5. Từ biến của bêtông
5.7. Mối quan hệ giữa từ biến và thời gian.
Từ biến thường ựược xác ựịnh bằng cách ựo sự thay ựổi biến dạng theo thời gian của mẫu thử chịu ứng suất khơng đổi trong điều kiện thắch hợp. Tiêu chuẩn ASTM C 512-87 (chứng minh lại năm 1994) mơ tả sơ đồ thắ nghiệm chất tải (tăng hoặc giảm tải trọng) tạo ra ứng suất khơng đổi trên một mẫu thử bê tơng hình trụ trịn. Tuy nhiên có thể sử dụng dụng cụ thắ nghiệm đơn giản để tiến hành thắ nghiệm so sánh trên các mẫu thử sử dụng cấp phối hay phụ gia chưa ựược thử nghiệm. Tại thắ nghiệm này tải trọng có thể điều chỉnh theo thời gian, giá trị cường độ có thể được xác ựịnh bằng áp kế ựược lắp cùng với mẫu thử bê tơng.
Có thể sử dụng để đẩy nhanh thắ nghiệm về từ biến bằng cách nhúng tất cả vào trong nước với nhiệt ựộ nằm trong khoảng 450C và 650C. Như ựã ựược ựề cập trong phần trước, nhiệt ựộ cao làm tăng từ biến do đó sau 7 ngày, mọi sự khác nhau giữa bê tông chưa biết và bê tơng tham khảo có thể được phát hiện dễ dàng. Từ biến nhanh 7 ngày này có dạng đường thẳng liên hệ với từ biến tương ứng ở 100 ngày tại nhiệt ựộ thường, khi sử dụng cấp phối và thành phần hỗn hợp biến ựổi trong phạm vi rộng.
Từ biến phát triển trong một thời gian rất dài, khơng có giới hạn cụ thể, thời gian xác định lâu nhất cho thấy vẫn có sự tăng nhỏ của từ biến sau 30 năm. Các thắ nghiệm sau đó khơng tiếp tục nữa bởi vì ảnh hưởng của sự cácbonat hố của mẫu thử. Tốc ựộ từ biến giảm dần liên tục và nói chung có vẻ từ biến tiến ựến một giá trị giới hạn sau một thời gian vô hạn dưới tác dụng của tải trọng; ựiều này chưa ựược chứng minh.
Mức ựộ từ biến ựo ựược trong thời gian dài của Troxell và có thể thấy rằng, nếu từ biến sau một năm dưới tác dụng của tải trọng được xem như là một đơn vị, thì giá trị của từ biến theo thời gian là như sau:
1.14 sau 2 năm 1.20 sau 5 năm 1.26 sau 10 năm 1.33 sau 20 năm 1.36 sau 30 năm
Những giá trị này chứng tỏ rằng từ biến cuối cùng có thể vượt quá 1.36 lần giá trị từ biến ở 1 năm, mặc dù khi tắnh tốn thường lấy từ biến ở 30 năm là từ biến cuối cùng.
Rất nhiều các cơng thức tốn liên hệ từ biến và thời gian ựã ựược ựề nghị sử dụng. Một trong các công thức thuận tiện nhất biểu diễn mối quan hệ này dưới dạng
ựường hypebol là của do Ross và Lorman. Ross cho rằng từ biến c theo thời gian dưới tác dụng của tải trọng ựược xác ựịnh như sau:
bt a t c + =
Khi t =∞, thì c =1/b, giá trị 1/b là giá trị giới hạn của từ biến. a và b là hằng số ựược xác ựịnh theo theo kết quả thực nghiệm: bằng cách vẽ theo hai trục một trục theo t/c một trục theo t, a là đường thẳng có góc nghiêng b, đường thẳng này cắt trục t/c ở đâu thì đó là giá trị ạ đường thẳng nên vẽ ựi qua ựiểm ở tuổi muộn, có thể có vài sự chuyển hướng của ựường thẳng tại tuổi sớm sau khi chất tảị
Tiêu chuẩn ACI 209 R-92 sử dụng cơng thức Ross đã biến ựổi, sự khác nhau chắnh là hệ số mũ 0.6 của thời gian t. Tiêu chuẩn 209R-92 cũng ựề nghị giá trị của các hệ số cho các nhân tố ảnh hưởng ựến từ biến.
Phòng quản lý, phục hồi cơng trình của Mỹ đã nghiên cứu rất nhiều về từ biến trong bê tơng dùng trong các đập nước, nơi chỉ có từ biến gốc xảy ra, và họ ựã thấy rằng từ biến có thể được tắnh theo cơng thức :
C=F(K) loge (t+1) Trong đó
K: tuổi bắt ựầu chất tải
F(K): một hàm biểu diễn tốc ựộ biến dạng từ biến theo thời gian t: thời gian chất tải, tắnh bằng ngày
F(K) ựược xác ựịnh trên ựồ thị theo một hàm logarit.
Thỉnh thoảng, giá trị của từ biến trên một ựơn vị ứng suất ựược ựưa ra, thường sử dụng ựơn vị 10-6 trên một MPa; nó được biết như là từ biến riêng hay từ biến ựơn vị. Từ biến có thể được biểu diễn như một tỷ số của từ biến với biến dạng ựàn hồi ban ựầu; tỷ số này ựược biết như là hệ số từ biến hay ựặc trưng từ biến. Giá trị của những nghiên cứu này là dùng nó ựể xác ựịnh tắnh ựàn hồi của cốt liệu, tắnh chất này ảnh hưởng ựến từ biến và biến dạng ựàn hồi của bê tông cùng theo một cách.
Những công thức tổng quát nhưng phức tạp về từ biến ựã ựược phát triển bởi Bazan và ựồng nghiệp, họ cũng ựã ựề xuất một sự ựơn giản hố một chút, nhưng cơng thức vẫn khơng đơn giản, giải thắch các cơng thức dự đốn về từ biến.
Sự đa dạng của các cơng thức xác định từ biến dường như càng lớn nhưng sự ước tắnh về từ biến đáng tin cậy của mọi loại bê tơng dưới mọi điều kiện là khơng thể có. Các thắ nghiệm trong thời gian ngắn cho thấy thời gian chất tải trong 28 ngày là cần thiết. Sau đó có thể ngoại suỵ Người ta ựã thấy rằng thời gian chất tải càng gần tới 5 năm thì cơng thức hàm mũ càng giống với số liệu thực nghiệm về từ biến gốc và từ biến gốc khô, một hàm loga-mũ dường như là phù hợp nhất. đối với phần lớn bê tông, bỏ qua tỷ số nước/xi măng hay loại cốt liệu, từ biến riêng tại tuổi t ngày (t>28), ct, có thể liên hệ với từ biến sau 28 ngày dưới tác dụng của tải trọng, c28 bởi hàm số:
Từ biến gốc: ct = c28 x 0.50t0.21
Trong đó ct : từ biến riêng dài hạn theo 10-6 trên một MPa