Bài viết trình bày các kết quả thực nghiệm xác định ảnh hưởng của độ ẩm trong bê tông đến một số đặc trưng cường độ của bê tông, gồm: Cường độ chịu nén, cường độ chịu ép chẻ và cường độ chịu kéo khi uốn. Thí nghiệm được tiến hành trên các mẫu bê tông có cường độ danh định f’c = 25MPa (ký hiệu C25) và f’c = 40MPa (ký hiệu C40).
Thông báo Khoa học Công nghệ * Số 2-2015 100 CƠNG NGHỆ CÀO BĨC TÁI CHẾ NGUỘI MẶT ĐƢỜNG BÊTÔNG NHỰA BẰNG BITUM BỌT KS Nguyễn Quốc Huy Khoa Cầu đường, Trường Đại học Xây dựng Miền Trung Trần Thế Truyền Bùi Thanh Tùng Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Bài báo trình bày kết thực nghiệm xác định ảnh hưởng độ ẩm bê tông đến số đặc trưng cường độ bê tông, gồm: cường độ chịu nén, cường độ chịu ép chẻ cường độ chịu kéo uốn Thí nghiệm tiến hành mẫu bê tơng có cường độ danh định f’c = 25MPa (ký hiệu C25) f’c = 40MPa (ký hiệu C40) Kết thí nghiệm cho thấy ảnh hưởng đáng kể độ ẩm bê tông đến đặc trưng cường độ bê tông Đặt vấn đề Hiện nay, bê tông xi măng (BTXM) sử dụng phổ biến cơng trình, kết cấu xây dựng Loại vật liệu đá nhân tạo có tính bền vững, tồn lâu dài Nhiều cơng trình thiết kế xây dựng bê tông tồn trăm năm sử dụng khai thác thời điểm Tuy nhiên, qua thời gian với tác động mơi trường làm ảnh hưởng đến tính chất bê tông Các yếu tố như: nhiệt độ, độ ẩm ảnh hưởng đáng kể đến khả chịu lực kết cấu bê tông Một số nghiên cứu công bố đề cập ảnh hưởng độ ẩm đến cường độ bê tông [4], [5], [6], [7] cho thấy độ ẩm ảnh hưởng đáng kể đến ứng xử học bê tông Trong bê tông tồn nước cấu trúc rỗng; tác động tải trọng gây áp lực tác động vào nước lỗ rỗng truyền vào cấu trúc phân tử bê tông gây thay đổi ứng xử học Các trạng thái độ ẩm bê tơng (trạng thái bão hòa, trạng thái khơ hồn tồn trạng thái khơng bão hòa) ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất học bê tông Ở Việt Nam, nghiên cứu ảnh hưởng độ ẩm đến đặc trưng học bê tơng chưa đề cập nhiều Do đó, việc đánh giá tác động độ ẩm đến đặc trưng học bê tông sử dụng xây dựng cơng trình cần thiết Bài báo giới thiệu kết thí nghiệm xác định ảnh hưởng độ ẩm bê tông đến: cường độ chịu nén, cường độ chịu ép chẻ cường độ chịu kéo uốn bê tông Kết nghiên cứu sở quan trọng cho tính tốn ứng xử kết cấu bê tơng cốt thép có xét đến độ ẩm bê tơng Cơng tác thí nghiệm 2.1 Cơ sở lập đề cƣơng thí nghiệm Thông báo Khoa học Công nghệ * Số 2-2015 Đề cương thí nghiệm thành lập sở tiêu chuẩn Việt Nam hành như: TCVN 7572:2006, TCVN 3118:1993, TCVN 3119:1993, TCVN 3120:1993 Ngồi ra, vào kết nghiên cứu ảnh hưởng độ ẩm đến đặc trưng lý cở bê tông công bố giới Các thí nghiệm thực Phòng thí nghiệm Cơ học đất – Vật liệu Xây dựng kết cấu cơng trình (LAS-XD154) 2.2 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm Bê tơng thí nghiệm bê tơng thường có cường độ chịu nén danh định f’c = 25MPa f’c = 40MPa thiết kế với thành phần cấp phối hạt chất 101 kết dính tương ứng (Bảng 1) Cường độ mẫu thí nghiệm xác định từ cường độ nén trung bình mẫu kiểm chứng Đối với mẫu kiểm chứng, xác định cường độ chịu nén danh định cấp bê tông cách đúc mẫu thí nghiệm: mẫu có thành phần BTXM tương ứng với cấp bê tông thiết kế; mẫu có thành phần BTXM tương ứng với cấp bê tơng thiết kế bớt 10% xi măng; mẫu có thành phần BTXM tương ứng với cấp bê tông thiết kế thêm 10% xi măng; Tải trọng lớn gây phá hủy mẫu ghi nhận để kiểm chứng điều chỉnh thành phần BTXM cho phù hợp với cấp bê tông thiết kế Bảng 1: Thành phần BTXM đúc mẫu có cường độ 25MPa 40MPa Thành phần cấp phối bê tơng C25 (tính cho 1m3 bê tông) Loại xi măng Xi măng (kg) Cát (kg) Đá (kg) Nước (kg) PCB 40 378 644 1183 200 Thành phần cấp phối bê tơng C40 (tính cho 1m3 bê tông) Loại xi măng Xi măng (kg) PCB 40 597 Các dạng mẫu sử dụng thí nghiệm gồm: Các mẫu hình lập phương kích thước 10x10x10(cm) để xác định cường độ chịu ép chẻ cường độ chịu nén bê tông; Các mẫu dầm chữ nhật Cát (kg) Đá (kg) Nước (kg) 507 1118 216 chịu uốn kích thước 10x10x40(cm) để xác định cường độ chịu kéo uốn bê tơng; Các mẫu hình trụ kích thước 10x20(cm) để xác định cường độ chịu nén bê tơng Hình 1: Chế tạo phân loại mẫu thí nghiệm Thông báo Khoa học Công nghệ * Số 2-2015 Các thiết bị, máy móc thí nghiệm sử dụng bao gồm: Máy nén mẫu; Lò sấy đến 250oC; Máy thử uốn; Các giá đỡ mẫu thí nghiệm; Thước kim loại; Các khuôn đúc mẫu thiết bị cần thiết khác 2.2 Quy trình thí nghiệm Sau đúc, mẫu bảo dưỡng điều kiện chuẩn 28 ngày (các mẫu ngâm nước sau tháo ván khuôn) Sau 28 ngày ngâm nước, mẫu thử lấy cân khối lượng chia làm nhóm, nhóm gồm mẫu thử Nhóm trì a) Sấy mẫu 102 o 25 C thí nghiệm xác định đặc trưng lý Nhóm 2, nhóm nhóm nung tương ứng nhiệt độ khác 40oC, 80oC 105oC vòng ngày, gia tăng nhiệt độ trình nung 10oC/1h Việc nung mẫu dừng lại độ mát khối lượng sau ngày đêm nhỏ 1% Khối lượng mẫu ghi lại theo nhiệt độ nung nhằm đánh giá mức độ bay nước bê tông nhiệt độ khác Sau nung, mẫu thử làm nguội đến 45oC trì đến thí nghiệm b) Thí nghiệm nén mẫu lập phương mẫu trụ Hình 2: Sấy mẫu thí nghiệm tiến hành thí nghiệm Số liệu khảo sát thay đổi cường độ Phân tích kết thí nghiệm chịu nén bê tơng theo độ ẩm mẫu 3.1 Kết thí nghiệm cường độ chịu bê tông thể biểu đồ hình nén Thơng báo Khoa học Cơng nghệ * Số 2-2015 103 Hình 3: Biểu đồ ảnh hưởng độ bão hòa nước đến cường độ chịu nén Kết thí nghiệm cho thấy, cường huy làm cho cường độ mẫu bê tông độ chịu nén bê tông tăng dần độ tăng; Ở trạng thái độ ẩm đạt khoảng 85%, ẩm tăng, độ ẩm cấu kiện nước chiếm gần hết thể tích lỗ rỗng đạt khoảng 85% đến bão hòa hoàn Khi nén mẫu trạng thái này, áp lực nén tồn cường độ chịu nén bê tơng tác động lên cấu trúc bê tơng khơng có giảm Cường độ chịu nén nhỏ độ lực nén thí nghiệm mà phần áp ẩm bê tơng đạt trạng thái bão hòa lực nén nước lỗ rỗng tiếp nhận hoàn toàn Kết tương đồng tác động ngược trở lại Áp lực nước với kết thí nghiệm M Albert tiếp nhận lớn so với sức căng bề GIRAUD M Abdelhafid KHELIDJ mặt tạo nên làm gia tăng áp lực lên cấu [6] Hiện tượng theo quan điểm chủ trúc bê tơng, làm giảm khả quan nhóm nghiên cứu giải chịu nén bê tơng thích sau: Khi độ ẩm bê tơng 3.2 Kết thí nghiệm cƣờng độ chịu tăng dần, chưa đến ngưỡng bão hòa, cấu ép chẻ trúc rỗng bê tơng tồn hai pha lỏng Số liệu khảo sát thay đổi cường độ khí; Khi nén mẫu, pha khí bị ép giảm chịu ép chẻ bê tông theo độ ẩm thể tích, pha lỏng chiếm chỗ phần pha mẫu bê tông thể biểu đồ khí, sức căng bề mặt nước phát hình Hình 4: Biểu đồ ảnh hưởng độ bão hòa nước đến cường độ chịu ép chẻ Thơng báo Khoa học Công nghệ * Số 2-2015 Kết thí nghiệm cho thấy, ảnh hưởng độ ẩm đến cường độ chịu ép chẻ không lớn Kết phù hợp với kết thí nghiệm Xudong Chen [5] Hiện tượng giải thích sau: Ở trạng thái gần bão hòa, lỗ rỗng bê tơng bị nước hồn tồn chiếm chỗ, ép chẻ mẫu ảnh hưởng sức căng bề mặt nước làm cho cường độ chịu kéo bửa bê tông tăng; Ở trạng thái khơ hồn tồn, ép chẻ mẫu có cấu trúc bê tơng chịu nên cường độ chịu kéo 104 tương đối lớn; Còn trạng thái trung gian, lỗ rỗng vừa có nước vừa có khơng khí, việc ép chẻ mẫu phần tác động áp lực vào nước thể khí này, làm tăng thêm áp lực vào cấu trúc bê tông, dẫn đến suy giảm cường độ chịu ép chẻ bê tông 3.3 Kết thí nghiệm cƣờng độ kéo uốn Số liệu khảo sát thay đổi cường độ kéo uốn bê tông theo độ ẩm mẫu bê tông thể biểu đồ hình Hình 5: Biểu đồ ảnh hưởng độ bão hòa nước đến cường độ kéo uốn thái trung gian, lỗ rỗng vừa có nước Kết thí nghiệm cho thấy, ảnh vừa có khơng khí, sức căng bề mặt khơng hưởng đáng kể độ ẩm đến cường độ đủ lớn trọng lượng tác động lên kéo uốn Hiện tượng theo quan điểm mẫu kéo uốn tăng, dẫn đến suy giảm nhóm nghiên cứu giải thích cường độ kéo uốn mẫu thí nghiệm sau: Ở trạng thái gần bão hòa, nước Kết luận chiếm gần hết thể tích lỗ rỗng, Hàm lượng độ ẩm bê tông ảnh kéo uốn mẫu ảnh hưởng sức hưởng đáng kể đến cường độ chịu nén căng bề mặt nước làm cho cường độ cường độ chịu ép chẻ kéo uốn bê tông tăng; Ở trạng thái cường độ chịu kéo uốn bê tơng khơ hồn tồn, kéo uốn mẫu Các thí nghiệm tiến hành giúp có cấu trúc bê tơng chịu khơng có đánh giá ảnh hưởng độ ẩm đến nước lỗ rỗng nên giảm trọng lượng đặc trưng lý BTXM thông tác dụng lên mẫu thí nghiệm, nên cường thường xây dựng Việt Nam độ kéo uốn tương đối lớn; Còn trạng Thơng báo Khoa học Công nghệ * Số 2-2015 cấp 25MPa 40MPa Một số quy luật thay đổi tiêu lý BTXM theo độ ẩm thiết lập Qua góp phần làm rõ việc đánh giá toàn diện ảnh hưởng độ ẩm đến 105 tiêu lý BTXM Kết sở tham khảo bước đầu cho việc phân tích ứng xử kết cấu bê tơng cốt thép có xét đến hàm lượng độ ẩm bê tông TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ xây dựng, Tiêu chuẩn Việt Nam 3118:1993, Bê tông nặng – Phương pháp xác định cường độ nén, 1993 [2] Bộ xây dựng, Tiêu chuẩn Việt Nam 3119:1993, Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ kéo uốn, 1993 [3] Bộ xây dựng, Tiêu chuẩn Việt Nam 3120:1993, Phương pháp thử cường độ kéo bửa, 1993 [4] Guang Li, The effect of moisture on the tensile strength properties of concrete, Master of Engineering, University of Florida, 2004 [5] Jikai Zhou, Wanshan Huang & Xudong Chen, Effect of moisture content on compressive and split tensile strength of concrete, Indian Journal of Engineering & Materials Sciences Vol.19, December 2012, pp.427-435 [6] M Albert GIRAUD, M Abdelhafid KHELIDJ, Modelisation du comportement hydromecanique d’un mortier sous compression et dessiccation, Thèse de doctorat, Université des Sciences et Technologies de Lille, 2005 [7] Samir N Shoukry, Gergis W William, Brian Downie, Mourad Y Riad, Effect of moiture and temperature on the machanical properties of concrete, Proceeding of the SEM Annual Conference June, 2009 USA ... kích thước 10x20(cm) để xác định cường độ chịu nén bê tông Hình 1: Chế tạo phân loại mẫu thí nghiệm Thông báo Khoa học Công nghệ * Số 2-2015 Các thiết bị, máy móc thí nghiệm sử dụng bao gồm:...Thông báo Khoa học Công nghệ * Số 2-2015 Đề cương thí nghiệm thành lập sở tiêu chuẩn Việt Nam hành như: TCVN 7572:2006,... theo độ ẩm mẫu 3.1 Kết thí nghiệm cường độ chịu bê tơng thể biểu đồ hình nén Thông báo Khoa học Công nghệ * Số 2-2015 103 Hình 3: Biểu đồ ảnh hưởng độ bão hòa nước đến cường độ chịu nén Kết thí