Giáo trình vật liệu xây dựng mới - Chương 2

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

367
lượt xem 170
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo Giáo trình vật liệu xây dựng mới ( PTS.TS Phạm Duy Hữu - Nhà xuất bản Giao thông vận tải ) - Chương 2 Cấu trúc và cường độ của bê tông xi măng

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình vật liệu xây dựng mới - Chương 2

CHƯƠNG 2 C U TRÚC VÀ CƯ NG ð C A BÊ TÔNG XI MĂNG Cư ng ñ bê tông ph thu c vào ñ ñ c c a bê tông. Nâng cao trình ñ công ngh , l a ch n h p lý thành ph n bê tông s có c u trúc h p lý, ñ ñ c và cư ng ñ bê tông cao. Như v y gi a c u trúc và cư ng ñ bê tông có m i liên h ch c ch . C i ti n c u trúc s ñ n ñ n nh ng bi n ñ i v cư ng ñ bê tông. 2.1. C u trúc vi mô c a bê tông H n h p bê tông là h n h p ch a các thành ph n ch y u: xi măng, nư c,cát, c t li u l n (s i, ñá). Ngày nay khi ña s bê tông ñ u có s tham gia c a ph gia thì ph gia tr thành thành ph n quan tr ng trong h n h p bê tông hi n ñ i có tác ñ ng ñ n c u trúc vi mo c a h n h p bê tông. Khi nhào tr n các thành ph n khoáng v t c a xi măng v i nhau s x y ra ph n ng th y hoá các ch t c u thành nên xi măng (thành ph n chính C3S2, C2S, C3AF, C3A) t o nên các ch t ng m nư c (C2SnH2, CSH, C3AF.n2H2O, CFH, C3A.n3H2O, CAH và Ca(OH)2) và tr thành h n h p ch t k t dính g c trong h n h p bê tông. Dung d ch dính liên k t các c t li u nh (cát) t o nên dung d ch h k t dính v a xi măng (ñây là ch t k t dính th c p). Cu i cùng dung d ch h k t dính v a xi măng b chui vào k h c a các h t c t li u này và chúng t o ra c u trúc h n h p bê tông hoàn ch nh. Tóm l i có th phân c u trúc h n h p bê tông thành c u trúc con: - C u trúc xương c a c t li u l n. - C u trúc vi mô c a h k t dính v a xi măng (như là môi trư ng liên k t các h t c t li u l n trong c u trúc b xương khung). - C u trúc ti p giáp gi a h xi măng và b m t c t li u l n (vùng ti p giáp c t li u): v i khung xương c t li u l n ñư c bi u hi n qua l c dính v a xi măng lên b m t các h t c t li u l n (và l c dính này ch hình thành khi k t thúc quá trình ninh k t và h n h p bê tông có c u trúc n ñ nh và m t hoàn toàn tính d o). Vùng ti p giáp này t n t i các l r ng do nư c tách ra ñ l i và là vùng y u nh t trong c u trúc bê tông. T i ñây có th xu t hi n các v t n t và các vùng ng su t c c b ñ u tiên trong bê tông khi ch u l c và ch u tác ñ ng c a các y u t môi trư ng. 2.1.2. C u trúc c t li u l n C u trúc c t li u l n t o nên khung ch u l c ph thu c cư ng ñ b n thân c t li u l n, tính ch t c u trúc (di n ti p xúc gi a các h t c t li u) và cư ng ñ liên k t gi a các h t. Tuy nhiên, thư ng cư ng ñ b n thân c a c t li u l n là cao nên ta lo i ra kh i di n y u t nh hư ng. Trong vi c ch t o h n h p bê tông ngư i ta luôn mong mu n xây d ng m t mô hình h n h p bê tông trong ñó các h t c t li u l n ti p xúc nhi u chi u v i nhau và có h k t dính v a xi măng liên k t gi a chúng. Xây d ng mô hình này nh m 10
ñưa c u trúc c t li u l n tr thành c u trúc chính, quy t ñ nh tính ch t c u trúc vi mô c a bê tông và quy t ñ nh tính ch t ch u l c h n h p c a bê tông. Lúc này c u trúc c a v a xi măng chuy n xu ng th y u và ch có tính ch t liên k t. V m t ch u l c ñó v a xi măng ch ch u l c tương tác do liên k t gi a các h t c t li u l n trong b khung mà không ch u l c n i t ng trong lòng nó. Cách xây d ng mô hình c u trúc bê tông như v y có kh năng t o ra bê tông mác r t cao và gi m ñư c nh ng tác ñ ng vô cùng ph c t p c a c u trúc h k t dính v a xi măng v i tính ch t c u trúc vi mô c a bê tông. Tuy nhiên, mô hình ñưa ra này ch thu n tuý lý thuy t mà r t khó hay không có kh năng t o ñư c trên th c t nhưng nó ñưa ra nguyên t c cho t t c các công ngh bê tông là tăng ñ m nh c a c u trúc b xương khung c t li u trên cơ s : + Tăng di n ti p xúc gi a các h t c t li u l n (gi a hai h t v i nhau và c a các h t xung quanh m t h t). + Không gian h trong b khung xương là nh nh t. + Chi u dày c a liên k t h xi măng v i các h t c t li u là hi u qu (ch nh m m c ñích liên k t). V y các y u t nh hư ng cơ b n t i c u trúc bê tông là c t li u (kích thư c, tính ch t b m t), phương pháp thi t k thành ph n bê tông (c p ph i), ñ c tính k thu t c a c t li u, k thu t tác ñ ng cơ h c, ngoài ra có m t y u t quan tr ng ñó là tính linh ñ ng c a dung d ch h v a xi măng (khi dung d ch v a xi măng càng linh ñ ng d o thì c u trúc c t li u l n càng m nh). Nhưng toàn b tính ch t ph c t p trong c u trúc vi mô c a bê tông l i n m liên k t gi a v a xi măng v i các h t c t li u. 2.1.2. C u trúc vi mô c a ñá xi măng. Các h t xi măng khi thu hoá bao quanh các h t là l p nư c và quá trình th y hoá th c hi n d n t ngoài h t vào bên trong ngay t c kh c t o l p màng k t dính bao quanh h t xi măng mà b n ch t là liên k t ion gi a ph n t h n h p xi măng và phân t nư c, l p màng này dày theo th i gian th y hoá và ngoài nó là l p nư c t do. Tuy nhiên, l p màng liên k t này l i c n tr s thâm nh p c a nư c và cùng v i th i gian tính linh ñ ng c a các phân t nư c và xi măng gi m d n do v y làm gi m d n t c ñ th y hoá. L p liên k t h t xi măng - nư c d y d n cùng v i nó l p nư c t do bao ngoài h t xi măng m ng d n, thêm vào ñó s linh ñ ng c a các h t xi măng ph n do màng nư c gây tính nh t cho các h t (có th tính nh t này ñư c b sung do tác ñ ng c a ph gia) ph n do tác ñ ng c a vi c tr n hay tác ñ ng cơ h c có ñi u ki n g n nhau d n d n hình thành liên k t và xoá b ranh gi i gi a các h t xi măng. Màng liên k t xi măng nư c bao quanh các h t c t li u nh và kéo chúng vào hình thành c u trúc h k t dính v a xi măng Có th mô t tóm t t c u trúc vi mô c a v a xi măng trong h n h p bê tông như sau: Các h t xi măng liên k t v i nư c (lo i liên k t ion) t o nên l p dính (bao quanh h t và dày theo ti n trình th y hoá) làm cơ s ñ liên k t các h t xi măng v i nhau (liên k t 11
cơ h c) xoá b ranh gi i các h t và ñ ng th i chúng còn liên k t cơ h c v i c t li u nh (cát) t o nên c u trúc con v a xi măng liên k t c u k t d n và t o nên c u trúc n ñ nh có tính ch t cơ lý. Nhưng ph n ng thu hoá v n ti p t c x y ra, do v y trong c u trúc v n t n t i b ph n lõi h t là kh i xi măng khan và không gian, gi a các h t xi măng liên k t là kho ng r ng có ch a nư c. Các y u t tham gian vào c u trúc: + Vai trò c a h t cát: M i nhìn có th nghĩ s tham gia c a h t cát là th a, nhưng nó l i có vai trò h t s c quan tr ng trong ph n tăng cư ng n ñ nh không gian c a các h t xi măng liên k t, nó có tác d ng như ch t ho t tính tăng cư ng s linh ñ ng c a các h t xi măng và ph n t nư c kích thích quá trình thu hoá, ñ ng th i dư i tac ñ ng c a cơ h c và s linh ñ ng c a b n thân trong dung d ch huy n phù (giai ño n nư c liên k t keo gi a các h t xi măng) làm gi m b t s c n tr c a màng liên k t xi măng nư c t o cho s thâm nh p c a ph n t nư c vào bên trong h t ñ th y hoá ti p. Do ñó tác d ng cu i cùng là gi m lư ng l r ng trong c u trúc, tăng ñ b n, kh năng ch u l c c a c u trúc. + Các h t xi măng th y hoá: Tuy r ng l c dính k t các h t xi măng tuỳ thu c ph n l n vào lo i xi măng (hàm lư ng các thành ph n trong xi măng), nhưng m c ñ linh ñ ng c a các h t xi măng - nư c phá v th cân b ng t m th i làm cho các h t xít nhau hơn t o nên th cân b ng n ñ nh hơn và gi m các l r ng, l c dính các h t cũng cao hơn. Th i ñi m và kho ng th i gian tác ñ ng cơ h c có nh hư ng t i l c dính này. Ngoài ra t c ñ , m c ñ ph n ng thu hoá nh hư ng t i hàm lư ng h t xi măng ñư c th y hoá, mong mu n h t th i gian b o dư ng bê tông ho c th i gian b t ñ u ch u l c thì hàm lư ng xi măng trong lõi h t xi măng chưa ñư c th y hoá là nh nh t. ðây cũng là m t y u t ñ tăng cư ng ñ c a ñá xi măng. 12
M t s ñ c ñi m c a ph n ng thu hoá h t xi măng - Là lo i ph n ng ch m d n và kéo dài r t lâu. M t s lý thuy t còn nêu r ng ñây là lo i ph n ng r t khó k t thúc (ñi u này lý gi i ph n nào cư ng ñ c a bê tông tăng d n theo th i gian t t nhiên là không xét t i nh hư ng c a môi trư ng, ñi u ki n ch ưc l c). - Thông thư ng theo thí nghi m th y r ng hàm lư ng xi măng chưa thu hoá sau 28 ngày kho ng dư i 20% hàm lư ng toàn b h t. - ðây là lo i ph n ng có sinh nhi t lư ng (ch y u là do thành ph n C3A, C3S th y hoá sinh ra). N u b qua tác ñ ng c a bên ngoài t ng lư ng nhi t ph thu c vào lo i xi măng và lư ng xi măng. T c ñ và m c ñ c a ph n ng thu hoá ph thu c vào y u t sau: ñ m n c a h t xi măng, nhi t ñ n i t i trong h n h p, tác ñ ng cơ h c (tuy nhiên n u th i gian ñ m mà l n l i gi m t c ñ th y hoá), ph gia tác ñông, t c ñ t o nhi t. + Các l r ng trong c u trúc: L r ng luôn t n t i trong c u trúc v a xi măng và nh hư ng r t l n t i tính b n c a c u trúc này. Ph i tìm cách gi m t i ña hàm lư ng l r ng. Nguyên nhân t o ra l r ng: - Do tính không th xít ñư c c a các h t xi măng khi liên k t. - Do lư ng nư c t do (lư ng còn l i sau ph n ng thu hoá và lư ng nư c t do này thư ng chi m 10-20% t ng lư ng nư c s d ng, tuỳ theo lo i bê tông). - Do hàm lư ng b t khí t o ra trong quá trình tr n. Như v y nguyên t c gi m ñ r ng (tăng ñ ch t) là: - Gi m t i ña có th lư ng nư c không c n cho th y hoá. - T o ñ linh ñ ng cho các h t xi măng khi th y hoá. - Tác d ng cơ h c h p lý ñ gi m tr l c c a liên k t xi măng nư c lúc ñ u giúp các h t xít nhau hơn. L r ng ñư c t n t i dư i hai d ng. L r ng trong kho ng không gi a các h t và l r ng t n t i dư i d ng các màng lư i mao d n. Tính ch t c u trúc v a – xi măng ñư c bi u hi n qua liên k t gi a các h t xi măng và hàm lư ng h t xi măng ñư c thu hoá. L r ng trong c u trúc là luôn luôn t n t i ngay c khi lư ng nư c s d ng là t i thi u (ch c n cho thu hoá toàn b lư ng xi măng), lư ng l r ng này s tăng m t cách t nhiên theo m c ñ tăng hàm lư ng nư c ngoài th y hoá và s tăng hàm lư ng xi măng cũng như kích thư c h t xi măng. C u trúc vi mô c a v a xi măng ñóng vai trò quan tr ng trong t o l p c u trúc bê tông và trong bê tông cư ng ñ cao tác ñ ng c a nó v i tính ch t c u trúc bê tông còn hơn c tác ñ ng c a c u trúc c t li u l n. Mu n tăng ñ m nh c a c u trúc này ph i tăng ñ linh ñ ng c a b n thân các h t xi măng, tác ñ ng cơ h c h p lý ñ tăng kh năng x p xít c a các h t xi măng làm gi m hàm lư ng lõo r ng t nhiên. Gi m t i ña lư ng nư c th a không c n cho th y hoá cho 13
toàn b xi măng, gi m lư ng b t khí t o thành, kích thích ph n ng thu hoá sao cho hàm lư ng lõi xi măng khan c a h t là ít nh t khi h t giai ño n b o dư ng. 2.1.3. C u trúc vùng ti p giáp gi a h xi măng và c t li u vùng ti p giáp gi a v a xi măng và c t li u t n t i các l p v a xi măng áp sát b m t c t li u, các vùng ch a nư c do s tách nư c bên trong c a v a xi măng, các l r ng do nư c b c hơi và các h t CaO t do cũn l i. vùng này t n t i l c dính gi a ñá xi măng và c t li u. C u trúc t t nh t vùng ti p giáp t o ra l c dính k t t i ña và có l r ng t i thi u. S thay ñ i ñ m vùng này chính là nguyên nhân gây ra các bi n d ng theo th i gian cho bê tông. Lo i bê tông thi t k v i t l N/X th p, ñư c tr n h p lý, ñư c ñ m ch c h p lý s t o ra vùng ti p giáp t t nh t và t o ra l c dính cao nh t. Vùng ti p giáo này là vùng quan tr ng nhưng y u nh t c a c u trúc bê tôn. V i bê tông truy n th ng v t n t ñ u tiên trong bê tông xu t hi n t i ñây và phát tri n trong c u trúc h xi măng ñã ñông c ng. V i bê tông cư ng ñ cao do lư ng nư c s d ng ít hơn và do tác ñ ng c a mu i Silíc, c u trúc vùng ti p giáp ñư c c i thi n ñáng k , không có CaO t do, ñ m th p, l c dính ñư c nâng cao, t o ra ch t lư ng m i cho bê tông xi măng. 2.2. Các giai ño n hình thành c u trúc vi mô c a h n h p bê tông: có th chia thành 3 giai ño n sau: - Giai ño n chưa hình thành c u trúc: Lúc này bê tông là h n h p bi n ñ ng, ñư c tính k t th i gian tr n t t c thành ph n c a bê tông cho t i khi b t ñ u ninh k t. Tính d o c a h n h p v n b o toàn, hàm lư ng xi măng thu hoá trong giai ño n này là l n nh t. Các h t xi măng b t ñ u ninh k t (môi trư ng ti p xúc gi a các h t xi măng chuy n t d ng huy n phù sang d ng keo). - Giai ño n hình thành c u trúc không n ñ nh: lúc này h n h p b t ñ u phát sinh l c k t dính, nhưng l c k t dính k t tinh còn nh , ñã hình thành c u trúc cân b ng m i b n v ng hơn và làm l c dính phát tri n cao hơn. Trong giai ño n này h n h p ñã m t d n tính d o, hình thành tính ch t cơ lý. Ph n cu i giai ño n này tính d o ñã m t, b t ñ u t o nên tính ch t tinh th n ñ nh và n u tác ñ ng cơ h c s làm phá ho i c u trúc tinh th , l c dính gi m nhanh và không còn phát tri n ñư c n a. Giai ño n này b t ñ u t khi b t ñ u ninh k t t i khi k t thúc ninh k t. - Giai ño n c u trúc n ñ nh: Là d ng c u trúc tinh th , l c dính phát tri n ñ u. Ph n ng thu hoá v n còn nhưng r t y u. Ch còn tác d ng c u trúc qua các dư ng h bên ngoài (nh ñ m và nhi t ñ phát tri n ñ u l c dính và t o ra nh hư ng ph c a ng su t nhi t trong h n h p bê tông, kich thích ph n ng thu hoá). Quá trình này b t ñ u t khi quá trình r n k t xu t hi n, bê tông m t hoàn toàn tính d o, l c dính ch y u b t ñ u trong giai ño n này. 14
2.3. Trên cơ s c u trúc vi mô ñánh giá các y u t nh hư ng t i yêu c u cư ng ñ c a bê tông 2.3.1. Xét y u t cư ng ñ d ng c u trúc vi mô c a bê tông C u trúc c a h n h p bê tông bao g m ba t p h p con như ñã phân tích trên. Nhưng th c t và thí nghi m ñã ch ra r ng ñi m m u ch t trong c u trúc ch u l c c a bê tông l i t p trung hai t p con: c u trúc vi mô c a v a xi măng và l c dính k t gi a nó v i các c t li u l n trong c u trúc khung xương. Vi c hình thành cư ng ñ ch u l c trên cơ s c a c u trúc ta xét m t m u mô hình bê tông ch u l c tác d ng: - T p h p khung xương xét ñ i di n A - T p h p c u trúc v a xi măng B - T p h p l c dính AB. Dư i tác d ng c a l c P trong h n h p xu t hi n n i l c sinh ra ng su t σA, σB. Còn l c dính xu t hi n l c m t và sinh ra ng su t b m t τAB. Cư ng ñ gi i h n c a ñá trong bê tông thư ng r t cao do v y tính ch t ch u l c c a c u trúc bê tông ph thu c gi i h n cư ng ñ c a σA, τAB. Các thí nghi m l i ch ra r ng ñi m y u nh t trong c u trúc t p trung t p h p l c dính AB. Do v y tính ch t ch u l c c a bêtông ph thu c tính ch t dính bám gi a xi măng và c t li u l n (thí nghi m cho th y ñi m ch u l c c c h n v t n t b t ñ u hình thành t i b m t AB, sau ñó phát tri n qua l p v a xi măng gi a các b m t AB, cu i cùng m u b phá hu (v i c ba trư ng h p ch u l c nén và u n, kéo). Cư ng ñ gi i h n c a ng su t m t τBA chính là cư ng ñ l c dính. V y ñi m th nh t ñ tác ñ ng tăng cư ng ñó là tăng cư ng ñ dính Rτ gi a v a xi măng và c t li u l n. Phân tích khi giá tr c a t i tác d ng làm cho ng su t m t gi a v a xi măng và c t li u ñ t giá tr cư ng ñ dính Rd thì b t ñ u xuât shi n các v t n t m t trên m t liên k t. Bê tông ñã b t ñ u vào giai ño n phá ho i nhưng v n chưa b phá ho i n u ti p t c tăng t i t i m t giá tr nào ñó sinh ra ng su t n i trong v a xi măng vư t quá kh năng ch u l c c a nó thì phát sinh v t n t xuyên n i các v t n t m t v i nhau t o nên ñư ng n t rích r c toàn b làm bê tông phá hu . Vì v y, ñi m th hai cho vi c tác ñ ng tăng cư ng ñ c a bê tông là tăng cư ng ñ v a xi măng Rv. Nhưng ta bi t r ng khi hình thành các v t n t m t làm tính ñ ng nh t c a v a xi măng gi m, do ñó kh năng ch u l c c a v a xi măng lúc này (trong bê tông) nh hơn cư ng ñ c a v a xi măng Rv (khi là m u li n kh i) và chính kh năng ch u l c c a v a xi măng trong s tác ñ ng c a c t li u l n làm gi m tính ñ ng nh t và cư ng ñ c a bê tông. Do v y v m t tương quan cư ng ñ c a bê tông là giá tr n m gi a cư ng ñ dính (Rj) và cư ng ñ v a xi măng (Rv). Ta có bi u ñ quan h c a cư ng ñ bê tông và cư ng ñ dính (Rj) theo th i gian căn c theo thí nghi m ñư c công nhân c a giáo sư Oztrekin (Th Nhĩ Kỳ). 15
ð c trưng c a l c dính: - L c dính là ñ i lư ng ñ c trưng cho c u trúc ch u l c c a b n thân v t li u bêtông. - L c dính phát tri n ch m (ñi u ñó lý gi i vì sao sau 28 ngày cư ng ñ c a bê tông v n tăng l n do s phát tri n c a l c dính và ñ c trưng c a ph n ng thu hoá v n ti p t c th y hoá xi măng khan làm tăng ñ m nh c a c u trúc v a xi măng). - Sau 70 ngày cư ng ñ dính (Rd) và cư ng ñ ch u u n c a v a xi măng (Ruv) x p x b ng nhau. Giáo sư Oztrekin còn ñưa ra công th c th c nghi m v m i quan h c a các cư ng ñ trên cho th y các ngày tu i. Cư ng ñ ch u u n: Rub = 0,428Rnv + 0,128Rd + 0,08 (MPa) (H s tương quan là 0,983) Cư ng ñ ch u nén: Rnb = 0,526 Rnv + 2,665 Rd + 3,3 (MPa) (H s tương quan trung bình0,985) Tuy nhiên cư ng ñ l c dính có th khác nhau t i m i m t liên k t v a xi măng và m i c t li u l n. Cũng như ngay c t p h p v a xi măng cũng tư ng tư ng có vô s m t ph ng c t qua nó và m i m t ph ng l i có cư ng ñ ch u l c khác nhau (T t nhiên l c dính m i m t dính gi a v a xi măng và c t li u cũng khác nhau tuỳ theo di n tích m t liên k t, l c dính D = RdF, trong ñó F là di n tích m t ngoài c a c t li u), và ch c ch n bê tông b phá hu theo m t ph ng không gian rích r c y u nh t (ñó là m t n i các t p h p, có cư ng ñ ch u l c là bé nh t). Chính m t không gian y u c c b này l i quy t ñ nh t i cư ng ñ bê tông và cùng nó chi ph i lý lu n v vi c tăng cư ng ñ c a v a xi măng và cư ng ñ dính. Như v y ñ s d ng ñi m m u ch t 1 và 2 ph i d a trên cơ s bê tông có cư ng ñ ñ ng nh t cao ñ các m t không gian có trong h n h p bê tông là bình ñ ng nhau và xác su t ñ tìm ra m t m t không gian y u là th p. V y ñi m m u ch t th ba ñ tăng cư ng ñ c a bê tông là ph i tăng tính liên t c ñ ng nh t c a h n h p bê tông (Các bi u hi n tr c quan qua ñ ch t c a bê tông). ði m này là m t cách th hi n s tham gia c a t p h p c u trúc khung c t li u l n vào vi c tăng cư ng ñ c a bê tông. Như v y, xét v m t c u trúc các y u t làm tăng cư ng ñ c a bê tông là ph i tác ñ ng vào làm tăng cư ng ñ dính (Rd), tăng cư ng ñ xi măng (Rv) và tăng tính ñ ng nh t c a bê tông. 2.3.2. Các hư ng k thu t làm tăng cư ng ñ dính (Rd) Cư ng ñ dính xu t hi n khi bê tông k t thúc quá trình ninhk t và giá tr c a nó tăng d n theo th i gian t i giá tr c c ñ i c a cư ng ñ bê tông nhưng nó cũng gi m d n giai ño n bê tông b bão hoà theo th i gian s d ng và ñi u ki n s d ng. Cư ng ñ dính (Rd) 16
ph thu c vào m t s y u t sau: lo i xi măng, hình d ng c t li u, tính ch t b m t, tính ch t cơ lý m t c t li u (tính ch t nhi t m), áp l c ép v a xi măng vào ñá. T t nhiên ta có th th y khi s d ng xi măng cư ng ñ cao, c t li u có t ng di n b m t l n (cùng ñư ng kính) tính ch t b m t nhám và s ch thì tăng ñư c cư ng ñ dính Rd. Nhưng ñây t p trung xem xét hai nhân t quan tr ng, áp l c ép v a xi măng, tính ch t nhi t m c a c t li u. N u t o ñư c l c ép v a xi măng vào c t li u qua thi t b ñ m rung l n thì áp l c ép gi a ñá xi măng và c t li u s l n. Nhưng n u th i ñi m k t thúc ñ m quá dài thì l i có tác d ng ngư c l i phá hu liên k t m i t o thành và làm l c dính không th ph c h i l i ñư c. Tính ch t nhi t m c a c t li u có liên quan t i d s hình thành và ñ l n c a ng su t nhi t riêng phát sinh t i l p v a ti p xúc tr c ti p v i c t li u, ng su t nhi t riêng gây tính không liên t c c a v a xi măng t i b m t ti p xúc và làm cho liên k t này ti n nhanh hơn t i gi i h n cư ng ñ (cư ng ñ dính gi m). B n ch t c a hi n tư ng trên là ch : c t li u ñá (thư ng là d ng ñá vôi) có tính ch t hút nư c, lư ng hút nư c kho ng 5%. Khi tr n vào trong h n h p bê tông nó b t ñ u hút nư c, k t thúc quá trình ninh k t liên k t v a xi măng- c t li u m i th c s xu t hi n và phát tri n n ñ nh, vào lúc này vi c hút nư c c a c t li u làm cho xi măng t i l p v a ti p xúc b m t nư c cho quá trình thu hoá b ch m l i ñ t ng t, lõi xi măng khan trong các h t xi măng ti p xúc v i ñá y u hơn các l p xa hơn. ðó là nguyên nhân d n ñ n cư ng ñ dính suy gi m. Ngoài ra, vi c hút nư c c a ñá có th phát sinh ng nhi t trong l p v a xi măng ti p xúc do s chênh l ch nhi t lư ng s n sinh t ph n ng thu hoá gi a l p v a xi măng ti p xúc v i c t li u và l p v a măng lân c n nó. ng xu t nhi t còn phát sinh do s chênh l ch nhi t ñ c a l p v a xi măng và c t li u. Nhi t lư ng sinh ra trong quá trình thu hoá làm cho nhi t ñ c a l p v a xi măng cao hơn c t li u có s truy n nhi t t l p v a xi măng ti p xúc cho c t li u làm phát sinh s chênh l ch nhi t ñ gi a c t li u và l p v a lân c n v i l p ti p xúc, k t qu là phát sinh ng su t trong l p v a xi măng ti p xúc. B n ch t ñây gi ng v i b n ch t hi n tư ng phát sinh ng su t riêng t i l p m t bê tông ti p xúc v i môi trư ng, vì ng su t k t h p v i s c n tr s d ch v c a l p bê tông do c t thép mà ñã phát sinh ra n t do có ngót. L i d ng tính ch t nhi t m này vào s tác ñ ng tăng cư ng ñ dính Rt là làm cho ñá no nư c trư c khi tr n chung các thành ph n và có th ph i làm l nh c t li u (khi th i ti t nóng) trư c khi tr n. Tuy nhiên ñây ch là bi n pháp k thu t nh ñơn gi n và r t c n thi t. 17
Ngoài ra ñ tránh xu t hi n ñi m trên m t c t li u y u c c b ph i ñ m b o s bao ph ñ u trên kh p b m t c t li u b ng v a xi măng. ði u này có ñư c nh k thu t tr n và tính linh ñ ng c a v a xi măng. Tóm l i, hư ng k thu t s là: - Tác ñ ng cơ h c h p lý. - C i thi n tính ch t nhi t m c a c t li u. - Tăng tính linh ñ ng c a các h t xi măng thu hoá. 2.3.3. Các hư ng k thu t tăng cư ng ñ v a c a xi măng (Rv) Cư ng ñ v a xi măng (Rv) ph thu c cư ng ñ xi măng, lư ng xi măng s d ng, l c ép ch t các h t xi măng vào nhau và h t xi măng quanh h t cát, làm gi m t i ña ñ r ng trong c u trúc v a xi măng, gi m hàm lư ng lõi xi măng khan chưa ñư c thu hoá. Tuy nhiên, gi i pháp tăng cư ng ñ nh vi c tăng hàm lư ng xi măng là gi i pháp không hi u qu , lý do là do tính ch t không th x p xít nhau c a các h t xi măng t t y u gây ra các l r ng trong c u trúc v a xi măng. Tăng cư ng ñ v a xi măng (Rv) cho m c ñích tăng cư ng bê tông. T t nh t là s d ng xi măng có ch t lư ng cao v i hàm lư ng xi măng h p lý. ði u này còn cho phép gi m các hi u ng ph trong bê tông. 2.4. Cư ng ñ c a bê tông 2.4.1. Xác ñ nh cư ng ñ c a bê tông Thư ng vi c này ph i th c hi n ngay trên m u chu n. M u th có th là m u l p phương 15x 15x 15 cm. K t qu th trên m u này khá n ñ nh, do ñã lo i tr nh hư ng phá hu c c b do n ngang. các nư c Châu Âu, M , Nh t l i d a trên cơ s m u tr 15x 30 cm h p lý v m t ch u l c th c t . Quy trình xác ñ nh cư ng ñ trong ñi u ki n nghiêm ng t (ñi u ki n dư ng b , b m t m u, s lư ng m u, cách l y m u trong h n h p, cách gia tăng t i…) và giá tr cư ng ñ là kêt qu s k t h p các giá tr ch u l c c c h n và tính xác su t c a k t qu th . Cách ñánh giá cư ng ñ qua các bư c sau: - L y m u th h n h p bê tông, dư ng h trong ñi u ki n tiêu chu n. - Tác d ng l c ñ xác ñ nh giá tr c c h n c a cư ng ñ t ng m u bê tông (Ri). - Tính các giá tr xác su t: n ∑R i i −1 Cư ng ñ trung bình: Rm = , n: s lư ng m u th . n n ∑ (R − R )2 i m H s l ch chu n: S R = i =1 n =1 SR H s tán: CV = Rm - Xác ñ nh cư ng ñ tiêu chu n theo công th c sau: 18
RTC= Rm (1-1,64 Cv) RTC Cư ng ñ tính toán: RTT = ( K 〉1) K K- H s an toàn xét t i s b t l i do tính không ñ ng nh t hay không n ñ nh trong thi công, lo i b tác ñ ng b t l i t o ra m u kém ph m ch t (thư ng h s K≈ 1,3 và bê tông mác cao thì h s K≥1,3 và bê tông mác r t cao thì h s K thư ng l n hơn n a). Cv- H s bi n sai nói lên s bi n ñ ng v s li u cư ng ñ c a m u và cư ng ñ trung bình c a lô m u. Bên trong thì h s Cv bi u hi n trình ñ thi công, m c ñ n ñ nh trong ch t o bê tông. Công ngh càng cao và n ñ nh thì h s Cv càng nh . Các quy trình ñ u quy ñ nh gi i h n c a Cv và v i mác càng cao thì h s Cv ñòi h i càng gi m (ñây là v n ñ khó ñ t ñư c Vi t Nam n u chúng ta không có công ngh bê tông m nh và ñ ng b ) và s tác ñ ng c a v t li u bê tông t i công trình càng l n. Khi s n xu t mác bê tông l n hơn M500, ñòi h i Cv< 0,125. Chú ý ñây h s 1,64 là h s xác su t ñ m b o s lư ng m u có cư ng ñ l n hơn cư ng ñ trung bình ñ t 95% hay vi t RTC= 0,795 Rm (khi l y Cv= 0,125). ð ti n hành so sánh khi c n thi t ngư i ta ph i tính ñ i cư ng ñ m u l p phương và m u tr tròn theo công th c:  R 1) RTru = 0, 77 − m  .RLP ( R0 = 1000 MPa ≈ 10000kG / cm2 ) R   0 R 2) LT = 1,16 ÷ 1, 24 (Tiêu chu n VN 3118- 93) RTru 3) RTr = (0,72÷ 0,77)RLP; RLP: Cư ng ñ m u l p phương ð so sánh và phân lo i s d ng khái ni m c p bê tông là giá tr cư ng ñ ch u nén m u tiêu chu n. 2.4.2. Các lo i cư ng ñ c a bê tông Các lo i cư ng ñ c a bê tông ñư c ch d n trong các quy ñ nh thi t k , ñư c xây d ng trên cơ s ý tư ng tính toán riêng bi t. Do v y m i tiêu chu n l i có quy ñ nh khác nhau v s lư ng, ñ c ñi m c a m i lo i cư ng ñ . V i s hoàn thi n v m t lý thuy t thì quy ñ nh v cư ng ñ c n c th t o ra cơ s ñ các tính toán thi t k gi ng v i s làm vi c th c c a k t c u. Cư ng ñ ñư c phân lo i như sau: - Theo tr ng thái gi i h n tính toán: + Cư ng ñ tiêu chu n: RTC (tr ng thái gi i h n 2,3). + Cư ng ñ tính toán: RTT (tr ng thái gi i h n 1). - Theo giai ño n tính toán: V i các k t c u ñư c tính toán thi t k theo 2 giai ño n thi công và khai thác, c n xác ñ nh: + Cư ng ñ giai ño n thi công. 19
+ Cư ng ñ trong giai ño n khai thác. Do giai ño n thi công v t li u bê tông b khai thác s m mà trong giai ño n khai thác cư ng ñ v n phát tri n cho t i giá tr l n nh t. Do v y trong giai ño n thi công khi ñem tính toán cư ng ñ bê tông b chi t gi m 10%. Khi thi t k thành ph n bê tông cư ng ñ bê tông yêu c u t i thi u ñ t ñư c là 1,15 Rb. - Theo ñi u ki n khai thác: Cư ng ñ b chi t gi m thông qua h s ñi u ki n làm vi c (m) do s b t l i c a môi trư ng, hay tính ch t khai thác. - Theo th i gian khai thác bê tông b bão hoà (ch dùng ñ ki m ñ nh l i công trình). - Theo tính ch t xâm th c và tác ñ ng c a môi trư ng, xác ñ nh cư ng ñ theo ñi u ki n bão hoà nư c ho c b ăn mòn. - Khi thi t k k t c u c n xem xét tr ng thái làm vi c ñ xác ñ nh các lo i cư ng ñ sau: + Cư ng ñ ch u nén (Rn): Ch y u là cư ng ñ m u lăng tr và l p phương. Lo i cư ng ñ m u tr thích h p v i k t c u m nh, d ng h p. + Cư ng ñ ch u u n (Ru): Th c ch t là cư ng ñ ch u nén khi u n phá ho i m u. + Cư ng ñ ch u kéo (Rk): Th nghi m trên các m u kéo tr c ti p (ít s d ng). + Cư ng ñ c t trư t khi u n (Rc): ð ki m tra ng su t ti p. + Cư ng ñ ch u ng su t nén ch và kéo ch . + Cư ng ñ ch u m i Rm (khi p< 0,1)) Rnc, Rkc. Cư ng ñ nén, u n c c h n Rn, Ru: ñ tính trong trư ng h p khi bê tông ch u ép m t, ch u nén t i m i n i. Ngoài ra các tiêu chu n còn ñưa ra các cư ng ñ tiêu chu n và tính toán ch tính riêng cho tr ng thái gi i h n và phân rõ ràng cư ng ñ tính toán theo giai ño n thi công ho c giai ño n khai thác. 2.4.3. Các y u t nh hư ng t i cư ng ñ c a bê tông 1- nh hư ng c a t l N/X: Quan h N/X và cư ng ñ c a bê tông là quan h ñ c trưng trong m i cách ch t o h n h p bê tông n ng. T s N/X còn bi u hi n ph i h p tác ñ ng c a hàm lư ng l r ng t o thành trong bê tông. Quan h N/X và Rb tuân theo ñ nh lu t Abram: “Cư ng ñ c a bê tông t l ngh ch v i t l c a hàm lư ng nư c và xi măng trong h n h p”. Quan h này ñã ñư c Feret và Abram trình bày trong các ñ nh lu t v bê tông. Quan h gi a Rb và t l N/X có th xem t công th c Bôlômay- Ckrămtaep. X  Rb = ARx  ± 0,5 N  Trong ñó: A- H s c t li u (0,4 ÷ 0,65) tuỳ thu c vào lo i c t li u, ch t lư ng c t li u và phương pháp th cư ng ñ xi măng; Rx- Mác xi măng, daN/cm2. 20
Như v y ñi m m u ch t ñ tăng cư ng ñ bê tông là gi m lư ng nư c ñ n c c ti u b ng cách l a ch n sao cho t l N/X là th p. Ngoài ra có th dùng các lo i ph gia siêu d o gi m nư c (có th gi m t 15 ÷ 40% lư ng nư c), như v y t l N/X ch còn t 0,35 N ÷ 0,45 v i bê tông thư ng và t l 〈0,35 v i bê tông cư ng ñ cao. X Cư ng ñ và lư ng xi măng: Khi Rx l n v i cùng lư ng xi măng c ñ nh có th ñ t ñư c cư ng ñ bê tông cao hơn khi dùng Rx th p. Tuy nhiên Rx cũng ch nên b ng (1,1- 1,4) Rb. V i bê tông ch t lư ng cao do công ngh và thành ph n ñư c c i ti n có th ñ t ñư c Rb≥ Rx. 2- Ch t lư ng c t li u: V n ñ ñ m b o ch t lư ng c t li u chưa th c s ñ t ñư c nư c ta. ð tăng ho c gi m cư ng ñ bê tông thì t l C/ð có nh hư ng khá rõ ràng. C n s m công nghi p hoá khâu ch t o c t li u ñ qu n lý ñư c ch t lư ng c t li u. 3- M c ñ s d ng ph gia: siêu d o ngoài tác d ng gi m nư c còn ch ng vón c c h t xi măng có th cho kh năng tăng cư ng ñ kho ng 10÷ 30%. Hàm lư ng ph gia c n ñư c xác ñ nh thông qua các m tr n th t i các phòng thí nghi m h p chu n. 4- Các ph gia Silíc siêu m n: Có tác d ng t t ñ t o thành bê tông cư ng ñ cao, cư ng ñ tăng 30÷ 70% so v i bê tông truy n th ng. ð tăng cư ng ñ bê tông nên s d ng t ng h p các bi n pháp trên. ð ti n s d ng và b o ñ m ch t lư ng hi n nay Châu Âu và M ñã pha s n ph gia mu i silíc vào xi măng nhà máy. Các lo i xi măng này ñư c g i là xi măng siêu cư ng ñ . Hàm lư ng MS t 5-20% và có cư ng ñ t 100-200Mpa. Bê tông s d ng lo i xi măng MS có th có cư ng ñ t 100-200Mpa. CÂU H I ÔN T P 1. C u trúc vi mô c a bê tông; 2. Các giai ño n hình thành c u trúc và các y u t nh hư ng; 3. Cư ng ñ c a bê tông xi măng và các y u t nh hư ng ñ n cư ng ñ . 21