Ảnh hưởng của cường độ bê tông và loại sợi thép đến cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông

Bê tông cốt sợi (BTCS) thép là bê tông có sợi thép phân tán trong thành phần, sợi thép rời rạc không liên tục. Khi chịu kéo BTCS thép chỉ hư hỏng sau khi sợi thép bị đứt hoặc bị tuột ra khỏi đá xi măng [6]. Việc đưa thêm sợi thép vào bê tông đã cải thiện một số tính chất của bê tông như [1, 3, 5, 6]: tăng cường độ chịu uốn; tăng độ bền dẻo dai; tăng khả năng chịu va chạm mạnh; tăng khả năng chịu biến dạng khi kéo uốn; tăng khả năng kháng nứt khi chịu tải trọng và các tính chất khác, trong đó rõ rệt nhất là tăng cao cường độ chịu kéo khi uốn từ 50-70%, thậm chí lớn hơn 100% [5, 6].

Từ các kết quả nghiên cứu [1, 2], ta chọn 4 loại sợi điển hình cho 4 tỷ lệ hướng sợi (chiều dài/đường kính), đặc trưng cho  sợi thép hiện có tại Việt Nam: sợi thép Crimped (sợi dẹt lượn sóng, dài 38mm và 52mm) và sợi Dradmix (sợi tròn 2 đầu neo, dài 30 và 35mm) cho trong bảng 1. Để thấy rõ ảnh hưởng của mác bê tông đến hiệu quả sử dụng sợi thép, chọn bê tông gốc cho bê tông cốt sợi thép với mác 300, 500, 700 và 800.

Từ kết quả nghiên cứu cũng cho thấy có thể tạo ra BTCS thép có cường độ chịu kéo khi uốn 100 daN/cm2 với bê tông mác 500 và đến 195 daN/cm2 với bê tông mác 800.

Kết quả trên được giải thích bởi khả năng liên kết tại bề mặt tiếp xúc giữa bê tông và sợi thép [6], cụ thể là:

- Bê tông mác cao có chất lượng hồ xi măng tốt, làm tăng khả năng liên kết tại bề mặt tiếp xúc giữa sợi thép và đá xi măng, dẫn tới tăng khả năng chịu kéo cho bê tông T, phát huy hiệu quả của sợi thép sử dụng;

- Sợi thép có tỷ lệ hướng sợi cao (tiết diện sợi mảnh và số lượng sợi lớn) có tổng diện tích bề mặt tiếp xúc của sợi lớn hơn sợi thép có tỷ lệ hướng sợi thấp với cùng khối lượng hoặc cùng đơn vị thể tích (trong bảng 1: sợi tỷ lệ hướng sợi 29,7 có tổng diện tích bề mặt là 5.340 cm2/kg; sợi tỷ lệ hướng sợi 60 có tổng diện tích bề mặt 8.978 cm2/kg);

- Bê tông mác cao sử dụng sợi thép có tỷ lệ hướng sợi cao làm tăng cao cường độ chịu kéo khi uốn của BTCS thép chính là do chất lượng liên kết tại bề mặt tiếp xúc tốt kết hợp với tổng diện tích bề mặt tiếp xúc cao, từ đó tổng lực liên kết lớn;

• Bê tông mác cao có hàm lượng xi măng và hàm lượng bột mịn cao, ngoài việc làm tăng khả năng liên kết tại bề mặt tiếp xúc giữa sợi thép và đá xi măng, mà còn tạo điều kiện phân tán tốt sợi thép có tỷ lệ hướng sợi cao với hàm lượng sợi cao dẫn tới tăng rất cao cường độ chịu kéo khi uốn của BTCS thép.
• 

Từ đó có thể kết luận:

Mác bê tông có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả sử dụng sợi thép trong bê tông, cụ thể:

- Bê tông mác trung bình (mác 300) sử dụng sợi thép không hiệu quả. Khi sử dụng sợi thép với mục đích làm tăng cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông thì sử dụng bê tông mác từ 400-500 (40-50 MPa) trở lên;

- Bê tông mác càng cao thì càng làm tăng cường độ chịu kéo khi uốn của BTCS thép khi sử dụng cùng một loại sợi, cùng hàm lượng sợi tức là tăng hiệu quả sử dụng sợi thép.

Sợi thép làm tăng cao cường độ chịu uốn của bê tông, mức độ tăng cường độ chịu uốn của bê tông khi sử dụng sợi thép phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó tỷ lệ hướng sợi là yếu tố rất quan trọng:

- Tỷ lệ hướng sợi tăng thì cường độ chịu uốn của BTCS thép tăng. Sử dụng sợi thép có tỷ lệ hướng sợi cao hiệu quả hơn sợi có tỷ lệ hướng sợi thấp;

- Chênh lệch về mức tăng cường độ chịu kéo khi uốn khi dùng sợi thép có tỷ lệ hướng sợi cao và khi dùng sợi thép có tỷ lệ hướng sợi thấp (ở các hàm lượng khác nhau) là rất lớn.

Bê tông mác cao cho phép phát huy cao hiệu quả của sợi thép, khi đó đồng thời cho phép sử dụng các loại sợi thép có tỷ lệ hướng sợi cao, làm tăng mạnh cường độ chịu kéo khi uốn của BTCS thép.

Bê tông mác cao sử dụng các loại sợi thép có tỷ lệ hướng sợi cao với hàm lượng sợi hợp lý cao làm tăng rất cao cường độ chịu kéo khi uốn của BTCS thép. Mức độ tăng cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông khi sử dụng sợi thép có thể tới 89,8%. Có thể tạo ra BTCS thép đạt cường độ chịu kéo khi uốn từ 100-195 daN/cm2.

Xem chi tiết Bài nghiên cứu TẠI ĐÂY:

BuilData