Nghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại gia lai

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN BÁ THẠCH

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM BIẾN DẠNG
CO NGÓT CỦA BÊ TÔNG TRONG
ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU CHUẨN TẠI GIA LAI

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

ĐÀ NẴNG - NĂM 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN BÁ THẠCH

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM BIẾN DẠNG
CO NGÓT CỦA BÊ TÔNG TRONG
ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU CHUẨN TẠI GIA LAI
Chuyên ngành

: Cơ kỹ thuật

Mã số

: 9520101

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học
1. PGS.TS. TRƯƠNG HOÀI CHÍNH
2. GS.TS. PHAN QUANG MINH

ĐÀ NẴNG - NĂM 2019


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận án tiến sĩ này là công trình nghiên cứu khoa học của
riêng tôi. Các bộ số liệu, kết quả trong Luận án này là trung thực, khách quan và
chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả

NCS. Nguyễn Bá Thạch


ii

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tập thể giáo viên
hướng dẫn khoa học là PGS.TS. Trương Hoài Chính và GS.TS. Phan Quang Minh
đã tận tình hướng dẫn, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho Tác giả hoàn
thành nghiên cứu Luận án này. Những chỉ dẫn khoa học của các thầy không chỉ
giúp đỡ Tác giả hoàn thành các nội dung nghiên cứu mà còn giúp đỡ Tác giả từng
bước hoàn thiện tư duy khoa học.
Để đạt được những kết quả nghiên cứu trong Luận án này, Tác giả cũng xin

chân tình cảm ơn đến: Ban Giám đốc và Ban đào tạo Đại học Đà Nẵng; Ban Giám
hiệu, Phòng Đào tạo, Khoa Cơ Khí giao thông, Khoa Xây dựng Dân dụng và Công
nghiệp, Phòng thí nghiệm Khoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp thuộc Trường
Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng; Bộ môn Công trình Bê tông cốt thép, Bộ
môn Thí nghiệm và Kiểm định công trình, Khoa Xây dựng thuộc Trường Đại học
Xây dựng; Sở Xây dựng tỉnh Gia Lai, Phòng thí nghiệm LAS-XD 25 - Trung tâm
Giám định Chất lượng Xây dựng Gia Lai thuộc Sở Xây dựng tỉnh Gia Lai.
Tác giả cũng bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến đến các tác giả trong Danh mục
tài liệu tham khảo, các nhà khoa học trong và ngoài lĩnh vực nghiên cứu, các đồng
nghiệp đã giúp đỡ trong quá trình hoàn thành Luận án này.
Cuối cùng, Tác giả xin chân thành cảm ơn các cơ quan Tác giả công tác, bạn
bè và đặc biệt là gia đình, người thân, đã luôn luôn gắn bó và kịp thời động viên
khuyến khích Tác giả trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành Luận
án này.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn!


iii

MỤC LỤC

TRANG PHỤ BÌA
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii
MỤC LỤC ................................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU............................................................................... xiii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT................................................................. xviii
DANH MỤC CÁC BẢNG .....................................................................................xix
DANH MỤC CÁC HÌNH .................................................................................... xxii
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1

1. Lý do chọn đề tài ..................................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu của Luận án .......................................................................... 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của Luận án ...................................................... 3
3.1. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................. 3
3.2. Phạm vi nghiên cứu ..................................................................................... 3
4. Phương pháp nghiên cứu của Luận án .................................................................... 3
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của Luận án ............................................................ 3
6. Nội dung cấu trúc của Luận án ............................................................................... 4
7. Những đóng góp mới của Luận án .......................................................................... 5
CHƯƠNG 1. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ BIẾN DẠNG CO NGÓT
THEO THỜI GIAN CỦA BÊ TÔNG .....................................................................7
1.1. Giới thiệu.............................................................................................................. 7
1.2. Tổng quan về nghiên cứu biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông trên thế
giới và tại Việt Nam .................................................................................................... 7
1.2.1. Thực tiễn nghiên cứu biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông trên
thế giới ................................................................................................................ 7


iv
1.2.2. Thực tiễn nghiên cứu biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông tại
Việt Nam ............................................................................................................ 8
1.3. Mô đun đàn hồi trong bê tông ..............................................................................9
1.3.1. Khái niệm và phân loại ............................................................................. 9
1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến mô đun đàn hồi ............................................ 10
1.4. Biến dạng theo thời gian của bê tông ................................................................. 11
1.5. Biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông ....................................................11
1.5.1. Biến dạng co ngót trong bê tông ............................................................. 12
1.5.2. Phân loại co ngót trong bê tông .............................................................. 12
1.6. Cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng co ngót ........................................................... 14
1.6.1. Cơ chế của co ngót .................................................................................. 14

1.6.1.1. Cơ chế co ngót thực .................................................................... 15
1.6.1.2. Cơ chế co ngót biểu kiến ............................................................ 17
1.6.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến co ngót .........................................................17
1.6.2.1. Các yếu tố bên trong ................................................................... 18
1.6.2.2. Các yếu tố bên ngoài .................................................................. 21
1.7. Các mô hình biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông ............................... 22
1.7.1. Mô hình biến dạng co ngót theo Tiêu chuẩn GOST 24544-81 [85] ....... 23
1.7.2. Mô hình biến dạng co ngót theo Viện Khoa học Xây dựng Nga [84] .... 23
1.7.3. Mô hình biến dạng co ngót theo Tiêu chuẩn AS 3600 [28] ................... 25
1.7.4. Mô hình biến dạng co ngót theo Tiêu chuẩn ACI 209R-92 [24] ............ 25
1.7.5. Mô hình biến dạng co ngót theo Tiêu chuẩn BS 8110 [38] .................... 26
1.7.6. Mô hình biến dạng co ngót theo Tiêu chuẩn CEB-FIP 2010 [43] .......... 27
1.7.7. Mô hình biến dạng co ngót theo Tiêu chuẩn EC 2 [45] .........................28
1.7.8. Mô hình biến dạng co ngót theo Mô hình B3 [34] .................................30
1.8. Công thức dự báo biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông từ kết quả thí
nghiệm theo Tiêu chuẩn Nga GOST 24544-81 [85] .................................................. 31
1.9. Phân tích vết nứt do biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông ...................... 33
1.9.1. Tổng quan về nứt do biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông ......... 33


v
1.9.2. Cơ chế hình thành vết nứt do biến dạng co ngót theo thời gian của
bê tông .............................................................................................................. 34
1.9.2.1. Cơ chế hình thành vết nứt bê tông do biến dạng co mềm .......... 34
1.9.2.2. Cơ chế hình thành vết nứt bê tông do biến dạng co khô ............ 36
1.10. Ảnh hưởng của cốt thép trong kết cấu bê tông cốt thép bị nứt do biến dạng
co ngót ....................................................................................................................... 37
1.10.1. Ảnh hưởng của cốt thép đến ứng suất trong kết cấu bê tông trước khi
bê tông bị nứt .................................................................................................... 38
1.10.2. Ảnh hưởng của cốt thép đến ứng suất trong kết cấu bê tông ngay sau

khi bê tông nứt .................................................................................................. 40
1.10.3. Ảnh hưởng của cốt sợi thép trong kết cấu bê tông cốt sợi thép ........... 41
1.10.3.1. Vật liệu sợi thép và bê tông cốt sợi thép................................... 41
1.10.3.2. Ứng dụng bê tông cốt sợi thép trong lĩnh vực xây dựng .......... 43
1.10.3.3. Ứng dụng cốt sợi thép trong việc hạn chế nứt trên kết cấu bê
tông cốt sợi thép ....................................................................................... 43
1.11. Kết luận Chương 1 ...........................................................................................45
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM BIẾN DẠNG CO NGÓT CỦA
BÊ TÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU TẠI GIA LAI ............................... 47
2.1. Giới thiệu............................................................................................................ 47
2.2. Đặc trưng khí hậu tại Gia Lai ............................................................................. 47
2.2.1. Điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai (ĐKC)........................................... 47
2.2.2. Điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai (ĐKTN) ................. 49
2.3. Mục đích thí nghiệm .......................................................................................... 50
2.4. Nội dung thí nghiệm........................................................................................... 50
2.4.1. Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đối chứng của bê tông thường
ở 28 ngày tuổi ................................................................................................... 50
2.4.2. Thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi theo
thời gian của bê tông ........................................................................................ 51
2.4.3. Thí nghiệm đo biến dạng co ngót theo thời gian của bê tông ................. 51


vi
2.4.4. Thí nghiệm đo co ngót hạn chế của bê tông bằng Vòng kiềm chế
(Restrained Ring Test) ...................................................................................... 52
2.4.5. Lựa chọn tỷ lệ N/X, nhóm, tổ mẫu, thành phần cấp phối, thành phần bê
tông cốt sợi thép và bê tông cốt thép ................................................................ 53
2.4.5.1. Lựa chọn tỷ lệ N/X ..................................................................... 53
2.4.5.2. Lựa chọn và ký hiệu các nhóm mẫu, tổ mẫu .............................. 53
2.4.5.3. Lựa chọn thành phần bê tông cốt sợi thép và bê tông cốt thép .. 54

2.4.5.4. Lựa chọn thành phần cấp phối vật liệu ....................................... 55
2.5. Vật liệu dùng trong thí nghiệm, chế tạo mẫu, đúc mẫu và bảo dưỡng mẫu
thí nghiệm .................................................................................................................. 56
2.5.1. Vật liệu dùng trong thí nghiệm ............................................................... 56
2.5.1.1. Xi măng ...................................................................................... 56
2.5.1.2. Đá dăm (1x2) .............................................................................. 57
2.5.1.3. Cát vàng ...................................................................................... 58
2.5.1.4. Nước ........................................................................................... 59
2.5.1.5. Cốt sợi thép ................................................................................ 59
2.5.1.6. Cốt thép thanh 12 ..................................................................... 60
2.5.2. Công tác chế tạo mẫu thí nghiệm ........................................................... 60
2.5.2.1. Mẫu thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đối chứng của
bê tông ..................................................................................................... 60
2.5.2.2. Mẫu thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén và mô đun
đàn hồi theo thời gian của bê tông ........................................................... 61
2.5.2.3. Mẫu thí nghiệm đo biến dạng co ngót theo thời gian của
bê tông ..................................................................................................... 62
2.5.2.4. Mẫu thí nghiệm đo co ngót hạn chế của bê tông bằng Vòng kiềm
chế (Restrained Ring Test) ...................................................................... 63
2.5.3. Chuẩn bị đúc các loại tổ mẫu thí nghiệm ............................................... 65
2.5.3.1. Các loại tổ mẫu thí nghiệm ......................................................... 65
2.5.3.2. Số lượng đúc các loại tổ mẫu thí nghiệm ................................... 67


vii
2.5.4. Công tác tiến hành đúc mẫu thí nghiệm ................................................. 68
2.5.5. Công tác bảo dưỡng mẫu và lưu trữ mẫu thí nghiệm ............................. 69
2.5.5.1. Công tác bảo dưỡng mẫu thí nghiệm .......................................... 69
2.5.5.2. Công tác lưu trữ mẫu thí nghiệm ................................................ 69
2.6. Thiết bị thí nghiệm và thiết bị đo biến dạng co ngót của bê tông ...................... 71

2.6.1. Tủ khí hậu (khống chế nhiệt độ và độ ẩm theo yêu cầu thí nghiệm)...... 71
2.6.2. Thiết bị đo biến dạng co ngót của bê tông .............................................. 71
2.6.3. Trình tự đo biến dạng co ngót của bê tông ............................................. 72
2.6.4. Tính toán kết quả đo biến dạng co ngót của bê tông .............................. 73
2.7. Kết quả thí nghiệm ............................................................................................. 74
2.7.1. Kết quả thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đối chứng Rđc
n (28) của
bê tông thường ở 28 ngày tuổi.......................................................................... 74
2.7.2. Kết quả thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén Rn(t) và mô đun
đàn hồi E(t) theo thời gian của bê tông trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi
trường tại Gia Lai (ĐKTN) (Phòng thí nghiệm môi trường) ........................... 76
2.7.2.1. Kết quả thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén theo thời
gian của bê tông trong ĐKTN ................................................................. 76
2.7.2.2. Kết quả thí nghiệm xác định giá trị mô đun đàn hồi theo thời
gian của bê tông trong ĐKTN ................................................................. 77
2.7.3. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời
gian của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai (ĐKC) (Tủ khí
hậu - Phòng thí nghiệm chuẩn)......................................................................... 78
2.7.3.1. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng
theo thời gian của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) tương ứng với tỷ
lệ N/X bằng 0.40, 0.45, 0.50 .................................................................... 78
2.7.3.2. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng
theo thời gian của bê tông (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) tương ứng với
tỷ lệ N/X bằng 0.40, 0.45, 0.50 ................................................................ 79


viii
2.7.3.3. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng
theo thời gian của bê tông (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) với tỷ lệ N/X
bằng 0.40, 0.45, 0.50................................................................................ 81

2.7.4. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời
gian của bê tông trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai
(ĐKTN) (Phòng thí nghiệm môi trường) ......................................................... 83
2.7.4.1. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng
theo thời gian của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) tương ứng với tỷ
lệ N/X bằng 0.40, 0.45, 0.50 .................................................................... 83
2.7.4.2. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng
theo thời gian của bê tông (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) tương ứng với
tỷ lệ N/X bằng 0.40, 0.45, 0.50 ................................................................ 85
2.7.4.3. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng
theo thời gian của bê tông (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) với tỷ lệ N/X
bằng 0.40, 0.45, 0.50................................................................................ 87
2.7.5. Kết quả thí nghiệm đo co ngót bằng Vòng kiềm chế (Restrained Ring
Test) của mẫu bê tông thường và bê tông cốt sợi thép ..................................... 89
2.8. Kết luận Chương 2 ............................................................................................. 89
CHƯƠNG 3. PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
THỰC NGHIỆM ..................................................................................................... 91
3.1. Giới thiệu............................................................................................................ 91
3.2. Phân tích, đánh giá cường độ chịu nén Rn(t) và mô đun đàn hồi E(t) theo thời
gian của 02 nhóm bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi
thép) trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường ................................................... 91
3.2.1. Phân tích, đánh giá cường độ chịu nén Rn(t) theo thời gian của 02 nhóm
bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) ....................... 91
3.2.2. Phân tích, đánh giá mô đun đàn hồi E(t) theo thời gian của 02 nhóm bê
tông (Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) ............................ 97


ix
3.3. So sánh cường độ chịu nén Rn(t) và mô đun đàn hồi E(t) theo thời gian của 02
nhóm bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) trong điều

kiện khí hậu tự nhiên môi trường ............................................................................ 102
3.3.1. So sánh cường độ chịu nén Rn(t) của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường)
với (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) ....................................................................... 102
3.3.2. So sánh mô đun đàn E(t) của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) với
(Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) .............................................................................. 103
3.3.3. Nhận xét đánh giá cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi theo thời gian
của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép)............... 105
3.4. Xác định các hệ số thực nghiệm đề xuất dự báo biến dạng co ngót theo thời
gian của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia
Lai từ kết quả thí nghiệm theo Tiêu chuẩn Nga GOST 24544-81 [85] .................. 105
3.4.1. Xác định các hệ số thực nghiệm ........................................................... 105
3.4.2. Xây dựng bảng tra các giá trị co ngót tới hạn cs(∞) và tham số n theo
lượng nước và lượng xi măng có thành phần cấp phối khác .................................. 108
3.5. So sánh kết quả đề xuất dự báo biến dạng co ngót của bê tông thường với Tiêu
chuẩn Úc AS 3600 [28] và Mô hình Viện Khoa học Xây dựng Nga [84] .............. 112
3.5.1. Theo Tiêu chuẩn Úc AS 3600 [28] ...................................................... 113
3.5.2. Theo Mô hình Viện Khoa học Xây dựng Nga (VKHXD Nga) [84] .... 115
3.6. Đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ N/X đến biến dạng co ngót của 03 nhóm bê tông
(Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép; Nhóm 3 - Bê tông cốt
thép) trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai ...................................................... 119
3.6.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ N/X đến biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 Bê tông thường) .............................................................................................. 120
3.6.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ N/X đến biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 2 Bê tông cốt sợi thép)....................................................................................... 122
3.6.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ N/X đến biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 3 Bê tông cốt thép) ............................................................................................ 124


x
3.6.4. Đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ N/X đến biến dạng co ngót của 03 nhóm
bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép; Nhóm 3 Bê tông cốt thép) ............................................................................................ 127
3.7. So sánh biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) với (Nhóm 2
- Bê tông cốt sợi thép) và (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) trong điều kiện khí hậu

chuẩn tại Gia Lai ..................................................................................................... 127
3.7.1. So sánh biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) với
(Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) ..................................................................... 127
3.7.2. So sánh biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) với
(Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) ........................................................................... 129
3.7.3. Đánh giá biến dạng co ngót của bê tông theo thời gian khi có sự tham
gia của cốt sợi thép và cốt thép ...................................................................... 130
3.8. So sánh biến dạng co ngót của 03 nhóm bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường,
Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép và Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) trong điều kiện
khí hậu chuẩn tại Gia Lai (ĐKC) với điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại
Gia Lai (ĐKTN) ...................................................................................................... 130
3.8.1. So sánh biến dạng co ngót của 03 nhóm bê tông cùng thành phần cấp
phối, khác tỷ lệ N/X giữa ĐKC với ĐKTN.................................................... 130
3.8.1.1.

Nhóm 1 -

Bê tông thường với tỷ

lệ

N/X bằng

0.40, 0.45, 0.50 .................................................................................... ..130
3.8.1.2. Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép với tỷ lệ N/X bằng
0.40, 0.45, 0.50 ...................................................................................... 132
3.8.1.3. Nhóm 3 - Bê tông cốt thép với tỷ lệ N/X bằng
0.40, 0.45, 0.50 ...................................................................................... 133
3.8.2. So sánh biến dạng co ngót của 03 nhóm bê tông khác thành phần cấp
phối, cùng tỷ lệ N/X giữa ĐKC với ĐKTN ................................................... 134

3.8.2.1. Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép;
Nhóm 3 - Bê tông cốt thép với tỷ lệ N/X bằng 0.40.............................. 134


xi
3.8.2.2. Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép;
Nhóm 3 - Bê tông cốt thép với tỷ lệ N/X bằng 0.45.............................. 135
3.8.2.3. Nhóm 1 - Bê tông thường; Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép;
Nhóm 3 - Bê tông cốt thép với tỷ lệ N/X bằng 0.50.............................. 136
3.9. So sánh biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) cùng thành
phần cấp phối, cùng tỷ lệ N/X giữa ĐKTN với ĐKC ............................................. 137
3.10. So sánh biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) với
(Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) và (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) cùng tỷ lệ N/X
trong ĐKTN ............................................................................................................ 138
3.11. Đánh giá kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót của mẫu bê tông thường
và bê tông cốt sợi thép bằng Vòng kiềm chế (Restrained Ring Test) với tỷ lệ N/X
bằng 0.40 ................................................................................................................. 140
3.12. Kết luận Chương 3 ......................................................................................... 141
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 144
1. Kết luận ............................................................................................................... 144
2. Kiến nghị .............................................................................................................145
CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ
CÔNG BỐ .............................................................................................................. 147
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC ................................................................................................................... 1
Phụ lục 1. Kết quả nhiệt độ và độ ẩm năm 2015 - 2018 của tỉnh Gia Lai .................. 1
Phụ lục 2. Kết quả nhiệt độ và độ ẩm trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường
tại Gia Lai (ĐKTN) (Phòng thí nghiệm môi trường) .................................................. 2
Phụ lục 3. Kết quả thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi
theo thời gian của bê tông trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai

(ĐKTN) (Phòng thí nghiệm môi trường) .................................................................... 3
Phụ lục 4. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời
gian của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai (ĐKC) (Tủ khí hậu Phòng thí nghiệm chuẩn) .......................................................................................... 13


xii
Phụ lục 5. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời
gian của bê tông trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai (ĐKTN)
(Phòng thí nghiệm môi trường) ................................................................................. 94
Phụ lục 6. Xác định các hệ số thực nghiệm đề xuất dự báo biến dạng co ngót của bê
tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai theo thời
gian từ kết quả thí nghiệm theo Tiêu chuẩn Nga GOST 24544-81 ........................ 175


xiii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU

KÝ HIỆU

Ý NGHĨA

A, B, A’

Các hằng số thực nghiệm

a,b

Các hệ số thực nghiệm

Ac

Diện tích tiết diện ngang của cấu kiện bê tông

As

Diện tích cốt thép

Atđ

Diện tích tương đương

Co

Số đọc ban đầu trên Comparator ở ngày đo đầu tiên

Ci

Số đọc trên Comparator ở ngày thứ i

c, d

Các hệ số thực nghiệm

D

Đường kính cốt sợi thép

db

Đường kính cốt thép

E(28)

Mô đun đàn hồi của bê tông thường hoặc bê tông cốt sợi thép
ở 28 ngày tuổi

Ec

Mô đun đàn hồi của bê tông

E(t)

Mô đun đàn hồi của bê tông thường hoặc bê tông cốt sợi thép
tại thời điểm t

EM(t)

Giá trị mô đun đàn hồi theo thời gian (t) của bê tông thường

EMS(t)

Giá trị mô đun đàn hồi theo thời gian (t) của bê tông cốt
sợi thép

Es

Mô đun đàn hồi của thép

f -0.28

Cường độ nén trung bình của bê tông ở tuổi 28 ngày

fcm

Cường độ nén trung bình của bê tông (N/mm2)

FSa

Hệ số điều chỉnh tỷ lệ % độ rỗng bê tông

FSc

Hệ số điều chỉnh hàm lượng xi măng

FSf

Hệ số điều chỉnh tỷ lệ % cốt liệu mịn

FSh

Hệ số điều chỉnh chiều dày tối thiểu của cấu kiện


xiv
FSs

Hệ số điều chỉnh độ sụt

FST

Hệ số điều chỉnh độ ẩm môi trường xung quanh

ft

Cường độ kéo của bê tông

h0

Kích thước quy ước của mặt cắt ngang của cấu kiện,
h0 = 2Ac/u

h

Kích thước quy ước của mặt cắt ngang của cấu kiện,
h = 2Ac/u

k1

Hệ số biến dạng co ngót phụ thuộc vào điều kiện môi trường,
độ dày của cấu kiện và thời gian khô

K

Hệ số khuếch đại của dụng cụ đo, K = 1000

k

Hệ số có giá trị bằng 35, khi bê tông được bảo dưỡng ẩm và
bằng 55 trong trường hợp bảo dưỡng chưng hấp

kE

Hệ số so sánh giá trị mô đun đàn hồi theo thời gian (t) của bê
tông thường với bê tông cốt sợi thép

kh

Hệ số điều chỉnh độ ẩm cho co ngót cuối cùng và hệ số phụ
thuộc kích thước quy ước h0 (tra bảng)

kmt

Hệ số tăng biến dạng co ngót giữa ĐKTN với ĐKC

kR

Hệ số so sánh giá trị cường độ chịu nén theo thời gian theo (t)
của bê tông thường với bê tông cốt sợi thép

ks

Hệ số không thứ nguyên lấy bằng 0.14x10-6 đối với bê tông
nặng, bằng 0.16x10-6 đối với bê tông mịn

Lo

Chiều dài chuẩn đo, Lo = 300 mm

L

Chiều dài cấu kiện; Chiều dài cốt sợi thép

m0

Khối lượng ban đầu của mẫu bê tông

mi

Khối lượng ở i ngày tuổi

RH

Độ ẩm tương đối môi trường xung quanh (%); RH0 = 10%
(Độ ẩm môi trường ban đầu)

𝑅𝑛đ𝑐 (28)

Cường độ chịu nén đối chứng của bê tông thường ở 28


xv
ngày tuổi
Rn(28)

Cường độ chịu nén của bê tông thườnghoặc bê tông cốt sợi
thép ở 28 ngày tuổi

Rn(t)

Cường độ chịu nén của bê tông thường hoặc bê tông cốt sợi
thép tại thời điểm (t)

RM (t)

Giá trị cường độ chịu nén theo thời gian (t) của bê tông
tông thường

RMS(t)

Giá trị cường độ chịu nén theo thời gian (t) của bê tông cốt
sợi thép

t

Tuổi bê tông tại thời điểm xem xét (ngày); Thời gian phát triển
cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi của bê tông thường và
Bê tông cốt sợi thép

ts

Tuổi bê tông khi bắt đầu khô (ngày); Tuổi của bê tông khi bắt
đầu xuất hiện biến dạng co ngót (co cứng); Tuổi bê tông tính
đến thời điểm cuối bảo dưỡng bê tông (ngày)

t’

Tuổi bê tông khi bắt đầu khô (ngày)

u

Chu vi của phần mặt cắt ngang tiếp xúc với không khí

W2.1

Hàm lượng nước trong hỗn hợp bê tông

W và V

Tỷ trọng (theo thể tích) của nước và không khí trong hỗn hợp
bê tông (lít/m3)

x

Tỷ lệ N/X

1

Hệ số xem xét loại xi măng

2

Hệ số xem xét điều kiện bảo dưỡng

as , ds1 , ds2

Hệ số phụ thuộc vào loại xi măng sử dụng chế tạo bê tông

n

Hệ số hàm mũ được xây dựng từ kết quả thực nghiệm; Giá trị
tham số biến dạng co ngót

m

Độ hao khối lượng theo thời gian (t) của bê tông

mi

Độ hao khối lượng của mẫu bê tông ở i ngày tuổi (%)


xvi

t

Khoảng thời gian kể từ lúc bắt đầu đo đến thời điểm t,

t = t - t0 (t0: Thời điểm bắt đầu đo)


Biến dạng co ngót theo thời gian (t) của bê tông

cas0(fcm)

Biến dạng co ngót tự sinh quy ước

cd

Biến dạng co ngót khô

cdo

Biến dạng co ngót khô cơ bản

cds0(fcm)

Biến dạng co ngót khô quy ước

εcs

Biến dạng co ngót của bê tông

cs.b

Biến dạng co ngót cơ sở lấy bằng 850.10-6 đối với bê tông cấp
thông thường, hoặc được xác định từ các phép đo tương tự
cục bộ trên bê tông

cs(t, tcs,0)

Co ngót tại thời điểm t đo được khi bắt đầu khô, tcs,0

cs, ∞

Co ngót tới hạn

ct

Phần biến dạng co ngót của bê tông khi không có cốt thép

i

Biến dạng co ngót tự do của bê tông ở i ngày tuổi

cs(t)

Biến dạng co ngót tại thời điểm bất kỳ t (x10-6)

cs(∞)

Biến dạng co ngót tới hạn (x10-6)

sc

Phần biến dạng co ngót của bê tông khi có cốt thép

sh(t - tsh,0)

Co ngót tại thời điểm t đo được khi bắt đầu khô, tsh,0

sh,u

Biến dạng co ngót tới hạn. Trong trường hợp bê tông
được chế tạo và bảo dưỡng ở điều kiện tiêu chuẩn,

sh,u = 780.10-6
sh, ∞

Co ngót tới hạn

ξ1s

Hệ số phụ thuộc vào thời gian bảo dưỡng

ξ2s

Hệ số phụ thuộc vào kích thước cấu kiện

ξ3s

Hệ số phụ thuộc vào độ ẩm môi trường



Hàm lượng cốt thép


xvii

 ct

Ứng suất kéo trong bê tông có diện tích Ac

s

Ứng suất nén trong cốt thép có diện tích As

sh

Co ngót một nửa thời gian

Ø

Đường kính cốt thép thanh


xviii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

KÝ HIỆU

Ý NGHĨA

ACI 209R-92

Tiêu chuẩn Hoa Kỳ

AS 3600

Tiêu chuẩn Úc

B

Cấp độ bền của bê tông

BS 8110

Tiêu chuẩn Anh

BTCT

Bê tông cốt thép

BTCST

Bê tông cốt sợi thép

BTT

Bê tông thường

ĐKC

Điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai

ĐKTN

Điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại Gia Lai

EC 2

Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode 2

N/X

Tỷ lệ nước trên xi măng

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam


xix

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Tổng hợp cơ chế co ngót ..........................................................................14
Bảng 1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến biến dạng co ngót ........................................... 18
Bảng 1.3. Bảng tra hệ số xét đến thời gian bảo dưỡng bê tông ................................24
Bảng 1.4. Bảng tra hệ số ảnh hưởng mô đun mặt mở M0, (m-1) ...............................24
Bảng 1.5. Bảng tra các hệ số 3s ................................................................................25
Bảng 2.1. Ký hiệu các loại tổ mẫu tương ứng với tỷ lệ nước trên xi măng (N/X) ... 53
Bảng 2.2. Thành phần cấp phối vật liệu cho 1m3 bê tông......................................... 55
Bảng 2.3. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của xi măng................................... 57
Bảng 2.4. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của đá dăm (1x2) .......................... 57
Bảng 2.5. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của cát vàng .................................. 58
Bảng 2.6. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của nước........................................ 59
Bảng 2.7. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của cốt sợi thép ............................. 60
Bảng 2.8. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của cốt thép ................................... 60
Bảng 2.9. Số lượng đúc các loại mẫu thí nghiệm ..................................................... 67
Bảng 2.10. Kết quả thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đối chứng Rđc
n (28) của
bê tông thường ở 28 ngày tuổi .................................................................................. 75
Bảng 2.11. Kết quả thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén Rn(t) theo thời
gian của bê tông thường M1, M2, M3 [Bảng PL3.1] ............................................... 76
Bảng 2.12. Kết quả thí nghiệm xác định giá trị cường độ chịu nén Rn(t) theo thời
gian của bê tông cốt sợi thép MS1, MS2, MS3 [Bảng PL3.2].................................. 77
Bảng 2.13. Kết quả thí nghiệm xác định giá trị mô đun đàn hồi E(t) theo thời gian
của bê tông thường M1, M2, M3 [Bảng PL3.3] ....................................................... 77

Bảng 2.14. Kết quả thí nghiệm xác định giá trị mô đun đàn hồi E(t) theo thời gian
của bê tông cốt sợi thép MS1, MS2, MS3 [Bảng PL3.4].......................................... 77


xx
Bảng 2.15. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời
gian của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia
Lai [Bảng PL4.1 - Bảng PL4.9] ................................................................................ 78
Bảng 2.16. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời
gian của bê tông (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) trong điều kiện khí hậu chuẩn tại
Gia Lai [Bảng PL4.10 - Bảng PL4.18] ..................................................................... 80
Bảng 2.17. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời
gian của bê tông (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia
Lai [Bảng PL4.19 - Bảng PL4.27] ............................................................................ 82
Bảng 2.18. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời
gian của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi
trường tại Gia Lai [Bảng PL5.1 - Bảng PL5.9] ......................................................... 84
Bảng 2.19. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời
gian của bê tông (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) trong điều kiện khí hậu tự nhiên
môi trường tại Gia Lai [Bảng PL5.10 - Bảng PL5.18] ............................................. 85
Bảng 2.20. Kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót và độ hao khối lượng theo thời
gian của bê tông (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi
trường tại Gia Lai [Bảng PL5.19 - Bảng PL5.27]..................................................... 87
Bảng 2.21. Thời gian bắt đầu xuất hiện vết nứt trong các mẫu bê tông đo co ngót
hạn chế bằng Vòng kiềm chế (Restrained Ring Test), (ngày) .................................. 89
Bảng 3.1. Kết quả đề xuất giá trị cường độ chịu nén Rn(t) của bê tông (Nhóm 1 - Bê
tông thường) .............................................................................................................. 95
Bảng 3.2. Kết quả đề xuất giá trị cường độ chịu nén Rn(t) của bê tông (Nhóm 2 - Bê
tông cốt sợi thép) ....................................................................................................... 96
Bảng 3.3. Kết quả đề xuất giá trị mô đun đàn hồi E(t) của bê tông (Nhóm 1 - Bê

tông thường) ............................................................................................................ 100
Bảng 3.4. Kết quả đề xuất giá trị mô đun đàn hồi E(t) của bê tông (Nhóm 2 - Bê
tông cốt sợi thép) ..................................................................................................... 101


xxi
Bảng 3.5. Kết quả so sánh giá trị cường độ chịu nén Rn(t) của bê tông (Nhóm 1 - Bê
tông thường) với (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) ................................................. 102
Bảng 3.6. Kết quả so sánh giá trị mô đun đàn hồi E(t) của bê tông (Nhóm 1 - Bê
tông thường) với (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) ................................................. 104
Bảng 3.7. Giá trị các hệ số thực nghiệm tính toán theo GOST 24544-81 của các tổ
mẫu bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) ................................................................ 106
Bảng 3.8. Giá trị các hệ số thực nghiệm co ngót tới hạn cs(∞) và tham số n của các
tổ mẫu bê tông (Nhóm 1 - Bê tông thường) ............................................................ 109
Bảng 3.9. Bảng tra giá trị co ngót tới hạn cs(∞) theo lượng nước và lượng xi măng
cấp phối ................................................................................................................... 110
Bảng 3.10. Giá trị tham số n theo tỷ lệ N/X của các tổ mẫu bê tông (Nhóm 1 - Bê
tông thường) ............................................................................................................ 110
Bảng 3.11. Bảng tra giá trị tham số n theo lượng nước và lượng xi măng
cấp phối ................................................................................................................... 111
Bảng 3.12. So sánh kết quả đề xuất dự báo biến dạng co ngót của bê tông thường
với Tiêu chuẩn Úc AS 3600 .................................................................................... 114
Bảng 3.13. So sánh kết quả đề xuất dự báo biến dạng co ngót của bê tông thường
với Mô hìnhViện Khoa học Xây dựng Nga ............................................................ 116
Bảng 3.14. Kết quả so sánh biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông
thường) cùng thành phần cấp phối, cùng tỷ lệ N/X giữa ĐKTN với ĐKC ............ 137
Bảng 3.15. Kết quả so sánh biến dạng co ngót của bê tông (Nhóm 1 - Bê tông
thường) với (Nhóm 2 - Bê tông cốt sợi thép) và (Nhóm 3 - Bê tông cốt thép) cùng tỷ
lệ N/X trong ĐKTN ................................................................................................ 138

xxii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Biến dạng co ngót của bê tông (BS 8110) [38] .........................................27
Hình 1.2. Nứt trên trụ cầu Vĩnh Tuy do biến dạng co ngót ...................................... 33
Hình 1.3. Nứt trong hầm Hải Vân 1 do biến dạng co ngót ...................................... 33
Hình 1.4. Quan hệ giữa nguyên nhân và thời gian hình thành vết nứt trên kết cấu bê
tông cốt thép (CEB, 1997) [42] ................................................................................. 34
Hình 1.5. Các thông số ảnh hưởng đến tốc độ mất nước trong bê tông
(ACI 305R-91, 1999) [25]......................................................................................... 35
Hình 1.6. Minh họa nứt kết cấu bê tông do biến dạng co ngót mềm
(Emmons, 2002) [44] ................................................................................................ 35
Hình 1.7. Nứt mặt do biến dạng co ngót mềm bị hạn chế (Nguyễn Trung Hiếu,
2013) [8] .................................................................................................................... 36
Hình 1.8. Nứt do biến dạng co ngót bị hạn chế (Nguyễn Trung Hiếu, 2013) [8] ..... 36
Hình 1.9. Cơ chế gây nứt do biến dạng co ngót (Nguyễn Trung Hiếu, 2013) [8] .... 37
Hình 1.10. Biến dạng co ngót bị ngăn cản bởi cốt thép trong kết cấu bê tông cốt thép
(Nguyễn Trung Hiếu, 2013) [8] ................................................................................ 38
Hình 1.11. Mô hình biến dạng của kết cấu bê tông cốt thép do co ngót của bê tông
(Nguyễn Trung Hiếu, 2012) [7] ................................................................................ 39
Hình 1.12. Sơ đồ tính kết cấu bê tông cốt thép sau khi bị nứt do biến dạng co ngót
(Gilbert, 2001) [48] ................................................................................................... 40
Hình 1.13. Hình ảnh chế tạo bê tông cốt sợi thép ..................................................... 42
Hình 1.14a. Một số dạng sợi thép được chế tạo và sử dụng hiện nay ...................... 42
Hình 1.14b. Một số dạng sợi thép được chế tạo và sử dụng hiện nay ...................... 43
Hình 2.1. Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm của tỉnh Gia Lai năm 2015 ............................. 48
Hình 2.2. Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm của tỉnh Gia Lai năm 2016 ............................. 48
Hình 2.3. Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm của tỉnh Gia Lai năm 2017 ............................. 48
Hình 2.4. Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm của tỉnh Gia Lai năm 2018 ............................. 49

xxiii
Hình 2.5. Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm trong điều kiện khí hậu tự nhiên môi trường tại
Gia Lai (Phòng thí nghiệm môi trường).................................................................... 49
Hình 2.6. Vật liệu dùng trong thí nghiệm ................................................................. 56
Hình 2.7. Biểu đồ xác định phạm vi cho phép thành phần hạt của đá dăm (1x2) .... 58
Hình 2.8. Biểu đồ xác định phạm vi cho phép thành phần hạt của cát vàng ............ 59
Hình 2.9. Kích thước khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm cường độ chịu nén đối chứng
của bê tông ................................................................................................................ 61
Hình 2.10. Khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm cường độ chịu nén đối chứng của
bê tông ....................................................................................................................... 61
Hình 2.11. Kích thước khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm cường độ chịu nén và mô đun
đàn hồi của bê tông ................................................................................................... 62
Hình 2.12. Khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi
của bê tông ................................................................................................................ 62
Hình 2.13. Kích thước khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm đo co ngót của bê tông
thường và bê tông cốt sợi thép .................................................................................. 63
Hình 2.14. Khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm đo co ngót của bê tông thường và bê tông
cốt sợi thép ................................................................................................................ 63
Hình 2.15. Kích thước khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm đo co ngót của bê tông
cốt thép ...................................................................................................................... 63
Hình 2.16. Khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm đo co ngót của bê tông cốt thép ............ 63
Hình 2.17. Kích thước khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm đo co ngót hạn chế của bê
tông bằng Vòng kiềm chế (Restrained Ring Test) .................................................... 64
Hình 2.18. Khuôn chế tạo mẫu thí nghiệm đo co ngót hạn chế của bê tông bằng
Vòng kiềm chế (Restrained Ring Test) ..................................................................... 64
Hình 2.19. Công tác tiến hành đúc mẫu thí nghiệm .................................................. 68
Hình 2.20. Mẫu thí nghiệm sau khi đúc .................................................................... 68
Hình 2.21. Công tác bảo dưỡng và lưu mẫu thí nghiệm trong Tủ khí hậu .............. .69

Hình 2.22. Công tác bảo dưỡng và lưu mẫu thí nghiệm trong Phòng thí nghiệm
môi trường ................................................................................................................. 70