Nghiên cứu ứng xử của dầm bê tông cốt thép có phụ gia tro bay gia cường bằng CFRP

i MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU iii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH iv DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi A TỔNG QUAN A.1 Nguồn gốc bê tông A.2 Các nghiên cứu sử dụng vụn bê tông A.2.1 Ngoài nước A.2.2 Trong nước 10 A.3 Những khó khăn ứng dụng vụn bê tông 10 A.4 Những thuận lợi sử dụng phế thải bê tông 10 SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI VÀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 11 B B.1 Tính cấp thiết đề tài 11 B.2 Mục đích nghiên cứu đề tài 12 B.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 12 B.4 Phương pháp nghiên cứu 13 B.5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 13 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 14 1.1 Cơ sở lý thuyết nghiên cứu ứng dụng vụn bê tông thay phần đá tự nhiên kết hợp phụ gia tro bay hỗn hợp bê tông có gia cường CFRP 14 1.1.1 Giới thiệu vật liệu sử dụng nghiên cứu 14 1.1.2 Khả sử dụng vụn bê tông bê tông 21 1.2 Kết luận chương .23 CHƯƠNG Q TRÌNH THÍ NGHIỆM DẦM BÊ TƠNG CỐT THÉP 24 2.1 Vật liệu bê tông 24 2.2 Vật liệu thép 26 2.3 Tro bay (Fly ash) 26 2.4 Tấm CFRP UT70-30G 27 2.5 Keo lót keo phủ 28 2.6 Q trình thí nghiệm 29 CHƯƠNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM DẦM BÊ TƠNG CỐT THÉP 36 3.1 Cường độ chịu nén 36 3.2 Mô hình dầm bê tơng cốt thép 36 3.3 Tải trọng thí nghiệm phá hoại dầm bê tông cốt thép 37 ii 3.4 Quan hệ tải trọng chuyển vị dầm bê tông cốt thép 44 3.5 Sơ đồ vết nứt dầm bê tơng cốt thép theo thí nghiệm 47 3.6 Kết luận .50 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 iii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1 Mẻ trộn bê tông nén 22 Bảng Cấp phối cho 1m3 bê tông sử dụng đá 1x2 24 Bảng 2 Thông tin vật liệu thép 26 Bảng Thông số tro bay 27 Bảng 2.4 Thông số vật liệu CFRP UT70-30G 28 Bảng Bảng số liệu chuyển vị dầm D1 38 Bảng Bảng số liệu chuyển vị dầm D2 40 Bảng 3 Bảng số liệu chuyển vị dầm D3 41 Bảng Bảng số liệu chuyển vị dầm D4 42 iv DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình A Xử lý phế thải bê tông Hình A Đấu trường Collosseum Hình A Cấu tạo đường giao thông sử dụng phế thải bê tông Hình A Nền hạ đường giao thông sử dụng phế thải bê tông Hình A Tái sử dụng vụn bê tông, sân bay Changi – Singapore Hình A Máy nghiền bê tông Hình B Bãi rác thải xây dựng 11 Hình B Xử lý phế thải bê tông 11 Hình 1 Cốt liệu vụn bê tông 15 Hình Phụ gia tro bay 17 Hình Tấm CFRP UT70-30G 18 Hình Gia cường dầm bê tơng cốt thép sợi carbon 20 Hình 2.1 Thí nghiệm nén mẫu 25 Hình 2.2 Kết thí nghiệm cường độ nén mẫu 25 Hình Cốt thép 26 Hình Tấm CFRP UT70-30G 27 Hình Keo lót keo phủ 28 Hình Chuẩn bị cốt thép 29 Hình Giai đoạn chuẩn bị đổ bê tông 30 Hình Quá trình đổ bê tông 30 Hình Bảo dưỡng dầm bê tông 31 Hình 10 Làm nhẵn bề mặt dầm 33 Hình 11 Phủ keo lót lên bề mặt làm nhẵn 33 Hình 12 Dán carbon lên bề mặt phủ keo 34 Hình 13 Phủ tiếp lớp keo thứ 34 Hình Cường độ nén mẫu bê tông theo tỷ lệ RCA 36 Hình Sơ đồ dầm bê tông cốt thép (mm) 37 Hình Thí nghiệm uốn dầm 38 Hình Hình dạng vết nứt 38 Hình Biểu đồ so sánh tải trọng thí nghiệm phá hoại dầm 44 Hình Chuyển vị nhịp dầm thực nghiệm 45 Hình Chuyển vị trái nhịp dầm thực nghiệm 46 Hình Chuyển vị phải nhịp dầm thực nghiệm 46 v Hình 10 Sơ đồ vết nứt 49 vi DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Danh mục ký hiệu fc Cường độ chịu nén bê tông ft Cường độ chịu kéo bê tông μ Hệ số poisson Eb Mô đun đàn hồi bê tông fy Giới hạn chảy thép Es Mô đàn hồi thép Rtt Cường độ nén bê tông thực tế Danh mục chữ viết tắt PPPTHH Phương pháp phần tử hữu hạn PTVPTP Phương trình vi phân phần RCA Dầm bê tông tái chế 20% đá tự nhiên CC Dầm bê tông tự nhiên A TỔNG QUAN Hiện nay, việc phá vỡ cơng trình cũ tạo lượng lớn bê tơng phế thải đem vào bãi rác thải Các bãi chơn lấp để xử lý cịn hạn chế không đủ khả để xử lý chiếm nhiều khơng gian Chúng ta hồn tồn tái sử dụng phần bê tông để sản xuất phận kết cấu mới, trì phẩm chất cần thiết bê tông cường độ sức bền Trước tiên, cần phải hiểu việc khai thác cát sỏi để làm cốt liệu bê tông tác động lớn đến môi trường, chúng khai thác địa phương Mặc dù xi măng thải lượng CO2 lớn trình sản xuất so với vật liệu tương tự, việc bảo tồn tài nguyên thiên nhiên cách giảm sỏi khai thác cát giúp giảm thiểu tác động tiêu cực môi trường, lợi ích lớn mơi trường giới có số lượng bê tơng lớn sản xuất ngày Vấn đề gây nhiều vấn đề khác lãng phí, nhiễm môi trường, cạn kiệt tài nguyên,… Trong thực tế, sau phá dỡ phận kết cấu, ta nghiền bê tơng máy loại đặc biệt để lấy mảnh vỡ, sau phân loại theo kích thước Các kim loại cốt thép chấp nhận chúng phân tách nam châm lớn cuối tái chế Chỉ loại bê tơng có chất gây ô nhiễm, chẳng hạn bột màu, canxi sunfat, clorua dầu gây hư hỏng không sử dụng làm nguyên liệu thô Bất có thể, phương pháp tái chế hiệu tiến hành nghiền cơng trường xây dựng, điều giúp giảm chi phí xây dựng giảm ô nhiễm phát sinh vận chuyển vật liệu đến từ mỏ đá Khoảng 60% nghiền nát sử dụng cho quy trình chiết xuất (thu hồi vật liệu có phạm vi sử dụng hạn chế so với nguyên liệu ban đầu) Những mảnh sử dụng làm vật liệu cho cơng trình đường sá Ta sử dụng bê tông nghiền thay cho đá dăm hay sỏi hỗn hợp bê tông Trên giới phế thải từ phá hủy cơng trình nghiên cứu tái chế sử dụng, nước liên minh Châu Âu tái chế khoảng 45% phế thải từ phá dỡ cơng trình (ENV), 2011) Do vậy, việc nghiên cứu tái chế phế phẩm từ xây dựng cần thiết Hình A Xử lý phế thải bê tông A.1 Nguồn gốc bê tông Bê tông loại đá nhân tạo, hình thành việc trộn thành phần: Cốt liệu thơ, cốt liệu mịn, chất kết dính,…theo tỷ lệ định (được gọi cấp phối bê tông) Trong bê tơng, chất kết dính (ximăng + nước, phụ gia…) làm vai trị liên kết cốt liệu thơ (đá, sỏi…) cốt liệu mịn (cát, đá xay…) đóng rắn cho tất thành khối cứng đá Kết cấu bê tông sử dụng rộng rãi nhờ ưu điểm: giá thành thấp (do cấu thành từ vật liệu tự nhiên sẵn có cát, đá, sỏi…), khả chịu lực lớn, độ bền cao, dễ tạo hình, chống cháy tốt (dưới 400oC cường độ bê tơng khơng suy giảm đáng kể), hấp thụ lượng (do có khối lượng lớn)…vì bê tông sử dụng phổ biến từ thời La Mã cổ đại, đến ngày loại vật liệu sử dụng phổ biến kết hợp với loại vật liệu khác, đặc biệt thép để tăng thêm khả chịu lực cho cấu kiện cơng trình xây dựng dân dụng, cơng trình giao thơng, Hình A Đấu trường Collosseum [www.baomoi.com] A.2 Các nghiên cứu sử dụng vụn bê tông A.2.1 Ngồi nước Trên giới, có số cơng trình nghiên cứu bê tơng tái chế sử dụng phụ gia tro bay dựa thực nghiệm lý thuyết như: Mahdi Arezoumandi cộng kiểm tra thực nghiệm cường độ uốn dầm bê tông cốt thép sử dụng 100% cốt liệu bê tông tái chế dầm bê tơng sử dụng hồn tồn cốt liệu tự nhiên Về hình thái vết nứt diễn tiến vết nứt, vết nứt dầm RCA có khoảng cách gần so với dầm CC Các dầm RCA cho thấy moment gây nứt thấp (khoảng 7%) so với dầm CC, khơng có khác biệt đáng kể quan sát thấy moment đàn hồi dầm RCA CC Về ứng xử tải trọng chuyển vị, dầm RCA cho thấy độ cứng sau nứt thấp so với dầm CC dầm RCA có độ võng cao so với dầm CC Các dầm RCA cho thấy khả uốn tương đương với dầm CC cho thấy tiêu chuẩn thiết kế hành dự đốn cách tương đối xác khả chịu uốn dầm RCA Phương pháp Modified Compression Field Theory (MCFT – Response 2000) cho thấy cường độ chịu uốn dự đoán dầm CC RCA khoảng 15%, đánh giá thấp độ võng dầm CC RCA khoảng 35% Cả kết thử nghiệm hỗn hợp CC RCA nằm khoảng tin cậy 95% đường cong hồi quy phi tuyến tính phù hợp với sở liệu thử nghiệm uốn dầm CC Các tác giả Salomon M Levy Paulo Helene cho kết nghiên cứu độ bền bê tông làm bê tông tái chế 20%, 50% 100% Trong bê tông cốt liệu tái chế thực nghiên cứu này, giảm phản ứng cacbonat hóa thay 20% 50% Đối với bê tông CRMA, hành vi ứng xử xảy thay 100% Ứng xử cho thấy phản ứng cacbonat hóa phụ thuộc mạnh mẽ vào thành phần hóa học bê tơng khơng phụ thuộc vào khía cạnh vật lý Khi cốt liệu tự nhiên thay 20% cốt liệu tái chế từ bê tông phế thải, kết bê tơng tái chế có hoạt động tương tự, đơi tốt so với bê tông dùng để tham chiếu làm cốt liệu tự nhiên đặc tính nghiên cứu Kết giải thích cho khả sử dụng bê tơng tái chế, góp phần bảo vệ mơi trường đạt hiệu suất cuối tương tự bê tông thường với chi phí có lẽ thấp Tác giả Yasmin Hefni cộng có nghiên cứu ảnh hưởng q trình hoạt hóa tro bay đến tính chất học bê tông sử dụng tỷ lệ thay xi măng Portland tro bay 40%, kết thử nghiệm chất hoạt hóa aquis Na2SiO3 chất hoạt hóa vượt trội tro bay theo quan điểm tăng cường độ nén, kéo đứt độ uốn bê tơng, bên cạnh cường độ bê tông tăng lên đáng kể nhiệt độ cao Việc sử dụng tro bay để thay phần xi măng làm giảm cường độ bê tông tuổi đầu Một cải tiến đáng kể cường độ bê tông quan sát độ tuổi từ 56 đến 180 ngày Tác giả A Fuzail Hashmi cộng nghiên cứu khả chịu uốn dầm sàn bê tông cốt thép dùng tro bay cho thấy trạng thái chảy dẻo tới hạn bê tơng cốt thép có tro bay thể xu hướng giống so với bê tông cốt thép khơng có tro bay Các mơmen nứt đáng kể khả chịu tải dầm bê tông chứa tới 40% tro bay quan sát thấy đặc biệt bê tông cấp cao Hiệu suất uốn phần tử kết cấu bê tông HVFA cải thiện tăng cường độ bê tông Các dầm bê tông cho thấy khả sử dụng tốt lên đến 40% thay tro bay cấp phối bê tông cao Tỷ lệ phần trăm giảm thấp khả chịu tải cuối dầm BTCT có chứa HVFA quan sát thấy so sánh với dầm BTCT khơng có tro bay thể chủ yếu hỗn hợp bê tông cao Bản chất 39 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 1.17 1.33 1.52 1.66 1.84 2.05 2.23 2.35 2.68 2.82 3.03 3.22 3.46 3.63 3.76 3.95 4.14 4.34 4.52 4.76 4.96 5.12 5.37 5.82 6.13 6.41 6.66 7.02 7.36 7.66 7.89 8.4 8.85 9.12 9.71 10.52 11.28 11.82 12.4 13.78 14.34 15.33 16.38 17.66 18.96 20.05 1.51 1.68 1.88 2.01 2.2 2.4 2.6 2.72 3.05 3.21 3.44 3.64 3.89 4.08 4.19 4.41 4.62 4.84 5.06 5.32 5.54 5.72 6.42 6.76 7.06 7.33 7.68 8.04 8.35 8.62 9.19 9.72 10 10.7 11.59 12.41 12.98 13.6 14.91 15.5 16.36 17.47 18.8 20.14 22.07 1.51 1.66 1.84 1.96 2.13 2.32 2.5 2.62 2.91 3.13 3.24 3.42 3.65 3.82 3.96 4.16 4.35 4.55 4.75 5.01 5.22 5.38 5.68 6.14 6.62 6.99 7.33 7.64 7.94 8.18 8.71 9.15 9.43 10.05 10.9 11.68 12.2 12.73 13.94 14.46 15.37 16.4 17.65 18.86 20.54 22.87 40 Bảng Bảng số liệu chuyển vị dầm D2 Tải trọng Chuyển vị trái dầm Chuyển vị dầm Chuyển vị phải dầm STT (kN) (mm) (mm) (mm) 0.3 0.29 0.3 0.49 0.47 0.48 0.68 0.67 0.65 0.85 0.84 0.82 10 1.06 1.04 1.01 12 1.22 1.21 1.17 14 1.38 1.37 1.33 16 1.55 1.55 1.5 18 1.73 1.75 1.69 10 20 1.9 1.94 1.87 11 22 2.08 2.14 2.05 12 24 2.26 2.35 2.25 13 26 2.44 2.55 2.44 14 28 2.58 2.73 2.6 15 30 2.78 2.96 2.82 16 32 2.94 3.14 2.99 17 34 3.11 3.34 3.19 18 36 3.27 3.52 3.36 19 38 3.41 3.69 3.52 20 40 3.58 3.89 3.71 21 42 3.77 4.12 3.93 22 44 3.99 4.32 4.1 23 46 4.15 4.52 4.28 24 48 4.3 4.7 4.43 25 50 4.48 4.92 4.64 26 52 4.67 5.14 4.84 27 54 4.9 5.3 4.97 28 56 5.17 5.6 5.22 29 58 5.34 5.79 5.39 30 60 5.58 6.06 5.63 31 62 5.81 6.33 5.87 32 64 6.54 6.93 6.33 33 66 6.66 7.06 6.45 34 68 7.17 7.67 7.09 35 70 7.42 7.98 7.41 36 72 7.78 8.42 7.85 37 74 7.99 8.67 8.1 38 76 8.37 9.02 8.42 39 78 8.9 9.68 9.02 40 80 9.41 10.23 9.52 41 82 10 10.87 10.11 41 42 43 44 45 46 47 48 49 84 86 88 90 92 94 96 98 10.67 11.53 12.27 13.23 14.01 15.11 16.45 18.3 11.69 12.6 13.44 14.44 15.3 16.43 17.82 19.96 10.88 11.76 12.57 13.59 14.43 15.5 17.1 19.58 Bảng 3 Bảng số liệu chuyển vị dầm D3 Tải trọng Chuyển vị trái dầm Chuyển vị dầm Chuyển vị phải dầm STT (kN) (mm) (mm) (mm) 0.1 0.19 0.27 0.34 0.39 0.42 0.53 0.59 0.59 0.68 0.76 0.77 10 0.81 0.92 0.94 12 0.97 1.08 1.1 14 1.13 1.24 1.24 16 1.3 1.42 1.41 18 1.55 1.68 1.65 10 20 1.67 1.81 1.77 11 22 1.83 1.97 1.92 12 24 2.04 2.19 2.13 13 26 2.21 2.38 2.3 14 28 2.38 2.56 2.47 15 30 2.57 2.76 2.65 16 32 2.74 2.96 2.83 17 34 2.93 3.16 3.02 18 36 3.09 3.36 3.19 19 38 3.31 3.67 3.51 20 40 3.52 3.92 3.78 21 42 3.78 4.25 4.1 22 44 4.01 4.55 4.35 23 46 4.19 4.76 4.54 24 48 4.4 5.01 4.77 25 50 4.62 5.27 5.01 26 52 4.79 5.47 5.2 27 54 5.01 5.71 5.44 28 56 5.2 5.93 5.65 29 58 5.42 6.16 5.89 30 60 5.57 6.32 6.06 31 62 5.92 6.51 6.24 32 64 6.33 6.84 6.55 33 66 6.5 7.03 6.75 42 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 102 104 6.63 6.82 6.95 7.28 7.47 7.8 8.13 8.47 8.95 9.68 10.71 11.48 12.2 12.98 13.78 14.61 16.35 17.63 20.23 7.15 7.35 7.49 7.81 8.01 8.32 8.64 9.01 9.53 10.27 11.28 12.05 12.56 13.34 14.17 15.01 16.62 17.94 20.36 6.89 7.12 7.27 7.63 7.85 8.22 8.6 8.99 9.55 10.36 11.4 12.19 12.74 13.52 14.29 15.06 16.44 17.62 19.81 Bảng Bảng số liệu chuyển vị dầm D4 Tải trọng Chuyển vị trái dầm Chuyển vị dầm Chuyển vị phải dầm STT (kN) (mm) (mm) (mm) 0.26 0.26 0.14 0.48 0.45 0.3 0.61 0.61 0.5 0.74 0.79 0.74 10 0.83 0.92 0.93 12 1.02 1.14 1.14 14 1.15 1.28 1.26 16 1.36 1.49 1.43 18 1.58 1.72 1.61 10 20 1.75 1.89 1.73 11 22 1.93 2.08 1.87 12 24 2.13 2.28 2.05 13 26 2.28 2.45 2.18 14 28 2.5 2.69 2.38 15 30 2.65 2.85 2.53 16 32 2.84 3.07 2.72 17 34 3.05 3.32 2.99 18 36 3.21 3.5 3.16 19 38 3.49 3.82 3.47 20 40 3.68 4.04 3.68 21 42 3.89 4.27 3.9 22 44 4.03 4.43 4.05 43 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 102 104 106 4.35 4.59 4.8 5.03 5.26 5.59 5.82 6.06 6.27 6.51 6.81 6.98 7.29 7.41 7.72 8.03 8.3 8.61 9.43 10.08 10.54 11.2 11.88 12.59 13.41 14.08 15.28 16.21 17.43 18.95 4.79 5.08 5.32 5.56 5.77 6.16 6.43 6.7 6.94 7.21 7.32 7.5 7.84 7.98 8.32 8.66 8.98 9.35 9.85 10.4 10.89 11.44 12.24 13 13.68 14.6 15.36 16.58 17.61 18.98 20.73 4.38 4.68 4.91 5.13 5.35 5.73 6.28 6.52 6.79 6.89 7.07 7.41 7.54 7.87 8.2 8.5 8.83 9.25 9.72 10.15 10.62 11.31 11.96 12.55 13.37 14.08 15.24 16.23 17.56 19.39 Kết thí nghiệm kiểm tra tải trọng phá hoại dầm D1; D2; D3; D4 trình bày Hình 3.7 Tải trọng cuối dầm D1, D2, D3 D4 107.92 kN, 99.2 kN, 105.13 kN 106.41 kN Hình 3.7 cho thấy mối quan hệ độ dịch chuyển nhịp dầm tổng tải Sai số tải trọng cuối dầm với tổng hợp 100% tự nhiên tải trọng cuối thấp dầm với 30% RCA 8.08% Sai số tải trọng cuối dầm với tổng hợp 100% tự nhiên tải trọng cuối thấp dầm với 50% RCA 2.59% Sai số tải trọng cuối dầm với tổng hợp 100% tự nhiên tải trọng cuối 44 thấp dầm với 70% RCA 1.4% Qua biểu đồ cho thấy chênh lệch không nhiều tải trọng phá hoại dầm, nên việc sử dụng vụn bê tông tái chế với tỉ lệ định không làm ảnh hưởng nhiều đến khả chịu tải trọng dầm bê tông cốt thép Biểu đồ tải trọng phá hoại dầm bê tông cốt thép 110 Tải trọng phá hoại dầm (kN) 108 107.92 106.41 105.13 106 D1 104 D2 102 100 D3 99.2 D4 98 96 94 Hình Biểu đồ so sánh tải trọng thí nghiệm phá hoại dầm ❖ Nhận xét: Kết thí nghiệm kiểm tra tải trọng chuyển vị nhịp dầm D1, D2, D3 D4 thể biểu đồ Hình 3.6 Từ Hình 3.6 cho thấy chuyển vị nhịp dầm bê tơng cốt thép có sử dụng bê tơng tái chế dầm không sử dụng thành phần bê tông tái chế tương đương dầm cấu kiện chịu uốn, phá hoại cốt thép chịu kéo nên bê tông chưa đạt tới cường độ phá hoại, tỉ lệ vụn bê tông dầm D2 (30%) nên ảnh hưởng đến khả chịu tải không đáng kể Tuy nhiên, độ cứng dầm sử dụng 100% đá tự nhiên có độ cứng lớn dầm sử dụng 30% bê tông tái chế Tỉ lệ vụn bê tông dầm D3 (50%) ảnh hưởng đến khả chịu tải không đáng kể Tuy nhiên, độ cứng dầm sử dụng 100% đá tự nhiên có độ cứng lớn dầm sử dụng 50% bê tông tái chế Tỉ lệ vụn bê tông dầm D4 (70%) ảnh hưởng đến khả chịu tải không đáng kể Tuy nhiên, độ cứng dầm sử dụng 100% đá tự nhiên có độ cứng lớn dầm sử dụng 70% bê tông tái chế 3.4 Quan hệ tải trọng chuyển vị dầm bê tông cốt thép 45 Biểu đồ quan hệ chuyển vị tải trọng dầm thể Hình 3.7, xem xét kết thu thể đồng mẫu dầm D1, D2, D3, D4 dầm gia cường có mối quan hệ phi tuyến tải trọng chuyển vị rõ ràng Chuyển vị dầm tương đồng độ cứng tương đương giá trị tải trọng từ kN đến 60 kN Điều thể ảnh hưỡng rõ ràng việc gia cường CFRP Với tải trọng từ 60kN đến tải trọng giới hạn mẫu dầm, cho kết chuyển vị khác biệt mẫu Có thể thấy ứng xử mẫu thí nghiệm thay đổi phụ thuộc vào cường độ bê tông Mặt khác, ta nhận thấy khả chịu tải sử dụng cốt liệu tái chế 70% ( Dầm D4) dầm sử dụng bê tông tự nhiên (Dầm D1) tốt so với dầm cịn lại Điều thể phương án sử dụng dầm bê tơng có cốt liệu tái chế 70%, 30% phụ gia tro bay gia cường CFRP hiệu Biểu đồ quan hệ tải trọng chuyển vị dầm 120 100 Tải trọng P (kN) 80 D1 60 D2 40 D3 D4 20 -5 -20 10 15 20 25 30 Chuyển vị f (mm) Hình Chuyển vị nhịp dầm thực nghiệm 46 Biểu đồ quan hệ tải trọng chuyển vị trái dầm 120 Tải trọng P (kN) 100 80 D1 60 D2 D3 40 D4 20 0 10 15 20 25 30 Chuyển vị f (mm) Hình Chuyển vị trái nhịp dầm thực nghiệm Biểu đồ quan hệ tải trọng chuyển vị phải dầm 120 100 Tải trọng P (kN) 80 D1 60 D2 40 D3 D4 20 -5 -20 10 15 20 25 30 Chuyển vị f (mm) Hình Chuyển vị phải nhịp dầm thực nghiệm Kết thí nghiệm cho phép xác định, dầm gia cường D1 có tải trọng phá hoại Pph = 108.27 kN, chuyển vị nhịp tương ứng fph = 20.11 mm, dầm gia cường D2 có tải trọng phá hoại Pph = 99.2 kN, chuyển vị nhịp tương ứng fph = 19.71 mm, dầm gia cường D3 có tải trọng phá hoại Pph = 105.13 kN, chuyển vị nhịp tương ứng 47 fph = 21.38 mm, dầm gia cường D4 có tải trọng phá hoại Pph = 106.41 kN, chuyển vị nhịp tương ứng fph = 18.81 mm Khả có tham gia làm việc chịu kéo dán CFRP gia cường đáy dầm, nên tải trọng thí nghiệm tăng đến tải trọng phá hoại bê tông, mặt khác khơng có phá hoại bề mặt lớp bê tông với CFRP, tiếp tục gia tải tải trọng không tăng chuyển vị tăng có bóc tách lớp bê tơng với CFRP 3.5 Sơ đồ vết nứt dầm bê tơng cốt thép theo thí nghiệm Kết thí nghiệm uốn dầm hình Hình 2.5 thể vết nứt dầm tương ứng D1, D2, D3 D4 (a) 48 (b) (c) 49 (d) Hình 10 Sơ đồ vết nứt: (a) Dầm D1 (CC), (b) Dầm D2, (c) Dầm D3, (d) Dầm D4 Hình 3.9 trình bày vết nứt tải cuối dầm Các đường nứt phát triển theo đường vng góc với ứng suất căng uốn Nó số lượng nhỏ RCA gây nhiều vết nứt bị uốn Có thể nói hiệu suất dầm tải dài hạn bị ảnh hưởng diện RCA Mặt khác, kết nghiên cứu khác với tỉ lệ thay từ 50% – 100% cho kết tương tự (Luis Evangelista, et al., 2007) (Sato R, et al., 2007) 50 3.6 Kết luận Sau thí nghiệm tất mẫu dầm, rút số nhận xét sau: - Việc thay cốt liệu tự nhiên bê tông tái chế có ảnh hưởng định đến cường độ chịu lực số ứng xử khác cấu kiện, thể hình dạng vết nứt, tải trọng phá hoại chuyển vị - Tấm sợi carbon CFRP cải thiện đáng kể khả chịu uốn cấu kiện, giúp hạn chế mở rộng vết nứt - Sử dụng phụ gia tro bay (Fly ash) thay xi măng Pooc lăng góp phần giảm thiểu chi phí, tăng cường độ độ bền bê tơng Ngồi phương án làm giảm đáng kể lượng khí thải carbon liên quan đến xây dựng Từ kết thí nghiệm, ta nhận thấy phương án dầm bê tông tái chế sử dụng phụ gia tro bay gia cường CFRP hoàn toàn khả thi Là giải pháp giảm thiểu rác thải xây dựng hiệu ứng nhà kính Giải vấn đề ô nhiễm môi trường ngành công nghiệp xây dựng nước ta 51 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Nghiên cứu cốt liệu bê tông tái chế thay phần cốt liệu tự nhiên cấu kiện bê tông cốt thép xu hướng Việt Nam Đề tài nghiên cứu dầm chứa 30%, 50%, 70% RCA thực hiện, tính chất RCA tính tốn có độ tin cậy cao Các kết luận sau đưa ra: - Cả cường độ chịu nén cường độ kéo bê tông giảm chút cường độ chịu nén bê tơng sử dụng RCA có cường độ chịu nén cao mong muốn Kết thí nghiệm cho thấy mức giảm cường độ nén 2.1% - Hiệu suất dầm bê tông cốt thép với 30%, 50%, 70% RCA bị ảnh hưởng Kết thí nghiệm cho thấy độ võng tăng so sánh với dầm thơng thường Bên cạnh đó, số lượng vết nứt xuất dầm tăng lên Nói cách khác, RCA ảnh hưởng đến hiệu suất dài hạn cấu kiện bê tông cốt thép Việc nghiên cứu sử dụng thành phần bê tông tái chế phù hợp với xu hướng sử dụng vật liệu sạch, tận dụng chất thải xây dựng góp phần bảo vệ mơi trường Tuy nhiên, cần có khảo sát, đánh giá để có đầy đủ số liệu triển khai vào thực tế 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Anh Thắng, Nguyễn Thanh Hưng, Lê Ngọc Phương Thanh (2018) Thực nghiệm cường độ chịu nén bê tơng có thành phần cốt liệu bê tơng tái chế, Tạp chí Xây dựng, 7/2018, tr.34-36 Anh Thang Le, Thanh Hung Nguyen, Cong Vu Duc Phan (2019), A Study on Behavior of Reinforcement Concrete Beam using the Recycled Concrete, Proceedings of the 5th International Conference on Geotechnics, Civil Engineering Works and Structures 2019 -Pages 379-384 Tống Tôn Kiên, Lê Trung Thành (2017) Ứng xử học bê tông cốt liệu tái chế sử dụng xi măng chất kết dính xỉ kiềm Tạp chí KHCN xây dựng- Trường Đại học Xây dựng, ISSN 1859-2996, tập 11 số (09/2017), tr.30-36 Mahdi Arezoumandi, Adam Smith, Jeffery S Volz, Kamal H Khayat (2015) An experimental study on flexural strength of reinforced concrete beams with 100% recycled concrete aggregate, Engineering Structures, Volume 88, April 2015, Pages 154-162 Salomon M Levy Paulo Helene (2004) Durability of recycled aggregates concrete: a safe way to sustainable development, Cement and Concrete Research, Volume 34, Issue 11, November 2004, Pages 1975-1980 Yasmin Hefni, Yehia Abd El Zaher, Mona Abdel Wahab (2018) Influence of activation of fly ash on the mechanical properties of concrete, Construction and Building Materials, Volume 172, May 2018, Pages 728-734 A Fuzail Hashmi, M Shariq, A Baqi (2020) Flexural performance of high volume fly ash reinforced concrete beams and slabs, Structures, Volume 25, June 2020, Pages 868-880 Faiz U.A Shaikh, Steve W.M Supit (2015) Compressive strength and durability properties of high volume fly ash (HVFA) concretes containing ultrafine fly ash (UFFA), Construction and Building Materials, Volume 82, May 2015, Pages 192-205 M Sai Krishna, G.A.V.S Sandeep Kumar, A Cyril Thomas (2021) Behaviour of reinforced concrete beams bonded with side bonded FRP sheets, materialstoday: 53 PROCEEDINGS, Volume 43, Part 2, 2021, Pages 2404-2410 Ayman N.Ababneh, Rajai Z Al-Rousan, Issam M.N Ghaith (2020) Experimental study on anchoring of FRP-strengthened concrete beams, Structures, Volume 23, February 2020, Pages 26-33 TCVN 3015:1993 Hỗn hợp bê tông nặng bê tông nặng – Lấy mẫu, chế tạo bảo dưỡng mẫu thử TCVN 3106:1993 Hỗn hợp bê tông nặng - Phương pháp thử độ sụt TCVN 3108:1993 Hỗn hợp bê tông nặng - Phương pháp xác định khối lượng thể tích TCVN 3114 : 1993 Bê tông nặng - phương pháp xác định độ mài mịn TCVN 3118 : 1993 Bê tơng nặng - Phương pháp xác định cường độ nén TCVN 3119 : 1993 Bê tông nặng - phương pháp xác định cường độ kéo uốn TCVN 4453 : 1995 Kết cấu bê tơng bê tơng cốt thép tồn khối - quy phạm thi công nghiệm thu TCVN 7570:2006 Cốt liệu cho bê tông vữa - Yêu cầu kỹ thuật TCVN 7572:2006 Cốt liệu cho bê tông vữa - Phương pháp thử TCVN 3118-1993 Heavyweight concrete - Method for determinatien of compressive strength TCVN 10302:2014 Phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tông, vữa xây xi măng ... nghiên cứu khả chịu lực tới hạn kết cấu bê tông cốt liệu tái chế có phụ gia tro bay gia cường CFRP Vì vậy, đề tài ? ?Nghiên cứu ứng xử dầm bê tông cốt thép cốt liệu tái chế có phụ gia tro bay gia. .. cộng nghiên cứu khả chịu uốn dầm sàn bê tông cốt thép dùng tro bay cho thấy trạng thái chảy dẻo tới hạn bê tông cốt thép có tro bay thể xu hướng giống so với bê tơng cốt thép khơng có tro bay. .. nén bê tông sử dụng vụn bê tông tái chế, ứng xử cấu kiện dầm bê tông cốt thép sử dụng vụn bê tông tái chế thay Phạm vi nghiên cứu: - Lựa chọn tiêu kỹ thuật vụn bê tông tái chế tro bay ứng dụng bê