- Yêu cầu cao hơn; giám sát chặt chẽ hơn
d) Sử dụng cốt sợi phân tán
2.4. Các biện pháp cải thiện tính chất cơ lý của BTK chịu lực
Trong BTK, c−ờng độ cốt liệu thấp hơn c−ờng độ vữa do đó c−ờng độ bê tông phụ thuộc chủ yếu vào c−ờng độ nền vữạ Muốn tăng c−òng độ của BTK thì phải thực hiện các chế độ công nghệ để tăng c−ờng độ của nền vữạ Tuy nhiên với mỗi loại CLR nhất định, có một giới hạn của c−ờng độ bê tông mà nếu ta tăng c−ờng độ vữa lớn hơn c−ờng độ giới hạn đó thì c−ờng độ BTCLR cũng tăng không đáng kể. Nếu tăng c−ờng độ của CLR thì c−ờng độ giới hạn của bê tông (còn gọi là điểm bão hoμ c−ờng độ) cũng tăng theo, và giá trị này phụ thuộc vào chất l−ợng của cốt liệụ
Chandra và Berntsson [52] đã mô tả quan hệ giữa c−ờng độ nén của BTK với c−ờng độ và mật độ thể tích của CLR, c−ờng độ và phần thể tích của nền vữa bằng ph−ơng trình 2.6, 2.7 và 2.8 [52].
log Rb = . log Rclr + (1- ). log Rv (2.6)
Rclr = ạ10b./1000 (2.7)
Rv = Ạ 10-B. N/B (2.8)
Trong đó: Rb, Rclr, Rv t−ơng ứng là c−ờng độ của BT, của CLR và của vữa; a và b là các hệ số phụ thuộc loại và chất l−ợng cốt liệu; - khối l−ợng thể tích hạt của CLR; A và B là hệ số thực nghiệm và phụ thuộc giá trị N/B: khi 0,80>N/B > 0,30 thì A = 140, B = 0,87; khi 0,20 < N/B < 0,25 thì A = 160, B = 0,87 [52]. Nh− vậy, muốn tăng c−ờng độ BTCLR, ngoài việc tăng c−ờng độ vữa (sử dụng xi măng mác cao; giảm tỷ lệ N/CKD) ta phải tăng đồng thời c−ờng độ của CLR (bằng cách giảm kích th−ớc hạt hoặc chọn loại CLR mác cao hơn).
Khác với bê tông nặng, đối với BTCLR nói chung, rất khó xác lập một quan hệ t−ờng minh ảnh h−ởng của tỷ lệ N/X đến c−ờng độ của bê tông. L−ợng dùng chất kết dính ảnh h−ởng đến c−ờng độ bê tông rõ rệt hơn so với tỷ lệ N/X [37], [56]. Việc sử dụng xi măng pooclăng kết hợp với một số loại phụ gia hoạt tính nh− silicafume, tro bay, xỉ kò cao nghiền mịn ... đã ảnh h−ởng đến tính công tác và sự phát triển c−ờng độ của bê tông. Theo Chandra và Berntsson [52], với cấp phối nh− nhau, khi thay thế xi măng bằng 30% xỉ nghiền mịn, c−ờng độ của bê tông dùng cốt liệu sét nung nở phồng LecaTM ở các tuổi 1 ngày, 7 ngày đạt 14%, 41% c−ờng độ tuổi 28 ngày và t−ơng ứng với 27%, 43%, 90% so với c−ờng độ của bê tông 100% xi măng pooclăng. Tuy nhiên, khi thay thế 30% xi măng bằng tro bay, c−ờng độ bê tông không suy giảm. Cũng theo các tác giả này, với bê tông nhẹ cùng một loại cốt liệu và tổng l−ợng chất kết dính nh− nhau có mặt 30% phụ gia khoáng, mô đun đàn hồi của chúng đều cao hơn khoảng 10 đến 15% so với bê tông sử dụng 100% xi măng pooclăng.
Khi BTCLR và BT nặng có cùng c−ờng độ nén, do c−ờng độ của nền vữa trong BTCLR cao hơn nền vữa trong BT nặng, hơn nữa lực liên kết giữa nền xi măng và CLR với bề mặt có nhiều lỗ rỗng hở th−ờng cao hơn lực liên kết của nó với cốt liệu đặc có bề mặt đặc chắc, nên c−ờng độ chịu kéo của BTCLR th−ờng cao hơn BT nặng.
Mô đun đàn hồi của bê tông phụ thuộc mô đun đàn hồi của nền vữa, mô đun đàn hồi cốt liệu và sự liên kết của nền và cốt. Tính t−ơng hợp đàn hồi của pha nền và cốt ảnh h−ởng lớn đến sự xuất hiện vết nứt trong bê tông khi chịu tải trọng [78]. Nếu coi BTCLR là vật liệu composit hai pha: nền vữa xi măng và cốt liệu rỗng, thì có thể mô tả mô đun đàn hồi E của bê tông theo quy tắc cộng [82]:
Eđ = v.Ev+..Eh = v.Ev+(1-v)..Eh (2.9) Trong đó:
v và Ev t−ơng ứng là phần thể tích và mô đun đàn hồi của nền vữa;
0< 1 là hệ số phụ thuộc liên kết giữa nền vữa và CLR (khi liên kết là hoàn hảo thì = 1);
là mật độ thể tích của CLR trong HHBT, (m3/m3).
Mô đun đàn hồi của KRZ thấp hơn nhiều so với cốt liệu nặng thông th−ờng (cốt liệu từ quartz: 60.000; từ đá vôi: 80.000; từ đá bazan: 100.000 MPa). Mô đun đàn hồi của nền vữa, phụ thuộc tỷ lệ N/CKD, mác xi măng, tỷ lệ Cát/CKD, tính chất của cát và hàm l−ợng bọt khí, giao động trong khoảng 12.000 26.000 MPạ Nh− vậy, độ lệch về mô đun đàn hồi giữa nền và cốt trong BTK ít hơn so với trong bê tông nặng cốt liệu đặc chắc. Do đó, trong BTK, tính biến dạng đồng thời giữa nền và cốt sẽ tốt hơn, điểm xuất hiện vết nứt đầu tiên (trên đ−ờng cong quan hệ ứng suất – biến dạng) gần với điểm tới hạn phá huỷ hơn so với bê tông nặng. [52]
Khi chế tạo bê tông th−ờng, yêu cầu về khối l−ợng thể tích không đ−ợc đặt ra một cách khắt khe nh− đối với bê tông nhẹ. Đối với BTCLR, khối l−ợng thể tích là một trong những tính chất cơ lí đ−ợc quan tâm hàng đầụ Khối l−ợng thể tích của BTK có thể đ−ợc xác định theo công thức 2.10 [21].
dr = vbk = vk. + vv.(1 - ) (2.10) Trong đó:
vk, vv là khối l−ợng thể tích cốt liệu keramzit và khối l−ợng thể tích vữa ở trạng thái khô, (kg/m3).
Từ công thức (2.10) suy ra, muốn giảm khối l−ợng thể tích của BTK thì cần giảm vk (bằng cách dùng cốt liệu có Dmax lớn hoặc cốt liệu có phẩm chất tốt) hoặc giảm vv (bằng cách dùng vữa nhẹ) hoặc tăng mật độ thể tích cốt liệu . Tuy nhiên, khi tăng nghĩa là làm giảm t−ơng ứng thể tích phần vữa trong bê tông, thì cũng làm giảm c−ờng độ và mô đun đàn hồi của nó. Ngoài ra, để giảm khối l−ợng thể tích của BTK ta còn có thể sử dụng một số ph−ơng khác nh−: chọn tỉ lệ phối hợp hợp lí giữa các cấp hạt, giảm khối l−ợng thể tích phần vữa nhờ sử dụng cát nhẹ, sử dụng ximăng mác cao, tạo rỗng cho vữa…
Chú ý rằng trong các công thức mô tả c−ờng độ và mô đun đàn hồi của BTK nêu trên không xét đến sự biến đổi của chế độ công nghệ trong quá trình chế tạo
nh− quy trình trộn, chế độ lèn chặt và bảo d−ỡng, điều kiện môi tr−ờng, vv... Chế độ bảo d−ỡng và điệu kiện môi tr−ờng tác động mạnh mẽ đến sự hình thành cấu trúc của bê tông, ảnh h−ởng trực tiếp đến tính chất cơ lý và độ bền của sản phẩm. Những vấn đề này đ−ợc bàn luận trong các mục 2.5, 2.6 và 2.7.