7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
3.5. Thí nghiệm cường độ kéo uốn
* Phương pháp thí nghiệm:
Thí nghiệm cường độ kéo uốn của bê tông được thực hiện theo TCVN 3119:1993 [17] và tham khảo theo ASTM C78 [41]. Mẫu thí nghiệm dạng dầm có kích thước 15×15×60 cm. Bảo dưỡng mẫu được thực hiện theo TCVN 3105:1993 [15] và tham khảo ASTM C192 [44]. Mẫu được phủ ẩm trong khuôn thép 24h, sau đó bảo dưỡng tiếp trong bể ngâm nước đến cho đến thí nghiệm ở tuổi 28 ngày.
Với mỗi loại BTXM tro bay, tiến hành thí nghiệm một tổ gồm 6 mẫu thử, cường độ kéo uốn được xác định là giá trị đặc trưng của các mẫu thử. Mẫu thí nghiệm được uốn theo 3 điểm đặt lực bằng cách tăng tải liên tục với tốc độ không
đổi 0,6 ± 0,4 daN/cm2 / 1s trên máy kéo nén vạn năng 2000 kN.
Hình 3.14. Mô hình thí nghiệm cường độ chịu kéo uốn
Hình 3.15. Hình ảnh thí nghiệm cường độ kéo uốn * Tính toán kết quả thí nghiệm:
Kết quả thí nghiệm cường độ kéo uốn của 4 loại BTXM tro bay (FC15; FC20; FC25 và FC30) và bê tông đối chứng (PC); so sánh với cường độ kéo uốn thiết kế theo quy định trong tài liệu [12],[13] là Rtk
ku = 4,5 MPa như sau: Bảng 3.13 – Kết quả thí nghiệm cường độ kéo uốn bê tông
TT Cường độ kéo uốn BTXM tro bay BT đối
chứng PC FC15 FC20 FC25 FC30
1 Kết quả thí nghiệm, MPa
5,01 4,99 4,78 4,92 5,15 5,08 5,06 5,02 4,74 5,21 5,00 4,83 5,01 4,97 5,09 4,90 4,84 5,01 4,89 5,05 5,02 5,11 4,90 4,68 5,07 5,11 4,90 4,75 4,96 5,24
(tiếp theo) Bảng 3.13 – Kết quả thí nghiệm cường độ kéo uốn bê tông
TT Cường độ kéo uốn BTXM tro bay BT đối
chứng PC FC15 FC20 FC25 FC30
2 Giá trị trung bình Rtb, MPa 5,02 4,95 4,91 4,86 5,14
3 Độ lệch chuẩn σ, MPa 0,09 0,11 0,11 0,12 0,08
4 Giá trị đặc trưng, Mpa 4,88 4,77 4,73 4,67 5,01 5
Tỷ số cường độ kéo uốn đặc trưng của bê tông FC so với bê tông PC (RFC / RPC), %
97,5 95,2 94,4 93,2 100,0 6 Tỷ số giữa cường độ kéo uốn đặc
trưng thí nghiệm so với giá trị thiết kế (Rtest / Rtk), %
1,085 1,059 1,051 1,037 1,113
* Phân tích tính chất tương đồng về ý nghĩa thống kê giữa các loại bê tông
Từ kết quả thí nghiệm cường độ kéo uốn của 4 loại BTXM tro bay FC15 ÷ FC30 (Bảng 3.13), tiến hành phân tích tính tương đồng về ý nghĩa thống kê (T-test) giữa các nhóm kết quả thí nghiệm bằng phần mềm Minitab 17 như sau:
Sự khác biệt 1 FC30 2 FC25 3 FC20 None Identified 4 FC15 # Sample Từ các nhóm mẫu
Differences among the means are not significant (p > 0.05).
Yes No 0 0.05 0.1 > 0.5 P = 0.098 FC15 FC20 FC25 FC30 trung bình không có sự khác biệt đáng kể.
• So sánh trên biểu đồ: các đoạn màu xanh chỉ ra rằng, các giá trị biệt giữa các gía trị trung bình ở mức ý nghĩa alpha = 0,05. • Kiểm tra: Không có đủ bằng chứng để kết luận rằng có sự khác
Có sự khác biệt ?
Biểu đồ so sánh sự sai khác giữa các giá trị trung bình
Comments
Phân tích ANOVA về sự khác biệt giữa các nhóm kết quả thí nghiệm
Báo cáo tổng hợp
Hình 3.16. Kết quả phân tích tính tương đồng giữa các loại BTXM tro bay
FC30 - FC25 FC30 - FC20 FC25 - FC20 FC30 - FC15 FC25 - FC15 FC20 - FC15 0.2 0.1 0.0 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 .
Kết quả phân tích nhận được cho thấy, giá trị thống kê P(F) = 0,098 lớn hơn mức ý nghĩa α = 0,05 vì vậy giữa kết quả thí nghiệm cường độ kéo uốn của 4 loại BTXM tro bay (FC15, FC20, FC25 và FC30) có sự tương đồng về ý nghĩa thống kê. Sự chênh lệch về giá trị trung bình của các nhóm kết quả thí nghiệm là không đáng kể với xác suất 95 %.
* Phân tích cường độ kéo uốn đặc trưng theo Hình 3.17 như sau:
FC30 FC25 FC20 FC15 5 4 3 2 1 0
Loại bê tông tro bay FC
C ườ ng độ kéo u ố n ( M Pa ) 4.5 5.02 4.95 4.91 4.86 4.88(Rtb) 4.77 4.73 4.67 Rku
Hình 3.17. Biểu đồ phân tích cường độ kéo uốn đặc trưng BTXM tro bay + Cường độ kéo uốn đặc trưng BTXM tro bay có giá trị từ 4,88 ÷ 4,67 MPa và lớn hơn so với cường độ kéo uốn thiết kế (4,5 MPa) từ 1,037 ÷ 1,113 lần. So với bê tông đối chứng (PC) thì cường độ kéo uốn bê tông FC bằng 93,2 ÷ 97,5 %. Tương tự như cường độ nén, cường độ kéo uốn của BTXM tro bay có thấp hơn nhưng không nhiều so với bê tông đối chứng.
* Thiết lập quan hệ cường độ kéo uốn và cường độ nén (tuổi 28 ngày):
Tương tự như BTXM thông thường, giữa cường độ nén và cường độ kéo uốn BTXM tro bay có quan hệ với nhau; theo ACI318 [38] được biểu diễn dưới dạng công thức tổng quát:
Rku = α.Rn1/2 (3.1) trong đó: Rku , Rn – tương ứng là cường độ kéo uốn và cường độ nén (MPa);
Với kết quả thí nghiệm thu được, thiết lập công thức quan hệ giữa Rku và Rn với hệ số R2điều chỉnh = 0,750 (thể hiện mối tương quan chặt chẽ) như sau:
Rku = 0,71 . Rn1/2 (MPa) (3.2) * Tỷ số giữa cường độ kéo uốn và cường độ nén của BTXM tro bay:
Tỷ số giữa cường độ kéo uốn và cường độ nén (Rku/Rn) đặc trưng cho khả năng biến dạng của bê tông. Khi tỷ số này càng cao thì khả năng chống biến dạng và dữ trữ cường độ càng lớn tức là khả năng chịu mỏi càng cao [5]. Theo ACI 211.4R [36], BTXM tro bay khi đạt được tới cường độ nén cao hơn 41,3 MPa có khả năng chống biến dạng và dữ trữ cường độ tương đương với BTXM cùng cấp.
Với kết quả thí nghiệm thu được, xác định tỷ số giữa cường độ kéo uốn đặc trưng và cường độ nén đặc trưng như trong bảng sau:
Bảng 3.14 – Tỷ số giữa cường độ kéo uốn và cường độ nén
TT Loại bê tông BTXM tro bay BT đối
chứng PC FC15 FC20 FC25 FC30
1 Cường độ nén (đặc trưng), MPa 46,57 45,92 45,09 44,29 47,14 2 Cường độ kéo uốn (đặc trưng), MPa 4,88 4,77 4,73 4,67 5,01 3 Tỷ số Rku / Rn 0,105 0,104 0,105 0,105 0,106
Từ kết quả thí nghiệm cho thấy, BTXM tro bay có tỷ số Rku/Rn = 0,104 ÷ 0,105 và gần như tương đương với bê tông đối chứng không tro bay (0,106).