Tính co ngót và từ biến của bê tông xi măng đại học giao thông vận tải

WELCOME!
THẢO LUẬN: VẬT LIỆU XÂY DỰNG
NHÓM 6:
CO NGÓT VÀ TỪ BIẾN CỦA BÊ TÔNG XI MĂNG
Thành viên:
1. Nguyễn Trung Kiên
2. Phạm Ngọc Linh
3. Đặng Hữu Long
4. Tạ Quốc Long
5. Bùi Văn Lưu
6. Đinh Tiến Luyện
I. Co ngót của bê tông
•
Khái niệm, tính chất, ảnh hưởng, ví dụ.
II. Tính từ biến của bê tông
•
Khái niệm, tính chất, ảnh hưởng, ví dụ.
Nhóm 6: Có ngót và tính từ biến của bê tông xi măng
1. SỰ CO NGÓT CỦA BÊ TÔNG

1.1. Khái niệm:
- Co ngót của bê tông là sụ giảm thể tích dưới nhiệt độ không đổi do mất độ ẩm
sau khi bê tông đã đông cứng. Sự thay đổi thể tích theo thời gian này phụ thuộc
vào hàm lượng nước của bê tông tươi, vào loại xi măng và loại cốt liệu được sử
dụng, vào điều kiện môi trường (nhiệt độ, độ ẩm và tốc độ gió) tại thời điểm đổ bê
tông, vào quá trình bảo dưỡng, vào khối lượng cốt thép và tỉ số giữa thể tích và
diện tích bề mặt cấu kiện.
Nhóm 6: Có ngót và tính từ biến của bê tông xi măng
1. Tính chất co ngót của bê tông
Các biến dạng tự do của bê tông (co ngót và nở) là những tính chất quan trọng
nhất đối với người xây dựng. Việc kiểm tra chính xác công trình đòi hỏi tính đến

các biến dạng này. Hơn nữa, các biến dạng tự do không đồng nhất trong các khối
thường dẫn đến các vết nứt, các rãnh đặc biệt thấm nhập các tác nhân gây hại. Do
đó, việc thiết kế công trình có độ bền cao cần làm chủ được các biến dạng tự do
và các ảnh hưởng cơ học của chúng.
Trước hết cần nhắc lại các cơ cấu chính của co ngót bê tông. Sau đó rút ra xu
hướng chung của co ngót ở bê tông cường độ cao từ thành phần của chúng. Tiếp
đó xem xét một số các bê tông cường độ cao và rất cao có thành phần khác nhau
cuối cùng rút ra kết luận về việc không có quan hệ trực tiếp giữa co ngót và
cường độ bê tông: giữa bê tông thường và bê tông cường độ cao, tồn tại một lựa
chọn tự do cho người thiết kế, cùng một cường độ có thể có nhiều tổ hợp chất kết
dính (xi măng, muội silic, phụ gia )

Nhóm 6: Có ngót và tính từ biến của bê tông xi măng
a. Cơ chế lý-hoá của co ngót bê tông thường.
Hai chỉ tiêu nội tại kiểm soát các biến dạng tự do của bê tông: nhiệt độ và hàm
lượng nước tự do.
Ta biết rằng nhiệt độ bê tông có thể biến đổi theo thời gian, hoặc do thủy hóa
(các phản ứng thường tỏa nhiệt và đóng vai trò là nguồn gây nhiệt nội tại), hoặc
do trao đổi nhiệt với phần còn lại của cấu kiện hay môi trường
Nhóm 6: Có ngót và tính từ biến của bê tông xi măng
Sự biến đổi nhiệt độ này dẫn đến các biến dạng tự do tỉ lệ với chúng theo một hệ
số quen thuộc (hệ số giãn nỡ nhiệt, giảm dần khi tăng phản ứng thủy hóa).
Cũng như vậy, hàm lượng nước tự do có thể thay đổi bên trong do thủy hoá mất
một phần nước, hay bên ngoài do biến đổi độ ẩm.
Cũng như vậy, một hằng số vật lý (hệ số giảm nước) cho phép tính toán biến dạng
tự do liên quan. Ở tỉ lệ cấu trúc vi mô, lý thuyết mao dẫn cho phép hiểu được làm
thế nào sự lấp đầy một phần của nước trong môi trường rỗng với độ phân bố rộng
có thể dẫn tới một trạng thái nội ứng suất. Từ ái lực của nước với bề mặt rắn (hấp
phụ), các lỗ rỗng nhỏ nhất được lấp đầy trước tiên.
Do đó, với một lượng nước cho trước, tồn tại một kích thước lỗ rỗng giới hạn, mà

vượt qua đó các khoang rỗng không bão hòa. Bên trong mỗi khoang, bề mặt phân
chia pha lỏng và khí chịu kéo tức thời và ứng suất càng lớn khi độ cong càng lớn,
tương ứng với lỗ rỗng nhỏ.
Nhóm 6: Có ngót và tính từ biến của bê tông xi măng
Cũng như vậy, khi lượng nước tự do giảm, kích thước lỗ rỗng, liên quan tới
sức căng mao quản, cũng giảm, và kết quả vĩ mô của hiện tượng (co cấu trúc
rắn dưới ảnh hưởng của một loại “tiền ứng suất ẩm”) tăng.
Ứng xử của hệ thay đổi phụ thuộc không chỉ vào sự phân bố kích thước lỗ
rỗng mà còn vào khả năng biến dạng tổng thể, liên quan tới độ rỗng tổng
cộng.
Do sự thiếu hụt thể tích của phản ứng thủy hóa, vữa xi măng trở thành một
cấu trúc ba pha (rắn - lỏng - khí) trong suốt quá trình thủy hóa. Có thể chia co
ngót thành 3 giai đoạn sau: trước khi ninh kết- co ngót dẻo; trong khi ninh kết
và rắn chắc - các hiện tượng nhiệt và co ngót nội tại; ở tuổi muộn - co ngót do
mất nước.
Nhóm 6: Có ngót và tính từ biến của bê tông xi măng
Chính sự co ngót do khô là đáng quan tâm và lo lắng. Đó là sự co ngót của một
mẫu được tháo khuôn ở 24 giờ sau khi được làm khô ở trong phòng với độ ẩm
tương đối 50±10% và nhiệt độ 20±10C được khống chế. Độ co ngót do khô
được lấy một cách quy ước bằng hiệu sốgiữa độ co tổng cộng và độ
co của cùng một mẫu không bị mất nước chút nào.
Trong khi độ co ngót nôi sinh cuối cùng gần gấp đôi, độ co khô giảm đi, vật liệu
chỉ bao gồm rất ít nước tự do sau khi thuỷ hoá. Độ co tổng cộng của bê tông
cường độ cao được đo trên các mẫu ^16 cm, vào khoảng hai lần nhỏ hơn trên
những mẫu bê tông đối chứng. Chú ý đến những động học đặc biệt nhanh của
độ co của bê tông bê tông cường độ cao, nó có thể tạo ra các sai số trong trường
hợp so sánh trên các thí nghiệm ngắn ngày.
Nhóm 6: Có ngót và tính từ biến của bê tông xi măng
•
Có nên lo ngại ảnh hưởng của độ co nội tại của bê tông cường độ cao đối với

qui mô của kết cấu không? Đối với các công trình cầu hầm, phần lớn của biến
dạng này xảy ra sau khi tháo ván khuôn và khi đó các ảnh hưởng của nó giống
như ảnh hưởng của một biến dạng thuần nhất do nhiệt. Các điểm tiếp xúc của
kết cấu với nền được dự kiến để loại biến dạng đó không cần cấu tạo đặc biệt.

Nhóm 6: Có ngót và tính từ biến của bê tông xi măng
Độ co ngót tổng cộng Bê tông đôi chứng Bê tông cường độ cao
- Lúc kêt thúc thí nghiệm 470 320
- Trong thời hạn dài 650 340
Độ co ngót nội tại
- Lúc kêt thúc thí nghiệm 120 200
- Trong thời hạn dài 120 220
Độ co ngót do mất nước
- Lúc kêt thúc thí nghiệm 350 120
- Trong thời hạn dài 530 120
•
Từ khi bê tông rắn chắc (đông đặc lại ), sự co bê tông được hiểu là sự tự
nhiên của vật liệu mà chưa chịu tải. Có hai loại co:
1. Sự co nội sinh hay co do khô tự nhiên, gây ra do việc bê tông cứng dần
lên.
2. Sự co do sự sấy khô, gây ra do sự trao đổi nước giữa chất liệu trong bê
tông và môi trường bên ngoài. Chú ý rằng, độ co do bị sấy khô này có thể là số
âm ( trong trường hợp này bê tông bị phồng lên ).
Như vậy, tổng độ co là phép cộng của hai loại độ co nói trên.
Trong trường hợp các khối bê tông đặc, nhiệt cũng có thể ảnh hưởng đáng kể
đến độ co nội sinh hay độ co do khô.
Tính động của độ co nội sinh phụ thuộc vào tốc độ phản ứng hydrat hoá. Khi
tính toán mức độ co, trước tiên, người ta dựa vào tốc độ cứng của vật liệu và
như vậy phải tính đến các đặc tính của từng loại bê tông.
Nhóm 6: Có ngót và tính từ biến của bê tông xi măng

•
Tỷ số fc (t) fc28, tuổi của bê tông non, được coi là biến kiểm tra trước 28
ngày. Vì vậy, đối với khối bê tông đặc có độ đông cứng nhanh hơn thì tuổi
bê tông có ảnh hưởng lớn đến độ co nội sinh. Sau 28 ngày, độ co nội sinh
được tính căn cứ vào thời gian.
- Nếu fc(t)fc28 > 0,1 thì có thể tính độ co theo đề nghị của pháp như
sau:
e,d (t,f,28) - (f,2, - 20X2,2^ - 0,2). 10-5
fc28
trong đó, £r0 là độ co nội sinh tính từ khi bê tông đặc (kết dính đến một
thời điểm nào đó tính bằng ngày). F28 là đặc tính ứng suất vào cùng thời
điểm.
Để có thể miêu tả rõ hơn tính động của độ co nội sinh trước 28 ngày, ta
có thể chấp nhận qui luật hyperbôn về độ cứng được phân chia dựa theo
các dữ liệu thực nghiệm về ứng suất đang hiện hành.
Nhóm 6: Có ngót và tính từ biến của bê tông xi măng
Nếu fc(t)fc28 > 0,1 thì có thể tính độ co theo đề nghị của pháp như sau:
e,d (t,f,28) - (f,2, - 20X2,2^ - 0,2). 10-5
fc28
trong đó, £r0 là độ co nội sinh tính từ khi bê tông đặc (kết dính đến
một thời điểm nào đó tính bằng ngày). F28 là đặc tính ứng suất vào
cùng thời điểm.
Để có thể miêu tả rõ hơn tính động của độ co nội sinh trước 28 ngày, ta
có thể chấp nhận qui luật hyperbôn về độ cứng được phân chia dựa
theo các dữ liệu thực nghiệm về ứng suất đang hiện hành.
Nhóm 6: Có ngót và tính từ biến của bê tông xi măng
2. TỪ BIẾN CỦA BÊ TÔNG
1. Khái niệm:
Từ biến là hiện tượng biến dạng theo thời gian dưới tác dụng
của tải trọng không đổi. Cũng như co ngót, từ biến là tác

nhân phụ thuộc vào thời gian và có vai trò khá quan trọng
trong việc tính toán, thiết kế công trình.
Từ biến trong bê tông được gắn với sự thay đổi biến dạng
theo thời gian tại những vùng của dầm và cột chịu ứng suất
nén thường xuyên.
Nhóm 6: Có ngót và tính từ biến của bê tông xi măng
2. Các yếu tố ảnh hưởng đến từ biền và ảnh hưởng của từ biến đến sự làm
việc của kết cấu:
1. Các yếu tố ảnh hưởng đến từ biến.
-Từ biến phụ thuộc vào trị số của ứng suất và thời gian tác dụng của
ứng suất.
- Từ biến phụ thuộc vào tỷ lệ nước trên xi măng(w/C), với W/C lớn thì
biến dạng do từ biến lớn.
- Từ biến phụ thuộc vào độ ẩm của môi trường( H ),H cao thì sẽ nhỏ.
- Từ biến phụ thuộc vào cường độ của bê tông,() cao thì sẽ nhỏ.
- Từ biến phụ thuộc vào tỷ số thể tích trên diện tích bề mặt của cấu
kiện (V/A).
•

Nhóm 6: Có ngót và tính từ biến của bê tông xi măng
2. Ảnh hưởng của từ biến đến sự làm việc của kết cấu.
- từ biến làm cho độ võng tăng dần và vết nứt ngày càng mở rộng.
- Với các cấu kiện chịu nén lệch tâm có độ mảnh lớn,từ biến làm tăng
uốn dọc.
- Trong cấu kiện bê tông cốt thép dự ứng lực,từ biến gây ra hiện tượng
mất mát ứng suất trước trong cốt thép kéo căng,do đó làm giảm ứng suất
nén trước trong bê tông.
- Trong các kết cấu siêu tĩnh,từ biến làm phân phối lại nội lực, , làm
tăng tính dẻo của bê tông – tính kéo và nén bị hạn chế, có ý nghĩa quan
trọng để nâng cao khả năng chống nứt của các kết cấu vỏ và kết cấu đặc

biệt.
Nhóm 6: Có ngót và tính từ biến của bê tông xi măng
•
Biến dạng từ biến được tính bằng tích số của biến dạng nén đàn hồi tức
thời do tải trọng thường xuyên và hệ số từ biến Ѱ:
=.
trong đó t là tuổi của của bê tông tính bằng ngày kể từ thời điểm đổ bê
tông và ti là tuổi của bê tông tính bằng ngày kể từ khi tải trọng thường
xuyên tác dụng.
AASHTO sử dụng 1 công thức thực nghiệm để xác định hệ số từ
biến,được xây dựng bởi collins và mitchell(1991),như sau:
=3,5 (1,58 - )[ ]
trong đó: h là độ ẩm tương đối (%).
là hệ số điều chỉnh đối với ảnh hưởng giữa tỷ số thể tích và
diện tích bề mặt.
Tính bằng biểu thức
=
ở đây là giá trị tuyệt đối của cường độ chịu nén đặc trưng ở
tuổi 28 ngày của bê tông(mpa).
•

Nhóm 6: Có ngót và tính từ biến của bê tông xi măng
3. Đặc điểm của từ biến và thí nghiệm từ biến.
1.Đặc điểm của từ biến.
Khi đánh giá tác động trực tiếp và gián tiếp của ứng suất trong 1 khoảng
thời gian dài trên kết cấu bê tông, nó thường được biểu thị bằng quá trình
từ biến. Các kết quả nghiên cứu đã cho thấy rằng từ biến của bê tông
chịu ứng suất kéo khi uốn lớn hơn 2 lần so với khi chịu nén.
Lý thuyết từ biến đáp ứng đầy đủ các dữ liệu thực nghiệm về trạng thái
của bê tông và kết cấu bê tông cốt thép dưới tải trọng với tính toán toàn

bộ các yếu tố ảnh hưởng vẫn chưa được thành lập. Hiện các khuyến nghị
để xác định từ biến của các loại hình cụ thể, mục đích để so sánh đánh giá
tính kỹ thuật - công nghệ tác động trên từ biến của nguyên vật liệu khác
nhau, phương pháp thí nghiệm, thành phần bê tông, phụ gia, điều kiện và
thời gian bảo dưỡng cũng như mức độ gia tải. Mục đích nghiên cứu này
nhằm xác định giá trị từ biến và mối quan hệ của nó với một số tính chất
cơ lý của bê tông hạt mịn.
Nhóm 6: Có ngót và tính từ biến của bê tông xi măng
2. Thí nghiệm từ biến.
Thí nghiệm đo biến dạng từ biến khi nén của bê tông hạt mịn được
tiến hành trong 360 ngày tại phòng thí nghiệm của trung tâm phát triển
công nghệ và vật liệu xây dựng, viện khoa học công nghệ xây dựng. Quá
trình đo độ co của bê tông hạt mịn cũng được tiến hành song song với đo
biến dạng từ biến.
Mẫu thí nghiệm có dạng hình lăng trụ với kích thước lăng 100 x 100 x
400 mm được chế tạo từ 2 loại hỗn hợp bê tông hạt mịn: loại thông
thường (ký hiệu là BT-1) và loại được trộn bằng phương pháp đùn ép(*)
(ký hiệu là BT-2). Cả 2 loại bê tông này có tỉ lệ X/C = 2,5; N/X = 0,53.
Vật liệu chế tạo là xi măng bỉm sơn PCB 30, cát vàng sông lô có mô đun
độ lớn 2,56.
Các mẫu được tháo khuôn sau 24 giờ kể từ lúc tạo hình và được bảo
dưỡng trong môi trường ẩm tự nhiên trong 28 ngày. Với mỗi loại bê tông
đúc 6 mẫu 100 x 100 x 400 mm: 2 mẫu để xác định cường độ nén, 2 mẫu
xác định độ co và 2 mẫu để xác định từ biến; 3 mẫu 40x40x160 mm: xác
định cường độ chịu uốn và chịu nén.
Nhóm 6: Có ngót và tính từ biến của bê tông xi măng
•
Các biến dạng của mẫu lăng trụ được đo trên cơ sở độ co của chúng sau
khi tháo khuôn. Sau 28 ngày kể từ khi đúc, mẫu lăng trụ được đưa vào
thiết bị đo biến dạng từ biến và được gia tải bởi một lực nén dọc trục

tương đương 0,4 cường độ bê tông ở tuổi 28 ngày. Mẫu lăng trụ được xác
định biến dạng co nhằm mục đích loại bỏ độ co cứng ảnh hưởng đến kết
quả của các biến dạng do từ biến. Độ co được xác định trên các mẫu “tự
do”, không có tải tác dụng. Cường độ biến dạng được đo bằng đồng hồ đo
biến dạng loại quay số cho phép tính chính xác tới 0,002 mm.
4.Kết quả thí nghiệm

Nhóm 6: Có ngót và tính từ biến của bê tông xi măng
STT Tên chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị BT-1 BT-2
1. Cường độ nén, ở tuổi 28 ngày MPa 34,2 45,0
180 ngày MPa 43,3 51,4
360 ngày MPa 46,6 55,2
2. Cường độ uốn, ở tuổi 28 ngày MPa 7,8 8,9
180 ngày MPa 8,4 9,8
360 ngày MPa 8,7 10,1
3. Cường độ nén lăng trụ, ở tuổi 28 ngày MPa 20,41 32,65
4. Biến dạng co, ở tuổi 28 ngày mm/m 0,265 0,225
180 ngày mm/m 0,555 0,485
360 ngày mm/m 0,570 0,495
5. Độ kéo tới hạn mm/m 0,178 0,122
3. Tính toán theo tiêu chuẩn GOST 24544-81 từ biến của BT-1 là 176,8.
và BT-2 là 110,2 Biến dạng từ biến của bê tông hạt mịn đùn ép giảm
đáng kể so với bê tông hạt mịn thông thường.
* Giá trị độ kéo tới hạn là kết quả tính toán theo [5].
-từ biến và độ co phát triển cùng với nhau. Co ngót có đặc trưng về thể
tích. Từ biến diễn ra theo hướng tải trọng tác dụng. Khi có tải trọng nén
độ co tăng nhanh, còn khi kéo thì ngược lại làm chậm lại. Từ biến ảnh
hưởng hoàn toàn đến việc nâng cao khả năng chống nứt của cấu kiện bê
tông, nhưng làm tăng độ võng của kết cấu khi chịu uốn và làm tổn thất
ứng suất nén trong bê tông trên kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước.

Độ cứng của kết cấu bê tông phụ thuộc vào mô đun đàn hồi, tốc độ phát
triển biến dạng co và từ biến, giới hạn bền kéo của bê tông và các giá trị
giới hạn độ co và từ biến.
•

Nhóm 6: Có ngót và tính từ biến của bê tông xi măng
Kiểm tra độ kéo tới hạn của bê tông cho thấy nhỏ hơn so với biến dạng co.
Đây có thể là nguyên nhân về khả năng hình thành vết nứt. Tuy nhiên khi so
sánh tốc độ phát triển biến dạng co và từ biến trong toàn bộ thời gian thí
nghiệm kết quả cho thấy rằng tốc độ biến dạng từ biến vượt quá tốc độ phát
triển biến dạng co hơn hai lần.
Do đó, phát sinh khi co ứng suất kéo sẽ kịp chùng đến khi ứng suất không
nguy hại, nhỏ hơn giới hạn độ bền kéo của cả hai dạng bê tông và các vết nứt
sẽ không xảy ra. Điều này cũng thể hiện khá rõ ràng rằng tốc độ biến dạng từ
biến của bê tông khi kéo đúng tâm sẽ cao hơn khi nén, còn biến dạng co nhỏ
hơn. Như vậy, việc xem xét đồng thời sự phát triển biến dạng co và từ biến
của bê tông hạt mịn cho phép kết luận đầy đủ khả năng chống nứt của chúng.
Nhóm 6: Có ngót và tính từ biến của bê tông xi măng
5. Các biện pháp làm giảm từ biến.
Cần tiếp tục nghiên cứu thêm biến dạng từ biến của bê tông hạt mịn
gây ra bởi tải trọng kéo, uốn hoặc xoắn. Bằng cách này, nhiều dữ liệu cơ
bản chính xác sẽ được sử dụng để đánh giá biến dạng khi kéo hoặc sự
phát triển vết nứt trong các kết cấu hoặc để đánh giá độ võng dài hạn của
các cấu kiện.
Cũng có thể làm giảm biến dạng của từ biến bằng các biện pháp như
làm giảm co ngót,tức là giảm thành phần nước trong hỗn hợp bê tông và
giữ cho nhiệt độ tương đối thấp.
Biến dạng từ biến cũng có thể được giảm bớt nhờ việc bố trí cốt thép ở
vùng chịu nén vì phần nội lực mà cốt thép chịu không lien quan đến từ
biến.

Nhóm 6: Có ngót và tính từ biến của bê tông xi măng
Trường hợp tải trọng dài hạn tác dụng ở tuổi bê tông lớn,biến dạng từ
biến sẽ giảm đi do bê tông trở nên khô hơn và biến dạng ít hơn.
Cuối cùng,không phải tất cả các ảnh hưởng của biến dạng từ biến đều là
có hại.Khi có sự lún khác nhau xảy ra trong 1 cầu bê tông cốt thép đặc
tính từ biến của bê tông làm cho ứng suất trong các cấu kiện giam rõ rệt
so với giá trị dự đoán bằng phân tích đàn hồi.
Nhóm 6: Có ngót và tính từ biến của bê tông xi măng



Thank You !