6. Co ngót của bêtơng xi măng:
6.2. Co ngót ỘkhơỢ tại tuổi xác định
Có thể đo được co ngót ỘkhơỢ tại tuổi xác định khi sấy khơ mẫu thử đủ nhanh ựể hồ xi măng khơng có thời gian rắn chắc đáng kể ( phản ứng thuỷ hố trong q trình sấy khơ được bỏ qua). Mẫu hồ ở tuổi 7 ngày, như trong vắ dụ, phải chịu sấy khơ trong vài giờ; Mẫu thử ở tuổi 24 giờ thì trong vài chục phút; sự mất nước nhanh chỉ xảy ra
khi mẫu thử mảnh (vài milimet). Nhiều nhà thực nghiệm ựã tiến hành ựo trong những ựiều kiện như vậy [ALEXANDER, 1959; MILLS, 1966; VERBECK, 1968].
Nếu mẫu hồ xi măng khơng đủ thời gian để thuỷ hố, thì nó được coi như vật liệu xốp nhưng trơ về phương diện hố học. Trong trường hợp này hy vọng có thể đi xa hơn và dẫn ựến lý thuyết về co ngót ỘkhơỢ.
Trong những trường hợp này, khơng thể liên hệ giữa giá trị của co ngót và giá trị của ựộ ẩm cân bằng; sự mất nước xảy ra rất nhanh và ln ln có sự cân bằng giữa nước bên trong và hơi nước bên ngồi mơi trường khơng khắ. Do đó cần phải xác ựịnh giá trị của co ngót theo hàm lượng nước bốc hơi (hay là sự mất mát khối lượng mẫu thử) . đối với tất cả các loại hồ xi măng, với tuổi và tỷ số N/X bất kỳ , người ta chia ra hai giai đoạn liên co ngót tiếp nhau ( hình 7.9) Chúng ta gọi hai giai đoạn này theo hai chữ cái A và B và gọi tắt là Ộco ngót AỢ và Ộco ngót BỢ.
Hình 7.9. Sự tăng co ngót theo sự giảm khối lượng (theo VEBECK 1968) hồ ở tuổi 7 ngày, tỷ số N/X = 0.5).
đường cong mô tả sự thay ựổi co ngót ựược biểu diễn bằng hai ựoạn thẳng; ựoạn ựầu qua gốc toạ ựộ, tương ứng với co ngót giai ựoạn A; ựoạn 2 tương ứng với giai ựoạn B. Trục thẳng ựứng QD ở bên phải tương ứng với hàm lượng nước nhào trộn. Nước trong hồ có thể chia thành các đoạn OM, MN và NQ.
NQ: phần nước không bay hơi (trong điều kiện thắ nghiệm): 32% lượng nước nhào trộn.
MN: phần nước mất ựi trong giai ựoạn B: 16% lượng nước nhào trộn.
- Giai ựoạn A gây ra bởi sự dịch chuyển nước mao quản
- Giai ựoạn B gây ra bởi sự dịch chuyển nước trong các lỗ rỗng
Hình 7.10. Co ngót giai đoạn A của mẫu hồ 28 ngày tuổị
đường cong liền ựược vẽ bởi ALEXANDER (1959) cho mẫu hồ xi măng có tỷ số N/X bằng 0.4. Hai ựường thẳng (chấm-gạch) ựược vẽ bởi VERBECK (1968) cho 2 mẫu hồ có tỷ số N/X bằng 0.3 và 0.5; ở ựây hai ựường thẳng ựi qua gốc toạ ựộ ựược vẽ gần ựúng (tỷ suất co ngót là hằng số trong suốt q trình mất nước). Ta thấy rằng kết quả của co ngót cuối cùng của giai ựoạn A của năm 1959 và năm 1968 khá giống nhau; tỷ suất co ngót giai đoạn A cùng mức ựộ với nhaụ
Hình 7.11: Sự thay ựổi của tỷ suất co ngót giai ựoạn A theo thời gian của hồ xi măng(theo VERBECK 1968)
Tỷ suất co ngót trung bình giai đoạn A của mẫu hồ xi măng tăng theo thời gian ; nó đạt giá trị ắt thay đổi tại tuổi 90 ngàỵ
Trên hình vẽ đường cong của mẫu hồ có tỷ số N/X từ 0.5 ựến 0.7 trùng nhau (rất giống nhau) (đường có nét liền).
đường nét ựứt , tương ứng với mẫu hồ xi măng có tỷ số N/X là 0.3 nằm trên đường cong có tỷ số N/X là 0.5 và 0.7
để ựánh giá kết quả thực nghiệm người ta dùng Ộtỷ suất co ngót TỢ % l−ỵng khèi m giờ ngãt co = T
T là góc nghiêng của tất cả các ựiểm của ựường cong.
Co ngót giai đoạn A
đầu tiên xem xét mẫu thử hồ xi măng tại tuổi ựã chọ Theo ALEXANDER (1959), tỷ suất của co ngót tăng dần theo thời gian khi mẫu thử khô dần ; điều này là do lượng nước mao quản ngày càng ắt. Kết qủa này khơng được khẳng ựịnh bởi MILLS (1966) và VERBECK (1968). Hình 7.11 cho thấy tỷ suất co ngót ở đây là 1 hằng số; có thể là do sự mất nước xảy ra quá nhanh? để nắm tìm hiểu về sự khác biệt này chúng ta sử dụng Ộtỷ suất co ngót trung bình giai đoạn A, TaỢ
A gd cuèi l−ỵng mịt khèi mÊt A gd céng tững ngãt co = Ta %
Tỷ suất trung bình giai ựoạn A của hồ xi măng tăng theo thời gian (hình 7.11); điều này có thể liên quan đến sự giảm dần dần bán kắnh mao quản những lỗ rỗng mao quản bị thay thế dần dần bởi các sản phẩm thuỷ hoá.
Ở cùng tuổi như nhau, tỷ suất co ngót trung bình giai đoạn A khơng phụ thuộc vào tỷ số N/X trong hồ xi măng nếu tỷ số này vượt qúa 0.5; khi N/X dưới 0.5 tỷ suất này tăng nếu tỷ số N/X giảm (hình 7.11). điều này không chỉ phù hợp một phần so với những ựiều ựã biết trong cấu trúc của hồ xi măng: Tại tuổi đã cho, kắch thước mao quản trung bình tăng nếu tỷ số N/X tăng nhưng ựiều này chỉ ựúng khi tỷ số N/X lớn hơn hay nhỏ hơn 0.5
Ta có thể tóm tắt ở đây những gì ựã xảy ra: khi so sánh những mẫu hồ xi măng có độ tuổi hay tỷ số N/X khác nhau, người ta thấy rằng tỷ suất co ngót trung bình tăng khi bán kắnh mao quản nhỏ.
Co ngót giai đoạn A dường như tăng chậm theo tỷ số N/X trong những hồ xi măng ở tuổi rất lớn. Hình 7.12 cho thấy sự thay ựổi này của mẫu hồ xi măng ở tuổi 90 ngàỵ Co ngót tổng cộng giai ựoạn A của mẫu hồ này thay ựổi từ 0.33 ựến 0.57% khi tỷ số N/X thay ựổi từ 0.3 ựến 0.7 (hình 7.12)
Hình 7.12. Sự thay đổi của co ngót tổng cộng giai đoạn A của vữa XM ở tuổi 90 ngày theo tỷ số N/X của vữa (theo kết quả thắ nghiệm của VERBECK 1968)
Tỷ suất co ngót giai đoạn B sấp xỉ là hằng số trong suốt quá trình mất nước của giai ựoạn B (ALEXANDER, 1959; MILLS , 1966; VERBECK, 1968). Nó phụ thuộc rất ắt vào tuổi của mẫu hồ xi măng (ALEXANDER, 1959; VERBECK, 1968) và ắt khi giống nhau ựối với những mẫu hồ có tỷ số N/X khác nhau (VERBECK, 1968).
Ta biết rằng cấu trúc của sản phẩm thuỷ hóa là giống nhaụ Vắ dụ, độ rỗng nhanh chóng đạt ựến giá trị tối thiểu (26%) không phụ thuộc vào thời gian và tỷ số N/X. Bởi vì các yếu tố cấu trúc còn lại của hồ xi măng (ựáng kể đến là kắch thước mao quản) thay ựổi rất lớn với các tham số này, chúng ta còn phải bàn luận thêm khi coi co ngót giai ựoạn B là do sự dịch chuyển nước trong các lỗ rỗng do các sản phẩm thuỷ hoá tạo nên.
Giá trị của tỷ suất co ngót giai đoạn B, theo các nhà thực nghiệm thì khác biệt một chút ( có thể là do thay đổi tốc ựộ mất nước hay sự thay ựổi hàm lượng của xi măng); nó tuân theo thứ tự : 4% (ALEXANDER, 1959) hay 7% (VERBECK, 1968) có nghĩa là gấp từ 100 ựến 200 lần giá trị tỷ suất co ngót trung bình giai đoạn Ạ Nó cịn phụ thuộc vào kắch thước mao quản và kắch thước lỗ rỗng:
binh trung rỗng lỗ kÝnh Bịn binh trung n quờ mao kÝnh Bịn A binh trung ngãt co suÊt Tũ B ngãt co suÊt Tũ = − =100 200
Hình 7.13. Sự thay đổi co ngót tổng cộng (giai ựoạn A + giai ựoạn B) theo thời gian của hồ xi măng theo 3 giá trị của tỷ số N/X. Co ngót tăng theo tuổi của hồ và tỷ
số N/X.
Tuổi càng cao thì khả năng biến dạng của hồ xi măng dưới tác dụng của tải trọng càng kém. (mơđun đàn hồi tăng theo thời gian). Tuy nhiên co ngót vẫn lớn; ựiều này chứng tỏ rằng ứng suất do co ngót tăng theo thời gian và nhanh hơn mơ đun đàn hồị Sự tăng ứng suất này gắn liền ựáng kể với sự tăng diện tắch bề mặt của hồ xi măng theo thời gian.
Co ngót tổng cộng giai ựoạn B dường như phụ thuộc một chút vào tuổi của hồ xi măng; nó tăng theo tỷ số N/X (bảng 7.2)
Bảng 7.2.
N/X 0.3 0.5 0.7
Co ngót tổng cộng giai đoạn B
(giá trị thu ựược theo VERBECK, 1968)* 0.6% 0.7% 0.8% * Những giá trị này phụ thuộc vào tốc độ mất nước và thời gian thắ nghiệm (vì khi kết thúc thắ nghiệm tất cả nước theo giả thiết có thể bốc hơi không chắc chắn là bốc hơi hết. (ALEXANDER, 1959 thấy rằng những giá trị nhỏ hơn từ 2 ựến 3 lần do lượng nước mất đi ắt hơn)
Hình 7.14. Biến dạng của vữa XM theo thời gian.
Với tuổi giống nhau, co ngót tổng cộng tăng nếu tỷ lệ N/X tăng; sự tăng lên này của co ngót tổng cộng là do sự tăng lên của co ngót giai đoạn A hoặc co ngót giai đoạn B. Nó đã được biết đến trong rất nhiều thắ nghiệm khoa học ( thực hiện trên những mẫu thử rắn chắc trong ựiều kiện mất nước.; trong những trường hợp tương tự, co ngót cuối cùng tăng theo tỷ số N/X (VENUAT, 1960). Tuy nhiên nếu chúng ta so sánh hình 7.13 và hình 7.14, ta sẽ thấy rằng co ngót tổng cộng giai ựoạn A và tỷ suất co ngót
trung bình giai đoạn A có thể thay đổi theo chiều ngược lạị Với cùng giá trị lượng tổn thất khối lượng co ngót của hồ xi măng có tỷ số N/X bằng 0.3 lớn hơn so với khi N/X bằng 0.5; nhưng lượng tổn thất khối lượng tổng cộng thì nhỏ hơn nên co ngót tổng cộng nhỏ hơn. (hình 7.14).
Trong những ựiều kiện thường gặp trong thực tế, sự mất nước không bao giờ kết thúc; ựầu tiên bởi vì độ ẩm tương đối thường khá cao (độ ẩm trung bình hàng năm ở Bretagne là 85%, ở Côte dỖAzur là 70%); Sau ựó là do ựộ lớn của các hạt và sự mất nước xảy ra rất chậm ( xem phần giới thiệu) Vì ta khơng thể loại trừ một phần co ngót giai đoạn B do đó co ngót giai ựoạn A là quan trọng hơn. Trong những ựiều kiện khắ hậu ơn đới thơng thường , co ngót của bê tơng trong kết cấu (kắch thước hạt lớn nhất là 20mm) vào khoảng 3.10-4, nhỏ hơn 10 lần so với hồ xi măng có tỷ số N/X bằng 0.3. Sự giảm từ 10 (hồ) xuống 1 (bê tơng) là do có mặt của cốt liệu; những hạt cốt liệu làm cản trở co ngót của hồ nhưng có thể gây ra những vết nứt nhỏ.