Nghiên cứu đặc trưng co ngót của bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền từ đá trong xây dựng cầu

7 1.2.Các nghiên cứu về bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền trên thế giới 8 1.2.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn cát nghiền với cát sông đến tính năng cơ học và biến dạng co ngót

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

HÀ NỘI – NĂM 2022

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chƣatừng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Nghiên cứu sinh

NGUYỄN ĐỨC DŨNG

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn: PGS TS.Nguyễn Duy Tiến, TS Thái Khắc Chiến đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điềukiện và động viên trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án

Tác giả chân thành cảm ơn tập thể các thầy, cô bộ môn Cầu Hầm, bộ môn Vậtliệu Xây dựng và khoa Đào tạo Sau đại học trường Đại học Giao thông vận tải đãtạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ và hướng dẫn trong suốt thời gian tác giả nghiêncứu tại Bộ môn và khoa

Tác giả trân trọng cảm ơn tập thể các thầy, cô trường Đại học Giao thông vận tải

đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu và có giá trị cho nội dung đề tài luận án

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn các bạn bè, đồng nghiệp tận tình giúp đỡ và độngviên trong suốt quá trình tác giả học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án

Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thành viên gia đình đãthông cảm tạo điều kiện và chia sẻ những khó khăn trong suốt quá trình học tập,nghiên cứu và hoàn thành luận án

MỤC LỤC Trang

MỤC LỤC iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU viii

DANH MỤC HÌNH VẼ x

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU xiv

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ BIẾN DẠNG CO NGÓT CỦA BÊ

TÔNG SỬ DỤNG CÁT MỊN PHỐI TRỘN CÁT NGHIỀN TỪ ĐÁ 7

1.1.Giới thiệu về vật liệu cát hỗn hợp phối trộn cát nghiền với cát mịn 7

1.2.Các nghiên cứu về bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền trên thế giới 8

1.2.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn cát nghiền với cát sông đến tính năng cơ học và biến dạng co ngót của bê tông 9

1.2.2 Ảnh hưởng của hàm lượng bột đá đến đặc trưng cơ học và biến dạng co ngót của bê tông 13

1.2.3 Ảnh hưởng của đá gốc sản xuất cát nghiền đến đặc trưng cơ học và co ngót của bê tông 15

1.3Các nghiên cứu cường độ và biến dạng co ngót của bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền ở Việt Nam 19

1.4 Các nghiên cứu xác định ảnh hưởng của biến dạng co ngót đến độ cong/độ võng của dầm bê tông cốt thép 24

1.5Kết luận chương 1 27

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGHIÊN CỨU BIẾN DẠNG CO NGÓT CỦA BÊ

TÔNG CÓ SỬ DỤNG CÁT MỊN PHỐI TRỘN CÁT NGHIỀN TỪ ĐÁ 30

2.1Co ngót bê tông 30

2.2Các yếu tố ảnh hưởng đến biến dạng co ngót của bê tông 32

2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến biến dạng co ngót của bê tông có sử dụng cát mịn phối trộn cát ghiền 37

2.4 Một số mô hình dự báo biến dạng co ngót của bê tông theo các tiêu chuẩn hiện hành 39

2.4.1 Tiêu chuẩn Việt Nam 11823:2017 39

2.4.2 Tiêu chuẩn ACI 209.2R 40

2.4.3 Tiêu chuẩn châu Âu CEB FIP 2010 41

2.4.4 Tiêu chuẩn EUROCODE 2 42

2.4.5 Tiêu chuẩn Anh quốc BS 8110 42

2.4.6 Tiêu chuẩn Xây dựng Nga 43

2.4.7 Tiêu chuẩn Úc AS 3600 43

2.4.8 Tiêu chuẩn Nhật Bản JCSE 2007 44

2.4.9 Tiêu chuẩn ngành 22 TCN 272-05 44

2.4.10 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012 45

2.4.11Phân tích, đánh giá các mô hình tính toán biến dạng co ngót 45

2.4.12Nhận xét về mô hình dự báo co ngót 46

2.5 Phương pháp thực nghiệm xác định biến dạng co ngót của bê tông theo các tiêu chuẩn hiện hành 46

2.6 Xây dựng công thức dự báo biến dạng co ngót của bê tông từ kết quả thực nghiệm 48

2.7Ảnh hưởng của co ngót đến biến dạng dài hạn của dầm bê tông cốt thép 51

2.7.1Ảnh hưởng của biến dạng co ngót đến độ võng của dầm bê tông cốt thép 52

2.7.2 Phân tích ảnh hưởng của biến dạng dài hạn đến sự hình thành và phát triển độ vồng của dầm Super T 53

2.8 Kết luận chương 2 53

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA TÍNH CHẤT VẬT LIỆU CÁT MỊN PHỐI TRỘN CÁT NGHIỀN ĐẾN CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ HỌC VÀ BIẾN DẠNG CO NGÓT CỦA BÊ TÔNG TỪ ĐÁ 56

3.1 Kết quả khảo sát một số mỏ cát mịn và cát nghiền khu vực đồng bằng sông Cửu Long 56

3.1.1 quảKết khảo sát các mỏ cát mịn 56

3.1.2 quảKết khảo sát các mỏ cát nghiền 57

3.2Kết quả phối trộn cát nghiền với cát mịn thành cát hỗn hợp 58

3.3Thiết kế thành phần bê tông 59

3.3.1 Phương pháp tính toán 59

3.3.2 liệuVật sử dụng 59

3.3.3 Xác định cấp phối tối ưu theo lý thuyết Fuller 60

3.4 Công tác thí nghiệm các đặc trưng cường độ bê tông 61

3.5Kết quả thí nghiệm 63

3.5.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ trộn CN/CM đến các đặc trưng cơ học của bê tông 63

3.5.2 Ảnh hưởng của hàm lượng bột đá đến các đặc trưng cơ học của bê tông 63

3.5.3 Ảnh hưởng của đá gốc sản xuất cát nghiền 64

3.6Phân tích kết quả thí nghiệm 65

3.6.1 Phân tích ảnh hưởng của tỉ lệ trộn cát nghiền/cát mịn đến các đặc trưng cơ học của bê tông 65

3.6.2 Phân tích ảnh hưởng của hàm lượng bột đá đến các đặc trưng cơ học của bê tông 66 3.6.3 Phân tích ảnh hưởng của đá gốc sản xuất cát nghiền đến các các đặc trưng cơ học của bê tông 66

3.7 Thiết lập phương trình quan hệ giữa các tính chất của vật liệu với tính năng cơ học của bê tông 67

3.7.1 Phương trình quan hệ giữa tỉ lệ trộn cát nghiền/cát mịn với các tính năng cơ

học của bê tông 67

3.7.2 Phương trình quan hệ giữa hàm lượng bột đá với các tính năng cơ học của bê tông 68 3.8Nội dung thí nghiệm biến dạng co ngót bê tông 69

3.8.1 hoạchKế thí nghiệm 69

3.8.2Buồng khí hậu 72

3.8.3Mẫu thí nghiệm biến dạng co ngót 73

3.8.4Quy trình đo biến dạng co ngót 74

3.8.5Tính toán kết quả 74

3.9Kết quả thí nghiệm co ngót 74

3.9.1 Nhóm 1: Biến dạng co ngót của các tổ mẫu thay đổi tỉ lệ phối trộn CN/CM 74

3.9.2 Nhóm 2: Biến dạng co ngót của các tổ mẫu thay đổi hàm lượng bột đá 75

3.9.3 Nhóm 3: Biến dạng co ngót của các tổ mẫu thay đổi loại đá gốc sản xuất cát nghiền 76

3.9.4 Nhóm 4: Biến dạng co ngót của các tổ mẫu được so sánh với mẫu đối chứng bê tông sử dụng cát vàng sông Lô 77

3.9.5 Nhóm 5: Biến dạng co ngót của các tổ mẫu được so sánh với các tiêu chuẩn hiện hành 79

3.9.6 Nhóm 6: Ảnh hưởng của biến dạng co ngót đến sự làm việc của kết cấu bê tông 79

3.10Phân tích, đánh giá ảnh hưởng của tính chất vật liệu đến biến dạng co ngót 81

3.10.1 Nhóm 1: Ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn CN/CM 81

3.10.2 Nhóm 2: Ảnh hưởng của hàm lượng bột đá 83

3.10.3 Nhóm 3: Ảnh hưởng của đá gốc sản xuất cát nghiền 85

3.11 Nhóm 4: So sánh biến dạng do co ngót của bê tông cát mịn phối trộn cát nghiền với bê tông vàng sông Lô 87

3.12Nhóm 5: So sánh kết quả nghiên cứu với các tiêu chuẩn hiện hành 89

3.13Nhóm 6: Ảnh hưởng của ứng suất do co ngót đến kết cấu bê tông 90

3.14 Xây dựng công thức xác định biến dạng co ngót bê tông có sử dụng cát mịn phối trộn cát ghiền 93

3.14.1Xây dựng công thức theo tiêu chuẩn CEB FIP 2010 93

3.14.2Xây dựng công thức theo tiêu chuẩn ACI 209.2R 95

3.15Kết luận chương 3 97

CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA CO NGÓT ĐẾN BIẾN DẠNG DÀI HẠN CỦA KẾT CẤU DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP 100

4.1 Nghiên cứu thực nghiệm xác định độ võng dài hạn của dầm BTCT do biến dạng co ngót của bê tông 100

4.1.1 vấnĐặt đề 100

4.1.2Xây dựng mô hình thí nghiệm 100

4.1.3Chế tạo mẫu thí nghiệm 101

4.1.4 tríBố dụng cụ đo 102

4.1.5 Các bước tiến hành thí nghiệm 103

4.1.6 lýXử kết quả thí nghiệm 103

4.1.7Đánh giá kết quả đo theo các tiêu chuẩn tính toán hiện hành 104

4.2 Xây dựng công thức quan hệ giữa mô đun đàn hồi với biến dạng co ngót và độ võng 108

4.2.1 Lập công thức theo phương pháp lực nén tương đương 108

4.2.2 quảKết tính toán ứng suất kéo tại đáy dầm 112

4.2.3 quảKết tính toán độ võng của dầm theo nguyên lý ứng suất biến dạng 113

4.2.4 Công thức xác định mô đun đàn hồi có hiệu từ kết quả thực nghệm 114

4.3Phân tích ảnh hưởng của biến dạng co ngót và trình tự thi công đến biến dạng dài hạn của dầm bê tông dự ứng lực căng trước Super T 116

4.3.1 tạoCấu dầm Super T 117

4.3.2 thôngCác số về vật liệu đầu vào 118

4.3.3 Kết quả theo dõi độ vồng các dầm Super T tại hiện trường 118

4.3.4 quảKết tính toán độ vồng từ các số liệu đo biến dạng co ngót 119

4.4 Nghiên cứu tính toán ảnh hưởng quá trình thi công đến biến dạng dài hạn của dầm Super T 122

4.5 Kết luận chương 4 124

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 125

CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

127

TÀI LIỆU THAM KHẢO 128

PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU 136

PHỤ LỤC 2: THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG VÀ CÁC KẾT QUẢ THÍ

NGHIỆM TÍNH NĂNG CƠ HỌC CỦA BÊ TÔNG 146

PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ ĐO BIẾN DẠNG CO NGÓT CỦA BÊ TÔNG 161

PHỤ LỤC 4: THUẬT TOÁN TỐI ƯU HÓA BẦY ĐÀN (PSO) 182

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Phương pháp thực nghiệm xác định biến dạng co ngót của bê tông trong

các tiêu chuẩn hiện hành 47

Bảng 3.1 Thành phần hạt và mô đun độ lớn của cát 58

Bảng 3.2 Bảng phân tích thành phần hạt cốt liệu của các cấp phối BTXM 60

Bảng 3.3 Hệ số bình phương nhỏ nhất theo Fuller 60

Bảng 3.4 Số lượng các tổ hợp và các mẫu thí nghiệm 61

Bảng 3.5 Thông số các tổ mẫu thí nghiệm 70

Bảng 3.6 Kết quả đo biến dạng co ngót của các tổ mẫu TM1, TM2, TM3, TM4, TM5,TM6, TM7, TM8, TM9 75

Bảng 3.7 Kết quả đo biến dạng co ngót của các tổ mẫuTM2, TM13, TM14, TM15, TM5, TM16, TM17, TM18, TM8, TM19, TM20, TM21 75

Bảng 3.8 Kết quả đo biến dạng co ngót của các tổ mẫu TM1, TM2, TM3, TM28, TM29, TM30, TM31, TM32, TM3373 76

Bảng 3.9 Kết quả đo biến dạng co ngót của các tổ mẫu TM4, TM5, TM6; TM34, TM35, TM36 và TM49, TM50, TM51 76

Bảng 3.10 Kết quả đo biến dạng co ngót của các tổ mẫu TM7, TM8, TM9; TM37, TM38, TM39 và TM52, TM53, TM54 77

Bảng 3.11 Kết quả đo biến dạng co ngót của các tổ mẫu TM1, TM2, TM3, TM28, TM29, TM30, TM31, TM32, TM33 và TM10 77

Bảng 3.12 Kết quả đo biến dạng co ngót của các tổ mẫu TM4, TM5, TM6, TM34, TM35, TM36, TM49, TM50, TM51 và TM11 78

Bảng 3.13 Kết quả đo biến dạng co ngót của các tổ mẫu TM7, TM8, TM9, TM37, TM38, TM39, TM52, TM53, TM54 và TM12 78

Bảng 3.14 Kết quả đo biến dạng co ngót của các tổ mẫu TM1, TM2, TM3, TM28, TM29, TM30, TM31, TM32, TM33 79

Bảng 3.15 Kết quả đo biến dạng co ngót của các tổ mẫu TM2, TM13, TM14, TM15, TM40, TM29, TM41, TM42, và TM32, TM55, TM56, TM57 79

Bảng 3.16 Kết quả đo biến dạng co ngót của các tổ mẫu TM1, TM2, TM3, TM28, TM29, TM30, TM31, TM32, TM33 80

Bảng 3.17 Kết quả đo biến dạng co ngót của các tổ mẫu TM2, TM13, TM14, TM15, TM40, TM29, TM41, TM42 80

Bảng 4.1 Kết quả đo độ võng dầm 103

Bảng 4.2 Độ võng dầm BTCT tính theo tiêu chuẩn và thực nghiệm 107

Bảng 4.3 Kết quả tính ứng suất đáy dầm do biến dạng co ngót 112

Bảng 4.4 Độ võng của dầm BTCT tính theo công thức ứng suất – biến dạng 113

Bảng 4.5 Độ võng của dầm BTCT tính theo công thức ứng suất – biến dạng 113

Bảng 4.6 Mô đun đàn hồi có hiệu của dầm D1 114

Bảng 4.7 Mô đun đàn hồi có hiệu của dầm D2 115

Bảng 4.8 Mô đun đàn hồi có hiệu của dầm D3 115

Bảng 4.9 Kết quả thí nghiệm cường độ bê tông 118

Bảng 4.10 Kết quả theo dõi độ vồng các dầm theo thời gian 119

Bảng 4.11 Chênh lệch độ vồng tính toán với các dầm thực nghiệm 121

Bảng 4.12 Kết quả đo độ vồng theo quá trình thi công 123

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Cát Tân Châu 7

Hình 1.2: Biểu đồ thành phần hạt của cát Tân Châu 7

Hình 1.3: Cát nghiền Vũng Tàu 7

Hình 1.4: Biểu đồ thành phần hạt của cát nghiền 7

Hình 1.5: Biểu đồ cường độ chịu nén của bê tông theo Altamashuddinkhan 10

Hình 1.6: Biểu đồ cường độ kéo uốn của bê tông theo Altamashuddinkhan 10

Hình 1.7: Biểu đồ cường độ chịu nén của bê tông theo Yajurved Reddy M 10

Hình 1.8: Biểu đồ cường độ chịu kéo của bê tông theo Yajurved Reddy M 10

Hình 1.9: Cường độ chịu nén trung bình của mẫu lập phương với tỷ lệ thay thế khác nhau (N/X = 0,5) 10

Hình 1.10: Biểu đồ mô đun đàn hồi theo M.Shanmugavadivu1 10

Hình 1.11: Biểu đồ cường độ chịu kéo khi uốn theo M.Shanmugavadivu1 10

Hình 1.12: Biểu đồ cường độ chịu nén theo AMZ Zimar 10

Hình 1.13: Cường độ chịu nén bê tông 11

Hình 1.14: Độ bền kéo uốn của bê tông 11

Hình.1.15: Biểu đồ co ngót khô của bê tông 12

Hình.1.16: Biểu đồ biến dạng co ngót của bê tông cát nghiền trộn cát sa mạc 12

Hình 1.16c: Biểu đồ tốc độ tăng ứng suất 12

Hình 1.16b: Biểu đồ thời gian xuất hiện vết nứt 12

Hình 1.17: Ảnh hưởng của % bột đá đến cường độ chịu nén của bê tông 13

Hình 1.18: Ảnh hưởng của hàm lượng bột đá đến cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông (Tahir C) 13

Hình 1.19: Ảnh hưởng của hàm lượng bụi đến co ngót khô 14

Hình 1.20: Ảnh hưởng của loại cốt liệu và hàm lượng bột đá trên N/XM 14

Hình 1.21: Co ngót khi thay đổi hàm lượng bột đá 14

Hình 1.22: Ảnh hưởng của bột đá đến biến dạng co ngót 14

Hình 1.23: Sự phát triển co ngót khô 15

Hình 1.24: Sự phát triển co ngót khô 15

Hình 1.25: Cường độ chịu nén khi cố định tỉ lệ N/XM 16

Hình 1.26: Cường độ chịu kéo uốn khi cố định tỉ lệ N/XM 16

Hình 1.27: Co ngót khô của bê tông với các loại cát khác nhau, khi cố định tỉ lệ N/XM 18

Hình 1.28: Co ngót khô của bê tông với các loại cát nhân tạo khác nhau, khi cố định độ sụt 18

Hình 1.29: Co ngót khô của mẫu vữa, khi cố định tỉ lệ N/X 18

Hình 1.30: Co ngót khô của mẫu vữa, khi cố định tỉ lệ N/X 18

Hình 1.31: Biểu đồ quan hệ tỉ lệ trộn CN/CM đến cường độ chịu nén của bê tông 21

Hình 1.32: Kết quả so sánh các tính chất giữa bê tông cát hỗn hợp với bê tông thông thường 21

Hình 1.33: Ảnh hưởng của bột đá đến co ngót của bê tông tự đầm 21

Hình 1.34: Biểu đồ cường độ bê tông khi trộn các tỉ lệ khác nhau giữa CN/CM 21

Hình 1.35: Minh họa mặt cắt và biến dạng 24

Hình 2.1: Biến dạng co ngót của bê tông theo BS 8110 43

Hình 2.2: Sơ đồ thuật toán tối ưu hóa bầy đàn 50

Hình 2.3: Độ cong của dầm do biến dạng co ngót 52

Hình 3.1: Biểu đồ thành phần hạt cát mịn Tân Châu 56

Hình 3.2: Biểu đồ thành phần hạt cát mịn Hồng Ngự 56

Hình 3.3: Biểu đồ thành phần hạt cát nghiền Vũng Tàu 57

Hình 3.4: Biểu đồ thành phần hạt cát nghiền Kiện Khê 57

Hình 3.5: Phân tích thành phần hạt cát hỗn hợp theo các tỉ lệ trộn khác nhau 58

Hình 3.6: Thành phần hạt cát hỗn hợp có tỉ lệ CN/CM =50/50 58

Hình 3.7: Thành phần hạt cát hỗn hợp có tỉ lệ CN/CM =60/40 59

Hình 3.8: Thành phần cát hỗn hợp có tỉ lệ CN/CM =70/30 59

Hình 3.9: Một số hình ảnh công tác thí nghiệm 63

Hình 3.10: Biểu đồ f’c ở 28 ngày tuổi 63

Hình 3.11: Biểu đồ fr ở 28 ngày tuổi 63

Hình 3.12: Biểu đồ E ở 28 ngày tuổi 63

Hình 3.13: Biểu đồ Rk ở 28 ngày tuổi 63

Hình 3.14: Biểu đồ f’c ở 28 ngày tuổi 64

Hình 3.15: Biểu đồ fr ở 28 ngày tuổi 64

Hình 3.16: Biểu đồ E ở 28 ngày tuổi 64

Hình 3.17: Biểu đồ Rk ở 28 ngày tuổi 64

Hình 3.18: Biểu đồ Rn của bê tông dùng cát nghiền đá Andesite, đá Vôi và đá Granite 64

Hình 3.19: Biểu đồ Ru bê tông dùng cát nghiền đá Andesite, đá Vôi và đá Granite 64 Hình 3.20: Biểu đồ so sánh Rn của bê tông dùng cát nghiền đá Andesite và đá Vôi ở 28 ngày tuổi khi thay đổi tỉ lệ CN/CM 64

Hình 3.21: Biểu đồ so sánh Ru của bê tông dùng cát nghiền đá Andesite và đá Vôi ở 28 ngày tuổi khi thay đổi tỉ lệ CN/CM 64

Hình 3.22: Biểu đồ so sánh Rn của bê tông đá Andesite và đá Vôi ở 28 ngày tuổi khi thay đổi hàm lượng BĐ 65

Hình 3.23: Biểu đồ so sánh Ru của đá Andesite và đá vôi ở 28 ngày tuổi khi thay đổi hàm lượng BĐ 65

Hình 3.24: Đồ thị quan hệ giữa f’c với tỉ lệ CN/CM 67

Hình 3.25: Đồ thị quan hệ giữa fr với tỉ lệ CN/CM 67

Hình 3.26: Đồ thị quan hệ giữa E với tỉ lệ CN/CM 68

Hình 3.27: Đồ thị quan hệ giữa Rn với hàm lượng BĐ 68

Hình 3.28: Đồ thị quan hệ giữa Ru với hàm lượng BĐ 68

Hình 3.29: Đồ thị quan hệ giữa E với hàm lượng BĐ 69

Hình 3.30: Buồng khí hậu đo biến dạng co ngót 73

Hình 3.31: Công tác chế tạo và bảo dưỡng mẫu đo co ngót 73

Hình 3.32: Thiết bị đo biến dạng co ngót 74

Hình 3.33: Quan hệ biến dạng co ngót theo thời gian của TM1, TM2 và TM3 81

Hình 3.34: Quan hệ giữa tỉ lệ phối trộn CN/CM với biến dạng co ngót của TM1, TM2 và TM3 81

Hình 3.35: Biến dạng co ngót theo thời gian của các tổ mẫu TM2, TM13, TM14 và TM15 83

Hình 3.36: Quan hệ giữa hàm lượng bột đá trong cát nghiền với biến dạng co ngót của TM2, TM13, TM14 và TM5 83

Hình 3.37: Biến dạng co ngót theo thời gian của các tổ mẫu TM1, TM62, TM63, TM64, TM3, TM65, TM66, TM67 84

Hình 3.38: Quan hệ biến dạng co ngót theo thời gian của các tổ mẫu TM1, TM2, TM3, TM28, TM29, TM30, TM31, TM32, TM33 85

Hình 3.39: Quan hệ biến dạng co ngót theo thời gian của các tổ mẫu TM1, TM2, TM3, TM28, TM29, TM30, TM31, TM32, TM33 và TM10 87

Hình 3.40: Quan hệ biến dạng co ngót của các tổ mẫu TM1, TM2, TM3, TM28, TM29, TM30, TM31, TM32, TM33 và các tiêu chuẩn 89

Hình 3.41: Quan hệ biến dạng co ngót thí nghiệm của các tổ mẫu thay đổi hàm lượng bột đá và các tiêu chuẩn 89

Hình 3.42: Quan hệ fr của bê tông tính theo ACI và ứng suất kéo do co ngót 91

Hình 3.43: Quan hệ fr của bê tông tính theo CEB/FIP và ứng suất kéo do co ngót 91

Hình 3.44: Quan hệ fr của bê tông tính theo ACI và ứng suất kéo do co ngót 92

Hình 3.45: Quan hệ fr của bê tông tính theo CEB/FIP và ứng suất kéo do co ngót 92

Hình 3.46: Quan hệ fr của bê tông tính theo ACI và ứng suất kéo do co ngót 92

Hình 3.47: Quan hệ fr của bê tông tính theo CEB/FIP và ứng suất kéo do co ngót 92

Hình 3.48: Quan hệ phát triển cường độ chịu kéo và ứng suất kéo do co ngót của các tổ mẫu có tỉ lệ CN/CM thay đổi 92

Hình 3.49: Quan hệ phát triển cường độ chịu kéo và ứng suất kéo do co ngót của các tổ mẫu thay đổi hàm lượng bột đá 92

Hình 3.50: Quan hệ phát triển cường độ chịu kéo của bê tông tính theo ACI và ứng

suất kéo do co ngót của các tổ mẫu có tỉ CN/CM thay đổi 93

1Hình 3.51: Quan hệ phát triển cường độ chịu kéo của bê tông tính theo ACI và ứng suất kéo do co ngót của các tổ mẫu thay đổi hàm lượng bột đá 93

Hình 3.52: Quan hệ phát triển cường độ chịu kéo của bê tông tính theo CEB/FIP và ứng suất kéo do co ngót của các tổ mẫu có tỉ CN/CM thay đổi 93

Hình 3.53: Quan hệ phát triển cường độ chịu kéo của bê tông tính và ứng suất kéo do nhiệt độ sinh ra 93

Hình 4.1: Cấu tạo hệ giá treo dầm thí nghiệm 101

Hình 4.2: Lắp giá treo dầm 102

Hình 4.3: Giá treo dầm 102

Hình 4.4: Dầm được đặt trong buồng khí hậu 102

Hình 4.5: Thiết bị đo biến dạng dầm 102

Hình 4.6: Mặt bằng bố trí dụng cụ đo chuyển vị của dầm thí nghiệm 103

Hình 4.7: Độ võng của dầm do biến dạng co ngót 104

Hình 4.8: Mô hình tính độ cong của dầm 104

Hình 4.9: Quan hệ biến dạng co ngót dầm BTCT theo thời gian 108

Hình 4.10: Biến dạng do co ngót gây ra trên dầm bê tông không có cốt thép 109

Hình 4.11: Biến dạng do co ngót gây ra trên dầm bê tông có cốt thép đối xứng 109

Hình 4.12: Biến dạng do co ngót gây ra trên dầm bê tông có cốt thép không đối xứng 110

Hình 4.13: Cấu tạo dầm Super T 118

Hình 4.14: Công tác theo dõi độ vồng dầm Super T tại nhà máy 119

Hình 4.15: Đường cong biến dạng co ngót theo thời gian 121

Hình 4.16: Độ vồng của dầm ở 3, 28, 56, 112, 224, 360 ngày tuổi 121

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

ASTM Hiệp hội Thí nghiệm và Vật liệu Hoa Kỳ

AASHTO Hiệp hội Quan chức Giao thông và Xa lộ Tiểu bang Mỹ

BTCT bê tông cốt thép

CN cát nghiền/ cát xay/ cát nhân tạo

Eurocode, EC2 tiêu chuẩn châu Âu Eurocode 2

N/X, N/XM tỉ lệ nước / xi măng

PSO Particle Swarm Optimization - thuật toán tối ưu hóa bầy đàn

TCVN tiêu chuẩn Việt Nam

A c diện tích tiết diện ngang của kết cấu bê tông

'

A s , A s , A s1 , A s2 diện tích tiết diện ngang của cốt thép chịu nén, chịu kéo

b, h chiều rộng, chiều cao tiết diện

d khoảng cách từ cốt thép đến mép ngoài cùng chịu nén

d c chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép

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

ho chiều cao làm việc của tiết diện, ho=h-dc

L chiều dài nhịp dầm tính toán

Rn Cường độ chịu nén trung bình của bê tông

Ru Cường độ chịu kéo khi uốn trung bình của bê tông

Rk Cường độ ép chẻ của bê tông

E, E c , E cm , E b mô đun đàn hồi của bê tông

E s mô đun đàn hồi của cốt thép

E s mô đun đàn hồi của bê tông sử dụng cát sông

f r , f’ cr cường độ chịu kéo khi uốn đặc trưng

f ct, cường độ chịu kéo của bê tông

I mô men quán tính của tiết diện

I g mô men quán tính của mặt cắt bê tông nguyên

s hệ số đặc trưng tải trọng

k s , k hs , k f , k hd

các hệ số ảnh hưởng của kích thước, độ ẩm, cường độ, thời gian đếnbiến dạng co ngót

S mô men tĩnh của diện tích cốt thép so với trọng tâm của mặt cắt

S c , S p co ngót của bê tông, co ngót của vữa xi măng

RH độ ẩm tương đối của môi trường

t s , t 0 thời gian bảo dưỡng ban đầu

u chu vi của phần mặt cắt ngang tiếp xúc với không khí

V/S tỉ lệ thể tích của kết cấu với diện tích bề mặt

v cs độ võng do co ngót

α e tỉ lệ mô đun đàn hồi

I , II là các giá trị của tham số được tính toán cho các điều kiện không bị

nứt và nứt hoàn toàn

α as , α ds1 ,α ds2 hệ số phụ thuộc vào loại xi măng sử dụng chế tạo bê tông

Ψ là tỉ lệ cốt liệu mịn trên toàn bộ cốt liệu

biến dạng co ngót của bê tông được xác định tương ứng ở mép trên

và mép dưới của tiết diện

ɛ bs,cs

biến dạng co ngót của bê tông được xác định tương ứng ở trọng tâmcốt thép

ɛ cs, ɛ sh, ɛ’ cs biến dạng co ngót của bê tông

ɛ cas (t), ɛ cs (t), ɛ cse biến dạng co ngót tự sinh

ɛ cds (t), ɛ cd (t) biến dạng co ngót khô

ɛ cas0 (f cm ) biến dạng co ngót tự sinh quy ước

ɛ ca (∞), ɛ cse * biến dạng co ngót tự sinh tới hạn

ɛ cds0 (f cm ) biến dạng co ngót khô quy ước

ɛ cs (∞),ɛ shu biến dạng co ngót tới hạn

ɛ * csd.b biến dạng co ngót cơ bản do khô cuối cùng

1 s , 2 s ,3s hệ số phụ thuộc vào thời gian dưỡng hộ bê tông, độ ẩm môi trường và

mô đun bề mặt mở của cấu kiện

σ cs (t) ứng suất do biến dạng co ngót bê tông tại thời điểm t

ổn định [18] [9] Theo số liệu thống kê về trữ lượng và nhu cầu sử dụng cát ở Việt Nam, sảnlượng cát tự nhiên khai thác hiện nay chỉ đáp ứng được thêm từ 15÷20 năm là cạn kiệt [12][15] Cát tự nhiên khai thác từ các cơ sở được cấp phép cũng chỉ đáp ứng được khoảng 25%nhu cầu cát sử dụng trong một năm Mặt khác, việc khai thác cát còn gây ảnh hưởng nghiêmtrọng đến môi trường, gây sạt lở, xói mòn bờ sông Thời gian qua, Chính phủ đã quyết liệthạn chế việc khai thác và sử dụng cát tự nhiên làm vật liệu xây dựng Do đó, việc tìm cácnguồn cát khác thay thế cát tự nhiên trong xây dựng là hết sức cần thiết [15].

Trên thế giới, theo Michael L Leming (2008) [93] sự suy giảm nguồn tài nguyên cát tựnhiên đã tạo ra nhu cầu về việc sử dụng vật liệu thay thế để làm cốt liệu nhỏ trong chế tạo bêtông, tác giả V.Umamaheshwaran1 [109] cũng cho biết thay thế cát sông bằng cát nghiền làmột vấn đề bắt buộc do sự khan hiếm Cát nghiền (hay còn gọi là cát xay, cát nhân tạo, cát sảnxuất) được chế tạo bằng cách nghiền hoặc xay đá tới kích thước thích hợp, với đặc tính kỹthuật tốt như đồng nhất về hình dáng kích thước, không bị lẫn các tạp chất, độ nhám bề mặtcao giúp tăng độ kết dính của bê tông, ngoài ra, có thể xây dựng các nhà máy sản xuất cátnhân tạo ở khắp nơi, giảm giá thành vận chuyển nên nó được ưu tiên lựa chọn để dầnthay thế cát sông Trong thực tế đã có nhiều công trình lớn trên thế giới sử dụng vật liệu này.Nhật Bản chia sẻ đã dùng cát nhân tạo được 40 năm và hiện giờ rất hiếm công trình được xâybằng cát sông vì bị đánh thuế cao Tại Ấn Độ việc sử dụng cát nhân tạo không phải là giảipháp mới, công nghệ này đã được sử dụng gần 20 năm trước, năm 2002, cao tốc Mumbai -Pune 6 làn xe đầu tiên hoàn thành, sử dụng hoàn toàn cát nhân tạo Trong những năm gầnđây một số nước ở Trung Mỹ và Nam Phi với nguồn cát sa mạc (cát cồn) dồi dào đã sử dụngphối trộn với cát nghiền để thay thế cát tự nhiên trong xây dựng Ở Việt Nam cũng đã bắt đầu

sử dụng cát nghiền từ những năm đầu của tiên của thế kỷ 21 tại công trinh xây dựng nhà máythuỷ điện Sơn La [4]

Sử dụng nghiền được nghiền từ đá đã trở thành vấn đề tất yếu trên thế giới và ở Việt Nam,nhằm khắc phục tình trạng cát sông ngày càng khan hiếm đặc biệt là cát có mô đun thànhphần hạt đáp ứng yêu cầu chế tạo bê tông và bê tông cường độ cao trong xây dựng nói chung

và xây dựng công trình giao thông nói riêng Tuy nhiên, cát nghiền phải trải qua nhiều côngđoạn sàng, lọc, rửa, phối trộn để có cấp phối thành phần hạt theo đúng tiêu chuẩn chophép mới có thể thay thế hoàn toàn cát sông, chính vì vậy mà công nghệ sản xuất cũng trởlên phức tạp, giá thành cũng tương đối cao, đây cũng chính là lý do

ĐBSCL ít nhà máy sản xuất cát nghiền đủ tiêu chuẩn.

Do đặc điểm điều kiện tự nhiên phía Nam nước ta thuộc vùng hạ lưu sông Mê Kong, cátsông ở đây có cỡ hạt nhỏ mô đun độ lớn dưới 2,24, không đủ tiêu chuẩn chế tạo bê tông chịulực Đồng bằng sông Cửu Long đang trong giai đoạn phát triển công nghiệp hóa, hiện đại hóa

Cơ sở hạ tầng ngày càng được hoàn thiện, đặc biệt là hệ thống giao thông vận tải, hàng loạtcác dự án giao thông trọng điểm đã và đang được triển khai: đường cao tốc Sài Gòn – TrungLương – Mỹ Thuận – Cần Thơ, đường cao tốc Long Thành – Dầu Giây – Phan Thiết, đườngcao tốc Bến Lức – Long Thành, cầu Phú Mỹ, cầu Sài Gòn 2, cầu Thủ Thiêm 2, cầu Mỹ Thuận

2 cùng với khối lượng công tác xây dựng khổng lồ cần một khối lượng lớn nguyên vậtliệu cung cấp cho công trình Để khắc phục tình trạng thiếu hụt nghiêm trọng nguồn cát vàngtrong xây dựng các dự án, hà thầu phối trộn cát sông hạt trung với cát nghiền thô sản xuấttheo công nghệ sàng ướt để loại bỏ bớt bụi đá (tên địa phương gọi là đá Mi rửa) với tỉ lệ thíchhợp để tạo thành cát hỗn hợp có đủ thành phần hạt và ttính chất cơ lý đáp ứng công tác chếtạo bê tông [1] Việc phối trộn cát mịn với cát nghiền thay thế cốt liệu nhỏ dùng chế tạo bêtông chỉ có ở Việt Nam, khác với các nước trên thế giới hoặc sử dụng hoàn toàn cát nghiền,hoặc trộn cát nghiền với cát vàng hay trộn cát nghiền với cát sa mạc

Cát hỗn hợp phối trộn cát mịn với cát nghiền có đặc tính vật liệu khác với cát vàng tự nhiên

về độ rỗng, độ nhám bề mặt, độ hút nước, hàm lượng bột, thành phần hóa học của đá gốc sảnxuất cát nghiền [4] [93] , các thay đổi này ảnh hưởng đến các đặc tính của bê tông như độsụt, cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo, mô đun đàn hồi, biến dạng co ngót .[110] [93]

Đã có nhiều nghiên cứu và công bố khoa học trên thế giới về các thuộc tính bê tông dùng cátnghiền Tuy nhiên, những nghiên cứu về bê tông sử dụng cát mịn trộn cát nghiền như ởĐBSCL thì rất hạn chế

Phần lớn các nghiên cứu ở Việt Nam được tiến hành bởi các công ty sản xuất vật liệu vàtrong các dự án xây dựng với các kết luận chủ yếu dựa vào cường độ chịu nén Tuy nhiên,còn thiếu thông tin về ảnh hưởng của tính chất vật liệu cát hỗn hợp đến tính năng cơ học, đặctrưng biến dạng co ngót và ảnh hưởng của biến dạng co ngót đến biến dạng dài hạn của kếtcấu bê tông Ngoài ra cũng có một số các bài báo khoa học nghiên cứu về cát mịn trộn đá Mi

đã được công, nhưng mới chỉ dừng lại ở mức độ nghiên cứu độc lập với số lượng mẫu nhỏ.Biến dạng co ngót là một đặc tính quan trọng của bê tông, nó gây ra biến dạng cho kết cấu

Ở tuổi sớm ứng suất – biến dạng có thể dẫn đến hình thành vết nứt, làm giảm tính thẩm mỹcũng như sự toàn vẹn của cấu trúc kết cấu, theo thời gian co ngót khô dẫn đến mất mát dựứng lực, giảm độ độ vồng/gia tăng độ võng cho kết cấu, làm thay đổi ứng suất đối với cáckết cấu siêu tĩnh

Trong công tác thiết kế và thi công cầu tại Việt Nam, các tiêu chuẩn đang áp dụng đều nêu

rõ việc cần thiết phải tính toán biến dạng co ngót của bê tông Tiêu chuẩn thiết kế cầu

TCVN 11823 [34] quy định thì khi không có số liệu chính xác hơn, hệ số co ngót có thể giảthiết là 0,0002 sau 28 ngày và 0,0005 sau một năm co ngót khô Khi không có sẵn số liệu vềthiết kế cấp phối, việc xác định co ngót từ biến có thể dùng các quy định sau theo Điều5.4.2.3.3, tiêu chuẩn CEB – FIP model code [70] hoặc ACI 318-19 [41]; Cầu thi công theophương pháp phân đoạn (đúc hẫng, đúc đẩy) phải tính một cách chính xác hơn bao gồm việcxem xét đến các tác động của: Vật liệu cụ thể, các kích thước kết cấu, điều kiện công trường,phương pháp thi công.

Vật liệu cát mịn phối trộn cát nghiền có thể coi là một loại vật liệu mới thay thế cát vàngtrong chế tạo bê tông được phát hiện do điều kiện địa lý đặc biệt của vùng ĐBSCL nước ta.Mặc dù được sử dụng phổ biến để chế tạo bê tông trong xây dựng cầu, nhưng chưa có tiêuchuẩn hay quy định riêng cho loại vật liệu này

Trên cơ sở phân tích những yêu cầu cần thiết ở trên, những kết quả nghiên cứu trong

và ngoài nước, căn cứ vào tình hình thực tế phát sinh các ảnh hưởng của biến dạng congót trong các công trình cầu tại ĐBSCL , nội dung nghiên cứu của đề tài được lựa

chọn là: “Nghiên cứu đặc trưng co ngót của bê tông có sử dụng cát mịn phối trộn cát

nghiền từ đá trong xây dựng cầu”.

2 Mục tiêu, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu của luận án

Mục tiêu của luận án

Bằng thực nghiệm đánh giá sự phù hợp của việc sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền đểchế tạo bê tông cấp cường độ C40 áp dụng cho xây dựng cầu Xây dựng mối quan hệ giữacác tính chất của cát hỗn hợp như tỉ lệ trộn, hàm lượng bột đá, đá gốc sản xuất cát nghiền đến các tính năng cơ học của bê tông

Tìm hiểu các phương pháp nghiên cứu biến dạng co ngót của các nước tiên tiến trên thếgiới, thực nghiệm đo đạc biến dạng co ngót của bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền,xây dựng phương trình dự báo biến dạng co ngót theo các tiêu chuẩn áp dụng trong xây dựngcầu tại Việt Nam, xét đến các hệ số ảnh hưởng do tính chất của cát hỗn hợp

Thực nghiệm nghiên cứu độ võng của dầm BTCT do biến dạng co ngót sinh ra vàbước đầu vận dụng vào trường hợp đánh giá sự phát triển biến dạng dài hạn của kết cầu dầmcầu dạng Super T cáp căng trước với các đặc trưng co ngót tương ứng khi dùng cát hỗn hợp

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án

Đối tượng nghiên cứu: nghiên cứu vật liệu cát mịn phối trộn cát nghiền và một số tínhnăng cơ học, biến dạng co ngót của bê tông cấp C40 có sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền.Phạm vi nghiên cứu: xác định một số tính năng cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo,cường độ ép chẻ mô đun đàn hồi và biến dạng co ngót trên các mẫu bê tông có thay đổi tỉ lệtrộn cát nghiền/cát mịn, thay đổi hàm lượng bột đá trong cát nghiền, sử dụng cát

nghiền sản xuất từ các đá gốc khác nhau, sử dụng cát vàng sông Lô đối chứng, các thí nghiệmđược thực hiện theo tiêu chuẩn ASTM C33 [50] và ASTM C157 [46] Ngoài ra luận án cũngnghiên cứu các mẫu có cùng cấp phối tương tự nhưng bảo dưỡng trong điều kiện phi tiêuchuẩn để xét đến việc thi công thực tế Luận án cũng nghiên cứu ảnh hưởng của co ngót đếnbiến dạng dài hạn của dầm BTCT thông qua việc đo độ võng của 03 dầm BTCT có tiết diện80x12x1500(mm) do biến dạng co ngót gây ra (thí nghiệm trong phòng) và theo dõi sự pháttriển độ vồng của 08 phiến dầm Super T được sản xuất tại nhà máy bê tông Châu Thới 620(quan trắc tại hiện trường).

3 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với nghiên cứu thực nghiệm Đầu tiên là tìm hiểu các nghiêncứu trên thế giới và Việt Nam về vật liệu cát mịn phối trộn cát nghiền, bê tông sử dụng cátmịn phối trộn cát nghiền Tổng hợp các lý thuyết về co ngót như định nghĩa, phương phápxác định, các tiêu chuẩn kỹ thuật liên quan và các yếu tố ảnh hưởng đến co ngót Từ đó, xácđịnh các yếu tố quan trọng nhất liên quan đến đề tài và lên kế hoạch thí nghiệm, chế tạo mẫuthí nghiệm nhằm xác định co ngót của bê tông nghiên cứu trên cơ sở sử dụng cát hỗn hợp

Từ kết quả thực nghiệm sẽ tổng kết phân tích để tìm ra các mối liên quan khi thay đổi cácthông số thực nghiệm, xây dựng phương trình toán học nhằm xác định co ngót của bê tông

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học: Luận án đã nghiên cứu và cung cấp một bộ số liệu về tính năng cơ học,biến dạng co ngót của bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền và ảnh hưởng của co ngótđến biến dạng dài hạn của dầm BTCT Luận án đã xây dựng được các phương trình quan hệgiữa tính chất của vật liệu với các tính năng cơ học của bê tông, xây dựng được công thức

dự báo biến dạng co ngót theo thời gian từ kết quả thực nghiệm theo các tiêu chuẩn hiện hành.Các công thức được thiết lập phản ánh ảnh hưởng các đặc tính của vật liệu là tỉ lệ trộn cátmịn/cát nghiền và hàm lượng bột đá đến các tính năng cơ học và đặc trưng co ngót của bêtông Bên cạnh đó, luận án cũng xây dựng được phương pháp tính biến dạng dài hạn của dầmBTCT từ kết quả thực nghiệm đo độ võng của dầm, phân tích ảnh hưởng của biến dạng dàihạn và quá trình thi công đến sự phát triển độ vồng của dầm dự ứng lực căng trước Super T

Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả này sẽ góp phần cung cấp bộ số liệu về vật liệu cát mịnphối trộn cát nghiền, các tính năng cơ học và biến dạng co ngót của bê tông sử dụng cát mịnphối trộn cát nghiền có cấp cường độ C40, nhằm đáp ứng yêu cầu cấp bách cho việc tính toánthiết kế và thi công cầu tại ĐBSCL - nơi vật liệu này đang được sử dụng rộng rãi Từ đó, chophép hạn chế các vết nứt trên kết cấu bê tông cốt thép và giảm độ võng của kết cấu nhịpdầm BTCT dự ứng lực

5 Nội dung cấu trúc của luận án bao gồm

Nội dung của luận án gồm 4 chương 134 trang 109 hình vẽ và 30 bảng biểu với cấu

Chương 2 – Cơ sở lý thuyết nghiên cứu biến dạng co ngót của bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền từ đá

Chương hai trình bày khái quát về biến dạng co ngót của bê tông, các yếu tố chung và cácyếu tố liên quan đến thuộc tính của vật liệu cát mịn phối trộn cát nghiền ảnh hưởng đến biếndạng co ngót của bê tông Phân tích các công thức dự báo biến dạng co ngót và phương phápnghiên cứu trên thế giới và Việt Nam Từ đó, đề xuất phương pháp thực nghiệm cũng như dựkiến cơ sở xây dựng các công thức từ số liệu thực nghiệm, phù hợp với hệ thống tiêu chuẩnthiết kế cầu ở Việt Nam

Chương 3 - Nghiên cứu thực nghiệm và phân tích, đánh giá ảnh hưởng của tính chất vật liệu cát mịn phối trộn cát nghiền từ đá đến các tính năng cơ học và biến dạng co ngót của bê tông

Chương ba trình bày kết quả khảo sát, thí nghiệm cấp phối thành phần hạt và các tính chất

cơ lý của một số mỏ cát mịn và cát nghiền có chất lượng tốt, trữ lượng lớn đang cung cấp chocác công trình xây dựng cầu trọng điểm tại ĐBSCL Thực nghiệm xác định các tỉ lệ phối trộncát nghiền với cát mịn để tạo ra cát hỗn hợp có đường cong cấp phối nằm trong giới hạn theotiêu chuẩn, xác định cấp phối tối ưu theo lý thuyết Fuller

Trình bày nội dung và kết quả thực nghiệm xác định các tính năng cơ học của bê tông có

sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền Phân tích các ảnh hưởng của các tính chất vật liệu cáthỗn hợp đến tính năng cơ học của bê tông

Xây dựng phương trình quan hệ giữa tính chất vật liệu cát mịn phối trộn cát nghiền với cáctính năng cơ học của bê tông

Xây dựng chương trình thí nghiệm, buồng khí hậu, thí nghiệm co ngót các mẫu bê tông có

sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền

Trên cơ sở các số liệu được rút ra từ kết quả đo biến dạng co ngót bê tông, phân tích đặctrưng biến dạng co ngót, ảnh hưởng của các tính chất vật liệu gồm tỉ lệ trộn cát nghiền/cátmịn, hàm lượng bột đá, đá gốc sản xuất cát nghiền đến biến dạng co ngót của bê tông; so sánhvới các giá trị tính toán theo các tiêu chuẩn áp dụng cho thiết kế cầu tại Việt Nam; so sánh vớibiến dạng co ngót của bê tông sử dụng cát vàng sông Lô đối chứng; phân tích ảnh hưởng củaứng suất do co ngót đến sự làm việc của kết cấu bê tông; xây dựng công thức dự báo biếndạng co ngót của bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát

nghiền theo thời gian theo các tiêu chuẩn.

Chương 4 - Phân tích ảnh hưởng của co ngót đến biến dạng dài hạn của dầm bê tông cốt thép

Chương bốn trình bày mô hình và kết quả nghiên cứu thực nghiệm đo độ võng của dầmBTCT do biến dạng co ngót; xây dựng mối quan hệ giữa ứng suất, độ võng với biến dạng congót; giữa mô đun đàn hồi có hiệu, với biến dạng co ngót và độ võng của dầm bê tông, sosánh kết quả đo với giá trị tính toán theo các tiêu chuẩn và các nghiên cứu trước; Áp dụng cáccông thức công thức thực nghiệm đã được xây dựng, tính toán phân tích ảnh hưởng của biếndạng dài hạn và quá trình thi công đến sự phát triển độ vồng/ độ võng của các dầm dự ứng lựccăng trước super T

Kết luận và kiến nghị: Trình bày những kết quả chính, những đóng góp mới của luận án,

hướng phát triển nghiên cứu và kiến nghị

Các công trình đã công bố của tác giả có liên quan đến đề tài luận án.

Tài liệu tham khảo

Các phụ lục

6 Những đóng góp mới của luận án

- Khảo sát 6 mỏ cát mịn và cát nghiền ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long Đã đưa

ra kết quả thí nghiệm thành phần hạt và các tính chất cơ lý của cát

- Thực nghiệm đo đạc các tính năng cơ học của Bê tông cấp C40 sử dụng cát mịn phốitrộn cát nghiền từ đá khi thay đổi tỉ lệ phối trộn, hàm lượng bột đá, đá gốc sản xuất cátnghiền

- Thực nghiệm đo đạc biến dạng co ngót của 67 tổ mẫu bê tông

- Xây dựng công thức dự báo biến dạng co ngót của Bê tông C40 theo Tiêu chuẩnACI209.2R và CEP/FIP2010 Trong đó sử dụng thuật toán PSO (tối ưu hóa bầy đàn) đểxác định các phương trình tính hệ số điều chỉnh   d theo các tham số biến độngcủa vật liệu cát trộn

- Nghiên cứu thực nghiệm xác định độ võng dài hạn của dầm bê tông cốt thép do biếndạng co ngót bê tông (dầm bê tông cốt thép có bê tông với cấp phối đã thí nghiệm vềcường độ và co ngót ở chương 3) Phân tích đánh giá kết quả đo

- Xây dựng công thức tính ứng suất và độ võng của dầm bê tông theo biến dạng congót, đồng thời xây dựng công thức tính mô đun đàn hồi có hiệu của bê tông sử dụngcát mịn phối trộn cát nghiền từ kết quả thực nghiệm

- Phân tích ảnh hưởng của biến dạng co ngót và trình tự thi công đến biến dạng dàihạn của dầm Bê tông dự ứng lực căng trước SuperT

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ BIẾN DẠNG CO NGÓT CỦA

BÊ TÔNG SỬ DỤNG CÁT MỊN PHỐI TRỘN CÁT NGHIỀN TỪ ĐÁ

1.1 Giới thiệu về vật liệu cát hỗn hợp phối trộn cát nghiền với cát mịn

Cát mịn (CM): Theo tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 [30] cát mịn là cát có mô đun độ lớn từ

0,7 – 2,0 và chỉ dùng cho vữa hoặc bê tông mác thấp hơn B25

Cát mịn ĐBSCL có mô đun độ lớn dao động từ 0,7 đến 2,24 [18] [9] nhỏ hơn yêu cầu giớihạn là 2,3 đến 3,1 theo tiêu chuẩn ASTM C33 [50] và AASHTO M6 [102] nên không phùhợp để chế tạo bê tông, các tính chất cơ lý khác như hàm lượng sét, hàm lượng tạp chất hữucơ, thì đều thỏa mãn 2 tiêu chuẩn trên Mỏ cát Tân Châu nằm ở huyện Tân Châu, tỉnh AnGiang sát biên giới Campuchia, cát có chất lượng tốt nhất [9]

[18] nhưng đường cong cấp phối hạt vẫn nằm ngoài vùng giới hạn theo tiêu chuẩn Hình1.1 và Hình 1.2 Cát mỏ Tân Châu đã và đang được sử dụng cho các công trình cầu lớn nhưcầu dây văng Bình Khánh, Phước Khánh trên cao tốc Bến Lức-Long Thành [1], cầu ThủThiêm 2, cầu Mỹ Thuận 2

Hình 1.1 Cát Tân Châu Hình 1.2 Biểu đồ thành phần hạt của cát Tân Châu

Cát nghiền (CN): hay còn được gọi là cát nhân tạo, cát sản xuất, cát xay được nghiền

hoặc xay từ đá gốc, tùy theo mục đích sử dụng là để thay thế hoàn toàn hay một phần cát vàng mà điều chỉnh chế độ nghiền để tạo ra thành phần hạt phù hợp

Hình 1.3 Cát nghiền Vũng Tàu Hình 1.4 Biểu đồ thành phần hạt của cát nghiềnCát nghiền ở ĐBSCL là cát nghiền thô có mô đun độ lớn hạt dao động từ 3,6 đến 4,2,đường cong cấp phối hạt thường nằm phía dưới đường giới hạn min theo tiêu chuẩn ASTMC39 [45] và AASHTO M6 [102] Hình 1.3 và Hình 1.4 Các nhà máy cát nghiền

tập trung nhiều ở khu vực Đông Nam bộ nơi có nhiều mỏ đá như tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu, BìnhDương, Đồng Nai [9].

Cát hỗn hợp: Cát mịn khai thác tự nhiên có mô đun độ lớn từ 1,6-1,8 được phối trộn với

cát nghiền thô tạo ra cát hỗn hợp, tùy thuộc độ lớn của cát tự nhiên và cát nghiền cũng như tỉ

lệ phối trộn 2 vật liệu này mà tạo ra cát hỗn hợp có thành phần hạt thay đổi Các nghiên cứu

và các dự án đang thực hiện [6,8,13,18] cho thấy tỉ lệ phối trộn giữa cát nghiền với cát mịndao động từ 70/30 đến 30/70 cho ra cấp phối cát tương đối phù hợp để chế tạo bê tông

Tính chất của bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền: Tính chất của bê tông

có sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền bị thay đổi so với bê tông sử dụng cát sông [4][93] do các đặc tính của cát nghiền như diện tích bề mặt, tỉ lệ hấp thụ nước và độ rỗng [93] [110] Khác với các hạt cát sông đã trải qua quá trình phong hóa, mài mòn tự nhiên, cáchạt cát nghiền có cấu tạo phức tạp hơn, tính chất của chúng phụ thuộc vào loại đá gốc,công nghệ nghiền, tốc độ, thời gian nghiền các tính chất của vật liệu này ảnh hưởng trựctiếp đến đặc tính cường độ và co ngót của bê tông

1.2 Các nghiên cứu về bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền trên thế giới

Việc thay thế cát sông bằng cát nghiền là một vấn đề bắt buộc do sự khan hiếm cát vàng làkhẳng định của tác giả V.Umamaheshwaran1 [109], một số nơi việc sử dụng cát nghiền thaythế cho cát sông tự nhiên đang dần trở nên thông dụng do đáp ứng được yêu cầu kinh tế vàbảo vệ môi trường theo đánh giá của Sanjay Mundra1 [100] và trong Báo Cáo tình hình sửdụng vật liệu tuyến cao tốc Bến Lức – Long Thành [1]

Cát nghiền được sản xuất từ việc nghiền hoặc xay đá nên thường chứa nhiều hạt góc cạnh,

có bề mặt bề mặt nhám hơn các hạt cát sông Michael L Leming (2008) [93], nên các đặc tínhvật lý của nó bị thay đổi phụ thuộc vào loại đá gốc, công nghệ nghiền, công nghệ sàng

Để cải thiện các đặc tính bất lợi của cát nghiền, trong kết quả nghiên cứu của mìnhJohansen và cộng sự [87] cho rằng cát nhân tạo có cấp phối gần đường cong Fuller có thểđược pha trộn với cát tự nhiên để giảm lỗ rỗng và cải thiện sự làm việc Các hỗn hợp này cónhu cầu sử dụng nước thấp hơn khi phần trăm cát nhân tạo trong hỗn hợp thấp nhưng nhucầu sử dụng nước tăng lên khi phần trăm cát nhân tạo tăng Nghiên cứu cũng đã kết luậnrằng, sự có mặt của các hạt bị nghiền sẽ giảm sự mất nước và làm tăng khả năng chịu cắt.Theo McKeagney [91] cho rằng khi xử lý trường hợp các hạt có góc cạnh có thể tích lỗ rỗnglớn, khả thi nhất là dùng các hạt mịn để lấp đầy các lỗ rỗng và ngăn cản sự mất nước, tác giảcũng báo cáo rằng một số loại cát nhân tạo có thể dẫn đến mất nước quá mức, bề mặt thô ráp,không làm việc được và cường độ thấp

Như phân tích ở trên thì việc sử dụng cát nghiền thay thế cát vàng là nhu cầu cần thiết

hiện nay, việc phối trộn cát nghiền với cát tự nhiên là hợp lý, đảm bảo và cải thiện các tínhchất cơ lý của vật liệu Cát khu vực ĐBSCL sử dụng phối trộn với cát nghiền để chế tạo bêtông trong xây dựng cầu là cát hạt trung có mô đun độ lớn dao động từ 1,5 đến 2,2, rất thíchhợp để điều chỉnh sự hạn chế của hạt thô trong cát nghiền và có nhiều lợi ích cho khả nănglàm việc của bê tông.

Các nghiên cứu trên thế giới chủ yếu về bê tông sử dụng 100% cát nghiền, hoặc cát nghiềntrộn cát vàng, cát nghiền trộn cát sa mạc, trong đó các nghiên cứu tập trung nhất là vấn đềcường độ, các công bố về bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền và biến dạng co ngótcủa bê tông sử dụng cát hỗn hợp còn rất hạn chế

Trên cơ sở tìm hiểu của tác giả về các nghiên cứu mang tính chất tương tự, kết quả rút ra

từ các nghiên cứu cho thấy tính chất của cát hỗn hợp ảnh hưởng đến đặc trưng cường độ vàbiến dạng co ngót của bê tông có thể chia làm 3 nhóm sau đấy:

1 Tỉ lệ phối trộn cát nghiền với cát sông/cát mịn,

2 Hàm lượng bột đá/hạt mịn có trong cát nghiền

3 Loại đá gốc để sản xuất cát nghiền

1.2.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn cát nghiền với cát sông đến tính năng cơ học và biến dạng co ngót của bê tông

Các nghiên cứu về bê tông sử dụng cát nghiền trộn cát sông cho thấy cường độ chịu nén,cường độ chịu kéo khi uốn, mô đun đàn hồi và biến dạng co ngót của bê tông phụ thuộc tỉ lệphối trộn giữa 2 loại vật liệu này, hàm lượng cát nghiền thay thế cát sông từ 50% đến 70%cho chất lượng bê tông tốt nhất Theo Altamashuddinkhan (2020) [61] nghiên cứu khi lầnlượt thay thế 0% đến 100% cát vàng bằng cát nghiền, kết quả là hàm lượng cát nghiền chiếm

từ 55% đến 100% trong cát hỗn hợp thì cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo khi uốncủa bê tông cao hơn các tỉ lệ phối trộn khác Hình 1.5, Hình

1.6 Tác giả Yajurved (2015) [112] nghiên cứu cường độ của bê tông dùng cát nghiền để thaythế cát tự nhiên theo tỷ lệ 0% đến 100% cho kết quả 60% cát nghiền thay thế cát sông đã làmtăng cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông so với tất cả các tỷ lệ khácHình 1.7 Hình 1.8; Theo tác giả Y Boopathi1 (2016) [84] nghiên cứu cát nghiền thay thế mộtphần cát sông tự nhiên bởi nhiều tỷ lệ từ 0% đến 80%, thì tỉ lệ thay thế tối ưu là cát nghiềnchiếm 60% mà không cần sử dụng bất kỳ phụ gia siêu dẻo nào Hình 1.9, cường độ chịu kéokhi uốn của mẫu có tỉ lệ cát nghiền chiếm 60% cũng cao hơn so với mẫu có tỉ lệ khác Trongkhi đó, nhóm tác giả R.Malathy2 (2012) [98] cho rằng tỉ lệ tối ưu là cát nghiền chiếm 70%,thấy thấp hơn 70% cát nghiền thì độ bền kéo uốn của bê tông tăng khi tỉ lệ phần trăm cátnghiền tăng, vượt quá 70% cát nghiền độ bền kéo uốn không thay đổi đáng kể, tỉ lệ trộn cátnghiền nhỏ hơn 70% thì mô đun đàn hồi tăng tỉ lệ thuận với hàm lượng cát nghiền Hình 1.10

do có ít hạt mịn trong đó, tỉ lệ trộn

lớn hơn 70% cát nghiền mô đun đàn hồi giảm đột ngột Hình 1.11; Theo AMZ Zimar (2018)[62] thì cường độ chịu nén của bê tông tăng khi tỉ lệ thay thế cát nghiền trong cát hỗn hợptăng và cường độ chịu nén của bê tông tăng xấp xỉ 10% khi cát nghiền được thay thế hoàntoàn cát sông Hình 1.12.

Hình 1.5 Biểu đồ cường độ chịu nén của

bê tông theo Altamashuddinkhan [61]

Hình 1.6 Biểu đồ cường độ kéo uốn của

bê tông theo Altamashuddinkhan [61]

Hình 1.7 Biểu đồ cường độ chịu nén của

bê tông theo Yajurved Reddy M [112]

Hình 1.8 Biểu đồ cường độ chịu kéo của

bê tông theo Yajurved Reddy M [112]

Hình 1.11 Biểu đồ cường độ chịu kéo

khi uốn theo M.Shanmugavadivu1

[98]

Hình 1.12 Biểu đồ cường độ chịu nén

theo AMZ Zimar [62]

Đa số các tác giả đều có nhận định cường độ bê tông sử dụng 100% cát nghiền cao hơnhoặc bằng cường độ bê tông sử dụng cát tự nhiên: Theo Euibae Lee (1997) [73] thì bê tôngdùng cát nghiền từ đá Vôi có cường độ nén và cường độ kéo uốn cao hơn hoặc bằng so với

bê tông sử dụng cát tự nhiên; Donza, (2002) cũng đã cho biết bê tông dùng cát nghiền từ đáGranite có cường độ nén và cường độ kéo uốn cao hơn so với bê tông sử dụng cát tự nhiên.Dr.S.Elavenil (2013) [71] trong nghiên cứu đã so sánh các tính chất vật liệu cũng như đặctrưng cơ học giữa cát nghiền với cát tự nhiên Nghiên cứu kết luận rằng, so với bê tông làm từcát tự nhiên, bê tông làm từ cát nghiền thường có cường độ uốn cao hơn, chống mài mòn tốthơn, khối lượng thể tích cao hơn và độ thấm thấp do các hạt mịn làm đầy các lỗ rỗng; TheoV.Umamaheshwaran1[109] cường độ nén của các hỗn hợp dùng cát nghiền cao hơn so vớihỗn hợp dùng cát sông trong tất cả các trường hợp Cường độ kéo uốn trung bình khoảng8,3% cường độ nén tại 28 ngày

Các nghiên cứu trộn cát nghiền với cát mịn sa mạc/cát cồn có độ mịn cao ở khu vực TrungĐông và Nam Mỹ

Cát cồn/cát sa mạc với các hạt có kích thước hạt khác nhau phụ thuộc vào khu vựckhai thác, kích thước chủ yếu có phạm vi kích cỡ 0,15-0,6mm [73] Mặc dù cát sa mạc khôngđáp ứng được giới hạn phân loại tiêu chuẩn của ASTM C33, nhưng kết hợp với cát nghiềnkhông có tác động tiêu cực đến hỗn hợp bê tông [60] Mô đun độ lớn của cát sa mạc khoảng1,77 tương đương với cát mịn ĐBSCL

Theo tác giả Euibae Lee (2016) [73] khi cát sa mạc chiếm 20% đến 40% thì cát hỗn hợp có

mô đun độ lớn tương ứng là 3,02 và 2,44 phù hợp theo tiêu chuẩn, bê tông sử dụng cát hỗnhợp chứa 20% cát sa mạc có cường độ chịu nén lớn nhất, cường độ giảm dần khi tỉ lệ cát samạc lần lượt chiếm 10%, 40% và 60%

Hình 1.13 Cường độ chịu nén bê tông [73]

HìHình 1.14 Độ bền kéo uốn của bê tông [73]Kết quả cường độ chịu kéo đạt được có xu hướng giống với kết quả cường độ chịu nénHình 1.13, Hình 1.14 Tính công tác của bê tông tăng lên tỉ lệ thuận với tăng hàm lượng cát

sa mạc và đạt giá trị lớn nhất khi cát sa mạc chiếm 50% đến 60%, vượt quá hàm lượng nàytính công tác của bê tông giảm đột ngột là nhận định của 2 nhóm nghiên cứu

Euibae Lee (2016) [73] và Al-Harthy (2006) [60].

Các nghiên cứu về biến dạng co ngót bê tông sử dụng cát nghiền trộn cát sông, theo kếtquả nghiên cứu của P.M.Shanmugavadivu1.a (2012) [98], co ngót khô của bê tông cát nghiềncao trong giai đoạn đầu và sẽ giảm vào giai đoạn cuối, co ngót khô của bê tông cát hỗnhợp chứa 70% cát nghiền + 30% cát sông cho giá trị nhỏ nhất Hình 1.15 Bê tông sử dụng cátnghiền trộn cát sa mạc, kết quả đo vết nứt do co ngót xảy ra trung bình ở hỗn hợp chứa 10%cát sa mạc, lớn nhất ở hỗn hợp chứa 20% cát sa mạc và giảm dần khi tăng tỉ lệ cát sa mạctrong hỗn hợp Euibae Lee, 2016 [73] Hình 1.16, ứng suất do co ngót sinh ra lớn nhất ở hỗnhợp chứa 20% cát sa mạc và ứng suất co ngót giảm khi tăng tỷ lệ cát sa mạc trong hỗn hợpHình 1.16b Ở kết quả so sánh, hầu như giá trị ứng suất co ngót khô đã vượt qua cường độchịu kéo khi vết nứt xảy ra, nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, thời gian bắt đầu xuất hiện vết nứtthực giảm khi tỷ lệ cát sa mạc trong cát hỗn hợp tăng lên Hình 1.16c

Hình.1.15 Biểu đồ co ngót khô của bê tông [98] Hình.1.16 Biểu đồ biến dạng co ngót của bê tông cát

nghiền trộn cát sa mạc [73]

Hình 1.16c Biểu đồ tốc độ tăng ứng suất [73] Hình 1.16b Biểu đồ thời gian xuất hiện vết nứt [73]

Độ co ngót khô đã được phát hiện thấy ít hơn trong bê tông cát sông so với bê tông cátnghiền là nhận định của V.Umamaheshwaran1 [109] và Michael L Leming (2008) [93].Ngoài ra, Michael L Leming cũng cho biết bê tông sử dụng cát nghiền có độ góc cạnh nhỏ cóbiến dạng co ngót nhỏ hơn so với bê tông sử dụng cát nghiền có độ góc cạnh lớn

1.2.2 Ảnh hưởng của hàm lượng bột đá đến đặc trưng cơ học và biến dạng co ngót của bê tông.

Một trong các vấn đề lớn được đặt ra khi sử dụng cát nghiền chế tạo bê tông là trong cátnghiền tồn tại một lượng lớn hạt có kích thước nhỏ hơn 0,075mm được gọi là bột đá, các hạtnày không chỉ ảnh hưởng tới tính chất cơ học mà còn ảnh hưởng lớn tới biến dạng co ngótcủa bê tông Để giảm số lượng hạt mịn có kích thước nhỏ hơn 0,075mm, cát sau khi nghiềnhoặc xay được tiến hành sàng ướt để rửa bớt các hạt mịn, bởi vì các hạt này nhỏ thường dínhvào các hạt lớn hơn.

Hạt mịn trong cát nhân tạo thường không có đất sét và bùn Hạt mịn trong cát nhân tạo nóichung có thể được cho phép có hàm lượng cao hơn mà không gây ra những ảnh hưởng cóhại McKeagney (1995) [91] dẫn theo [93]

Hàm lượng bột đá vừa đủ nó sẽ đóng vai trò là một chất độn và giúp lấp đầy các khoảngtrống giữa bột xi măng và các hạt cốt liệu Tahir Celik (1996) [92], điều này góp phần nângcao chất lượng của bê tông Tuy nhiên, hàm lượng bụi cao hơn trong cốt liệu làm tăng độ mịn

và tổng diện tích bề mặt, đòi hỏi nhiều nước hơn để làm ướt các hạt bề mặt một cách thíchhợp và để duy trì độ sụt, sự gia tăng hàm lượng nước trong hỗn hợp sẽ ảnh hưởng xấu đếnchất lượng của bê tông, giá trị co ngót cao hơn và nhạy hơn với nứt Amnon Katz (2006) [64]

Ở tuổi sớm trước 28 ngày, bột đá có nhiệm vụ làm đầy những khoảng trống, cường độ bêtông có thể giảm vì cần nhiều sản phẩm hydrat hóa để bao quanh các hạt bột đá, tốc độ giatăng cường độ chịu nén của bê tông có xu hướng chậm hơn với sự gia tăng hàm lượng bột

đá Sau 28 ngày tuổi cường độ chịu nén bê tông bị ảnh hưởng bởi hàm lượng bột đá rõ rànghơn với sự gia tăng hàm lượng bột đá Các cơ chế này có thể giải thích rằng: Một số hoạtđộng của bột đá trực tiếp tham gia vào phản ứng thủy hóa, các hạt bột đá phân phối đồng đềucác hạt của xi măng chưa phản ứng thủy hóa dễ dàng tiếp tục trong điều kiện thích hợpFenglan Li (2011) [76]

Hàm lượng hạt mịn làm tăng cường độ bê tông đến một giới hạn thì cường độ sẽ giảm, bêtông sử dụng cát sông chứa 7% bột đá và bê tông sử dụng cát nghiền chứa 10% bột đá thìcường độ chịu nén cao nhất Hình 1.17 theo Ahmed (1989) [63], Tahir Celik (1996)

[92] cũng cho thấy với 10% hạt mịn trong cát nghiền cho cường độ chịu nén bê tông tăng lêntối đa Khi hàm lượng hạt mịn vượt quá giá trị 10%, lượng vữa trong bê tông tăng lên vàđiều này dẫn đến giảm cường độ chịu nén của bê tông Cường độ chịu kéo uốn tăng lên tối đatương ứng với 10% hàm lượng bột đá trong cát nghiền Khi hàm lượng bột vượt quá giá trịcủa 10% độ bền uốn giảm Hình 1.18 Theo Amnon Katz (2006) [64] cho rằng khi lượng bột

đá lớn, các hạt rất nhỏ có khuynh hướng dính vào bề mặt của các hạt lớn hơn và ngăn cản sựliên kết thích hợp giữa bột xi măng và cốt liệu Kết quả là sự hình thành một liên kết cốt liệuyếu dẫn đến việc nứt và làm yếu bê tông

Hình 1.17 Ảnh hưởng của % bột đá đến

cường độ chịu nén của bê tông (Ahmed

[63]).

Hình 1.18 Ảnh hưởng của hàm lượng bột đá đến cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo khi

uốn của bê tông (Tahir C) [92]

Hàm lượng bột đá cũng ảnh hưởng đến độ sụt của bê tông, nhu cầu nước tăng lên nhanhchóng khi có quá 5% hạt mịn đối với tự nhiên và 15% hạt mịn đối với cát nghiền Ahmed(1989) [63] (dẫn theo Nam-Shik), bê tông có cùng độ sụt cường độ chịu nén giảm tuyến tínhvới tỉ lệ tăng của bột đá trong cốt liệu Ngược lại, bê tông cùng tỉ lệ N/XM cường độ chịu néngia tăng khi bụi trong cốt liệu tăng lên

Dukatz (1985) [72] và ZHOU Mingkai (2008) [114] thí nghiệm đều cho rằng khi hàmlượng hạt mịn từ 7% trở lên cường độ chịu nén của bê tông dùng cát nghiền bằng hoặc caohơn bê tông cát sông Còn theo Nam-Shik Ahn (2001) [94] đối với tỉ lệ nước xi măng cốđịnh, hầu hết các mẫu bê tông cát nghiền có cường độ chịu nén cao hơn mẫu cát sông

Ahmed (1989) [63] thí nghiệm đo co ngót khô ở 330 ngày tuổi cho thấy biến dạng co ngótcủa bê tông tăng tỉ lệ thuận với hàm lượng bột đá trong cát nghiền Hình 1.19 Hình 1.20,nghiên cứu của 1985 Dukatz [72] và Nam-Shik Ahn (2001) [94] cũng đồng ý với nhận địnhnày Hình 1.21 Theo Tahir Celik (1996) [92] co ngót khô của bê tông tăng lên khi hàm lượngbột đá tăng từ 0% đến 10% trong cát nghiền nhưng vượt quá giá trị này thì co ngót khô lạigiảm Hình 1.22 Bê tông sử dụng cát nghiền có hàm lượng bột đá cao lên đến 20% co ngótlớn hơn khoảng 10% so với bê tông dùng cát nghiền có hàm lượng bột đá bằng 0 theo Dukatz(1985) [72]

Hình 1.19 Ảnh hưởng của hàm lượng bột

đá đến co ngót khô [63]

Hình 1.20 Ảnh hưởng của loại cốt liệu

và hàm lượng bột đá trên N/XM [63]

Hình 1.21 Co ngót khi thay đổi hàm

lượng bột đá [94]

Hình 1.22 Ảnh hưởng của hàm lượng bột đá đến biến dạng co ngót [92]Theo Amnon Katz [64] Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng hạt mịn đến đặc tính của bêtông cho thấy hàm lượng hạt mịn cao có ảnh hưởng đến các tính chất của bê tông, cụ thể:Các hạt này có thể làm giảm khả năng thi công do diện tích bề mặt lớn cần một lượng lớnnước để làm ướt Điều này dẫn lượng nước cần thiết tăng lên để duy trì khả năng thi côngthích hợp, làm tăng hàm lượng xi măng cần thiết để duy trì độ bền, và kết quả là, giá trị congót cao hơn và nhạy hơn với nứt; Các hạt rất nhỏ có khuynh hướng dính vào bề mặt của cáchạt lớn hơn và ngăn cản sự liên kết thích hợp giữa bột xi măng và cốt liệu Kết quả là sựhình thành một liên kết kết cốt liệu yếu dẫn đến việc nứt và làm yếu bê tông; Kết quả chothấy, trong khi không có vết nứt nào được phát hiện trong hỗn hợp kiểm soát hàm lượng hạtmịn, thì các vết nứt khác nhau phát triển mạnh trong các hỗn hợp có chứa hạt mịn cao Cáchạt đất sét, nhỏ hơn vài micron, chịu sự thay đổi đáng kể thể tích khi chúng hấp thụ nước vàkhô sau đó Hình 1.23 Ngoài ra, việc gia tăng hàm lượng hạt mịn làm tăng rõ chiều caocarbonation Hình 1.24

Hình 1.23 Sự phát triển co ngót khô [64] Hình 1.24 Sự phát triển co ngót khô [64]

1.2.3 Ảnh hưởng của đá gốc sản xuất cát nghiền đến đặc trưng cơ học và co ngót của

bê tông

Theo Michael L Leming (2008) [93] với cùng một tỉ lệ nước/xi măng bê tông cát sông có

độ sụt lớn hơn bê tông cát nghiền Các loại cát nghiền khác nhau có độ sụt khác nhau Tỉ lệpha trộn cát nghiền và cát sông khác nhau thì độ sụt cũng khác nhau Tăng tỉ lệ

nước/xi măng thì cường độ của cả cát sông và cát nghiền đều giảm Cường độ bê tông cátsông cao hơn cường độ bê tông của cát nghiền Cường độ bê tông trộn cát sông với cátnghiền thay đổi theo tỉ lệ trộn trong cát hỗn hợp.

Theo Nam-Shik (2001) [94] đã nghiên cứu thực nghiệm và hướng dẫn sử dụng cốt liệumịn với hàm lượng cao trong bê tông xi măng Nghiên cứu được thực hiện với nhiều loại cátnghiền từ các loại đá gốc khác nhau, công nghệ nghiền và hàm lượng bột đá cũng khác nhau.Nghiên cứu này dựa trên thực trạng hàm lượng bụi trong đá xay thực tế là 10% đến 20%,trong khi tiêu chuẩn chỉ cho phép tối đa của ASTM C33 [50] là 7% Đối với cả tỷ lệ nước-ximăng cố định và độ sụt cố định, trọng lượng đơn vị của các mẫu cát nghiền cao hơn mẫu cát

tự nhiên vì hàm lượng cốt liệu cao hơn chứa đầy các lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu Đối với tỷ

lệ nước/xi măng cố định, hầu hết các mẫu bê tông cát nghiền có cường độ chịu nén cao hơnmẫu bê tông cát tự nhiên Hình 1.25 Đối với độ sụt cố định, cường độ chịu nén của mẫu bêtông cát tự nhiên cao hơn so với hầu hết các mẫu bê tông cát nghiền Khả năng chịu uốn củahầu hết các mẫu bê tông cát nghiền cao hơn so với mẫu bê tông cát tự nhiên cho cả tỷ lệ ximăng nước và cố định Hình 1.26

Cát nghiền từ các loại đá gốc khác nhau có đặc tính về diện tích bề mặt, tỉ lệ hấp thụ nước

và đặc biệt là thể tích lỗ rỗng cũng khác nhau, các đặc tính này ảnh hưởng trực tiếp đếnbiến dạng co ngót của bê tông

Các nghiên cứu đã cho thấy có sự chênh lệch đáng kể về thể tích lỗ rỗng giữa cát các loạicát nghiền sản xuất từ các loại đá gốc khác nhau và cát tự nhiên:

Hudson (1997) [83] báo cáo rằng hình dạng hạt và kết cấu bề mặt sẽ ảnh hưởng đến thểtích lỗ rỗng và tính chất ma sát của cát do đó ảnh hưởng tới tính chất bê tông Willis

(1967) [111] cho rằng hàm lượng lỗ rỗng là dấu hiệu dự đoán tốt nhất về nhu cầu sử dụngnước của bê tông.

Johansen (1991) [87], theo Michael L Leming (2008) [93] cho rằng cát nhân tạo có cấpphối gần đường cong Fuller có thể được pha trộn với cát tự nhiên để cải thiện sự làm việc vàgiảm thể tích lỗ rỗng Các hỗn hợp này có nhu cầu sử dụng nước thấp hơn khi phần trăm cátnghiền trong hỗn hợp thấp nhưng nhu cầu sử dụng nước tăng lên khi phần trăm cát nghiềntăng

McKeagney (1985) [91] (dẫn theo Michael L Leming (2008) [93] cho rằng khi xử lýtrường hợp các hạt có góc cạnh có thể tích lỗ rỗng lớn, khả thi nhất là dùng các hạt mịn để lấpđầy các lỗ rỗng và ngăn cản sự mất nước Một số loại cát nhân tạo có thể dẫn đến mất nướcquá mức, bề mặt thô ráp, không làm việc được và cường độ thấp

Lorenzen (1958), theo Michael L Leming (2008) [93] nhận thấy rằng cát tròn cạnh có giátrị dòng chảy cao hơn và nhu cầu nước thấp hơn Tuy nhiên, cường độ chịu nén của bê tôngchứa cát có góc cạnh đã được cải thiện, đặc biệt là khi chịu uốn

Gaynor (1983) [81], theo Michael L Leming (2008) [93] cho rằng cát nhân tạo hầu hết là

có độ góc cạnh và có thể tích lỗ rỗng, chỉ số thời gian cũng như nhu cầu nước cao hơn so vớicát tròn cạnh

Theo Michael L Leming (2008) [93] nếu áp dụng phương pháp đo độ rỗng theo ASTMC1252 thì cát tự nhiên từ Lillington có thể tích lỗ rỗng tiêu chuẩn thấp nhất (chỉ hơn 45%),cát nghiền có thể tích lỗ rỗng tiêu chuẩn cao nhất (gần 50%) Đây là sự phân bố khá rộng của

độ góc cạnh, ngay cả với thực tế là cát Lillington có độ góc cạnh tốt và có chứa mica, cũngnhư nhiều cát phù sa ở khu vực giữa Đại Tây Dương, phía đông của dãy núi Appalachia Tuynhiên nếu sử dụng phương pháp hình ảnh thì các hạt cát tự nhiên (Lillington) trong phạm vikích thước này có dạng từ hình khối đến tròn và hiếm khi có hình dạng bất thường Các hạtcát tự nhiên có thể tích lỗ rỗng thấp nhất 44,1% trong khi đó cát nghiền có độ rỗng cao nhấtlên đến 55,7%

Sự khác nhau về độ góc cạnh giữa các loại cát khác nhau có xu hướng tương tự nhau đốivới bất kỳ kích cỡ nào, gần như đều có cùng thể tích lỗ rỗng ở mỗi cỡ sàng

Nghiên cứu này đã chứng minh rằng hình dạng hạt của cốt liệu nhỏ đóng một vai trò quantrọng trong việc hình thành thể tích lỗ rỗng

Mô hình hồi quy được phát triển trong nghiên cứu này cho thấy các hạt cát có kích thướclớn hơn có biên dạng không đều sẽ có thể tích lỗ rỗng cao hơn Tương tự, mô hình đã chứngminh rằng cát có kích thước lớn hơn có hình dạng hình khối sẽ có thể tích lỗ rỗng thấp hơn.Mối quan hệ được thiết lập ở trên có thể cung cấp cho nhà sản xuất công cụ để giúp lựa chọnthiết bị và kỹ thuật nghiền để giảm thể tích lỗ rỗng

Theo Nam-Shik (2001) [94] đã thí nghiệm các mẫu bê tông làm từ cát sông và các loại cátnghiền khác nhau cho biến dạng co ngót khác nhau Hình 1.27, Hình 1.28.

Hình 1.27 Co ngót khô của bê tông với các

loại cát khác nhau, khi cố định tỉ lệ N/XM

[94]

Hình 1.28 Co ngót khô của bê tông vớicác loại cát nhân tạo khác nhau, khi cố

định độ sụt [94]

Hình 1.29 Co ngót khô của mẫu vữa, khi cố

định tỉ lệ N/X [94] Hình 1.30 Co ngót khô của mẫu vữa, khicố định tỉ lệ N/X [94]Trong đó mẫu bê tông làm từ cát nghiền đá Vôi có biến dạng nhỏ nhất do cát nghiền từ đáVôi nghiền và cốt liệu thô đá Vôi đều có tỉ lệ hấp thụ nước tương đối nhỏ, diện tích bề mặtnhỏ và đây được lý giải thích do tại sao các mẫu vật kết hợp loại hỗn hợp này có biến

dạng co ngót nhỏ hơn các loại vật liệu khác Còn đa số bê tông làm từ các loại cát nghiềnkhác đều có biến dạng co ngót lớn hơn biến dạng co ngót của mẫu bê tông cát sông Kết quảthí nghiệm co ngót khô trên các mẫu vữa cũng cho thấy biến dạng co ngót khô của các loạivữa được chế tạo từ các loại cát nghiền khác nhau thì biến dạng co ngót cũng khác nhau Hình1.29 và Hình 1.30.

Cát nghiền của các mỏ khác nhau thành phần cỡ hạt và thể tích lỗ rỗng cũng thay đổi, thểtích lỗ rỗng trong các mẫu cát tăng lên khi cỡ hạt giảm đi, nghĩa là các hạt có kích thước nhỏhơn thì có độ góc cạnh lớn hơn, thể tích lỗ rỗng của cát nghiền lớn hơn so với cát sông(41.1% với cát sông và 55.7% với cát nghiền lớn nhất) theo Michael L Leming (2008) [93].Cát nghiền từ các loại đá gốc khác nhau, công nghệ nghiền và hàm lượng bột đá cũng khácnhau, đá vôi có hàm lượng hạt mịn cao nhất lên tới 30%, các loại đá khác hầu hết từ 5% đến20%, đá thạch anh có hàm lượng bụi thấp nhất theo Nam-Shik Ahn (2001) [94] Diện tích bềmặt của cốt liệu sản xuất từ các loại đá gốc khác nhau có sự khác nhau tương đối lớn, cốt liệu

đá Vôi có diện tích bề mặt nhỏ hơn so với cốt liệu andesit do đó thể tích lỗ rỗng cũng thấphơn Wenyan Zhang (2013) [110]

Bê tông sử dụng cát nghiền có độ góc cạnh nhỏ có biến dạng co ngót nhỏ hơn so với bêtông sử dụng cát có độ góc cạnh lớn Michael L Leming (2008) [93], bê tông được chế tạo

từ cát nghiền có diện tích bề mặt nhỏ hơn được làm bằng cát đá Vôi co ngót khô nhỏ hơn sovới bê tông sử dụng cát tiêu chuẩn và cát nghiền từ đá Thạch anh và đá Granite theo WenyanZhang (2013) [110]

Độ co ngót khô đã được phát hiện thấy ít hơn trong bê tông cát sông so với bê tông cátnghiền là nhận định của đa số các tác giả Michael L Leming (2008) [93]; 2001 Nam- ShikAhn [94]; Ph.D Umamaheshwaran1 (2013) [110]

Nhu cầu nước là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến co ngót Để giảm co ngót khô thì cần sửdụng phụ gia hóa học để giảm nước Nam-Shik Ahn (2001) [94]

1.3 Các nghiên cứu cường độ và biến dạng co ngót của bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền ở Việt Nam

Theo GS.TSKH Nguyễn Thúc Tuyên, cát nghiền đã được đưa vào sử dụng ở Việt Nam từnhững năm đầu của thế kỷ 21 tại công trình xây dựng nhà máy thủy điện Sơn La, cát nghiềnđược sản xuất ở mỏ đá cạnh công trình thủy điện Sơn La, đá gốc sản xuất cát nghiền từ đáGranite, còn cát tự nhiên (cát sông) khai thác ở Kỳ Sơn, Hòa Bình (cách công trường 70-80km, vận chuyển bằng đường thủy) dùng để pha trộn với cát nghiền Theo kết quả nghiêncứu của tác giả TS.Nguyễn Quang Cung (2004) [4] thì cát nghiền có thể thay thế hoàn toànhoặc một phần cát tự nhiên trong bê tông Đa số cát nghiền có thành phần và tính chất khácvới cát tự nhiên, vì vậy để có thể thay thế được cát tự nhiên,

đảm bảo được các tính chất công nghệ của bê tông cũng như ổn định lâu dài chất lượng côngtrình, cần có sự nghiên cứu công phu, khoa học từ nguồn đá gốc đến công nghệ sản xuất vàcác giải pháp kỹ thuật, công nghệ trong thi công.

Trong hệ thống tiêu chuẩn Việt Nam cũng đã ban hành 2 tiêu chuẩn liên quan đến cátnghiền gồm, tiêu chuẩn TCVN9502:2012 [31] Cát nghiền cho bê tông và vữa; tiêu chuẩnTCVN 9382:2012 [32] Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông sử dụng cát nghiền

Theo GS.TS Phạm Duy Hữu [9] thì ở ĐBSCL nguồn cung cấp cát chính chỉ có mỏ cát TânChâu Khu vực miền Đông Nam Bộ nhiều mỏ đá có trữ lượng lớn và chất lượng rất tốt, miềnTây Nam Bộ hầu như không có mỏ đá Nhìn chung các loại vật liệu thiên nhiên tại khu vựcNam Bộ là phù hợp với các tiêu chuẩn phát triển các loại bê tông chất lượng cao và bê tôngcát cho các công trình xây dựng và xây dựng GTVT

Về bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền, đã có một số các nghiên cứu được công

bố, trong các dự án xây dựng cũng tiến hành các thí nghiệm về vật liệu nhưng không công bốrộng rãi Các nghiên cứu đã cung cấp các dữ liệu thông tin về tình hình sử dụng cát ở ĐBSCL

để chế tạo bê tông, thực nghiệm xác định ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn cát nghiền (đá mi)/cátmịn, hàm lượng bột đá đến cường độ bê tông, nghiên cứu về biến dạng co ngót của bê tông

sử dụng vật liệu này còn rất ít

Tác giả Lê Văn Quang (2012) [18] Trong báo cáo tại Hội thảo cát mịn vùng đồng bằngsông năm 2012 đã công bố nghiên cứu về trữ lượng một số mỏ cát lớn ở ĐBSCL sử dụngtrong xây dựng cũng như tính chất cơ lý của các mỏ cát này Theo tác giả thì các mỏ cátĐBSCL chủ yếu là cát mịn có mô đun độ lớn dao động từ 0,7 đến 2,24, mỏ cát Tân Châu tỉnh

An Giang có chất lượng tốt nhất mô đun hạt là 1,51 đến 2,24 trữ lượng lớn khoảng

102.000 triệu m3, sau đó đến mỏ cát Hồng Ngự của Đồng Tháp là 1,28 đến 1,56 trữ lượngkhoảng 196.000 triệu m3, các mỏ cát càng nằm về phía hạ lưu thì độ mịn càng cao

Kết quả thực nghiệm với cát hỗn hợp trộn cát mịn/cát nghiền theo các tỉ lệ 25/75, 45/55,65/35, 85/25 kết quả như Hình 1.31, Hình 1.32:

Nghiên cứu kết luận bê tông sử dụng cốt liệu cát mịn trộn đá Mi có thể chế tạo cấp bê tông

có cường độ chịu nén tới 40MPa, tỉ lệ phối trộn cát mịn/cát nghiền là 45/55 thì cấp phối hạtgần như nằm hoàn toàn trong giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn Việt Nam Từ đó tạo ratrong bê tông độ chặt sít cao nhất, giúp tăng cường độ bê tông Co ngót sau 14 ngày của mẫu

bê tông cát mịn trộn đá mi là 0,282mm/m lớn hơn so với mẫu bê tông thông thường là0,274mm/m

Tác giả Vũ Quốc Vương (2010) [28] đã nghiên cứu một số cấp phối và các tính chất chủyếu của bê tông tự đầm dùng cát nghiền có chứa bột đá Thời gian từ 0 đến 14 ngày tuổi, bêtông có tỉ lệ pha trộn 24% bột đá cho kết quả biến dạng co ngót là nhỏ nhất sau đến tỉ lệ 12%bột đá, tỉ lệ pha trộn 18% bột đá gần với bê tông 0% bột đá Nhưng sau 28 ngày, bê tôngkhông trộn bột đá có giá trị co ngót là nhỏ nhất, và co ngót tăng khi hàm lượng bột đá tăngHình 1.33

Hình.1.33 Ảnh hưởng của bột đá đến

co ngót của bê tông tự đầm [28] Hình 1.34 Biểu đồ cường độ bê tông khi trộn các tỉ lệ khác nhau giữa CN/CM [27]Tác giả Phạm Thế Hiệp (2014) [11] trong Luận văn cao học đã Thực nghiệm sử dụng đánghiền làm cốt liệu mịn trong sản xuất bê tông tại công ty VLXD 1828 Kết luận hoàn toàn cóthể sử dụng cát nghiền làm cốt liệu mịn thay thế cát sông trong bê tông Bê tông cát nghiền cócường độ chịu nén cao hơn bê tông sử dụng cát sông khi sử dụng cùng lượng xi măng vớicấp bê tông C30, 3 ngày và 7 ngày cường độ bê tông cát sông tăng nhanh hơn bê tông cátnghiền, nhưng 28 ngày cường độ cát nghiền cao hơn 20% bê tông cát sông

Tác giả Trần Đình Nguyễn Vũ [27] đã nghiên cứu “Giải pháp thay thế cát chất lượng thấpbằng đá mi” cho thấy tỉ lệ trộn đá mi tối ưu để tăng Mác bê tông là khoảng 60% đá mi và40% cát mịn Các cấp phối đều duy trì độ sụt tốt Hình 1.34

Tác giả Nguyễn Đức Trọng [23] – trong Luận án Tiến sĩ 2012 đã “Nghiên cứu sử dụng hỗnhợp cát xay – cát sông khu vực Đông Nam Bộ làm mặt đường bê tông xi măng trong xâydựng đường ô tô” Nghiên cứu với các cấp bê tông C20 đến C36 áp dụng cho xây dựng mặtđường bê tông xi măng Kết quả cho thấy khi lượng cát xay trong hỗn hợp cát chiếm từ 50%

÷ 60% cho thành phần hạt phù hợp với tiêu chuẩn ASTM D1073-16 [53]

và quyết định số 1951/QĐ-BGTVT ngày 17/8/2012 của Bộ Giao Thông Vận Tải, Việt Nam.

Kết quả xây dựng được phương trình hồi quy xác định cường độ chịu nén và cường độchịu kéo khi uốn của bê tông:

Nghiên cứu cũng cho thấy, hỗn hợp bê tông không có hạt mịn (kích thước <0,14mm) và tỉ

lệ hạt mịn lớn hơn 10% đến 20% thì độ sụt giảm rõ rệt Tỉ lệ hạt mịn trong cát nghiền là5% thì độ sụt tốt nhất nhưng vẫn thấp hơn cát hạt to 8%

Hàm lượng hạt mịn 5 đến 10% cho cường độ nén, kéo uốn, mô đun đàn hồi đạt giá trị tốtnhất, hàm lượng hạt mịn 0%, lớn hơn 10 đến 20% cường độ bê tông giảm đáng kể

Tăng tỉ lệ hạt mịn trong cát nghiền co ngót bê tông tăng lên, với khoảng 5% hạt mịn congót tương tự như cát Đồng Nai Còn khi hạt mịn >10% thì co ngót tăng lên mạnh

Tại các dự án xây dựng cầu ở ĐBSCL sử dụng bê tông cát mịn phối trộn cát nghiền đã vàđang áp dụng cấp cường độ C30 cho kết cấu móng, mố, trụ, cấp C40 cho kết cấu nhịp bê tông

đổ tại chỗ, cấp C50 cho các hạng mục đặc biệt như trụ tháp của cầu dây văng

Ngoài ra cũng đã có một số các nghiên cứu nổi bật về co ngót bê tông sử dụng cát vàngtheo điều kiện khí hậu Việt Nam được công bố

Tác giả Nguyễn Ngọc Bình [3] – Luận án tiến sĩ 2017 “Nghiên cứu biến dạng co ngót bêtông trong điều kiện tiêu chuẩn khí hậu Việt Nam”

Thí nghiệm co ngót bê tông theo tiêu chuẩn Việt Nam 3117:1993 với mẫu có kích thước70x70x280mm, nhiệt độ 27±2oC, độ ẩm 80±5%, ngâm trong nước 3 ngày sau 1 ngày tháomẫu, đọc số liệu 1, 3, 7, 14 ngày và 2 lần/tuần Đo độ co tối thiểu 120 ngày

Áp dụng ГОСТ 24544-81 [115] tiến hành xây dựng quan hệ biến dạng co ngót theo thờigian bằng biểu diễn quy luật hàm hyperbolic Từ đó phép xác định được biến dạng co ngóttới hạn và giá trị co ngót tại bất kỳ thời điểm nào từ khi kết thúc đổ bê tông

Tác giả Lê Văn Thưởng (1993) [22] đã nghiên cứu và bước đầu đề xuất các thông số vềbiến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện Việt Nam Đây là đề tài nghiên cứu cấp nhànước do viện Khoa học kỹ thuật Giao thông vận tải chủ trì Trong đề tài này, tác giả đã trìnhbày các khái niệm và nguyên nhân gây biến dạng co ngót của bê tông, những nhân tố ảnhhưởng tới co ngót Đề tài chủ yếu giới thiệu các công thức trong các tiêu chuẩn áp dụng xácđịnh biến dạng co ngót của bê tông.

Đầu những năm 2000, Viện Khoa học công nghệ xây dựng thuộc Bộ Xây dựng đã đúc mộtkhối bê tông 3×3×3m để nghiên cứu về ứng suất nhiệt kết hợp với đo đạc biến dạng co ngótcủa bê tông Số liệu nhận được cho thấy biến dạng co ngót của bê tông cao gấp 3 đến 4 lầnbiến dạng co ngót được lấy từ có số liệu công bố trên các tài liệu của nước ngoài

Tác giả Cao Duy Khôi (2012) [13] đã đặt ra vấn đề co ngắn đối với kết cấu cột trong côngtrình xây dựng cao tầng Tác giả xem xét hiện tượng co ngắn cột do các nguyên nhân tảitrọng tác dụng thẳng đứng, từ biến trong đó có nguyên nhân do co ngót Cụ thể, tác giả đã tiếnhành xem xét ảnh hưởng này trên kết cấu công trình Keang Nam, đây là tòa nhà siêu caotầng đầu tiên của Việt Nam được xây dựng Việc tính toán co ngắn cột có kể đến co ngót đãđược tác giả sử dụng các công thức của ACI 209.2R-08 [37], BS 8110 [68], Eurocode 2 [74].Với công trình Keang Nam, trong giai đoạn thiết kế sơ bộ, tác giả đã giả thiết sử dụng giá trị

co ngót 800.10-6 để tính toán Giá trị đo biến dạng co ngót thực tế của mẫu trên công trình thờiđiểm sau 1 năm thí nghiệm nhỏ hơn giá trị giả thiết (nhỏ hơn 50%) Dựa theo số liệu đo được,tác giả dự báo sau 5 năm, biến dạng co ngót sẽ đạt tới cực đại Kết quả đo đạc từ tháng10/2008 tới tháng 10/2009 cho thấy kết quả đo co ngắn cột khá sát với kết quả tính toán dựatrên số liệu thí nghiệm sau 1 năm

Tác giả Nguyễn Bá Thạch (2019) [21] tiến hành nghiên cứu thực nghiệm biến dạng congót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai với nhiệt độ 25 ± 2oC và độ ẩm 75 ±5%, thí nghiệm theo Tiêu chuẩn TCVN 3015:1993, kết quả nghiên cứu thời gian 21 ngày đầutiên sau khi đổ bê tông, biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu tự nhiên môitrường mùa khô của Gia Lai có giá trị cao gần 2 lần giá trị tương ứng trong

điều kiện khí hậu chuẩn tại Gia Lai, nghiên cứu cũng đã xác định được các hằng số dự báogiá trị cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi theo thời gian của bê tông thường và bê tông cốtsợi thép, đề xuất sử dụng công thức tính giá trị biến dạng co ngót của bê tông

cs(t) tại thời điểm t bất kỳ

Tác giả Trần Ngọc Long (2016) [14] tiến hành đo biến dạng co ngót tại phòng thí nghiệmTrường Đại học xây dựng với mẫu thí nghiệm được lưu trữ trong điều kiện nhiệt độ và độ

ẩm môi trường tự nhiên của phòng thí nghiệm Kết quả đo đạc biến dạng co