Công nghệ bê tông và bê tông đặc biệt phần 7 pdf

138
thuộc vào trình ñộ ứng suất. Trong suốt vòng ñời của kết cấu xây dựng phải quan tâm
ñến nhiều loại biến dạng. ðể xác ñịnh chúng cần tiến hành các thí nghiệm và tính toán
cụ thể. Chương này trình bày các cơ chế biến dạng, cách xác ñịnh và biện pháp công
nghệ ñể ñiều chỉnh biến dạng bê tông.
2. Mối quan hệ ứng suất biến dạng.
Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng của bê tông bao gồm một ñoạn thẳng và
một ñường cong. Trong khi nén thỉnh thoảng có một ñộ vồng nhỏ của ñường cong
quan hệ kể từ khi gia tải, do sự khép lại vết nứt co ngót nhỏ ñã xuất hiện trước ñó.
Biểu ñồ mô tả quan hệ ứng suất biến dạng của các mẫu bê tông trong quá trình tăng tải
và giảm tải khi nén hoặc kéo cho ñến ứng suất trước khi phá hoại ñược mô tải trong
hình 7.1.

Hình 7.1. Biểu ñồ mô tả quan hệ ứng suất biến dạng
Môñun ñàn hồi Young, nói một cách chính xác ñược ứng dụng trong ñoạn
thẳng của ñường cong quan hệ, thể hiện như tiếp tuyến của ñường cong tại gốc. ðây
gọi là môñun ñàn hồi ban ñầu nhưng ý nghĩa thực tiễn của nó không cao. Nó có thể
xác ñịnh bất kỳ ñiểm nào trên ñường cong quan hệ. Môñun này chỉ ứng dụng trong
một ñoạn thay ñổi rất nhỏ của tải trọng ở mức tải trọng ñang xét.
Mức ảnh hưởng biến dạng quan sát ñược và ñường cong quan hệ ứng suất -
biến dạng phụ thuộc một phần vào tốc ñộ tăng ứng suất. Khi mà tải trọng tăng nhanh
có thể nói < 0.01s thì biến dạng thu ñược giảm ñi ñáng kể và ñộ cong của ñường 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 ñến 15%. Nhưng nếu như tăng chậm tải trọng từ 2÷10
phút thậm chí 20 phút, thời gian thí nghiệm thông thường của các máy thử thông dụng,
thì mức ñộ tăng biến dạng rất nhỏ.
Mức ñộ 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 ñộ tăng tải
làm cho khó có thể phân chia giữa biến dạng ñàn hồi và biến dạng từ biến. ðể phù hợp
với ý nghĩa thực tiễn, một sự phân biệt mang tính qui ước ñã ñược ñề nghị: Biến dạng

139
trong quá trình tác dụng của tải trọng ñược gọi là biến dạng ñàn hồi và biến dạng xuất
hiện sau ñược gọi là từ biến.
Mô ñun ñàn hồi ở ñây thoả mãn yêu cầu trên là môñun ñàn hồi cát tuyến, hay
còn ñược biết ñến như mô ñun dây cung. Môñun cát tuyến gọi là môñun ñàn hồi tĩnh
bởi vì nó ñược xác ñịnh từ mối quan hệ ứng suất biến dạng thực nghiệm trên thí
nghiệm mẫu hình trụ khác vớí mô ñun ñàn hồi ñộng ñược xác ñịnh theo các thí nghiệm
ñộng học.
Do mô ñun cát tuyến giảm cùng với sự tăng ứng suất, vì vậy cần phải qui ñịnh
trị số ứng suất mà tại ñó xác ñịnh mô ñun ñàn hồi. ðể so sánh giá trị lớn nhất ứng suất
(ñể xác ñịnh E) ñược lựa chọn 1 tỷ lệ nhất ñịnh của ứng suất cực hạn. Trị số này là
33% ứng suất và 40% trong ASTM C469-94. ðể khử từ biến cũng như ổn ñịnh của
máy ño, tối thiểu là 2 chu kỳ gia tải trước cho ñến giá trị lớn nhất ( hình 7.2.).

Hình 7.2. Trình tự gia tải khi thí nghiệm bê tông chất lượng cao
Giá trị nhỏ nhất xác ñịnh theo BS1881 phần 121:193 là 0.5 Mpa. ASTM C469-
94 qui ñịnh giá trị nhỏ của biến dạng
ðường cong ứng suất biến dạng ở lần ñặt tải thứ ba hay thứ tư cho ñộ cong bé
nhất. Quá trình trộn mẫu thí nghiệm cũng có ảnh hưởng ñến biểu ñồ ứng suất biến
dạng. Nếu quan sát hai thành phần của bê tông, gồm chất kết dính rắn trong nước và
cốt liệu, khi cho riêng rẽ từng loại chịu tải, cho ta quan hệ ứng suất biến dạng tuyến
tính. Mặc dầu có thể ñối với chất kết dính có thể có một phần nhỏ phi tuyến trong mối
quan hệ này.
Lý do mà ñường cong quan hệ của vật liệu hồn hợp BTCT nằm trong ranh giới
giữa chất kết dính xi măng và cốt liệu. Sự phát triển các vết vi nứt xảy ra tại bề mặt
phân cách quá trình phát triển vết nứt nhỏ ñược theo dõi bằng các tia X-Quang.
Sư phát triển các vết vi nứt có nghĩa là: Năng lượng biến dạng tích tải ñược
chuyển thành năng lượng bề mặt của vết nứt mới. Bởi vì vết nứt phát triển khi chịu tác
dụng của tải trọng tại các mặt phân cách tạo ra nhiều mấp mô.

140
Ở ñó có sự phát triển ứng suất cục bộ và ñộ 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 ñổi ñây có nghĩa là biến dạng tăng tốc ñộ nhanh hơn so với ứng suất
quy ước, vì vậy mà ñường cong quan hệ ứng suất biến dạng tiếp tục cong lên xuất hiện
trạng thái giả dẻo.
Khi ứng suất tiếp tục tăng lên ñạt 70% của cường ñộ cực hạn, vết nứt của vữa (do
sự phát triển vết nứt mặt tiếp xúc) phát triển và ñường 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 ñạt giá trị cực hạn. Tại ñó là ñỉnh của ñường cong ứng suất biến dạng.
Nếu thiết bị thí 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 nghĩa. ðoạn sau khi ñạt
tới cường ñộ cực hạn ñường cong quan hệ chỉ ra bién dạng dẻo của bê tông. Tuy nhiên
phần giảm xuống quan sát ñược của bê tông không phải là một thuộc tính của vật liệu
mà là ảnh hưởng ñiều kiện thí nghiệm. Các yếu tố ảnh hưởng chính là thay ñổi khả
năng của máy thí nghiệm trong mối quan hệ cùng ñộ cứng của mẫu thử và tỷ lệ của
ứng suất.
Có thể phải chú ý rằng, nếu ñường cong quan hệ của ứng suất biến dạng kết thúc
ñột ngột tại ñỉnh thì vật liệu bê tông có thể coi là vật liệu giòn. ðộ dốc ít hơn ở phía
bên giảm của ñường cong ứng xuất biến dạng mềm hơn với ứng xử của nó. Nếu ñộ
dốc vượt qua ñỉnh 0 thì vật liệu hoàn toàn dẻo (hình 7.3.).

Hình 7.3. Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng của bê tông

Trong việc thiết kế kết cấu BTCT toàn bộ ñường cong ứng suất biến dạng, thường
là lý tưởng hoá, phải ñược ñề cập tới. Với lý do này ứng xử của bê tông ñặc biệt là bê
tông có cường ñộ rất cao. Vì vậy bê tông này phát triển vết nứt nhỏ hơn bê tông

thường trong suốt quá trình ñặt tải, do kết quả của phần tăng của ñường cong ứng suất
biến dạng là dốc hơn và thẳng hơn tới ứng suất tới hạn. Phần giảm của ñường cong
ñối bê tông chất lượng cao cũng rất dốc vì thế mà bê tông chất lượng cao giòn hơn so

141
với bê tông thường. Do vậy sự phá huỷ cục bộ trong bê tông chất lượng cao trong thí
nghiệm nén ñúng tâm dễ xảy ra.
3. Mô ñun ñàn hồi:
Khi tính toán những biến chuyển ñàn hồi tuyến tính của kết cấu bê tông ñều phải
chọn một giá trị của mô ñun ñàn hồi. Như vậy, môñun ñàn hồi chính là một ñặc tính
quan trọng, nó chỉ dẫn trực tiếp về ñộ cứng của kết cấu bê tông. Mô ñun ñàn hồi càng
lớn thì ñộ cứng kết cấu càng lớn và kết cấu càng ít bị biến dạng.
Mô ñun ñàn hồi của bê tông chất lượng cao lớn hơn so với bê tông thường, tuy
nhiên, mô ñun ñàn hồi chịu kéo tăng yếu hơn. Thật vậy, người ta có thể trông ñợi vào
những mô ñun cao hơn 20 ÷ 40% ñối với bê tông chất lượng cao tuỳ theo thành phần
của nó và bản chất của loại cốt liệu.
Mô ñun ñàn hồi của bê tông chịu ảnh hưởng lớn của các vật liệu thành phần và tỷ
lệ phối hợp các vật liệu. Việc tăng cường ñộ chịu nén kèm theo mô ñun ñàn hồi cũng
tăng, ñộ dốc của biểu ñồ σ~ε tăng lên. ðối với bê tông có khối lượng thể tích từ 1440
ñến 2320 kg/m
3
, và cường ñộ < 42MPa (6000psi) thì quan hệ giữa mô ñun ñàn hồi và
cường ñộ có thể biểu diễn theo công thức (ACI 318):
Ec = 33×w1.5×
c
'f
(psi)
với: w – khối lượng thể tích của bê tông (pcf)
hay E
c

= 0.0428×γ1.5×
c
'f
(MPa)
với: γ - khối lượng thể tích của bê tông (kg/m
3
)
ðối với bê tông có cường ñộ > 42MPa, tốc ñộ tăng mô ñun ñàn hồi chậm hơn. ACI
363 kiến nghị công thức quan hệ Ec ~ f'c cho bê tông chất lượng cao có:
Ec = (106 + 40000
c
'f
)×
5.1
145
w






(psi)
Ec = (3320
c
'f
+6895)×
5.1
2320







γ
(MPa)
Theo Shah và Ahmad thì công thức biểu diễn là:
Ec = w2.5(
c
'f
)0.65 (psi)
Ec = 0.189.γ2.5(
c
'f
)0.65 (MPa)
Cook kiến nghị công thức:
Ec = γ2.5(
c
'f
)0.315 (psi)
Ec = 0.0125.γ2.5(
c
'f
)0.315 (MPa)

142
Mô ñun ñàn hồi của bê tông chịu ảnh hưởng lớn của tính chất của cốt liệu thô. Cốt
liệu thô có mô ñun ñàn hồi lớn thì cho bê tông có mô ñun ñàn hồi lớn. Hình dạng và bề
mặt của hạt cốt liệu lớn cũng có ảnh hưởng ñến mô ñun ñàn hồi của bê tông.

Khi tốc ñộ biến dạng tăng thì kết quả mô ñun ñàn hồi cũng tăng. Trên cơ sở các kết
quả thực nghiệm ñối với bê tông có cường ñộ ñến 48 MPa, Shah và Ahmad kiến nghị
công thức xác ñịnh mô ñun ñàn hồi dưới khi tốc ñộ biến dạng nhanh như sau:
(Ec)ε’ = Ec[0.96 +0.38(logε/logεs)]
với ε’ là tốc ñộ biến dạng (µε/s).
Bê tông chất lượng cao ñược quan tâm cùng với mối quan hệ biến dạng ở các mức
ứng suất khác nhau. Nếu như ứng suất ñược ñề cập ñến, ví dụ ứng suất coi như một tỷ
lệ của cường ñộ tới hạn dựa vào tỷ số ứng suất/cường ñộ. Sau ñó có các khảo sát tiếp
theo. Khi cùng một tỷ số ứng suất/cường ñộ, bê tông cứng hơn thì biến dạng càng lơn
hơn.ở giá trị ứng suất tối ña, tương ứng với cường ñộ tới hạn, bê tông cường ñộ
100MPa, biến dạng dao ñộng khoảng 3.10-3 ñến 4.10-3 , bê tông cường ñộ 20MPa,
biến dạng khoảng 2.10-3. Tuy nhiên cùng ứng suất, bất chấp cường ñộ, bê tông cứng
hơn cho biến dạng thấp hơn ñiều ñó cho thấy rằng bê tông chất lượng cao có mô ñun
ñàn hồi cao hơn.
ðường cong ứng suất biến dạng khi kéo tương tự khi nén, nhưng máy thử ñặc
biệt cần thiết. Trong trường hợp kéo trực tiếp, sự phụ thuộc của các vết nứt phụ thuộc
không những sự giảm của vùng ứng suất chống lại và sự tăng việc phân bố các vết nứt.
Lý do này là nguyên nhân tại sao sự lệch hướng tuyến tính của mối quan hệ ứng
suất biến dạng trong khi kéo tỷ số ứng suất/cường ñộ ít hơn một ít trong khi nén.
4. Quan hệ giữa biến dạng và ứng suất khi kích lực 2 hướng
Kepfer trình bày các kết quả thí nghiệm về nén và kéo trên mẫu thử hình lập
phương khi bị kích lực 2 chiều. Trong ñó ta thấy rằng trị số cường ñộ nén lớn nhất khi
ñược kích lực 2 chiều biến ñổi theo quy luật giống như kích lực một chiều phụ thuộc
vào tỷ lệ của σ1/σ2. Chất lượng cao nhất ñạt ñược khi tỷ lệ này là 1/0.52, tăng khoảng
20% so với kích lực một chiều. Trị số biến dạng tối ña khoảng 0.003 (tương tự như trị
số khi kích lực một chiều) (hình 7.4.). Quan hệ giữa σ2/fc với biến dạng kéo nén ñược
trình bày trên (hình 7.5) cũng chứng tỏ quy luật biến ñổi của ứng suất và biến dạng của
bê tông khi kích lực 2 chiều cũng giống khi kích lực một chiều.

143

Hình 7.4. Quan hệ kéo nén trong bê tông ñược lập bởi Kepfer – 1973

Hình 7.5. Quan hệ giữa σ
2
/f
c
với biến dạng kéo nén
5. Từ biến của bê tông
5.1. Khái niệm về từ biến
Mối quan hệ giữa ứng suất và biến dạng là một hàm theo thời gian; dưới tác dụng
của tải trọng và do từ biến, biến dạng tăng dần theo thời gian. Từ biến dùng ñể xác
ñịnh sự tăng của biến dạng dưới tác dụng của ứng suất dài lâu. Biến dạng có thể tăng
gấp vài lần so với biến dạng ban ñầu, từ biến là rất quan trọng trong kết cấu.
Từ biến có thể ñược xem xét dưới góc ñộ khác: Nếu biến dạng phục hồi là biến
dạng tức thời của mẫu thử bê tông chịu ứng suất, từ biến sẽ làm giảm ứng suất theo
thời gian, nó ñược gọi là chùng ứng suất.

144
Dưới ñiều kiện tải trọng bình thường, biến dạng tức thời phụ thuộc vào tốc ñộ gia
tải và không chỉ phụ thuộc vào biến dạng ñàn hồi mà còn phụ thuộc vào từ biến. Rất
khó khăn ñể phân biệt giữa biến dạng ñàn hồi và từ biến sớm, nhưng ñiều này không
quan trọng trong thực tế bằng biến dạng tổng cộng gây ra bởi tải trọng. Bởi vì mô ñun
ñàn hồi của bê tông tăng theo tuổi, biến dạng ñàn hồi giảm dần và từ biến có thể coi là
biến dạng dư của biến dạng ñàn hồi tại thời ñiểm từ biến. Thông thường, mô ñun ñàn
hồi không ñược xác ñịnh tại các tuổi khác nhau, và từ biến ñược coi ñơn giản là sự
tăng biến dạng vượt quá biến dạng ñàn hồi ban ñầu. ðịnh nghĩa này không chính xác
theo lý thuyết lắm, nhưng không mang lại những sai sót lớn và ñược sử dụng rất thuận
lợi trong phân tích.
Hơn nữa, chúng ta coi từ biến của bê tông dưới những ñiều kiện như vậy không

có co ngót và nở. Nếu mẫu thí nghiệm mất nước trong khi chịu lực, thì từ biến và co
ngót ñược cộng vào; từ biến do ñó ñược tính toán là ñộ chênh giữa biến dạng theo thời
gian của mẫu thử chịu lực và co ngót của mẫu thử tương tự không chịu lực giữ trong
cùng ñiều kiện và cùng thời gian. ðiều này là một sự ñơn giản hoá nhưng co ngót và
từ biến không phải là hai hiện tượng ñộc lập với nhau mà có thể sử dụng phương pháp
cộng tác dụng ñược và thực tế từ biến làm tăng cường ñộ của co ngót. Trong trường
hợp có nhiều kết cấu thực, co ngót và từ biến xảy ra ñồng thời và quan ñiểm thực tế là
xem xét cả hai cùng một lúc là rất thuận lợi.
Vì lý do này và cũng vì một số lượng lớn số liệu về từ biến thu ñược do tác dụng
ñồng thời của từ biến và co ngót, sẽ nghiên cứu trong chương này ở hầu hết các phần
ñều coi từ biến là biến dạng vượt quá phần co ngót. Tuy nhiên lúc mà nhiều nguyên
tác cơ bản ñược thoả mãn, sẽ có sự phân biệt giữa từ biến của bê tông trong ñiều kiện
không thay ñổi ñộ ẩm trong môi trường xung quanh (từ biến cơ bản) và từ biến thêm
do mất nước (từ biến khô).
Nếu tải trọng lâu dài ñược loại bỏ, biến dạng sẽ giảm lập tức một phần bằng với
biến dạng ñàn hồi tại tuổi ñó, nói chung là thấp hơn so với biến dạng ñàn hồi. Tiếp
theo phục hồi tức thời, này là sự giảm dần dần biến dạng, gọi là phục hồi từ biến. Hình
dạng của ñường cong phục hồi từ biến gần giống như ñường cong từ biến, nhưng sự
phục hồi ñạt giá trị lớn nhất rất nhanh. Sự phục hồi của từ biến xảy ra không hoàn
toàn, và từ biến không phải là hiện tượng ñơn giản có thể phục hồi, do ñó tải trọng dài
hạn sẽ tạo ra biến dạng dư. Sự phục hồi từ biến là rất quan trọng trong việc ñoán trước
biến dạng của bê tông dưới tác dụng của ứng suất thay ñổi theo thời gian (Hình 7.6.) .

145

Hình 7.6. Biến dạng của bê tông theo thời gian với ứng suất 15 MPa
5.2. Các nhân tố vật liệu ảnh hưởng ñến từ biến
Trong hầu hết các nghiên cứu, từ biến ñã ñược nghiên cứu theo phương pháp
kinh nghiệm ñể xác ñịnh các tác ñộng ñến từ biến do các tính chất khác nhau của bê
tông. Sự khó khăn trong việc xử lý các số liệu thu ñược từ thành phần khác nhau của

bê tông, không thể thay ñổi một nhân tố mà không thay ñổi ít nhất một nhân tố khác.
Ví dụ tại một ñộ công tác cho trước hàm lượng từng thành phần và tỉ số nước/ximăng
thay ñổi cùng một lúc. Nhiều nhân tố ảnh hưởng ñến từ biến rất dễ nhận thấy.
Một số yếu tố ảnh hưởng này là do các tính chất bên trong của hỗn hợp, một số
yếu tố khác là do ñiều kiện bên ngoài. ðầu tiên, cần phải thấy rằng trong vữa ximăng
thuỷ hoá ñã có từ biến, vai trò của cốt liệu trong bê tông rất quan trọng ñối với biến
dạng; cốt liệu bình thường không liên quan ñến từ biến do ứng suất của bê tông. Tình
trạng này cũng tương tự như co ngót. Từ biến do vậy là một hàm số của thể tích vữa
ximăng trong bê tông, nhưng chúng có quan hệ không tuyến tính. Nếu từ biến của bê
tông ký hiệu là c, thể tích cốt liệu là g, thể tích vữa ximăng ñã thuỷ hóa là u thì chúng
có mối liên hệ:

ug1
1
c
c
p
−−
=
loglog
α

Trong ñó cp là từ biến của vữa ximăng dùng ñể chế tạo bê tông.

a
a
E
E
)21(21
)1(3

µµ
µ
α
−++
−
=

Trong ñó: µa là hệ số poisson của cốt liệu,
µ là hệ số poisson của vật liệu bao quanh (bê tông)
Ea mô ñun ñàn hồi của cốt liệu
E mô ñun ñàn hồi của vật liệu bao quanh

146
Mối liên hệ này ñúng với bê tông sử dụng cốt liệu cốt liệu bình thường và cốt
liệu nhẹ.
Mối liên hệ giữa từ biến của bê tông và thể tích của cốt liệu (thể tích của ximăng
không thuỷ hóa ñược bỏ qua). Có thể thấy rằng trong một số lượng lớn các hỗn hợp bê
tông thường gặp, sự biến ñổi của hàm lượng cốt liệu là rất nhỏ, nhưng nếu tăng thể tích
cốt liệu từ 65 ñến 75% có thể làm giảm từ biến ñi 10%
Loại cốt liệu, kích thước hạt lớn nhất, và hình dạng hạt cốt liệu cũng là một nhân
tố ảnh hưởng ñến từ biến. Tuy nhiên, ảnh hưởng của chúng thì cùng liên hệ trực tiếp
hoặc gián tiếp ñến hàm lượng cốt liệu, dù sao thì cũng phải làm cho bê tông rắn chắc
tốt trong mọi trường hợp.
Có rất nhiều tính chất vật lý của cốt liệu ảnh hưởng ñến từ biến của bê tông. Mô
ñun ñàn hồi của cốt liệu chắc chắc là một nhân tố quan trọng nhất. Mô ñun ñàn hồi của
cốt liệu càng tăng thì từ biến của vữa ximăng càng giảm; ñiều này là chắc chắn theo hệ
số α trên ñây.
Trong các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng ñá vôi tạo ra bê tông có trị số từ biến
nhỏ nhất (xem hình 7.7.)

Hình 7.7. Quan hệ giữa từ biến, thời gian và loại cốt liệu


147

Hình 7.8. Quan hệ giữa từ biến và tỷ lệ N/X
ðộ rỗng của cốt liệu cũng ảnh hưởng ñến từ biến của bê tông nhưng vì cốt liệu có
ñộ rỗng lớn nói chung thì có mô ñun ñàn hồi thấp, do ñó ñộ rỗng không phải là nhân tố
ñộc lập ảnh hưởng ñến từ biến. Mặt khác có thể thấy rằng ñộ rỗng của cốt liệu và thậm
chí ñộ hút nước của nó ñóng vai trò trực tiếp lưu chuyển lượng nước trong bê tông; sự
lưu chuyển lượng nước này có thể ảnh hưởng ñến từ biến trong ñiều kiện sản xuất dẫn
ñến sự phát triển của từ biến khô. ðiều này có thể giải thích việc từ biến ở giai ñoạn
ñầu rất lớn trong bêtông sử dụng cốt liệu nhẹ thi công trong ñiều kiện khô ráo.
Bởi vì cốt liệu có sự thay ñổi rất lớn về thành phần khoáng vật và thạch học, do
ñó không thể tuyên bố chung về mức ñộ từ biến của bê tông có sử dụng các loại cốt
liệu khác nhau. Tuy nhiên số liệu thực nghiệm ñược coi là rất quan trọng: sau 20 năm
giữ ở ñộ ẩm tương ñối 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 ñá vôi. Công thức liên hệ về sự khác biệt
giữa biến dạng do từ biến của bê tông dùng các loại cốt liệu khác nhau ñã ñược tìm ra
bởi Rusch Sau 18 tháng dưới tác dụng của tải trọng và ñộ ẩm tương ñối 65%, từ biến
tối ña lớn gấp 5 lần giá trị tối thiểu, cốt liệu có từ biến tăng dần ñược sắp xếp như sau:
ñá bazan; ñá thạch anh; sỏi; ñá granit; sa thạch.
Không có sự khác nhau cơ bản về tính chất của từ biến của cốt liệu trung bình và
cốt liệu nhẹ, từ biến lớn của bê tông dùng cốt liệu nhẹ chỉ cho biết môñun ñàn hồi của
cốt liệu ñó sẽ nhỏ. Sự biến ñổi của từ biến của bê tông dùng cốt liệu nhẹ sẽ giảm dần
theo thời gian chậm hơn so với bê tông dùng cốt liệu trung bình. Quy tắc chung là, có
thể nói từ biến của bê tông 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 tông thường và bê tông nhẹ). Hơn nữa bởi vì biến dạng ñàn
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 ñàn hồi của bê tông dùng cốt liệu nhẹ thì nhỏ hơn.

148

5.3. Ảnh hưởng của các tính chất cơ lý của ximăng
Loại xi măng ảnh hưởng ñến từ biến cũng như ảnh hưởng ñến cường ñộ của bê
tông khi có tải trọng tác dụng. Vì lý do này, mọi so sánh về từ biến của bê tông sử
dụng các loại xi măng khác nhau cần phải xem xét thêm ảnh hưởng của loại ximăng ñó
ñến cường ñộ của bê tông lúc ñạt tuổi chịu lực. Dựa vào nguyên tắc này, các loại xi
măng Portland và các loại xi măng nhiều nhôm khác ñều có từ biến giống nhau, nhưng
tốc ñộ tăng cường ñộ lại bị ảnh hưởng của một số yếu tố ñược chỉ ra dưới ñây.
ðộ mịn của hạt xi măng làm tăng cường ñộ ở tuổi sớm và do ñó cũng ảnh hưởng
ñến từ biến. Nó không hoàn toàn như vậy, tuy nhiên ñộ mịn là một nhân tố ảnh hưởng
ñến từ biến: các kết quả có thể trái ngược có thể là do ảnh hưởng trực tiếp của thạch
cao. Hạt xi măng càng mịn thì hàm lượng thạch cao phải càng lớn, do ñó nghiền lại xi
măng trong phòng thí nghiệm mà không bổ xung thêm thạch cao có thể gây ra sự biến
ñổi không hợp lý của ximăng, mà cụ thể là có thể làm tăng co ngót và từ biến. Với xi
măng cực mịn, có diện tích bề mặt riêng ñạt ñến 740kg/m
2
, thì từ biến xẩy ra lớn hơn ở
tuổi sớm nhưng từ biến lại giảm sau một hoặc hai năm có tác dụng của tải trọng. ðiều
này có thể do sự tăng cường ñộ của xi măng mịn và do có sự giảm nhanh của tỷ lệ ứng
suất/cường ñộ.
Sự thay ñổi cường ñộ của bê tông dưới tác dụng của tải trọng rất quan trọng trong
việc nhận xét rằng từ biến không bị ảnh hưởng bởi loại xi măng. Với cùng một tỷ lệ
ứng suất/cường ñộ ứng với thời gian chịu tải, thì từ biến nhỏ hơn nếu cường ñộ tăng
một cách tương ñối nhanh hơn trước khi ñặt tải. Do vậy, từ biến tăng theo trình tự: xi
măng toả nhiệt thấp, ximăng thường và ximăng rắn nhanh. Không còn nghi ngờ gì, tuy
nhiên ñiều này chỉ ñúng ñối với ứng suất không ñổi (không phải tỷ lệ ứng suất/cường
ñộ) tại tuổi cố ñịnh (sớm), khi tỷ lệ ứng suất/cường ñộ không ñổi từ biến tăng theo

trình tự: xi măng rắn chắc nhanh, xi măng bình thường, xi măng toả ít nhiệt.
Ảnh hưởng của cường ñộ của bê tông ñến từ biến khi có tải trọng tác dụng cũng
khác nhau khi sử dụng các chất kết dính khác nhau. Mặt khác không thể tổng quát mức
ñộ từ biến của bê tông chứa tro bay hay xỉ lò cao bởi vì những kết quả ñiều tra thu
ñược trong các ñiều kiện thí nghiệm khác nhau. Những kết quả khác nhau ñó không
ñược sử dụng ñể tính toán mức ñộ từ biến của bê tông trong giai ñoạn thiết kế kết cấu.
Chúng ta chỉ có thể nói rằng mức ñộ phát triển từ biến và phục hồi từ biến không bị
ảnh hưởng của tro bay loại C hay loại F, xỉ lò cao, hay muội silic, hay thậm chí sự kết
hợp của các vật liệu này (sử dụng hai hay ba loại cùng một lúc).
Tuy nhiên nhân tố ảnh hưởng ñến từ biến còn có thể là cấu trúc của xi măng ñã
thuỷ hóa khi sử dụng các chất kết dính khác nhau. Từ biến khô, ở những nơi thấm
nước và khuếch tán của vữa xi măng khá lớn, có thể khác với từ biến gốc. Ví dụ, việc
sử dụng xỉ lò cao làm giảm từ biến gốc nhưng lại làm tăng từ biến khô, cần nhớ rằng
các chất kết dính khác nhau có mức ñộ thủy hoá khác nhau và do ñó mức ñộ tăng

149
cường ñộ cũng khác nhau khi bê tông chịu tải trọng. Mức ñộ tăng cường ñộ ảnh hưởng
ñến từ biến; ñiều này ñã ñược ñề cập ở phần trên.
Thí nghiệm bởi Buil và Acker, họ thấy rằng muội silic không ảnh hưởng ñến từ
biến gốc nhưng làm giảm ñáng kể từ biến khô. ðiều này ñược hiểu là do sự liên hệ
giữa tác ñộng thuỷ hoá của muội silic làm giảm lượng nước có thể thoát ra khỏi lỗ
rổng gel. Nói chung, bởi vì phản ứng thuỷ hoá xảy ra rất lâu, và làm tăng cường ñộ
trong ñiều kiện chịu lực của bê tông chứa tro bay hay xỉ lò cao, mức ñộ từ biến ở tuổi
muộn giảm trong các loại bê tông này.
Từ biến của bê tông sử dụng ximăng nở lớn hơn so với bê tông chỉ sử dụng
ximăng Portland.
Mất nước và ñổ bê tông chậm làm tăng từ biến gốc trong nhiều nhưng không
phải tất cả các trường hợp. Có dấu hiệu cho thấy rằng các chất lignosulfonate làm tăng
từ biến hơn các chất axit carboxilic. ðối với từ biến khô, không thể tìm ñược mức ñộ
ảnh hưởng của các chất này. Tình trạng tương tự cũng xảy ra khi sử dụng các chất phụ

gia siêu dẻo. Trong những trường hợp sử dụng những chất này và nếu từ biến là rất
quan trọng trong kết cấu sử dụng, thì cần phải kiểm tra cẩn thận ảnh hưởng của từng
chất trộn thêm.
Có một số nhận xét cần ñưa ra về sự khác biệt khi xác ñịnh từ biến của nhiều nhà
nghiên cứu. Theo một số ñiều tra, sự khác nhau trong các báo cáo về từ biến là do sự
phân bố kết quả của các thí nghiệm khác nhau. ðiều này thì không có lý, do ñó chấp
nhận những khác biệt này là ñáng kể và không sử dụng nó làm cơ sở tính toán. Cần thí
nghiệm trên các vật liệu cụ thể. Những thí nghiệm này phải ñược thực hiện trong ñiều
kiện như ngoài hiện trường sử dụng và có thể diễn ra trong thời gian ngắn.
Trở lại quan hệ giữa từ biến và tỷ số giữa ứng suất/cường ñộ, chúng ta có thể
thấy rằng bởi vì với một loại hỗn hợp bê tông cố ñịnh, cường ñộ và mô ñun ñàn hồi có
mối liên hệ với nhau do ñó từ biến và mô ñun ñàn hồi cũng có mối liên hệ với nhau.
5.4. Ảnh hưởng của ứng suất và cường ñộ ñến từ biến
Trong phần này xem xét mức ñộ ảnh hưởng của ứng suất ñến từ biến. Có một mối
liên hệ giữa ứng suất và từ biến, và không kể ñến việc chất tải lên mẫu ở tuổi rất sớm.
Không có giới hạn dưới của tỉ lệ giữa hai yếu tố này bởi vì bê tông vẫn có từ biến tại
một ứng suất rất thấp. Tỉ lệ lớn nhất ñạt ñến khi có những vết nứt nhỏ nguy hiểm phát
triển trong bê tông; nó xảy ra tại thời ñiểm ứng suất bằng một phần của cường ñộ, ứng
suất này thấp nếu bê tông không ñồng nhất. Do ñó giới hạn ñó trong bê tông thường
nằm trong khoảng từ 0.4 ñến 0.6, ñặc biệt có thể thấp ñến 0.3 hoặc cao ñến 0.75; giá trị
sau là ñối với bê tông chất lượng cao. ðối với vữa, giới hạn này nằm trong khoảng 0.8
cho ñến 0.85.
Có thể kết luận rằng trong phạm vi ứng suất khi sử dụng kết cấu, tỉ lệ giữa từ biến
và ứng suất phải thoả mãn và công thức xác ñịnh từ biến khẳng ñịnh ñiều này. Phục
hồi từ biến cũng tỷ lệ với ứng suất ñã tạo ra trước ñó.

150
Vượt quá giới hạn tỉ lệ, từ biến tăng theo sự tăng của ứng suất nhưng theo một tốc
ñộ nào ñó, và tồn tại tỷ lệ giữa ứng suất/cường ñộ sau thời ñiểm từ biến tạm dừng. Tỷ
lệ ứng suất/cường ñộ này nằm trong phạm vi 0.8 ñến 0.9 cường ñộ do tải trọng tĩnh

ngắn hạn. Từ biến làm tăng biến dạng tổng cộng cho ñến khi nó ñạt giá trị giới hạn
tương ứng với biến dạng cuối cùng của một loại bê tông ñã biết. ðiều này bao hàm
khái niệm biến dạng giới hạn khi phá huỷ, ít nhất là ñối với vữa ximăng sau khi rắn
chắc.
Cường ñộ của bê tông có ảnh hưởng ñáng kể ñến từ biến: nhưng trong phạm vi
rộng, từ biến tỷ lệ nghịch với cường ñộ bê tông khi tải trọng tác dụng. ðiều này giải
thích số liệu trong bảng 9.5. Do ñó có thể nói từ biến là một hàm tuyến tính của tỷ lệ
ứng suất/biến dạng (hình 9.33). Mối liên hệ này ñã ñược khẳng ñịnh rộng rãi. Nó có
thể không phải là quan hệ cơ bản nhưng nó rất thuận tiện bởi vì, trong thực tế cường
ñộ của bê tông là cố ñịnh và ứng suất do tải trọng sinh ra có thể tính toán bởi người
thiết kế. Vì lý do này, tỷ lệ ứng suất/cường ñộ ñược coi là thực tế hơn loại xi măng, tỷ
lệ nước/ximăng và tuổi. Theo nghiên cứu của chúng tôi, chúng tôi nhận thấy vai trò
của tỷ lệ nước/ximăng và chúng tôi sử dụng ñiều ñó, cũng như tỷ lệ ứng suất/cường
ñộ, từ biến ñộc lập tương ñối so với tỉ lệ nước/ximăng. Cũng như vậy, chúng ta bỏ qua
tuổi, mà tuổi lại ảnh hưởng lớn ñến ñến sự tăng cường ñộ của bê tông. Cần biết rằng
mọi bê tông có tuổi muộn ñều có từ biến, ñã thấy khi kiểm tra mẫu bê tông 50 năm
tuổi.
5.5. Ảnh hưởng của ñộ ẩm tương ñối của môi trường xung quanh
Một trong các nhân tố bên ngoài quan trọng nhất ảnh hưởng ñên từ biến là ñộ ẩm
tương ñối của môi trường xung quanh bê tông. Chúng ta có thể nói rằng, ñối với một
loại bê tông cụ thể, từ biến cao hơn nếu ñộ ẩm tương ñối thấp hơn. Các ñiều kiện như
vậy gây ra sự khác biệt lớn giá trị của co ngót của các mẫu thử trong giai ñoạn ñầu sau
khi chất tải dài hạn. Tốc ñộ của từ biến trong giai ñoạn ñó thay ñổi tương ứng như vậy,
nhưng giai ñoạn sau, tốc ñộ dường như giống nhau. Do ñó, mất nước của mẫu chịu tải
trọng gây ra từ biến của bê tông, như là gây ra thêm từ biến khô. ảnh hưởng của ñộ ẩm
tương ñối nhỏ hơn hoặc không có, trong trường hợp mẫu thử ñạt ñến trạng thái cân
bằng nước với môi trường xung quanh trước khi chất tải. Do vậy trong thực tế, không
phải ñộ ẩm tương ñối ảnh hưởng ñến từ biến mà vì qúa trình mất nước, gây ra từ biến
khô.
Từ biến khô có thể liên hệ hay bị ảnh hưởng của ứng suất kéo ở phần ngoài của

mẫu thử bê tông gây ra bởi biến dạng co ngót và nứt co ngót. ứng suất nén gây ra bởi
tải trọng nén có thể triệt tiêu vết nứt này. Kết quả là co ngót thật của mẫu thử chịu lực
lớn hơn co ngót ño ñược của mẫu thử có vết nứt bề mặt. Do coi từ biến và co ngót lẫn
vào nhau nên thừa nhận giá trị của co ngót là rất nhỏ: sự khác nhau giữa co ngót giả sử
này và co ngót thật của mẫu thử chịu lực là từ biến khô. Giả thuyết này chưa ñược
khẳng ñịnh bởi thí nghiệm trên mẫu vữa có từ biến khô lớn và có vết nứt do co ngót
của nhóm mẫu thử. Day và Illston cũng ñã thấy mẫu vữa ximăng thuỷ hoá rất nhỏ

151
cũng có từ biến khô và kết luận rằng từ biến khô là tính chất bên trong của vữa xi
măng ñã thuỷ hoá.
Bazant và Xi gợi ý rằng, khác với từ biến khô, tồn tại ứng suất do co ngót gây ra
bởi sự chuyển vị trí cục bộ của nước giữa lỗ rỗng mao quản và lỗ rỗng gel.
Bê tông có sự co ngót lớn cũng có từ biến lớn. ðiều này không có nghĩa là hai
hiện tượng này là cùng một nguyên nhân, nhưng chúng có thể cùng liên quan ñến cấu
trúc của vữa xi măng ñã thuỷ hoá. Không nên quên rằng bê tông ñược bảo dưỡng và
chất tải trong ñiều kiện ñộ ẩm tương ñối không ñổi cũng vẫn có từ biến, và từ biến
không gây ra sự mất nước của bê tông ra môi trường xung quanh; và cũng không có sự
tăng khối lượng trong quá trình phục hồi từ biến. (Khối lượng tăng lên một chút trong
quá trình từ biến hoặc phục hồi từ biến có thể là do sự cacbonat hoá)
Lưu ý tiếp theo cho mối quan hệ giữa co ngót và từ biến ñược biểu diễn bằng thử
nghiệm sau: Mẫu thử ñược chất tải 600 ngày sau ñó dỡ tải và cho phép phục hồi từ
biến, trong khi nhúng mẫu ngập vào trong nước, tỷ lệ nở ra và ứng suất ñã ñược loại
bỏ trên 2 năm trước ñó. Biến dạng dư sau khi nở có tỷ lệ thay ñổi giống nhau.
Từ biến giảm khi tăng kích thước của mẫu thử. ðiều này có thể là do tác ñộng
của co ngót và do hiện tượng từ biến tại bề mặt trong ñiều kiện mất nước lớn hơn từ
biến tại phần lõi vì phần lõi nằm trong môi trường tương tự như ñược bảo dưỡng toàn
khối. Thậm chí, theo thời gian sự mất nước tiến dần ñến lõi, nhưng phản ứng hydrat
hoá ñã xảy ra rộng khắp và ñạt ñến chất lượng cao hơn, do ñó từ biến sẽ thấp hơn. ðối
với bê tông bị bịt kín, kích thước mẫu không ảnh hưởng ñến từ biến.

Ảnh hưởng của kích thước mẫu có thể biểu diễn tốt nhất theo quan hệ với tỷ số
thể tích mẫu/diện tích bề mặt mẫu. Có thể thấy rằng hình dạng thực của mẫu ít quan
trọng hơn so với trong trường hợp co ngót. Cũng vậy, khi tăng kích thước mẫu thì từ
biến giảm ít hơn so với co ngót. Nhưng tốc ñộ tăng từ biến và tăng co ngót lại giống
nhau, ñiều này cho thấy cả hai hiện tượng này cùng là một hàm giống nhau của tỷ số
thể tích/diện tích bề mặt. Những số liệu thí nghiệm về co ngót và từ biến này ứng với
ñiều kiện ñộ ẩm tương ñối là 50%.
5.6. Những nhân tố ảnh hưởng khác
Ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến từ biến ñược quan tâm ñối với bê tông ứng suất
trước làm bể chứa chịu nén trong các nhà máy hạt nhân hoặc trong các loại công trình
khác, ví dụ cầu. Tốc ñộ từ biến tăng theo nhiệt ñộ, cao nhất là tới khoảng 70
0
C (160
0
F)
với tỷ lệ nước/xi măng là 0.6 thì tốc ñộ từ biến lớn hơn khoảng 3.5 lần so với tốc ñộ từ
biến ở 21
0
C (70
0
F). Từ 70
0
C (160
0
F) ñến 96
0
C (205
0
F) tốc ñộ này giảm xuống còn 1.7
lần so với tốc ñộ ở 21

0
C (70
0
F). Sự khác nhau này của tốc ñộ từ biến còn kéo dài ít
nhất là 15 tháng dưới tác dụng của tải trọng. Sự thay ñổi tốc ñộ này ñược hiểu là do sự
mất nước trên bề mặt của gel do ñó từ từ gel chuyển sang pha sol dẫn ñến sự khuếch
tán phân tử và biến dạng chảy; bởi vậy tốc ñộ từ biến giảm. Cũng có thể một phần của
sự tăng lên của từ biến của bê tông chịu tải trọng khi nhiệt ñộ tăng có thể là do sự giảm
cường ñộ của bê tông ở nhiệt ñộ cao.

152
Phần lớn kết quả thí nghiệm về từ biến thu ñược trong ñiều kiện ứng suất không
ñổi kéo dài nhưng thỉnh thoảng tải trọng thực thay ñổi giữa một vài giới hạn. Người ta
ñã thấy rằng với tải trọng biến ñổi, tỷ số ứng suất/cường ñộ trung bình bằng tỷ số ñã
cho, dẫn ñến biến dạng theo gian lớn hơn trường hợp tải trọng tĩnh có cùng tỷ số ứng
suất/cường ñộ. Khi tải trọng biến ñổi với tỷ số ứng suất/cường ñộ thay ñổi trong
khoảng 0.35 và 0.05 trong khi tải trọng tĩnh có tỷ số ứng suất/cường ñộ bằng 0.35.
Trên hình vẽ cũng biểu diễn biến dạng với ñiều kiện tỷ số ứng suất/cường ñộ trung
bình bằng 0.35 (tỷ số ứng suất/cường ñộ thay ñổi trong phạm vi 0.45 và 0.25): biến
dạng này cao hơn. Biến dạng do tải trọng thay ñổi theo chu kỳ có thể ñược gây ra bởi
cùng một cơ chế như từ biến do tải trọng tĩnh do ñó việc sử dụng thuật ngữ “từ biến”
trong cả hai trường hợp có thể ñúng. Dường như tải trọng thay ñổi theo chu kỳ làm
cho tốc ñộ từ biến tại tuổi sớm và cũng dẫn ñến giá trị của từ biến rất lớn ở tuổi muộn.
Do vậy, việc sử dụng số liệu về từ biến do các thí nghiệm với tải trọng tĩnh ñể ñánh giá
từ biến do tải trọng thay ñổi thì có thể gây ra sai lầm và có thể ñánh giá thấp từ biến
ứng với tải trọng thay ñổi.
Trên ñây chỉ mới bàn luận về từ biến khi nén một phương nhưng từ biến có thể
xảy ra trong các trường hợp khác, và thông tin về mức ñộ từ biến dưới những ñiều kiện
như vậy ñặc biệt rất hữu ích khi phân tích bản chất của từ biến và một vài vấn ñề thiết
kế. Nhưng không may, những số liệu thực nghiệm rất hạn chế, và trong nhiều trường

hợp, ñánh giá mức ñộ và tiến hành so sánh dưới tác ñộng nén, là không thể. Vì lý do
này không có những kết luận ñịnh tính nữa.
Từ biến của khối bê tông khi kéo một phương lớn hơn từ 20% ñến 30% so với từ
biến do ứng suất nén cùng cường ñộ. Sự khác nhau này phụ thuộc tuổi chất tải và có
thể lớn hơn 100% nếu ñược giữ tại ñộ tương ñối 50% của mẫu bê tông chịu tải trọng ở
tuổi sớm. Tuy nhiên, chứng cứ trái ngược cũng tồn tại do ñó không thể có những tuyên
bố ñáng tin cậy về từ biến khi chịu ứng suất kéo. Hình dạng ñường cong từ biến theo
thời gian khi khi chịu ứng suất kéo nói chung giống như khi chịu ứng suất nén, nhưng
sự giảm tốc ñộ của từ biến theo thời gian rất ít thấy trong những trường hợp trước bởi
vì cường ñộ tăng theo thời gian rất chậm. Mất nước gây ra từ biến khi kéo cũng giống
như khi nén. Khi kéo một phương, thời ñiểm phá hoại xảy ra theo một cách tương tự
như nén một phương, nhưng tỷ số ứng suất/cường ñộ tới hạn hầu như chỉ bằng 0.7.
Từ biến xảy ra khi có tải trọng xoắn, và chịu ảnh hưởng bởi ứng suất, tỷ số
nước/xi măng và ñộ ẩm tương ñối của môi trường và ñịnh tính giống như cách xác
ñịnh từ biến khi nén. ðường cong từ biến theo thời gian cũng có hình dạng như vậy.
Tỷ số của từ biến và biến dạng ñàn hồi khi xoắn ñược thấy là giống như khi chịu tải
trọng nén.
Dưới ứng suất nén một phương, từ biến xảy ra không chỉ theo một phương dọc
trục mà còn theo những phương vuông góc với trục. ðiều này ñược ñề cập như là từ
biến ngang. Từ thực tế là ứng suất một phương gây ra từ biến ngang, do ñó kéo theo,
dưới ứng suất ña phương, theo một phương bất kỳ có từ biến do ứng suất theo phương

153
ñó và từ biến do ảnh hưởng của hệ số Poisson, ảnh hưởng này gây ra biến dạng từ biến
ở hai phương vuông góc. Những chứng cứ về sự chồng chéo của các biến dạng từ biến
do các ứng suất riêng biệt là không chắc chắn, do ñó từ biến do ứng suất ña phương
không thể dự ñoán một cách ñơn giản từ kết quả ño ñược của từ biến dưới ứng suất
một phương. ðặc biệt, từ biến dưới ứng suất nén ña phương nhỏ hơn dưới ứng suất
nén một phương với cùng một cường ñộ theo một phương ñã cho. Nhưng thậm chí
dưới áp suất thuỷ tĩnh vẫn có từ biến ñáng kể.

5.7. Mối quan hệ giữa từ biến và thời gian.
Từ biến thường ñược xác ñịnh bằng cách ño sự thay ñổi biến dạng theo thời gian
của mẫu thử chịu ứng suất không ñổi trong ñiều kiện thích hợp. Tiêu chuẩn ASTM C
512-87 (chứng minh lại năm 1994) mô tả sơ ñồ thí nghiệm chất tải (tăng hoặc giảm tải
trọng) tạo ra ứng suất không ñổi trên một mẫu thử bê tông hình trụ tròn. Tuy nhiên có
thể sử dụng dụng cụ thí nghiệm ñơn giản ñể tiến hành thí nghiệm so sánh trên các mẫu
thử sử dụng cấp phối hay phụ gia chưa ñược thử nghiệm. Tại thí nghiệm này tải trọng
có thể ñiều chỉnh theo thời gian, giá trị cường ñộ có thể ñược xác ñịnh bằng áp kế
ñược lắp cùng với mẫu thử bê tông.
Có thể sử dụng ñể ñẩy nhanh thí nghiệm về từ biến bằng cách nhúng tất cả vào
trong nước với nhiệt ñộ nằm trong khoảng 45
0
C và 65
0
C. Như ñã ñược ñề cập trong
phần trước, nhiệt ñộ cao làm tăng từ biến do ñó sau 7 ngày, mọi sự khác nhau giữa bê
tông chưa biết và bê tông tham khảo có thể ñược phát hiện dễ dàng. Từ biến nhanh 7
ngày này có dạng ñường thẳng liên hệ với từ biến tương ứng ở 100 ngày tại nhiệt ñộ
thường, khi sử dụng cấp phối và thành phần hỗn hợp biến ñổi trong phạm vi rộng.
Từ biến phát triển trong một thời gian rất dài, không có giới hạn cụ thể, thời gian
xác ñịnh lâu nhất cho thấy vẫn có sự tăng nhỏ của từ biến sau 30 năm. Các thí nghiệm
sau ñó không tiếp tục nữa bởi vì ảnh hưởng của sự cácbonat hoá của mẫu thử. Tốc ñộ
từ biến giảm dần liên tục và nói chung có vẻ từ biến tiến ñến một giá trị giới hạn sau
một thời gian vô hạn dưới tác dụng của tải trọng; ñiều này chưa ñược chứng minh.
Mức ñộ từ biến ño ñược trong thời gian dài của Troxell và có thể thấy rằng, nếu
từ biến sau một năm dưới tác dụng của tải trọng ñược xem như là một ñơn vị, thì giá
trị của từ biến theo thời gian là như sau:
1.14 sau 2 năm
1.20 sau 5 năm
1.26 sau 10 năm

1.33 sau 20 năm
1.36 sau 30 năm
Những giá trị này chứng tỏ rằng từ biến cuối cùng có thể vượt quá 1.36 lần giá trị
từ biến ở 1 năm, mặc dù khi tính toán thường lấy từ biến ở 30 năm là từ biến cuối
cùng.
Rất nhiều các công thức toán liên hệ từ biến và thời gian ñã ñược ñề nghị sử
dụng. Một trong các công thức thuận tiện nhất biểu diễn mối quan hệ này dưới dạng

154
ñường hypebol là của do Ross và Lorman. Ross cho rằng từ biến c theo thời gian dưới
tác dụng của tải trọng ñược xác ñịnh như sau:
bt
a
t
c
+
=

Khi t =
∞
, thì c =1/b, giá trị 1/b là giá trị giới hạn của từ biến. a và b là hằng số
ñược xác ñịnh theo theo kết quả thực nghiệm: bằng cách vẽ theo hai trục một trục theo
t/c một trục theo t, a là ñường thẳng có góc nghiêng b, ñường thẳng này cắt trục t/c ở
ñâu thì ñó là giá trị a. ðường thẳng nên vẽ ñi qua ñiểm ở tuổi muộn, có thể có vài sự
chuyển hướng của ñường thẳng tại tuổi sớm sau khi chất tải.
Tiêu chuẩn ACI 209 R-92 sử dụng công thức Ross ñã biến ñổi, sự khác nhau
chính là hệ số mũ 0.6 của thời gian t. Tiêu chuẩn 209R-92 cũng ñề nghị giá trị của các
hệ số cho các nhân tố ảnh hưởng ñến từ biến.
Phòng quản lý, phục hồi công trình của Mỹ ñã nghiên cứu rất nhiều về từ biến
trong bê tông dùng trong các ñập nước, nơi chỉ có từ biến gốc xảy ra, và họ ñã thấy

rằng từ biến có thể ñược tính theo công thức :
C=F(K) log
e
(t+1)
Trong ñó
K: tuổi bắt ñầu chất tải
F(K): một hàm biểu diễn tốc ñộ biến dạng từ biến theo thời gian
t: thời gian chất tải, tính bằng ngày
F(K) ñược xác ñịnh trên ñồ thị theo một hàm logarit.
Thỉnh thoảng, giá trị của từ biến trên một ñơn vị ứng suất ñược ñưa ra, thường sử
dụng ñơn vị 10
-6
trên một MPa; nó ñược biết như là từ biến riêng hay từ biến ñơn vị.
Từ biến có thể ñược biểu diễn như một tỷ số của từ biến với biến dạng ñàn hồi ban
ñầu; tỷ số này ñược biết như là hệ số từ biến hay ñặc trưng từ biến. Giá trị của những
nghiên cứu này là dùng nó ñể xác ñịnh tính ñàn hồi của cốt liệu, tính chất này ảnh
hưởng ñến từ biến và biến dạng ñàn hồi của bê tông cùng theo một cách.
Những công thức tổng quát nhưng phức tạp về từ biến ñã ñược phát triển bởi
Bazan và ñồng nghiệp, họ cũng ñã ñề xuất một sự ñơn giản hoá một chút, nhưng công
thức vẫn không ñơn giản, giải thích các công thức dự ñoán về từ biến.
Sự ña dạng của các công thức xác ñịnh từ biến dường như càng lớn nhưng sự ước
tính về từ biến ñáng tin cậy của mọi loại bê tông dưới mọi ñiều kiện là không thể có.
Các thí nghiệm trong thời gian ngắn cho thấy thời gian chất tải trong 28 ngày là cần
thiết. Sau ñó có thể ngoại suy. Người ta ñã thấy rằng thời gian chất tải càng gần tới 5
năm thì công thức hàm mũ càng giống với số liệu thực nghiệm về từ biến gốc và từ
biến gốc khô, một hàm loga-mũ dường như là phù hợp nhất. ðối với phần lớn bê tông,
bỏ qua tỷ số nước/xi măng hay loại cốt liệu, từ biến riêng tại tuổi t ngày (t>28), c
t
, có
thể liên hệ với từ biến sau 28 ngày dưới tác dụng của tải trọng, c

28
bởi hàm số:
Từ biến gốc: c
t
= c
28
x 0.50t
0.21

Từ biến tổng cộng: c
t
= c
28
x (- 6.19 +2.15 log
e
t)
0.38


155
Trong ñó c
t
: từ biến riêng dài hạn theo 10
-6
trên một MPa
5.8. Bản chất của từ biến
Từ biến và phục hồi từ biến là hiện tượng liên quan, nhưng bản chất của chúng
thì không rõ ràng. Sự thực là từ biến chỉ phục hồi một phần do ñó phần này có thể gồm
có một phần chuyển ñộng ñàn hồi-dẻo có thể phục hồi (gồm có pha nhớt thuần tuý và
pha dẻo thuần tuý) và có thể là do bién dạng dẻo không phục hồi.

Biến dạng ñàn hồi thường ñược phục hồi khi dỡ tải. Biến dạng dẻo không phục
hồi ñược, có thể phụ thuộc vào thời gian, và không có tỷ lệ giữa biến dạng dẻo và ứng
suất tác dụng, hay giữa ứng suất và tốc ñộ biến dạng. Biến dạng nhớt không bao giờ
phục hồi khi dỡ tải , nó luôn luôn phụ thuộc vào thời gian và có tỷ lệ giữa tốc ñộ biến
dạng nhớt và ứng suất tác dụng, và do ñó giữa ứng suất và biến dạng tại một thời ñiểm
cụ thể. Những loại biến dạng khác nhau này có thể ñược tổng kết như trong bảng 7.1.
Bảng 7.1. Các loại biến dạng
Loại biến dạng Tức thời Phụ thuộc vào thời gian
Có thể phục hồi
Không thể phục hồi
ðàn hồi
Dẻo
ðàn hồi-muộn
Nhớt

Một cách xử lý hợp lý phần phục hồi từ biến quan sát ñược bằng cách sử dụng
nguyên tắc tổng hợp biến dạng, ñược phát triển bởi McHenry. Những trạng thái này có
biến dạng ñược tạo ra trong bê tông tại thời ñiểm t bất kỳ bởi sự tăng lên của ứng suất
tại thời ñiểm bất kỳ t
0
và ñộc lập với những tác ñộng của bất kỳ ứng suất tác dụng sớm
hơn hay muộn hơn t
0
. Sự tăng lên của ứng suất ñược hiểu là tăng lên của ứng suất nén
hoặc ứng suất kéo, cũng có thể là sự giảm nhẹ của tải trọng. Sau ñó nếu ứng suất nén
trên mẫu thử ñược loại bỏ tại thời ñiểm t
1
, sự phục hồi từ biến sẽ giống như từ biến của
mẫu thử tương tự chịu cùng tải trọng ứng suất nén tại thời ñiểm t
1

. Phục hồi từ biến là
sự khác nhau của biến dạng thực tại thời ñiểm bất kỳ và biến dạng dự kiến nếu mẫu
thử tiếp tục chịu ứng suất ban ñầu.
So sánh của biến dạng thực và biến dạng tính toán (giá trị tính toán thực tế là sự
khác nhau giữa hai ñường cong thực nghiệm) ñối với “bê tông bị bịt kín”, chỉ có từ
biến gốc. Dường như, trong mọi trường hợp, biến dạng thực sau khi dỡ tải cao hơn
biến dạng dư ñược dự ñoán theo nguyên tắc tổng hợp từ biến. Do ñó từ biến thực nhỏ
hơn giá trị tính toán. Sai sót tương tự cũng ñược tìm thấy khi nguyên tắc này áp dụng
cho mẫu thử chịu ứng thay ñổi. Dường như nguyên tắc này không hoàn toàn thoả mãn
hiện tượng từ biến và phục hồi từ biến.
Tuy nhiên nguyên tắc tổng hợp biến dạng, có vẻ thuận tiện. Nó ngụ ý rằng từ
biến là hiện tượng ñàn hồi chậm mà sự phục hồi hoàn toàn nói chung bị ngăn cản bởi
quá trình hydrat hoá của xi măng. Bởi vì ñặc tính của bê tông ở tuổi muộn thay ñổi rất
ít theo thời gian, từ biến của bê tông do tải trọng lâu dài tác dụng lên ở thời ñiểm sau
khoảng vài năm có thể phục hồi hoàn toàn, ñiều này vẫn chưa ñược thực nghiệm
khẳng ñịnh. Cần nhớ rằng nguyên tắc tổng hợp này gây ra sai sót nhỏ có thể bỏ qua

156
trong ñiều kiện bảo dưỡng dạng khối, nơi mà chỉ có từ biến gốc. Khi từ biến khô xảy
ra, sai sót lớn hơn và phục hồi từ biến bị ñánh giá sai ñáng kể.
Vấn ñề về bản chất của từ biến vẫn còn ñang ñược tranh luận và không thể bàn
thêm ở ñây. Vị trí từ biến xảy ra là vữa xi măng ñã thuỷ hoá, và từ biến gắn liền với sự
dịch chuyển bên trong do dính bám hay kết tinh của nước, ví dụ quá trình thấm hay rò
rỉ nước. Các thí nghiệm của Glucklich ñã chứng tỏ rằng bê tông không có sự bay hơi
của nước thì thực tế là không có từ biến. Tuy nhiên, sự thay ñổi mức ñộ từ biến tại
nhiệt ñộ cho thấy trong hoàn cảnh ñó, nước ngừng ảnh hưởng và bản thân chất gel gây
ra biến dạng từ biến.
Bởi vì từ biến có thể xảy ra trong khối bê tông, và sự rò rỉ nước ra bên ngoài
ñóng vai trò không quan trọng ñến quá trình từ biến gốc, mặc dù những quá trình như
vậy có thể cũng diễn ra trong từ biến khô. Tuy nhiên, sự rò tỉ nước bên trong từ các lớp

chứa nước sang lỗ rỗng như là lỗ rỗng mao dẫn là có thể xảy ra. Một chứng cứ gián
tiếp thể hiện vai trò của lỗ rỗng như vậy là mối liên hệ giữa từ biến và cường ñộ của
vữa xi măng ñã thuỷ hoá: nên có công thức liên hệ giữa từ biến và số lượng tương ñối
của lỗ rỗng tự do, và có thể thấy rằng lỗ rỗng trong cấu trúc gel có thể ảnh hưởng ñến
cường ñộ và từ biến; ở tuổi muộn lỗ rỗng có thể gắn liền với hiện tượng rò rỉ nước.
Thể tích của lỗ rỗng là hàm số của tỷ lệ nước/xi măng và bị ảnh hưởng của mức ñộ
thuỷ hoá.
Chúng ta nên nhớ rằng lỗ rỗng mao quản không thể chứa ñầy nước ngay cả khi
chịu áp lực thuỷ tĩnh như trong bể nước. Do vậy, sự rò rỉ nước bên trong là có thể dưới
bất kì ñiều kiện lưu trữ nào. Hiện tượng từ biến của mẫu thử không co ngót không bị
ảnh hưởng của ñộ ẩm tương ñối của môi trường cho thấy nguyên nhân cơ bản gây ra từ
biến “trong không khí” và “trong nước” là giống nhau.
ðường cong từ biến theo thời gian cho thấy sự giảm từ biến là không xác ñịnh
theo ñộ dốc của nó, và có một câu hỏi là liệu có hay không một sự giảm từ từ, theo cơ
chế của từ biến. Có thể hiểu rằng tốc ñộ giảm với cơ chế giống nhau liên tục và rộng
khắp, nhưng có lý ñể tin rằng sau nhiều năm dưới tác dụng của tải trọng, chiều dầy của
lớp có thể bị thấm nước có thể giảm ñến một giá trị giới hạn và mới chỉ có thí nghiệm
ghi lại từ biến sau nhiều nhất là 30 năm. Do ñó, có thể rằng phần từ biến chậm, dài hạn
là do nguyên nhân khác chứ không phải do rò rỉ nước nhưng biến dạng có thể phát
triển chỉ khi có sự tồn tại của một số nước có thể bay hơi. Nguyên nhân này có thể là
chảy nhớt hay trượt giữa các phần gel . Cơ chế như vậy phù hợp với ảnh hưởng của
nhiệt ñộ ñối với từ biến và cũng có thể giải thích phần từ biến lớn không thể phục hồi
ở tuổi muộn.
Các quan sát về từ biến dưới tác dụng của tải trọng thay ñổi, và ñặc biệt là khi
tăng nhiệt ñộ dưới ñiều kiện tải trọng như vậy, ñã dẫn ñến một giả thuyết sửa ñổi về từ
biến. Như ñã ñề cập, từ biến dưới ứng suất thay ñổi lớn hơn từ biến dưới ứng suất tĩnh
mà có cùng giá trị so với giá trị trung bình của ứng suất thay ñổi. Ứng suất thay ñổi
cũng làm tăng phần từ biến không thể phục hồi và làm tăng tốc ñộ từ biến do làm tăng

157

sự trượt nhớt của cấu trúc gel, và làm tăng từ biến do số lượng giới hạn các vết nứt nhỏ
tại tuổi sớm trong quá trình rắn chắc của bê tông. Số liệu thực nghiệm khác về từ biến
khi kéo và khi nén gợi ý rằng các biến ñổi ñược giải thích tốt nhất bởi sự tổng hợp của
các lý thuyết về rò rỉ nước và chảy nhớt của bê tông.
Nói chung, vai trò của vết nứt nhỏ là thấp, không kể từ biến dưới tác dụng của tải
trọng thay ñổi là có giới hạn, từ biến do các vết nứt nhỏ hầu như có giới hạn ñối với bê
tông ñược chất tải ở tuổi sớm hoặc ñược chất tải với tỷ số ứng suất/cường ñộ vượt quá
0.6.
Nói tóm lại, chúng ta phải chấp nhận rằng cơ chế thực của từ biến vẫn chưa ñược
xác ñịnh.
5.9. Các ảnh hưởng của từ biến ñến kết cấu bê tông
Từ biến làm ảnh hưởng ñến biến dạng, ñộ võng và sự phân bố ứng suất, nhưng
các ảnh hưởng thay ñổi tuỳ thuộc vào loại kết cấu.
Từ biến của bê tông dạng khối thực chất không ảnh hưởng ñến cường ñộ, mặc dù
dưới ứng suất rất cao từ biến ñẩy nhanh quá trình ñạt ñến biến dạng giới hạn mà tại ñó
sự phá huỷ xảy ra; ñiều này xảy ra khi tải trọng dài hạn vượt quá 85 hay 95% tải trọng
tĩnh giới hạn gia tải nhanh. Dưới ứng suất dài hạn nhỏ, thể tích của bê tông giảm (như
theo từ biến có hệ số Poisson nhỏ hơn 0.5) và ñiều này có thể làm tăng cường ñộ của
bê tông. Tuy nhiên tác ñộng này rất nhỏ.
Ảnh hưởng của từ biến ñến tính chất và cường ñộ của kết cấu bê tông cốt thép và
bê tông ứng suất trước. Tại ñây có thể rất có ích ñể ñề cập ñến, trong bê tông cốt thép
dạng cột, từ biến gây ra hiện tượng truyền dần tải trọng từ bê tông sang cốt thép. Khi
cốt thép biến dạng lớn phần tăng lên của tải trọng lại truyền sang bê tông, do ñó cường
ñộ tối ña của cả thép và bê tông tăng trước khi bị phá hoại - ñã có công thức thiết kế về
vấn ñề này. Tuy nhiên, trong kết cấu cột lệch tâm, từ biến tăng do sự mất ổn ñịnh và có
thể dẫn ñến oằn gẫy. Trong kết cấu siêu tĩnh, từ biến có thể làm giảm sự tập trung ứng
suất gây ra bởi co ngót, nhiệt ñộ thay ñổi, hay sự dịch chuyển gối. Trong tất cả các kết
cấu bê tông, từ biến làm giảm nội ứng suất do co ngót không ñều của các bộ phận kết
cấu, do ñó làm giảm nứt. Khi tính toán ảnh hưởng của từ biến ñến kết cấu, cần nhận
thấy rằng biến dạng thực theo thời gian không phải là từ biến “tự do” của bê tông và

giá trị của từ biến bị ảnh hưởng bởi số lượng và vị trí các thanh thép.
Mặt khác, trong khối bê tông, từ biến, có thể là nguyên nhân gây ra nứt khi khối
bê tông trọng lòng chịu một sự thay ñổi theo chu kỳ của nhiệt ñộ gây ra bởi sự tăng
nhiệt ñộ của phản ứng thuỷ hoá và sự giảm nhiệt từ từ. Sẽ có ứng suất nén gây ra bởi
sự tăng nhanh nhiệt ñộ của khối bê tông bên trong. Ứng suất này thấp vì mô ñun ñàn
hồi của bê tông ở tuổi sớm thấp. Cường ñộ của bê tông ở tuổi rất sớm cũng thấp do ñó
từ biến rất cao; ñiều này giảm nhẹ ứng suất nén và ứng suất nén biến mất ngay khi vài
sự làm mát xảy ra. Trong quá trình làm mát tiếp theo, ứng suất kéo phát triển và bởi vì
tốc ñộ từ biến giảm theo thời gian, các vết nứt có thể xảy ra thậm chí trước khi nhiệt

158
ñộ giảm xuống tới nhiệt ñộ ban ñầu (khi thi công). Vì lý do này, sự tăng lên của nhiệt
ñộ bên trong của khối bê tông lớn phải ñược kiểm soát.
Từ biến có thể dẫn ñến sự mất ổn ñịnh của kết cấu và gây ra các vấn ñề khác khi
sử dụng, ñặc biệt là trong các công trình nhà cao tầng và cầu lớn.
Sự mất mát dự ứng lực do từ biến ñã ñược biết ñến rất nhiều và thực vậy, nó
dùng ñể tính toán ứng suất phá hoại khi dự ứng lực.
Ảnh hưởng của từ biến có thể nguy hiểm nhưng nói chung từ biến không giống
như co ngót, từ biến có thể làm giảm tập trung ứng suất và cần xác ñịnh trên từng kết
cấu và ñiều kiện xây dựng bê tông cụ thể. Các phương pháp thiết kế hợp lý ñối với bê
tông dự ứng lực cần ñược xây dựng trên các cơ sở các dự báo ñúng về từ biến.
5.10. Kết luận về từ biến
Có thể ñưa ra một số kết luận sau về từ biến của bê tông: Có nhiều yếu tố ảnh
hưởng ñến từ biến như sau:
1. Từ biến phụ thuộc vào hệ số Póat xông mô ñun ñàn hồi của cốt liệu và vật
liệu thành phần bê tông.
2. Hàm lượng cốt liệu từ 60-70% theo thể tích là tốt nhất.
3. Kích theo số hạt cốt liệu và loại cốt liệu theo thứ tự tăng từ biến như sau:
Bazan, thạch anh, ñá cuội, ñá hoa, sa thạch.
4. Cường ñộ bê tông tăng từ biến giảm (tỷ lệ nghịch).

5. Từ biến ñộc lập với tỷ lệ N/X.
6. Từ biến phụ thuộc vào tuổi của bê tông (vì từ biến xuất hiện sớm).
7. Loại xi măng, ñộ mịn của xi măng.
8. Hàm lượng hạt mịn ít ảnh hưởng ñến từ biến gốc và giảm ñáng kể từ biến
khô.
9. Xi măng có phụ gia thì từ biến cao hơn.
10. Phụ gia có thể làm tăng cường ñộ.
11. Tốc ñộ ñổ bê tông chậm làm tăng từ biến.
12. ðộ ẩm của không khí, mát nước của vật liệu gây ra từ biến khô.
13. ðộ co ngót cóa ảnh hưởng ñến từ biến, bê tông có sự co ngót lớn sẽ có từ
biến lớn.
14. Từ biến giảm khi tăng kích thước của mẫu thử (do mất mát nước chậm).
15. Tốc ñộ từ biến tăng theo nhiệt ñộ. Từ biến ở 70
0
C bằng 3,5 lần ở 21
0
C.
16. Từ biến phụ thuộc vào mức ñộ ứng suất trong bê tông.
17. Từ biến phụ thuộc vào dạng ngoại lực tác dụng.
18. Từ biến khi chịu xoắn giống như khi chịu nén. Có thể áp dụng nguyên lý
cộng tác dụng khi tính từ biến của bê tông chịu ứng suất phức tạp (ña
phương).
19. Từ biến phụ thuộc vào thời gian tác dụng của tải trọng (có thể làm thí
nghiệm nhanh 7 ngày bằng cách làm nóng mẫu thử) từ biến phát triển thời

159
gian rất dài (có thể lớn hơn 30 năm. Từ biến giảm liên tục theo thời gian lấy
từ biến ở 1 năm làm ñơn vị, từ biến tính toán ở 30 năm).
6. Co ngót của bê tông xi măng:
6.1. Khái quát

ðể xác ñịnh co ngót của bê tông có thể bắt ñầu từ sự co ngót của hồ xi măng.
Hồ xi măng khô tại một tuổi xác ñịnh có hai loại co ngót. Co ngót giai ñoạn A
gắn liền với sự mất nước của những mao quản lớn của hồ xi măng; nó tăng theo thời
gian và theo tỷ số N/X. Co ngót giai ñoạn B, gắn với một sự mất mát khối lượng liên
quan ñến cấu trúc của sản phẩm ñã thuỷ hoá.
Hồ xi măng trong quá trình rắn chắc không trao ñổi nước với môi trường, biến
dạng của nó phần lớn là do co ngót giai ñoạn thứ nhất, ñầu tiên nở ra sau ñó co ngót.
Biến dạng này thường do ñồng thời 3 nguyên nhân: sự mất nước (do phản ứng thuỷ
hóa) (gắn liền với sự co Le Chatelier), sự toả nhiệt của các phản ứng hydrat hoá, và sự
nở ra của sản phẩm hình thành từ các chất ban ñầu, nhất là sự hình thành khoáng
ettringit.
Khi mẫu thử mất dần nước và rắn chắc ñồng thời, sẽ tồn tại mối liên hệ giữa mất
nước do phản ứng hydrat hoá và mất nước do bay hơi. Mối liên hệ của các tác ñộng
này có thể bỏ qua ñối với loại co ngót ban ñầu và ñối với co ngót ở tuổi lâu dài. Cũng
cần phải ñánh giá ảnh hưởng của sự bay hơi nước ñối với phản ứng thuỷ hoá và ñối
với co ngót bổ xung gây ra bởi sự hoà tan của các tinh thể chịu nén (ví dụ co ngót do
cácbonat hoá)
Cơ chế của co ngót phụ thuộc vào cách thức mà nước liên kết với phần tử rắn của
hồ xi măng. Khi nghiên cứu co ngót “khô” bao gồm co ngót mao quản (cân bằng của
nước mao quản), co ngót do thay ñổi sức căng bề mặt (cân bằng của nước hấp phụ),
co ngót do thay ñổi áp lực phân tách (cân bằng của nước mà sự hấp phụ bị giới hạn bởi
thiếu khoảng trống, lực liên kết giữa các hydrates và nước).
Hồ xi măng (và cả bê tông) bị thay ñổi hình dạng ngay cả khi không chịu lực tác
dụng; những sự thay ñổi này hầu như ñều có mối liên hệ với sự mất nước (bay hơi của
nước bên trong) và quá trình hình thành cấu trúc (do phản ứng thuỷ hoá của xi măng).
Trong thực tế giá trị cuối cùng của co ngót hay nở có ảnh hưởng ñến kế cấu ở một số
nội dung sau:
- Co ngót xảy ra trước và trong quá trình rắn kết của xi măng (những ngày ñầu
tiên), gây ra những vết nứt do ứng suất kéo trong những công trình bê tông.
- Co ngót do mất nước, gắn liền với từ biến ñược xem xét khi tính toán mất mát

dự ứng lực và sự phân bố lại tải trọng của những kết cấu siêu tĩnh;

160
- Co ngót và ứng suất kéo do nhiệt ñộ có thể làm mở rộng khoảng cách ở những
ñầu nối gây các vết nứt của mối nối
Có rất nhiều kết quả thực nghiệm về co ngót tổng cộng từ ñầu thế kỉ này. Trong
những năm gần ñây, có rất nhiều cố gắng ñể ñề ra những công thức kinh nghiệm cho
phép tính toán co ngót của những mẫu thử trong những ñiều kiện thay ñổi. Những
công thức này rất tiện dụng nhưng theo Freyssinet (năm 1929) chúng không giải thích
ñược những hiện tượng vật lý xảy ra.
Vì lý do này, cần tổng quát lại bằng thực nghiệm và lý thuyết những nhân tố có
thể giúp chúng ta hiểu thêm về co ngót.
Về lý thuyết có thể xem xét ở các trạng thái nghiên cứu như sau: ñầu tiên là co
ngót “khô” mẫu thử mất nước nhưng chưa rắn chắc (có nghĩa là chưa có phản ứng
thuỷ hoá của xi măng trong quá trình mất nước), sau ñó là co ngót “nội sinh” mẫu thử
già ñi (ñông ñặc lại và rắn chắc) không trao ñổi nước với môi trường bên ngoài. Khi
mẫu thử già ñi và mất nước ñồng thời, co ngót không phải là tổng của co ngót “khô”
và co ngót nội sinh; cần phải nghiên cứu mối liên hệ giữa hai hiện tượng này.
Về thực nghiệm, chúng ta ñã giới thiệu hai kiểu mẫu vật liệu thông dụng nhất và
cố gắng giải quyết những giả thuyết ñã ñề ra. Chúng ta sẽ thấy rằng chúng ta còn rất xa
lý thuyết ñúng ñắn về co ngót “khô” ngay trong trường hợp cân bằng ñơn giản nhất.
Không ñề cập ñến khía cạnh ñộng lực học của co ngót mà có gắn liền với tốc ñộ dịch
chuyển nước, chất lỏng hay hơi nước trong hồ xi măng;
Trong những công trình, hồ xi măng của bê tông, ban ñầu ñã no nước, sau ñó khô
dần và rắn chắc ñồng thời; co ngót có thể là do mất nước hoặc do phản ứng thuỷ hoá.
Hiện tượng như vậy cũng ñược xác ñịnh trong phòng thí nghiệm; mẫu thí nghiệm hình
lăng trụ sau 1 ngày sản xuất và nó ñược ñặt trong môi trường không khí không bão hoà
và ño chiều dài của nó sau 3, 7, 14, 28, 90 ngày vv (tiêu chuẩt NFP 15 433). Có rất
nhiều kết quả thu ñược trong những ñiều kiện như vậy [VENUAT, 1960 và 1976];
mặc dù rất ñáng quan tâm trong thực tế nhưng rất khó ñể tìm hiểu những tác ñộng của

nhiều hơn 2 hiện tượng ñồng thời: khô và thuỷ hoá.
Tại ñây ta chỉ lấy kết quả thực nghiệm thu ñược trong ñiều kiện tác ñộng của
“bay hơi” và thuỷ hoá diễn ra riêng biệt.
6.2. Co ngót “khô” tại tuổi xác ñịnh
Có thể ño ñược co ngót “khô” tại tuổi xác ñịnh khi sấy khô mẫu thử ñủ nhanh ñể
hồ xi măng không có thời gian rắn chắc ñáng kể ( phản ứng thuỷ hoá trong quá trình
sấy khô ñược bỏ qua). Mẫu hồ ở tuổi 7 ngày, như trong ví dụ, phải chịu sấy khô trong
vài giờ; Mẫu thử ở tuổi 24 giờ thì trong vài chục phút; sự mất nước nhanh chỉ xảy ra