Bài giảng Bê tông cốt thép - Chương 2: Tính chất cơ lý của vật liệu
CẤP ĐỘ BỀN VÀ MÁC BÊ TÔNG
Là con số lấy bằng cường độ trung bình của mẫu thử chuẩn, đơn
vị kG/cm2. Mẫu thử chuẩn là khối vuông cạnh a = 15cm, tuổi
28 ngày. bêtông có các mác M50 ; M75 ; M100; M150; M200;
M250 ; M300 ; M350; M400; M450; M500; M600.0
Đó là con số lấy bằng cường độ đặc trưng của mẫu thử chuẩn, đơn
vị MPa. Mẫu thử chuẩn là khối vuông cạnh a = 15cm. Bêtông có
các cấp độ bền B3,5; B5; B7,5; B10; B12,5; B15; B20; B25;
B30; B35; B40; B50; B55; B60.
1.2.3. Cấp độ bền chịu kéo Bt
Cường độ đặc trưng về kéo của bê tông đơn vị MPa
B
t0,5; Bt0,8; Bt1,2; Bt1,6; Bt2,0; Bt2,4;
1.2.4. Mác theo khả năng chống thấm và theo khối lượng riêng W, D
Với các kết cấu có yêu cầu hạn chế thấm mác theo khả
năng chống thấm W, lấy bằng áp suất lớn nhất (atm) mà
mẫu chịu được để nước không thấm qua.
Đối với kết cấu có yêu cầu về cách nhiệt, mác theo khối
lượng riêng trung bình D
![Bài giảng Bê tông cốt thép - Chương 2: Tính chất cơ lý của vật liệu trang 1 Bài giảng Bê tông cốt thép - Chương 2: Tính chất cơ lý của vật liệu trang 1](https://s1.ebooks.com.vn/yetwygzggocsqsc5/image/2022/01/02/1168/bai-giang-be-tong-cot-thep-chuong-2-tinh-chat-co-ly-cua-vat-trang-1_p4Qm0gHDOB.jpg)
Trang 1
![Bài giảng Bê tông cốt thép - Chương 2: Tính chất cơ lý của vật liệu trang 2 Bài giảng Bê tông cốt thép - Chương 2: Tính chất cơ lý của vật liệu trang 2](https://s1.ebooks.com.vn/yetwygzggocsqsc5/image/2022/01/02/1168/bai-giang-be-tong-cot-thep-chuong-2-tinh-chat-co-ly-cua-vat-trang-2_AjA4KbyJhB.jpg)
Trang 2
![Bài giảng Bê tông cốt thép - Chương 2: Tính chất cơ lý của vật liệu trang 3 Bài giảng Bê tông cốt thép - Chương 2: Tính chất cơ lý của vật liệu trang 3](https://s1.ebooks.com.vn/yetwygzggocsqsc5/image/2022/01/02/1168/bai-giang-be-tong-cot-thep-chuong-2-tinh-chat-co-ly-cua-vat-trang-3_vL5MhZ9Ibl.jpg)
Trang 3
![Bài giảng Bê tông cốt thép - Chương 2: Tính chất cơ lý của vật liệu trang 4 Bài giảng Bê tông cốt thép - Chương 2: Tính chất cơ lý của vật liệu trang 4](https://s1.ebooks.com.vn/yetwygzggocsqsc5/image/2022/01/02/1168/bai-giang-be-tong-cot-thep-chuong-2-tinh-chat-co-ly-cua-vat-trang-4_Oj5m1Pq6GY.jpg)
Trang 4
![Bài giảng Bê tông cốt thép - Chương 2: Tính chất cơ lý của vật liệu trang 5 Bài giảng Bê tông cốt thép - Chương 2: Tính chất cơ lý của vật liệu trang 5](https://s1.ebooks.com.vn/yetwygzggocsqsc5/image/2022/01/02/1168/bai-giang-be-tong-cot-thep-chuong-2-tinh-chat-co-ly-cua-vat-trang-5_3NzKef4nTc.jpg)
Trang 5
![Bài giảng Bê tông cốt thép - Chương 2: Tính chất cơ lý của vật liệu trang 6 Bài giảng Bê tông cốt thép - Chương 2: Tính chất cơ lý của vật liệu trang 6](https://s1.ebooks.com.vn/yetwygzggocsqsc5/image/2022/01/02/1168/bai-giang-be-tong-cot-thep-chuong-2-tinh-chat-co-ly-cua-vat-trang-6_28VeLUr5Oo.jpg)
Trang 6
![Bài giảng Bê tông cốt thép - Chương 2: Tính chất cơ lý của vật liệu trang 7 Bài giảng Bê tông cốt thép - Chương 2: Tính chất cơ lý của vật liệu trang 7](https://s1.ebooks.com.vn/yetwygzggocsqsc5/image/2022/01/02/1168/bai-giang-be-tong-cot-thep-chuong-2-tinh-chat-co-ly-cua-vat-trang-7_APuo6hXQBg.jpg)
Trang 7
![Bài giảng Bê tông cốt thép - Chương 2: Tính chất cơ lý của vật liệu trang 8 Bài giảng Bê tông cốt thép - Chương 2: Tính chất cơ lý của vật liệu trang 8](https://s1.ebooks.com.vn/yetwygzggocsqsc5/image/2022/01/02/1168/bai-giang-be-tong-cot-thep-chuong-2-tinh-chat-co-ly-cua-vat-trang-8_Igdi7U7wYF.jpg)
Trang 8
![Bài giảng Bê tông cốt thép - Chương 2: Tính chất cơ lý của vật liệu trang 9 Bài giảng Bê tông cốt thép - Chương 2: Tính chất cơ lý của vật liệu trang 9](https://s1.ebooks.com.vn/yetwygzggocsqsc5/image/2022/01/02/1168/bai-giang-be-tong-cot-thep-chuong-2-tinh-chat-co-ly-cua-vat-trang-9_le4C8omWPA.jpg)
Trang 9
![Bài giảng Bê tông cốt thép - Chương 2: Tính chất cơ lý của vật liệu trang 10 Bài giảng Bê tông cốt thép - Chương 2: Tính chất cơ lý của vật liệu trang 10](https://s1.ebooks.com.vn/yetwygzggocsqsc5/image/2022/01/02/1168/bai-giang-be-tong-cot-thep-chuong-2-tinh-chat-co-ly-cua-vat-trang-10_JM8KI1nN2K.jpg)
Trang 10
Tải về để xem bản đầy đủ
Tóm tắt nội dung tài liệu: Bài giảng Bê tông cốt thép - Chương 2: Tính chất cơ lý của vật liệu
![Bài giảng Bê tông cốt thép - Chương 2: Tính chất cơ lý của vật liệu Bài giảng Bê tông cốt thép - Chương 2: Tính chất cơ lý của vật liệu](https://s1.ebooks.com.vn/yetwygzggocsqsc5/thumb/2022/01/02/bai-giang-be-tong-cot-thep-chuong-2-tinh-chat-co-ly-cua-vat_ua0a9vZFWK.jpg)
17 18 NỘI DUNG 1.1. CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG BÀI 1. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG 1.2. CẤP ĐỘ BỀN VÀ MÁC BÊ TÔNG 1.3. BIẾN DẠNG CỦA BÊTÔNG BÀI 2. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA CỐT THÉP 2.1. PHÂN LOẠI THÉP DÙNG TRONG BTCT 2.2. MỘT SỐ TÍNH NĂNG CƠ HỌC CỦA CỐT THÉP 2.3. PHÂN LOẠI (NHÓM) CỐT THÉP 19 BÀI 3. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG CỐT THÉP 3.1. LỰC DÍNH GIỮA BÊTÔNG VÀ CỐT THÉP 3.2. SỰ LÀM VIỆC CHUNG GIỮA BÊ TÔNG VÀ CỐT THÉP 3.3. SỰ PHÁ HOẠI VÀ HƯ HỎNG CỦA BTCT BÀI 1. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG Cường độ là chỉ tiêu quan trọng thể hiện khả năng chịu lực của vật liệu 1.1.1. Thí nghiệm mẫu xác định cường độ chịu nén a. Mẫu thử Mẫu để thí nghiệm cường độ chịu nén 1.1. CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG 20 b. Thí nghiệm mẫu PR A Đơn vị của R là MPa hoặc kG/cm2 2 21 / 9.81 /MPa N mm kG cm Sự phá hoại của mẫu thử - khối vuông Bê tông thường có R = 5 ÷ 30 MPa Bê tông cường độ cao R > 40 MPa 21 t t PR A 1.1.2. Cường độ chịu kéo 2 t PR lD P – tải trọng làm chẻ mẫu; l – chiều dài mẫu; D – đường kính mẫu. Thí nghiệm kéo Thí nghiệm nén chẻ mẫu 22 MỘT SỐ HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM MẪU BÊTÔNG 23 Thí nghiệm để tìm cường độ chịu kéo Cylindrical splitting test Thí nghiệm nén chẻ mẫu Thí nghiệm mẫu chịu uốn 24 Chất lượng và số lượng xi măng Độ cứng, độ sạch và tỉ lệ thành phần của cốt liệu (cấp phối) Tỉ lệ nước và xi măng Chất lượng của việc nhào trộn vữa bê tông, dầm chắc và điều kiện bảo dưỡng Sự tăng cường độ của bê tông theo thời gian 1.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ của bê tông 28 t R R28 Đồ thị tăng cường độ của bê tông theo thời gian 28R(t) 0.7R lg t Điều kiện thí nghiệm 28 tR t R 4 0.85t B.G Xkramtaep: Viên bê tông ACI: 25 1.2 CẤP ĐỘ BỀN VÀ MÁC BÊ TÔNG Là con số lấy bằng cường độ trung bình của mẫu thử chuẩn, đơn vị kG/cm2. Mẫu thử chuẩn là khối vuông cạnh a = 15cm, tuổi 28 ngày. bêtông có các mác M50 ; M75 ; M100; M150; M200; M250 ; M300 ; M350; M400; M450; M500; M600.0 Đó là con số lấy bằng cường độ đặc trưng của mẫu thử chuẩn, đơn vị MPa. Mẫu thử chuẩn là khối vuông cạnh a = 15cm. Bêtông có các cấp độ bền B3,5; B5; B7,5; B10; B12,5; B15; B20; B25; B30; B35; B40; B50; B55; B60. 1.2.1. Mác theo cường độ chịu nén M 1.2.2. Cấp độ bền chịu nén B 26 1.2.3. Cấp độ bền chịu kéo Bt Cường độ đặc trưng về kéo của bê tông đơn vị MPa Bt0,5; Bt0,8; Bt1,2; Bt1,6; Bt2,0; Bt2,4; 1.2.4. Mác theo khả năng chống thấm và theo khối lượng riêng W, D Với các kết cấu có yêu cầu hạn chế thấm mác theo khả năng chống thấm W, lấy bằng áp suất lớn nhất (atm) mà mẫu chịu được để nước không thấm qua. Đối với kết cấu có yêu cầu về cách nhiệt, mác theo khối lượng riêng trung bình D. 27 1.3 BIẾN DẠNG CỦA BÊTÔNG 1.3.1. Biến dạng do co ngót Co ngót là hiện tượng bê tông giảm thể tích khi khô cứng trong không khí, do quá trình thủy hóa ximăng, do sự bốc hơi lượng nước thừa trong bê tông Các nhân tố chính ảnh hưởng đến co ngót • Độ ẩm •Xi măng, cốt liệu Biện pháp hạn chế co ngót •Chọn thành phần cốt liệu hợp lý, hạn chế lượng nước trộn bê tông, tỷ lệ N/X hợp lý •Đầm chắc, bảo dưỡng bê tông thường xuyên trong giai đoạn đầu •Các biện pháp cấu tạo: khe co dãn, đặt cốt thép cấu tạo những nơi cần thiết để hạn chế ứng suất do co ngót gây ra 28 1.3.2. Biến dạng do tải trọng tác dụng ngắn hạn Làm thí nghiệm nén mẫu hình trụ có chiều dài l, diện tích tiết diện A. Tác dụng lên mẫu lực nén P, do được độ co ngắn . Tính được biến dạng tỉ đối và ứng suất lb A P b 29 1.3.3. Biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo phần biến dạng hồi phục được 1 - biến dạng đàn hồi phần không hồi phục được 2 - biến dạng dẻo Từ kết quả thí nghiệm cho thấy bêtông là vật liệu đàn hồi – dẻo b = el + pl Biến dạng dẻo lpl 2 Biến dạng tỉ đối đàn hồi lel 1 30 1.3.4. Biến dạng do tải trọng tác dụng dài hạn – từ biến Nén mẫu với lực P có biến dạng ban đầu là . Giữ cho lực P tác dụng trong thời gian dài thì biến dạng tăng c Từ biến là hiện tượng biến dạng tiếp tục tăng trong khi giữ nguyên tải trọng tác dụng trong thời gian dài. l c c - biến dạng từ biến 31 Một số yếu tố ảnh hưởng đến từ biến Ứng suất tỷ đối r = b/R khi r tăng thì tb tăng Tuổi thọ của bê tông bê tông càng già thì từ biến giảm Trong môi trường ẩm ướt ít xảy ra hiện tượng từ biến hơn Tỷ lệ N/X, độ cứng cốt liệu độ cứng cốt liệu càng bé thi từ biến càng tăng Một số đặc điểm của từ biến Biến dạng cuối cùng có thể gấp 3-4 lần biến dạng đàn hồi do tải trọng ngắn hạn. Nếu tải trọng được dở bỏ, chỉ có biến dạng đàn hồi tức thời được phục hồi, còn biến dạng dẻo thì không. Có sự phân bố lại nội lực giữa bêtông và cốt thép. Bố trí cốt thép trong vùng nén của cấu kiện chịu uốn cũng góp phần hạn chế độ võng do từ biến. 32 1.3.5. Biến dạng do nhiệt độ Thể tích bị biến dạng khi thay đổi nhiệt độ phụ thuộc vào hệ số giãn nở vì nhiệt t. Hệ số này phụ thuộc vào xi măng, cốt liệu và độ ẩm. Thường lấy t= 1 10-5 /độ C 1.3.6. Môđun đàn hồi Eb Khi bêtông chịu nén, trong giai đoạn đàn hồi : Ví dụ : trong điều kiện khô cứng tự nhiên, bêtông B15 có Eb= 23 103 MPa bêtông B20 có Eb= 27 103 MPa b b b E tg 33 ' b b b b E tg E 4 2( 1 ) b b b EG E Môđun biến dạng (hay môđun đàn hồi dẻo) E’b Khi tải trọng tác dụng lâu dài sẽ làm cho biến dạng dẻo phát triển, quan hệ giữa ứng suất-biến dạng có dạng đường cong. Môđun biến dạng của BT là Môđun chống cắt (trượt) Gb v – hệ số đàn hồi.trong đó: 34 BÀI 2. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA CỐT THÉP 2.1. PHÂN LOẠI THÉP DÙNG TRONG BTCT Theo thành phần hóa học Thép các bon thấp Thép hợp kim thấp Theo cách gia công chế tạo Cốt thép cán nóng Theo hình thức mặt ngoài Cốt thép tròn trơn Cốt thép có gờ Thép hình L,C, I Thép kéo nguội 35 Thép tròn trơn CI Thép có gân (gờ) CII, CII,..CIV 36 2.2 MỘT SỐ TÍNH NĂNG CƠ HỌC CỦA CỐT THÉP 2.2.1 Biểu đồ ứng suất – biến dạng ( - ) Tính năng cơ học của cốt thép phụ thuộc vào thành phần hóa học và công nghệ chế tạo. Sự làm việc của thép khi chịu kéo 37 2.2.2 .Cốt thép dẻo và cốt thép rắn • Cốt thép dẻo : có thềm chảy rõ ràng • Cốt thép rắn : có giới hạn chảy không rõ ràng và ch b , 2.2.3 Biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo Biến dạng dẻo của cốt thép Giới hạn chảy quy ước 38 2.2.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ • Thép bị nung nóng : thay đổi cấu trúc kim loại, giảm cường độ, môđun đàn hồi. Khi để nguội trở lại thì cường độ không được hồi phục hoàn toàn; • Khi chịu lạnh quá mức (dưới -3000C) , thép trở nên giòn ; • Hệ số giãn nở vì nhiệt của thép t = 1 10-5 /độ C. 39 2.3. PHÂN LOẠI (NHÓM) CỐT THÉP 2.3.1. Theo TCVN 1651 : 1985: “Thép cán nóng – thép cốt bê tông” 4 nhóm cốt thép cán nóng : cốt tròn trơn nhóm CI; cốt có gờ nhóm CII, CIII, CIV. 2.3.2. Theo TCVN 6285 : 1997: “Thép cốt bê tông – thép thanh vằn” 5 loại như sau: RB300; RB 400; RB500; RB 400W; RB 500W 40 2.3.3. Theo các tiêu chuẩn khác ( Nga, Pháp) AI, AII, AIII, AIV (tương đương với các nhóm CI, CII, CIII, CIV) ; AV, AVI Theo giới hạn chảy : FeE220, FeE400, SR235, SD295, SD340, SD390, 2.3.4. Tương quan giữa mác thép và nhóm cốt thép Mác thép dựa vào thành phần hóa học và cách luyện thép, còn nhóm thép dựa vào đặc trưng cơ học. Đặc trưng cơ học là do thành phần và cách luyện thép quyết định. Ví dụ: cốt thép nhóm AI được chế tạo từ thép than CT3, cốt nhóm AII từ thép than CT5 41 BÀI 3. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG CỐT THÉP 3.1. LỰC DÍNH GIỮA BÊTÔNG VÀ CỐT THÉP Lực dính bảo đảm sự làm việc chung, sự cùng biến dạng, sự truyền lực qua lại giữa bêtông và cốt thép . 3.1.1. Thí nghiệm xác định lực dính 42 N l max - Cường độ lực dính trung bình - Lực dính phân bố không đều dọc chiều dài đoạn thép. - hệ số hoàn chỉnh biểu đồ lực dính, < 1 3.1.2. Các nhân tố tạo nên lực dính Cốt thép có gờ bê tông dưới các gờ chống lại sự trượt cốt thép Keo ximăng dán chặt cốt thép với bêtông. Có lực ma sát giữa cốt thép và bêtông khi co ngót. 43 max bnR m 3.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến lực dính Trong cấu kiện chịu nén thì lực dính tốt hơn so với trong cấu kiện chịu kéo . Chất lượng bêtông Bề mặt cốt thép Những biện pháp nhằm cản trở biến dạng ngang của bêtông có thể làm tăng lực dính bám. Công thức thực nghiệm 44 cốt thép tròn trơn m = 5 6; thép có gờ m = 3 3,5. cốt thép chịu kéo = 1; cốt thép chịu nén = 1,5 3.2. SỰ LÀM VIỆC CHUNG GIỮA BÊ TÔNG VÀ CỐT THÉP 3.2.1. Ứng suất ban đầu do bê tông co ngót • Khảo sát một thanh bêtông có đặt cốt thép dọc theo trục. Khi thanh bêtông được co ngót tự do nó sẽ có biến dạng do co ngót là 0. • Nhưng vì bêtông dính bám với cốt thép mà cốt thép không co nên nó cản trở sự co của bêtông. Biến dạng do co ngót là 1 mà 1 < 0. Thanh bê tông Thanh bê tông cốt thép Cốt thép chống lại sự co, chịu 1 biến dạng kéo 2 = 0 – 1 ứng suất kéo t = vt2Eb (v- hệ số đàn hồi) Trong cốt thép phát sinh ứng suất nén s = 1Es. t > Rbt, bêtông sẽ bị nứt. Đó là nứt do co ngót của bêtông bị cản trở. 45 3.2.2. Sự phân bố lại ứng suất do từ biến • Khi chịu lực tác dụng lâu dài bêtông bị từ biến. Cốt thép không từ biến và vì có lực dính bám mà cốt thép cản trở từ biến của bêtông. Kết quả là ứng suất trong cốt thép s tăng lên và ứng suất trong bêtông b giảm xuống . • Phân phối lại ứng suất thường là có lợi cho sự làm việc chung của bêtông và cốt thép. 46 3.3 SỰ PHÁ HOẠI VÀ HƯ HỎNG CỦA BTCT Sự phá hoại do chịu lực Sự phá hoại của thanh chịu kéo Sự phá hoại của cột chịu nén Sự phá hoại của cấu kiện chịu uốn Do biến dạng cưỡng bức Do thay đổi nhiệt độ Do co ngót của bêtông Sự hư hỏng do tác dụng của môi trường 47 Nguyên nhân Tác dụng cơ học bêtông bị bào mòn do mưa, dòng chảy, do nhiệt... Tác dụng sinh học các loại rong rêu, khí hậu, vi khuẩn.... Tác dụng hóa học bêtông bị xâm thực do các chất hoá học (axit, badơ, muối) ... 48 Biện pháp bảo vệ Bảo đảm lớp bêtông bảo vệ, công trình thông thoáng, tránh ẩm ướt . Làm sạch bề mặt cốt thép (cạo gỉ, chùi bụi, sơn cốt thép), sơn hay tô mặt ngoài bêtông. Dùng cốt liệu và nước sạch để đổ bêtông .
File đính kèm:
bai_giang_be_tong_cot_thep_chuong_2_tinh_chat_co_ly_cua_vat.pdf