Chương 3. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA TRO BAY ĐẾN VẾT NỨT BÊ TÔNG SỚM TUỔI
3.1. Thiết kế mẫu thí nghiệm
3.1.2. Chương trình thí nghiệm
Hiện tượng nứt của bê tông ở độ tuổi sớm trước trong và sau khi bê tông khô cứng xảy ra rất phổ biến, nó mang đến hậu quả là giảm chất lượng, giảm độ bền công trình, chi phí xử lý rất tốn kém. Hiện tượng nứt của bê tông non là ứng xử cơ học của vật liệu do sự giảm thể tích và do sự dịch chuyển của các pha khi bê tông không còn tính dẻo. Nguyên nhân của hiện tượng này là do: co ngót hóa học, co ngót dẻo, co ngót khô, biến dạng nhiệt và nứt do hiện tượng phân tầng và tách nước. Trong phần này chương trình thực nghiệm được thực hiện trên hai mẫu có và không có tro bay sử dụng thiết bị RING-TEST để xác định thời điểm gây nứt của bê tông.
a. Thiết bị thí nghiệm
Các thiết bị thí nghiệm chính gồm: Thiết bị RING TEST - DUT; Thiết bị chuyển đổi tín hiệu Data Logger NI 9237; thiết bị kết nối và truyền tín hiệu USB NI 9162; thiết bị thu nhận tín hiệu cảm biến microstrain, thiết bị thu tín hiệu dựa vào áp lực do co ngót gây ra và máy tính đã được thiết lập chương trình lập trình để mô phỏng tín hiệu thu thập được. Ngoài ra, còn một số dụng cụ phục vụ cho việc trộn bê tông như Hình 3.3.
a. Máy trộn bê tông dung tích 35 lít b. Cân điện tử 15kg, dụng cụ ống đong
c. Bộ côn đo độ xòe d. Thiết bị RING TEST
Hình 3.3. Các thiết bị sử dụng cho thí nghiệm
* Thiết bị đo nứt RING-TEST
Sơ đồ thiết kế thiết bị thí nghiệm được thể hiện như ở Hình 3.4. Thiết bị gồm hai vòng đồng tâm đặt trên tấm đáy nhẵn: vòng trong bằng thép có đường kính ngoài 330
± 3 mm, dày 12.5 ± 0.13 mm và độ nhẵn mặt ngoài đạt 1.6 àm; vũng ngoài cú đường kính trong 406 ± 3 mm. Ở mặt trong của vòng trong được gắn bốn cảm biến đo độ căng KFGS-5-120-C1-11 (Hình 3.4).
Số liệu của thí nghiệm được đo bằng thiết bị thu nhận dữ liệu NI9237 kết nối với máy tính thông qua cổng giao tiếp NI USB9162; để thu thập số liệu một cách tự động và liên lục với tần suất đo thay đổi theo yêu cầu, tác giả đã xây dựng chương trình trên nền ngôn ngữ lập trình LabVIEW, giao diện của phần mềm được mô tả Hình 2.14.
Thiết bị thí nghiệm trong nghiên cứu này là RING TEST - DUT (Ring Test – Danang University of Science and Technology), thiết bị RING TEST-DUT thực tế Hình 2.12.
Hình 3.4. Dán cảm biến đo biến dạng vào mặt trong vòng thép
: Máy tính, : Data Logger, : Cảm biến microstrain, :Mẫu đo bê tông, :Tấm đế sắt không
thấm nước,:Vòng tròn trong ,:Vòng tròn ngoài,
:Chốt bu lông
Hình 3.5. Sơ đồ thiết kế thiết bị thí nghiệm
Hình 3.6. Giao diện phần mềm thu thập xử lý số liệu của thiết bị RING
TEST-DUT
Nguyên lý hoạt động của thiết bị RING TEST-DUT có thể mô tả như sau: cho một mẫu vữa bê tông mới trộn vào một khuôn tròn xung quanh một vòng thép để đúc thành khối vòng, áp lực nén phát triển trong vòng thép gây ra bởi sự co rút bị hạn chế của vữa bê tông được đo đến thời điểm nứt. Nứt mẫu thử được chỉ định bằng sự giảm đột ngột áp lực nén trong vòng thép, độ tuổi nứt và tốc độ phát triển ứng suất kéo trong mẫu thử là các chỉ số về khả năng chống chịu nứt của vật liệu dưới sự co ngót hóa học.
b. Trình tự thí nghiệm
- Trộn bê tông: Quy trình và các điều kiện trộn mẫu tuân theo tiêu chuẩn TCVN 6017-2015. Thí nghiệm được thực hiện cho bê tông tự lèn M600. Cấp phối dùng cho 1m3 bê tông thí nghiệm cho trong Bảng 2.14 và Bảng 2.15.
- Rót bê tông vào giữa hai vòng thép;
Hình 3.7. Chế tạo mẫu thí nghiệm
- Lắp đặt thiết bị kết nối máy tính, đo áp lực do co ngót tự sinh tác dụng lên vòng tròn trong bằng cảm biến microstrain;
Hình 3.8. Sơ đồ bố trí thí nghiệm đo biến dạng bê tông
- Thu thập số liệu: Thu thập số liệu thông qua cảm biến microstrain, bộ truyền và chuyển đổi tín hiệu NI 9237, USB NI9162 kết nối với máy tính chạy trên giao diện lập trình LabVIEW (Hình 3.8). Số liệu được tự động thu thập tùy vào sự thiết lập thời gian lấy mẫu trong chương trình của người lập trình. Việc thu thập số liệu được thiến hành liên tục cho đến khi mẫu bị nứt hoặc đến giới hạn co ngót tự sinh. Trong thí nghiệm này quá trình thu thập dữ liệu của thí nghiệm thực hiện trong vòng 100 giờ
liên tục tương ứng 4 ngày 4 giờ, với tần suất lấy mẫu 30 phút một lần nên ta được 201 lần lấy mẫu;
Quá trình thí nghiệm được thực hiện trong phòng thí nghiệm chuẩn với nhiệt độ trung bình là 25°C.
c. Kết quả thí nghiệm
Xu hướng phát triển nứt trong quá trình thí nghiệm: khoảng 2 giờ đầu tiên khi đổ xong bê tông tông ứng suất trong mẫu tăng chưa đáng kể vì thời điểm này là thời điểm ngủ của bê tông nên độ nứt vẫn còn khá nhỏ do vậy đường biểu đồ vẫn còn đi ngang;
Sau đó bê tông bắt đầu quá trình Hydrat hóa và bắt đầu ngưng kết khi đó thì hiện tượng co ngót bắt đầu xuất hiện vì vậy đã gây ra nứt trong bê tông cho nên đường biểu đồ cũng đi xuống rất mạnh; Khi đã đạt đến độ nứt cực đại thì bê tông cũng kết thúc quá trình ngưng kết và bắt đầu hình thành cường độ cho nên khi đó ứng suất trong bê tông giảm dần theo thời gian vì vậy mà đường biểu đồ có bước nhảy rất mạnh.
Hình 3.9. Kết quả thí nghiệm Ring test của Mẫu bê tông không có tro bay
Hình 3.10. Kết quả thí nghiệm Ring test của Mẫu bê tông có tro bay
Hình 3.11. So sánh kết quả thí nghiệm ring test giữa mẫu không và có tro bay Kết quả thí nghiệm cho thấy, với mẫu có tro bay biến dạng của bê tông nhỏ hơn so với mẫu không có tro bay trong cùng một thời điểm, và biến dạng nứt của mẫu có tro bay kéo dài hơn so với mẫu có tro bay 1,5 ngày. Điều này có thể hiểu do sự có mặt của tro bay nên làm giảm hàm lượng xi măng sử dụng, do đó làm giảm biến dạng nhiệt do thuyết hóa xi măng gây ra nên thời điểm xuất hiện vết nứt chậm hơn.