Bài giảng Bê tông cốt thép: Chương 2 - ĐH Kiến trúc TP. HCM

17


NỘI DUNG

BÀI 1. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TƠNG
1.1. CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG
1.2. CẤP ĐỘ BỀN VÀ MÁC BÊ TƠNG
1.3. BIẾN DẠNG CỦA BÊTƠNG

BÀI 2. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA CỐT THÉP

2.1. PHÂN LOẠI THÉP DÙNG TRONG BTCT
2.2. MỘT SỐ TÍNH NĂNG CƠ HỌC CỦA CỐT THÉP
2.3. PHÂN LOẠI (NHÓM) CỐT THÉP
18


BÀI 3. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TƠNG CỐT THÉP
3.1. LỰC DÍNH GIỮA BÊTƠNG VÀ CỐT THÉP
3.2. SỰ LÀM VIỆC CHUNG GIỮA BÊ TÔNG VÀ CỐT THÉP
3.3. SỰ PHÁ HOẠI VÀ HƯ HỎNG CỦA BTCT

19


BÀI 1. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TƠNG
1.1. CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG
Cường độ là chỉ tiêu quan trọng thể hiện khả năng chịu lực của vật liệu
1.1.1. Thí nghiệm mẫu xác định cường độ chịu nén
a. Mẫu thử

Mẫu để thí nghiệm cường độ chịu nén
20


b. Thí nghiệm mẫu

P
R
A

Đơn vị của R là MPa hoặc kG/cm2
1 MPa  N / mm 2  9.81kG / cm 2

Sự phá hoại của mẫu thử - khối vuông

Bê tơng thường có
Bê tơng cường độ cao

R = 5 ÷ 30 MPa
R > 40 MPa

21


1.1.2. Cường độ chịu kéo
Thí nghiệm kéo

Pt
Rt 

A
Thí nghiệm nén chẻ mẫu

2P
Rt 
 lD
P – tải trọng làm chẻ mẫu;
l – chiều dài mẫu;
D – đường kính mẫu.

22


MỘT SỐ HÌNH ẢNH
THÍ NGHIỆM MẪU BÊTƠNG
23


Thí nghiệm để tìm cường độ chịu kéo
Cylindrical splitting test

Thí nghiệm nén chẻ mẫu

Thí nghiệm mẫu chịu uốn

24


1.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ của bê tông
 Chất lượng và số lượng xi măng



Độ cứng, độ sạch và tỉ lệ thành phần của cốt liệu (cấp phối)



Tỉ lệ nước và xi măng



R

Chất lượng của việc nhào trộn vữa bê tông,
dầm chắc và điều kiện bảo dưỡng



Sự tăng cường độ của bê tông theo thời gian
B.G Xkramtaep: R(t)  0.7R 28 lg t
Viên bê tông ACI: R  t   R 28



R28

Điều kiện thí nghiệm

t
4  0.85t

28

t

Đồ thị tăng cường độ
của bê tông theo thời gian
25


1.2 CẤP ĐỘ BỀN VÀ MÁC BÊ TÔNG
1.2.1. Mác theo cường độ chịu nén M
Là con số lấy bằng cường độ trung bình của mẫu thử chuẩn, đơn
vị kG/cm2. Mẫu thử chuẩn là khối vuông cạnh a = 15cm, tuổi
28 ngày. bêtơng có các mác M50 ; M75 ; M100; M150; M200;
M250 ; M300 ; M350; M400; M450; M500; M600.0
1.2.2. Cấp độ bền chịu nén B
Đó là con số lấy bằng cường độ đặc trưng của mẫu thử chuẩn, đơn
vị MPa. Mẫu thử chuẩn là khối vuông cạnh a = 15cm. Bêtơng có
các cấp độ bền B3,5; B5; B7,5; B10; B12,5; B15; B20; B25;
B30; B35; B40; B50; B55; B60.

26


1.2.3. Cấp độ bền chịu kéo Bt
Cường độ đặc trưng về kéo của bê tông đơn vị MPa
Bt0,5; Bt0,8; Bt1,2; Bt1,6; Bt2,0; Bt2,4;…
1.2.4. Mác theo khả năng chống thấm và theo khối lượng riêng W, D
Với các kết cấu có yêu cầu hạn chế thấm mác theo khả
năng chống thấm W, lấy bằng áp suất lớn nhất (atm) mà

mẫu chịu được để nước khơng thấm qua.
Đối với kết cấu có yêu cầu về cách nhiệt, mác theo khối
lượng riêng trung bình D.
27


1.3 BIẾN DẠNG CỦA BÊTƠNG
1.3.1. Biến dạng do co ngót
Co ngót là hiện tượng bê tơng giảm thể tích khi khơ cứng trong khơng
khí, do q trình thủy hóa ximăng, do sự bốc hơi lượng nước thừa
trong bê tông…
Các nhân tố chính ảnh hưởng đến co ngót
•

Độ ẩm

•Xi măng, cốt liệu
Biện pháp hạn chế co ngót
•Chọn thành phần cốt liệu hợp lý, hạn chế lượng nước trộn bê tông, tỷ
lệ N/X hợp lý
•Đầm chắc, bảo dưỡng bê tơng thường xun trong giai đoạn đầu
•Các biện pháp cấu tạo: khe co dãn, đặt cốt thép cấu tạo những nơi
28
cần thiết để hạn chế ứng suất do co ngót gây ra


1.3.2. Biến dạng do tải trọng tác dụng ngắn hạn
Làm thí nghiệm nén mẫu hình trụ có chiều dài l, diện tích
tiết diện A. Tác dụng lên mẫu lực nén P, do được độ co ngắn
. Tính được biến dạng tỉ đối  b 


l

và ứng suất  b 

P
A

29


1.3.3. Biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo
 phần biến dạng hồi
phục được 1 - biến
dạng đàn hồi
 phần khơng hồi
phục được 2 - biến
dạng dẻo

Từ kết quả thí nghiệm cho thấy bêtông là vật liệu đàn hồi – dẻo
b = el + pl
Biến dạng tỉ đối đàn hồi el 

1
l

Biến dạng dẻo  pl 

2

l
30


1.3.4. Biến dạng do tải trọng tác dụng dài hạn – từ biến
Nén mẫu với lực P có biến dạng ban đầu là . Giữ cho lực P
tác dụng trong thời gian dài thì biến dạng tăng c

c
c 
l

- biến dạng từ biến

Từ biến là hiện tượng biến dạng tiếp tục tăng trong khi giữ
nguyên tải trọng tác dụng trong thời gian dài.
31


Một số yếu tố ảnh hưởng đến từ biến
 Ứng suất tỷ đối r = b/R  khi r tăng thì tb tăng
 Tuổi thọ của bê tơng  bê tơng càng già thì từ biến giảm
 Trong mơi trường ẩm ướt  ít xảy ra hiện tượng từ biến hơn
 Tỷ lệ N/X, độ cứng cốt liệu  độ cứng cốt liệu càng bé thi từ biến càng
tăng
Một số đặc điểm của từ biến
 Biến dạng cuối cùng có thể gấp 3-4 lần biến dạng đàn hồi do tải trọng ngắn
hạn.
 Nếu tải trọng được dở bỏ, chỉ có biến dạng đàn hồi tức thời được phục hồi,
còn biến dạng dẻo thì khơng.

 Có sự phân bố lại nội lực giữa bêtơng và cốt thép.
 Bố trí cốt thép trong vùng nén của cấu kiện chịu uốn cũng góp phần hạn
chế độ võng do từ biến.
32


1.3.5. Biến dạng do nhiệt độ


Thể tích bị biến dạng khi thay đổi nhiệt độ phụ thuộc vào
hệ số giãn nở vì nhiệt t. Hệ số này phụ thuộc vào xi măng,
cốt liệu và độ ẩm. Thường lấy t= 110-5 /độ C

1.3.6. Môđun đàn hồi Eb

Khi bêtông chịu nén, trong giai đoạn đàn hồi :

Eb 

b
 tg
b

Ví dụ : trong điều kiện khơ cứng tự nhiên,
bêtơng B15 có Eb= 23103 MPa
bêtơng B20 có Eb= 27103 MPa
33


Môđun biến dạng (hay môđun đàn hồi dẻo) E’b



Khi tải trọng tác dụng lâu dài sẽ làm cho biến dạng dẻo phát
triển, quan hệ giữa ứng suất-biến dạng có dạng đường cong.



Môđun biến dạng của BT là

b
E  tg 
 Eb
b
'
b

trong đó: v – hệ số đàn hồi.
Mơđun chống cắt (trượt) Gb
Eb
Gb 
 4 Eb
2( 1   )
34


BÀI 2. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA CỐT THÉP
2.1. PHÂN LOẠI THÉP DÙNG TRONG BTCT
Theo thành phần hóa học
Theo cách gia cơng chế tạo

Theo hình thức mặt ngồi

Thép các bon thấp
Thép hợp kim thấp
Cốt thép cán nóng
Thép kéo nguội
Cốt thép trịn trơn
Cốt thép có gờ
Thép hình L,C, I
35


Thép trịn trơn CI

Thép có gân (gờ)
CII, CII,..CIV

36


2.2 MỘT SỐ TÍNH NĂNG CƠ HỌC CỦA CỐT THÉP
Tính năng cơ học của cốt thép phụ thuộc vào thành phần hóa
học và cơng nghệ chế tạo.
2.2.1 Biểu đồ ứng suất – biến dạng ( -  )

Sự làm việc của thép khi chịu kéo

37

2.2.2 .Cốt thép dẻo và cốt thép rắn
•

Cốt thép dẻo : có thềm chảy rõ ràng…

• Cốt thép rắn : có giới hạn chảy khơng rõ ràng và ch  b ,…
2.2.3 Biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo

Biến dạng dẻo của cốt thép

Giới hạn chảy quy ước
38


2.2.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ
• Thép bị nung nóng : thay đổi cấu trúc kim loại, giảm cường
độ, môđun đàn hồi. Khi để nguội trở lại thì cường độ khơng
được hồi phục hồn tồn;
• Khi chịu lạnh q mức (dưới -3000C) , thép trở nên giịn ;
• Hệ số giãn nở vì nhiệt của thép t = 1 10-5 /độ C.

39


2.3. PHÂN LOẠI (NHÓM) CỐT THÉP
2.3.1. Theo TCVN 1651 : 1985: “Thép cán nóng – thép cốt bê tơng”


4 nhóm cốt thép cán nóng : cốt trịn trơn nhóm CI; cốt có gờ nhóm
CII, CIII, CIV.

2.3.2. Theo TCVN 6285 : 1997: “Thép cốt bê tông – thép thanh vằn”


5 loại như sau: RB300; RB 400; RB500; RB 400W; RB 500W

2.3.3. Theo các tiêu chuẩn khác ( Nga, Pháp)
AI, AII, AIII, AIV (tương đương với các nhóm CI, CII, CIII,
CIV) ; AV, AVI
Theo giới hạn chảy : FeE220, FeE400, SR235, SD295, SD340,
SD390, …
40


2.3.4. Tương quan giữa mác thép và nhóm cốt thép


Mác thép dựa vào thành phần hóa học và cách luyện thép, cịn
nhóm thép dựa vào đặc trưng cơ học.



Đặc trưng cơ học là do thành phần và cách luyện thép quyết
định.
Ví dụ: cốt thép nhóm AI được chế tạo từ thép than CT3, cốt
nhóm AII từ thép than CT5…

41