Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng của bê tông bao gồm một ựoạn thẳng và một ựường cong. Trong khi nén thỉnh thoảng có một độ vồng nhỏ của ựường cong quan hệ kể từ khi gia tải, do sự khép lại vết nứt co ngót nhỏ đã xuất hiện trước đó. Biểu ựồ mô tả quan hệ ứng suất biến dạng của các mẫu bê tơng trong q trình tăng tải và giảm tải khi nén hoặc kéo cho ựến ứng suất trước khi phá hoại ựược mơ tải trong hình 7.1.
Hình 7.1. Biểu đồ mơ tả quan hệ ứng suất biến dạng
Mơđun đàn hồi Young, nói một cách chắnh xác được ứng dụng trong ựoạn thẳng của ựường cong quan hệ, thể hiện như tiếp tuyến của ựường cong tại gốc. đây gọi là mơđun đàn hồi ban đầu nhưng ý nghĩa thực tiễn của nó khơng caọ Nó có thể xác định bất kỳ ựiểm nào trên ựường cong quan hệ. Mơđun này chỉ ứng dụng trong một ựoạn thay ựổi rất nhỏ của tải trọng ở mức tải trọng ựang xét.
Mức ảnh hưởng biến dạng quan sát ựược và ựường cong quan hệ ứng suất - biến dạng phụ thuộc một phần vào tốc ựộ tăng ứng suất. Khi mà tải trọng tăng nhanh có thể nói < 0.01s thì biến dạng thu được giảm ựi ựáng kể và ựộ cong của ựường cong ứng suất biến dạng trở nên rất nhỏ. Khi tăng thời gian tác dụng tải trọng từ 8s - 2phút thì có thể làm tăng biến dạng đến 15%. Nhưng nếu như tăng chậm tải trọng từ 2ọ10 phút thậm chắ 20 phút, thời gian thắ nghiệm thơng thường của các máy thử thơng dụng, thì mức độ tăng biến dạng rất nhỏ.
Mức ựộ tăng của biến dạng khi chịu tác dụng tải trọng hoặc một phần tải trọng phụ thuộc từ biến của bê tông. Sự phụ thuộc của biến dạng tức thời vào tốc ựộ tăng tải làm cho khó có thể phân chia giữa biến dạng ựàn hồi và biến dạng từ biến. để phù hợp với ý nghĩa thực tiễn, một sự phân biệt mang tắnh qui ước đã được đề nghị: Biến dạng
trong q trình tác dụng của tải trọng được gọi là biến dạng ựàn hồi và biến dạng xuất hiện sau ựược gọi là từ biến.
Mô ựun ựàn hồi ở ựây thoả mãn yêu cầu trên là mơđun đàn hồi cát tuyến, hay cịn được biết đến như mơ đun dây cung. Mơđun cát tuyến gọi là mơđun đàn hồi tĩnh bởi vì nó ựược xác ựịnh từ mối quan hệ ứng suất biến dạng thực nghiệm trên thắ nghiệm mẫu hình trụ khác vớắ mơ đun đàn hồi động được xác định theo các thắ nghiệm động học.
Do mơ đun cát tuyến giảm cùng với sự tăng ứng suất, vì vậy cần phải qui ựịnh trị số ứng suất mà tại đó xác định mơ ựun ựàn hồị để so sánh giá trị lớn nhất ứng suất (ựể xác ựịnh E) ựược lựa chọn 1 tỷ lệ nhất ựịnh của ứng suất cực hạn. Trị số này là 33% ứng suất và 40% trong ASTM C469-94. để khử từ biến cũng như ổn ựịnh của máy ựo, tối thiểu là 2 chu kỳ gia tải trước cho ựến giá trị lớn nhất ( hình 7.2.).
Hình 7.2. Trình tự gia tải khi thắ nghiệm bê tơng chất lượng cao
Giá trị nhỏ nhất xác ựịnh theo BS1881 phần 121:193 là 0.5 Mpạ ASTM C469- 94 qui ựịnh giá trị nhỏ của biến dạng
đường cong ứng suất biến dạng ở lần ựặt tải thứ ba hay thứ tư cho ựộ cong bé nhất. Quá trình trộn mẫu thắ nghiệm cũng có ảnh hưởng đến biểu ựồ ứng suất biến dạng. Nếu quan sát hai thành phần của bê tơng, gồm chất kết dắnh rắn trong nước và cốt liệu, khi cho riêng rẽ từng loại chịu tải, cho ta quan hệ ứng suất biến dạng tuyến tắnh. Mặc dầu có thể đối với chất kết dắnh có thể có một phần nhỏ phi tuyến trong mối quan hệ nàỵ
Lý do mà ựường cong quan hệ của vật liệu hồn hợp BTCT nằm trong ranh giới giữa chất kết dắnh xi măng và cốt liệụ Sự phát triển các vết vi nứt xảy ra tại bề mặt phân cách quá trình phát triển vết nứt nhỏ ựược theo dõi bằng các tia X-Quang.
Sư phát triển các vết vi nứt có nghĩa là: Năng lượng biến dạng tắch tải được chuyển thành năng lượng bề mặt của vết nứt mớị Bởi vì vết nứt phát triển khi chịu tác dụng của tải trọng tại các mặt phân cách tạo ra nhiều mấp mơ.
Ở đó có sự phát triển ứng suất cục bộ và ựộ lớn của biến dạng bị giảm trong vùng chống lại ảnh hưởng tải trọng tác dụng vì thế ứng suất cục bộ lớn hơn ứng suất danh nghĩa trên toàn bộ mặt cắt mẫu thử.
Sự thay đổi đây có nghĩa là biến dạng tăng tốc ựộ nhanh hơn so với ứng suất quy ước, vì vậy mà ựường cong quan hệ ứng suất biến dạng tiếp tục cong lên xuất hiện trạng thái giả dẻọ
Khi ứng suất tiếp tục tăng lên ựạt 70% của cường ựộ cực hạn, vết nứt của vữa (do sự phát triển vết nứt mặt tiếp xúc) phát triển và ựường cong ứng suất biến dạng bị uốn cong nhanh hơn.
Sự phát triển của hệ thống vết nứt liên tục làm giảm trị số của tải trọng tác dụng và hiển nhiên nó sẽ đạt giá trị cực hạn. Tại ựó là ựỉnh của ựường cong ứng suất biến dạng. Nếu thiết bị thắ nghiệm cho phép làm giảm giá trị của tải trọng tác dụng thì biến dạng cũng tiếp tục tăng cùng với sự giảm của ứng suất danh nghĩạ đoạn sau khi ựạt tới cường ựộ cực hạn ựường cong quan hệ chỉ ra bién dạng dẻo của bê tông. Tuy nhiên phần giảm xuống quan sát được của bê tơng khơng phải là một thuộc tắnh của vật liệu mà là ảnh hưởng điều kiện thắ nghiệm. Các yếu tố ảnh hưởng chắnh là thay đổi khả năng của máy thắ nghiệm trong mối quan hệ cùng ựộ cứng của mẫu thử và tỷ lệ của ứng suất.
Có thể phải chú ý rằng, nếu ựường cong quan hệ của ứng suất biến dạng kết thúc ựột ngột tại đỉnh thì vật liệu bê tơng có thể coi là vật liệu giịn. độ dốc ắt hơn ở phắa bên giảm của ựường cong ứng xuất biến dạng mềm hơn với ứng xử của nó. Nếu ựộ dốc vượt qua đỉnh 0 thì vật liệu hồn tồn dẻo (hình 7.3.).
Hình 7.3. Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng của bê tơng
Trong việc thiết kế kết cấu BTCT tồn bộ ựường cong ứng suất biến dạng, thường là lý tưởng hố, phải được đề cập tớị Với lý do này ứng xử của bê tơng đặc biệt là bê tơng có cường độ rất caọ Vì vậy bê tơng này phát triển vết nứt nhỏ hơn bê tông thường trong suốt q trình đặt tải, do kết quả của phần tăng của ựường cong ứng suất biến dạng là dốc hơn và thẳng hơn tới ứng suất tới hạn. Phần giảm của ựường cong ựối bê tơng chất lượng cao cũng rất dốc vì thế mà bê tơng chất lượng cao giịn hơn so
với bê tông thường. Do vậy sự phá huỷ cục bộ trong bê tông chất lượng cao trong thắ nghiệm nén ựúng tâm dễ xảy rạ