5. Từ biến của bêtông
5.2. Các nhân tố vật liệu ảnh hưởng ựến từ biến
Trong hầu hết các nghiên cứu, từ biến ựã ựược nghiên cứu theo phương pháp kinh nghiệm ựể xác ựịnh các tác động đến từ biến do các tắnh chất khác nhau của bê tông. Sự khó khăn trong việc xử lý các số liệu thu ựược từ thành phần khác nhau của bê tơng, khơng thể thay đổi một nhân tố mà khơng thay đổi ắt nhất một nhân tố khác. Vắ dụ tại một ựộ công tác cho trước hàm lượng từng thành phần và tỉ số nước/ximăng thay ựổi cùng một lúc. Nhiều nhân tố ảnh hưởng ựến từ biến rất dễ nhận thấỵ
Một số yếu tố ảnh hưởng này là do các tắnh chất bên trong của hỗn hợp, một số yếu tố khác là do điều kiện bên ngồị đầu tiên, cần phải thấy rằng trong vữa ximăng thuỷ hố đã có từ biến, vai trị của cốt liệu trong bê tơng rất quan trọng đối với biến dạng; cốt liệu bình thường khơng liên quan ựến từ biến do ứng suất của bê tơng. Tình trạng này cũng tương tự như co ngót. Từ biến do vậy là một hàm số của thể tắch vữa ximăng trong bê tơng, nhưng chúng có quan hệ khơng tuyến tắnh. Nếu từ biến của bê tông ký hiệu là c, thể tắch cốt liệu là g, thể tắch vữa ximăng đã thuỷ hóa là u thì chúng có mối liên hệ: 1 g u 1 c cp − − = log log α
Trong ựó cp là từ biến của vữa ximăng dùng ựể chế tạo bê tông.
a a E E ) 2 1 ( 2 1 ) 1 ( 3 ộ ộ ộ α − + + − =
Trong đó: ộa là hệ số poisson của cốt liệu,
ộ là hệ số poisson của vật liệu bao quanh (bê tông)
Ea mơ đun đàn hồi của cốt liệu
Mối liên hệ này ựúng với bê tông sử dụng cốt liệu cốt liệu bình thường và cốt liệu nhẹ.
Mối liên hệ giữa từ biến của bê tơng và thể tắch của cốt liệu (thể tắch của ximăng khơng thuỷ hóa được bỏ qua). Có thể thấy rằng trong một số lượng lớn các hỗn hợp bê tông thường gặp, sự biến ựổi của hàm lượng cốt liệu là rất nhỏ, nhưng nếu tăng thể tắch cốt liệu từ 65 đến 75% có thể làm giảm từ biến ựi 10%
Loại cốt liệu, kắch thước hạt lớn nhất, và hình dạng hạt cốt liệu cũng là một nhân tố ảnh hưởng ựến từ biến. Tuy nhiên, ảnh hưởng của chúng thì cùng liên hệ trực tiếp hoặc gián tiếp ựến hàm lượng cốt liệu, dù sao thì cũng phải làm cho bê tông rắn chắc tốt trong mọi trường hợp.
Có rất nhiều tắnh chất vật lý của cốt liệu ảnh hưởng ựến từ biến của bê tông. Mô ựun ựàn hồi của cốt liệu chắc chắc là một nhân tố quan trọng nhất. Mơ đun đàn hồi của cốt liệu càng tăng thì từ biến của vữa ximăng càng giảm; điều này là chắc chắn theo hệ số α trên ựâỵ
Trong các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng ựá vơi tạo ra bê tơng có trị số từ biến nhỏ nhất (xem hình 7.7.)
Hình 7.8. Quan hệ giữa từ biến và tỷ lệ N/X
độ rỗng của cốt liệu cũng ảnh hưởng đến từ biến của bê tơng nhưng vì cốt liệu có độ rỗng lớn nói chung thì có mơ đun đàn hồi thấp, do đó độ rỗng khơng phải là nhân tố ựộc lập ảnh hưởng ựến từ biến. Mặt khác có thể thấy rằng độ rỗng của cốt liệu và thậm chắ độ hút nước của nó đóng vai trị trực tiếp lưu chuyển lượng nước trong bê tông; sự lưu chuyển lượng nước này có thể ảnh hưởng ựến từ biến trong ựiều kiện sản xuất dẫn ựến sự phát triển của từ biến khơ. điều này có thể giải thắch việc từ biến ở giai ựoạn đầu rất lớn trong bêtơng sử dụng cốt liệu nhẹ thi cơng trong điều kiện khơ ráọ
Bởi vì cốt liệu có sự thay ựổi rất lớn về thành phần khoáng vật và thạch học, do đó khơng thể tuyên bố chung về mức ựộ từ biến của bê tơng có sử dụng các loại cốt liệu khác nhaụ Tuy nhiên số liệu thực nghiệm ựược coi là rất quan trọng: sau 20 năm giữ ở ựộ ẩm tương ựối 50% bêtông sử dụng cốt liệu sa thạch sẽ có từ biến gấp hai lần so với từ biến của bê tông sử dụng cốt liệu đá vơị Cơng thức liên hệ về sự khác biệt giữa biến dạng do từ biến của bê tông dùng các loại cốt liệu khác nhau đã được tìm ra bởi Rusch Sau 18 tháng dưới tác dụng của tải trọng và ựộ ẩm tương ựối 65%, từ biến tối ựa lớn gấp 5 lần giá trị tối thiểu, cốt liệu có từ biến tăng dần ựược sắp xếp như sau: ựá bazan; ựá thạch anh; sỏi; ựá granit; sa thạch.
Khơng có sự khác nhau cơ bản về tắnh chất của từ biến của cốt liệu trung bình và cốt liệu nhẹ, từ biến lớn của bê tơng dùng cốt liệu nhẹ chỉ cho biết mơđun đàn hồi của cốt liệu đó sẽ nhỏ. Sự biến ựổi của từ biến của bê tông dùng cốt liệu nhẹ sẽ giảm dần theo thời gian chậm hơn so với bê tơng dùng cốt liệu trung bình. Quy tắc chung là, có thể nói từ biến của bê tơng trong kết cấu dùng cốt liệu nhẹ chất lượng cao sấp xỉ so với bê tông dùng cốt liệu trung bình. (Trong mọi so sánh cần biết rằng, hàm lượng cốt liệu có sự khác biệt lớn giữa bê tơng thường và bê tơng nhẹ). Hơn nữa bởi vì biến dạng đàn hồi của bê tông sử dụng cốt liệu nhẹ thường lớn hơn so với bê tông thường, tỉ số của từ biến so với biến dạng đàn hồi của bê tơng dùng cốt liệu nhẹ thì nhỏ hơn.