Nghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai

Nghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia LaiNghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai

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

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

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

Để đạt được những kết quả nghiên cứu trong Luận án này, Tác giả cũng xinchân tình cảm ơn đến: Ban Giám đốc và Ban đào tạo Đại học Đà Nẵng; Ban Giámhiệu, Phòng Đào tạo, Khoa Cơ Khí giao thông, Khoa Xây dựng Dân dụng và Côngnghiệp, Phòng thí nghiệm Khoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp thuộc TrườngĐại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng; Bộ môn Công trình Bê tông cốt thép, Bộmôn Thí nghiệm và Kiểm định công trình, Khoa Xây dựng thuộc Trường Đại họcXây dựng; Sở Xây dựng tỉnh Gia Lai, Phòng thí nghiệm LAS-XD 25 - Trung tâmGiám 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 mụctài liệu tham khảo, các nhà khoa học trong và ngoài lĩnh vực nghiên cứu, các đồngnghiệp 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 viênkhuyến khích Tác giả trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành Luận

án này

Tác giả xin trân trọng cảm ơn!

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

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

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

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

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

2.7 Kết quả thí nghiệm 74

2.7.1 Kết quả thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đối chứng Rđc(28) của bê tông thường ở 28 ngày tuổi 74

2.7.2 Kết quả thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén R n (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

n

2.7.3.3 Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượngtheo thời gian của bê tông (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) với tỷ lệ N/Xbằng 0.40, 0.45, 0.50 812.7.4 Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thờigian của bê tông trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai(ĐKTN) (Phòng thí nghiệm môi trường) 832.7.4.1 Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượngtheo thời gian của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) tương ứng với tỷ

lệ N/X bằng 0.40, 0.45, 0.50 832.7.4.2 Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượngtheo thời gian của bê tông (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) tương ứng với

tỷ lệ N/X bằng 0.40, 0.45, 0.50 852.7.4.3 Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượngtheo thời gian của bê tông (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) với tỷ lệ N/Xbằng 0.40, 0.45, 0.50 872.7.5 Kết quả thí nghiệm đo co ngót bằng Vòng kiềm chế (Restrained RingTest) của mẫu bê tông thường và bê tông cốt sợi thép 892.8 Kết luận Chương 2 89

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 91

3.1 Giới thiệu 913.2 Phân tích, đánh giá cường độ chịu nén R n (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 sợithép) trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường 913.2.1 Phân tích, đánh giá cường độ chịu nén R n (t) theo thời gian của 02 nhóm

bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) 913.2.2 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 R n (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 điềukiện khí hậu tự nhiên môi trường 1023.3.1 So sánh cường độ chịu nén R n (t) của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường)

với (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) 1023.3.2 So sánh mô đun đàn E(t) của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) với

(Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) 1033.3.3 Nhận xét đánh giá cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi theo thời giancủa bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) 1053.4 Xác định các hệ số thực nghiệm đề xuất dự báo biến dạng co ngót theo thờigian của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) trong điều kiện khí hậu chuẩn tại GiaLai từ kết quả thí nghiệm theo Tiêu chuẩn Nga GOST 24544-81 [85] 1053.4.1 Xác định các hệ số thực nghiệm 1053.4.2 Xây dựng bảng tra các giá trị co ngót tới hạn cs (∞) và tham số n theolượng nước và lượng xi măng có thành phần cấp phối khác 1083.5 So sánh kết quả đề xuất dự báo biến dạng co ngót của bê tông thường với Tiêuchuẩn Úc AS 3600 [28] và Mô hình Viện Khoa học Xây dựng Nga [84] 1123.5.1 Theo Tiêu chuẩn Úc AS 3600 [28] 1133.5.2 Theo Mô hình Viện Khoa học Xây dựng Nga (VKHXD Nga) [84] 1153.6 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 cốtthép) trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai 1193.6 1 Ảnh hưởng của tỷ lệ N/X đến biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 -

Bê tông thường) 1203.6 2 Ảnh hưởng của tỷ lệ N/X đến biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 2 -

Bê tông cốt sợi thép) 1223.6 3 Ảnh hưởng của tỷ lệ N/X đến biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 3 -

Bê tông cốt thép) 124

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) 1273.7 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 hậuchuẩn tại Gia Lai 1273.7.1 So sánh biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) với (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) 1273.7.2 So sánh biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) với (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) 1293.7.3 Đánh giá biến dạng co ngót của bê tông theo thời gian khi có sự tham gia của cốt sợi thép và cốt thép 1303.8 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 kiệnkhí hậu chuẩn tại Gia Lai (ĐKC) với điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tạiGia Lai (ĐKTN) 1303.8.1 So sánh biến dạng co ngót của 03 nhóm bê tông cùng thành phần cấpphối, khác tỷ lệ N/X giữa ĐKC với ĐKTN 1303.8.1.1 Nhóm 1 - Bê tông thường với tỷ lệ N/X bằng 0.40, 0.45, 0.50 1303.8.1.2 Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép với tỷ lệ N/X bằng 0.40, 0.45, 0.50 1323.8.1.3 Nhóm 3 - Bê tông cốt thép với tỷ lệ N/X bằng 0.40, 0.45, 0.50 1333.8.2 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 1343.8.2.1 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

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 thờigian của bê tông trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai (ĐKTN)(Phòng thí nghiệm môi trường) 94Phụ lục 6 Xác định các hệ số thực nghiệm đề xuất dự báo biến dạng co ngót của bêtông (Nhóm 1 - Bê tông thường) trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai theo thờigian từ kết quả thí nghiệm theo Tiêu chuẩn Nga GOST 24544-81 175

A tđ Diện tích tương đương

C o Số đọc ban đầu trên Comparator ở ngày đo đầu tiên

C i Số đọc trên Comparator ở ngày thứ i

E c Mô đun đàn hồi của bê tông

E(t) Mô đun đàn hồi của bê tông thường hoặc bê tông cốt sợi thép

tại thời điểm t

E M (t) Giá trị mô đun đàn hồi theo thời gian (t) của bê tông thường

E MS (t) Giá trị mô đun đàn hồi theo thời gian (t) của bê tông cốt

sợi thép

E s Mô đun đàn hồi của thép

f -0.28 Cường độ nén trung bình của bê tông ở tuổi 28 ngày

f cm Cường độ nén trung bình của bê tông (N/mm2)

F Sa Hệ số điều chỉnh tỷ lệ % độ rỗng bê tông

F Sc Hệ số điều chỉnh hàm lượng xi măng

F Sf Hệ số điều chỉnh tỷ lệ % cốt liệu mịn

F Sh Hệ số điều chỉnh chiều dày tối thiểu của cấu kiện

F Ss Hệ số điều chỉnh độ sụt

F ST Hệ số điều chỉnh độ ẩm môi trường xung quanh

f t Cường độ kéo của bê tông

h 0 Kích thước quy ước của mặt cắt ngang của cấu kiện,

h 0 = 2A c /u

h Kích thước quy ước của mặt cắt ngang của cấu kiện,

h = 2A c /u

k 1 Hệ số biến dạng co ngót phụ thuộc vào điều kiện môi trường,

độ dày của cấu kiện và thời gian khô

K 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

bằng 55 trong trường hợp bảo dưỡng chưng hấp

k E Hệ số so sánh giá trị mô đun đàn hồi theo thời gian (t) của bê

tông thường với bê tông cốt sợi thép

k h Hệ số điều chỉnh độ ẩm cho co ngót cuối cùng và hệ số phụ

thuộc kích thước quy ước h 0 (tra bảng)

k mt Hệ số tăng biến dạng co ngót giữa ĐKTN với ĐKC

k R Hệ số so sánh giá trị cường độ chịu nén theo thời gian theo (t)

của bê tông thường với bê tông cốt sợi thép

k s Hệ số không thứ nguyên lấy bằng 0.14x10-6 đối với bê tông

nặng, bằng 0.16x10-6 đối với bê tông mịn

L o Chiều dài chuẩn đo, L o = 300 mm

L Chiều dài cấu kiện; Chiều dài cốt sợi thép

m 0 Khối lượng ban đầu của mẫu bê tông

m i Khối lượng ở i ngày tuổi

RH Độ ẩm tương đối môi trường xung quanh (%); RH0 = 10%

(Độ ẩm môi trường ban đầu)

𝑅đ𝑐 𝑐

(28)

𝑛 Cường độ chịu nén đối chứng của bê tông thường ở 28

ngày tuổi

R n (28) Cường độ chịu nén của bê tông thườnghoặc bê tông cốt sợi

thép ở 28 ngày tuổi

R n (t) Cường độ chịu nén của bê tông thường hoặc bê tông cốt sợi

thép tại thời điểm (t)

R M (t) Giá trị cường độ chịu nén theo thời gian (t) của bê tông

tông thường

R MS (t) Giá trị cường độ chịu nén theo thời gian (t) của bê tông cốt

sợi thép

t Tuổi bê tông tại thời điểm xem xét (ngày); Thời gian phát triển

cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi của bê tông thường và

Bê tông cốt sợi thép

t s Tuổi bê tông khi bắt đầu khô (ngày); Tuổi của bê tông khi bắt

đầu xuất hiện biến dạng co ngót (co cứng); Tuổi bê tông tínhđến thời điểm cuối bảo dưỡng bê tông (ngày)

t’ Tuổi bê tông khi bắt đầu khô (ngày)

u Chu vi của phần mặt cắt ngang tiếp xúc với không khí

W 2.1 Hàm lượng nước trong hỗn hợp bê tông

W và V Tỷ trọng (theo thể tích) của nước và không khí trong hỗn hợp

bê tông (lít/m3)

1 Hệ số xem xét loại xi măng

2 Hệ số xem xét điều kiện bảo dưỡng

as , ds1 , ds2 Hệ số phụ thuộc vào loại xi măng sử dụng chế tạo bê tông

n Hệ số hàm mũ được xây dựng từ kết quả thực nghiệm; Giá trị

tham số biến dạng co ngót

m Độ hao khối lượng theo thời gian (t) của bê tông

mi Độ hao khối lượng của mẫu bê tông ở i ngày tuổi (%)

t Khoảng thời gian kể từ lúc bắt đầu đo đến thời điểm t,

t = t - t 0 (t0: Thời điểm bắt đầu đo)

 Biến dạng co ngót theo thời gian (t) của bê tông

cas0 (f cm ) Biến dạng co ngót tự sinh quy ước

cd Biến dạng co ngót khô

cdo Biến dạng co ngót khô cơ bản

cds0 (f cm ) Biến dạng co ngót khô quy ước

ε cs Biến dạng co ngót của bê tông

cs.b Biến dạng co ngót cơ sở lấy bằng 850.10-6 đối với bê tông cấp

thông thường, hoặc được xác định từ các phép đo tương tựcục bộ trên bê tông

cs (t, t cs,0 ) Co ngót tại thời điểm t đo được khi bắt đầu khô, t cs,0

ct Phần biến dạng co ngót của bê tông khi không có cốt thép

i Biến dạng co ngót tự do của bê tông ở i ngày tuổi

cs (t) Biến dạng co ngót tại thời điểm bất kỳ t (x10-6)

cs (∞) Biến dạng co ngót tới hạn (x10-6)

sc Phần biến dạng co ngót của bê tông khi có cốt thép

sh (t - t sh,0 ) Co ngót tại thời điểm t đo được khi bắt đầu khô, t sh,0

sh,u Biến dạng co ngót tới hạn Trong trường hợp bê tông

được chế tạo và bảo dưỡng ở điều kiện tiêu chuẩn,

sh,u = 780.10-6

ξ 1s Hệ số phụ thuộc vào thời gian bảo dưỡng

ξ 2s Hệ số phụ thuộc vào kích thước cấu kiện

ξ 3ss Hệ số phụ thuộc vào độ ẩm môi trường

t c Ứng suất kéo trong bê tông có diện tích A c

s Ứng suất nén trong cốt thép có diện tích A s

sh Co ngót một nửa thời gian

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

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

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 3ss 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

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 Rđ𝑐 c(28) của bê tông thường ở 28 ngày tuổi 75

Bảng 2.11 Kết quả thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén R n (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 R n (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

n

Bảng 2.15 Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thờigian của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) trong điều kiện khí hậu chuẩn tại GiaLai [Bảng PL4.1 - Bảng PL4.9] 78Bảng 2.16 Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thờigian của bê tông (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) trong điều kiện khí hậu chuẩn tạiGia Lai [Bảng PL4.10 - Bảng PL4.18] 80Bảng 2.17 Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thờigian của bê tông (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) trong điều kiện khí hậu chuẩn tại GiaLai [Bảng PL4.19 - Bảng PL4.27] 82Bảng 2.18 Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thờigian của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) trong điều kiện khí hậu tự nhiên môitrường tại Gia Lai [Bảng PL5.1 - Bảng PL5.9] 84Bảng 2.19 Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thờigian của bê tông (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) trong điều kiện khí hậu tự nhiênmôi trường tại Gia Lai [Bảng PL5.10 - Bảng PL5.18] 85Bảng 2.20 Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thờigian của bê tông (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) trong điều kiện khí hậu tự nhiên môitrường tại Gia Lai [Bảng PL5.19 - Bảng PL5.27] 87Bảng 2.21 Thời gian bắt đầu xuất hiện vết nứt trong các mẫu bê tông đo co ngóthạn chế bằng Vòng kiềm chế (Restrained Ring Test), (ngày) 89

Bảng 3.1 Kết quả đề xuất giá trị cường độ chịu nén R n (t) của bê tông (Nhóm 1 - Bê

Bảng 3.5 Kết quả so sánh giá trị cường độ chịu nén R n (t) của bê tông (Nhóm 1 - Bê

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) 104Bảng 3.7 Giá trị các hệ số thực nghiệm tính toán theo GOST 24544-81 của các tổmẫu bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) 106Bảng 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) 109Bảng 3.9 Bảng tra giá trị co ngót tới hạn cs (∞) theo lượng nước và lượng xi măng

cấp phối 110Bảng 3.10 Giá trị tham số n theo tỷ lệ N/X của các tổ mẫu bê tông (Nhóm 1 - Bêtông thường) 110Bảng 3.11 Bảng tra giá trị tham số n theo lượng nước và lượng xi măngcấp phối 111Bảng 3.12 So sánh kết quả đề xuất dự báo biến dạng co ngót của bê tông thườngvới Tiêu chuẩn Úc AS 3600 114Bảng 3.13 So sánh kết quả đề xuất dự báo biến dạng co ngót của bê tông thườngvới Mô hìnhViện Khoa học Xây dựng Nga 116Bảng 3.14 Kết quả so sánh biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 - Bê tôngthường) cùng thành phần cấp phối, cùng tỷ lệ N/X giữa ĐKTN với ĐKC 137Bảng 3.15 Kết quả so sánh biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 - Bê tôngthường) với (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) và (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) cùng tỷ

lệ N/X trong ĐKTN 138

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Biến dạng co ngót của bê tông (BS 8110) [38] 27Hình 1.2 Nứt trên trụ cầu Vĩnh Tuy do biến dạng co ngót 33Hình 1.3 Nứt trong hầm Hải Vân 1 do biến dạng co ngót 33Hình 1.4 Quan hệ giữa nguyên nhân và thời gian hình thành vết nứt trên kết cấu bê tông cốt thép (CEB, 1997) [42] 34Hình 1.5 Các thông số ảnh hưởng đến tốc độ mất nước trong bê tông (ACI 305R-91, 1999) [25] 35Hình 1.6 Minh họa nứt kết cấu bê tông do biến dạng co ngót mềm

(Emmons, 2002) [44] 35Hình 1.7 Nứt mặt do biến dạng co ngót mềm bị hạn chế (Nguyễn Trung Hiếu, 2013) [8] 36Hình 1.8 Nứt do biến dạng co ngót bị hạn chế (Nguyễn Trung Hiếu, 2013) [8] 36Hình 1.9 Cơ chế gây nứt do biến dạng co ngót (Nguyễn Trung Hiếu, 2013) [8] 37Hình 1.10 Biến dạng co ngót bị ngăn cản bởi cốt thép trong kết cấu bê tông cốt thép(Nguyễn Trung Hiếu, 2013) [8] 38Hình 1.11 Mô hình biến dạng của kết cấu bê tông cốt thép do co ngót của bê tông (Nguyễn Trung Hiếu, 2012) [7] 39Hình 1.12 Sơ đồ tính kết cấu bê tông cốt thép sau khi bị nứt do biến dạng co ngót (Gilbert, 2001) [48] 40Hình 1.13 Hình ảnh chế tạo bê tông cốt sợi thép 42Hình 1.14a Một số dạng sợi thép được chế tạo và sử dụng hiện nay 42Hình 1.14b Một số dạng sợi thép được chế tạo và sử dụng hiện nay 43Hình 2.1 Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm của tỉnh Gia Lai năm 2015 48Hình 2.2 Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm của tỉnh Gia Lai năm 2016 48Hình 2.3 Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm của tỉnh Gia Lai năm 2017 48Hình 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 tạiGia Lai (Phòng thí nghiệm môi trường) 49Hình 2.6 Vật liệu dùng trong thí nghiệm 56Hình 2.7 Biểu đồ xác định phạm vi cho phép thành phần hạt của đá dăm (1x2) 58Hình 2.8 Biểu đồ xác định phạm vi cho phép thành phần hạt của cát vàng 59Hình 2.9 Kích thước khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm cường độ chịu nén đối chứng của bê tông 61Hình 2.10 Khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm cường độ chịu nén đối chứng của

bê tông 61Hình 2.11 Kích thước khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi của bê tông 62Hình 2.12 Khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi của bê tông 62Hình 2.13 Kích thước khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm đo co ngót của bê tông

thường và bê tông cốt sợi thép 63Hình 2.14 Khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm đo co ngót của bê tông thường và bê tôngcốt sợi thép 63Hình 2.15 Kích thước khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm đo co ngót của bê tông cốt thép 63Hình 2.16 Khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm đo co ngót của bê tông cốt thép 63Hình 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) 64Hình 2.18 Khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm đo co ngót hạn chế của bê tông bằng Vòng kiềm chế (Restrained Ring Test) 64Hình 2.19 Công tác tiến hành đúc mẫu thí nghiệm 68Hình 2.20 Mẫu thí nghiệm sau khi đúc 68Hình 2.21 Công tác bảo dưỡng và lưu mẫu thí nghiệm trong Tủ khí hậu 69Hình 2.22 Công tác bảo dưỡng và lưu mẫu thí nghiệm trong Phòng thí nghiệm môi trường 70

Hình 2.23 Tủ khí hậu 71Hình 2.24 Thiết bị đo biến dạng co ngót của bê tông 71Hình 2.25 Kích thước mẫu và sơ đồ bố trí thiết bị đo biến dạng co ngót của

bê tông 71Hình 2.26 Trình tự đo biến dạng co ngót của bê tông 72Hình 2.27 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đối chứng của bê tông thường 75Hình 2.28 Thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi của

Hình 3.3 So sánh kết quả đề xuất với kết quả thí nghiệm R n (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 R n (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 R n (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 kết quả đề xuất 107Hình 3.12 Kết quả thí nghiệm biến dạng co ngót của mẫu bê tông thường M2 với kết quả đề xuất 107Hình 3.13 Kết quả thí nghiệm biến dạng co ngót của mẫu bê tông thường M3 với kết quả đề xuất 108Hình 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) 109Hình 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) 111Hình 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] 115Hình 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] 118Hình 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] 118Hình 3.19 Sự phát triển biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) 120Hình 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) 120Hình 3.21 So sánh biến dạng co ngót của bê tông ở 364 ngày đo (Nhóm 1 - Bê tông thường) 121Hình 3.22 Sự phát triển biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) 122Hình 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) 123Hình 3.24 So sánh biến dạng co ngót của bê tông ở 364 ngày đo (Nhóm 2 - Bê tôngcốt sợi thép) 123

Hình 3.25 Sự phát triển biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) 125Hình 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) 125Hình 3.27 So sánh biến dạng co ngót của bê tông ở 364 ngày đo (Nhóm 3 - Bê tôngcốt thép) 126Hình 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) 128Hình 3.29 So sánh biến dạng co ngót của bê tông ở 364 ngày đo (Nhóm 1 - Bê tôngthường) với (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) 128Hình 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) 129Hình 3.31 So sánh biến dạng co ngót của bê tông ở 364 ngày đo (Nhóm 1 - Bê tôngthường) với (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) 129Hình 3.32 Sự phát triển biến dạng co ngót của bê tông theo thời gian (Nhóm 1 - Bê tông thường) trong ĐKC và ĐKTN 131Hình 3.33 So sánh biến dạng co ngót của bê tông ở 364 ngày đo (Nhóm 1 - Bê tôngthường) trong ĐKC và ĐKTN 131Hình 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 132Hình 3.35 So sánh biến dạng co ngót của bê tông ở 364 ngày đo (Nhóm 2 - Bê tôngcốt sợi thép) trong ĐKC và ĐKTN 132Hình 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 133Hình 3.37 So sánh biến dạng co ngót của bê tông ở 364 ngày đo (Nhóm 3 - Bê tôngcốt thép) trong ĐKC và ĐKTN 133Hình 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 N/X bằng 0.40 trong ĐKC và ĐKTN 134Hình 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 135Hình 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 135Hình 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 136Hình 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 136Hình 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 140Hình 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

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 bêntrong vật liệu bê tông Biến dạng co ngót của bê tông diễn ra trong khoảng thời giandài với các thông số ảnh hưởng như: cấp phối vật liệu chế tạo bê tông, kích thướchình 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 đượcxem là một trong những nguyên nhân gây ra vết nứt trên kết cấu bê tông (bê tôngcốt thép) trong đó cơ chế gây nứt được giải thích thông qua ứng suất kéo trong kếtcấu 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 nứttrên kết cấu bê tông, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng làm việc của kết cấu cũngnhư 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 bêtông trong khoảng thời gian dài và đạt được nhiều kết quả quan trọng Hằng năm cónhiều công trình nghiên cứu khoa học, nhiều bài báo khoa học trên các tạp chí uytín trên thế giới, giới thiệu những kết quả nghiên cứu về biến dạng co ngót Nhữngnội dung nghiên cứu được tập hợp thành những nội dung chính như sau: Nghiêncứu về biến dạng co ngót của các dạng bê tông mới; Nghiên cứu về các giải pháphạn chế biến dạng co ngót (sử dụng phụ gia, vật liệu mới ) Các nghiên cứu nàyđược các tác giả tiến hành trên cơ sở thực nghiệm đo đạc xác định biến dạng co ngótthực của vật liệu bê tông

Hiện nay việc dự báo co ngót được lấy theo tiêu chuẩn nước ngoài dựa trêncác dự báo chưa chính xác về rủi ro và vùng khí hậu nhiệt độ khác nhau Các tiêuchuẩn 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 ÂuEurocode 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 GOST24544-81 [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 sốliệu thực nghiệm chưa có tính hệ thống Việc xác định biến dạng co ngót cho bêtông nặng thông thường chưa có số liệu thực nghiệm cụ thể tương ứng với các điềukiện khí hậu vùng miền

Xuất phát từ việc biến dạng co ngót bê tông chịu ảnh hưởng rất nhiều của cácđiều kiện khí hậu môi trường, vật liệu sử dụng trong thiết kế cấp phối, tại địaphương, do vậy số liệu co ngót của bê tông đo được theo các tiêu chuẩn là khácnhau Do vậy, việc nghiên cứu chi tiết về biến dạng co ngót bê tông theo điều kiệntừng vùng lãnh thổ là rất quan trọng

Hiện nay ở tỉnh Gia Lai, với đặc trưng khí hậu Tây nguyên, tình trạng nứt dobiến dạng co ngót xảy ra khá phổ biến trên các công trình xây dựng, gây ảnh hưởngtrực tiếp đến sự làm việc của kết cấu công trình Việc nghiên cứu xác định biếndạng co ngót của bê tông trong môi trường khí hậu tỉnh Gia Lai là rất cần thiếtnhằm hỗ trợ cho công tác quản lý xây dựng, tư vấn thiết kế, xây lắp, vật liệu bêtông cũng như áp dụng các công nghệ mới đối với các công trình bê tông cốt théptrên 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 sốliệu thực nghiệm về biến dạng co ngót của bê tông sử dụng vật liệu địa phươngtrong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai, làm cơ sở cho việc nghiên cứu tính toánthiết kế kết cấu bê tông cốt thép phù hợp tại địa phương

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 giancủa 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 điềukiện khí hậu chuẩn với điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai, từ đó đềxuất các giải pháp phù hợp nhằm hạn chế biến dạng co ngót trong giai đoạn đầu saukhi đổ bê tông

Nghiên cứu thực nghiệm về biến dạng co ngót của bê tông khi có sự tham giacủa cốt sợi thép và cốt thép, từ đó đề xuất các giải pháp nhằm hạn chế biến dạng congót 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 chuẩntại 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 tựnhiên 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 nghiêncứu 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 tựnhiên môi trường tại Gia Lai được tập hợp thành bộ số liệu thực nghiệm về biếndạng co ngót theo thời gian của bê tông Trên cơ sở phân tích kết cấu bê tông cốtthép có xét đến biến dạng co ngót, đề xuất các giải pháp phù hợp hạn chế tình trạngnứt 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 bàytheo 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 vàtại 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; Phântích vết nứt do biến dạng co ngót của bê tông; Ảnh hưởng của cốt thép và cốt sợithép 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 kiệnkhí hậu tại Gia Lai

Trình bày các kết quả thí nghiệm với các nội dung chính sau: Thí nghiệm xácđịnh 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 haokhối lượng của các mẫu bê tông thường, bê tông cốt sợi thép và bê tông cốt théptrong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai (Tủ khí hậu - Phòng thí nghiệm chuẩn) vàtrong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai (Phòng thí nghiệm môitrường); Thí nghiệm xác định khả năng hạn chế nứt bê tông do biến dạng co ngótbằng cách sử dụng bê tông thường và bê tông cốt sợi thép bằng thí nghiệm Vòngkiềm chế (Restrained Ring Test)

Chương 3: Phân tích, đánh giá kết quả nghiên cứu thực nghiệm

Dựa trên kết quả thí nghiệm đã trình bày ở Chương 2, trong Chương 3 phântích và đánh giá các kết quả thí nghiệm với các nội dung sau: Phân tích, đánh giá kếtquả thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi của bê tôngthường và bê tông cốt sợi thép theo thời gian trong điều kiện khí hậu tự nhiên môitrường tại Gia Lai; Xác định các hệ số thực nghiệm dự báo biến dạng co ngót của bêtông 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 sợithép và bê tông cốt thép trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai; So sánh sự pháttriển biến dạng co ngót của mẫu bê tông thường với mẫu bê tông cốt sợi thép vàmẫu bê tông cốt thép trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai (Tủ khí hậu - Phòngthí nghiệm chuẩn); So sánh sự phát triển biến dạng co ngót của mẫu bê tông trongđiều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai (Tủ khí hậu - Phòng thí nghiệm chuẩn) với trongđiều 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 bêtông cốt sợi thép bằng Vòng kiềm chế (Restrained Ring Test) với tỷ lệ nước trên ximăng 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 việcnghiên 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 trongthời 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 ẩm75±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 giantrong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai

 Đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm so sánh biến dạng co ngót của bêtông 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 21ngày 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 cốtthép đến hạn chế biến dạng co ngót của bê tông, từ đó đề xuất các giải pháp phù hợpnhằm hạn chế biến dạng co ngót của bê tông

CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ BIẾN DẠNG CO NGÓT

THEO THỜI GIAN CỦA BÊ TÔNG

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 chuẩncủa một số quốc gia Một số tiêu chuẩn tính toán biến dạng co ngót ở các nước tiêntiến hiện nay có thể kể đến như: Tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI 209R-92 [24], Tiêu chuẩnChâu Âu CEB-FIP 2010 [43], Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode 2 [45], Tiêu chuẩnAnh quốc BS 8110 [38], Tiêu chuẩn Úc AS 3600 [28], Mô hình dự báo của ViệnKhoa học Xây dựng Nga [84], Tiêu chuẩn Nga GOST 24544-81 [85] và Mô hìnhB3 [34] Các tiêu chuẩn này trình bày chi tiết về biến dạng co ngót của bê tông, ảnhhưởng của biến dạng co ngót đến sự làm việc của kết cấu bê tông cốt thép Biếndạng 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 phápbão dưỡng, nhiệt độ môi trường xung quanh, độ ẩm tương đối …, do vậy kết quả dựbáo 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 khoahọc 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],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 giảFaez Sayahi (2016) [46] nghiên cứu về ảnh hưởng các yếu tố đến co ngót của bêtông trong thời gian đầu Tác giả Vasu Krishna, Rakesh Kumar (2016) [82] nghiêncứu về các giải pháp làm giảm co ngót của bê tông Tác giả Balaguru, CaroniaDavid, 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 giảJun Yang, Qiang Wang, Yuqi Zhou (2017) [53] nghiên cứu về ảnh hưởng của tỷ lệnước trên xi măng và hàm lượng xi măng đến co ngót của bê tông Tác giảKaragüler, Yatağan (2018) [54] nghiên cứu về ảnh hưởng của kích thước cốt liệuđến 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 giảipháp 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 nhiềunhà khoa học quan tâm, tuy nhiên các công trình nghiên cứu còn hạn chế Chưa cótiêu chuẩn cụ thể nào để xác định mô hình tính toán biến dạng co ngót trong điềukiện khí hậu nhiệt đới đặc trưng tại Việt Nam Việc tính toán biến dạng co ngót chủyếu dựa theo tiêu chuẩn của nước ngoài Các số liệu, quá trình nghiên cứu thựcnghiệm về biến dạng co ngót của bê tông vẫn còn hạn chế và chưa mang tính hệthống phục vụ cho việc tính toán thiết kế Những nghiên cứu về biến dạng co ngótcủa 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 giảHoàng 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(2012) [9] đã nghiên cứu co ngắn đối với kết cấu cột trong công trình xây dựng caotầng 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 cáctiêu chuẩn một số nước (ACI 209R-92, CEB-FIP 2010, Eurocode 2, BS 8110) Quaviệc phân tích các mô hình toán học biểu diễn biến dạng co ngót đã xem xét cácthông số chính ảnh hưởng đến biến dạng co ngót của vật liệu bê tông bao gồm: cấpphối của vật liệu bê tông, hình dạng kích thước của kết cấu, độ ẩm tương đối củamôi trường Tác giả Nguyễn Ngọc Bình, Nguyễn Trung Hiếu (2015) [2] cũng đãtiến hành nghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của nhóm mẫu bê tông theoquy định của Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3117 :1993 Tác giả Trần Ngọc Long(2016) [10] đã nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần biến dạng co ngót của bê tôngđến ứng xử dài hạn của cột bê tông cốt thép Các nghiên cứu cho thấy biến dạng congót của bê tông khá phức tạp, chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố trong đó điều kiệnnhiệt 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 trọngnhất của bê tông Mô đun đàn hồi đại diện cho một mối quan hệ giữa ứng suất vàbiến 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 cầnthiết cho các nhà thiết kế để đánh giá độ cứng và biến dạng Dự báo của mô đun đànhồi cũng quan trọng trong bê tông cốt thép và bê tông ứng lực trước để đánh giá congót cũng như kiểm soát các vết nứt là những nhân tố trực tiếp liên quan đến độ bềncủa 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 vàphi

đàn hồi Trong khi thiết lập các mô đun đàn hồi trong bê tông, các cơ sở ban đầuphải 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 congứng 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 dụngvới những thay đổi rất nhỏ của tải trọng trên hoặc dưới điểm ứng suất mà tại đó môđun tiếp tuyến được xem xét (Brooks, 1999) [40]; (FIB, 1999) [47]; (Neville vàBrooks, 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 trongviệc xác định các mô đun cát tuyến, thông thường là những điểm có biến dạngtương 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 tếchưa thống nhất chính xác mô tả về mối quan hệ này Các giá trị thực tế nằm trongphạm 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 nàybao gồm các tính chất của vữa, tính chất và tỷ lệ cốt liệu thô, kích thước và hìnhdạng của mẫu, độ ẩm của bê tông tại thời điểm thí nghiệm, cấp độ gia tải, cũng nhưcác 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 cứukhác nhau được thực hiện và đưa ra kết luận rằng bê tông có cùng một cường độnén có thể có mô đun đàn hồi khác nhau nếu các loại cốt liệu được sử dụng khácnhau (Iravani, 1996) [51]; (Mokhtarzadeh và French, 2000) [58] Đối với cùng mộtcường độ bê tông thì bê tông có cốt liệu là: Đá cát kết (sa thạch) có mô đun đàn hồinhỏ nhất, tiếp theo là sỏi và đá đôlomit sẽ cho giá trị mô đun đàn hồi lớn nhất Bêtông 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 dạngcủa vật liệu và được kiểm soát trực tiếp bởi thành phần vật liệu Biến dạng theo thờigian 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 biếndạng 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 mấtmát của độ ẩm xảy ra ở các giai đoạn khác nhau trong tuổi thọ của bê tông, co ngótđộc lập với tải trọng Co ngót được cho là chủ yếu liên quan đến sự mất mát củanước hấp thụ trong gel xi măng Tuy nhiên, nếu bê tông liên tục được bảo dưỡngtrong môi trường bão hòa sau khi đúc, co ngót sẽ trải qua giai đoạn mở rộng, đượcbiết 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 tronggiới hạn tương ứng Đường cong ứng suất biến dạng của bê tông chủ yếu là phituyến 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 biếndạng ban đầu là kết quả từ ứng dụng của ứng suất thiết kế được coi là biến dạng đànhồi và co ngót được coi là biến dạng sau thời gian chịu tải liên tục (Neville vàBrooks, 1990) [65]