Bài viết Phương pháp xác định tốc độ phát triển vết nứt trong bê tông siêu tính năng gia cố cốt sợi dưới tác động của tải trọng va đập, nổ nghiên cứu sự ảnh hưởng của cốt sợi đến tốc độ phát triển vết nứt trong UHPFRCs. Đồng thời, nghiên cứu sự ảnh hưởng của tốc độ gia tải đến tốc độ phát triển vết nứt trong UHPFRCs.
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ PHÁT TRIỂN VẾT NỨT TRONG BÊ TƠNG SIÊU TÍNH NĂNG GIA CỐ CỐT SỢI DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA TẢI TRỌNG VA ĐẬP, NỔ Ngơ Trí Thường Trường Đại học Thủy lợi, email: trithuong@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG CHƯƠNG TRÌNH THÍ NGHIỆM Bê tơng siêu tính gia cố cốt sợi thép (Ultra - high - performance fiber - reinforced concrete - UHPFRCs) loại vật liệu bê tơng có cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo, khả hấp thụ lượng cao, khả gia tăng cường độ tốc độ gia tải tăng [1] Những tính đặc biệt giúp vật liệu UHPFRCs phù hợp để sử dụng cho cơng trình hạ tầng kỹ thuật, cơng trình qn chịu tác động tải trọng cực đoan va đập, nổ Ví dụ: Tường bê tơng chống đạn cơng trình qn Tuy nhiên, việc hình thành phát triển vết nứt vật liệu UHPFRCs tác động tải trọng tốc độ cao, trình phức tạp quan trọng dẫn tới phá hủy kết cấu, cịn hạn chế Có nhiều phương pháp áp dụng để khảo sát hình thành phát triển vết nứt bê tông, sử dụng kỹ thuật khác sóng âm (acoustic emission), máy quay tốc độ cao (high speed camera), phương pháp ảnh số (digital image correlation) Tuy nhiên, nghiên cứu tốc độ phát triển vết nứt bê tông gia cố cốt sợi (Fiber reinforced concrete - FRC), đặc biệt UHPFRCs cịn hạn chế Mục đích nghiên cứu nghiên cứu ảnh hưởng cốt sợi đến tốc độ phát triển vết nứt UHPFRCs Đồng thời, nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ gia tải đến tốc độ phát triển vết nứt UHPFRCs 2.1 Vật liệu mẫu thí nghiệm 16 mẫu UHPFRCs gia cố 0% 2% cốt sợi thép trơn, đường kính 0.2 mm chiều dài 19 mm, kích thước Hình 1, chế tạo thí nghiệm Thành phần cấp phối, q trình trộn chuẩn bị mẫu tham khảo tài liệu [2] Hình Thí nghiệm uốn ba điểm, tải trọng tĩnh 2.2 Thí nghiệm Thí nghiệm nén ba điểm (Three-point bending test) có vết nứt tạo sẵn mẫu, với kích thước Hình 1, sử để sử dụng để làm thí nghiệm đo tốc độ phát triển vết nứt Trong đó, thí nghiệm nén tĩnh vận hành máy thí nghiệm đa (Universal Test Machine – UTM), Hình 2, cịn thí nghiệm nén động vận hành máy kéo động sử dụng khung lượng (I-SEFIM), Hình Mẫu thí nghiệm, điều kiện biên, điều kiện gia tải sử dụng đồng cho thí nghiệm tĩnh động để loại bỏ ảnh hưởng khác đến kết thí nghiệm Hệ thống camera tốc độc cao với tần số 2.5000 ảnh/s độ phân giải 128 × 88 pixel tĩnh tải 100.000 ảnh/s độ phân giải 160 × 80 pixel tốc độ 98 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 cao sử dụng để ghi lại trình phá hủy mẫu Chi tiết ngun lý, cấu tạo thí nghiệm tham khảo [2] SS00-S:705 ms SS00-S:707 ms SS00-S:712 ms Hình Sự hình thành vết nứt tác dụng tải trọng khác Hình Thí nghiệm uốn ba điểm, tải trọng tĩnh 2.3.2 Tốc độ phát triển vết nứt mẫu UHPFRCs Tốc độ phát triển vết nứt (ν) mẫu UHPFRCs phân tích DIC EDAs thống kê Bảng Công thức tính tốn ν tham khảo [2] Bảng Tốc độ phát triển vết nứt mẫu UHPFRCs Hình Thí nghiệm uốn ba điểm, tải trọng động (I-SEFIM) Hình ảnh thu từ hệ thống camera tốc độ cao phân tích để xem xét hình thành phát triển vết nứt kỹ thuật tương quan hình ảnh kỹ thuật số (Digital Image Correlation - DIC) phương pháp sử dụng thuật toán xác định cạnh vết nứt (Edge Detect Algorithm - EDA) Nguyên lý chi tiết phương pháp, tham khảo [2] Tốc độ Loạt thí Số hiệu gia tải nghiệm mẫu m/s UHPC-s 2.3 Kết thí nghiệm nhận xét 2.3.1 Trạng thái phá hủy Sự phát triển vết nứt chủ đạo mẫu UHPFRCs tác dụng tải trọng thể Hình Nhìn chung, mẫu thí nghiệm bị phá hủy vết nứt chủ đạo, hình thành từ mép vết cắt tạo sẵn, phát triển đến mép đối diện mẫu, hình dáng, đường vết nứt khác tùy theo hàm lượng cốt sợi tốc độ gia tải Mẫu UHPC phá hủy với vết nứt chính, mẫu UHPFRCs hình thành vết nứt nhỏ dọc theo đường vết nứt lớn Hơn nữa, vết nứt thẳng tốc độ gia tải tăng lên 99 UHPC-h UHPFR C-s UHPFR C-h SP1 SP2 1.67×10-5 SP3 SP4 Average SP1 SP2 13.83 SP3 SP4 Average SP1 SP2 1.67×10-5 SP3 SP4 Average SP1 SP2 13.83 SP3 SP4 Average Tốc độ vết nứt, ν, (DIC) m/s Tốc độ vết nứt, ν, (EDA) m/s 4.14 3.85 4.73 9.85 5.64 638.1 736.0 857.5 723.7 738.82 0.0015 0.0029 0.0023 0.0011 0.0019 484.5 516.2 603.9 603.9 552.12 3.31 3.27 3.78 7.88 4.56 478.58 551.98 643.15 542.76 554.12 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 436.05 464.55 543.52 543.52 496.91 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 Nhìn chung, phương pháp phân tích EDAs cho kết tính tốn nhỏ DIC Điều chủ yếu xuất phát từ việc khó xác định ranh giới vết nứt siêu nhỏ điểm đầu vết nứt Có thể thấy Bảng 1, tốc độ phát triển vết nứt trung bình mẫu UHPC 5.64 m/s tác dụng tải trọng tĩnh tăng lên 738.82 m/s tốc độ gia tải cao Trong đó, giá trị mẫu UHPFRCs 0.0019 552.12 m/s Điều cho thấy, tốc độ gia tải tăng tốc độ phát triển vết nứt tăng Đồng thời, việc gia cố cốt sợi có tác đụng đáng kể vào việc hạn chế tốc độ phát triển vết nứt mẫu UHPFRCs KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu cho thấy, sử dụng phương pháp DIC EDA kết hợp với hệ thống camera tốc độ cao để xác định tốc độ phát triển vết nứt mẫu bê tông UHPFRCs, phương pháp DIC cho thấy hiệu xác Một số kết luận rút từ kết thí nghiệm sau: Tốc độ phát triển vết nứt mẫu UHPFRCs tăng tốc độ gia tải tăng Cốt sợi có tác dụng đáng kể việc hạn chế tốc độ phát triển vết nứt mẫu UHPFRCs Những tính chất hứa hẹn việc áp dụng vật liệu UHPFRCs vào cơng trình thực tế, chịu tải trọng động động đất, va chạm, phá nổ…v.v TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Wille, K., Kim, D J and Naaman, A E (2011) ‘Strain-hardening UHP-FRC with low fiber contents’, Materials and Structures, pp 583–598 [2] Ngo, T T., Park, J K and Kim, D J (2019) ‘Loading rate effect on crack velocity in ultra-high-performance fiber-reinforced concrete’, Construction and Building Materials Elsevier Ltd, 197, pp 548–558 100 ... để xác định tốc độ phát triển vết nứt mẫu bê tông UHPFRCs, phương pháp DIC cho thấy hiệu xác Một số kết luận rút từ kết thí nghiệm sau: Tốc độ phát triển vết nứt mẫu UHPFRCs tăng tốc độ gia tải. .. SS00-S:712 ms Hình Sự hình thành vết nứt tác dụng tải trọng khác Hình Thí nghiệm uốn ba điểm, tải trọng tĩnh 2.3.2 Tốc độ phát triển vết nứt mẫu UHPFRCs Tốc độ phát triển vết nứt (ν) mẫu UHPFRCs phân... UHPC 5.64 m/s tác dụng tải trọng tĩnh tăng lên 738.82 m/s tốc độ gia tải cao Trong đó, giá trị mẫu UHPFRCs 0.0019 552.12 m/s Điều cho thấy, tốc độ gia tải tăng tốc độ phát triển vết nứt tăng Đồng