2. Co ngót và nở của bêtông cường ựộ cao (biến dạng tự do)
2.2. Các nhân tố ảnh hưởng ựến co ngót của bêtông Tỷ lệ N/
Tỷ lệ N/X
Như ựã ựược ựề cập ựến, co ngót của hồ xi măng ựã thuỷ hoá tăng nếu tỉ số N/X tăng bởi vì ở tuổi muộn có thể xác ựịnh ựược lượng nước có thể bay hơi trong hồ xi măng và tốc ựộ mà nước có thể dịch chuyển ra bề mặt của mẫu thử. Brooks cho rằng co ngót của vữa xi măng ựã thuỷ hoá tỷ lệ với tỷ số N/X khi tỷ số này nằm trong khoảng 0.2 ựến 0.6. Khi tỷ lệ N/X tăng hơn nữa một phần nước mất ựi khi khô không gây ra co ngót.
Cốt liệu
Nhân tố ảnh hưởng lớn nhất là cốt liệu, chúng cản trở co ngót xảy rạ Tỷ lệ co ngót của bê tông(Sc)/co ngót của hồ xi măng(Sp) phụ thuộc vào hàm lượng cốt liệu trong bê tông(a) và bằng:
Sc = Sp(1- a)n
Giá trị kinh nghiệm của n là 1.2 Ờ 1.7, và có thể thay ựổi một chút khi ứng suất trong hồ xi măng bị giảm bởi từ biến.
Căn cứ ựánh giá co ngót của bê tông theo co ngót của vữa xi măng có cùng tỷ số N/X khi xem xét ựến hàm lượng cốt liệu và mô ựun ựàn hồi của cốt liệu ựã ựược Hansen và Almudaiheem nghiên cứụ
Theo bản chất thì kắch thước và hàm lượng (cấp phối) cốt liệu không ảnh hưởng ựến mức ựộ co ngót, nhưng cốt liệu tăng làm cho hỗn hợp ỘrắnỢ hơn vì thể co ngót giảm. Nếu thay ựổi kắch thước hạt lớn nhất từ 6.3 thành 152mm (1/4 in thành 6in) thì hàm lượng cốt liệu có thể chiếm từ 60 ựến 80% thể tắch bê tông, co ngót có thể giảm xuống 3 lần.
Tương tự như vậy, với cường ựộ bằng nhau, bê tông có tắnh công tác thấp chứa nhiều cốt liệu hơn hỗn hợp có tắnh công tác cao có cùng kắch thước hạt và do ựó tạo ra co ngót ắt hơn. Vắ dụ, việc tăng hàm lượng cốt liệu từ 71 lên 74% (với cùng tỷ lệ N/X) sẽ làm giảm co ngót xuống 20%.
Ảnh hưởng ựồng thời của tỷ lệ N/X và hàm lượng cốt liệu (Bảng 5.1) có thể kết hợp lại trên một ựồ thị; nhưng phải nhớ rằng giá trị co ngót ựưa ra chỉ là giá trị ựiển hình ựối với co ngót trong ựiều kiện khắ hậu ôn ựớị Trong ựiều kiện thực tế, ứng với một tỷ số N/X không ựổi, co ngót tăng nếu hàm lượng của xi măng tăng bởi vì thể tắch của vữa xi măng thuỷ hoá lớn mà nó lại là nguyên nhân gây ra co ngót. Tuy nhiên, ứng với một ựộ dẻo nhất ựịnh, có nghĩa là lượng nước xấp xỉ là hằng số, co ngót không bị ảnh hưởng bởi sự tăng hay thậm chắ là giảm hàm lượng xi măng, bởi vì tỷ số N/X giảm và bê tông có thể chống lại co ngót tốt hơn.
Hàm lượng nước ảnh hưởng ựến co ngót do làm giảm thể tắch của cốt liệu mà những cốt liệu này có thể cản trở co ngót. Do vậy, nói chung, hàm lượng nước của hỗn hợp có thể ựiều chỉnh co ngót theo mong muốn, nhưng hàm lượng nước không phải là nhân tố chủ yếụ Do vậy, hỗn hợp có cùng hàm lượng nước nhưng thành phần khác thay ựổi lớn có thể dẫn ựến những giá trị co ngót khác nhaụ
Tắnh ựàn hồi của cốt liệu: quyết ựịnh mức ựộ cản trở co ngót; vắ dụ, cốt liệu thép làm cho co ngót giảm 1/3 , và cốt liệu bằng ựá phong hoá làm co ngót tăng 1/3, so với khi dùng cốt liệu thông thường. ảnh hưởng này của cốt liệu ựược khẳng ựịnh bởi Reichard người ựã tìm ra mối liên hệ giữa co ngót và mô ựun ựàn hồi của bê tông, mà môựun ựàn hồi lại phụ thuộc vào khả năng chịu nén của cốt liệu sử dụng. Sự có mặt các hạt sét trong cốt liệu làm giảm mức ựộ ảnh hưởng của vật liệu ựối với co ngót và bởi vì các hạt sét cũng là nguyên nhân gây ra co ngót, lớp sét
phủ bên ngoài vật liệu có thể làm tăng co ngót lên 70%. Như vậy yêu cầu về ựộ sạch của cốt liệu cần ựược thực hiện chặt chẽ.
Nguồn gốc cốt liệu: thậm chắ khi sử dụng cốt liệu thông thường, co ngót vẫn có thể thay ựổi rất lớn trong bê tông. Cốt liệu tự nhiên thường sử dụng không phải thường xuyên ảnh hưởng tới co ngót, nhưng cũng có những loại ựá mà khi sấy khô co ngót có thể lên tới 900x10-6; bằng với giá trị co ngót của bê tông sử dụng cốt liệu không co ngót. Cốt liệu có thể co ngót khi sấy khô. Chúng chủ yếu là ựá ựôlômit và ựá bazan, và một vài loại ựá trầm tắch như Ộựá xốp xámỢ và Ộựá bùnỢ Mặt khác ựá granit, ựá vôi và ựá quartzit ựược biết là loại ựá không co ngót.
Bê tông sử dụng cốt liệu co ngót sẽ có co ngót cao, có thể dẫn ựến sự cố khi sử dụng công trình do sự biến dạng quá lớn, làm oằn, quăn, xoắn ( mất ổn ựịnh); Nạu co ngãt lắn sỳ gẹy ra nụt, ệé bÒn cựa kạt cÊu sỳ giờm. Vừ cịc lý do nộy mộ việc xác ựịnh co ngót do bất kể khắa cạnh nào của cốt liệu là rất cần thiết; phương pháp kiểm tra ựược trình bày trong BS 812: Phần 120: 1983 trong ựó co ngót của bê tông với tỷ lệ thành phần cố ựịnh và chứa một loạt cốt liệu ựã biết ựược xác ựịnh khi sấy khô ở 1050C. đá có thể co ngót thường có khả năng hút nước cao và ựiều này là một dấu hiệu ựể nghiên cứu ảnh hưởng của cốt liệu ựến co ngót. ở Việt Nam có nhiều ựá vôi ựá granắt không co ngót.
Tắnh chất của xi măng cũng ảnh hưởng ựến co ngót của bê tông nhưng không lớn, và Swayze ựã chứng tỏ rằng hồ xi măng có mức ựộ co ngót cao không có nghĩa là co ngót của bê tông sử dụng loại xi măng ựó sẽ caọ độ mịn của xi măng là một nhân tố ảnh hưởng khi mà kắch thước hạt lớn hơn 75ộm (Sàng No 200) khi ựó mức ựộ thuỷ hóa tương ựối thấp, và nó cũng sẽ cản trở co ngót như là cốt liệu .
Hiện nay coi thành phần hoá học của xi măng là ắt ảnh hưởng ựến co ngót, ngoại trừ xi măng không ựủ hàm lượng thạch cao sẽ có co ngót lớn hơn. bởi vì những phần tử hình thành và rắn chắc ban ựầu sẽ ảnh quyết ựịnh ựến cấu trúc của vữa xi măng thuỷ hoá giai ựoạn sau và do vậy cũng ảnh hưởng ựến tỷ số gel/lỗ rỗng , cường ựộ, và từ biến. Hàm lượng thạch cao tối ưu theo quan ựiểm làm giảm tốc ựộ thuỷ hoá của xi măng thì ắt hơn một chút so với hàm lượng thạch cao gây ra co ngót nhỏ nhất. đối với một loại xi măng ựã cho, hàm lượng thạch cao thoả mãn, co ngót nằm trong phạm vi nhỏ hơn phạm vi sử dụng hàm lượng thạch cao thoả mãn chỉ tiêu thời gian ninh kết.
Co ngót của bê tông sử dụng xi măng có hàm lượng nhôm cao bằng co ngót khi sử dụng xi măng Portland, nhưng co ngót xảy ra nhanh hơn rất nhiềụ
Nếu trộn thêm cả tro bay và xỉ lò cao thì co ngót sẽ tăng. đặc biệt ứng với tỷ số N/X không ựổi, tỷ lệ tro bay hay xỉ lò cao ựã nhào trộn trong xi măng tăng thì co ngót sẽ tăng 20% với cùng một loại vật liệu, và lên ựến 60% nếu sử dụng hàm lượng xỉ rất caọ Muội silic làm tăng co ngót ở giai ựoạn muộn.
Phụ gia giảm nước có thể làm tăng co ngót một chút. Tác ựộng chủ yếu của nó lại theo cách gián tiếp gián tiếp việc sử dụng phụ gia có thể làm thay ựổi hàm lượng nước hay hàm lượng xi măng trong hỗn hợp hay cả hai ựồng thời và các sự thay ựổi này có thể làm thay ựổi co ngót. Các chất phụ gia siêu dẻo làm tăng từ 10 Ờ 20% co ngót. Tuy nhiên, sự thay ựổi của co ngót ựo ựược là rất nhỏ ựể coi là ựáng tin cậy và ựúng ựắn.
Theo những quan ựiểm trên ựây, có thể cho rằng co ngót của bê tông cường ựộ cao - loại sử dụng phụ gia siêu dẻo Ờ là kết quả của việc sử dụng các nhân tố phù hợp và ựối nghịch làm tăng hay giảm co ngót như: tỷ số N/X rất thấp và ựồng thời sự tự mất nước rất nhanh, làm giảm co ngót, và hàm lượng xi măng cao làm tăng co ngót. Do vậy quan ựiểm bình thường ựể ựánh giá co ngót cũng dùng ựể ựánh giá co ngót của bê tông cường ựộ caọ Tuy nhiên, cấu trúc bê tông càng cứng càng làm giảm mức ựộ co ngót.
Tiếp xúc với không khắ không làm thay ựổi co ngót. Thêm canxi clorua làm tăng co ngót, thường từ 10 Ờ 50%, có thể là do việc tạo ra những hạt gel nhỏ hơn và do hiện tượng cacbonat hoá của mẫu thử tăng ở tuổi muộn khi sử dụng canxi cloruạ
BVng 5.1. TVng hVp các yVu tV tác VVng VVn co ngót
Loại co ngót Yếu tố tác ựộng tăng co ngót Trị số co ngót
Co ngót dẻo (co ngót có liên quan ựến mất nước bê ngoài)
Lượng xi măng tăng Mất nước
Tốc ựộ bão hoà cao
1700 x 10-6 7300 x 10-6
Co ngót nội sinh (tự thay ựổi cấu trúc)
Mất nước trong lỗ mao quản
Trị số nhỏ hơn co ngót của hồ xi măng Tăng nhiệt ựộ
40 x 10-6 (1 tháng) 100 x 10-6 (1 năm) rất thấp so với co
Tăng hàm lượng xi măng Không bị ảnh hưởng của X/X
ngót dẻo (ướt)
Co ngót khô
Mất nước tự do và nước hấp thụ
ắt ựá và có cường ựộ thấp hơn cường ựộ xi măng
đá có ựường kắnh lớn
Hàm lượng ựá nhỏ hơn 66%
Tắnh ựàn hồi cốt liệu ựá không là ựá vôi và ựá granắt, quăczắt
Tắnh chất và loại xi măng
Phụ gia siêu dẻo ảnh hưởng ắt ựến co ngót
Phụ gia mịn tăng co ngót (tro bay, sỉ lò cao). Muội silic chỉ tăng co ngót ở giai ựoạn saụ
10.000 x 10-6
Như vậy có thể coi hàm số co ngót bị phụ thuộc vào 12 yếu tố yco=f(x1,x2, x3, x4, x5, x6, x7, x8, x9, x10, x11, x12) trong ựó: x1- Tỷ lệ N/X x2- Hàm lượng xi măng x3- Chất lượng cốt liệu (ựộ sạch) x4- đường kắnh lớn nhất cốt liệu x5- Nguồn gốc cốt liệu x6- Hàm lượng cốt liệu lớn (ựá)
x7- Tốc ựộ bay hơi nước trong bê tông (tốc ựộ gió, nhiệt ựộ môi trường) x8- Nhiệt ựộ bê tông
x9- Chế ựộ bảo dưỡng bê tông x10- Cường ựộ xi măng
x11- Phụ gia (loại và hàm lượng) x12- Chất bột mịn
Trong 12 yếu tố có 8 yếu tố ựược ựiều chỉnh thông qua thiết kế thành phần bê tông và 2 yếu tố ựược ựiều chỉnh trong công nghệ thi công (x7, x8).