Nứt bê tông giai đoạn sớm là một vấn đề được rất nhiều các kỹ sư, người tham gia trong lĩnh vực xây dựng, thi công kết cấu, thi công sànn bê tông quan tâm.
Bài viết này, dịch vụ mài sàn bê tông TKT cùng bạn tìm hiểu các nghiên cứu mới nhất về nứt bê tông gia đoạn sớm: bản chất, nguyên nhân, các nhân tố ảnh hưởng…
1. Giới thiệu vấn đề vết nứt bê tông giai đoạn sớm
Nứt là một sự cố thường gặp trong kết cấu bê tông trong điều kiện sử dụng thực tế. Trên thực tế, cấu trúc bê tông không có vết nứt là rất hiếm khi tìm thấy trong thế giới thực. Bê tông có thể bị nứt sớm tùy thuộc vào các yếu tố như:
- Thành phần hỗn hợp
- Môi trường tiếp xúc
- Tỷ lệ thủy hóa và điều kiện đóng rắn
Tìm hiểu kỹ nguyên nhân và hậu quả của nứt là điều cần thiết để lựa chọn các biện pháp thích hợp để giải quyết vấn đề nứt sớm ở bê tông.
Bài báo này sẽ giúp xác định:
- Các nguyên nhân chính
- Hậu quả của vết nứt tuổi sớm trong bê tông.
- Các biện pháp khắc phục hiệu quả để giảm hoặc loại bỏ vấn đề nứt tuổi sớm trong bê tông.
Các dạng nứt tuổi sớm khác nhau, các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành và phát triển của nứt tuổi sớm, nguyên nhân gây nứt tuổi sớm và mô hình hóa nứt tuổi sớm được thảo luận trong bài báo này.
Một số ví dụ về các vấn đề nứt tuổi sớm khác nhau của bê tông được tìm thấy trong các phần tử kết cấu khác nhau cũng được trình bày. Trên hết, một số khuyến nghị được đưa ra để giảm thiểu nứt tuổi sớm trong bê tông.
Hy vọng rằng thông tin được truyền đạt trong bài báo này sẽ có ích để cải thiện tuổi thọ của kết cấu bê tông. Các nhà nghiên cứu và thực hành bê tông có thể được hưởng lợi từ nội dung của bài báo này.
Từ khóa: bê tông, cơ chế vết nứt bê tông, đóng rắn, vết nứt bê tông giai đoạn sớm, cấp phối bê tông, thành phần bê tông
2. Khái quát chung về vết nứt bê tông giai đoạn sớm
2.1. Định nghĩa
Vết nứt tuổi sớm được định nghĩa là vết nứt thường phát triển trong vòng bảy ngày đầu tiên sau khi đổ bê tông; tuy nhiên 60 ngày có thể được coi là giới hạn tối đa đối với nứt tuổi sớm, tính đến việc bắt đầu xuất hiện các vết nứt ở đáy tấm bê tông có thể mất hơn một tuần mới có thể nhìn thấy được.
Các đặc điểm tuổi sớm của bê tông đã là một điểm được quan tâm nghiên cứu trong một thời gian dài, và các nhà nghiên cứu đã tập trung nghiên cứu các khía cạnh khác nhau của các đặc điểm bê tông ở tuổi sớm.
2.2. Các nghiên cứu liên quan
Bentz và các đồng nghiệp đã xem xét lại công trình về ảnh hưởng của độ ẩm, nhiệt độ và các đặc tính vật lý / vi cấu trúc đến nứt tuổi sớm của bê tông.
Các ví dụ khác của nghiên cứu bao gồm quá trình hydrat hóa xi măng và sự phát triển vi cấu trúc của Stark và đồng nghiệp, và các đặc tính của bê tông tươi, chẳng hạn như keo tụ, lưu biến, xây dựng cấu trúc và áp lực ván khuôn, đã được xem xét bởi Kim và cộng sự.
Kovler và Roussel đã tập trung vào các đặc tính của cả bê tông tươi và bê tông đông cứng, trong khi Nehdi và Soliman nghiên cứu các cơ chế ảnh hưởng đến các đặc tính của bê tông và hiệu suất của nó ở tuổi sơ khai.
Mặt khác, Reinhardt và đồng nghiệp đã nghiên cứu các phương pháp đánh giá để định lượng quá trình đóng rắn và đông cứng của vữa và bê tông.
Mihashi và Leite đã xem xét các cơ chế gây ra hiện tượng nứt phức tạp; họ cũng tập trung vào các phương pháp kiểm soát nứt tuổi sớm trong bê tông.
Bài báo này cung cấp một góc nhìn độc đáo về bê tông tuổi sớm bằng cách tập trung vào:
- Các dạng nứt tuổi sớm, nguyên nhân gây nứt tuổi sớm
- Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành và phát triển của vết nứt tuổi sớm
- Hậu quả của nứt tuổi sớm
- Các mô hình hóa và các biện pháp khắc phục cho chứng nứt tuổi sớm ở bê tông.
Quan trọng nhất, các tác giả đã đưa ra một số khuyến nghị chính có thể rất hiệu quả trong việc giảm hoặc loại bỏ nứt tuổi sớm trong bê tông.
Bài báo này có thể đóng vai trò như một hướng dẫn cho các bên liên quan trong xây dựng để xử lý vấn đề nứt sớm trong bê tông.
Mặt khác, nó cung cấp một cuộc thảo luận toàn diện về những phát hiện mới nhất và xác định một số lỗ hổng nghiên cứu trong lĩnh vực nứt tuổi sớm trong bê tông.
Tuy nhiên, bài báo này không bao gồm bất kỳ cuộc thảo luận nào về sự xuất hiện và nguyên nhân của sự nứt vỡ sớm trong vữa xi măng. Trong thực tế, bê tông được sử dụng rộng rãi để xây dựng nhiều công trình. Vì vậy, việc nghiên cứu hiện tượng nứt tuổi sớm của bê tông mang tính thực tiễn cao.
3. Phân loại vết nứt bê tông giai đoạn sớm
3.1. Theo khả năng phục hồi vết nứt
Các nhà nghiên cứu đã đưa ra các quan điểm khác nhau về việc phân loại các loại rạn nứt tuổi đầu ở bê tông đông cứng. Một cách tiếp cận là phân nhóm theo khả năng khôi phục vết nứt.
Emborg và Bernander [9] đã phân biệt vết nứt trong bê tông đã cứng thành vết nứt tạm thời thời điểm đầu, vết nứt giai đoạn chuyển tiếp và vết nứt vĩnh viễn.
Các vết nứt giai đoạn chuyển tiếp có xu hướng đóng lại khi kết thúc quá trình làm mát do nén, trong khi các vết nứt vĩnh viễn không có xu hướng đóng lại với thời gian.
3.2. Theo cấu trúc vết nứt
Klemczak và Knoppik-Wróbel đã nhóm các loại vết nứt theo kiểu cấu trúc.
Chẳng hạn như tấm nền lớn và kết cấu dày trung bình, vì bê tông hoạt động khác nhau phù hợp với kích thước phần tử và cấu trúc sử dụng của nó.
3.3. Theo nguyên nhân vết nứt
Nhiều nhà nghiên cứu khác đã nhóm các vết nứt của bê tông theo nguyên nhân gây nứt, chẳng hạn như:
- Vết nứt do co ngót bê tông
- Vết nứt do lún
3.4. Theo đặc điểm vết nứt
Trong khi một số nhà nghiên cứu khác đã nhóm các vết nứt bê tông theo các đặc điểm của vết nứt, chẳng hạn như:
- Vết nứt ngẫu nhiên
- Kiểu bản đồ
- Vết nứt ngang, dọc, góc, và vết nứt tái sinh
Hình 1–6 cho thấy một số vết nứt này, bắt đầu trong vòng 3 đến 56 ngày sau khi đổ bê tông. Tuy nhiên, việc phân nhóm vết nứt theo đặc điểm vết nứt không chỉ giới hạn ở bê tông đông cứng tuổi sớm, mà còn bao gồm cả bê tông đã đông cứng ở các tuổi muộn hơn, vượt ra ngoài phạm vi bài viết này
Các vết nứt ngang có tuổi đời sớm xảy ra ở một cột bê tông cốt thép mới đúc; những vết nứt này xuất hiện trong vòng ba ngày sau khi đổ bê tông; cột đã được bảo dưỡng bằng vải bố ướt
Hình 2. Vết nứt ngang tuổi sớm trên tấm mặt đường bê tông mở rộng theo thời gian; vết nứt này bắt đầu trong vòng 56 ngày kể từ ngày đổ bê tông; tấm được bảo dưỡng bằng cách sử dụng hợp chất đóng rắn.
Hình 3. Vết nứt góc tuổi sớm trên tấm bê tông đi bộ; vết nứt này xuất hiện trong vòng 35 ngày sau khi đổ bê tông; tấm bê tông được bảo dưỡng bằng hợp chất bảo dưỡng.
Hình 4. Các vết nứt ngẫu nhiên sớm xuất hiện trên tấm sàn bê tông; hầu hết các vết nứt này xuất hiện trong vòng 42 ngày sau khi đổ bê tông; tấm được bảo dưỡng bằng cách sử dụng chăn bảo dưỡng nhiệt (thermal curing blanket)
Hình 5. Các vết nứt bản đồ sơ khai xảy ra trên tấm sàn bê tông mới đúc; các vết nứt này xuất hiện trong vòng 14 ngày kể từ khi đổ bê tông; tấm sàn đã được bảo dưỡng bằng cách phun nước.
Hình 6. Vết nứt do co ngót hạn chế xảy ra ở lề đường bê tông; vết nứt này bắt đầu trong vòng 56 ngày kể từ ngày đổ bê tông; lề đường đã được bảo dưỡng bằng hợp chất đóng rắn.
Table 2. Phân nhóm các mô hình nứt tuổi sớm cho kết cấu bê tông.
| No | Nhà nghiên cứu | Thermal (nhiệt học) | Mechanical (cơ học) | Chemical (hóa học) | Hygroscopic (hút ẩm) |
| 1 | de Borst and Van den Boogaard | Y * | Y | – | – |
| 2 | Emborg and Bernander | Y | Y | – | – |
| 3 | Ulm and Coussy | Y | Y | Y | – |
| 4 | Ulm and Coussy | Y | – | Y | – |
| 5 | Faria, Azenha, and Figueiras | Y | Y | – | – |
| 6 | Gawin, Pesavento, and Schrefler | Y | Y | Y | Y |
| 7 | De Schutter | Y | Y | Y | – |
| 8 | Azenha, Faria, and Ferreira | Y | Y | – | – |
| 9 | Li et al. | Y | Y | – | – |
| 10 | Liu et al | Y | Y | – | – |
| 11 | Zhou et al. | – | – | – | Y |
| 12 | Briffaut et al. | Y | Y | – | – |
| 13 | Benboudjema and Torrenti | Y | Y | Y | – |
| 14 | Lawrence et al. | Y | – | – | – |
| 15 | Wu et al. | Y | Y | Y | – |
| 16 | Briffaut et al. | Y | Y | – | – |
| 17 | Kang et al. | Y | – | – | Y |
| 18 | Nehdi and Soliman | – | Y | – | – |
| 19 | Klemczak and Knoppik-Wróbel | Y | Y | – | Y |
| 20 | Park | Y | Y | Y | Y |
| 21 | Yuan and Wan | – | Y | – | – |
| 22 | De Schutter and Taerwe | Y | – | – | – |
*Means “Yes” for thermal, mechanical, chemical, and hygroscopic criteria.
Table 3. Phân loại các biện pháp khắc phục để giảm nứt tuổi sớm trong bê tông.
| No | Reference | A | B | C | D | E | F | G | H |
| 1 | Holt | Y | Y | – | – | – | – | – | – |
| 2 | Klemczak and Knoppik-Wróbel | Y | Y | – | Y | Y | – | Y | – |
| 3 | Krauss and Rogalla | – | Y | – | Y | Y | – | – | – |
| 4 | Emborg and Bernander | – | Y | – | – | – | – | Y | – |
| 5 | Shing and Abu-Hejleh | Y | Y | – | Y | Y | – | – | – |
| 6 | Babaei and Purvis | Y | Y | – | – | Y | – | – | – |
| 7 | French et al. | Y | Y | Y | – | Y | – | – | – |
| 8 | Dippenaar | Y | – | Y | Y | – | Y | – | Y |
| 9 | Combrinck and Boshoff | – | Y | – | – | – | – | – | – |
| 10 | Kwak and Ha | – | – | – | – | Y | Y | – | – |
| 11 | Ah-Sha, Sanders, and Saiidi | – | – | – | – | Y | – | – | – |
Legends: A: Concrete constituent materials, B: Concrete mix design, C: Structural design, D: Curing, E: Placing sequence and environment conditions, F: Vibration, G: Cooling method, and H: Formwork.
Chú thích: A: Vật liệu cấu thành bê tông, B: Thiết kế cấp phối bê tông, C: Thiết kế kết cấu, D: Bảo dưỡng, E: Trình tự thi công và điều kiện môi trường, F: Rung động, G: Phương pháp làm mát và H: Ván khuôn.
4. Nguyên nhân gây rạn nứt bê tông giai đoạn sớm
4.1. Nguyên lý của nứt bê tông
Nứt tuổi sớm xảy ra trong kết cấu bê tông do sự chênh lệch nhiệt độ và sự phát triển ứng suất trong quá trình đông cứng của bê tông. Ở tuổi sơ khai của các phần tử hoặc kết cấu bê tông, khi ứng suất kéo (tensile strain) tạo ra từ chênh lệch nhiệt độ hoặc co ngót do nhiệt vượt qua biến dạng kéo (tensile strain) của bê tông, kết quả là nứt (tham khảo Hình 6);
Ứng suất kéo cũng có thể bị kích thích từ sự co ngót sớm gây ra bởi sự co rút tự sinh. Bê tông cường độ cao dễ bị nứt tuổi sớm do co ngót tự sinh.
Sự co ngót khi khô hầu như không đóng vai trò gây ra nứt tuổi già trong bê tông. Klemczak và Knoppik-Wróbel chia co ngót khô thành hai loại: co ngót khô bên ngoài và co ngót khô bên trong, và điều này được Mihashi và Leite ủng hộ.
Holt và Leivo chia co ngót thành ba loại: tức là co ngót khô, nhiệt và co ngót tự sinh.
4.2. Phụ gia ninh kết nhanh
Bê tông cho mục đích sửa chữa đòi hỏi cường độ sớm cao; do đó, phụ gia bê tông tạo cường độ sớm được sử dụng trong hỗn hợp để tăng tốc độ hydrat hóa. Tuy nhiên, tốc độ thủy hóa tăng cũng gây ra nhiệt thủy hóa cao, có khả năng làm tăng biến dạng tự sinh và nứt vỡ bê tông sau đó.
Do đó, việc lựa chọn phụ gia bê tông đạt cường độ sớm thích hợp là rất quan trọng liên quan đến việc sử dụng bê tông cường độ sớm cao trong công việc sửa chữa hoặc lớp phủ (overlay work).
Meagher và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của chất xúc tiến gốc nitrat và clorua đến nguy cơ nứt bê tông ở giai đoạn đầu. Họ báo cáo xu hướng nứt tương tự cho cả hai loại phụ gia đạt cường độ sớm ở bê tông với các nồng độ khác nhau.
Tuy nhiên, bê tông sử dụng phụ gia ninh kết sớm gốc clorua có độ co ngót cao hơn so với bê tông sử dụng chất xúc tiến gốc nitrat.
4.3. Gradient nhiệt độ
Biến dạng nhiệt do gradient nhiệt độ cao xảy ra giữa bên trong và bề mặt của các phần tử kết cấu vì bê tông có tính dẫn nhiệt kém. Chuyển động bị hạn chế một phần hoặc hoàn toàn do làm nguội hoặc thay đổi nhiệt độ khác gây ra ứng suất kéo trong bê tông. Bởi vì bê tông còn non nói chung không đủ cứng để chống lại ứng suất này, nên nó bị nứt. Holt và Leivo đặt tên cho hiện tượng này là hiệu ứng giãn nở nhiệt.
Một số nhà nghiên cứu có quan điểm khác nhau về nứt do co ngót khi khô và định nghĩa co ngót khô là sự giảm thể tích bê tông do mất ẩm ở nhiệt độ không đổi và độ ẩm tương đối.
Sự mất nước do bay hơi dẫn đến co ngót dẻo và ứng suất bên trong tiếp theo, dẫn đến các vết nứt bản đồ tuổi sớm trên bề mặt bê tông, như thể hiện trong Hình 5.
Branch và cộng sự suy ra rằng sự hiện diện của microsilica và sự khô nhanh của bề mặt bê tông là những lý do chính gây ra hiện tượng co ngót dẻo trong các phần tử bê tông.
4.4. Co ngót hóa học, co ngót tự sinh
Holt chỉ ra rằng co ngót hóa học và co ngót tự sinh của bê tông có thể góp phần vào nguy cơ nứt cuối cùng.
- Sự co ngót hóa học được gây ra khi thể tích của các sản phẩm thủy hóa trở nên nhỏ hơn thể tích ban đầu của các thành phần phản ứng: xi măng và nước. Nó được định nghĩa là sự giảm thể tích bên trong của hồ xi măng ngậm nước của bê tông.
- Ngược lại, sự co ngót tự sinh được coi là sự giảm thể tích bên ngoài của hồ xi măng ngậm nước. Nó xảy ra khi quá trình hydrat hóa tiêu thụ nước và làm khô bên trong, dẫn đến giảm khối lượng vật liệu.
Ở giai đoạn đầu, khi bê tông còn mềm, hiện tượng co ngót tự sinh chỉ là do các biến đổi hóa học do quá trình thủy hóa xi măng gây ra, nhưng ở giai đoạn sau (sau khoảng 5 giờ), phần lớn là do quá trình tự hút ẩm, được tăng cường bởi một số thành phần hỗn hợp nhất định (silica fume và phụ gia siêu dẻo) và tỷ lệ nước-xi măng thấp. Do đó, nguy cơ co ngót tự sinh cao hơn ở các loại bê tông cường độ cao và hiệu suất cao.
4.5. Co ngót dẻo
Hàm lượng cốt liệu thô cao hơn, sử dụng cát rất mịn và có độ góc cạnh cao, cấp phối kém, phụ gia khoáng và hóa chất không tương thích, đóng rắn không đầy đủ, chậm hoàn thiện, tốc độ bốc hơi từ bề mặt bê tông cao và nhiệt độ giảm đột ngột là những nguyên nhân chính gây ra nứt do co ngót dẻo.
4.6. Lún dẻo
Độ lún dẻo là một trong những nguyên nhân phổ biến gây ra các vết nứt sớm trên bê tông đã đông cứng. Sự lún theo phương thẳng đứng của các hạt rắn và sự hạn chế theo phương thẳng đứng liên quan dẫn đến sự lún khác nhau.
Hơn nữa, trong quá trình đúc bê tông, nước chảy ra sẽ di chuyển lên bề mặt, trong khi các hạt rắn lắng xuống dưới do trọng lực. Nếu bê tông bị hạn chế sự lắng cục bộ, thì sự lún của các phần tử rắn gây ra ứng suất. Khi ứng suất này vượt quá cường độ của bê tông tươi, hiện tượng nứt sẽ xảy ra tại nguồn ứng suất.
4.7. Các yếu tố khác
Tỷ lệ cốt liệu thô tăng lên, sự có mặt của cát rất mịn, cấp phối cốt liệu kém, phụ gia hóa học không tương thích, đóng rắn thiếu, điều kiện quá nóng, khe (khớp) điều khiển không phù hợp, khoảng cách khe quá lớn và thay đổi nhiệt độ đột ngột là những lý do chính gây ra nứt ngẫu nhiên trong các phần tử bê tông.
Sử dụng tải sớm, sử dụng hỗn hợp bê tông khô, cấp phối cốt liệu kém, kết hợp cát rất mịn và nhiều góc cạnh, kết hợp vật liệu không phù hợp, bảo dưỡng không hiệu quả, kích thước thiết kế không phù hợp, thiết kế khe bị lỗi, điều kiện hỗ trợ khác biệt, môi trường xung quanh quá nóng và nhiệt độ giảm nhanh là nguyên nhân chính gây ra nứt dọc trong các cấu kiện bê tông.
Không nên bỏ qua các yếu tố chịu tải bên ngoài như rung động, giao thông và gió trên bê tông đã cứng. Tải trọng bên ngoài cung cấp thêm ứng suất cho bê tông. Tuy nhiên, cường độ chịu kéo của bê tông tuổi sớm tương đối thấp mặc dù nó tăng lên theo tuổi.
Nói cách khác, cường độ chịu kéo của bê tông rất thấp ở giai đoạn đầu, đặc biệt là trong 3 giờ đầu tiên, nhưng trở nên lớn hơn nhiều lần trong vài giờ tiếp theo. Khi ứng suất kéo do tải trọng bên ngoài vượt quá cường độ chịu kéo cuối cùng của bê tông, hiện tượng nứt xảy ra trong bê tông.
Hàm lượng cốt liệu thô cao hơn, cấp phối cốt liệu không phù hợp, sử dụng cát rất mịn và nhiều góc cạnh, kết hợp các thành phần bê tông không tương thích, đóng rắn không đầy đủ, kích thước phần tử không phù hợp, thiếu khớp điều khiển, sai vị trí cốt thép chốt và / hoặc thanh giằng, độ ổn định kém, Môi trường xung quanh cực kỳ nóng và nhiệt độ giảm nhanh là những nguyên nhân chính gây nứt ngang các phần tử bê tông.
Thiết bị hoặc tải trọng giao thông ở độ tuổi sơ khai, bảo dưỡng không đầy đủ vì phủ trễ hoặc ít, ứng suất uốn và cong vênh quá mức gây ra bởi kích thước rất dài, độ ổn định kém gây ra độ võng quá mức dưới tải trọng, chốt và / hoặc thanh giằng rất gần ngăn chặn góc khớp giãn là những lý do chính gây nứt góc trong các cấu kiện bê tông.
Các khe co ngót bị xiên, cắt trễ, xẻ dọc theo hướng gió và gió lớn là một số nguyên nhân gây ra các vết nứt trên các cấu kiện bê tông như tấm mặt đường. Các mối nối không khớp trong các làn đường liền kề, các mối nối khớp ở vị trí nhưng khác loại và nứt từ các mối nối ngang trong các làn đường liền kề đã được lát đá trước đó có thể gây ra các vết nứt lớn trên mặt đường bê tông
Bê tông quá dẻo, thời gian đông kết chậm, độ nhớt thấp, vị trí đặt nông của cốt thép phân bố cũng như thanh giằng hoặc thanh giằng, và kích thước cốt liệu lớn là những nguyên nhân chính gây ra vết nứt trên mặt đường bê tông.
Ứng suất gia tăng do hình dạng kỳ lạ và vết nứt từ các góc bên trong có thể gây ra các vết nứt tái tạo trong các phần tử bê tông. Chúng thường bắt nguồn từ các túi dầm, góc cửa sổ hoặc các lỗ hở khác.
Issa đã cố gắng xác định các nguyên nhân gây ra vết nứt sớm trên mặt cầu bê tông thông qua đánh giá tài liệu và khảo sát bảng câu hỏi trên khắp Hoa Kỳ. Người ta suy ra rằng tốc độ bay hơi cao và cường độ co ngót cao sau đó là những nguyên nhân phổ biến nhất gây nứt mặt cầu bê tông.
Các nguyên nhân khác dẫn đến nứt sớm được xác định là do sử dụng bê tông có độ sụt cao, thủy hóa quá nhiệt, quy trình bảo dưỡng không hiệu quả, đổ bê tông không đúng trình tự, không đủ lớp phủ bê tông, không đủ đầm, không đủ chi tiết của các mối nối giữa sàn mới và cũ, v.v …
Krauss và Rogalla cũng xác định sự hạn chế của mặt cầu, bảo dưỡng không đúng cách, mô đun đàn hồi tuổi già cao, độ rão, co ngót và biến dạng nhiệt là những nguyên nhân gây nứt mặt cầu bê tông.
4.8. Bê tông bị rão (concrete creep)
Bê tông bị rão là một trong những nguyên nhân chính gây ra hiện tượng nứt sớm ở các cấu kiện bê tông. Nó được định nghĩa là kết quả của nhiều sự đứt gãy liên kết giữa các nguyên tử xảy ra trong các khoảng thời gian khác nhau tại các vị trí bê tông bị ứng suất quá mức khác nhau hay bê tông chịu tải quá mức.
Bažant và cộng sự chia rão thành ba loại: rão cơ bản, rão khô và dây rão nhiệt chuyển tiếp. Độ rão cơ bản phụ thuộc nhiều vào tuổi tải và hàm lượng nước. Bažant và cộng sự chia tuổi tác thành lão hóa hóa học ngắn hạn và lão hóa phi hóa học dài hạn.
Ảnh hưởng của quá trình hydrat hóa đến cấu trúc lỗ rỗng mao quản trong hồ xi măng làm giảm tính tuân thủ của bê tông. Đây được coi là quá trình lão hóa hóa học ngắn hạn. Trong quá trình lão hóa phi hóa học trong thời gian dài, quá trình thủy hóa xi măng trong bê tông thực tế bị dừng lại và độ rão cơ bản giảm trong khi tuổi gia tải tăng lên.
Rào khô, còn được gọi là hiệu ứng Pickett, xảy ra khi các phần tử bê tông bị biến dạng trong quá trình khô cũng như sau khi khô. Có hai cơ chế chính gây ra hình thức rão này:
- Thứ nhất, cơ chế vĩ mô do vết nứt vi mô hoặc tổn thương làm mềm biến dạng
- Thứ hai, một cơ chế kích thước nano do sự co rút do ứng suất gây ra. Theo cơ chế vĩ mô, sự phân bố độ ẩm không đồng đều giữa các lớp bê tông bên ngoài và bên trong gây ra hiện tượng co ngót xảy ra ở các lớp này trong các khoảng thời gian khác nhau do mất nước từ các lỗ mao dẫn.
Do đó, ứng suất kéo được tạo ra dẫn đến vết nứt vi mô cục bộ hoặc phá hoại làm mềm biến dạng kéo ở lớp bề mặt, dẫn đến biến dạng không đàn hồi phi tuyến (độ rão không thể phục hồi) của bê tông.
Cơ chế thứ hai là co ngót do ứng suất do mất ẩm và tăng nhiệt độ. Khi sấy khô, sự mất cân bằng nhiệt động lực học giữa các tiềm năng hóa học của các pha khác nhau của nước lỗ rỗng phát triển do áp suất hơi lỗ rỗng giảm và nhiệt độ tăng, dẫn đến ứng suất kéo, được cân bằng bởi ứng suất nén (ứng suất trước vi mô) trong bê tông xung quanh và hệ quả là bê tông bị co lại.
Hiện tượng này đặc biệt xảy ra trong cấu trúc nano của bê tông bao gồm các hyđrat canxi silicat, các lỗ rỗng mao quản rất nhỏ và các lỗ xốp gel. Sự đứt gãy các liên kết trong hydrat silicat canxi có thể xảy ra do sự gia tăng cường độ của ứng suất trước vi mô.
Độ rão nhiệt chuyển tiếp được định nghĩa là sự gia tăng nhất thời của độ rão do thay đổi nhiệt độ. Cơ chế đầu tiên là một cơ chế vĩ mô rõ ràng, giống như cơ chế sấy khô, do nứt vi mô do nhiệt gây ra. Một cơ chế khác là cơ chế kích thước nano, trong đó nhiệt độ thay đổi làm thay đổi mức vi ứng suất trước bằng cách thay đổi điện thế hóa học của nước nanopore.
5. Kiến thức có thể bạn quan tâm
- Co ngót bê tông là gì
- Bê tông bù co ngót là gì? Lợi ích?
- Tấm sàn bê tông bị cong vênh, quăn xoắn
- Độ dày sàn bê tông cốt thép
- Khe co giãn bê tông là gì
- Phân loại, nguyên nhân, phòng chống, sửa chữa nứt bê tông
Nguồn: công ty vệ sinh TKT Cleaning
