Tải bản đầy đủ
Từ biến phụ thuộc vào thời gian tác dụng của tải trọng:

Từ biến phụ thuộc vào thời gian tác dụng của tải trọng:

Tải bản đầy đủ

Việc đặt tải trọng lên bêtông được thực hiện bởi một kích phẳng dạng Freyssinet, trên
đó đặt mẫu. Đầu tiên ép trong bình chứa dầu và nitơ, đột ngột liên kết với kích qua một
van "ba vòi". Giữ tải trong vài giây, điều này cho phép nhận được từ biến sớm của vật liệu.
Hơn nữa, hệ này đảm bảo duy trì tốt tải trọng đặt vào, nhờ khá năng nén lớn của nitơ.
B êtôn g cầu Joigny
Thành phần bêtông cầu Joigny như sau:
Bảng 5.4. Thành phần bêtỏng cầu Joigny
Cốt liệu 5/20

(kg/m3)

1027

Cát vùng Yonne 0/4

(kg/m3)

648

Cát mịn 0/1

(kg/m?)

105

Ximăng CPA CĐC Corneilles

(kg/m3)

450

Nước

(lít)

158

Phụ gia siêu dẻo "Melment" (40% khối lượng khô)

(lít)

11,25

Phụ gia rắn chậm "Melretard’'

(lít)

4,5

(mm)

230

Độ sụt

Các kết quả từ biến (khấu trừ co ngót) có thế lấy gần đúng theo quy luật:
-K ,
b
t “ t,

Các giá trị của Klb, hệ số từ biến và B (thông số động của hiện tượng) được cho trong
bảng sa i:
Bang 5.5. Các kết quả của thí nghiệm cơ hục và từ biến bêtông cầu Joigny

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

L2

LI

LI

s

L2

L2

p
>

p

p

s

s

58

70

s
78

LI
s

40

L2
p
40

LI

Rn(MPi)

s
p
78

40

40

58

LI
s
70

>0 (ngà.')
(7 (MPt)

28
?

3

3

5

7

28

28

3

3

7

28

14,5

8,0

8,0

14,0

21,0

14,0

9,0

14,0

23,0

>:c. 10 s

140

260

150

115

220

560

470

240

310

620

>:V.I 0 6

446
7

390

240

182

314

490

350

240

1,67

1,26

2,34

2,96

2,38

4

1,7

1,7

5

1,37
4,5

90
1,96

544

1,58

22,6
270
490
1,05
3,7

11

4

5

7

Số, ký hiệu
M trộn*
B.dạng"*

K,b
B (d l,:)

p

2,33
9

* s bêtông đổ tại công trường, LI và L2 là bêtỏng tại phòng thí nghiệm
** Pmău bảo quản khỏi mất nước, s mẫu không báo quản
87

Đ ể so sánh, ta đưa các giá trị tương ứng trong phụ lục 2 ("Biến dạng của bêtông")
của BPEL:
Bảng 5.6. T ừ biến của bêtông thường theo tiêu chuẩn B P E L 83

p

p

p

p

s

s

s

s

3

5

7

28

3

5

7

28

1,04

1,03

1,02

0,92

4,01

3,03

3,86

3,30

10

10

10

10

10

10

10

10

Loại

t0 (ngày)
K«b
B ( d 1/2)

Ta nhận thấy rằng từ biến riêng hơi lớn hơn so với bêtông thường, đặc biệt ở tuổi
sớm. Trong khi từ biến do mất nước giảm rõ rệt (tối thiểu 50% ) và dường như phụ thuộc
vào tuổi của tải trọng (điều này đương nhiên xảy ra khi tính đến tính chất chậm của hiện
tượng mất nước), ngược lại những gì mô tả trong BPEL.
B êtôn g cầu P ertu iset
Với việc xây dựng cầu Pertuiset (bêtông Gị), nhiều thành phần bêtông đã được thử
nghiệm, để đánh giá ảnh hưởng của các thông số thành phần khác nhau:
Bảng 5.7. C ác thành phần bêtông thử nghiệm khi xây dự ng cầu Pertuiset
Loại

1020

G,
1015

657

Cát mịn Fontainebleau 0/1
Ximăng CPA CĐC Corneilles

h2

1015

H,
1018

1022

651

650

647

650

41

42

43

43

43

456

453

453

453

453

Muội silic

36

36

36

-

-

Phụ gia siêu dẻo*

35

33

18

20

12

Phụ gia rắn chậm**

2,27

2,27

2,27

2,27

2,27

Nước

121

147

172

156

175

-

-

27,6

26,3

-

^ 11]4 (Ích)

88,5

77,0

67,7

63,3

59,3

R|i28 (fc2s)
Cường đ ộ k é o

94,5

83,3

73,8

72,5

64,0

-

5,1

4,7

4,5

4,0

5,8

5,9

4,9

5,0

4,2

G(,

Cốt liệu lớn sông Seine 5/20
0/5

G2

Cường độ nén
Rn, (28 giờ)

R kl 4

(ftl4)

R k2X (ft2 « )

Các kết quả chính của từ biến được biểu diễn trên hình 5.4. và 5.5. Đ ể phân tích sâu
hơn, chúng ta sẽ liên hộ với Michel Auperin và Franỗois de Larrard trong Tổng kết năm
của ITBTB (số 474, trang 49-75, tháng 5 năm 1989).
88

Biến dạng của bêtòng G1

chiu lực 4,75 MPa

Ghi chú' Mầu

ỳ.



chịu lực 5,84 MPa
chiu lực 13,5 MPa
chiu lực 21,3 MPa

H ỉn h 5.4. Biến (lạm* (biến dạ/lí* tổns* cộỉìsị. khấn trử co ỉĩíỊÓt, chia cho hiến d ạ m * tức ílỉời
fii>àv 2S) đo írẽìị bcỉòm* G ỉ , khòti\> sấ \\ với các tuổi chịu tãì klỉáí nhau

Kiểm tra các kết quá này chứnQ tỏ rằng, với mỗi loại bẽtỏng chứa m uội silic cho thấy
c ấ c q u a n h ệ sau:

- Từ biến tỉ lộ VUI ứng siiâì dặt vào, với tải trọng ớ cùng mối
- Hệ số từ hiến Kth thay dổi nhanh với tuổi bêtôno đặt tải, nhanh hơn nhiều với dự
kiến trong tiêu chuẩn (BPEL, phụ luc 2);
Hê số từ biến

(d)

H ìn h 5 .5 . Hữ s ổ từ hiến (hiển (lạn ạ ĩừ hiển chia cho hiưn ihtnsị ĩửt thời ỉiyủy 2$) c ủ a hêỉôỉìíị G ỉ ,
theo tu ổ i đặt tài

Ví) so sánh với cức ỳ á ỉ n i ỉ ự háo t r o i ì ạ BPEL, c ổ hoặc k h â n i ị sấx khô. T ừ b iế n

do niííĩ nước 1\áfì íìỉỉii' kỉiõti^ ĩóỉì ỉui, ílo âó kỉìô/ỉii còỉỉ hiệu ửỉii> ĩí lệ đối với từ hiến. Cúi biển
(lany này ĩhay doi vói lìỉòl chí sô (lộni* ỉihcíỉih hơn hêtònạ íhĩtòny (29% íroniị 24ỈÌỈ).

89

B êtỏng lò phản ứng nhà m áy C ivaux
Trong khuôn khổ xây dựng nhà m áy hạt nhân Civaux, một nghiên cứu thành phần
BT CĐC đã được thực hiện bởi LCPC với E D F (Công ty điện lực Pháp) và x í nghiệp
Fourgerolle. M ục đích là cải thiện độ kín khí của lò, m à vẫn đảm bảo thi công trong
những điều kiện thông thường của công trường.
T ính đến độ nứt lớn do n h iệt khi xây dự ng loại kết cấu này, BT C Đ C truy ền th ố n g ,
dù độ đặc cao, vẫn có nhược điểm về toả nhiệt khi thủy hóa và co ngót nội tại. N gược
lại, khi thêm vào xim ăng các ch ất độn k h oáng toả nhiệt ít (bụi vôi haý m uội silic), có
thê nhận được m ột loại BT CĐ C (7 0 M Pa ở 28 ngày), c h ặt và ít bị nứt.
Thành phần BT CĐC đề xuất dùng cho lò phản ứng Civaux như sau:
Bảng 5.8. T hành phần BT C Đ C toả ít nhiệt
đề xuất đế xây dựng lò phản ứng và các đậc trưng cơ học của nó
Cốt liệu Arlaut 12,5/25

791

4/12,5

309

0/5

786

Ximăng CPJ 55 Airvault

266

Bụi vôi

87

Muội silic

40,3

Nước

161

Rhéobuild 1000

90,8

Cường độ nén Rn ngày 28

67 MPa

Cường độ kéo

4,1 MPa

Môđun
Cường độ uốn sau 1 ngày
Biến dạng lớn nhất sau 1 ngày
Cường độ uốn ngày 28
Biến dạng lớn nhất ngày 28

36 000 MPa
2,3 MPa
120

X

10' 6

5,5 MPa
160

X

10‘6

Biến dạng từ biến khi có hoặc không sấy khô biểu diễn trên hình 5.6 được so sánh với
loại bêtông tham khảo (M 40). Các m ẫu từ biến được chất tải ở ngày 28, với giá trị
khoảng 30% tải trọng phá hoại tức thời. Các m ẫu sấy được bắt đầu ngày sau khi bỏ
khuôn (24h), cùng thời điểm các m ẫu co ngót tương ứng.

90

Từ biến |am/m

Thời gian (giờ)

Hình 5.(5. Bii ìì

ílụiìị! k l ú i nỉuiỉi

(iừhicìì t í í’

niu 67' CDC Civau.x

và hctônt> tham khảo, cỏ hoặc khôHíỊ sây khô

Các giá trị ở ngày 90 được giới thiệu trong bảng 5.9.
B ảng 5.9. Giá trị co ngót và từ biến với BT CĐC C ivaux và loại tham khảo
(mẫu chất tải imày 28, giá trị ở 90 ngày tuổi, tính bằng m m /m )
Các chỉ tièu
uiig suất đặt vào

Tham khảo

BT CĐC

12 MPa

20 MPa

20

10

Mẫu được bảo vệ
Co ngót giữa 28 và 90 ngày

280

Co ngót + Từ biến
Từ biến riêns^

250

270

Từ biến riêng với ỉ MPa

230

13,5

Ktb khi không sấy khỏ

19,2

0,49

Mẫu sấy khô

0,65

Co ngót giữa 2K và 90 neày

150

80

Co ngót + Từ biến

700

360

Từ biến do mất nước

320

10

Từ biến do mất nước với 1 MPa

26,5

0,5

Ktb khi sấy khỏ tối đa

1,56

0,50

91

Trong phép đo m à bán kính trung bình các m ẫu thử nhỏ và các điều kiện m ất nước

(20°c, 50% HR) cực lớn, ta có thể nói rằng hai giá trị của hệ số từ biến Kn trong bảng
trên là các giới hạn của hệ số này với mỗi loại bêtông. Từ các kết quả đó, có thể đưa ra
các nhận xét sau:
Bêtông CĐC có từ biến do m ất nước không thể bỏ qua; xét ảnh hưởng trực tiếp,
không có hiệu ứng tỉ lệ về từ biến và từ biến riêng đo được đại diện khá chính xác úng
xứ của vật liệu trong cấu kiện; độ giảm từ biến do thay thế bêtông thường bằng
BT C Đ C nằm trong khoảng từ 30 đến 70% , tùy theo m ức độ ảnh hưởng của v iệc sấy
khô, với lò phản ứng, khi sấy khô không q u á 1/3 m ặt cắt, độ giảm là 30 đến 4 0 % .
Bétông cường độ rất cao
Trong luận án tiến sĩ của m ình, De Larrard đã nghiên cứu từ biến của BT C Đ R C có
thành phần thoả mãn các đòi hỏi công nghiệp xây dựng hiện đại, đặc biệt là thi công
trong các điều kiện công trường (xem bảng 5.10).
B ảng 5.10. T hành phần BT C Đ R C và các đặc trưng cư học chu yếu
Đá vôi Boulonnais

5/20

1265 kg/m?

0/5

326

Cát sông Seine

786

Ximăng CPA 55 HTS

421

Muội silic

42,1

Phụ gia dẻo

7,59

Nước
Độ sụt côn Abrams
Cường độ nén Rn ngày 28
Môđun tức thời

112
20 cm

101 MPa
53400 MPa

Biến dạng từ biến nhận được, khi có hoặc không sấy khô, trong cùng điểu kiện với
loại trước.
So với bêtông tham khảo cùng thành phần nhưng không có chất độn, lừ biến được
chia thành hai loại (với ứng suất đơn vị 1 M Pa, nó dao động từ 23,3 - 10,5

X

10"6). De

Larrard giải thích sự giảm này, hết sức đơn giản là do giảm thể tích các hyđrát tạo thành
trong vữa BT CĐRC, cũng như do giảm độ ẩm nội tại.
Từ biến do m ất nước bị triệt tiêu trong khi co ngót do m ất nước chỉ giảm m ột nửa. Sự
biến m ất này do đó đổng thời gây ra giảm cường độ m ất nước (vì có ít nước bay hưi hưn
nhiều) và tăng cường độ chịu kéo của BT CĐRC.

92

giờ

Hình 5.7. Biến lỉạnạ khác nhau cùa ỉ ĩĩ CDRC
va l o ạ i h ê i ò n x i hii m khtìo, í ỏ Ị iikìí Uiiìỉìiỉ :ùíỳ k h ô

TỔ hợp các kết quả nhận được trên BT CĐC và rất cao thành phần tương đối khác biệt
c h o phép lập m ột bảng khá hoàn chính các XII hướng đa dạng về ứng xử của loại vật liệu
n à y , bảng này gắn với thực trạng hiểu biết hiện nay về cơ chế lý hóa của từ biến: Từ biến
do mất nước giảm mạnh, khi bỏ qua trường họp dùng muội silic, điều này là rất quan
trọing với người thiết kế, không có hiệu ứng tỉ lệ từ đó phát sinh; thay đổi chỉ số động
c ủ a từ biến riêng, ổn định nhanh hơn bêtông thường; tuy nhiên cần chú ý hiệu ứng hóa
g ià rất lớn xảy ra, ngay ở tuối sớm (1-3 ngày) khi chất tải, qua các biến dạng tổng cộng
cùing m ột cách như bêtông thường trong cùng điều kiện sấy khỏ cực đại.

93

Chương 6

NGHIÊN CỨU ÚNG DỤNG BÊTỒNG CƯỜNG ĐỘ CAO

1. M ột sô đặc tính được cải tiến của BT CĐC
BT CĐC có cường độ chịu nén và nhiều tính chất khác được cải thiện như: m ôđun
đàn hồi cao hơn, cường độ chịu kéo cao, từ biến thấp hơn bêtông thường.
Cường độ chịu nén là m ột trong những tính chất quan trọng nhất của bêtông. Cường
độ chịu nén tuổi 28 ngày được dùng như chỉ tiêu để đánh giá chất lượng của bêtông.
Cường độ chịu nén của BT CĐC hiện nay đã sử dụng từ 42 M Pa (6000 psi) đến 138 M Pa
(20'000 psi) và thường dùng bêtông có cường độ khoảng 84 M Pa. Theo tiêu chuẩn Mỹ
và Anh, cường độ chịu nén được xác định bằng m ẫu tiêu chuẩn hình trụ tròn
150

X

300m m (6x12 in). Theo Tiêu chuẩn V iệt Nam , cường độ chịu nén được xác định

trên m ẫu hình hộp lập phương 150

X

150

X

150mm.

Cường độ chịu kéo khống chế vết nứt cùa bètông, đồng thời còn ánh hường đến một
số tính chất khác như: độ cứng, độ bền của bêtông, khả năng dính bám với cốt thép...
Bêtông có cường độ cao thì cường độ chịu kéo cũng cao hơn từ 30 4- 60% tuỳ theo thành
phần của BT CĐC, nhưng tốc độ tăng cường độ chịu kéo chậm hơn cường độ chịu nén.
Thông thường cường độ chịu kéo của BT CĐC bằng khoảng 10%. Cường độ chịu kéo có
thê được xác định trực tiếp hoặc gián tiếp (thông qua cường độ chịu kéo bửa (ASTM
C496) hoặc kéo uốn (ASTM C78)).
Các nghiên cứu cũng cho thấy cường độ bêtông tăng thì m ôđun đàn hồi tăng đáng kể
từ 20 -r 40% tuỳ theo thành phần của nó và bản chất của loại cốt liệu. Biến dạng dài hạn
cuối cùng giảm đáng kể ( e ,) chí còn khoảng 0,4 - 0,5 biến dạng theo thời gian của
bêtông thường. Tuy nhiên m ôđun chống cắt G c tăng không nhiều (xem hình 6.1).
Tốc độ phát triển cường độ của BT CĐC nhanh hơn bêtông thường. Các loại bêtông
truyền thống thường 7 ngày đạt 50% cường độ (tuổi 28 ngày), 14 ngày đạt 70-80%
cường độ. Nhưng đối với BT CĐC thì 7 ngày đã đạt 70-80% cường độ, 14 ngày đạt
> 90% cường độ tuổi 28 ngày.
Các tính chất cư học được cải tiến như vậy dẫn đến khả nàng ứng dụng BT CĐC
(hình 6.1; bảng 6 . la). N hững ứng dụng chính là các eông trình lớn đòi hỏi cường độ ncn
cao và các kết cấu bêtông D Ư L (cầu, hầm , nhà, cảng lớn).
94

Bêtông thường

Bêtông cường độ cao

Hình 6.1. c'úc (lặc tinh

( í / lìỌí cúu BT CD C

Stì vơi ìĩétỏii[> thường

Bảng 6 .la . Gác đặc tính cơ học của BT CĐC
Loai bêtông
CEB

C30

C40

C50

C60

C80

EC2

C30/37

C40/55

C50/60

C60/70

C80/90

M30

M40

M50

M60

M80

Rb, MPa

30

40

50

60

80

Rk, MPa

2,8

3,2

3,6

4,0

4,7

Eh, kN/mnr

33

35

37

39

42

TCVN

2. ứ n g dụng bétông cường độ cao
Hiện nay BT CĐC được ứng dụng trong các lĩnh vực sau:
- Cột cứa các toà nhà cao tầng: việc sử dụng cột BT CĐC sẽ chịu được tải trọng lớn
hơn, cho phép giảm kích thước mặt cắt cột, yêu cầu lượng cốt thép và ván khuôn sử dụng
íl hơn.
- Trong xây dựng cầu: BT CĐC thườn” được sử dụng cho các dầm cầu bêtông dự ứng
lực với mục đích giảm tải trọnu bán thân dầm và tăng chiều dài kết cấu nhịp. Cường độ
bêtông đã được sử dụng trong khoáns 41 -r 83 MPa (8000 -í- 12000 psi), thường dùng
95

bêtông có cường độ 55 H- 70 MPa. Bâng 6 . lb giới thiệu m ột sô' cầu trên thế giới sử dụng
BT CĐC.
Các nghiên cứu về BT CĐC trong các dầm cầu bêtông dự ứng lực cho thấy nếu cùng
m ột kích thước dầm , khi sử dụng BT CĐC có thể tăng được chiều dài nhịp, nếu cùng bề
rộng cầu và chiều dài nhịp thì có thể giảm số lượng dầm . K ết quả là giảm giá thành trên
một đơn vị chiều dài kết cấu. Đối với cầu nhiều nhịp thì việc tăng được chiều dài kết Cấu
nhịp sẽ làm giảm sô lượng trụ và m óng trụ. Do đó giảm được giá thành kết cấu phần
dưới, và giá thành toàn bộ công trình cũng giảm . Cường độ chịu kéo của BT CĐC cũng
tăng cùng với cường độ chịu nén, điều này rất có giá trị trong việc thiết kế các cấu kiện
bêtông dự ứng lực. Từ biến của BT CĐC giảm làm hạn chế các m ất mát ứng suất trong
dầm dự ứng lực (hình 6.2 , 6.3, 6.4 ).
Bảng 6.1b. M ột sô cầu sử dụ ng BTC Đ C

Tên cầu
Willows Bridge

Địa điểm

Năm XD

(m)

p
rwbmax
(MPa)

^max

Toronto

1967

48

41

House Ship Canal

Texas

1981

229

41

Linn Cove Viaduct

North Carolina

1979

55

41

British Columbia

1986

465

55

Nitta Highway Bridge

Japan

1968

30

55

Akkagawa Railvvay Bridge

Japan

1976

46

79

•ỉoigny

Frence

1970

150

60

218

45

Annacis Bridge

Cầu Kiền

Việt Nam

Cầu Thanh Trì

Việt Nam

2002

Hình 6.2. Cần qua sông Ré (Pháp)
96

130

.

42