Nghiên cứu tính toán ảnh hởng của từ biến co ngót
trong kết cấu cầu khi sử dụng vật liệu bê tông
chất lợng cao có mác tới 80 MPa
TS. nguyễn ngọc long
Bộ môn Cầu hầm - ĐH GTVT
Tóm tắt: Bi báo giới thiệu về bê tông chất lợng cao v các tính toán trị số biến dạng
cuối cùng của co ngót v từ biến trong kết cấu cầu khi sử dụng bê tông chất lợng cao.
Summary: The article presents concrete of high performance and calculation of the final
straine factor of shinkage and creep in bridge structure when concrete of high performance is
used as the material.

I. đặt vấn đề
Theo định nghĩa của ACI (Viện nghiên cứu bê tông Mỹ), bê tông cờng độ cao là bê tông
có cờng độ nén vợt quá 6000 psi (41,4 MPa) trên khuôn hình trụ 15 x 30 cm (cờng độ nén
mẫu lập phơng sẽ là 41,4x1,2 = 50 MPa). Còn bê tông chất lợng cao ngoài cờng độ nén cao
còn có các tính chất khác tốt nữa nh mô đun đàn hồi lớn, độ chống thấm, độ bền cao. Nói
chung bê tông cờng độ cao thờng có các khả năng tốt về các mặt khác và có thể trở thành bê
tông chất lợng cao.
Bê tông chất lợng cao (BHP) đã đợc nghiên cứu và ứng dụng mạnh trên thế giới trong
những năm của thập kỷ 70 để xây dựng các công trình nhà cao ốc ở Mỹ cũng nh Châu Âu
nhằm làm giảm nhẹ kết cấu, tạo độ thanh mảnh về kiến trúc. Trong ngành cầu nó cũng đợc áp
dụng phổ biến từ cuối những năm 70 trở lại đây và ngày nay là một loại vật liệu không thể thiếu
nhất là đối với các công trình cầu lớn ở châu Âu và thế giới.
Tuy nhiên ở Việt Nam ta thì loại vật liệu này hầu nh cha đợc áp dụng mà mới chỉ ở
trong giai đoạn nghiên cứu, thử nghiệm.
Để đạt đợc cờng độ cao, trong bê tông ngoài các thành phần chính thông thờng (xi
măng, cát, đá và nớc) còn dùng phụ gia siêu dẻo hoặc dẻo cao và các phụ gia khoáng nghiền
mịn hoặc siêu mịn. Phụ gia siêu dẻo (hoặc dẻo cao) có tác dụng tăng độ dẻo của hỗn hợp bê

bởi:
3
2
nk
)R(275,0R =

Đối với trờng hợp 40 R
n
< 60 MPa, có thể áp dụng công thức thờng dùng là:
nk
R06,06,0R
+
=

Việc đạt đợc bê tông cờng độ cao đòi hỏi dùng vật liệu thích hợp (cốt liệu có chất lợng,
xi măng mác 42,5 (trớc đây là 55) hoặc cao hơn, thể hiện sự tơng hợp tốt với các phụ gia) và
thiết bị sản xuất chính xác, có khả năng vận hành tốt. Ngoài ra với các cờng độ cao (B70/B80)
luôn đòi hỏi dùng các phụ gia đặc biệt nh là muội Silíc.
2. Môđun biến dạng khác nhau
a. Môđun đn hồi chịu nén
Môđun đàn hồi chịu nén của bêtông chất lợng cao đợc xác định nh đối với bêtông thông
thờng có nghĩa là:
E
nj
= 11000.(R
nj
)
1/3
b. Môđun đn hồi chịu cắt
Môđun đàn hồi chịu cắt của bêtông chất lợng cao đợc lấy tuỳ theo thành phần vật liệu có

điểm của loại bêtông.
Nh vậy, đối với kết cấu khối lớn mà sự cứng hoá nhanh hơn, một phần quan trọng hơn của
co ngót nội sinh xảy ra ở tuổi ít ngày. Diễn biến của độ co ngót nội sinh sau 28 ngày đợc biểu
thị bởi một hàm số của thời gian:
- Đối với t < 28 ngày.
Nếu R
n
(t)/R
28
< 0,1, khi đó
re
(t,R
28
) = 0
Nếu R
n
(t)/R
28
0,1, khi đó
6
28
n
2828re
10x)2,0
R
)t(R
2,2)(20R()R,t(

=
Trong đó

Các công thức cho phép đánh giá độ co ngót khô nh sau:
Bêtông không chứa muội Silíc:
6
0
2
m
h2828
hm280
rd
10x
)tt(
r
4,81
]75)R046,0exp(72[x)R(K
),r,R,t,t(


+
+
=

Bêtông chứa muội Si líc:
6
0
2
m
h2828
hm280
rd
10x

s
rdre
rd
n1 +
+
=

trong đó: n = 15 khi 40 R
28
< 60 MPa; n = 9 khi 60 R
28
< 80 MPa;

s
- tỉ lệ phần trăm cốt thép dính bám.
2. Tính toán biến dạng do từ biến
A. Từ biến dới ứng suất cố định
Nếu tác dụng lên bêtông cha chịu tải ở tuổi t ngày một ứng suất và sau đó giữ không
đổi, có thể thấy rằng từ biến ở thời điểm đã cho tỉ lệ thuận với ứng suất , chừng nào ứng suất
đó vẫn thấp hơn khoảng 0,6R
28
. Ngoài ra từ biến có thể phân ra thành hai thành phần:
- Từ biến riêng xảy ra khi bê tông không trao đổi độ ẩm với môi trờng xung quanh, hiện
tợng này, về nguyên tắc độc lập với kích thớc của cấu kiện.
- Từ biến do khô là từ biến phụ thêm gắn với sự khô của bêtông trong khi chịu lực, nó phụ
thuộc vào kích thớc của kết cấu.
a. Từ biến riêng
Từ biến riêng xảy ra trong khoảng thời gian (t
1
, t) trong đó T

Đối với bêtông chứa muội Silíc:






+


=
)
R
)t(R
1,3exp(4,0tt
tt
x
E
x
)t(R
6,3
),E,R,t,t(
28
1
1
1
28
37,0
1
28281

phần có xét đến sự cản trở của cốt thép.
()
s
fdfp
0fl
n1
t,t
+
+
=

Hệ số n lấy nh đối với hệ số n trong co ngót tổng cộng.
B. Từ biến dới tác dụng của sự gia tăng ứng suất liên tiếp
Trong trờng hợp có sự liên tiếp gia tăng ứng suất (thờng xảy ra đối với kết cấu nhịp thi
công theo công nghệ đúc đẩy hay đúc hẫng, lắp hẫng), ngời ta có thể chấp nhận sự cộng tác
dụng của mỗi biến đổi ứng suất. Nh vậy từ biến ở thời điểm t đợc tính theo công thức:
()
()()
shmjj28j0
n
1i
fltf
,,,,tR,R,t,t,t =

=

Trong đó những biến đổi ứng suất
j