CHƯƠNG 3. ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG SỬ DỤNG CÁT NGHIỀN TRONG CÔNG TRÌNH CẦU. HIỆU QUẢ KINH TẾ
3.3. Mô đun đàn hồi của bê tông
3.3.1. Quá trình thực hiện:
Quá trình thí nghiệm mô đun đàn hồi của bê tông tuân theo ASTM C469:94 Đề tài đƣợc tiến hành với 10 tổ mẫu của cấp phối C30 với các tĩ lệ CS/CN đã thay thế, 04 tổ mẫu lựa chọn của cấp phối C40 là: C40_100S/0N, C40_30S/70N và 04 tổ mẫu lựa chọn của cấp phối C50 là: C50_100S/0N, C50_30S/70N. Từ kết quả thí nghiệm sẽ tiến hành xử lý số liệu theo quy trình ASTM C469:94 và tính toán kết quả mô đun đàn hồi dựa vào công thức tính toán trong TCVN 11823-5:2017: “Thiết kế cầu đường bộ - phần 5: Kết cấu bê tông”.
DUT.LRCC
Hình 3.11. Thí nghiệm mô đun đàn hồi của mẫu 3.3.2. Xử lý và tính toán kết quả:
3.3.2.1. Tính toán giá trị thí nghiệm mô đun đàn hồi theo phương pháp thử ASTM C469:94 [21]
Mô đun đàn hồi của mẫu bê tông hình trụ đƣợc tính theo công thức:
Ec = (f2 – f1) / (ɛ2 - ɛ1) Trong đó:
+ f1: giá trị ứng suất tại thời điểm biến dạng cấp ban đầu ɛ1
+ f2: giá trị ứng suất trong khoảng 40%*f‟c, (f‟c: ứng suất phá hủy mẫu).
+ ɛ1: biến dạng cấp ban đầu. ɛ1=0,00005 + ɛ2: biến dạng sinh ra bởi f2
Giá trị f1, f2 tương ứng bằng tải trọng tác dụng/diện tích chịu lực của mẫu, P1/Fmẫu, P2/Fmẫu ;ɛ1, ɛ2 tương ứng bằng chuyển vị trong khoảng đo/khoảng cách đo.
Kết quả xử lý số liệu đƣợc thống kê theo bảng sau:
DUT.LRCC
Bảng 3.7. Kết quả thí nghiệm mô đun đàn hồi của bê tông Ký hiệu
tổ mẫu
Cường độ (f'c) tổ mẫu bê tông cùng loại
Modyl đàn hồi (E), của tổ mẫu
C30_100S/0N 41.3 36,061
C30_30S/70N 40.7 35,124
C30_50S/50N 42.8 36,202
C30_30S/70N 43.5 36,065
C30_0S/100N 44.5 36,182
C40_100S/0N 51.7 39,034
C40_30S/70N 48.3 38,260
C50_100S/0N 56.4 40,275
C50_30S/70N 53.1 39,497
3.3.2.2. Tính toán giá trị mô đun đàn hồi theo TCVN 11823-5:2017 và cường độ chịu nén của mẫu thử:
Theo TCVN 11823-5:2017 [5]: Khi không có các số liệu đo, mô đun đàn hồi, Ec, của các loại bê tông có tỷ trọng trong khoảng từ 1440 đến 2500 kg/m3 và cường độ nén đến 105 MPa có thể lấy nhƣ sau:
Ec = 0,0017*K1*Wc2*f‟c0,33 Trong đó:
K1: Hệ số hiệu chỉnh nguồn cốt liệu đƣợc lấy bằng 1,0 trừ khi đƣợc xác định bằng các thí nghiệm cơ lý, và đƣợc phê duyệt bởi cơ quan có thẩm quyền
Wc: tỷ trọng của bê tông (kg/m3); theo Bảng 6, Phần 3 bộ tiêu chuẩn TCVN 11823:2017; vớif'c ≤ 35MPa, Wc = 2320; với 35 < f'c ≤ 105MPa, Wc = 2240 + 2,29*f'c
f‟c: cường độ nén quy định của bê tông (MPa) Kết quả tính toán đƣợc thống kê theo bảng sau:
DUT.LRCC
Bảng 3.8. Bảng giá trị mô đun đàn hồi tính theo TCVN 11823-5:2017
Kí hiệu cấp phối
Theo TCVN 11823-5-2017 Hệ số
hiệu chỉnh nguồn
cốt liệu. K1
Cường độ 28 ngày, f'c
Tỷ trọng của bê tông theo Bảng
6 - TCVN 11823-3-2017
Mô đun đàn hồi Ec
(Mpa)
(Mpa) (kg/m3) (Mpa)
C30_100S/0N 1.0 41.3 2334.6 31,632
C30_70S/30N 1.0 40.7 2333.2 31,443
C30_50S/50N 1.0 42.8 2338.0 32,101
C30_30S/70N 1.0 43.5 2339.6 32,318
C30_0S/100N 1.0 44.5 2341.9 32,625
C40_100S/0N 1.0 51.7 2358.4 34,764
C40_30S/70N 1.0 48.3 2350.6 33,768
C50_100S/0N 1.0 56.4 2369.2 36,104
C50_30S/70N 1.0 53.1 2361.6 35,168
3.3.2.3. Nhận xét kết quả thí nghiệm:
Bảng 3.9. Tổng hợp giá trị mô đun đàn hồi theo tính toán và thí nghiệm
Kí hiệu cấp phối
Cường độ 28 ngày, f'c
Mô đun đàn hồi Ec (Mpa) Theo TCVN 11823-
5-2017 Giá trị thí nghiệm
(Mpa) (Mpa) (Mpa)
C30_100S/0N 41.3 31,238 36,061
C30_70S/30N 40.7 31,088 35,124
C30_50S/50N 42.8 31,608 36,202
C30_30S/70N 43.5 31,778 36,065
C30_0S/100N 44.5 32,017 36,182
C40_100S/0N 51.7 34,764 39,034
C40_30S/70N 48.3 33,768 38,260
C50_100S/0N 56.4 36,104 40,275
C50_30S/70N 53.1 35,168 39,497
DUT.LRCC
Hình 3.12. Biểu đồ quan hệ giữa mô đun đàn hồi và tỷ lệ Cát sông/cát nghiền
Hình 3.13. Biểu đồ quan hệ giữa mô đun đàn hồi và cường độ chịu nén của bê tông C30
DUT.LRCC
Từ bảng 3.9 và hình 3.12 có thể thấy rằng việc dùng cát nghiền theo các tỷ lệ thay thế cát sông để chế tạo bê tông có giá trị mô đun đàn hồi tương đối đồng đều . So sánh giá trị mô đun đàn hồi giữa bê tông đƣợc thay thế bằng cát nghiền với và giá trị tính toán trên cơ sở lý thuyết cho thấy rằng bê tông sử dụng cát nghiền đảm bảo tính chất cơ lý về mô đun đàn hồi sử dụng trong kết cấu công trình Cầu bê tông.
Dựa vào bảng 3.9 và hình 3.13. Khi so sánh về mặt cường độ, các cấp phối đƣợc thay thế bằng các tỷ lệ cát nghiền so với cấp phối sử dụng 100% cát sông có giá trị mô đun đàn hồi nhỏ hơn. Nguyên nhân có thể do bản thân cát nghiền có bề mặt gồ ghề, hình dạng của một số hạt ở trạng thái thoi dẹt, trong khi đó cát sông có nguồn gốc tự nhiên, trạng thái hạt bị bào mòn nên có hình dạng tròn hơn. Cần có thêm những nghiên cứu về hình dạng hạt và các thí nghiệm so sánh tính chất của bê tông sử dụng cát nghiền đƣợc xử lý trực tiếp từ đá mạt và cát nghiền đƣợc sản xuất kết hợp quá trình vo viên.
- Giá trị mô đun đàn hồi thí nghiệm thực tế cao hơn so với giá trị tính toán lý thuyết, phù hợp với chất lƣợng bê tông dùng trong công trình cầu.