉ đi kèm với một sư toá nhiệt nhỏ, như đối với tro bay. Còn với xí lò cao,
sự phân bố nhiệt phu thuộc trực tiếp vào độ hoạt tính của chúng, theo cách mà các hạt
tốt nhất, dùng thay thếxim ăniỉ, khòm; làm siám quá trình toá nhiệt tổng thể.
77

Xét về phương diện nước, ta biết rằng tất cả các phản ứng thủy hóa của ximăng đều
dẫn tới giảm thể tích (co Le Chatelier) dù vật liệu chuyển từ trạng thái hai pha sang
trạng thái ba pha, không gian rỗng giữa các hyđrát không bão hoà. Khi đó, độ co nội tại,
liên quan tới quá trình tự mất nước thường ỉớn hơn trong trường hợp BT CĐC. Kết quả
là, sự thủy hóa hoàn toàn xim ăng đòi hỏi một lượng nước bằng, (theo một số tác già) 25
đến 35% khối lượng của nó. Tỉ lệ N/X của BT CĐC thường nhỏ hơn 0,40, lượng nước
thừa sau thủy hóa là rất nhỏ. Với BT CĐC, độ ám bên trong giảm tức thời xuống dưới
100 %, và phản ứng thủy hóa dừng lại hoàn toàn trước 28 ngày, trừ khi nếu nó được cấp
thêm nước từ bên ngoài (trường hợp mẫu bảo quản trong bể nước). Với cùng một tỉ lệ
N/X, muội silic làm tãng độ co nội tại, bằng cách làm cấu trúc vi m ô "tinh tế hơn".
2.3.3. Ở tuổi muộn (co nqót ílo m ất nước■)
Bắt đầu từ ván khuôn, khi độ ẩm môi trường nhỏ hơn trong lỗ rỗng của bêtông, nước
dí chuyển từ trong ra phía ngoài cấu kiện, dẫn đến co ngót tổng thể, trung bình của co
ngót cục bộ với các phần không nứt. Khi đo nước tiêu thụ bởi quá trình tự mất nước
không bao gồm lượng nước trao đổi với bên ngoài, co do mất nước càng nhỏ khi co nội
tại càng lớn. Khi cường độ bêtông tăng (trường hợp BT CĐRC), độ biến dạng giảm
(môđun đàn hồi và từ biến), dẫn tới độ co cuối cùng nhỏ.
Trong trường hợp bêtông đặt trong môi trường có độ ẩm lớn (100% HR), xảy ra hiện
tượng ngược lại: nước thâm nhập vào bêtông và vật liệu bị nở (gần đây đã đo trên một
lo ạiB T C Đ C ).
2.3.4. M ột vài \’í dụ
Báng dưới đây giới thiệu các biến dạng tự do của các BT CĐC và rất cao khác nhau,
đo trên mẫu trụ 160x1000 m m , chiều dài cơ sở là 500 min. Với mỗi loại bêtông, các
mẫu có hai dạng bảo dưỡng. Bảo dưỡng bằng alumin (không trao đổi độ ẩm với môi
trường bên ngoài) cho phép đo được co nội tại từ khi tháo khuôn, xuất hiện sau 24 h, irừ
các loại bêtông 2 và 8 có phụ gia ninh kết chậm đòi hỏi tháo khuôn m uộn hơn (tương
ứng là 3 và 27 ngày). Các m ẫu khác được bảo quản ở nhiệt độ 20 ± l ° c , với độ ẩm
tương đối 50 ± 10%.
Bêtông loại 1 là bêtông công trường với thành phần truyền thống, để xây dựng một
công trình ứng suất trước (thành trong của nhà m áy nguyên tử). Đ ưa vào nhằm m ục đích
cho một loại bêtông tốt đê so sánh.
Loại bêtông số 2 là bêtông của cầu Joigny. Bêtông không muội silic, có cường độ
ngày 28 lớn, dù tỉ lệ N/X tương đối cao. Độ co nội tại của loại bêtông này lớn hơn loại
so sánh - tính đến việc tháo khuôn m uộn - và độ co do mất nước của nó rất nhỏ. Ngược
lại, nó đặc biệt toả nhiều nhiệt, do hàm iượng xim ăng lớn.
Loại bêtông 3, 4, 5 là các bêtông có hàm lượng muội silic lớn, chê tạo với cùng thành
phần nhưng lượng nước khác nhau (ti lệ N/X tăng). Sự biến đổi mức độ co ngót ngược
với sự thay đối của co nội tại và co do mất nước.
78

Loại bêtông 6 là BT CĐRC với thành phần tối ưu, đặc biệt ít nước. Độ co nội tại lớn
liơn bêtông không dỉmíi muội silic, tuy nhiên nhỏ hơn loại bêtông sô 3, và độ co ngót
lổng cộng thuộc loại nhỏ nhất với tất cả các thành phần, điều này chứng tỏ khi đạt đến
cường độ này với một lượng vữa kết dính nhỏ, độ cứng của vật liệu hạn chế khá lớn các
hiến dạng tự do.
Bêtông số 7 có thành phần dặc biệt đê xây dựng các kết cấu khối lớn (chiều dầy lón
hơn 1 m), thường bị nứt do nhiệt. Nhờ sự toả nhiệt nhó và gần như không co nội tại, hiện
urợng nứt bị triệt tiêu (12, 13). Ta thấy rằng độ co nội tại không phải là một "khuyết tật
buộc phải có" của BT CĐC dùns; muội silic. Nó chí lớn khi ta giảm tỉ lệ N/X.
Cuối cíing, loại bétỏng 8 là một "tò m ò” của phòng nghiên cứu. Từ ý tường "bêtông
La iVIã" (không ximãrm), nó được chế tạo để nghiên cứu các biến dạng khác nhau do các
liyđrát tạo thành duv nhất bởi phán ứng puzơlan. Độ co nội tại àm (nghĩa là khi thay đổi
độ ẩm, I1Ó nở tức thời). Từ đó kết luận co nội tại của BT CĐRC liên quan mật thiết đến tỉ
lệ N/X nhỏ, mà không licn quan tới độ co thể tích neuồn gốc hoá học lớn hơn của vữa.
Bảng 5.2. Co ngót của một sỏ loại BT CĐC và rất cao đo bởi LCPC

BT

1

0

3

4

5

6

7

8

B T thường

BT C Đ C

RT C Đ R C

BT CĐC

B I CĐC

BT CĐRC

BT CĐC

B T thường

(1 2 ,1 3 )

(1 4 )

(1 0 )

(10)

(1 4)

(16)

(1 2 ,1 3 )

CPA

CPJ

Vôì

55

55

C a (O H )2

CPJ

CPA

CPA

CPA

CPA

55

CĐC

CĐC

CĐC

cđc

350

450

456

453

453

421

266

KI

Bụi vôi

-

-

-

-

'

-

66

99

M u ộ i silic

-

-

36

36

36

42

40

81

-

4,5

7 ,0

6 ,6

3 ,6

7 ,9

3 ,6

5 ,8

-

0 ,9

0,5

0,5

0,5

-

-

-

N ước

195

168

151

Ị 15

188

112

ỉ 66

181

N /X

0 ,5 6

0 .3 7

0 ,3 3

0 ,3 9

0 .4 2

0 ,2 7

0 ,6 2

2 ,2 3

Đ ộ sụt

7 cm

>20

> 18

> 18

> 18

> 20

18

6 cm

40

78

94

83

74

101

67

19

26° c

36°c

90

90

290

200

140

150

30

-4 0

290

90

120

190

260

110

3 ỈU

+82

XM

Phụ gia
dẻo*
P G rán
ch ậm **

Tãivj, nhiệt
C o nội tại
ỡ 9 0 ngày

1
:

20° c

C o * * * do
m ấ t nước ớ
(X) ngàv
* H à m lượn à p h ụ g i a ở t r ạ n í i th á i k h ỏ
* * đ ộ tă n g n h i ệ t t r o n g c a l o k ê

*** co ngót bằne b iê n dạna c ủ a

m ẫu

khi mất nước, eínm vói mẫu

bảo

quản bằng alumin.
79

Như vậy, biến dạng tự do của BT C Đ R C được ghi nhận bởi các hiện tượng "khối" (co
nhiệt, co nội tại), thay đổi nhanh, đối với các hiện tượng bề mặt (co đo giảm độ ẩm). Dĩ
nhiên dần tới hiện tượng nứt bể mặt ít hơn và do đó bền hơn. Với BT CĐC, bảng đối lập
hơn: các biến dạng nhiệt ban đầu liên quan tới sự toả nhiệt; trong khi tổng biến dạng ẩm
dường như được kiểm soát bởi độ cứng của vật liệu, phần co nội tại càng lớn khi tỉ lệ
N/X càng nhỏ. Tùy theo mục đích, người thiết kế lựa chọn một biện pháp thi công nào
đó để kiểm soát được co ngót và dẫn tới thiết kế m ột loại vật liệu.
3. Từ biến của BT CĐC và rất cao
(tham khảo thí nghiệm của p. Acker, F. De Larrard)
3.1. M ở đầu
Phần này giới thiệu các lý thuyết, nguyên nhân, kết quả nghiên cứu về từ biến nhận
được trên BT CĐC ở Pháp: của cầu Joigny (M 60 không dùng m uội silic), cầu Pertuisel
(M65 dùng muội), trên một loại BT CĐC đặc biệt c h ế tạo nhằm hạn chế các vết nứl
trong một lò phản ứng hạt nhân và một loại BT C Đ R C (M 90) ứng dụng cho một công
trình xây dựng. Các kết quả được phân tích dựa trên những hiểu biết hiện thời về cơ chế
của hiện tượng từ biến. Các kết quả quan trọng nhất là chỉ số động học và độ hóa già
khác nhau rõ rệt giữa các loại bêtông thông thường và với BT C Đ C dùng m uội silic,
không có từ biến do mất nước và do đó không có hiệu ứng tỉ lệ.
3.2. C ơ c h ế của từ biến
Nếu đặt tải trọng không đổi theo thời gian lên một m ẫu bêtông thường (thí nghiệm từ
biến), thì nhận được biến dạng gấp đôi sau vài tuần, gấp ba sau vài tháng và có thể gấp
năm sau vài năm trong những điều kiện cực đại. Có thể nhận thấy một hiện tượng tương
tự khi đặt tải trọng kéo, hoặc uốn. Từ biến của bêtông phụ thuộc vào nhiều thông số: bản
chất của bêtông, tuổi đặt tải và nhất là các điều kiện môi trường.
Trong trường hợp bỏ tải, quan sát thấy sự giảm tức thời của biến dạng (giá trị tuyệt
đối rất gần với biến dạng của một mẫu tham khảo chịu tải ở tuổi này), gọi là biến dạng
phục hồi. Tuy nhiên biến dạng này nhỏ hơn nhiều từ biến tương ứng, xét vể giá trị tuyệt
đối, và ổn định sau vài tuần.
3.3. Các yếu tô ảnh hưởng đến từ biến
Tải trọng: với các tải trọng thay đổi, có thể xét rằng từ biến tỉ lệ với tải trọng đặt vào,
tuy nhiên từ 50% tải trọng phá hủy, nó tăng nhanh hơn ứng suất (quan hệ phi tuyến).
Bản chất bêtông: Từ biến biến đổi giống biến dạng tức thời, trừ các loại bêtông đặc
biệt có các đặc trưng riêng với chỉ số động học về quá trình mất nước khác biệt: đó là
trường hợp bêtông nhẹ có cốt liệu rỗng, chứa nước, từ biến nhỏ hơn bêtông thường có
cùng cường độ;
80

Các điều kiện môi trường: khi khóne có sự trao đổi nước với bên ngoài, từ biến, khi
đó gọi là từ biến riêns, cần tí lệ với lượng nước có thè bay hơi, và một loại bêíông sấy
khô ở 105°c thường không có hiẹn tượng từ biến, nhưng trên thực tế, bêtông bị mất
nước ít nhiều tùy theo khí hậu và sự thay đối nàv dẫn đến từ biến lớn, hơn hai đến ba lần
từ biến riêng (hình 5.1), có thế giải thích hiện tương từ biến do mất nước này bằng ảnh
hướng của cấu trúc licn quan đến co ngót do mất nước: trong m ột mẫu không chịu tải,
quá trình mất nước dẫn đến các biến dang tự do trẽn bề mặt nhanh hơn và lớn hơn so với
ở tâm, điều này dẫn đến bề mặt chịu kéo và có vết nứt; trong một m ẫu chịu tải nén, làm
giảm nứt và sự mất nước thể hiện bời các biến dạng lớn hơn; hiệu ứng này không hoàn
toàn được định lượng nhưng chắc chắn giái thích một phần quan trọng hiện tượng từ
biến do mất nước; ngoài ra nó cho phép giải thích rõ ràng hiệu ứng tí lệ vì trong các cấu
kiện dẩy, sự mất nước bị giới hạn



bề mặt và do đó gần với từ biến ricng, chịu kéo và

nứt bé mặt.
Biến dạng

nm-'m
Mau dưới tác dụng của tải trọng không đổi

Khộng tái

\\
rg-

- ^

____________

Dờ tải
D

•< g

JZ
p

Đoạn phục hói đàn hói
Đoạn phục hổi từ biến

6

8

10

12

14

jg.a
~0 Uì
c ễ
cõ^í
16

Tuổi (tháng)

H ình 5.7. Biến (hiỉtỊi dừỉi hồi
Ví) Ị ừ b iế n c ih ỉ hêlônị*

Thời gian

Hình 5.2. Biến dạni> từ biến l úa bêumạ
ĩh ư ờ tiiỊ t r o n g c ú c đ i ê u k iệ n (íộ ầ m k h ú c iìh íiìi


- m ẫ u ỉììtít n ư ớ c t ự n h iê n

l ì - m a u c ó h ê m ặ t d ư ợ c b ô i ỉi ì ộ t ÌỚỊ 1 ỉìh ự a
c á c h HƯỚC ỉ i y a v
III

sau

k h i thá o khuôn

- n u h i đ ư ợ c scív k h ô ở 4 0 ° c ĩ r o n ạ 3 5 n ạ ủ y ,
satt (ĩó h ò i m ộ i ịiĩọ n h ự a c á c h nước.

3 .4 . tìả n chất của tù biến
Từ biến và phục hổi từ biến là hiện tượng liên quan, nhưng bản chất của chúng thì
khổng rõ ràng. Sự thực là từ biến chí phục hổi một phấn do đó phần này có thể gồm có

81

một phần chuyển động đàn hổi-dẻo có thể phục hồi (gồm có pha nhớt thuần tuý và pha
dẻo thuần tuý) và có thể là do biến dạng dẻo không phục hồi.
Biến dạng đàn hồi thường được phục hồi khi dỡ tải. Biến dạng dẻo không phục hồi
được, có thể phụ thuộc vào thời gian, và không có tỷ lệ giữa biến dạng dẻo và ứng suất
tác dụng, hay giữa ứng suất và tốc độ biến dạng. Biến dạng nhớt không bao giờ phục hổi
khi d ỡ tải, nó luôn luôn phụ thuộc vào thời gian và có tỷ lệ giữa tốc độ biến dạng nhớt và
ứng suất tác dụng, và giữa ứng suất và biến dạng tại một thời điểm cụ thể. Những loại
biến dạng khác nhau này có thể được tổng kết như trong bảng 5.3.
Bảng 5.3. C ác loại biến dạng
Loại biến dạng
Có thể phục hổi
Không thể phục hổi

Tức thời

Phụ thuộc vào thời gian

Đàn hồi
-

Đàn hồi-muộn

Dẻo

Nhớt

Một cách xử lý hợp lý phần phục hồi từ biến quan sát được bằng cách sử dụng
nguyên tắc tổng hợp biến dạng, được phát triển bởi Mc Henry. Những trạng thái này có
biến dạng được tạo ra trong bêtông tại thời điểm t bất kỳ bởi sự tăng lên của ứng suất tại
thời điểm bất kỳ t0 và độc lập với những tác động của bất kỳ ứng suất tác dụng sớm hơn
hay m uộn hơn t0. Sự tăng lên của ứng suất được hiểu là tăng lên của ứng suất nén hoặc
ứng suất kéo, cũng có thể là sự giảm nhẹ của tải trọng. Sau đó nếu ứng suất nén trên mẫu
thử được loại bỏ tại thời điểm tị, sự phục hồi từ biến sẽ giống như từ biến của mẫu thử
tương tự chịu cùng tải trọng ứng suất nén tại thời diểm

tị.

Phục hồi từ biến là sự khác

nhau của biến dạng thực tại thời điểm bất kỳ và biến dạng dự kiến nếu mẫu thử tiếp tục
chịu ứng suất ban đầu.
So sánh của biến dạng thực và biến dạng tính toán (giá trị tính toán thực tế là sự khác
nhau giữa hai đường cong thực nghiệm ) đối với "bêtông bị bịt kín", chỉ có từ biến gốc.
Dường như, trong mọi trường hợp, biến dạng thực sau khi dỡ tải cao hon biến dạng dư
được dự đoán theo nguyên tắc tổng hợp từ biến. Do đó từ biến thực nhỏ hơn giá trị tính
toán. Sai sót tương tự cũng được tìm thấy khi nguyên tắc này áp dụng cho mẫu thử chịu
ứng suất thay đổi. Dường như nguyên tắc này không hoàn toàn thoả m ãn hiện tượng từ
biến và phục hồi từ biến.
Tuy nhiên nguyên tắc tống hợp biến dạng có vẻ thuận tiện. Nó chứng tỏ rằng từ biến
là hiện tượng đàn hồi chậm mà sự phục hồi hoàn toàn nói chung bị ngăn cản bởi quá
trình hyđrat hoá của ximărig. Bởi vì đặc tính của bêtông ở tuổi m uộn thay đổi rất ít theo
thời gian, từ biến của bêtông do tải trọng lâu dài tác đụng lên ở thời điểm sau khoảng vài
năm có thê phục hồi hoàn toàn, điều này vẫn chưa được thực nghiệm khẳng định. Cần
nhớ rằng nguyên tắc tổng hợp này gây ra sai sót nhỏ có thể bỏ qua trong điều kiện bảo
82

dưỡng dạng khối, nơi mà chỉ có từ biến gốc. Khi từ biến khô xảy ra, sai sót lớn hon và
phục hồi từ biến bị đánh giá sai đáng kể.
Vân đề vể bản châì của từ biến vẫn còn dang được tranh luận và không thể bàn thêm
ớ đày. VỊ trí từ biến xáy ra là vữa ximăng đã thuý hoá, từ biến gắn liền với sự dịch
chuyên bên trong do dính bám hay kết tinh của nước, ví du quá trình thấm hay rò rỉ
nước. Các thí nghiệm của Glucklich đã chứng tỏ răng bêtỏng không có sự bay hơi của
nước thì thực tế là không có lừ biên. Tuy nhiên, sự thay đối mức độ từ biến tại nhiệt độ
cho thấy trong hoàn cảnh đó, nước ngừng ảnh hưởng và bán thân chất gel gây ra biến
dạng từ biến.
Bới vì từ biến có thế xãy ra trong khôi bêtông, và sự rò rỉ nước ra bên ngoài đóng vai
trò không quan trọng đến quá trình từ biến gốc, mặc dù những quá trình như vậy có thể
cũng diễn ra trong từ biến khô. Tuy nhiên, sự rò ri nước bên trong từ các lớp chứa nước
san" lỗ rỗng như là lỗ rỗng mao dẫn là có thế xay ra. Một chứng cứ gián tiếp thê hiện
vai trù của lỗ rỗng như vậy là mối liên hệ giữa từ biến \ à cường độ của vữa ximăng đã
tluiý hoá: nên có còng thức liên hệ giữa từ biến và sò lượng tương đối của lỗ rỗng tự do,
và có thê thấy rằng lỏ rỗng trong cấu trúc gel có thể ánh hưcmg đến cường độ và từ biến;
ở tuổi muộn lỗ rỗng cỏ thê gắn liền với hiện tượne rò rỉ nước. Thể tích của lỗ rỗng là
hàm số của tỷ lệ N/X và hị ánh hương của mức độ tliuỷ hoá.
Lỏ rỗng mao quàn không thể chứa đáy nước ngay cá khi chịu áp lực thuỷ tĩnh như
trong bc nước. Do vây, sự rò rỉ nước bén trong là có thổ đưới bất kì điều kiện lưu trữ nào.
Hiện tượng từ biến của mẫu thử không co ngót không bị ánh hưởng của độ ẩm tương đối
của mòi Irường cho thày nguyên nhân cơ bán gáy ra từ biến "trong không khí" và "trong
nước" là giống nhau.
Đường cong từ biến theo thời gian cho thấy sự giám từ biến là không xác định theo
độ dốc cíta nó, và có một câu hỏi là liệu có hay không một sự giảm từ từ, theo cơ chế
của từ biên. Có thể hiếu rằng tốc độ giảm với cơ chế eiống nhau liên tục và rộng khắp,
nhưns có lý để tin rằng sau nhiều năm dưới tác dụng của tải trọng, chiểu dầy của lớp có
t h ế b ị t h ấ m n ư ớ c c ó t h ể g i ả m đ ế n m ộ t g i á trị u i ớ i h ạ n v à m ớ i c h ỉ c ó t h í n g h i ệ m g h i l ạ i t ừ

hiến sau nhiều nhất là 30 năm. Do dó, có thể rằng phần từ biến chậm , dài hạn là do
nguyên nhân khác chứ khỏng phái do rò rỉ nước nhưng biến dạng có thể phát triển chí
khi có sự tồn lại cùa một số nước có thê bay hơi. Nauyên nhân này có thể là chày nhớt
hay trượt Sĩiữa các phần gel. Cơ chế như Vày phù họp với ánh hưởng của nhiệt độ đối với
(ừ biến và cũng có thế giải thích phán từ biến lớn khònu thế phục hồi ở tuổi muộn.
Các quan sát ve từ biển dưới lác ílụníĩ của tai trọim chay đổi, và đặc biệt là khi tăng
nhiệt độ dưới điểu kiện tái trọng như vậy, đã dẫn đến một giả thuyết sửa đổi về từ biến.
Nhtr đã đc cập, từ biến dưới ứnu suất thay đổi lón hơn từ biến dưới ứng suất tĩnh mà có
83