Định nghĩa
Co ngót bê tông là hiện tượng giảm thể tích của bê tông trong quá trình đóng rắn và sử dụng, không do tải trọng tác dụng. Co ngót gây ra ứng suất kéo nội tại và có thể dẫn đến nứt khi ứng suất vượt cường độ kéo của bê tông. Có ba dạng co ngót chính: co ngót dẻo (plastic shrinkage), co ngót khô (drying shrinkage) và co ngót tự sinh (autogenous shrinkage).
Đặc điểm kỹ thuật
Co ngót dẻo (Plastic shrinkage): xảy ra 1–6 giờ đầu sau khi đổ bê tông, khi bề mặt mất nước nhanh hơn nước rỉ lên (bleeding). Biên độ 500–2.000 μm/m, gây nứt bề mặt theo hướng ngẫu nhiên hoặc vuông góc với chiều gió. Điều kiện dễ xảy ra: nhiệt độ cao, gió mạnh, độ ẩm thấp; tốc độ bay hơi > 1 kg/m²/h là ngưỡng nguy hiểm.
Co ngót khô (Drying shrinkage): xảy ra sau khi bê tông đóng rắn, do nước bay hơi dần từ lỗ rỗng gel và mao quản. Biên độ 200–400 μm/m (bê tông thông thường), 400–800 μm/m (bê tông chất lượng thấp). Quá trình kéo dài nhiều năm, 80% xảy ra trong năm đầu. Co ngót tự sinh (Autogenous shrinkage): đặc trưng của bê tông W/C thấp (< 0,42); do nước nội tại bị tiêu thụ trong hydrat hóa tạo ra áp suất mao quản. Biên độ 50–200 μm/m, quan trọng trong bê tông HPC và UHPC.
Phân loại
Ngoài ba dạng chính, còn có: Co ngót nhiệt (Thermal shrinkage): do gradient nhiệt trong và ngoài bê tông khối lớn, gây nứt nhiệt sau khi nhiệt độ giảm. Co ngót hóa học (Chemical shrinkage): thể tích sản phẩm hydrat hóa nhỏ hơn tổng thể tích xi măng + nước ban đầu, khoảng 8–10% thể tích xi măng; là nguyên nhân gốc của autogenous shrinkage.
Ứng dụng (Biện pháp kiểm soát)
Kiểm soát plastic shrinkage: che phủ bề mặt ngay sau đổ (màng PE, tấm ẩm), phun mist khi tốc độ bay hơi > 1 kg/m²/h, tránh thi công khi nhiệt độ > 35°C hoặc gió > 25 km/h. Kiểm soát drying shrinkage: giảm hàm lượng nước (dùng superplasticizer), dùng cốt liệu cứng (đá granite thay cát mềm), thiết kế khe co giãn hợp lý. Kiểm soát autogenous shrinkage: dùng cốt liệu bão hòa nước (internal curing), phụ gia shrinkage-reducing admixture (SRA).
Ưu điểm / Nhược điểm (góc nhìn thiết kế)
Co ngót là hiện tượng không thể tránh khỏi nhưng có thể quản lý. Thiết kế cốt thép chống co ngót (shrinkage reinforcement) với hàm lượng tối thiểu ρ = 0,0018–0,002 theo ACI 318 giúp phân tán vết nứt thành nhiều vết nhỏ thay vì một vết lớn. Phụ gia SRA giảm co ngót khô 30–50% nhưng có thể giảm nhẹ cường độ và tăng chi phí.
Những hiểu lầm phổ biến
Hiểu lầm: “Bê tông nứt do co ngót là lỗi thi công.” Co ngót là hiện tượng vật lý tự nhiên; nứt chỉ xảy ra khi ứng suất co ngót vượt cường độ kéo. Thiết kế khe co giãn và cốt thép chống co ngót là giải pháp kỹ thuật bình thường.
Hiểu lầm: “Tăng nước trộn giảm co ngót.” Ngược lại; nước nhiều hơn làm tăng co ngót khô vì có nhiều nước bay hơi hơn. Giảm W/C bằng superplasticizer là cách giảm tổng lượng co ngót.
Câu hỏi thường gặp
- Co ngót bê tông là gì?
- Là hiện tượng giảm thể tích bê tông không do tải trọng, gây ứng suất kéo nội tại và có thể dẫn đến nứt. Có ba dạng: plastic, drying và autogenous shrinkage.
- Plastic shrinkage xảy ra khi nào?
- Trong 1–6 giờ đầu sau đổ bê tông, khi bề mặt mất nước nhanh hơn tốc độ bleeding; biên độ 500–2.000 μm/m; đặc biệt nguy hiểm khi tốc độ bay hơi > 1 kg/m²/h.
- Drying shrinkage lớn bao nhiêu?
- Bê tông thông thường: 200–400 μm/m; bê tông chất lượng thấp (W/C cao): 400–800 μm/m; 80% xảy ra trong năm đầu, sau đó chậm dần.
- Autogenous shrinkage là gì?
- Co ngót tự sinh do nước nội tại bị tiêu thụ bởi hydrat hóa tạo áp suất mao quản; quan trọng trong bê tông W/C thấp (< 0,42), biên độ 50–200 μm/m.
- Làm thế nào để giảm plastic shrinkage?
- Che phủ bề mặt ngay sau đổ, phun mist nước, tránh thi công nhiệt độ cao và gió mạnh; tốc độ bay hơi > 1 kg/m²/h phải có biện pháp bảo vệ.
- Phụ gia SRA là gì?
- Shrinkage Reducing Admixture – phụ gia giảm co ngót khô 30–50% bằng cách giảm sức căng bề mặt trong lỗ rỗng mao quản; dùng trong sàn, mặt cầu, tấm mỏng.
- Cốt thép chống co ngót tối thiểu là bao nhiêu?
- ACI 318 quy định ρ_min = 0,0018 (thanh Grade 60) đến 0,002 (thanh Grade 40) cho sàn và tường không kết cấu chịu co ngót và nhiệt.
- Khe co giãn bố trí cách nhau bao nhiêu?
- Thông thường 4–6 m cho sàn bê tông nhà; 15–30 m cho đường bê tông; khoảng cách phụ thuộc chiều dày sàn, cốt thép và điều kiện môi trường.
- Internal curing là gì?
- Dưỡng hộ nội tại bằng cốt liệu bão hòa nước (lightweight aggregate) hoặc siêu hút nước SAP; cung cấp nước từ trong ra ngoài để bù autogenous shrinkage trong bê tông W/C thấp.
- Co ngót và từ biến khác nhau thế nào?
- Co ngót xảy ra không có tải trọng; từ biến là biến dạng thêm theo thời gian dưới tải trọng duy trì. Cả hai cùng quan trọng trong thiết kế kết cấu dài hạn.
Kết luận
Co ngót bê tông bao gồm plastic shrinkage (0–6 giờ, 500–2.000 μm/m), drying shrinkage (200–400 μm/m dài hạn) và autogenous shrinkage (50–200 μm/m trong bê tông W/C thấp). Quản lý co ngót thông qua thiết kế hỗn hợp, biện pháp thi công (che phủ, phun mist), phụ gia SRA và khe co giãn hợp lý là yêu cầu bắt buộc để đảm bảo tuổi thọ và thẩm mỹ kết cấu bê tông.