Ứng dụng mô hình toán số nghiên cứu hiện tượng tỏa nhiệt 3d trong bê tông thủy công khối lớn và so sánh với số liệu quan trắc thực tế

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-----[ \-----

PHẠM NGỌC TƠN

ỨNG DỤNG MƠ HÌNH TOÁN SỐ NGHIÊN CỨU
HIỆN TƯỢNG TOẢ NHIỆT 3D TRONG BÊ TÔNG
THUỶ CÔNG KHỐI LỚN VÀ SO SÁNH VỚI SỐ
LIỆU QUAN TRẮC THỰC TẾ

Chun ngành
Mã số ngành

:
:

XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY
60.58.40

LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2009


ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------[ \--------

PHẠM NGỌC TƠN

ỨNG DỤNG MƠ HÌNH TOÁN SỐ NGHIÊN CỨU
HIỆN TƯỢNG TOẢ NHIỆT 3D TRONG BÊ TÔNG
THUỶ CÔNG KHỐI LỚN VÀ SO SÁNH VỚI SỐ
LIỆU QUAN TRẮC THỰC TẾ

Chuyên ngành :
Mã số ngành :

XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY
60.58.40

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2009


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN THỐNG

Cán bộ chấm nhận xét 1:

Cán bộ chấm nhận xét 2:

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:
HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Ngày ………….tháng 8 năm 2009


TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

PHÒNG ĐẠO TẠO SĐH

Độc lập – Tự Do – Hạnh phúc

Tp.HCM , ngày … tháng 7 năm 2009

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên : PHẠM NGỌC TƠN

Phái:

Ngày, tháng, năm sinh:

Nơi sinh: Ninh Bình

17/06/1974

Chun ngành: XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY

MSHV:

Nam

02007528

I.TÊN ĐỀ TÀI
ỨNG DỤNG MƠ HÌNH TỐN SỐ NGHIÊN CỨU HIỆN TƯỢNG TOẢ NHIỆT 3D
TRONG BÊ TÔNG THUỶ CÔNG KHỐI LỚN VÀ SO SÁNH VỚI SỐ LIỆU QUAN
TRẮC THỰC TẾ
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
1. NHIỆM VỤ
i. Nghiên cứu lý thuyết phương trình truyền nhiệt 3D.
ii. Giải phương trình trên bằng phương pháp số.
iii. Tham gia viết chương trình giải phương trình truyền nhiệt bằng ngơn ngữ lập
trình Fortran.
iv. Thu thập các số liệu quan trắc thực tế về nhiệt độ khối đổ của các cơng trình
thuỷ lợi, thuỷ điện.
v. Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại điều kiện biên khác nhau, từ đây cho phép
đánh giá ảnh hưởng của các xử lý thi cơng như kích thước khối đổ, tốc độ thi
cơng bê tơng… nhằm mục đích giảm ứng suất nhiệt.
2. NỘI DUNG
i.

Tổng quan

ii. Lý thuyết cơ bản
iii. Các phương pháp giải
vi. Sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn tham gia tham gia viết chương trình
giải phương trình truyền nhiệt bằng ngơn ngữ lập trình Fortran.
vii. Ứng dụng tính tốn so sánh kết quả tính mơ phỏng với số liệu thực tế được
quan sát cho đập tràn Đại Ninh và đập bê tông Tân Giang.
viii. Ứng dụng chương trình 3D tính tốn nhiệt cho một khối đổ đập Tân Giang có
xem xét các điều kiện biên khác nhau. Ứng dụng chương trình 1D tính tốn

nhiệt cho trường hợp thi công liên tục đập bê tông thủy điện Sông Giang 2.


ix. Kết luận
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/02/2009
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03/07/2009
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS.NGUYỄN THỐNG

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

PGS.TS.NGUYỄN THỐNG

PGS.TS.HUỲNH THANH SƠN


LI CM N
Tác giả xin chân thnh cảm ơn PGS.Tiến SÜ Ngun Thèng vỊ sù h−íng dÉn
tËn t×nh trong st quá trình học tập v lm luận văn tốt nghiệp.
Tác giả xin chân thnh cảm ơn các thầy, cô trong Bộ môn Kỹ thuật Ti nguyên
nớc, Khoa Kỹ thuật xây dựng v các thầy cô trong trờng Đại học Bách Khoa
Tp.Hồ Chí Minh đà truyền đạt kiến thức cho tác giả trong quá trình theo học cao
học.
Tác giả xin chân thnh cảm ơn tập thể cán bộ, thầy cô phòng Đo tạo Sau đại
học - Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh đà tạo điều kiện thuận lợi v hỗ trợ cho
tác giả trong thời gian học tập tại trờng.
Tác giả xin chân thnh cảm ơn đến gia đình, ngời thân, bạn bè đà động viên
về mặt tinh thần v hỗ trợ chuyên môn để tác giả hon thnh luận văn ny.

Tác giả luận văn

Phạm Ngọc Tôn


TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Đề tài: “Ứng dụng mơ hình tốn số nghiên cứu hiện tượng toả nhiệt 3D
trong bê tông thuỷ công khối lớn và so sánh với số liệu quan trắc thực tế”.
Trong thực tế xây dựng các cơng trình bằng bê tơng khối lớn hiện tượng xuất
hiện các vết nứt là phổ biến. Nguyên nhân của hiện tượng này rất khác nhau,
song cho đến nay nhiều cơng trình nghiên cứu đã chứng minh rằng chế độ nhiệt
của các khối đổ bê tơng đóng một vai trị hết sức quan trọng trong việc hình
thành các vết nứt. Trên cơ sở những phát hiện đó, từ lâu người ta đã đề xuất
nhiều phương pháp tính tốn chế độ nhiệt bê tông nhằm hạn chế các vết nứt.
Mục tiêu của luận văn: Thiết lập chương trình tính tốn truyền nhiệt sai phân
hữu hạn 3D để nghiên cứu ảnh hưởng của các loại điều kiện biên khác
nhau, từ đây cho phép đánh giá ảnh hưởng của các biện pháp xử lý thi công.
Luận văn chủ yếu tập trung vào các phần sau:
1. Tìm hiểu lý thuyết và các phương pháp giải phương trình truyền nhiệt trong
bê tơng.
2. Xây dựng giải thuật chương trình tính tốn trường nhiệt độ trong khối đổ bê
tông bằng phương pháp sai phân hữu hạn 1D, 3D. Viết chương trình dựa
trên giải thuật đã lập được.
3. Áp dụng tính tốn đập tràn thủy điện Đại Ninh, đập Tân Giang và so sánh
với số liệu quan trắc thực tế.
4. Ứng dụng tính tốn khống chế nhiệt cho đập Tân Giang và Sông Giang 2
với các điều kiện biên khác nhau.


ABSTRACT

Theme of thesis: ”Application of digital mathematics model for studying
of Three-Dimensional heat conduction in mass concrete and compare
with field measuring datum”
The mass concrete structures had been built commonly have a lot of cracking
by heat increase. These physical phenomena are very popular. Reasons of
these phenomena are different, however the main reason is the heat increase in
mass concrete. This problem was demonstrated in many studies. According to
these studies, they have proposed methods to solve temperature problem in
mass concrete to limit cracking.
This thesis aims to establish the computation program of the heat conduction
in the mass concrete by using the implicit scheme finite difference method in
order to utilize to study different boundary conditions affect to temperature
fields. Consequently, We could propose some methods to limit cracking
generated by thermal increase.
The thesis focuses on main parts as follow:
1. Study thermal theories and approaches to solve heat transfer equations.
2. Establishment the algorithms to solve temperature field in mass concrete
by using One –Dimension and Three-Dimensions finite difference
method.
3. Three-Dimensions program applied to solve the heat transfer in the
spillway of Đại Ninh hydropower project and Tan Giang dam in order to
compare with field measuring datum.
4. Application in calculating temperature field of the Tân Giang dam and
the Sông Giang 2 spillway.


Trường ĐHBK TPHCM

Mục lục

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ....................................................................................... 1-1
1.1.

MỞ ĐẦU .................................................................................................................................. 1-1

1.2.

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NHIỆT TRONG BÊ TƠNG KHỐI LỚN .................................. 1-2

1.2.1.

Các nghiên cứu trong nước................................................................................... 1-2

1.2.2.

Các nghiên cứu ngoài nước .................................................................................. 1-3

1.2.3.

Sự thay đổi nhiệt độ của bê tông và hậu quả gây nứt do nhiệt ............................. 1-4

1.3.

LÝ DO NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI .............................................................................................. 1-7

1.4.

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ..................................................................................................... 1-7

1.5.

PHẠM VI NGHIÊN CỨU........................................................................................................ 1-8

1.6.

CẤU TRÚC LUẬN VĂN....................................................................................................... 1-10

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ NHIỆT TRONG BÊ TƠNG ................... 2-1
2.1.

GIỚI THIỆU ............................................................................................................................. 2-1

2.2.

ĐẶC TÍNH VỀ NHIỆT CỦA VẬT LIỆU VÀ CẤP PHỐI BÊ TÔNG ................................... 2-1

2.2.1.

Nhiệt thuỷ hoá của xi măng.................................................................................. 2-2

2.2.2.

Các hệ số nhiệt vật lý của bê tông ........................................................................ 2-3

2.2.3.

Hệ số dẫn nhiệt (λ) ............................................................................................... 2-5

2.2.4.

Tăng nhiệt tối đa do cách nhiệt (đoạn nhiệt) của bê tông..................................... 2-5

2.3.

CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ NHIỆT TRONG BÊ TƠNG ................................................................ 2-6

2.3.1.

Các nhân tố ảnh hưởng đến dịng nhiệt trong cơng trình ..................................... 2-6

2.3.2.

Phương trình vi phân dẫn nhiệt tổng quát [4]....................................................... 2-7

2.3.3.

Phương trình vi phân dẫn nhiệt cho bê tơng......................................................... 2-9

2.3.4.

Tính tốn nhiệt độ trong bê tơng ........................................................................ 2-11

2.3.5.

Tính tốn ứng suất nhiệt trong bê tơng khối lớn ................................................ 2-14

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN NHIỆT ..................................... 3-1
3.1.

CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI.................................................................................................... 3-1

3.1.1.

Phương pháp giải tích cổ điển [23]....................................................................... 3-1

3.1.2.

Phương pháp lý luận............................................................................................. 3-2

3.1.3.

Phương pháp toán tử [22] ..................................................................................... 3-7

3.1.4.

Phương pháp sai phân hữu hạn [1], [2], [22]........................................................ 3-7

3.1.5.

Phương pháp phần tử hữu hạn [2], [22].............................................................. 3-11

3.2.

NHẬN XÉT TỪ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI ...................................................................... 3-12

3.3.

LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP GIẢI ..................................................................................... 3-12

CHƯƠNG 4: GIẢI THUẬT VÀ CHƯƠNG TRÌNH TÍNH NHIỆT...................... 4-1
Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

Trang i


Trường ĐHBK TPHCM

Mục lục

4.1.

GIỚI HẠN CHƯƠNG TRÌNH SPHH 3D................................................................................ 4-1

4.2.

SƠ ĐỒ GIẢI THUẬT TRUYỀN NHIỆT TRONG BÊ TÔNG................................................ 4-2

4.2.1.

Sơ đồ khối SPHH 3D............................................................................................ 4-2

4.2.2.

Chi tiết giải thuật SPHH 3D ................................................................................. 4-2

4.3.

CÁC VÍ DỤ TÍNH TỐN CHO MỘT KHỐI ĐỔ................................................................... 4-4

4.3.1.

Số liệu đầu vào ..................................................................................................... 4-4

4.3.2.

Tính tốn các thơng số đầu vào ............................................................................ 4-4

4.3.3.

Tính tốn trường nhiệt độ theo phương pháp lý luận ........................................... 4-5

4.3.4.

Tính tốn trường nhiệt độ theo phương pháp SPHH 1D ...................................... 4-7

4.3.5.

Tính tốn trường nhiệt độ theo phương pháp SPHH 3D ...................................... 4-8

4.3.6.

Đánh giá kết quả ................................................................................................. 4-10

CHƯƠNG 5: SO SÁNH KẾT QUẢ TÍNH NHIỆT 3D VỚI SỐ LIỆU QUAN
TRẮC .................................................................................................... 5-1
5.1.

TÍNH TỐN CHO KHỐI ĐỔ CỦA ĐẬP TRÀN THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH.......................... 5-1

5.1.1.

Giới thiệu cơng trình thủy điện Đại Ninh [13] ..................................................... 5-1

5.1.2.

Số liệu đầu vào ..................................................................................................... 5-2

5.1.3.

Kết quả tính tốn .................................................................................................. 5-7

5.1.4.

Nhận xét kết quả ................................................................................................... 5-8

5.1.5.

So sánh với kết quả thực đo tại đập tràn Đại Ninh............................................... 5-8

5.2.

TÍNH TỐN CHO KHỐI ĐỔ NỀN MĨNG ĐẬP TÂN GIANG ........................................... 5-9

5.2.1.

Giới thiệu cơng trình thủy lợi Tân Giang [25] ..................................................... 5-9

5.2.2.

Số liệu đầu vào ................................................................................................... 5-10

5.2.3.

Kết quả tính tốn ................................................................................................ 5-13

5.2.4.

Nhận xét kết quả ................................................................................................. 5-13

5.2.5.

So sánh với kết quả thực đo tại đập Tân Giang.................................................. 5-13

5.3.

ĐÁNH GIÁ MƠ HÌNH .......................................................................................................... 5-15

CHƯƠNG 6: ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN KHỐNG CHẾ NHIỆT.......................... 6-1
6.1.

PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA CHƯƠNG TRÌNH SPHH 3D ................................................. 6-1

6.2.

ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH 3D TÍNH TOÁN KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ ..................... 6-3

6.2.1.

Số liệu đầu vào tính tốn nhiệt ............................................................................. 6-3

6.2.2.

Các trường hợp tính tốn ...................................................................................... 6-4

6.2.3.

Kết quả tính tốn .................................................................................................. 6-4

6.2.4.

Nhận xét kết quả tính tốn và đề xuất biện pháp thi cơng.................................. 6-11

6.3.

ÁP DỤNG CHƯƠNG TRÌNH 1D TÍNH TỐN Q TRÌNH THI CƠNG ĐẬP BÊ
TÔNG THỦY ĐIỆN SÔNG GIANG 2.................................................................................. 6-12

Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

Trang ii


Trường ĐHBK TPHCM

Mục lục

6.3.1.

Giới thiệu cơng trình thủy điện Sơng Giang 2.................................................... 6-13

6.3.2.

Số liệu đầu vào ................................................................................................... 6-14

6.3.3.

Kết quả tính tốn ................................................................................................ 6-16

6.3.4.

Nhận xét kết quả tính.......................................................................................... 6-29

CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN........................................................................................... 7-1
7.1.

KẾT LUẬN .............................................................................................................................. 7-1

7.1.1.

Những vấn đề đã đạt được của luận văn............................................................... 7-1

7.1.2.

Những vấn đề tồn tại ............................................................................................ 7-2

7.2.

HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI.............................................................................................. 7-2

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
PHỤ LỤC A: CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ CHƯƠNG TRÌNH TÍNH SPHH 3D .................................................1
PHỤ LỤC B: CÁC PHỤ LỤC TÍNH TỐN PHẦN VÍ DỤ SO SÁNH....................................................36
PHỤ LỤC C: TÍNH TỐN CHO ĐẬP ĐẠI NINH VÀ TÂN GIANG .....................................................46
PHỤ LỤC D: TÍNH TỐN CHO ĐẬP SÔNG GIANG 2 .........................................................................50

Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

Trang iii


Trường ĐHBK TPHCM

Chương 1: Tổng quan

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1.

MỞ ĐẦU

Các cơng trình thuỷ lợi bằng bê tơng khối lớn, đặc biệt là đập bê tông trọng
lực, thường chịu áp lực nước cao. Vì vậy để đảm bảo sự ổn định và an tồn
lâu dài u cầu về chịu lực khơng cho phép xuất hiện các vết nứt, bởi vì các
vết nứt không những làm giảm khả năng làm việc mà cịn gây ra hiện tượng
xâm thực phá hoại cơng trình. Sự hư hỏng và phá hoại như vậy thường dẫn
đến những tổn thất lớn về người và của, việc sửa chữa cơng trình thường rất
phức tạp và tốn kém.
Để khắc phục tình trạng trên về mặt thiết kế khi tính tốn kết cấu người ta
thường giới hạn khơng cho phép xuất hiện các vết nứt trong vùng chịu áp lực

nước. Tuy nhiên trong thực tế xây dựng các cơng trình thuỷ lợi bằng bê tông
khối lớn hiện tượng xuất hiện các vết nứt là phổ biến. Nguyên nhân của hiện
tượng này rất khác nhau. Song cho đến nay nhiều công trình nghiên cứu đã
chứng minh rằng chế độ nhiệt của các khối đổ bê tơng đóng một vai trị hết
sức quan trọng trong việc hình thành các vết nứt. Trên cơ sở những phát hiện
đó, từ lâu người ta đã đề xuất nhiều phương pháp tính tốn chế độ nhiệt bê
tông nhằm hạn chế các vết nứt, tăng cường khả năng an toàn của đập.
Nguyên nhân gây nứt nhiệt kết cấu trong giai đoạn thi công là do sự co ngót
trong q trình toả nhiệt trong khối bê tơng. Khi bê tơng thuỷ hố, nhiệt độ
trong khối bê tơng tăng lên đến một nhiệt độ là ΔTmax nào đó so với nhiệt độ
mơi trường bên ngồi; sau đó khối bê tông giảm dần nhiệt độ về nhiệt độ môi
trường. Quá trình giảm nhiệt độ làm cho khối bê tơng bị co ngót lại gây ra ứng
suất kéo trong bê tơng. Nếu ứng suất kéo này lớn hơn ứng suất kéo cho phép
của bê tông sẽ sinh ra nứt bê tông [9].
Bài tốn toả nhiệt trong bê tơng khối lớn có ý nghĩa quan trọng trong việc giải
quyết bài toán ứng suất nhiệt. Vấn đề mô phỏng giá trị trường nhiệt độ theo
thời gian do q trình phản ứng thuỷ hố khi đổ bê tông cho phép xác định
Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

Trang 1-1


Trường ĐHBK TPHCM

Chương 1: Tổng quan

hiện tượng co ngót khối đổ tại các thời điểm khác nhau. Đây là nguồn gốc sinh
ra ứng suất nhiệt.
Có nhiều phương pháp khác nhau để tính tốn trường nhiệt độ trong bê tơng
như: phương pháp giải tích, phương pháp tốn tử, phương pháp lý luận,

phương pháp sai phân hữu hạn (SPHH), phương pháp phần tử hữu hạn
(PTHH). Trong phạm vi đề tài này Học viên tiến hành nghiên cứu trường nhiệt
độ bằng phương pháp sai phân hữu hạn mơ hình 3 chiều (3D). Với mơ hình
này cho phép nghiên cứu ảnh hưởng của các loại điều kiện biên khác nhau,
ảnh hưởng của tính khơng đồng chất và không đẳng hướng của vật liệu trong
quá trình khuếch tán nhiệt thơng qua các hệ số khuếch tán.
Ngồi ra, Học viên cịn tính tốn theo các phương pháp truyền thống như
phương pháp lý luận, sai phân hữu hạn theo mơ hình 1 chiều (1D) để có cơ sở
so sánh các kết quả tính tốn khác nhau và xem xét các trường hợp thi cơng
thực tế, từ đó rút ra được những nhận xét, đánh giá chính xác hơn về q trình
thay đổi nhiệt độ trong bê tơng khối lớn nói chung, đập bê tơng nói riêng.
1.2.

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NHIỆT TRONG BÊ TÔNG KHỐI LỚN

1.2.1.

Các nghiên cứu trong nước
Ở nước ta, việc nghiên cứu diễn biến nhiệt độ, ứng suất nhiệt và thiết lập quy
trình cơng nghệ thi cơng đập bê tơng trọng lực cịn khá mới mẻ. Hiện nay
chúng ta đã có tiêu chuẩn thiết kế 14TCN 56-88 "Thiết kế đập bê tông và bê
tông cốt thép", tiêu chuẩn TCVN 4116:1995- thiết kế kết cấu bê tông và bê
tông cốt thép thuỷ công và mới nhất là Tiêu chuẩn TCXDVN 305-2004 - Bê
tông khối lớn-Quy phạm thi công và nghiệm thu [12].
Trong các tiêu chuẩn trên, chưa có quy trình hướng dẫn tính tốn ứng suất
nhiệt gây ra khi đổ bê tông thuỷ công khối lớn cũng như phần mềm tính tốn
được phép áp dụng. Trong quy phạm về thi công bê tông thuỷ công khối lớn
mới chỉ ra nhiệt độ khống chế khi đổ bê tông yêu cầu nên nhỏ hơn 250C [12].

Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

Trang 1-2


Trường ĐHBK TPHCM

Chương 1: Tổng quan

Đối với một số công trình đập bê tơng trọng lực đã xây dựng ở nước ta trước
đây, khi thiết kế đã để ý đến vấn đề nhiệt và ứng suất nhiệt trong bê tông
nhưng chưa có điều kiện phân tích đầy đủ q trình diễn biến nhiệt và ứng suất
nhiệt trong toàn kết cấu ở những thời điểm cần thiết. Một số cơng trình đã có
hướng dẫn quy trình cơng nghệ thi cơng riêng, trong đó đã có chỉ dẫn áp dụng
một số biện pháp kỹ thuật nhằm giảm khả năng phát nhiệt của bê tông…Tuy
nhiên, do một số điều kiện hạn chế nên chưa có sự tổng kết đúc rút kinh
nghiệm nào.
Tuy vậy, có nhiều bài báo nghiên cứu về ứng suất nhiệt trong bê tông khối lớn
của các tác giả trường Đại Học Thủy lợi Hà Nội, Đại Học Bách Khoa Thành
phố Hồ Chí Minh, Đại Học Xây Dựng Hà Nội… được đăng trên các tạp chí
khoa học. Mỗi tác giả nghiên cứu về một số khía cạnh về bài tốn nhiệt độ
trong bê tơng.
1.2.2.

Các nghiên cứu ngồi nước
Trên thế giới, cho đến đầu thế kỷ 20, quá trình thay đổi nhiệt độ trong thân đập
bê tơng và hậu quả của nó vẫn chưa được quan tâm nhiều, vì thế khi thiết kế
và thi công thiếu sự chú ý cần thiết. Người ta đã phát hiện trong thân đập xuất
hiện nhiều khe nứt có tính chất khơng giống nhau mà được giải thích nguyên
nhân chủ yếu là do ứng suất nhiệt. Từ đó, vấn đề thay đổi nhiệt độ, ứng suất
nhiệt và biện pháp khống chế nhiệt mới được đi sâu nghiên cứu.

Tại các nước có nền kinh tế và cơng nghiệp phát triển, khi xây dựng các cơng
trình bê tơng khối lớn nói chung và đập bê tơng trọng lực nói riêng, đều đã có
các nghiên cứu khá tỷ mỷ về diễn biến nhiệt, ứng suất nhiệt tại từng cơng trình
ngay từ khâu thiết kế và trong q trình thi cơng. Từ đó nêu ra quy trình cơng
nghệ thi cơng hợp lý với các biện pháp khống chế nhiệt độ đồng bộ. Trong q
trình thi cơng đã có theo dõi, quan trắc các diễn biến nhiệt, ứng suất nhiệt để
đối chiếu với tính tốn và kịp thời điều chỉnh quy trình thi cơng, thường xun
có tổng kết, hội thảo khoa học về lĩnh vực này.

Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

Trang 1-3


Trường ĐHBK TPHCM

Chương 1: Tổng quan

Hiện nay, Mỹ và Châu Âu đã có một số phần mềm tính tốn ứng suất nhiệt
trong khối đổ bê tông như ANSYS, SAP, CESAR-LCPC... Tuy nhiên các tài
liệu hướng dẫn và phần mềm chưa được phổ biến rộng rãi.
Trung Quốc có tài liệu hướng dẫn: “Khống chế nhiệt độ và phân khe trong đập
trọng lực " - Nhà xuất bản điện lực Trung Quốc. Trong tài liệu này trình bày
phương pháp tính tốn trường nhiệt độ trong bê tơng, tính tốn trường nhiệt độ
ổn định thân đập bê tơng, tính tốn nhiệt độ đổ vào khối của bê tông, nhiệt độ
thay đổi sau khi bê tơng đổ vào khối (khơng có làm lạnh thủ công), nhiệt độ
thay đổi sau khi bê tông đổ vào khối (làm lạnh thủ cơng), tính tốn toả nhiệt
sau khi bê tông đạt đến nhiệt độ bên trong cao nhất, tính tốn trường nhiệt độ
ổn định lâu dài thân đập, toả nhiệt ở thể cầu.
Dưới đây là một số đúc kết về ứng suất nhiệt trong bê tông:

1.2.3.

Sự thay đổi nhiệt độ của bê tông và hậu quả gây nứt do nhiệt

1.2.3.1. Sự thay đổi nhiệt độ của bê tông
Trong q trình bê tơng đơng cứng, do sự thủy hố của xi măng đã sinh ra
lượng nhiệt rất lớn, làm cho nhiệt độ trong khối bê tông tăng cao, do tính chất
dẫn nhiệt của bê tơng kém nên nhiệt lượng sinh ra tập trung vào trong khối bê
tông làm tăng nhiệt độ trong bê tông gây ra chênh lệch nhiệt độ trong và ngồi
khối bê tơng. Nhiệt độ trong khối bê tơng cao hơn nhiệt độ mơi trường bên
ngồi khối bê tông. Theo thời gian, nhiệt độ trong khối bê tông sẽ giảm dần,
tới mức ổn định. Quan sát thực tế thấy rằng: sự giảm dần nhiệt độ tự nhiên của
bê tông kéo dài tới vài chục năm. Sau khi nhiệt độ đã giảm xuống tới mức ổn
định thì chỉ có vài mét ngồi vỏ của khối bê tơng nhiệt độ lên xuống, thay đổi
theo nhiệt độ môi trường bên ngồi.
Q trình thay đổi nhiệt độ của bê tơng khối lớn có thể chia làm 3 thời kỳ:
tăng nhiệt, giảm nhiệt, ổn định nhiệt như Hình 1-1 . Từ hình vẽ thấy rằng;
nhiệt độ cao nhất của bê tông Tmax bằng nhiệt độ trong bê tông đổ vào Tp cộng
với nhiệt độ phát nhiệt lớn nhất của xi măng (chất keo dính) Tr. Từ nhiệt độ Tp
đến Tmax là thời kỳ tăng nhiệt, sau khi đạt đến Tmax thì nhiệt độ trong bê tông
Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

Trang 1-4


Trường ĐHBK TPHCM

Chương 1: Tổng quan

sẽ giảm dần, giai đoạn này gọi là thời kỳ giảm nhiệt, cuối cùng nhiệt độ trong

khối bê tông ổn định [15]. Thời gian để nhiệt độ trong khối bê tông đạt đến
nhiệt độ ổn định phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Theo kết quả nghiên cứu của
Viện bê tơng Mỹ thì trường hợp tường bê tơng dày 150mm có thể ổn định sau
1,5 giờ, tường dày 1,5m cần 1 tuần, nếu dày 15m thì phải cần 2 năm và như
các đập Hoover, Shasta, Grand Coulee có chiều dày khoảng trên 150m thì thời
gian để đạt trạng thái ổn định về nhiệt độ lên tới 200 năm [16].
Nhiệt độ tối đa của bê tông chịu ảnh hưởng của nhiều mặt, bao gồm nguyên
liệu của bê tông, tỷ lệ cấp phối và nhiệt độ ban đầu. Bê tơng dùng chất keo
dính có nhiệt thuỷ hố càng cao thì nhiệt độ tối đa càng cao. Nếu dùng vật liệu
có tỷ nhiệt cao để pha chế bê tơng thì nhiệt độ tối đa tương đối thấp. Dùng xi
măng có nhiệt thuỷ hố thấp, trộn theo tỉ lệ lớn chất độn, tổng lượng vật liệu
kết dính thấp… thì trộn được bê tơng có nhiệt độ tối đa tương đối thấp.

ΔT

Tf

Hình 1-1: Quá trình thay đổi nhiệt trong bê tông khối lớn
1.2.3.2. Nứt do nhiệt và ứng suất nhiệt
Nhiệt lượng thuỷ hố xi măng trong bê tơng nếu khơng kịp thời tán phát mà
tích tụ lại sẽ làm cho nội bộ bê tơng thể tích lớn phát sinh tăng nhiệt tương đối
cao. Sự thay đổi nhiệt độ của khối bê tơng làm cho nó biến đổi hình dạng và
sinh ra ứng suất. Bê tơng đã cứng trong q trình nhiệt tăng lên hình thành áp
suất nén nhưng trong quá trình hạ nhiệt lại phát sinh co ngót. Khi co ngót bị
ràng buộc, trong nội bộ bê tơng phát sinh ứng suất kéo. Khi ứng suất kéo vượt

Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

Trang 1-5

Trường ĐHBK TPHCM

Chương 1: Tổng quan

quá cường độ kháng kéo, bê tông phát sinh khe nứt. Loại ứng suất do nhiệt độ
gây ra gọi là ứng suất nhiệt.
Khe nứt nhiệt hạ thấp tính hồn chỉnh kết cấu của bê tơng, tính chống thấm và
tính vững bền, làm cho tồn bộ độ an toàn của kết cấu bị hạ thấp. Trong thi
cơng bê tơng thể tích lớn, mục đích khống chế nhiệt một cách nghiêm ngặt
chính là đề phịng hoặc giảm thiểu xuất hiện khe nứt nhiệt độ. Tùy theo điều
kiện của khối bê tơng tự do hay khơng mà có các hiện tượng nứt bề mặt và nứt
xuyên, nứt sâu. Nguyên nhân gây hiện tượng nứt là do ứng suất ràng buộc bên
trong và bên ngoài sinh ra trong quá trình bê tơng hạ nhiệt co ngót.
Ràng buộc bên ngồi phần nhiều là do nền móng nham thạch hoặc bê tơng cũ
có sự ràng buộc đối với bê tơng co ngót. Do sự ràng buộc bên ngồi sinh ra
khe nứt, thường có khả năng phát triển thành khe nứt xuyên suốt cả kết cấu bê
tông ảnh hưởng đến sự ổn định và tính chống thấm của cơng trình, vì thế cần
tìm cách tránh hồn tồn.
Ứng suất ràng buộc bên ngồi là do bê tông mới đổ và nền đá hoặc bê tơng đã
đổ có sự chênh lệch về nhiệt độ hoặc chênh lệch do đặc tính biến dạng tương
ứng với sự thay đổi nhiệt dẫn đến ứng suất. Bê tông đổ xong, vừa sinh ra thủy
hố nhiệt vừa đơng kết, nếu khơng tiến hành khống chế nhiệt thì q trình thay
đổi nhiệt độ sẽ xuất hiện như Hình 1-2. [17]

nÐn
kÐo

Hình 1-2: Biến hình do nhiệt và ứng suất, biến dạng của khối bê tông do
nền kiềm chế [17]

Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

Trang 1-6


Trường ĐHBK TPHCM

Chương 1: Tổng quan

Ràng buộc bên trong là ràng buộc nội bộ do nhiệt độ bản thân khối bê tông
phân bố và thay đổi không đều gây ra. Nguyên nhân ràng buộc bên trong rất
nhiều, nhưng do ràng buộc trong nội bộ dẫn đến khe nứt và phần nhiều là khe
nứt bề mặt, tính nguy hại tương đối ít. Tuy vậy, đối với mặt lớp của khối đổ,
trong thời gian nghỉ nếu nhiệt độ bề mặt thấp sẽ tạo chênh lệch nhiệt độ trong
và ngoài rất lớn, dẫn đến xuất hiện khe nứt bề mặt trên diện tích rộng, nhất là
sau khi đổ lớp bê tông tiếp theo sẽ thành khe nứt nội bộ, tạo thành khu vực yếu
trong nội bộ bê tông.
1.3.

LÝ DO NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Sự thay đổi nhiệt độ trong bê tông khối lớn khá phức tạp và có khả năng gây
nứt cho bê tơng. Ở các nước tiên tiến trên thế giới, khi thi công bê tông khối
lớn đã rất chú ý nghiên cứu việc tính tốn khống chế nhiệt. Ở Việt Nam, vấn
đề khống chế nhiệt trong q trình thi cơng bê tơng khối lớn cũng đã được
nghiên cứu thực hiện nhưng do chưa có quy phạm chính thức mà phải vận
dụng các tài liệu nước ngồi nên có thể cịn nhiều bất cập trong điều kiện thực
tế của nước ta. Do đó, việc nghiên cứu vấn đề khống chế nhiệt trong quá trình
thi cơng bê tơng khối lớn ở nước ta là rất cần thiết, góp phần vào việc phát
triển tốt cơng nghệ thi công bê tông khối lớn để xây dựng các cơng trình thuỷ

lợi, thuỷ điện đạt chất lượng ngày càng cao, đồng thời góp phần làm hồn
thiện cơ sở lý thuyết, xây dựng các quy trình quy phạm về thiết kế, thi công bê
tông ở Việt Nam.
1.4.

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Mơ hình tính tốn truyền nhiệt sai phân hữu hạn 3D được thiết lập cho phép
nghiên cứu ảnh hưởng của các loại điều kiện biên khác nhau, từ đây cho phép
đánh giá ảnh hưởng của các biện pháp xử lý thi cơng như kích thước khối đổ,
nhiệt độ khi đổ bê tơng, … nhằm mục đích giảm nhiệt độ lớn nhất xuất hiện
trong khối đổ từ đó giảm ứng suất nhiệt, tránh gây nứt nẻ trong bê tơng.
Mơ hình 3D cịn cho phép nghiên cứu ảnh hưởng của tính khơng đồng chất và
không đẳng hướng của vật liệu trong quá trình khuếch tán nhiệt thơng qua các
Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

Trang 1-7


Trường ĐHBK TPHCM

Chương 1: Tổng quan

hệ số khuếch tán. Điều này cho phép áp dụng mơ hình trong các nghiên cứu
khác nhau liên quan đến bài toán khuếch tán nhiệt 3D.
Trong luận văn này, ngồi mơ hình sai phân hữu hạn 3D để nghiên cứu các
vấn đề trên, Học viên cịn nghiên cứu thêm mơ hình sai phân hữu hạn 1D để
nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian giãn cách giữa các khối đổ chồng lên
nhau.
1.5.

PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Luận văn chủ yếu nghiên cứu những vấn đề sau:
− Nghiên cứu lý thuyết phương trình truyền nhiệt 3D.
− Tham gia viết chương trình giải phương trình truyền nhiệt trên bằng ngơn
ngữ lập trình Fortran.
− Thu thập các số liệu quan trắc thực tế về nhiệt độ khối đổ của các cơng
trình thuỷ lợi, thuỷ điện.
− Tính tốn trường nhiệt độ theo phương pháp lý luận, SPHH 1D nhằm so
sánh kết quả với mơ hình SPHH 3D.
− Giải phương trình truyền nhiệt bằng phương pháp SPHH 3D và so sánh kết
quả tính với số liệu thực tế được quan sát tại đập Đại Ninh và đập Tân
Giang (xem Hình 1-1, Hình 1-2).
− Dùng mơ hình SPHH 3D tính tốn nhiệt độ trong một khối đổ để xem xét
ảnh hưởng biện pháp xử lý thi cơng như kích thước khối đổ, nhiệt độ khi
đổ bê tơng…
− Dùng phương pháp SPHH 1D để tính tốn nhiệt độ trong đập bê tơng thủy
điện Sơng Giang 2 có xét đến thời gian giãn cách giữa các khối đổ.

Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

Trang 1-8


Trường ĐHBK TPHCM

Chương 1: Tổng quan

Hình 1-3: Cơng trình hồ chứa nước Tân Giang

Hình 1-4: Đập tràn thủy điện Đại Ninh
Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

Trang 1-9


Trường ĐHBK TPHCM

1.6.

Chương 1: Tổng quan

CẤU TRÚC LUẬN VĂN

Luận văn được trình bày theo các nội dung chính như sau:
− Chương 1: Tổng quan.
− Chương 2: Cơ sở lý thuyết về nhiệt trong bê tông.
− Chương 3: Phương pháp giải.
− Chương 4: Giải thuật và chương trình tính bằng phương pháp sai phân hữu
hạn.
− Chương 5: So sánh mơ hình tỏa nhiệt 3D trong bê tông khối lớn với số liệu
quan trắc thực tế.
− Chương 6: Ứng dụng tính tốn khống chế nhiệt
− Chương 7: Kết luận.

Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

Trang 1-10

Trường ĐHBK TPHCM

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ NHIỆT TRONG BÊ TÔNG
2.1.

GIỚI THIỆU

Trong chương này nghiên cứu cơ sở lý luận về nhiệt trong bê tông khối lớn đã
được đúc kết trên thế giới. Các nghiên cứu bao gồm đặc tính về nhiệt của vật
liệu và cấp phối bê tông, cơ sở lý thuyết của phương trình truyền nhiệt, các
yếu tố ảnh hưởng đến trường nhiệt độ trong khối bê tông, ứng suất sinh ra
trong khối bê tông do nhiệt độ, điều kiện khống chế nhiệt độ trong khối đổ bê
tơng.
Nghiên cứu tính năng về nhiệt của bê tơng là phân tích nhiệt độ bên trong khối
bê tông, là căn cứ chủ yếu của quy luật thay đổi sự phân bố nhiệt cũng như
ứng suất nhiệt. Các đặc tính về nhiệt của bê tơng chủ yếu là các tính năng sinh
ra và tiêu tán nhiệt lượng, bao gồm nhiệt thuỷ hoá của xi măng (hoặc vật liệu
keo dính), tăng nhiệt do cách nhiệt của bê tông, hệ số biến dạng nhiệt, hệ số
truyền nhiệt, hệ số dẫn nhiệt và tỉ nhiệt….
Khống chế nhiệt độ của bê tơng khối lớn có quan hệ đến kích thước khối bê
tông, cấp phối bê tông, điều kiện thi cơng và khí hậu vùng cơng trình… nên
căn cứ vào tính tốn khống chế nhiệt mà đưa ra các u cầu phù hợp.[12]
2.2.

ĐẶC TÍNH VỀ NHIỆT CỦA VẬT LIỆU VÀ CẤP PHỐI BÊ TƠNG

Cấp phối của bê tơng là một m3 bê tơng có bao nhiêu trọng lượng xi măng, cát,

vật liệu thơ và nước có thể tìm được trong thiết kế cấp phối. Khi trong một
khối bê tơng có mác khác nhau, thì tùy tình hình cụ thể mà lấy một loại cấp
phối quan trọng nhất hoặc dùng trị số bình qn để tính tốn. [9]
Ngồi ra, các thơng số cần thiết là dung trọng các loại vật liệu, các số liệu cơ
bản như tỷ nhiệt và thuỷ hoá nhiệt của xi măng, từ đó tính ra dung trọng, tỷ
nhiệt và các đặc tính khác của bê tơng. Các thông số này của bê tông tùy theo
cấp phối và tính chất vật liệu mà khác nhau nhưng khơng lớn, thông thường
như sau:
Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

Trang 2-1


Trường ĐHBK TPHCM

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Bảng 2-1: Các thông số cơ bản của bê tông [6]
Dung trọng đơn vị

ρ = 2400-2500 kg/m3;

Tỷ nhiệt

c = 0.22 ~ 0.24 Calo/kg - oC;

Hệ số khuyếch tán nhiệt

k = 0.0025 ~ 0.0045 m2/h;

Hệ số dẫn nhiệt

λ = 1.4 ~ 2.4 Calo/h - oC - m.

Các số liệu trên được xác định thông qua thí nghiệm.
2.2.1.

Nhiệt thuỷ hố của xi măng
Nhiệt lượng sinh ra trong q trình xi măng thuỷ hố gọi là nhiệt thuỷ hố xi
măng. Đặc tính thuỷ hố nhiệt của xi măng là một yếu tố quan trọng, nó quyết
định bởi chủng loại xi măng, thời gian xuất xưởng và nhiệt độ khi trộn, phải
có tài liệu của nhà sản xuất hoặc thí nghiệm để xác định. Đối với xi măng
Pc lăng mác nhiệt vừa, thuỷ hố nhiệt của nó 28 ngày tổng lượng ước 80
Calo/kg, xi măng nhiệt thấp và xi măng có thêm chất trộn, nhiệt lượng phát ra
nhỏ hơn đối với loại xi măng Poóc lăng nhiệt vừa, song xi măng mác cao lại
cao hơn nhiều.
Khi đổ nước vào trộn bê tơng thì xi măng bắt đầu tác dụng với nước mà sinh
ra nhiệt thuỷ hoá. Nhiệt thuỷ hoá lớn hay nhỏ tuỳ thuộc vào thành phần quặng
chủ yếu có trong xi măng. Nhiệt lượng toả ra nhiều nhất là các chất C3A, C3S
rối đến C4AF, nhỏ nhất là C2S. Nhiệt thuỷ hố hồ tồn của các thành phần
khoáng của xi măng khác nhau được nêu trong Bảng 2-2.

Bảng 2-2: Nhiệt thủy hóa của các thành phần khống xi măng[6]
Thành phần khống

Thành phần hố

C3S
C2S
C3A

C4AF

3CaO.SiO2
2CaO.SiO2
3CaO.Al2O3
4CaO.Al2O3.Fe2O3
CaO (vơi tự do)

Nhiệt thuỷ hố
cal/g (KJ/kg)
120 (502)
62 (259)
207 (865)
100 (418)
279 (1166)

Q trình thuỷ hoá nhiệt của xi măng theo thời gian mà phát sinh là một
đường cong rất phức tạp, thường được giản hố tính tốn với cơng thức giản
đơn như sau.
Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

Trang 2-2


Trường ĐHBK TPHCM

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Qt = Q0 (1 - e-mt)

(2-1)

Trong đó:
Qt: luỹ kế lượng phát nhiệt của một kg xi măng từ sau t ngày (J/kg)
Q0: tổng lượng phát nhiệt của 1 kg xi măng (J/kg)
m: là hệ số toả nhiệt của xi măng, tuỳ theo chủng loại xi măng và nhiệt độ
khi đổ bê tông để định, ước chừng từ 0.2 ~ 0.4 (ngày-1), trị số m càng lớn
phát nhiệt của xi măng càng nhanh. [6], [9]
Xi măng có hàm lượng C3A và C3S nhiều thì tốc độ giải phóng nhiệt nhanh,
nhiệt thuỷ hố lớn, xi măng có độ mịn cao hoặc nhiệt độ khi thuỷ hố cao thì
tốc độ giải phóng nhiệt tương đối lớn. Qua thí nghiệm, người ta đã thu được
độ giải phóng tổng nhiệt thuỷ hố của xi măng Portland phổ thơng là 50% ở 3
ngày, 75% ở 7 ngày và ở trong vịng 180 ngày thì nhiệt thuỷ hố giải phóng
83% ÷ 91% tổng nhiệt thuỷ hoá. [9]
2.2.2.

Các hệ số nhiệt vật lý của bê tông
Các hệ số nhiệt vật lý của bê tông bao gồm hệ số biến dạng nhiệt, hệ số truyền
nhiệt, hệ số dẫn nhiệt và tỉ nhiệt.. chúng chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, tỉ lệ hàm
lượng nước, chủng loại cốt liệu, tỉ lệ chất keo dính trên cốt liệu và tuổi của bê
tông. Cốt liệu chiếm 80 ÷ 90% khối lượng trong bê tơng, tính nhiệt vật lý của
các cốt liệu khác nhau cũng thay đổi tương đối lớn, vì thế dùng các cốt liệu
khác nhau trong bê tơng thì tính nhiệt vật lý của chúng sẽ thay đổi rõ rệt.

2.2.2.1. Hệ số biến dạng nhiệt (α)
Hệ số biến dạng nhiệt (hay hệ số dãn nở nhiệt) của bê tông biểu thị khi nhiệt
độ thay đổi 1oC (tăng hay giảm) thì bê tơng thay đổi kích thước theo chiều dài
là bao nhiêu (dãn hoặc co). Hệ số biến dạng nhiệt chịu ảnh hưởng của cốt liệu
đá gốc, cấp phối bê tông, tỉ lệ hàm nước của bê tơng…[18]
Thơng thường thì hệ số biến dạng nhiệt của bê tông là hàm số của hệ số biến

dạng nhiệt của cốt liệu và số lượng cốt liệu. Hệ số biến dạng nhiệt của bê tông

Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

Trang 2-3


Trường ĐHBK TPHCM

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

chịu ảnh hưởng của tỉ lệ xi măng trên cốt liệu của hỗn hợp. Bê tơng có tỉ lệ xi
măng trên cốt liệu lớn thì hệ số biến dạng nhiệt cũng lớn và ngược lại.
Ngồi ra, với bê tơng ẩm ướt thì hệ số biến dạng nhiệt lớn hơn của bê tông
khô. Hệ số biến dạng nhiệt của bê tơng ít chịu ảnh hưởng của kỳ hạn bê tông,
hệ số biến dạng nhiệt của kỳ hạn tuổi 90 ngày chỉ cao hơn kỳ trước có 3%. Hệ
số biến dạng nhiệt bê tơng gần như không chịu ảnh hưởng của nhiệt độ.
Theo các tài liệu đo được ở các đập xây dựng tại Trung Quốc, hê số biến dạng
nhiệt của bê tông thường ở vào khoảng 6x10-6 ÷ 12x10-6/oC.[18]

2.2.2.2. Hệ số truyền nhiệt (k)
Hệ số truyền nhiệt (hay còn gọi là hệ số khuyếch tán nhiệt) của bê tông là tốc
độ làm mát hoặc làm tăng nhiệt độ của bê tông ở các điểm cùng đạt đến một
trị số như nhau. Nó là một chỉ tiêu tổng hợp của sự khuyếch tán nhiệt lượng
của bê tơng, có đơn vị là m2/h. Hệ số truyền nhiệt của bê tơng càng lớn thì
nhiệt lượng trong bê tông càng dễ khuyếch tán, tốc độ để nhiệt độ của các
điểm đạt đến cùng một trị số càng nhanh. Hệ số truyền nhiệt thay đổi tuỳ theo
loại cốt liệu, lượng dùng cốt liệu, mật độ của bê tông (hoặc lượng hàm khí), tỉ
lệ hàm nước và nhiệt độ [18].
Thơng thường thì hệ số truyền nhiệt của bê tơng tỉ lệ nghịch với độ tăng nhiệt

của bê tông. Dùng cốt liệu khác nhau thì hệ số truyền nhiệt khác nhau. Hệ số
truyền nhiệt tỉ lệ thuận với hàm lượng dùng cốt liệu của bê tông, ảnh hưởng
của mật độ bê tơng đến hệ số truyền nhiệt tương đối ít nhưng do hệ số truyền
nhiệt của khơng khí tương đối thấp nên hệ số truyền nhiệt của bê tơng có mật
độ thấp cũng thấp.

2.2.2.3. Tỉ nhiệt (c)
Tỉ nhiệt (nhiệt dung riêng) là nhiệt lượng hấp thu (hoặc toả ra) khi nhiệt độ của
một đơn vị trọng lượng bê tông tăng lên (hoặc giảm đi) 1oC, đơn vị là
J/(kg.oC). Nó tỉ lệ thuận với tỷ lệ hàm nước, độ tăng nhiệt của bê tơng và tỷ lệ
nghịch với dung trọng. Thường thì tỉ nhiệt của bê tông trong khoảng 0,8~1,2
J/(kg.oC). [18]
Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

Trang 2-4