Bê tơng cốt sợi thép là vật liệu hỗn hợp dạng composite, được cải thiện ứng xử của vật liệu bê tơng thơng thường sau nứt. Các thuộc tính của bê tơng sau nứt phụ thuộc rất lớn vào lực dính bám giữa cốt sợi và bê tơng. Vai trị chủ đạo của cốt sợi thép là khâu vết nứt, hạn chế độ mở rộng vết nứt, làm cho BTCST cĩ tính dẻo dai, hấp thu năng lượng lớn hơn bê tơng thường. Cốt sợi thép làm tăng cường độ chịu kéo của bê tơng. Lực dính bám giữa sợi thép và bê tơng càng lớn thì cường độ chịu kéo của BTCST càng lớn do cốt thép khĩ bị kéo tuột ra khỏi bê tơng. Lực dính bám giữa sợi thép và bê tơng phụ thuộc rất lớn vào hình dạng và loại cốt sợi thép. Theo [22] và
[70] sợi thép cĩ bề mặt tiếp xúc lớn sẽ cĩ lực dính bám với bê tơng cao hơn. Sợi cĩ tiết diện hình vuơng sẽ dính bám tốt hơn tiết diện trịn khi cĩ cùng chiều dài sợi. Sợi cĩ đường kính nhỏ, độ co của sợi lớn cĩ khả năng dính bám tốt hơn. Cường độ dính bám của cốt sợi được cải thiện đáng kể khi sợi được chế tạo sao cho hình dạng khơng thẳng mà cĩ dạng uốn cong đầu sợi, dạng lượn sĩng, xoắn, mở rộng ở đầu... Sợi thép Dramix cĩ uốn mĩc 2 đầu tăng lực dính bám tốt hơn các loại sợi thép khác do ma sát giữa sợi và bê tơng tốt hơn (Hình 1.1).
Hình 1.1 Ứng xử của cốt sợi thép Dramix trong bê tơng
Lực dính bám giữa sợi thép và bê tơng cịn phụ thuộc vào đặc điểm của bê tơng xi măng. Cường độ bê tơng càng lớn lực dính bám càng lớn [6], [22], [37], [48], [49], [93], như vậy với bê tơng cường độ cao thì lực dính bám với sợi thép sẽ lớn hơn so với bê tơng thường. Thí nhiệm xác định lực dính bám (pull out test) đã được Naaman và Nawy (1991) thực hiện và đã cĩ kết luận rằng: Cường độ pha nền (vữa xi măng) lớn thì lực dính bám lớn. Thí nghiệm chỉ ra rằng cốt sợi cĩ uốn mĩc ở đầu thì lực dính bám tăng gấp 4 lần so với cốt sợi thẳng trơn khi cùng đường kính và chiều dài, cùng loại bê tơng nền.
Lực dính bám giữa cốt thép và bê tơng cốt sợi thép rất lớn. Sợi thép giúp làm tăng dính bám giữa cốt thép thanh và bê tơng do tăng khả năng chống kéo tuột và khả năng chống phân tách của bê tơng.
Khi thí nghiệm xem xét yếu tố dính bám giữa bê tơng cốt sợi và cốt thép thanh, theo [105] chỉ ra cĩ hai loại phá hủy: do kéo tuột và do bê tơng bị tách vỡ. Theo nghiên cứu này, khi tăng hàm lượng cốt sợi cả lực dính bám và cường độ chịu tách vỡ đều tăng đáng kể. Theo nghiên cứu này thì khi chiều dài dính bám bằng 10 lần đường kính thanh thì cốt thép sẽ khơng tuột mà bị kéo chảy. Trong khi con số đĩ với bê tơng cốt thép thường là (20-30) lần đường kính thanh.
Hình 1.2 Thí nghiệm kéo cốt thép trượt khỏi bê tơng[105]
Trong thí nghiệm kéo làm tách bê tơng như Hình 1.2. Các tác giả đã khẳng định rằng hàm lượng cốt sợi làm tăng đáng kể cường độ chịu kéo tách bê tơng. Với hàm lượng sợi là 1% cường độ tăng tải trọng khi phá hủy tăng 100%, với hàm lượng sợi là 2% thì lực kéo lớn nhất tăng 157%. Đồng thời cũng kết luận với hàm lượng sợi 2%, chiều dài neo gấp 3,25 lần đường kính thanh thì cốt thép sẽ bị chảy dẻo trước khi bê tơng bị phân tách. Như vậy khi cĩ mặt của cốt sợi thép, bê tơng sẽ khĩ bị tách vỡ hơn và khả năng kéo tuột khĩ xảy ra hơn. Khi đĩ cốt thép chỉ cĩ thể bị chảy dẻo.