Bất ngờ hệ số giãn nở do nhiệt của bê tông dùng cốt xỉ thép

Các thiết bị thí nghiệm dùng để xác định CTE

Các loại vật liệu xây dựng thường thay đổi kích thước dẫn đến thay đổi thể tích khi chịu tác động của nhiệt độ trong khi áp suất được giữ không đổi. Bê tông xi măng cũng điển hình cho sự co, nở thể tích khi nhiệt độ môi trường giảm hoặc tăng. Hệ số giãn nở nhiệt của bê tông được định nghĩa là một đại lượng vật lý đặc trưng cho sự thay đổi kích thước khi có quá trình trao đổi nhiệt. Sự thay đổi kích thước không đồng đều do nhiệt sẽ tạo ra ứng suất kéo trong khối bê tông. Khi ứng suất này vượt quá giới hạn thì bê tông sẽ bị nứt. Hệ số giãn nở do nhiệt thể hiện độ dốc của mối quan hệ giữa biến dạng theo và nhiệt độ tác động lên bê tông.

Sự hình thành và phân bố trường nhiệt độ, ứng suất trong lòng khối bê tông trên kết cấu rất phức tạp. Quá trình này phụ thuộc vào các yếu tố nội tại, cấu trúc của bê tông cũng như các yếu tố bên ngoài liên quan đến môi trường và công nghệ thi công [2]. Các yếu tố nội tại của bê tông có thể kể đến, gồm: thông số về nhiệt của vật liệu; loại và hàm lượng chất kết dính; các loại cốt liệu; tỉ lệ thành phần cấp phối; nhiệt độ bê tông khi đổ; nhiệt dung riêng của bê tông; tốc độ tỏa nhiệt; hình dạng; kích thước kết cấu. Các yếu tố bên ngoài bao gồm như: các thông số về môi trường (nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió); phương pháp bảo dưỡng bê tông; điều kiện các bề mặt tiếp xúc (ván khuôn, nền đất); nhiệt độ tại mặt thoáng của khối bê tông; hệ số trao đổi nhiệt. Hệ số giãn nở do nhiệt của bê tông thường rất nhỏ và khó xác định.

Cấu trúc của bê tông có 3 pha, gồm cốt liệu, chất kết dính đóng rắn và lỗ rỗng. Đối với bê tông xi măng, cốt liệu thường là đá dăm và cát, những vật liệu có hệ số giãn nở nhiệt thấp. Ngược lại, đá xi măng là sản phẩm thủy hóa của xi măng với nước, tạo nên các sản phẩm chủ yếu của C-S-H, cùng với cấu trúc lỗ rỗng được cho là khá nhạy cảm về thể tích dưới tác động của sự thay đổi của nhiệt độ [1]. Bê tông geopolymer sử dụng là xỉ thép một mặt có quan hệ thể tích - nhiệt khác với đá dăm và cát. Đồng thời, chất kết dính geopolymer, do có cấu trúc mạch polymer bền vững nên có nhiều khác biệt so với cấu trúc tinh thể C-S-H trong đá xi măng, dẫn tới sẽ có ứng xử thể tích do nhiệt khác biệt.

Công trình nghiên cứu do PGS. TS. ĐÀO VĂN ĐÔNG; ThS. NCS. TRỊNH HOÀNG SƠN - Trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải sẽ làm rõ về hệ số giãn nở do nhiệt của bê tông geopolymer tro bay sử dụng hoàn toàn cốt liệu xỉ thép với các cấp cường độ chịu nén khác nhau. Kết quả thí nghiệm được so sánh với hệ số giãn nở do nhiệt của bê tông gepolymer tro bay sử dụng cốt liệu tự nhiên (đá dăm, cát sông) và bê tông xi măng truyền thống.

Nội dung bài khoa học tại đây.