Bảo vệ cốt thép khỏi ăn mòn
Theo các Eurocode hiện hành, chiều dày tối thiểu của lớp bê tông bảo vệ (cnom) được quy định. Chiều dày của lớp bê tông này là khoảng cách nhỏ nhất từ bề mặt ngoài của cấu kiện bê tông cốt thép đến cốt thép đầu tiên. Đối với cấu kiện tuyến tính, đó là đai thép, còn đối với cấu kiện bề mặt, đó là cốt thép dọc phía dưới. Lớp bảo vệ danh nghĩa được xác định như sau: cnom = cmin + Δcdev
cmin là lớp bảo vệ tối thiểu theo quy định, giá trị của nó phụ thuộc vào điều kiện bám dính giữa bê tông và cốt thép, điều kiện môi trường, lớp phủ trên cốt thép, v.v. Δcdev là giá trị biểu thị sai lệch trong thi công. Tùy theo cấp độ tác động của cấu kiện bê tông cốt thép mà có các giá trị khác nhau của lớp bảo vệ danh nghĩa; thông thường nằm trong khoảng từ 2,5 cm đến 3,5 cm. Đối với móng, lấy là 5cm.
Ứng xử của vữa xi măng và bê tông khi gia nhiệt và làm nguội thường xuyên
Cường độ của bê tông tươi có thể được tăng nhanh bằng cách gia nhiệt dần bằng hơi nước hoặc giữ trong nước được đun nóng từ từ, rồi sau đó làm nguội nhẹ nhàng. Bằng cách này, sau một quy trình kéo dài một ngày, sẽ đạt được những cường độ mà theo phương pháp thông thường phải mất vài tuần mới có được. Mức độ tác dụng phụ thuộc vào xi măng và loại cốt liệu, trong khi với bê tông gầy đạt được kết quả tốt hơn nhiều so với bê tông giàu xi măng.
Trong trường hợp quá trình gia nhiệt và làm nguội diễn ra trong phạm vi rộng, trong cấu kiện bê tông sẽ xuất hiện ứng suất đáng kể nếu việc gia nhiệt và làm nguội được thực hiện nhanh. Trong trường hợp như vậy, đặc biệt khi lặp lại thường xuyên, cần tính đến sự xuất hiện của các vết nứt lan từ ngoài vào trong, ảnh hưởng đến các đặc tính cơ học của bê tông. Các loại xi măng khác nhau có ứng xử khác nhau, vì vậy để ứng dụng thực tế người ta khuyến nghị lựa chọn xi măng một cách cẩn thận.
Độ dẫn nhiệt của bê tông
Hệ số dẫn nhiệt của bê tông phụ thuộc vào tính chất của cốt liệu và xi măng, vào lượng xi măng, lượng nước trộn, độ ẩm của bê tông, cũng như mức nhiệt độ. Qua thí nghiệm với các tấm dày 10 cm và làm từ bê tông đã được sấy rất khô, hệ số dẫn nhiệt λ được xác định là 1,163 W/mK ở 10 oC, còn với các tấm bê tông đã ngâm trong nước thì lên đến 2,326 W/mK. Các tấm dày hơn cho hệ số dẫn nhiệt lớn hơn; giá trị lớn nhất là 2,38 W/mK.
Sự giãn nở của bê tông khi nóng
Sự giãn nở phụ thuộc nhiều vào cốt liệu, sau đó là độ ẩm của bê tông, và cả bản thân xi măng. Các giá trị giới hạn đã biết đến nay ở 0 đến 40 oC vào khoảng 6 đến 13*10-6 m/m cho mỗi độ.
Khả năng chịu tải lặp lại
1. Cường độ chịu nén khi mỏi. Khái niệm cường độ mỏi ở đây được dùng theo nghĩa chung; khi áp dụng kỹ thuật, cần luôn nêu rõ các dạng cường độ mỏi (nén, kéo, nén và kéo luân phiên, uốn, cắt, cắt thuần, uốn cong) cũng như chế độ tải trọng (chỉ tĩnh, chỉ chu kỳ, một phần tĩnh và một phần biến động).
Cường độ nén khi mỏi do tải trọng tĩnh: cần kỳ vọng rằng khả năng chịu tải lâu dài đạt ít nhất ¾ của cường độ xuất hiện khi thử nén thông thường.
Cường độ nén khi mỏi do tải trọng lặp lại (cường độ động cơ bản): cường độ nén động cơ bản của các cột bê tông có thành phần khác nhau, đặc biệt với lượng xi măng khác nhau và với cấp phối hạt khác nhau, cho thấy ít nhất bằng 0,5 cường độ của lăng trụ khi chịu tải thông thường đến phá hoại. Khi đó đã thực hiện 260 chu kỳ tải mỗi phút; tổng số chu kỳ dùng để xác định cường độ động cơ bản này là hai triệu. Khi tăng số chu kỳ mỗi phút (đã thử từ 10 đến 450 chu kỳ mỗi phút), số lần lặp lại dẫn đến phá hoại cũng tăng lên.
Độ bền nén khi mỏi do tác động đồng thời của tải trọng tĩnh và tải trọng chu kỳ: Khi bổ sung tải trọng tĩnh vào tải trọng chu kỳ, thì cùng với việc tăng tải trọng tĩnh, các giá trị biên độ của tải trọng chu kỳ vốn được lặp lại hai triệu lần đã giảm xuống. Ví dụ, hình 1 cho thấy biên độ của tải trọng chu kỳ S là:
- khi chịu tải tĩnh với σu = 6 kg/cm2 S = 109 kg/cm2
- khi tải trọng tĩnh đối với σu = 118 kg/cm2 S = 39 kg/cm2
- khi tải tĩnh đối với σu = 157 kg/cm2 S = 8 kg/cm2
Hình. 1
Hình 2
2. Cường độ uốn của bê tông khi mỏi. Các thí nghiệm trình bày trên hình 2 đối với các dầm được giữ ẩm liên tục cho thấy, dưới tải trọng động cơ bản, cường độ uốn khi mỏi là 28 kg/cm2, trong khi cường độ uốn thông thường là 53 kg/cm2, tương ứng với tỷ lệ 0,53.
Bê tông nhẹ
Bê tông nhẹ (bê tông có khối lượng riêng dưới 18 kN/m3) được tạo ra bằng cách sử dụng cốt liệu nhẹ, xốp như: đá bọt, xỉ lò cao, xỉ lò hơi; ngoài ra còn bằng cách sử dụng vữa từ cát tự nhiên hoặc cát nhân tạo và bột có phụ gia khi trộn vữa sẽ sinh khí (bê tông khí) hoặc gây tạo bọt trong vữa (bê tông bọt).
Bê tông nhẹ, trong số những ứng dụng khác, được dùng rất nhiều để sản xuất các khối xây tường và các tấm đá bọt cho tường và mái; ở trạng thái khô, nó dẫn nhiệt kém; độ bền ở mức trung bình, nhưng dễ điều chỉnh, nhờ đó có thể an tâm sản xuất các khối nhẹ cho tường chịu lực của các tòa nhà ở.
Bột nhôm được dùng làm tác nhân tạo khí trong bê tông khí. Tùy theo lượng phụ gia cũng như các điều kiện khác, sẽ thu được vật liệu có độ rỗng nhiều hoặc ít, với trọng lượng ở trạng thái khô khoảng 3 kN/m3 trở lên.
1. Khối lượng thể tích của bê tông nhẹ. Với đá bọt tự nhiên có thể bảo đảm các khối lượng thể tích – hiểu trong trạng thái sấy ở 105 oC – từ 7 kN/m3 trở lên, với cường độ nén 2 MPa. Khối lượng thể tích có thể dự kiến xấp xỉ bằng tổng của cốt liệu và xi măng ở trạng thái rời. Bê tông khí có khối lượng thể tích trên 8 kN/m3 về nguyên tắc không phù hợp về mặt kỹ thuật.
2. Độ bền nén của bê tông nhẹ. Đối với bê tông đổ rời, không cần biện pháp đặc biệt vẫn có thể đạt cường độ 8 MPa, còn với sỏi cuội thì thậm chí đến 12 MPa. Cần phải thường xuyên kiểm tra tính phù hợp. Bê tông rỗng (bê tông khí và bê tông bọt) chỉ thích hợp cho tường chịu lực sau khi đã đóng rắn dưới áp suất hơi. Với các nguyên liệu phù hợp có thể bảo đảm khối lượng thể tích 6 kN/m3 và cường độ nén 5 MPa.
3. Cường độ uốn của bê tông nhẹ. Tỷ lệ giữa cường độ uốn và cường độ nén trong phạm vi nhu cầu thực tế đã cho thấy là tương đối lớn, và khi cường độ tăng thì tỷ lệ này giảm.
4. Mức độ co ngót của bê tông nhẹ. Mức độ co ngót chủ yếu phụ thuộc vào độ đàn hồi của cốt liệu, cũng như lượng thành phần của xi măng đã đông cứng; độ co ngót của bê tông nhẹ lớn hơn độ co ngót của bê tông sỏi. Bê tông làm từ vụn gạch trong vòng một năm đã cho thấy tổng mức co ngót khoảng 0,65 mm/m. Các cấu kiện mới giao làm từ đá bọt tự nhiên, sau 14 m tháng đã co ngắn đi khoảng 0,8 mm/m. Các mẫu bê tông khí và bê tông bọt đông cứng trong không khí còn cho thấy mức co ngót lớn hơn nhiều, thậm chí trên 2 mm/m. Không nên quên rằng mọi loại bê tông khi bị làm ẩm bởi mưa và tuyết tan đều trương nở, và khi khô trở lại sau đó thì lại co ngót.
Hình 3
5. Hệ số dẫn nhiệt. Hệ số dẫn nhiệt giảm theo khối lượng thể tích, và trong các điều kiện khác không đổi thì càng nhỏ khi các lỗ rỗng không khí của nó càng nhỏ và phân bố càng đều. Đối với bê tông đổ khô trong không khí, giá trị là (λ = 0,4625 cho 9 kN/m3; λ = 0,58 – 0,7 cho 12 kN/m3; λ = 0,81 – 1,05 cho 16 kN/m3). Đối với bê tông khí khô trong không khí, số liệu được trình bày ở hình 3.
GHI CHÚ:
- 0,1 kcal/mhoC = 0,1163 W/mK
- 0,1 kg/dm3 = 100 kg/m3 = 1 kN/m3