nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia hóa dẻo và phụ gia khoáng đến hệ số cường độ ứng suất của bẻ tông cường độ cao

ƢỜNG

GI O
O
O
I HỌ MỞ H NH PHỐ HỒ H MINH
-----------------------------------------

PH M THỊ HỒNG H NH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG PH GIA HÓA DẺO VÀ
PH GIA KHO NG ẾN HỆ SỐ ƢỜNG
ỨNG SUẤT
CỦA Ê ÔNG ƢỜNG
CAO

L N
N H
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN D NG VÀ
CÔNG NGHIỆP

TP. Hồ Chí Minh, Năm 2015


GI O
O
O
I HỌ MỞ H NH PHỐ HỒ H MINH

ƢỜNG

-----------------------------------------

PH M THỊ HỒNG H NH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA PH GIA HÓA DẺO VÀ
PH GIA KHO NG ẾN HỆ SỐ ƢỜNG
ỨNG SUẤT
CỦA Ê ÔNG ƢỜNG
CAO

Chuy n ng nh
M s huy n ng nh
L

: Xây dựng Công trình dân dụng và Công nghiệp
: 60 58 02 08
N

N H

ỰNG

Ng

ih

ng

n kho h :

Ts. Lê Anh Tuấn

TP. Hồ Chí Minh, Năm 2015


i

LỜI AM OAN
Tôi m đo n rằng luận văn n y “Nghi n ứu ảnh h ởng của phụ gia hóa dẻo
và phụ gi khoáng đến hệ s
ng độ ứng suất củ b tông
ng độ o” l b i
nghiên cứu của chính tôi.
Ngoài trừ những tài liệu tham khảo đ ợc trích d n trong luận văn n y, tôi m đo n
rằng toàn phần hay những phần nhỏ của luận văn n y h từng đ ợc công b hoặc
đ ợc sử dụng để nhận bằng cấp ở những nơi khá .
Không có sản phẩm/nghiên cứu nào củ ng i khá đ ợc sử dụng trong luận văn
n y m không đ ợc trích d n theo đúng quy định.
Luận văn n y h b o gi đ ợc nộp để nhận bất kỳ bằng cấp nào tại á tr
h c hoặ ơ sở đ o tạo khác.

Tp, Hồ Chí Minh, 2015

Phạm Thị Hồng Hạnh

ng đại


iii

TÓM TẮT
Đề tài nghiên cứu ảnh h ởng của phụ gia đến ơ hế rạn nứt của bê tông
ng độ

o. Điển hình là ảnh h ởng của phụ gia hóa h c siêu dẻo và phụ gia

khoáng đến hệ s tập trung ứng suất ngay tại đỉnh vết nứt trong dầm b tông

ng

độ cao. Kết hợp thực nghiệm v i kết quả tính toán từ các mô hình nứt: Mô hình vết
nứt ảo FCM, mô hình nứt hai ham s TPM và các lý thuyết liên quan t i vấn đề nứt,
trạng thái ứng suất và biến dạng, lý thuyết Bazant…Đề t i đ ợc thực hiện v i mục
ti u tính toán á đặ tr ng nứt củ b tông nh : Hệ s tập trung ứng suất, độ bền
nứt, năng l ợng nứt, độ mở rộng đầu đ

ng nứt, chiều dài vết nứt ảo bằng công

thức thực nghiệm. Từ đó rút r kết luận v đánh giá ảnh h ởng củ h m l ợng phụ
gi đến hệ s

ng độ ứng suất tại đỉnh vết nứt trong dầm b tông

ng độ cao.

Để gi tăng tính đúng đắn của kết quả tính toán, phần mềm Ansys 15.0 đ ợc dùng
để mô phỏng lại m u dầm chịu u n v i vết nứt đ ợc ấn định sẵn ngay giữa dầm và
chịu lực u n bằng v i giá trị thực nghiệm. Các kết quả đ ợc ghi lại và so sánh v i
giá trị tính toán theo công thức có sẵn. Cu i cùng là lựa ch n thành phần cấp ph i
t i u ho b tông

ng độ cao có sử dụng phụ gia ứng v i cấp độ bền B45 sao

cho á đă tr ng ơ lý đạt giá trị t t nhất và giảm thiểu khả năng vết nứt tiếp tục
phát triển khi đi v o hịu tải, góp phần nâng cao khả năng hịu lực của kết cấu. ......
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................


iv

M CL C
Lời cam đoan ............................................................................................................. i
Lời cảm ơn ................................................................................................................ ii
Tóm tắt ..................................................................................................................... iii
Mục lục ..................................................................................................................... iii
Danh mục bảng ...................................................................................................... viii
Danh mục hình ........................................................................................................ ix
Danh mục từ viết tắt ............................................................................................ ixiii
Chƣơng 1: GIỚI THIỆU ..........................................................................................1
1.1 Cơ sở hình thành luận văn ................................................................................1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu .........................................................................................2
1.3 Phạm vi v đ i t ợng nghiên cứu ....................................................................2

1.3.1 Phạm vi nghiên cứu ..................................................................................2
1.3.2 Đ i t ợng nghiên cứu ...............................................................................3
1.4 Ph ơng pháp nghi n ứu .................................................................................3
1.5 Nghiên cứu trong v ngo i n

c ......................................................................3

1.5.1 Tình hình nghiên cứu trên thế gi i ............................................................3
1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong n

c ..............................................................5

Chƣơng 2: Ơ Ở TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ................................................8
2.1 Cơ h c hóa h c .................................................................................................8
2.2 Cơ h c vật lý ...................................................................................................10
2.3 Cơ h c sở khoa h c về rạn nứt của bê tông ....................................................10
2.3.1 Các dạng rạn nứt của vật liệu ..................................................................10
2.3.2 Phân tích gi i hạn củ đ
2.3.2 Phân loại đ

ng nứt ............................................................12

ng nứt ................................................................................15

2.4 Mô hình vết nứt ảo FCM................................................................................20
2.4.1 Phân b ứng suất theo lý thuyết của Bazant...........................................22
2.4.2 Mô hình hai tham s TPM (Two Parameter Model) ...............................24


v

Chƣơng 3: V T LIỆ

PHƢƠNG PH P HỰC NGHIỆM........................25

3.1 Nguyên vật liệu ..............................................................................................25
3.1.1 Xi măng ...................................................................................................25
3.1.2 Cát............................................................................................................25
3.1.3 Đá ............................................................................................................26
3.1.4 Phụ gia siêu dẻo .......................................................................................27
3.1.5 Phụ gia khoáng silicafume ......................................................................27
3.1.6 Ph ơng pháp huẩn bị m u và thí nghiệm ..............................................29
3.2 Thành phần cấp ph i của bê tông ..................................................................34
Chƣơng 4: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ......................................35
4.1 Ảnh h ởng củ

á đặ tr ng ơ lý đến á đặ tr ng nứt của bê tông .........35

4.1.1 M i quan hệ giữa á đặ tr ng nứt và các tính chất ơ lý ủa bê tông
khi không sử dụng phụ gia ....................................................................................36
4.2 Ảnh h ởng của của phụ gia hóa h

đến các tính chất ơ lý ủa bê tông. ....41

4.2.1 Ảnh h ởng của phụ gia hóa h

đến

ng độ chịu nén của bê tông ....42

4.2.2 Ảnh h ởng của phụ gia hóa h

đến

ng độ chịu u n của bê tông ...43

4.2.3 Ảnh h ởng của phụ gia hóa h

đến

ng độ chịu kéo của Bê tông ...45

4.2.4 Ảnh h ởng của phụ gia hóa h đến hệ s nở hông của bê tông ................
..........................................................................................................................46
4.2.5 Ảnh h ởng của phụ gia hóa h

đến mô đun đ n hồi ............................47

4.2.6 M i quan hệ giữ
ng độ chịu nén v mo un đ n hồi khi dùng phụ
gia hóa h c ...........................................................................................................49
4.2.7 Ảnh h ởng của phụ gia hóa h

đến hệ s tập trung ứng suất bê tông ...50

4.2.8 Ảnh h ởng của phụ gia hóa h

đến độ bền nứt của Bê tông ................50

4.2.9 Ảnh h ởng của phụ gia hóa h

đến chuyển vị mở đầu đ

ng nứt CTOD

......................................................................................................................... 49
4.2.10 Ảnh h ởng của phụ gia hóa h

đến năng l ợng nứt của bê tông ...... 49

4.2.11 Ảnh h ởng của phụ gi đến chiều

i đặ tr ng của vết nứt ảo ...........52

4.3 Ảnh h ởng của của phụ gi khoáng Sili fume đến các tính chất ơ lý v đặc
tr ng nứt của bê tông. ...........................................................................................53


vi

4.3.1 Ảnh h ởng của phụ gia khoáng Silicafume đến
ng độ chịu nén của
bê tông...................................................................................................................54
4.3.2 Ảnh h ởng của phụ gia khoáng Silicafume đến
ng độ chịu u n của
bê tông...................................................................................................................55
4.3.3 Ảnh h ởng của phụ gia khoáng Silicafume đến
ng độ chịu kéo của
Bê tông ..................................................................................................................56
4.3.4 ..... Ảnh h ởng của phụ gia khoáng Silicafume đến hệ s nở hông của bê

tông .......................................................................................................................57
4.3.5 Ảnh h ởng của phụ gia khoáng Silicafume đến mô đun đ n hồi của Bê
tông .......................................................................................................................58
4.3.6 M i quan hệ giữ
ng độ chịu nén v mo un đ n hồi khi dùng phụ
gia khoáng Silicafume. .........................................................................................58
4.3.7 Ảnh h ởng của phụ gi khoáng đến hệ s tập trung ứng suất của bê
tông. ......................................................................................................................58
4.3.8 Ảnh h ởng của phụ gia khoáng Silicafume đến độ bền nứt của Bê tông ..
..........................................................................................................................60
4.3.9 Ảnh h ởng của phụ gia khoáng Silicafume đến chuyển vị mở đầu đ ng
nứt ........................................................................................................................ 60
4.3.10 Ảnh h ởng của phụ gia khoáng Silicafume đến năng l ợng nứt của bê
tông ...................................................................................................................... 60
4.3.11 Ảnh h ởng của phụ gia khoáng Silicafume đến chiều i đặ tr ng của
vùng FPZ đ ợ xá định .......................................................................................62
4.4 Ảnh h ởng của của phụ gia khoáng Silicafume và phụ gia hóa h c siêu dẻo
đến các tính chất ơ lý v đặ tr ng nứt của bê tông............................................62
4.4.1 Ảnh h ởng của phụ gia khoáng Silicafume kết hợp v i phụ gia hóa h c
đến
ng độ chịu nén của bê tông .......................................................................... 64
4.4.2 Ảnh h ởng của phụ gia khoáng Silicafume kết hợp v i phụ gia hóa h c
đến
ng độ chịu u n của bê tông ......................................................................64
4.4.3 Ảnh h ởng của hỗn hợp phụ gia khoáng Silicafume và phụ gia siêu dẻo
đến
ng độ chịu kéo của Bê tông ......................................................................65
4.4.4 Ảnh h ởng của hỗn hợp phụ gia khoáng Silicafume và phụ gia siêu dẻo
đến hệ s nở hông của bê tông ..............................................................................66

vii

4.4.5 Ảnh h ởng của hỗn hợp phụ gia khoáng Silicafume và phụ gia siêu dẻo
đến mô đun đ n hồi của Bê tông ..........................................................................66
4.4.6 M i quan hệ giữ
ng độ chịu nén v mo un đ n hồi khi dùng hỗn
hợp phụ gia khoáng Silicafume và phụ gia siêu dẻo ............................................67
4.4.7 ..Ảnh h ởng của hỗn hợp phụ gia khoáng Silicafume và phụ gia siêu dẻo
đến hệ s tập trung ứng suất bê tông ....................................................................68
4.4.8 Ảnh h ởng của hỗn hợp phụ gia khoáng Silicafume và phụ gia siêu dẻo
đến độ bền nứt của Bê tông ..................................................................................68
4.4.9 Ảnh h ởng của hỗn hợp phụ gia khoáng Silicafume và phụ gia siêu dẻo
chuyển vị mở đầu đ ng nứt CTOD ...................................................................69
4.4.10 Ảnh h ởng của hỗn hợp phụ gia khoáng Silicafume và phụ gia siêu
dẻo đến năng l ợng nứt của bê tông .....................................................................70
4.4.11 Ảnh h ởng của hỗn hợp phụ gia khoáng Silicafume và phụ gia siêu
dẻo đến chiều i đặ tr ng củ vùng FPZ đ ợ xá định ...................................70
Chƣơng 5: MÔ PHỎNG ANSYS ...........................................................................71
5.1. Mô tả hình h c kết cấu...................................................................................71
5. 2 Xây dựng mô hình phần tử hữu hạn .............................................................71
5. 3 Đặt tải v điều kiện biên ...............................................................................73
5. 4 Phân tích kết cấu ...........................................................................................74
5. 5 Xử lý kết quả.................................................................................................74
5. 6 Tính toán hệ s tập trung

ng độ ứng suất ngay tại đỉnh vết nứt: ............75

hƣơng 6: KẾT LU N ...........................................................................................81
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................82

PH L C .................................................................................................................84
PHỤ LỤC A: Kết quả thí nghiệm ....................................................................84
PHỤ LỤC B: Tính toán á đặ tr ng ơ lý ủa bê tông .................................90
PHỤ LỤC C: Mô phỏng Ansys. .......................................................................98


viii

DANH M C BẢNG
Chƣơng 3
Bảng 3.1. Thành phần ơ lý ủa xi măng ....................................................................25
Bảng 3.2. Thành phần ơ lý ủa cát ............................................................................25
Bảng 3.3.Thành phần tính chất củ đá ........................................................................26
Bảng 3.4. Kết quả

ng độ chịu nén của bê tông ......................................................34

Bảng 3.5. Kết quả

ng độ chịu kéo của bê tông ......................................................35

Bảng 3.6. Thành phần cấp ph i b tông

ng độ cao ...............................................34

Chƣơng 4
Bảng 4.1. Các tính chất ơ lý v đặ tr ng nứt củ b tông

ng độ cao khi không

sử dụng phụ gia ...........................................................................................................35
Bảng 4.2. Hệ s tập trung

ng độ ứng suất. ............................................................38

Bảng 4.3. So sánh v i kết quả thực nghiệm v i nghiên cứu tr

c .............................39

Bảng 4.4. Độ bền nứt gi i hạn GC (J/m2) ....................................................................40
Bảng 4.5. So sánh v i kết quả thực nghiệm v i nghiên cứu tr
Bảng 4.6. C

c .............................41

ng độ của bê tông khi dùng phụ gia hóa h c .......................................42

Bảng 4.7. Giá trị mo un đ n hồi và hệ s nở hông của bê tông khi dùng phụ gia hóa
h c ...............................................................................................................................42
Bảng 4.8. So sánh

ng độ chịu u n giữa tính toán thực nghiệm và theo ACI 363 .45

Bảng 4.9. Giá trị mô đun đ n hồi tính theo ACI 318 ..................................................49
Bảng 4.10. Giá trị tập trung ứng suất củ b tông
Bảng 4.11. Giá trị độ bền nứt củ b tông
Bảng 4.12. C

ng độ cao ................................50

ng độ cao ............................................50

ng độ của bê tông khi dùng phụ gia khoáng Silicafume ....................53

Bảng 4.13. Giá trị mo un đ n hồi của bê tông khi dùng phụ gia khoáng Silicafume 53
Bảng 4.14. Chênh lệ h

ng độ chịu u n giữa thực nghiệm và tính theo ACI 363 .56

Bảng 4.15. Giá trị tập trung ứng suất củ b tông
Bảng 4.16. Giá trị độ bền nứt củ b tông
Bảng 4.17. C

ng độ cao ................................59

ng độ cao sử dụng Silicafume ............60

ng độ của bê tông khi dùng hỗn hợp phụ gia .....................................62


ix

Bảng 4.18. Giá trị mo un đ n hồi và hệ s nở hông của bê tông khi dùng hỗn hợp
phụ gia .........................................................................................................................63
Bảng 4.19. So sánh giá trị

ng độ chịu u n giữa thực nghiệm và tính theo ACI 363

.....................................................................................................................................65
Bảng 4.20. Giá trị độ bền nứt củ b tông

ng độ cao khi dùng hỗn hợp phụ gia..68

hƣơng 5:
Bảng 5.1. Kết quả thu đ ợc ứng v i thành phần b tông

ng độ cao cấp độ bền

B45 ở 28 ngày ............................................................................................................ 79


x

DANH M C HÌNH
Chƣơng 2
Hình 2.1. Phản ứng hóa h c củ xi măng ......................................................................8
Hình 2.2. Hồ Xi măng rắn chắc .....................................................................................8
Hình 2.3. Rạn nứt dòn .................................................................................................11
Hình 2.4. Quan hệ tải tr ng và chiều

iđ

ng nứt ...................................................13

Hình 2.5. Sự th y đổi của chiều dài vết nứt theo th i gian. ........................................13
Hình 2.6. Sơ đồ chịu tải ...............................................................................................15
Hình 2.7. Sự phân b ứng suất xung qu nh đ

ng nứt. ..............................................15

Hình 2.8. Các kiểu nứt ơ bản của vật liệu .................................................................17
Hình 2.9. Mô tả thí nghiệm dầm v i giá trị a, b tại vết nứt. ........................................18
Hình 2.10. Mô hình vết nứt không liên tục .................................................................21
Hình 2.11. Bế mặt tiếp xúc giữa các hạt c t liệu v xi măng ......................................21
Hình 2.12. Mô phỏng vùng FPZ trong bê tông ..........................................................22
Hình 2.13. Phân b tr

ng ứng suất trong FPZ xung qu nh đ

ng nứt (Bazant,

1984) ............................................................................................................................23
Hình 2.14: Chuyển vị độ mở đ

ng nứt .....................................................................24

Chƣơng 3:
Hình 3.1 Thành phần hạt của cát .................................................................................26
Hình 3.2. Thành phần hạt củ đá .................................................................................26
Hình 3.3. Phụ gia hóa h c siêu dẻo .............................................................................29
Hình 3.4. Phụ gia khoáng Silicafume ..........................................................................30
Hình 3.5. Khâu đú m u và bảo

ỡng bê tông ..........................................................31

Hình 3.6. M u trụ 15 x30 cm ......................................................................................31
Hình 3.7 M u dầm 10 x 10 x 40 cm ............................................................................32
Hình 3.8. M u dầm xá định hệ s tập trung ứng suất ................................................32
Hình 3.9. Kí h th

c m u xá định hệ s tập trung ứng suất .....................................33

Hình 3.10. Máy nén m u trụ .......................................................................................34
Hình 3.11. M u dầm b tông xá định

ng độ chịu kéo u n ..................................35


xi

Chƣơng 4:
Hình 4.1. Bề mặt tiếp xúc giữa các hạt c t liệu v xi măng ........................................21
Hình 4.2. Mô phỏng vùng FPZ trong bê tông .............................................................22
ng độ và hệ s KIC khi không sử dụng phụ gia ........36

Hình 4.3. M i quan hệ giữ

Hình 4.4. M i quan hệ giữ mô đun đ n hồi và hệ s KIC khi không dùng phụ gia ..36
Hình 4.5. M i quan hệ giữ

ng độ bê tong và hệ s KIC ......................................38

Hình 4.6. M i quan hệ giữ

ng độ v độ bền nứt Gc khi không dùng phụ gia .....39

Hình 4.7. M i quan hệ giữ mô đun đ n hồi v độ bền nứt Gc khi không dùng phụ
gia ................................................................................................................................40
ng độ b tông v độ bền nứt GC ...............................41

Hình 4.8. M i quan hệ giữ
Hình 4.9. Sự th y đổi C

ng độ chịu nén khi sử dụng phụ gia hóa h c ....................42

Hình 4.10. Sự th y đổi

ng độ chịu u n của betong khi sử dụng phụ gia hóa h c.43
ng độ chịu nén u n khi dùng phụ gia hóa h c .......44

Hình 4.11. M i quan hệ giữ
Hình 4.12. Sự th y đổi

ng độ kéo gián tiếp khi sử dụng phụ gia hóa h c ............46

Hình 4.13. Sự th y đổi Hệ s nở hông của bê tông khi sử dụng phụ gia hóa h c ......47
Hình 4.14. Sự th y đổi Mo un đ n hồi của bê tông khi sử dụng phụ gia hóa h c .....48
ng độ chịu nén và modun đ n hồi khi dùng phụ gia hóa

Hình 4.15. M i quan hệ

h c ...............................................................................................................................49
Hình 4.16. Sự th y đổi hệ s tập trung ứng suất khi sử dụng phụ gia hóa h c ...........50
Hình 4.17. Sự th y đổi độ bền nứt của bê tông khi sử dụng phụ gia hóa h c.............51
Hình 4.18. Chuyển vị mở đầu đ

ng nứt CTOD ........................................................51

Hình 4.19. Sự th y đổi năng l ợng nứt không toàn phần Gf, toàn phần GF ..............52
Hình 4.20. Chiều dài FPZ khi không và có sử dụng phụ gia hóa h c.........................52

Hình 4.21. Sự th y đổi c

ng độ chịu nén khi sử dụng phụ gia khoáng Silicafume ..54

Hình 4.22. Sự th y đổi

ng độ chịu u n khi sử dụng phụ gia khoáng Silicafume .55

Hình 4.23. M i quan hệ giữ

ng độ chịu nén u n khi dùng phụ gia khoáng

Silicafume ....................................................................................................................55
Hình 4.24. Sự th y đổi

ng độ kéo gián tiếp khi sử dụng phụ gia khoáng

Silicafume ....................................................................................................................56


xii

Hình 4.25. Sự th y đổi hệ s nở hông của bê tông khi sử dụng phụ gia khoáng
Silicafume ....................................................................................................................57
Hình 4.26. Sự th y đổi Mo un đ n hồi khi sử dụng phụ gia khoáng Silicafume .......58
ng độ chịu nén và modun đ n hồi khi dùng phụ gia

Hình 4.27. M i quan hệ

khoáng Silicafume .......................................................................................................58

Hình 4.28. Sự th y đổi hệ s tập trung ứng suất khi sử dụng phụ gia khoáng ...........59
Hình 4.29. Sự th y đổi độ bền nứt khi sử dụng phụ gia khoáng Silicafume ..............60
Hình 4.30. Chuyển vị mở đầu đ

ng nứt CTOD ........................................................61

Hình 4.31. Sự th y đổi năng l ợng nứt không toàn phần Gf, toàn phần GF ...............61
Hình 4.32. Chiều dài vết nứt ảo FPZ ...........................................................................62
Hình 4.33. Sự th y đổi c

ng độ chịu nén khi dùng hỗn hợp phụ gia .......................63

Hình 4.34. Sự th y đổi

ng độ chịu u n..................................................................64
ng độ chịu nén u n khi dùng hỗn hợp phụ gia.......64

Hình 4.35. M i quan hệ giữ
Hình 4.36. Sự th y đổi

ng độ kéo gián tiếp khi dùng hỗn hợp phụ gia ................65

Hình 4.37. Sự th y đổi hệ s nở hông của bê tông khi sử dụng phụ gia khoáng
Silicafume ....................................................................................................................66
Hình 4.38. Sự th y đổi mô đun đ n hồi khi dùng hỗn hợp phụ gia ............................66
Hình 4.39. M i quan hệ

ng độ chịu nén và modun đ hồi ...................................67

Hình 4.40. Sự th y đổi hệ s tập trung ứng suất khi dùng hỗn hợp phụ gia ..............68

Hình 4.41. Sự th y đổi độ bền nứt của bê tông khi dùng hỗn hợp phụ gia .................69
Hình 4.42. Chuyển vị mở đầu đ

ng nứt CTOD khi dùng hỗn hợp phụ gia..............69

Hình 4.43. Sự th y đổi năng l ợng nứt không toàn phần Gf, toàn phần GF ...............70
Hình 4.44. Chiều dài vết nứt ảo FPZ ...........................................................................70
hƣơng 5
Hình 5.1. Các thông s hình h c của m u dầm.........................................................71
Hình 5.2. Mô phỏng m u dầm trong Ansys ..............................................................71
Hình 5.3. Thông s hình h c vết nứt mở ..................................................................72
Hình 5.4. Chi l i vết nứt mở trong Ansys .............................................................72
Hình 5.5. Chi l i phần tử dầm trong Ansys ..........................................................73
Hình 5.6. Đặt tải v điều kiện biên cho dầm bê tông trong Ansys ...........................73


xiii

Hình 5.7. Phân tích dầm bê tông trong Ansys ..........................................................74
Hình 5.8. Cá b c tải giải bài toán dầm phi tuyến trong Ansys .............................74
Hình 5.9. Ứng suất Von Mises trong dầm bê tông ...................................................75
Hình 5.10. Giá trị KI khi bê tông không sử dụng phụ gia .........................................75
Hình 5.11. Giá trị KI khi bê tông sử dụng 0.5% phụ gia hóa h c .............................76
Hình 5.12. Giá trị KI khi bê tông sử dụng 1% phụ gia hóa h c ................................76
Hình 5.13. Giá trị KI khi bê tông sử dụng 1.5% phụ gia hóa h c .............................76
Hình 5.14. Giá trị KI khi bê tông sử dụng 5% phụ gia Silicafume ...........................77
Hình 5.15. Giá trị KI khi bê tông sử dụng 10% phụ gia Silicafume .........................77
Hình 5.16. Giá trị KI khi bê tông sử dụng 15% phụ gia Silicafume .........................77
Hình 5.17. Giá trị KI khi bê tông sử dụng 20% phụ gia Silicafume .........................78
Hình 5.18. Giá trị KI ứng thành phần bê tông có sử dụng 5% phụ gia khoáng kết

hợp 1% phụ gia hóa ...................................................................................................78
Hình 5.19. Giá trị KI ứng thành phần bê tông có sử dụng 10% phụ gia khoáng kết
hợp 1% phụ gia hóa ...................................................................................................78

DANH M C TỪ VIẾT TẮT
ĐHBK TPHCM:

Đại h c Bách Khoa Thành Ph Hồ Chí Minh

FCM:

Fictious Crack Model

CBM:

Crack Band Model

TPM:

Two – Parameter Model

SEM:

Size Effect Model

ECM:

Effective Crack Model

CTOD:

Crack tip Opening Displacement


1

HƢƠNG 1:
GIỚI THIỆU
1.1

ơ sở hình thành luận văn:

V i sự phát triển xây dựng và yêu cầu của các kết cấu xây dựng ngày càng cao
nên tính chất của bê tông ũng phải đ ợc yêu cầu

o hơn v ho n thiện hơn. Bê

ng độ cao là một đặc tính cần thiết của vật liệu nhằm đáp ứng yêu cầu của

tông

các kết cấu xây dựng hiện đại.
Bê tông là vật liệu có khả năng hịu kéo thấp vì vậy khi vết nứt của bê tông
xảy ra thì có rất nhiều khả năng ó thể xuất hiện v

i các hình thức khác nhau,

vết nứt sẽ xuất hiện khi có ứng suất kéo trong bê tông và có thể phát triển rộng ra
hoặc phát sinh thêm khi chịu tá động của tải lặp hoặc xâm thực từ môi tr

ng bên

ngoài: nhiệt độ, độ ẩm, ăn mòn Sunf t. Ngo i r b tông òn l vật liệu không luôn
đ n hồi trong su t quá trình chịu tải, s u gi i đoạn đ n hồi là sự xuất hiện vùng phá
hoại dòn, vùng dẻo cục bộ v

á đ

Nứt b tông l hiện t ợng th

ng nứt làm mất tính liên tục của vật liệu.
ng gặp trong ông trình xây ựng trong uộ

s ng. Cá vết nứt trong b tông ó thể phát triển từ nhiều nguy n nhân, phụ thuộ
v o nhiều yếu t trong đó ó yếu t
nứt th

hủ qu n l đặ tính ơ h

ủ be tông. Cá vết

ng gặp khi ứng suất u n l n hơn khả năng bền u n ủ b tông. Khi đó, tùy

v o đặ điểm ơ h

ủ bê tông khi thiết kế b n đầu m vết nứt sẽ phát triển. Cá

vết nứt n y tạo điều kiện ễ
bê tông và tiếp ận
huỷ hoại ấu trú

ng ho sự xâm nhập ủ

t thép h y á th nh phần ủ

á tá nhân xâm thự v o

ấu trú xây ựng v

n đến

ông trình.

Cơ h c rạn nứt trong bê tông là một phần củ

ơ h c rắn biến dạng, nó liên

qu n đến ứng xử của vật liệu ở vùng lân cận v ng y đầu vết nứt. Cơ h c rạn nứt
trong b tông đ v đ ng phát triển nhanh chóng và là vấn đề thiết yếu không thể bỏ
qua khi thiết kế các công trình xây dựng. Vấn đề n y đ ng l xu h

ng tính toán

m i trên thế gi i trong việ phân tí h ơ hế xuất hiện và lan truyền đ
trong bê tông. Những vật liệu nh xi măng, đá, sợi thép omposites th

ng nứt
ng đ ợc

tiếp cận v i những đặc tính ơ h c, quá trình xảy ra rạn nứt khác nhau. Bên cạnh đó

2

bê tông là vật liệu đ ợc sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng, nó chịu tác
động của tải tr ng lặp đi lặp lại trong su t quá trình kết cấu đ ợ đ
Bê tông

ng độ cao có tính chất nâng cao về ơ h

v o sử dụng.

tuy nhi n tính giòn ũng

o,

đặc tính này làm cho bê tông dễ xuất hiện vết nứt. Do đó, sự phát triển bê tông
ng độ cao cần có nghiên cứu khảo sát về tính chất củ
1.2

ơ h c nứt kèm theo.

Mục tiêu nghiên cứu

Đề tài này nghiên cứu thực nghiệm hệ s tập trung ứng suất khi dầm bê tông
ng độ cao cấp độ bền B45 (t ơng ứng Mac 600Mpa) bị nứt và ảnh h ởng của
phụ gi đến ơ hế rạn nứt củ b tông

ng độ cao, từ đó đánh giá v i trò trong

việc sử dụng phụ gia sao cho cực tiểu hóa khả năng vết nứt phát triển khi công trình
đi v o hịu tải.
Nghiên cứu các tính chất ơ h c rạn nứt nh

ng độ chịu nén, mo un đ n

hồi, hệ s nở hông, năng l ợng nứt, độ bền nứt của bê tông có cấp độ bền B45.
Nghiên cứu ảnh h ởng của phụ gia hóa h c siêu dẻo tăng
khoáng đến tính chất ơ h c rạn nứt của bê tông

ng độ và phụ gia

ng độ cao.

Đánh giá m i quan hệ giữa các tính chất ơ h c và hệ s tập trung ứng suất,
năng l ợng nứt v độ bền nứt trong bê tông có sử dụng phụ gia.
Đánh giá ảnh h ởng của các yếu t phụ gia hóa h c và phụ gi khoáng đến hệ
s tập trung ứng suất trong bê tông
1.3

ng độ cao.

Phạm vi và đối tƣợng nghiên cứu:

1.3.1 Phạm vi nghiên cứu
Đề tài này tiến hành nghiên cứu thực nghiệm ơ hế rạn nứt củ b tông

ng

độ cao ứng v i hệ s tập trung ứng suất khi dầm có vết nứt hở, dự đoán sự phát triển

của vết nứt của dầm chịu tải tr ng tập trung giữa nhịp (v i vết nứt vuông góc v i
mặt phẳng ứng suất chính đ đ ợc ấn định từ tr

c) ứng v i bê tông B45. Nghiên

cứu sử dụng phụ gia hóa dẻo và phụ gi khoáng để khảo sát ảnh h ởng đến bê tông
ng độ cao.


3

ối tƣợng nghiên cứu:

1.3.2

Nghiên cứu thực nghiệm trên m u dầm chữ nhật ó kí h th
cm. M u dầm b tông

c 10 x 10 x 40

ng độ cao B45 đ ợ đú sẵn v i vết nứt ó kí h th

c

20 x 0.1 mm ngay tại giữa dầm.
Phƣơng pháp nghiên cứu:

1.4

Nghiên cứu sử dụng ph ơng pháp thực nghiệm để xá định các tham s nứt

của m u dầm. S u đó kiểm chứng tính đúng đắn của kết quả thực nghiệm bằng các
công thức tính toán của mô hình nứt phi tuyến.
1.5

Nghiên cứu trong và ngoài nƣớc:

1.5.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới:
Vấn đề nứt đ đ ợc các nhà nghiên cứu n

c ngoài khai thác từ rất lâu , tuy

nhi n đây v n còn là nguồn đề tài thu hút v i những h

ng nghiên cứu m i, những

phát minh m i li n qu n đến nứt trong bê tông.
Trong tính toán kết cấu bê tông, bê tông c t thép, mục tiêu thiết kế an toàn và
hiệu quả hơn đ i v i tất cả các dạng phá hoại đ đạt đ ợc nhận kết quả nhất định và
đ ợc ghi nhận bằng nhiều nghiên cứu gần đây về sự phá hủy của các kết cấu bê
tông nổi tiếng trên thế gi i. Theo Bazant (2003) có thể kể đến sự phân tích phá hoại
của các công trình sau (Trần & Nguyễn, 2011):
Sụp đổ của cầu Hanshin (Kobe, Nhật) năm 1995 o động đất gây ra các phá
hủy dòn và lan truyền nứt ở các vùng chịu nén l n do sự u n l n của các trụ toàn
kh i. Mặ

ù nguy n nhân b n đầu là do không b trí đủ c t thép nh ng o nguy n

nhân hính l

o không tính đến hiệu ứng kí h th

khi đánh giá về

ng độ chịu

nén của bê tông trong phòng thí nghiệm và khi tính toán v i kết cấu thực (nhỏ hơn
38% so v i thí nghiệm).
Những tr

ng hợp t ơng tự ũng ó thể kể đến sự sụp đổ của một s cầu ở

Los Angeless năm 1994, ầu Cypress Okland ở California (Mỹ) năm 1989 o động
đất gây ra. Sự phá hủy củ đập Malpasset ở Pháp (1959) và một s đập ở Los
Angeles năm 1928.


4

Vật liệu bê tông là vật liệu đóng v i trò qu n tr ng không thể thiếu và có ảnh
h ởng rất l n đến khả năng hịu lực. Ứng xử của bê tông là yếu t

hính khi xét đến

ơ h c phá hủy của kết cấu bê tông, bê tông c t thép. Các nghiên cứu về bê tông
ng độ

ođ

ho thấy việc sử dụng b tông

ng độ cao có thể tạo ra các sản

phẩm có tính kinh tế và có khả năng giải quyết đ ợc nhiêu vấn đề kỹ thuật hơn.
Việc sử dụng betong

ng độ cao có thể tiết kiệm đ ợc 30% kh i l ợng bê tông,

giảm 30% tr ng l ợng kết cấu, giảm 10 – 15% tổng giá trị công trình.
Các tác giả Thom s G Chon ros, Dimos, Ji ngfeng Y o đ nghi n ứu về
vết nứt liên tục trong dầm

o động (Chondros, Dimos, & Jiangfeng Yao , 1998).

Trong nghiên cứu này các tác giả đ sử dụng lý thuyết ơ h c rạn nứt để phân tích
vết nứt trong dầm Bernoulli chịu

o động. Trong khi đó, á tá giả Kim Meow

Liew, Qu n W ng đ ứng dụng lý thuyết W velet để nhận ra vết nứt trong vật liệu
betong (Kim & Wang, 1998).
Ứng xử động và sự xuất hiện vết nứt của dầm đ đ ợ đề cập đến bởi Steve
Jiang và các tác giả khác trong (Qian, Gu, & Jiang, 1990) . Bằng cách sử dụng
Ph ơng Pháp Phần Tử Hữu Hạn để khảo sát vết nứt trên dầm đ
đ

r ph ơng pháp đơn giản v

c, từ đó

hính xá để xá định vị trí vết nứt dựa trên m i

t ơng qu n giữa vết nứt. Các nhà nghiên cứ tr
tổng qu n v đ

ó từ tr

ng đại h c Aalborg ở Đ n Mạch đ

r lý thuyết động lực h c và nứt của bê tông. Trong khí đó, á kỹ

s tại Đại h c kỹ thuật N nY ng (2000) đ

ho r đ i bài viết vế khảo sát thực

nghiệm hệ s tập trung ứng suất của bê tông.
Tính chất nứt và giòn củ b tông

ng độ

o đ đ ợc các tác giả Ravindra

Gettu, Zdenek P. Bazant và Martha E. Karr trình bày trong nghiên cứu của mình
(Ravindra , Zdenek , & Martha). Trong đó, á tá giả n y xá định những đặc
trung ơ h c rạn nứt củ b tông

ng độ cao bằng ph ơng pháp thực nghiệm. Từ

đó so sánh tính hất rạn nứt củ b tông
đ

ng độ cao so v i b tông th

ng và

ng cong R dự đoán huyển vị do tải tá động đ ợc rút ra từ kết quả thí nghiệm

những m u thử khác nhau.


5

Tác giả Wittmann đ ứng dụng Ph ơng Pháp S để dự đoán nứt, hình thức
nứt v đ

r những điều chỉnh có thể cho nứt trong b tông

quan hệ giữ

ng độ chịu nén v mo un đ n hồi cùa bê tông

ng độ cao (F). M i
ng độ

o đ ợc

đề cập trong các nghiên cứu bởi các tác giả T. Noguchi – ĐH Tokyo, Nhật Bản và
K.M. Nemati – ĐH W shington, Ho Kỳ.
1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nƣớc:
Hiện nay, vấn đề nứt trong b tông đ ng l xu h
ở Việt Nam rất quan tâm. V i nhiều h

nguồn đề t i đ

ng đ ợc các nhà nghiên cứu

ng tiếp cận khác nhau, nứt đ trở thành

ạng và phong phú.

Dựa trên lý thuyết ơ h c rạn nứt của bê tong, tác giả Trần Thế Truyền và
GS.TS. Nguyễn Viết Trung đ tổng hợp và phân tích mô hình ứng xử của vật liệu
bê tong (Trần & Nguyễn, Các mô hình ứng xử củ b tông, đánh giá mô hình t i u
dùng trong mô phỏng các kết cấu bê tông). Các nhà nghiên cứu: Nguyễn Quang
Phú, Ji ng Linhu , Liu Ji ping, Đỗ Viết Thắng đ viết b i báo đánh giá o ngót b n
đầu của bê tông chất l ợng cao cho hai tỉ lệ n

c/chất kết dính (W/B = 0.22 và

0.40) bằng cách sử dụng thí nghiệm vòng bị kiềm chế. (Nguyễn, Linhua, Jiaping, &
Đỗ).
Đánh giá vết nứt thông qua hệ s

ng độ ứng suất (SIF) đ ợ xá định bằng

kỹ thuật t ơng qu n huyển vị (DCT) v tr

ng ứng suất đ ợc tính toán thông qua

phép ngoại suy từ kết quả phân tích FEM trong bài báo (Nguyễn & Lâm, 2009).
Trong luận án tiến sỹ kỹ thuật ngành vật liệu và công nghệ vật liệu, Vũ Hải N m đ
nghiên cứu ảnh h ởng của tro tuyển Phả Lại h m l ợng cao trong bê tông kh i l n

thông th

ng ùng ho đập tr ng lực (Vũ, 2012)

PGS. TS. Nguyễn Nh O nh đ nghi n ứu về nguyên nhân gây nứt và một s
biện pháp nhằn nâng cao khả năng h ng nứt củ b tông đầm lăn. (Nguyễn O. N.,
2013). Dùng kết quả phân tích củ b i toán tr

ng phân b nhiệt và ứng suất theo

th i gian, do quá trình hydrat hóa củ xi măng trong ấu trúc của bê tông bằng
ph ơng pháp phần tử hữu hạn để kiểm soát nguyên nhân gây nứt do nhiệt hydrat


6

đ i v i công trình trong bài viết (Bùi, Nguyễn, & Chu) do tác giả Bùi Đức Vinh,
Nguyễn Văn Chánh, Chu Qu c Thắng.
Tác giả Phạm To n Đức trình bày nghiên cứu về vấn đề nứt trong bê tông ở
trạng thái dẻo (Phạm Đ. T., 2009). Tác giả Tr ơng Tí h Thiện, Trần Kim Bằng Tr
h

ng Đại H c Bách Khoa - ĐHQG HCM đ

ó b i báo đề cập t i việc dự đoán

ng lan truyền của vết nứt trong vật liệu. Việc áp dụng phần tử hữu hạn vào bài

toán ơ h c nứt để tính toán, mô phỏng ứng xử tải đỉnh vết nứt trong không gian hai
chiều và sử dụng Ansys, Fr nC2D để tính toán hệ s

tr

ng độ ứng suất, mô phỏng

ng ứng suất, chuyển vị gần đỉnh vết nứt, hiện t ợng vết nứt lan truyền. (Tr ơng

& Trần, 2010)
Ở Việt Nam, trong những năm gần đây b tông
trí quan tr ng trong các công trình xây dựng cầu, đ

ng độ

ođ

hiếm một vị

ng, nhà và công trình thủy quy

mô l n, các công trình cầu có chiều dài nhịp l n hơn 30m, hầm qu đèo Hải Vân
hay hầm Thủ Thiêm tại Tp.Hồ Chí Minh. Tuy vậy, các nghiên cứu chuyên sâu về bê
tông

ng độ

o h

nhiều, đ ợc một s ít nhà khoa h

"Nghiên cứu ứng dụng công nghệ chế tạo b tông

đầu t nghi n ứu nh

ng độ

o (đến 100MPa) cho

các kết cấu xây dựng" o Đặng Hoàng Huy - Hội công nghiệp bê tông Việt Nam
làm chủ nhiệm đề tài (2010): " Nghiên cứu sản xuất oxit silic tinh khiết vô định
hình cao từ nguồn trấu và tro trấu để làm phụ gi
o đạt

ho b tông

ng độ cao và siêu

ng độ 110Mpa" của Trần Bình (2008).

Bên cạnh đó, b tông

ng độ

o ũng đ ợc nghiên cứu ứng dụng cho các

kết cấu hạ tầng kỹ thuật đô thị nói chung, hệ th ng thoát n

nói ri ng trong đề tài

Nghiên cứu công nghệ chế tạo bê tông c t thép thành mỏng cho hệ th ng cấp thoát
n

c o Ho ng Đức Thảo (Công ty thoát n

c và phát triển đô thị tỉnh Bà Rịa-

Vũng T u) hủ trì đ đ ợc trao giải th ởng Sáng tạo khoa h c công nghệ Việt Nam
(nh ng giữ bản quyền, không phổ biến rộng r i). Ngo i r , b tông
thể thay thế các cấu kiện bê tông c t thép lắp ghép nh
trong hệ th ng m ơng

ng độ cao có

ng bê tong dự ứng lực dùng

c, h ga bê tong c t thép, các cấu kiện b tông

ng độ


7

cao (không c t thép) cho hệ th ng thoát n
trong phạm vi có xe chạy nh

ng qu đ

c d c trên vỉa hè, cấu kiện chịu lực

ng, h g

Tác giả Nguyễn Quang Phú và Nguyễn Thái Huy đ

iđ

ng.

ó b i báo nghi n ứu về

ảnh h ởng của phụ gia hóa h c giảm o ngót đến các tính chất ơ lý ủa betong
ng độ

o. Cá đặ tr ng nứt của bê tông

ng độ

o đ đ ợc thực nghiệm và

tính toán bởi Nguyễn Th nh Vũ, PGS.TS Bùi Công Th nh, TS. Hồ Hữu Chỉnh –
ĐH Bá h Kho v TS. Trần Thế Truyền – ĐH GTVT trong (Nguyễn, Bùi, & Hồ,
2014)


8

CHƢƠNG 2:
Ơ Ở TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
2.1

ơ học hóa học

Quá trình phản ứng hóa h c của xi măng v đóng rắn của xi măng xảy ra theo

qui trình (Phạm & Nguyễn, 2000)

Hình 2.1. Phản ứng hóa h c củ xi măng (Phạm & Nguyễn, 2000)

Hình 2.2. Hồ Xi măng rắn chắc


9

Khi nh o trộn xi măng v i n
giữ

ở gi i đoạn đầu xảy r phản ứng thủy hó

á khoáng trong xi măng v i n

. Trong đó phản ứng v i n

xảy r nh

sau:
2(3CaO.SiO2) + 6H2O → 3CaO.2SiO2.3H 2O + 3Ca(OH)2 (1)
2(2CaO.SiO2) + 4H2O →3C O.2SiO2.3H2O + C (OH)2 (2)
3CaO.Al2O3 + 6H2O → 3C O. Al2O3.6H2O

(3)

4CaO.Al2O3.Fe2O3+mH2O→3C O.Al2O3.Fe2O3.6H2O+CaO.Fe2O3.nH2O (4)
- Khi xi măng rắn hắ , á quá trình vật lý v hó lý phứ tạp đi kèm theo á
phản ứng hó h

ó một ý nghĩ rất l n v tạo r sự biến đổi tổng hợp, khiến ho

xi măng khi nh o trộn v i n

, lú đầu hỉ l hồ ẻo v s u đó biến th nh đá ó

ng độ. Tất ả á quá trình tá
r

ụng t ơng hỗ ủ từng khoáng v i n

để tạo

á sản phẩm m i xảy r đồng th i, xen kẽ v ảnh h ởng l n nh u.Cá sản phẩm

m i ũng ó thể tá

ụng t ơng hỗ v i nh u v v i á khoáng khá

ủ

l nke để

hình th nh á li n kết m i. Do đó hồ xi măng l một hệ phứ tạp ả về ấu trú
th nh phần ũng nh sự biến đổi. Để giải thí h quá trình rắn hắ
ng

it

măng đ ợ

ùng thuyết B ikor – Rebin er. Theo thuyết n y, quá trình rắn hắ

ủ xi

hi l m 3 gi i đoạn:

- Gi i đoạn hò t n: Khi nh o trộn xi măng v i n
ủ

ủ xi măng

l nke sẽ tá

ụng v i n

á th nh phần khoáng

ng y tr n bề mặt hạt xi măng. Những sản phẩm tạo

đ ợ [Ca(OH)2; 3CaO.Al2O3.6H2O sẽ t n r . Nh ng vì độ t n ủ nó không l n v
l ợng n

ó hạn n n ung ị h nh nh hóng trở n n quá b o hò .

- Gi i đoạn hó keo: Trong ung ị h quá b o hò , á sản phẩm C (OH) 2;
3CaO.Al2O3.6H2O) m i tạo th nh sẽ không t n nữ m tồn tại ở trạng thái keo. Còn
các sản phẩm etringit, C-S-H v n không tan nên tồn tại ở thể keo phân tán. N
v n tiếp tụ mất đi (b y hơi, phản ứng v i xi măng), á sản phẩm m i tiếp tục tạo

thành, tỷ lệ rắn/lỏng ngày một tăng, hỗn hợp mất dần tính dẻo, các sản phẩm ở thể
keo liên kết v i nhau thành thể ng ng keo.


10

- Gi i đoạn kết tinh: N

c ở thể ng ng keo v n tiếp tục mất đi, á sản phẩm

m i ngày càng nhiều. Chúng kết tinh lại thành tinh thể rồi chuyển sang thể liên tinh
làm cho hỗn hợp betong hình th nh

ng độ và phát triển dần về sau.

ơ học vật lý:

2.2

Theo Trần & Nguyễn, (2011): Hỗn hợp bê tông sau khi chế tạo đ ợc thi công
bằng các tạo áp lực tạo hình, khi đó á

ấu tử của hỗn hợp b tông đ ợc sắp xếp lại

chặt chẽ hơn, ùng v i sự thuỷ hoá củ xi măng ấu trúc củ b tông đ ợc hình
th nh. Gi i đoạn này g i là hình thành cấu trúc. Các sản phẩm m i đ ợc hình thành
o xi măng thuỷ hoá dần dần tăng l n, đến một lú n o đó, húng tá h r khỏi dung
dịch quá bão hoà. S l ợng sản phẩm m i tá h r tăng l n đến 1 mứ n o đó thì ấu
trúc keo tụ chuyển hoá cấu trúc tinh thể, l m ho

ng độ của bê tông tăng l n. Sự

hình thành cấu trúc tinh thể sẽ sinh ra 2 hiện t ợng ng ợ nh u: tăng
hình thành nội ứng suất trong mạng l
và giảm

ng độ và

i tinh thể. Đó l nguy n nhân sinh r vết nứt

ng độ của bê tông.

Trong th i gi n đầu là khoảng th i gian hình thành cấu trú , ũng nh

ng

độ b n đầu của bê tông phụ thuộc vào thành phần của bê tông, dạng chất kết dính và
phụ gia hoá h c. Hỗn hợp bê tông cứng và kém dẻo v i tỷ lệ n
l n ó gi i đoạn hình thành cấu trúc ngắn.Việ

c – xi măng không

ùng xi măng v phụ gia rắn nhanh

sẽ rút ngắn gi i đoạn hình thành cấu trúc.
2.3
(2011)

Cơ học sở khoa học về rạn nứt của bê tông: Theo Trần & Nguyễn,

2.3.1 Các dạng rạn nứt của vật liệu:
Quá trình th y đổi độ bền của vật liệu và sự lan truyền nứt là hoàn toàn khác
nhau. Rạn nứt l gi i đoạn cu i ùng, th

ng diễn ra trong khoảng th i gian rất

ngắn. Ng ợc lại sự lan truyền nứt lại diễn ra trong một khoảng th i gian dài.
Sự lan truyền của vết nứt đ ợc sinh ra bởi á tá động của ngoại lực. Những
tá động gây ra sự lan truyền nứt nh :
-

Mỏi do chịu tải tr ng lặp

-

Sự ăn mòn o tải tr ng kéo dài liên tục


11

-

Do hiện t ợng từ biến

-

Do hiện t ợng ăn mòn hy ro

-

Do hiện t ợng chảy của kim loại

Sự lan truyền của vết nứt gây ra sự rạn nứt. Ng

i ta chia rạn nứt làm 2 dạng

chính: rạn nứt dòn và rạn nứt dẻo. Ngo i r , đ i v i một s vật liệu (điển hình là
một s hợp kim) còn tồn tại dạng rạn nứt trung gian hai dạng tr n. Để phân biệt hai
dạng rạn nứt chính tr n, ng

i ta dựa vào 3 yếu t

ơ bản sau:

-

Dựa vào chỉ s biến dạng nứt

-

Dựa vào giá trị năng l ợng rạn nứt

-

Dựa vào bề mặt rạn nứt

Rạn nứt dẻo xảy ra khi vật liệu bị rạn nứt có biến dạng dẻo rất l n. Năng
l ợng của rạn nứt dẻo rất l n, sự phá hủy có thể diễn ra trong một th i gian dài.
Ng ợc lại, rạn nứt dòn t n rất ít năng l ợng. T

độ rạn nứt dòn rất cao, gần bằng

độ âm thanh (khoảng 330mm/s). Vật liệu tr

c khi rạn nứt dòn gần nh không

t

có biến dạng dẻo.

Hình 2.3. Rạn nứt dòn. (Trần & Nguyễn, 2011)