1. Khái niệm về co ngót bê tông

Khái niệm:

Co ngót là hiện tượng bê tông giảm thể tích khi khô cứng trong môi trường không khí.

Nguyên nhân:

Hiện tượng co ngót xảy ra chủ yếu do sự hao hụt lượng nước trong bê tông dưới tác động của bay hơi, cũng như sự thay đổi lý hóa trong quá trình thủy hóa xi măng.

Giá trị biến dạng:

Biến dạng tỉ đối do co ngót thường nằm trong khoảng (3 ÷ 5) × 10⁻⁴. Trong một số trường hợp, giá trị này có thể lớn hơn nếu bê tông được trộn với lượng nước và xi măng cao.

Hệ quả:

Khi bê tông co ngót bị cản trở hoặc co ngót không đồng đều, dễ xuất hiện các vết nứt bề mặt (thường gọi là nứt chân chim), ảnh hưởng đến thẩm mỹ và độ bền lâu dài của kết cấu.

Lưu ý:

Trong điều kiện môi trường có độ ẩm cao (lớn hơn 90%, trạng thái bão hòa nước), hiện tượng co ngót gần như không xảy ra.

Phân loại:

Theo  EUROCODE 2 biến dạng co ngót của bê tông là tổng hợp của biến dạng co ngót khô và biến dạng co ngót nội sinh.

• Biến dạng co ngót khô (ε_cd): Xảy ra khi nước trong bê tông bay hơi dần ra môi trường ngoài trong quá trình đông cứng.
• Biến dạng co ngót nội sinh (ε_ca): Phát triển ngay từ những ngày đầu sau khi đổ bê tông, chủ yếu do sự tiêu hao nước trong phản ứng thủy hóa xi măng.

Tổng biến dạng co ngót được tính theo công thức:

ε_cs = ε_cd + ε_ca

Trong đó:

• ε_cs: Tổng biến dạng co ngót

• ε_cd: Biến dạng co ngót khô

• ε_ca: Biến dạng co ngót nội sinh

2. Các yếu tố ảnh hưởng đến co ngót bê tông

• Cường độ bê tông (f_ck): Bê tông có cường độ cao thường có giá trị co ngót thấp hơn.

• Độ ẩm môi trường: Độ ẩm tương đối càng thấp, biến dạng co ngót khô càng lớn.

• Kích thước tiết diện cấu kiện (h₀): Kích thước tiết diện lớn làm giảm co ngót nhờ giảm tốc độ bay hơi nước.

• Thời gian bắt đầu co ngót (t_s): Thường lấy bằng thời điểm kết thúc bảo dưỡng.

• Thời gian phát triển co ngót (t): Càng lâu, biến dạng co ngót càng phát triển tiệm cận giá trị cuối cùng.

3. Hướng dẫn tính toán chi tiết theo Eurocode 2 (EN 1992-1-1)

3.1 Biến dạng co ngót khô ε_cd

Giá trị cuối cùng ε_cd,∞ được tính:

ε_cd,∞ = k_h × ε_cd,0

Trong đó:

• ε_cd,0: Giá trị danh nghĩa, tra từ Bảng 3.2 phụ thuộc vào cường độ bê tông và độ ẩm môi trường.

• k_h: Hệ số phụ thuộc kích thước tiết diện cấu kiện, tra từ Bảng 3.3.

Bảng 3.2 – Các giá trị danh nghĩa co ngót tự do khi khô ε_cd,0 (%)

Bảng 3.3 – Các giá trị k_h

Diễn tiến theo thời gian:

ε_cd(t) = β_ds(t, t_s) × k_h × ε_cd,0

Trong đó:

β_ds(t, t_s) = (t - t_s) / [(t - t_s) + 0.04 × (h₀)^3/2]

• t: Tuổi bê tông tại thời điểm xét (ngày)
• t_s: Tuổi bắt đầu co ngót khô (ngày)
• h₀: Kích thước tiết diện biểu kiến (mm)

3.2 Biến dạng co ngót nội sinh ε_ca

ε_ca(t) = β_as(t) × ε_ca(∞)

Trong đó:

• ε_ca(∞) = 2.5 × (f_ck - 10) × 10^-6
• β_as(t) = 1 - exp(-0.2 × √t)

3.3 Tổng biến dạng co ngót

ε_cs(t) = ε_cd(t) + ε_ca(t)

Ghi chú:

• Công thức ε_cd,0 lấy theo Phụ lục B.2 – EN 1992-1-1.
• Hệ số biến động giá trị ε_cd,0 khoảng ±30%.

Phụ lục B.2. Các phương trình cơ bản để xác định biến dạng co ngót khi khô ε_cd,0

Biến dạng co ngót khi khô ε_cd,0 được tính toán từ:

ε_cd,0 = 0.85 × (220 + 110α_ds1) × exp(−α_ds2 × f_cm / f_cm0) × 10⁻⁶ × β_RH   

β_RH = 1.55 × [1 − (RH / RH₀)³] 

Trong đó:

• f_cm: cường độ chịu nén trung bình (MPa)

f_cm0 = 10 MPa

• α_ds1: hệ số phụ thuộc vào dạng xi măng (xem mục 3.1.2 (6))

= 3 đối với xi măng loại S

= 4 đối với xi măng loại N

= 6 đối với xi măng loại R

• α_ds2: hệ số phụ thuộc vào dạng xi măng

= 0.13 đối với xi măng loại S

= 0.12 đối với xi măng loại N

= 0.11 đối với xi măng loại R

• RH: độ ẩm tương đối của môi trường xung quanh (%)

RH₀ = 100%

Ghi chú: exp(x) tương tự như e^x

4. Bảng tính biến dạng co ngót bê tông theo Eurocode 2

Để thuận tiện trong việc tính toán hệ số từ biến bê tông chính xác theo Phụ lục B – Eurocode 2 (EN 1992-1-1), bạn có thể sử dụng các công cụ hỗ trợ sau:

• Tool tính toán online: EurocodeApplied – Creep Shrinkage

• File EXCEL hỗ trợ tính toán hệ số từ biến và co ngót bê tông theo Eurocode 2: Tải về

CÁM ƠN QUÝ ĐỘC GIẢ ĐÃ QUAN TÂM VÀ THEO DÕI BÀI VIẾT CỦA VIETCONS.EDU.VN !

Các bạn có thể liên hệ trực tiếp Fanpage (https://www.facebook.com/VietConsEducation) của trung tâm để đặt câu hỏi. Chúng tôi sẽ giải đáp thêm cho bạn.

Quét mã QR