Để giảm bớt sự hư hỏng của các công trình bê tông, bê tông tính năng cao đã được sử dụng một cách rộng rãi, đặc biệt trong các công trình thuỷ lợi, thủy điện, cầu và công trình ven biển do tính bền của nó là rất triển vọng. Nhằm giúp các bạn hiểu hơn về vấn đề này, mời các bạn cùng tham khảo nội dung bài viết Các yếu tố ảnh hưởng đến co ngót và một số phương pháp dự đoán co ngót của bê tông tính năng cao HPC dưới đây.
Các yếu tố ảnh hưởng đến co ngót số phương pháp dự đoán co ngót bê tông tính cao (HPC) Nguyễn Quang Phú NCS Trung Quốc - BM Vật liệu Xây dựng - ĐHTL Tóm tắt: Để giảm bớt hư hỏng công trình bê tông, bê tông tính cao (HPC) sử dụng cách rộng rãi, đặc biệt công trình thuỷ lợi - thủy điện, cầu công trình ven biển tính bền triển vọng Tuy nhiên, vấn đề chứa đựng rạn nøt cao sím bÞ co ngãt cao, tû lƯ N/CM thấp tính giòn bê tông tính cao Vì thế, HPC đem lại cường độ nén cao tính thấm thấp, phần không tránh khỏi tượng co ngót, từ bê tông bị rạn nứt, làm giảm tuổi thọ công trình bê tông Để cải thiện vấn đề này, viết bước đầu nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến độ co ngót số phương pháp dự đoán co ngót bê tông tính cao I Định nghĩa: Co ngót bê tông: Là độ giảm thể tích bê tông theo thời gian Độ giảm bắt nguồn từ thay đổi độ ẩm chứa bê tông thay đối tính chất lý bê tông mà không chịu tác động từ bên Co ngót bê tông có dạng sau: + Hiện tượng tự co (Autogenous shrinkage): xảy trình hydrat hóa xi măng + Co khô (Drying shrinkage): xảy thiếu hụt độ ẩm bê tông trình bê tông cứng hóa + Co ngót trình cácbônát (Carbonation shrinkage): xảy vài sản phẩm trình hydrat hóa tác dụng với CO2 II Các yếu tố ảnh hưởng đến co ngót cđa HPC g: ThĨ tÝch cđa cèt liƯu trªn mét đơn vị thể tích hỗn hợp bê tông : Hằng số đặc trưng cho ảnh hưởng cốt liệu 3.(1 ) (1-2) E c (t ) 2.(1 2. a ) Ea Trong đó: : Hệ số Poisson bê tông a: Hệ số Poisson cốt liệu Ec(t): ảnh hưởng môđun đàn hồi bê tông Ea: Môđun đàn hồi cèt liƯu Qua ®ã cho ta thÊy: cèt liƯu có môđun đàn hồi lớn có bề mặt thô ráp hạn chế trình co ngót HPC Hình 1-1, 1-2 cho thấy ảnh hưởng môđun đàn hồi hàm lượng cốt liệu đến co ngót bê tông Cốt liệu: Cốt liệu (nhất cốt liệu lớn: đá) có tác dụng hạn chế co ngót vữa xi măng, bê tông chứa hàm lượng cốt liệu lớn bị co ngót Pickett [1] tính toán co ngãt cđa HPC tõ sù co ngãt cđa v÷a xi măng, hàm lượng cốt liệu, tính chất cốt liệu vữa sau: S = So (1 g) (1-1a) log S o log S (1-1b) 1 g Trong đó: S: Chiều dài co ngót bê tông S0: Chiều dài co ngót vữa xi măng Hình 1-1 ảnh hưởng môđun đàn hồi cốt liệu đến co ngót bê tông [2] 27 Hình 1-2 ảnh hưởng hàm lượng cốt liệu đến co khô bê tông [2] Hàm lượng nước: Hàm lượng nước bê tông cao, tượng co ngót cao Hình 1-3 cho thấy mối liên hệ co ngót bê tông với hàm lượng cốt liệu tỷ lệ N/X độ môi trường ảnh hưởng đến co ngót bê tông: nhiệt độ thấp, co ngót giảm Nếu bê tông sau tạo hình (sau khoảng 244h) bảo dưỡng môi trường nước thời gian tượng co ngót giảm so với môi trường không khí bình thường Hàm lượng cốt thép bê tông: Bê tông cốt thép co ngót bê tông cốt thép Tuy nhiên bê tông cốt thép, hàm lượng cốt thép lµ mét hµm sè cđa co ngãt Phơ gia: Các loại phụ gia tăng nhanh trình đông kết xi măng bê tông (ví dụ CaCl2) làm cho co ngót tăng lên Phụ gia khí (air entrained admixture) nhiều ảnh hưởng đến co ngót bê tông Loại xi măng: Xi măng đông kết nhanh, xi măng có hàm lượng C3A cao làm cho bê tông co ngót nhiều so với loại xi măng khác III Một số dự đoán khả co ngót bê tông tính cao (HPC) Phương pháp Sakatas - SAK: Độ co ngót HPC tính theo công thức sau: (t t o ) sh(t,to) = sh (1-3) (t t o ) Hình 1-3 ảnh hưởng tỷ lệ N/X hàm lượng cốt liệu đến co ngót bê tông [3] Kích thước bê tông: Tốc độ tổng độ lớn co ngót bê tông giảm kích thước bê tông tăng lên Tuy nhiên, khoảng thời gian co ngót bê tông kéo dài thời gian cần để làm khô phần bê tông phía trong: năm làm khô độ sâu 25 cm, 10 năm 60 cm tính từ mặt bê tông Vì với kết cấu bê tông lớn tượng co khô tiếp tục kéo dài theo thời gian Điều kiện môi trường xung quanh: Độ ẩm môi trường xung quanh ảnh hưởng lớn đến co ngót bê tông: tốc độ co ngót giảm độ ẩm môi trường cao Ngoài nhiệt 28 Trong đó: sh: Độ co ngót bê tông t: Tuổi bê tông (ngày) to: Tuổi bê tông thời điểm bắt đầu khô (ngày) (1 h).w sh = : 500 t o 150 exp fc ' Co ngót cuối bê tông : Hệ số phụ thuộc vào loại xi măng, = 10 xi măng thường, = xi măng chậm đông kết h: Độ ẩm w: Hàm lượng nước (kg/m3) fc: Cường độ nén bê tông tuổi 28 ngày (MPa) = (15 exp(0.007.fc’) + 0.25 w) x 10-4 V S = 100 0.7.t o 4.w V: ThĨ tÝch cđa mÉu (mm3) S: DiƯn tÝch bỊ mỈt mÉu (mm2) Phương pháp AASHTO-LRFD Shams Kahn sửa đổi (2000): Độ co ngót HPC tính theo công thức sau: sh(t,to) = sh kvs kH kto t to f (t t o ) 0.5 (1-4) Trong ®ã: sh : Co ngót cuối bê tông, sh = 510 bảo dưỡng bê tông nước, sh = 560 bảo dưỡng bê tông môi trường khÝ Èm t= n 4000 t exp 273 T (t ) / T i i o 13.65 : số ngày tuổi bê tông sau n ngày đọc giá trị to = no 4000 t exp 273 T (t ) / T i i o 13.65 : sè ngµy ti bê tông kể từ lúc đúc mẫu bê tông bắt đầu co khô ti: Khoảng thời gian (ngày) nhiệt độ: T(ti) (oC) (oC = 0.556 x oF – 17.778) To = oC t kvs= 26 exp(0.0142.V / S ) t 1.80 1.77 exp(0.0216.V / S ) : t 45 t . 2.587 HƯ sè phơ thc vµo kÝch thíc cđa mÉu V: ThĨ tÝch cđa mÉu (mm3) S: DiƯn tÝch bỊ mặt mẫu (mm2) kH: Hệ số phụ thuộc vào độ Èm xung quanh, kH = 2.00 – 1.43.h h < 0.80 kH = 4.29 – 4.29.h h 0.80 h: §é Èm 4.2 kto = 0.67 exp : 9.45 t o f = 23 ngày Phương pháp ACI 209R-92: Co ngót bê tông sau ngày bảo dưỡng môi trêng kh«ng khÝ Èm: t (sh)t = (1-5) ( sh ) u 35 t Co ngót bê tông sau 1-3 ngày bảo dưỡng nước: t (sh)t = (1-6) ( sh ) u 55 t Trong ®ã: (sh)t: Co ngót bê tông t ngày (sh)u: Co ngót cuối bê tông (sh)u = 780 sh 10-6 (m/m) sh : HÖ sè hiÖu chỉnh, phụ thuộc vào loại bê tông t: thời gian co ngót bê tông (ngày) Nhận xét: Trong phương pháp nêu phương pháp ACI 209R-92 đơn giản nhất, chưa đề cập hết yếu tố ảnh hưởng đến độ co ngót bê tông công thức tính toán xét tới trình bảo dưỡng bê tông với số ngày hạn chế Tuy nhiên, thực tế bê tông có nhiều phương pháp bảo dưỡng khác trình bảo dưỡng kéo dài Trong đó, phương pháp đề cập đầy đủ tới yếu tố ảnh hưởng đến độ co ngót bê tông, như: thời gian bảo dưỡng, độ ẩm xung quanh, trình bảo dưỡng, lượng nước chứa bê tông, loại xi măng, cường độ bê tông, kích thước mẫu thí nghiệm Vì hai phương pháp tính toán cho kết gần với thực tế Tuy nhiên để đánh giá cách khách quan, cần phải đúc mẫu thí nghiệm để kiểm chứng độ xác phương pháp nói Vấn đề đề cập báo với cấp phối HPC cụ thể ®iỊu kiƯn ®óc mÉu, b¶o dìng mÉu, thÝ nghiƯm mÉu rõ ràng Hệ số thời điểm bắt đầu bê tông bị co khô 29 Tài liệu tham khảo: [1] Pickett, G., "Effect of aggregate on shrinkage of concrete and hypothesis concerning shrinkage" American Concrete Institute Journal, 27(5): 1956 p 581-590 [2] Mindess, S., and Young, J F., (1981) Concrete, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N.J., © 1981, 671 pp [3] E G Nawy, 2000 Reinforced Concrete: A Fundamental Approach, 4th ed (1st ed., 1985), Prentice Hall, Upper Saddle River, N.J [4] ACI Committee 209, "Prediction of Creep, Shrinkage, and Temperature Effects in Concrete Structures", in ACI Manual of Concrete Practice American Concrete Institute: Farmington Hills, MI 1997, p 209R.1-209R.47 [5] Mét sè tiªu chuÈn ACI, ASTM, AASHTO T & M Abstract: The factors influence on shrinkage and some methods to predict shrinkage of hpc To alleviate the deterioration of concrete structures, high performance concrete (HPC) is extensively used, particularly for hydraulic and hydro-power, bridge and marine works, due to its favorable durability characteristics However, there is a problem with the high cracking tendency of HPC due to its high early shrinkage, low water-cementitious ratio and brittleness Thus, the HPC advantages of high compressive strength and low permeability are somewhat offset by shrinkage cause cracking, which reduce the service life of concrete structures To improve this problem, the first goal of this paper is to research some influences on shrinkage and some models to predict shrinkage of HPC Keyword: shrinkage: co ngót, aggregate: cốt liệu, modulus of elasticity: môđun đàn hồi, high performance concrete: bê tông tính cao Người ph¶n biƯn: TS Ngun Nh Oanh 30 ... khác III Một số dự đoán khả co ngót bê tông tính cao (HPC) Phương pháp Sakatas - SAK: Độ co ngót HPC tính theo công thøc sau: (t t o ) sh(t,to) = sh ( 1-3 ) (t t o ) H×nh 1-3 ảnh hưởng. .. trường xung quanh ảnh hưởng lớn đến co ngót bê tông: tốc độ co ngót giảm độ ẩm môi trường cao Ngoài nhiệt 28 Trong đó: sh: Độ co ngót bê tông t: Tuổi bê tông (ngày) to: Tuổi bê tông thời điểm bắt... Hệ số hiệu chỉnh, phụ thuộc vào loại bê tông t: thời gian co ngót bê tông (ngày) Nhận xét: Trong phương pháp nêu phương pháp ACI 209R-92 đơn giản nhất, chưa đề cập hết yếu tố ảnh hưởng đến độ co