Nghiên cứu độ bền thấm nước và thấm ion clo clorua của bê tông cốt liệu nhẹ ứng dụng trong dự đoán tuổi thọ kết cấu cầu. Nghiên cứu độ bền thấm nước và thấm ion clo clorua của bê tông cốt liệu nhẹ ứng dụng trong dự đoán tuổi thọ kết cấu cầu. Nghiên cứu độ bền thấm nước và thấm ion clo clorua của bê tông cốt liệu nhẹ ứng dụng trong dự đoán tuổi thọ kết cấu cầu. Nghiên cứu độ bền thấm nước và thấm ion clo clorua của bê tông cốt liệu nhẹ ứng dụng trong dự đoán tuổi thọ kết cấu cầu. Nghiên cứu độ bền thấm nước và thấm ion clo clorua của bê tông cốt liệu nhẹ ứng dụng trong dự đoán tuổi thọ kết cấu cầu. Nghiên cứu độ bền thấm nước và thấm ion clo clorua của bê tông cốt liệu nhẹ ứng dụng trong dự đoán tuổi thọ kết cấu cầu. Nghiên cứu độ bền thấm nước và thấm ion clo clorua của bê tông cốt liệu nhẹ ứng dụng trong dự đoán tuổi thọ kết cấu cầu. Nghiên cứu độ bền thấm nước và thấm ion clo clorua của bê tông cốt liệu nhẹ ứng dụng trong dự đoán tuổi thọ kết cấu cầu. Nghiên cứu độ bền thấm nước và thấm ion clo clorua của bê tông cốt liệu nhẹ ứng dụng trong dự đoán tuổi thọ kết cấu cầu. Nghiên cứu độ bền thấm nước và thấm ion clo clorua của bê tông cốt liệu nhẹ ứng dụng trong dự đoán tuổi thọ kết cấu cầu. Nghiên cứu độ bền thấm nước và thấm ion clo clorua của bê tông cốt liệu nhẹ ứng dụng trong dự đoán tuổi thọ kết cấu cầu. Nghiên cứu độ bền thấm nước và thấm ion clo clorua của bê tông cốt liệu nhẹ ứng dụng trong dự đoán tuổi thọ kết cấu cầu. Nghiên cứu độ bền thấm nước và thấm ion clo clorua của bê tông cốt liệu nhẹ ứng dụng trong dự đoán tuổi thọ kết cấu cầu.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI LÊ QUANG VŨ NGHIÊN CỨU ĐỘ BỀN THẤM NƯỚC VÀ THẤM ION CLO CỦA BÊ TÔNG CỐT LIỆU NHẸ ỨNG DỤNG TRONG DỰ ĐOÁN TUỔI THỌ KẾT CẤU CẦU Ngành : Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số : 9580205 Chuyên ngành: Xây dựng Cầu Hầm TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2022 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Giao thơng Vận tải Người hường dẫn khoa học: PGS.TS Trần Thế Truyền Trường Đại học Giao thông Vận tải PGS.TS Đỗ Anh Tú Trường Đại học Giao thông Vận tải Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án Tiến sĩ cấp Trường họp Trường Đại học Giao thơng Vận tải Vào lúc … ngày …/…/2022 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: - Thư viện Quốc Gia Việt Nam - Thư viện Trường Đại học Giao thơng Vận tải MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Thực tế áp ứng dụng bê tơng nhẹ xây dựng cơng trình nước giới cho thấy ưu điểm bật như: Giảm trọng lượng thân kết cấu cầu, nâng cao lực khai thác hoạt tải; Giảm chi phí cẩu lắp vận chuyển cấu kiện đúc sẵn trọng lượng kết cấu giảm bớt Điều thuận tiện cho thi công lao lắp giảm giá thành xây dựng Tăng độ bền kết cấu dính kết cốt liệu đá xi măng tốt; Giảm hiệu ứng tập trung ứng suất thường tạo xung quanh hạt cốt liệu bê tông thường Giảm đường nứt vi mơ co ngót từ biến gây Tăng độ bền bê tông giảm đường nứt vi mô; Cải thiện khả chống thấm nhập ion clo Minh chứng hàm lượng ion Cl- sau 23 năm khai thác nhà nghiên cứu Mỹ cho thấy: Theo chiều dày lớp bê tông tăng lên hàm lượng ion Cl- giảm so với bê tông thường Hiện Việt Nam, việc ứng dụng bê tông nhẹ xây dựng cơng trình nhà cửa thực tương đối nhiều; bước đầu có nghiên cứu ứng dụng xây dựng giao thông, đặc biệt xây dựng phận kết cấu cầu Một số cơng trình điển Khách sạn Fortuna Hà nội, Trung thâm thể thao Long Biên hay Hà nội Club công ty Cổ phần sản xuất bê tơng nhẹ Thiên Giang thực Cơng trình nhà tầng nhà số 132 Khuất Duy Tiến; nhà tầng số 130 phố Giảng Võ; khách sạn 11 tầng phố Hàng Thùng; sàn 200 m2 nhà hàng Xanh Plat số 10 Phạm Ngọc Thạch… Công ty Xây dụng Phát triển hạ tầng Đô thị Hà Nội (CiCo) thực Các kết thu khả quan Bộ Xây dựng đánh giá cao Tuy nhiên ngành xây dựng giao thơng nói chung, xây dựng kết cấu cơng trình cầu nói riêng cịn vấn đề cần nghiên cứu áp dụng Thiết kế thành phần cấp phối bê tông nhẹ thí nghiệm xác định đặc trưng lý bê tông nhẹ nhiều nghiên cứu đề cập Các kết cho thấy điểm giống khác biệt bê tông nhẹ so với bê tông thường cấp cường độ chịu nén Tuy vậy, độ bền lâu bê tông nhẹ, kết cấu bê tông cốt thép sử dụng bê tông nhẹ câu hỏi cần trả lời, đặc biệt với loại bê tông nhẹ sản xuất điều kiện Việt Nam kết cấu sử dụng bê tơng nhẹ khai thác điều kiện khí hậu thời tiết Việt Nam Đánh giá độ bền bê tông nhẹ kết cấu sử dụng bê tông nhẹ số nghiên cứu giới thực Về nguyên tắc, phương pháp đo đạc đánh giá tính thấm nước, thấm clo bê tơng nhẹ dự đoán tuổi thọ kết cấu bê tông cốt thép sử dụng bê tông nhẹ thực giống bê tông thường Tuy vậy, kết thu độ phân tán lớn, nguyên nhân thành phần cốt liệu khác nhau, tuổi bê tông khác nhau, dạng mẫu phương pháp thí nghiệm khác Đánh giá độ thấm nước thấm ion clo bê tông nhẹ kết cấu sử dụng bê tông nhẹ vấn đề Việt Nam; đặc biệt có xét đến ảnh hưởng yếu tố tải trọng Cho đến chưa có nghiên cứu thực vấn đề Cần thiết phải có nghiên cứu đánh giá độ bền lâu kết cấu bê tông nhẹ nhằm bổ sung sở liệu cho công tác thiết kế kết cấu bê tông nhẹ sử dụng xây dựng dân dụng xây dựng giao thơng Từ kết thí nghiệm đánh giá độ thấm nước thấm ion clo bê tông nhẹ, xây dựng mơ hình dự báo tuổi thọ kết cấu bê tông cốt thép sử dụng bê tơng nhẹ theo tiêu chí ăn mịn cốt thép Từ đòi hỏi cấp thiết ý nghĩa quan trọng việc đề xuất mơ hình đánh giá ảnh hưởng tải trọng đến độ thấm bê tông cốt liệu nhẹ ứng dụng dự báo tuổi thọ cơng trình bê tơng cốt thép nói chung cơng trình cầu nói riêng, đặc biệt phù hợp với triết lý thiết kế cầu theo xác suất tiêu chuẩn thiết kế cầu Việt Nam, đề tài nghiên cứu “Đánh giá độ thấm nước thấm ion clo bê tông nhẹ ứng dụng dự đốn tuổi thọ kết cấu cầu có sử dụng lý thuyết xác suất” lựa chọn làm đề tài luận án Nội dung luận án gồm chương, mở đầu, kết luận kiến nghị Mở đầu Chương 1: Tổng quan bê tông nhẹ, nghiên cứu liên quan đến độ bền bê tông nhẹ kết cấu sử dụng bê tông nhẹ Chương 2: Thí nghiệm phân tích độ thấm nước thấm ion clo bê tông nhẹ Chương 3: Xây dựng mơ hình dự báo tuổi thọ kết cấu sử dụng bê tông cốt liệu nhẹ Chương 4: Tính tốn dự báo tuổi thọ kết cấu bê tơng cốt thép cốt liệu nhẹ có xét đến ảnh hưởng đồng thời hiệu ứng tải trọng tác động môi trường Kết luận kiến nghị Mục tiêu luận án Mục tiêu luận án là: Xác định đặc tính độ thấm nước thấm ion clo bê tông nhẹ Xây dựng mơ hình tính tốn dự báo tuổi thọ kết cấu sử dụng bê tông nhẹ Đánh giá tuổi thọ khai thác kết cấu mặt cầu sử dụng bê tông nhẹ Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu bê tông sử dụng cốt liệu nhẹ keramzit kết cấu sử dụng loại bê tông nhẹ Các đặc tính bền thấm nước thấm ion clo bê tông nhẹ tuổi thọ kết cấu bê tông nhẹ 3.2 Phạm vi nghiên cứu Luận án tập trung nghiên cứu vấn đề tác động ăn mịn thép ion clo, khơng đề cập đến ăn mịn bê tơng sunphat Nghiên cứu đặc tính bền bê tơng nhẹ sản xuất điều kiện Việt Nam: khả chống thấm nước, thấm ion clo điều kiện nhiệt độ, độ ẩm thời gian theo quy định tiêu chuẩn thí nghiệm Dự báo tuổi thọ kết cấu bê tông cốt thép sử dụng bê tông nhẹ Phương pháp nghiên cứu Phương pháp tổng hợp, phân tích so sánh Phương pháp nghiên cứu chủ yếu phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm Sử dụng lý thuyết tiên tiến độ bền bê tông để xác định tương quan (công thức) thực nghiệm triển khai nghiên cứu thực nghiệm với vật liệu kết cấu bê tơng nhẹ để kiểm chứng Mơ hình hóa để dự báo tuổi thọ sử dụng cầu bê tông cốt thép sử dụng bê tông nhẹ Những đóng góp luận án Luận án tiến hành nghiên cứu thực nghiệm, phân tích tính thấm nước thấm ion clo qua bê tông nhẹ C30 chịu ảnh hưởng tải trọng Kết nghiên cứu cho thấy tăng cấp tải trọng nén độ thấm nước bê tơng tăng đáng kể; đặc biệt sau bê tơng bắt đầu có thay đổi cấu trúc rỗng tác động tải trọng nén trước nén trực tiếp Một mơ hình thí nghiệm thấm nước có xét đến tải trọng nén trực tiếp thiết kế, chế tạo thử nghiệm dựa kết nghiên cứu giới gần đây; thiết bị thí nghiệm có cải tiến để trình đo đạc thuận lợi hơn, đặc biệt trình khống chế tải trọng ghi nhận số liệu hoàn toàn tự động Kết nghiên cứu cho thấy ảnh hưởng đáng kể tải trọng nén đến độ thấm ion clo bê tơng nhẹ Một mơ hình thí nghiệm thấm ion clo có xét đến tải trọng nén trực tiếp thiết kế, chế tạo thử nghiệm dựa kết nghiên cứu giới gần đây; thiết bị thí nghiệm có cải tiến để trình đo đạc thuận lợi hơn, đặc biệt q trình kiểm sốt lực nén bê tông nhẹ Luận án đề xuất mối quan hệ hệ số khuếch tán ion clo hệ số thấm nước bê tông nhẹ Xác định hệ số Ck để tính tốn hệ số khuếch tán ion clo từ hệ số thấm nước loại bê tơng nhẹ Từ đề xuất cơng thức tính tốn quan hệ hệ số thấm nước hệ số khuếch tán ion clo bê tơng nhẹ có xét đến ảnh hưởng ứng suất bê tông cho loại bê tông nhẹ xem xét Luận án xây dựng mơ hình tính tốn dự báo tuổi thọ sử dụng kết cấu cơng trình bê tơng nhẹ điều kiện Việt Nam có xét đến ảnh hưởng tải trọng thường xuyên tải trọng khai thác CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG CỐT LIỆU NHẸ VÀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐỘ BỀN BÊ TƠNG CỐT LIỆU NHẸ Bê tơng cốt liệu nhẹ ứng dụng Theo tiêu chuẩn châu Âu EN 206-1:2000 [43], bê tơng nhẹ có khối lượng thể tích nhỏ 2.000kg/m3 cường độ chịu nén dao động từ - 80MPa (mẫu trụ) Bê tông nhẹ chịu lực theo ACI 213R-03 [25] bê tông có khối lượng thể tích từ 1.120 - 1.920kg/m3 cường độ chịu nén ngày 28 ngày tối thiểu 17MPa Có thể thấy rằng, khối lượng thể tích giảm từ 2.400kg/m3 bê tơng truyền thống xuống cịn 1.900kg/m3 bê tơng nhẹ giảm bớt trọng lượng thân kết cấu cách đáng kể, giúp tiết kiệm cốt thép cốt thép dự ứng lực, giảm chi phí xây dựng Việc sử dụng cốt liệu nhẹ yếu tố để đạt KLTT nhỏ Ngoài KLTT cốt liệu, KLTT bê tơng cịn phụ thuộc vào cấp phối cốt liệu, độ ẩm cốt liệu, hàm lượng khí, hàm lượng xi măng, tỉ lệ N/CKD, phụ gia hóa học phụ gia khoáng… Bên cạnh vật liệu, KLTT bê tông phụ thuộc vào phương pháp đầm nén, điều kiện bảo dưỡng… KLTT BTCLN chịu lực biến đổi từ 1200 - 2000 kg/m3 so với 2300 - 2400 kg/m3 bê tông nặng Đa số tính chất BTCLN liên quan đến KLTT, đặc biệt cường độ nén Nghiên cứu độ thấm nước bê tông cốt liệu nhẹ Độ thấm nước định nghĩa khả cho phép chất lưu thấm thấu qua môi trường rỗng chênh lệch Độ thấm bê tông nhẹ, loại vật liệu rỗng, phụ thuộc nhiều vào tham số môi trường bê tông độ rỗng, độ ngoằn ngo lỗ rỗng tính thơng lỗ rỗng Theo Scrivener (2001), độ rỗng độ thông lỗ rỗng bê tông tăng lên, độ bền chống thấm bê tông bị giảm xuống; lỗ rỗng thẳng, dịng chảy thấm có tốc độ nhanh Dưới tác động học nhiệt độ đủ lớn, phá hủy bê tông kèm theo đường nứt làm gia tăng thông số trên, độ thấm bê tơng tăng nhanh [61] Hình 1.1 - Ảnh hưởng độ rỗng, dạng - kích thước đường rỗng tính liên thơng lỗ rỗng đến độ thấm bê tông (Scrivener (2001)) Các nghiên cứu Abbas (2000) ảnh hưởng không gian rỗng đến cường độ độ thấm bê tông nhẹ cho thấy, cường độ bê tông phụ thuộc vào tỷ lệ rỗng vật liệu; nhiên, độ thấm lại phụ thuộc chủ yếu vào tính liên thơng lỗ rỗng Một bê tơng có tính liên thơng rỗng cao đường nứt xuất nhiều ngun nhân (co ngót, từ biến, tác động học, nhiệt độ cao, ăn mòn ) q trình khai thác độ thấm bê tơng tăng nhanh Sự chênh lệch độ ẩm, áp lực thủy tĩnh, ứng suất, nhiệt độ, nồng độ hóa chất làm xáo trộn trạng thái cân chất lưu vật liệu rỗng; vậy, di chuyển dòng lưu chất xảy để thiết lập lại cân Q trình di chuyển dịng lưu chất thơng thường mô tả phương diện hút bám, khuếch tán, hấp thụ thấm Trong bê tông, cấu trúc vật lý bê tông trạng thái nước lỗ rỗng ảnh hưởng đến trình Đặng Thùy Chi (2018) [3] nghiên cứu xác định độ chống thấm bê tông cốt liệu nhẹ Mỗi cấp bê tơng thí nghiệm tổ mẫu gồm viên hình trụ đường kính 150, chiều cao 150 mm Kết cho thấy loại BTCLN LC40 bị nước thấm qua áp lực nước đạt 12 atm, đạt cấp chống thấm B10 Trong hai loại BTCLN LC50 LC60 áp lực nước lớn 12 atm, mẫu chưa bị nước thấm qua, đạt cấp chống thấm lớn B12 Kết tương tự bê tông nặng thông thường Nghiên cứu độ bền thấm ion clo bê tông cốt liệu nhẹ Theo kết nghiên cứu Youm đồng [70] BTCLN sử dụng muội silic, muội silic cải thiện vi cấu trúc vữa xi măng, qua cải thiện độ chống thấm ion clo bê tông nhẹ Và BTCLN sử dụng muội silic có kết thử độ thấm ion clo bị ảnh hưởng loại cốt liệu Mặt khác, Liu đồng [51] nhận xét mức độ thấm ion clo BTCLN tăng lên tăng hàm lượng CLN bê tơng Ngồi ra, Liu đồng tổng kết bê tông dùng CLN cát thường có độ chống thấm, độ thấm thấm ion clo so với bê tơng thường có tỉ lệ N/CKD Basheer, & Long, 2005, Lo et al., 2008 [52] cho thấy tỷ lệ cốt liệu nhẹ tăng lên độ bền bê tơng nhẹ giảm xuống Nguyên nhân giải thích diện tích liên kết hồ xi măng cốt liệu tăng lên, làm điểm khiến cho khả xâm nhập nước ion clo tăng phần lớn ion clo không xâm nhập qua cốt liệu nhẹ (Chia & Zhang, 2002 [36]) Đặng Thùy Chi (2018) thực thí nghiệm đo đạc độ thấm bê tơng nhẹ với cấp cường độ mục tiêu 30, 50 60 MPa Kết thí nghiệm độ thấm ion clo cho thấy mức độ thấm tăng dần từ 166 Columb đến 193 Columb cường độ chịu nén trung bình giảm từ 69 xuống 50 MPa Mức độ thấm thấp tương đương giá trị trung bình đo loại bê tông nặng cường độ nén 80 MPa [33] Như vậy, kết thí nghiệm dường phù hợp với nhận xét Liu [51] BTCLN có độ thấm ion clo cao so với bê tơng nặng có cường độ chịu nén ngày 28 (nhưng có tỉ lệ N/CKD cao hơn) Các nghiên cứu thời gian khởi đầu ăn mòn thời gian lan truyền ăn mòn, tuổi thọ sử dụng Năm 1980, hội nghị quốc tế vể bê tông môi trường biển viện bê tông Mỹ (ACI) tổ chức, Tuuti [16] cho rằng, kết cấu bê tông cốt thép làm việc môi trường biển bị ion clorua khuếch tán vào bê tơng tích tụ bề mặt cốt thép Khi nồng độ ion clorua bề mặt cốt thép đạt tới ngưỡng nồng độ tới hạn bắt đầu gây ăn mịn cốt thép Cốt thép bị ăn mòn dẫn tới hai hậu Thứ làm giảm diện tích mặt cắt ngang cốt thép dẫn tới giảm sức kháng lại tải trọng Thứ hai, cốt thép bị ăn mòn sinh sản phẩm ăn mịn, sản phẩm ăn mịn nở thể tích gây ứng suất kéo lớp bê tông bảo vệ gây nứt, tách, vỡ bê tơng Mơ hình hóa dự báo tuổi thọ sử dụng kết cấu bê tông cốt thép khuếch tán ion clorua cần q trình dẫn đến ăn mịn thép bê tông ion clorua gây Các trình mơ tả sau: - Ion clorua mơi trường tích lũy bề mặt bê tông - Ion clorua khuếch tán vào bê tông qua số chế mà chủ yếu khuếch tán - Nồng độ ion clorua tích lũy theo thời gian bề mặt cốt thép - Khi nồng độ ion clorua bề mặt cốt thép đạt tới mức ngưỡng tới hạn, màng thụ động mặt cốt thép bị phá vỡ trình ăn mịn bắt đầu xảy - Sản phẩm ăn mịn tích lớn cốt thép bị ăn mòn, gây ứng suất kéo lớp bê tông bảo vệ - Bê tông chịu kéo kém, xuất vết nứt thẳng góc nằm ngang hình thành tách lớp cốt thép - Các vết nứt tạo thành rạn nứt vỡ làm cho kết cấu bị xuống cấp chức sử dụng khơng cịn đảm bảo gây an tồn Đây xem thời điểm mà yêu cầu phải sửa chữa - Ăn mịn gây mát diện tích tiết diện thép, dẫn đến trạng thái giới hạn chịu lực khơng cịn thỏa mãn Tuutti, K đưa mơ hình hai giai đoạn tuổi thọ sử dụng kết cấu bê tơng cốt thép hình 1.2 Theo tuổi thọ sử dụng gồm hai giai đoạn nhau: giai đoạn khởi đầu ăn mòn giai đoạn lan truyền ăn mịn theo phương trình 1.1 (1.1) t = t1 + t ; đó: - t tuổi thọ sử dụng ; - t1 giai đoạn khởi đầu ăn mòn; - t2 giai đoạn lan truyền ăn mịn Hình 1.2 - Tuổi thọ sử dụng kết cấu bê tông cốt thép: Mô hình hai giai đoạn Tuuti (1980) Kết luận chương Qua nhiều nghiên cứu độ thấm nước bê tơng cốt liệu nhẹ, rằng, tính thấm bê tông chịu ảnh hưởng hai yếu tố chính: Một đặc điểm độ rỗng kích thước, độ ngoằn ngo, tính liên thơng lỗ rỗng, hai vết nứt vi mô bê tông, đặc biệt mặt liên kết cốt liệu chất kế dính Trong đó, ảnh hưởng ứng suất tác động từ bên đến độ thấm bê tơng cịn chưa làm rõ Trong đó, với cơng trình xây dựng môi trường biển, tượng hư hỏng quan trọng cần phải tính đến q trình ăn mịn cốt thép bê tông ion clorua Đã có nhiều nghiên cứu đưa đề xuất, mối quan hệ hệ số khuếch tán ion clorua bê tông, tỷ lệ nước/ xi măng, thời gian, số điện lượng Coulombs Ngoài ra, nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng trạng thái ứng suất nén trước bê tơng thực Các thí nghiệm khuếch tán ion qua bê tơng bao gồm thí nghiệm khuếch tán trạng thái ổn định, thí nghiệm khuếch tán trạng thái khơng ổn định, thí nghiệm di trú vùng điện trường Nói chung, việc thực thí nghiệm thấm ion clorua phức tạp (đặc biệt xét đến trạng thái ứng suất bê tông) Nên việc xác định gián tiếp hệ số khuếch tán ion clorua thơng qua thí nghiệm đơn giản thí nghiệm thấm nước có ý nghĩa quan trọng công tác đánh giá độ bền dự báo tuổi thọ kết cấu cơng trình bê tông cốt liệu nhẹ CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ ĐỘ THẤM NƯỚC VÀ THẤM ION CLO CỦA BÊ TÔNG CỐT LIỆU NHẸ 2.1 Đặt vấn đề Mục đích thí nghiệm chương đánh giá độ thấm nước số loại bê tơng nhẹ điển hình thường dùng cơng trình cầu Việt Nam Loaị bê tơng nhẹ có cường độ 30 MPa (ký hiệu C30) sử dụng thí nghiệm Chương trình thí nghiệm bao gồm thí nghiệm sau: - Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén bê tơng - Thí nghiệm xác định độ thấm nước thấm clo bê tông chịu ứng suất nén trước - Thí nghiệm xác định độ thấm nước thấm clo bê tông chịu ứng suất nén trực tiếp Để thiết kế cấp phối cho bê tơng có cường độ chịu nén fc’ = 30 MPa (C30), nghiên cứu sinh dùng xi măng Bỉm Sơn - PC 40 (đạt yêu cầu TCVN 2682: 2009) Cốt liệu nhỏ (cát) Cát dùng để chế tạo bê tơng cát thiên nhiên có cỡ hạt từ 0.14 đến 5mm - theo TCVN 7570-2008; từ 0.075 đến 4.75 mm - theo tiêu chuẩn Mỹ từ 0.08 đến 5mm theo tiêu chuẩn Pháp Cát sử dụng nghiên cứu cát sông Đà Cốt liệu lớn (đá dăm) Sử dụng đá dăm Hịa Bình Vật liệu đá để chế tạo bê tơng phải có cường độ độ hao mịn phù hợp Đá dăm có độ nhám tốt, liên kết chặt chẽ với vữa xi măng nên cường độ kháng uốn bê tông đá dăm cao so với bê tông đá sỏi Nước Dùng nước sinh hoạt để sản xuất bảo dưỡng bê tông Nước dùng phải nước theo TCVN 4056: 2012 Nước cho bê tông vữa - Yêu cầu kỹ thuật 2.2 Kết thí nghiệm thấm nước với mẫu bê tơng chịu ứng suất nén trước Dựa vào kết thí nghiệm nói trên, ta xây dựng biểu đồ độ chống thấm nước bê tông C30 xét đến ứng suất nén trước sau (Hình 2.1): Hình 2.1 - Gia tăng độ thấm nước K theo ứng suất tương đối max Ở ngưỡng max > 0.5 đánh dấu gia tăng nhanh độ thấm nước áp lực nước lớn 10 atm, điều chứng tỏ ảnh hưởng ứng suất nén trước đủ lớn đến gia tăng độ thấm nước bê tơng nhẹ, tác động học dư tạo điều kiện cho nước thẩm thấu dễ dàng qua mẫu bê tông, đặc biệt max > 0.5, xuất phá hủy bê tông làm cho gia tăng thấm nước tăng nhanh Đặc biệt thí nghiệm, ta thấy ngưỡng max = 0.8 cho ta thấy chênh lệch lớn độ thấm nước bê tơng nhẹ Hình 2.2 - Biểu đồ hệ số độ thấm K thay đổi theo thời gian với cấp ứng suất max = 0.6 Điện lượng (Coulombs) Hình 2.3 - Biểu đồ hệ số độ thấm K thay đổi theo thời gian với cấp ứng suất max = 0.7 Độ thấm nước bê tông gần không thay đổi thay đổi chậm giá trị ứng suất tương đối max < 0.5; sau ngưỡng này, hệ số thấm bắt đầu tăng nhanh Khi ứng suất tương đối max ≥ 0.6, độ thấm nước gia tăng nhanh; điều giải thích cấu trúc vi mô bê tông bị phá hủy sau ngưỡng ứng suất - vốn ngưỡng làm xuất vùng phá hủy phân tán (theo tiếp cận học phá hủy bê tông) - làm gia tăng độ thấm nước bê tông Quy luật gia tăng độ thấm nước bê tông sau 28 ngày tuổi thí nghiệm tương tự quy luật gia tăng độ thấm nước bê tông non tuổi công bố Banthia & al (2005) phá hủy học chưa xuất bê tông 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 MẪU MẪU MẪU MẪU MẪU MẪU (max) 0.2 0.4 0.6 0.8 Hình 2.4 - Độ thấm clo bê tông nhẹ 30 MPa theo ứng suất nén trước bê tông Ta thấy ứng suất nén trước bê tông: max ≤ 0,5 độ thấm ion clo tăng tuyến tính đều; sau ngưỡng độ thấm clo tăng mạnh Độ thấm ion clo bê tông cấp 30Mpa cấp chịu tải 30%f’c, 50%f’c, có giá trị từ 200 - 300(C) - mức trung bình, cấp chịu tải 80%f’c điện lượng truyền qua mẫu tăng nhanh đạt 1300(C) - mức cao Hình 2.5 - Quy luật gia tăng hệ số khuếch tán ion clo theo ứng suất nén trước mẫu bê tông cốt liệu nhẹ C30 Ta thấy, ứng suất nén thấp 0.5max thay đổi độ thấm không đáng kể, ứng suất nén trước đạt đến 0.7max hệ số thấm tăng khoảng 2.7 lần so với độ thấm bê tông không chịu tải Quy luật gia tăng hệ số thấm ion clo theo ứng suất nén trước bê tông cốt liệu nhẹ C30 biểu diễn theo công thức sau: Hồi quy hàm mũ: D/Do = 9.1226(max)2 – 3.4256(max) + 1.0816 (2.12) Hình 2.6 - Thí nghiệm xác định độ thấm ion clo bê tông nhẹ chịu nén trực tiếp Quan hệ độ thấm ion clo (C) bê tông C30 theo thí nghiệm thấm nhanh tương ứng với giá trị ứng suất nén đồng thời mẫu bê tơng biểu diễn hình 2.7 Kết thí nghiệm cho thấy độ thấm ion clo thay đổi mạnh có xuất tải trọng tác động đồng thời Tuy nhiên trước sau gia tải độ thấm ion clo nằm mức “trung bình” theo TCVN 9337-2012 Khi tăng tải trọng tương ứng với cấp suất lên 30% 50% so với cấp ứng suất max, độ thấm bê tông tăng 24,50% 39,48% Khi tăng ứng suất lên 80% max độ thấm bê tơng có gia tăng lớn Trong trường hợp độ thấm ion clo giảm ứng suất nằm giới hạn đàn hồi nên chưa phát sinh vết nứt mà ngược lại làm tăng độ đặc giảm lỗ rỗng bê tơng làm giảm độ thấm Tốc độ xâm nhập ion clo qua bê tông giảm ứng suất mức 30% max tăng mức 50% max 70% max Cuối cùng, tác giả đề xuất mối quan hệ hệ số thấm nước hệ số khuếch tán ion clo bê tông Với bê tông C30: Kw = 29.05 S0.5 D CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH DỰ BÁO TUỔİ THỌ CỦA KẾT CẤU SỬ DỤNG BÊ TÔNG CỐT LİỆU NHẸ 3.1 Đặt vấn đề Mục đích chương xây dựng mơ hình dự báo ảnh hưởng tải trọng mơi trường đến tuổi thọ kết cấu cơng trình cầu bê tơng cốt thép cốt liệu nhẹ theo tiêu chí khởi đầu ăn mịn cốt thép bê tơng Các kết thí nghiệm chương sử dụng làm sở thiết lập mơ hình dự báo tuổi thọ cơng trình Các mơ hình ứng dụng dự báo tuổi thọ công trình cầu cụ thể Chương cấu trúc thành phần Phần đầu chương phần xây dựng mơ hình dự báo có xem xét đến đồng thời ảnh hưởng tải trọng điều kiện môi trường Phần thứ tính tốn dự báo tuổi thọ với cơng trình cầu cụ thể có xét đến thay đổi chiều dày lớp bê tông bảo vệ, nồng độ ion clo bề mặt, ứng suất nén trước nén trực tiếp bê tông 3.2 Giới hạn phạm vi nghiên cứu Trong phạm vi nghiên cứu luận án này, đề cập tới tuổi thọ sử dụng theo xâm nhập ion clo vào kết cấu cầu bê tơng gây ăn mịn cốt thép Tuổi thọ sử dụng cầu bê tông cốt thép xâm nhập ion clo thời gian từ bắt đầu tiếp xúc với mơi trường có ion clo đến ion clo gây ăn mòn cốt thép dẫn tới nứt bê tông bảo vệ tới ăn mịn gây mát diện tích tiết diện cốt thép làm giảm sức kháng xuống tới mức gây nguy hiểm cho trạng thái giới hạn chịu lực Tuổi thọ sử dụng cầu bê tông cốt thép tính theo xâm nhập ion clo tính năm tổng hai giai đoạn nhau: Giai đoạn khởi đầu ăn mòn giai đoạn lan truyền ăn mòn Trong phạm vi luận án này, liên quan đến phá hoại dài hạn công trình bị ăn mịn, xem xét đánh giá tuổi thọ cơng trình giao thơng bê tơng cốt thép thời gian bắt đầu có ăn mịn cốt thép bê tơng khuếch tán ion clo vào bê tơng hay xác thời gian mà nồng độ ion clo (C) bề mặt cốt thép đạt đến giá trị tới hạn (Ccr) Sự thay đổi tuổi thọ cơng trình theo tiêu chí ăn mịn biểu diễn theo thay đổi bề dày lớp bê tông bảo vệ độ thấm bê tông liên quan đến hệ số khuếch tán ion clo vào bê tơng có xét đến yếu tố ứng suất 3.3 Xây dựng mơ hình dự báo tuổi thọ kết cấu bê tơng cốt thép cốt liệu nhẹ theo tiêu chí ăn mịn cốt thép có xét đến trạng thái ứng suất bê tông Các thông số đầu vào toán quan trọng Luận án dựa thơng số đầu vào từ thí nghiệm chương với kết tác giả ngồi nước Các thơng số kiến nghị sử dụng cho mơ hình xây dựng 3.3.1 Xây dựng mơ hình dự báo tuổi thọ cơng trình cầu bê tơng cốt thép theo tiêu chí khởi đầu ăn mịn cốt thép Năm 1975, Crank đưa mơ hình tốn học cho q trình khuếch tán dựa định luật Fick II Trong trường hợp hệ số khuếch tán số, nông độ ion clorua bề mặt cốt thép công thức 3.1 với điều kiện biên C0 = C(0,t) (tức hàm lượng ion clorua bề mặt số) điệu kiện ban đầu C = 0, x > t = 0, xác định bởi: x (3.1) )) ; Cx = Cs (1 − erf ( 2√Dt 11 đó: - Cx nồng độ ion clorua chiều sâu x; - erf hàm sai số; - Cs nồng độ ion clorua bề mặt bê tông kết cấu; - t thời gian xem xét; - x chiều sâu tính từ bề mặt bê tông kết cấu ; - D hệ số khuếch tán ion clorua Q trình ăn mịn cốt thép bắt đầu Cx = Ccr ; x = h (chiều dày lớp bê tông bảo vệ) ta có: h (3.2) )) Ccr = Cs (1 − erf ( 2√Dt Thực tế tuổi thọ cơng trình nói chung cơng trình giao thơng nói riêng theo tiêu chí ăn mịn cao đáng kể so với kết tính theo cơng thức độ khuếch tán clorua nồng độ clorua bề mặt yếu tố phụ thuộc vào thời gian Ðể xem xét yếu tố thời gian biểu diễn giá trị độ khuếch tán clorua bê tông thường nguyên vẹn, Mangat & Molloy (1994) đề nghị quy luật thay đổi Kc theo thời gian có dạng sau: t0 m (3.3) D = D28 ( ) ; t đó: - D28: hệ số khuếch tán ion Clorua tuổi 28 ngày; - t0 : tuổi bê tông (t0 = 28 ngày) ; - m : hệ số thực nghiệm lấy sau : (theo A.Costa and J.Appleton (1998)) Vùng ảnh hưởng sóng biển: m = 0.245 ; Vùng thủy triều lên xuống: m = 0.2 ; Vùng khí hậu ven biển: m = 0.29 Để xem xét yếu tố thời gian biểu diễn giá trị nồng độ clorua bề mặt Cs luận án tác giả lấy hay dổi theo đề nghị A Costa & J.Appeleton (1998) sau: (3.4) Cs = Cso t n ; đó: Cso nồng độ clorua bề mặt sau thời gian năm; n hệ số thực nghiệm Theo điều kiện môi trường khác giá trị Cso (theo % khối lượng bê tông) n cho bê tơng thường điển hình lấy sau (A Costa & J.Appeleton (1999)): - Vùng ảnh hưởng sóng biển: Cso = 0.24; n = 0.47; - Vùng thủy triều lên xuống: Cso = 0.38; n = 0.37; - Vùng khí hậu ven biển: Cso = 0.12; n = 0.54 Như xét đến thay đổi theo thời gian hệ số khuếch tán clorua nồng dộ clorua bề mặt (3.2) viết lại sau: x ) Cx = Cso t n (1 − erf ( (3.5) 2√D28 𝑡0𝑚 t1−m Chiều dày nhỏ lớp bê tông bảo vệ h cần thiết để chống ăn mịn cốt thép bê tơng tính sau: Ccr (3.6) ) h = 2√3D28 𝑡0𝑚 t1−m × erf −1 ( Cso t n 3.3.2 Xây dựng mơ hình dự báo tuổi thọ cơng trình cầu bê tơng cốt thép theo tiêu chí ăn mịn cốt thép có xét đến trạng thái ứng suất bê tông Khác với trạng thái không chịu tải, cấu trúc bê tơng cịn ngun vẹn, phải chịu tải trọng đủ lớn, cấu trúc bê tông bị phá hủy dẫn đến độ thấm bê tông tăng nhanh, điều tạo diều kiện cho độ khuếch tán clorua vào bê tông tăng nhanh, làm tăng nồng độ ion Clo bề mặt cốt thép hậu gây ăn mòn cốt thép sớm Để giải thích điều này, 12 ứng suất bê tông vượt giới hạn nứt làm cho bê tông nứt tạo điều kiện cho độ thấm nước độ khuếch tán ion clorua tăng nhanh Ðể xét ảnh hưởng trạng thái ứng suất đến q trình khuếch tán ion clorua vào bê tơng, cơng thức xác định mối quan hệ gia tăng hệ số khuếch tán ion clorua theo thời gian trạng thái ứng suất nén trước hay nén trực tiếp chương sử dụng tính tốn Do đó, từ cơng thức 3.5 3.6 ta thiết lập cơng thức xác định tuổi thọ cơng trình bê tơng cốt thép theo tiêu chí khởi đầu ăn mịn cốt thép bê tơng a) Trường hợp xét tới trạng thái ứng suất nén trước b) Trường hợp xét tới trạng thái ứng suất nén trực tiếp 3.4 Mơ hình dự báo tuổi thọ kết cấu bê tơng cốt thép cốt liệu nhẹ có xét đến lí thuyết xác suất 3.4.1 Lý thuyết xác suất hư hỏng tuổi thọ dài hạn Mơ hình tính tốn đơn giản để mô tả trường hợp hư hỏng biến số tải trọng S biến số sức kháng R Về nguyên tắc, biến số R S nhiều tải trọng biểu diễn nhiều đơn vị Chỉ yêu cầu chúng có tỷ lệ Nếu R S độc lập với thời gian, trường hợp hư hỏng hiểu sau (Kraker, de Tichler Vrouwenvelder, 1982): {Hư hỏng} = {R < S} (3.7) Nói cách khác hư hỏng xảy sức kháng nhỏ tải trọng tác dụng lên kết cấu Xác suất hư hỏng Pf định nghĩa xác suất hư hỏng Pf = P (R < S) (3.8) Sức kháng R tải trọng S hai tải trọng phụ thuộc vào thời gian Do đó, xác suất hư hỏng tải trọng phụ thuộc vào thời gian Việc xem xét R(г) S(г) giá trị theo quy luật tự nhiên tức thời sức kháng tải trọng thởi điểm г xác suất hư hỏng tuổi thọ г định nghĩa bằng: Pf(г) = P{R(г)< S(г)} với г < t (3.9) Việc xác định hàm số Pf(г) theo phương trình khó mặt tốn học Thơng thường, sức kháng tải trọng xử lý giá trị tự nhiên tức thời Đó lý R S xem xét tải trọng ngẫu nhiên với phân phối phụ thuộc vào thời gian phân phối mật độ không đổi Với ý nghĩa vậy, xác suất hư hỏng thường định nghĩa: Pf(t) = P {R(t)< S(t)} (3.10) Theo định nghĩa trên, xác suất hư hỏng tăng liên tục theo thời gian biểu đồ Hình 3.1 - Xác suất hư hỏng tăng liên tục theo thời gian Ở thời điểm t = phân phối mật độ tải trọng xa xác suất hư hỏng ban đầu nhỏ Với thời điểm phân phối tiếp cận gần nhau, tạo diện tích chồng chéo tăng lên Vùng chồng chéo minh họa khu vực xác suất hư hỏng Hàm Pf(t) có đặc điểm hàm phân 13 phối Nếu tuổi thọ dài hạn định nghĩa trường hợp t L < t giống với trường hợp hư hỏng với tuổi thọ dài hạn t, hàm phân phối tuổi thọ dài hạn định nghĩa bằng: FL = P(tL < t) = Pf(t) (3.11) Ở FL phân phối tích lũy tuổi thọ dài hạn Hàm mật độ xác suất xác định nguồn gốc hàm phân phối: f L (t ) d FL (t ) dt (3.12) Tại thời điểm đó, xác suất hư hỏng xác định tổng tích hai xác suất: (1) xác suất mà R < S S = s (2) xác suất mà S = s, mở rộng cho tất dãy số S: Pf P{R S / S s}.P{S s} (3.13) s Để xem xét phân phối liên tục, xác suất hư hỏng Pf thời điểm xác định việc sử dụng tích phân chập: Pf F (s) f (s)ds R (3.14) s Trong đó: FR(s) hàm phân phối R fs(s) hàm mật độ xác suất S s tải trọng phổ biến độ lệch R S Phương pháp chung để giải tốn tích phân với phân phối phụ thuộc vào thời gian R S phức tạp Hướng giải trực tiếp tích phân sẵn có số trường hợp, ví dụ phân phối R S bình thường Tuy nhiên tích phân giải phương pháp xấp xỉ Phân phối tuổi thọ dài hạn tìm cách tính toán giá trị xác suất hư hỏng thời điểm khác t = 10, 20, 30… 3.4.2 Phương pháp thiết kế xác suất Với phương pháp thiết kế độ bền xác suất, phân phối tải trọng, đường đặc trưng tuổi thọ dài hạn đưa vào tính tốn Điều kiện hiểu xác suất mà công thức thiết kế không xác Cơng thức thiết kế thiết lập theo nguyên tắc làm việc nguyên tắc tuổi thọ dài hạn giống thiết kế xác định Theo nguyên tắc làm việc, yêu cầu sau phải thỏa mãn: Xác suất sức kháng kết cấu mà nhỏ tải trọng thời gian sử dụng phải nhỏ xác suất hư hỏng cho phép đó: Về mặt toán học yêu cầu hiểu là: P{hư hỏng}tg = P{R – S < 0}tg < Pfmax (3.15) Ở P{hư hỏng}tg xác suất hư hỏng kết cấu tuổi thọ dài hạn mong muốn tg Pfmax xác suất hư hỏng cho phép tối đa Vấn đề giải phân phối tải trọng sức kháng tìm Khi quy tắc tuổi thọ dài hạn sử dụng, yêu cầu thiết lập sau: Xác suất mà tuổi thọ dài hạn kết cấu ngắn tuổi thọ mong muốn nhỏ xác suất hư hỏng cho phép P{hư hỏng}tg = P{tL < tg} < Pfmax (3.16) Vấn đề giải phân phối tuổi thọ dài hạn xác định Nếu dạng phân phối khơng xác định, phải đoán theo số phân phối biết Một giải pháp cho trường hợp phân phối tuổi thọ dài hạn giả định loga chuẩn 3.4.3 Thiết kế theo nguyên tắc làm việc trường hợp R S có phân phối chuẩn Trường hợp nguyên tắc làm việc sử dụng thiết kế độ bền, tải trọng sức kháng tải trọng có phân phối chuẩn, xác suất hư hỏng xác định cách sử dụng số thử β: ( R, t ) ( S , t ) (t ) (3.17) ( [R, t ] [S , t ])1/2 μ giá trị trung bình, σ độ lệch chuẩn 14 Chỉ số thử β phân phối chuẩn (0,1) Xác suất hư hỏng tương ứng với β sẵn có bảng hàm cập nhật ứng dụng bảng tính Trong thiết kế kết cấu số thử β xem hệ số an toàn số độ tin cậy Thông thường R S số Quan hệ rút gọn : r [S , t ] (t ) (3.18) [S , t ] [R, t ] s (t ) (3.19) [R, t ] Trong r s số Trong trường hợp r số s hàm theo thời gian xấp xỉ mơ hình suy giảm, vấn đề gọi vấn đề làm việc Vì giá trị trung bình độ lệch chuẩn phụ thuộc vào thời gian nên số β phụ thuộc vào thời gian Để tìm phân phối tuổi thọ dài hạn xác suất hư hỏng phải giải với số giá trị t (t= 0, 10, 20,… hàng năm) 3.4.4 Xây dựng mơ hình dự báo tuổi thọ kết cấu bê tông cốt thép sử dụng bê tông cốt liệu nhẹ có xét đến tính bất định tham số đầu vào Tuổi thọ kết cấu bê tông cốt thép sử dụng bê tơng cốt liệu nhẹ tính thời gian từ lúc đưa cơng trình vào khai thác đến thời điểm cốt thép bê tông bắt đầu bị ăn mòn Tuổi thọ phụ thuộc vào yếu tố: hệ số khuếch tán clorua D, nồng độ clorua cân bề mặt bê tông Cs, nồng độ clorua giới hạn lớp phủ bê tông Ccr chiều dày lớp bê tông bảo vệ h Trong nghiên cứu gần đây, nồng độ clorua giới hạn Ccr coi có phân phối chuẩn với giá trị trung bình hệ số biến thiên (COV) 0.027 - 0.045% 0.05 - 0.296 (Enright Frangopol 1998a; Stewart 2009; Stewart Rosowsky 1998; Yanaka 2004 Nồng độ clorua bề mặt Cs mơ hình hóa phân bố chuẩn loga với giá trị trung bình khoảng COV 0.10 - 0.40% 0.05 - 0.50 (Vũ Stewart 2000) Chiều dày lớp bê tông bảo vệ bị ảnh hưởng chất lượng xây dựng, mô theo phân phối chuẩn phân phối xác suất loga chuẩn (Enright Frangopol 1999a) Hệ số khuếch tán clorua đề tài mô tả tuân theo luật phân phối chuẩn với giá trị trung bình khoảng COV 0.32-2.58 cm2 /năm 0.05-1.6 (mơ hình phân phối chuẩn nhiều tác giả đề cập đến Yanaka (2004) Điều kiện để cốt thép kết cấu bê tông cốt liệu nhẹ bị ăn mòn là: C(x, t) ≥ Ccr hay f = C(x, t) – Ccr ≥ Xác suất để cố ăn mòn xuất biểu diễn sau: Pf = P[C(x, t) – CCr ≥ 0] Sử dụng mơ Monte-Carlo có dễ dàng tính xác suất cố ăn mịn xảy Xác suất ăn mịn xảy tính theo công thức: Pf = ∑𝑁 𝐼(𝑓(𝑥, 𝑡)) 𝑁 Trong I hàm thị: I = f(x,t) < I = f(x,t) ≥ Áp dụng công thức với thơng số từ nghiên cứu, thí nghiệm thực nghiệm tính xác suất cố ăn mịn cốt thép xảy Tuổi thọ thiết kế dự kiến cơng trình 100 năm 3.5 Kết luận chương Để đề xuất mơ hình dự báo tuổi thọ sử dụng theo độ thấm ion clo, mở đầu chương III, tác giả trình bày khái niệm, đặc điểm khác tuổi thọ sử dụng độ bền kết cấu Sự suy giảm trực tiếp suy giảm gián tiếp coi hai chế chủ yếu dẫn đến suy giảm kết cấu cầu bê tông cốt thép, đó, phạm vi nghiên cứu đề tài này, tác 15 giả đề cập đến tuổi thọ sử dụng theo xâm nhập ion clo vào kết cấu cầu bê tơng gây ăn mịn cốt thép Mơ hình dự báo tuổi thọ kết cấu bê tơng cốt thép xây dựng dựa mơ hình Tuutti K gồm hai giai đoạn theo xâm nhập ion clo vào kết cấu cầu bê tông gây ăn mòn cốt thép Và nghiên cứu này, liên quan đến phá hoại dài hạn cơng trình bị ăn mòn, tác giả xem xét đánh giá tuổi thọ cơng trình giao thơng bê tơng cốt thép thời gian bắt đầu có ăn mịn cốt thép bê tơng khuếch tán ion clo vào bê tơng hay xác thời gian mà nồng độ ion clo (C) bề mặt cốt thép đạt đến giá trị tới hạn (Ccr) Phương trình tính tốn nồng độ ion clo bề mặt cốt thép lấy theo định luật Fick (RILEM 14 (2005) - A.Sara & E Vesikari) Cuối chương, tác giả đưa mơ hình dự báo tuổi thọ theo lí thuyết xác suất xét đến q trình xâm nhập clorua gây ăn mịn cốt thép Và thiết kế theo nguyên tắc làm việc trường hợp R S có phân phối chuẩn lựa chọn nghiên cứu CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN DỰ BÁO TUỔİ THỌ KẾT CẤU BÊ TƠNG CỐT THÉP CỐT LIỆU NHẸ CÓ XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG ĐỒNG THỜI CỦA HIỆU ỨNG TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG CỦA MƠI TRƯỜNG 4.1 Tính tốn dự báo tuổi thọ kết cấu bê tông cốt liệu nhẹ mặt cầu đường sắt với mơ hình xác định Mơ hình đề xuất giá trị thực nghiệm trình bày chương áp dụng mục tính tốn Hình 4.1 - Quan hệ giữa chiều dày lớp bê tơng bảo vệ với tuổi thọ cơng trình theo ứng suất nén trước Trên hình 4.1 ta thấy, với trường hợp tải trọng nén trước; quy luật thay đổi tuổi thọ cơng trình theo chiều dầy lớp bê tông bảo vệ tương đồng; gia tăng ứng suất nén trước yêu cầu chiều dày lớp bê tơng bảo vệ dày Hình 4.2 - Quan hệ giữa chiều dày lớp bê tông bảo vệ với tuổi thọ cơng trình theo ứng suất nén trực tiếp 16 Trên hình 4.2 ta thấy, với trường hợp tải trọng nén trực tiếp; quy luật thay đổi tuổi thọ công trình theo chiều dày lớp bê tơng bảo vệ phụ thuộc vào trạng thái ứng suất nén trước theo giai đoạn khác Khi max = 0.3 chiều dày lớp bê tông bảo vệ giảm xuống max = 0.5 chiều dày lớp bê tơng bảo vệ tăng lên tăng lên đáng kể max = 0.7 4.2 Tính tốn dự báo tuổi thọ kết cấu bê tông cốt liệu nhẹ mặt cầu đường sắt với mơ hình xác suất Bảng 4.1 - Bảng tham số đầu vào Các tham số đầu vào Giá trị trung Độ lệch Hệ số biến bình 𝝁 chuẩn 𝝈 thiên Cv (%) 38,00 5,70 15 Ngưỡng nồng độ gây ăn mòn 0,06 0,009 15 Nồng độ ion clo bề mặt sau năm: 0,24 0,03 15 Hệ số n 0,47 0,0705 15 Chiều dày lớp bê tông bảo vệ h 60 15 Hệ số thực nghiệm m 0,245 3,675 15 Hệ số khuyếch tán ion clo ban đầu (mm2/năm) Trong nghiên cứu này, tham số D, m, C s, Ccr m coi biến ngẫu nhiên có dạng phân phối chuẩn N(µ, σ) với µ giá trị trung bình σ độ lệch chuẩn, tham số khác coi số Hệ số biến thiên Cv tham khảo 15% không đổi (với độ lệch chuẩn 15% giá trị trung bình) cho tất tham số Bảng 4.1 D = 38,00 (mm2/năm) (D = 1.205x10-12 (m2/s)) với bê tông bê tông cốt liệu nhẹ theo tiêu chí khởi đầu ăn mịn; với tỷ lệ nước/xi măng (N/X) = 0,27; hmin = 60mm KCBT ven biển Ở chọn h = 60mm; Δh = (mm) với vùng khí biển; tuổi thọ sử dụng thiết kế 100 năm; m = 0,245 với bê tông nhẹ, CCr = 0,06% (theo khối lượng bê tông), kcu = 1,0 với bảo dưỡng KCBT ngày ken = 0,68 với vùng khí biển 4.2.2.1 Ảnh hưởng hệ số khuếch tán ion clorua D Ảnh hưởng hệ số khuếch tán D đến xác suất cố ăn mịn Pf thể Hình 4.10 Ta thấy khoảng thời gian định, giữ nguyên tham số khác, gia tăng D dẫn đến gia tăng Pf, điều độ khuếch tán cao thể việc vận chuyển ion clorua vào bê tông nhanh, hệ số D0 phụ thuộc vào chất lượng bê tông chủ yếu tỉ lệ N/X loại chất kết dính (CKD) Giả sử Pmt = 0,1 (β = 1,3), Hình 4.3 cho thấy thời gian bắt đầu ăn mòn KCBT khoảng 28, 20 19 năm tương ứng với hệ số khuếch tán D = 47,50; 38,00 57,01 (mm2/năm) 17 D=57,01 Xác suất ăn mòn Pf 0.8 D=38,00 0.6 0.4 =1,3 D=47,50 0.2 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Thời gian (năm) Hình 4.3 - Ảnh hưởng hệ số khuếch tán D đến xác suất cố ăn mòn 4.2.2.2 Ảnh hưởng chiều dày lớp bê tông bảo vệ h Ảnh hưởng h đến Pf thể Hình 4.4 Khi h tăng lên Pf giảm xuống, hay nói cách khác Pf thời gian bắt đầu ăn mòn cốt thép tăng lên Để bắt đầu ăn mịn, ion clorua bên ngồi phải vận chuyển từ bề mặt bê tơng qua lớp bảo vệ đến cốt thép, đó, chiều dày lớp bê tơng bảo vệ lớn làm cho nồng clorua đạt đến cốt thép mức tới hạn lâu tuổi thọ KCBT lớn Như chiều dày lớp bê tông bảo vệ tham số quan trọng ảnh hưởng đến tuổi thọ KCBT Nếu lấy Pmt = 0,1 (β = 1,3), thời gian bắt đầu ăn mòn KCBT khoảng 29, 41 57 năm tương ứng với chiều dày lớp bê tông bảo vệ h = 60, 75 90 mm Xác suất ăn mòn Pf 0.8 h=75mm 0.6 h=60mm 0.4 h=90mm =1,3 0.2 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Thời gian (năm) Hình 4.4 - Ảnh hưởng chiều dày lớp bê tông bảo vệ h đến xác suất cố ăn mòn 4.2.2.3 Ảnh hưởng nồng độ clorua tới hạn Ccr Hình 4.5 cho thấy ảnh hưởng CCr đến Pf tương tự chiều dày lớp bê tông bảo vệ, tức Pf giảm CCr tăng lên Rõ ràng C Cr tăng lên dẫn đến thời gian để ion clorua từ bên ngồi xâm nhập vào bê tơng đạt đến mức CCr tăng lên P f giảm xuống Nồng độ CCr phụ thuộc vào chất lượng bê tông (tỷ lệ N/X, loại CKD) loại thép sử dụng Nếu lấy Pmt = 10-1 (β = 1,3), thời gian bắt đầu ăn mòn KCBT khoảng 29, 38 46 năm tương ứng với CCr = 0,06, 0,075 0,09% 18 Xác suất ăn mòn Pf 0.8 CCr = 0,075% 0.6 CCr = 0,06% 0.4 CCr = 0,09% =1,3 0.2 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Thời gian (năm) Hình 4.5 - Ảnh hưởng nồng độ clorua tới hạn Ccr đến xác suất cố ăn mòn 4.2.2.4 Ảnh hưởng nồng độ clorua bề mặt bê tông CS Ảnh hưởng CS đến Pf thể Hình 4.6, CS tăng lên làm cho Pf tăng lên Vì CS cao làm tăng chênh lệch nồng độ clorua bề mặt phần bên bê tông lớn dẫn đến vận chuyển clorua vào bê tông nhanh, kết clorua đạt đến nồng độ CCr diễn nhanh Nồng độ CS phụ thuộc thời gian, chất lượng bê tông (tỉ lệ N/X, loại CKD) loại môi trường tiếp xúc Thời gian bắt đầu ăn mòn KCBT khoảng 25, 39 42 năm tương ứng với CS= 0,36; 0,3 0,24% Xác suất ăn mòn Pf 0.8 CS = 0,36% CS = 0,3% 0.6 0.4 0.2 CS = 0,24% =1,3 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Thời gian (năm) Hình 4.6 - Ảnh hưởng nồng độ clorua bề mặt bê tông CS đến xác suất cố ăn mòn 4.2.2.5 Ảnh hưởng hệ số tuổi n Ảnh hưởng n đến Pf thể Hình 4.7, n lớn thể sức kháng bê tông với xâm nhập clorua từ môi trường theo thời gian lớn (hệ số khuếch tán ion clorua bê tông theo thời gian thấp) dẫn đến Pf giảm xuống (tăng tuổi thọ KCBT) Hệ số n phụ thuộc phụ thuộc chủ yếu vào loại CKD điều kiện môi trường tiếp xúc Thời gian bắt đầu ăn mòn KCBT khoảng 32, 42 56 năm tương ứng với hệ số n = 0,47; 0,5875 0,705 19 Xác suất ăn mòn Pf 0.8 n = 0,47 n = 0,5875 0.6 0.4 n = 0,705 =1,3 0.2 0 20 40 60 80 100 Thời gian (năm) Hình 4.7 - Ảnh hưởng hệ số tuổi n đến xác suất cố ăn mòn 4.4 Kết luận chương Áp dụng tính tốn dự báo tuổi thọ kết cấu mặt cầu đường sắt bê tông cốt thép cốt liệu nhẹ với thơng số từ thí nghiệm lấy theo khuyến cáo số tiêu chuẩn điển hình giới, kết cho thấy tuổi thọ kết cấu mặt cầu đường sắt bê tông cốt thép cốt liệu nhẹ theo tiêu khởi đầu ăn mòn giảm đáng kể ứng suất nén trước tăng Chiều dày lớp bê tơng bảo vệ thay đổi có ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ kết cấu bê tông cốt thép - Với trường hợp tải trọng nén trước; quy luật thay đổi tuổi thọ cơng trình theo chiều dầy lớp bê tông bảo vệ tương đồng; gia tăng ứng suất nén trước yêu cầu chiều dày lớp bê tông bảo vệ dày - Với trường hợp tải trọng nén trực tiếp; quy luật thay đổi tuổi thọ cơng trình theo chiều dày lớp bê tơng bảo vệ phụ thuộc vào trạng thái ứng suất nén trước theo giai đoạn khác Khi max = 0.3 chiều dày lớp bê tông bảo vệ giảm xuống max = 0.5 chiều dày lớp bê tơng bảo vệ tăng lên tăng lên đáng kể max = 0.7 Thông qua áp dụng lý thuyết xác suất xét đến trình xâm nhập clorua gây ăn mòn cốt thép để dự báo tuổi thọ kết cấu bê tông cốt thép sử dụng loại vật liệu bê tơng cốt liệu nhẹ Mơ hình dự báo báo tuổi thọ thiết kế dựa theo nguyên tắc làm việc trường hợp sức kháng R tải trọng S có phân phối chuẩn lựa chọn nghiên cứu Kết hợp mô Monte - Carlo với thông số đầu vào: hệ số khuếch tán clorua D, nồng độ clorua cân bề mặt bê tông Cs, nồng độ clorua giới hạn Ccr chiều dày lớp bê tông bảo vệ h suy mối quan hệ xác suất cố ăn mòn với yếu tố liên quan đến bê tông Từ kết nghiên cứu, rút số kết luận sau: - Chiều dày lớp bảo vệ bê tông h ảnh hưởng lớn đến xác suất cố ăn mòn Pf, tiếp đến tham số n, Ccr, Cs D - Dưới xâm nhập ion clorua, muốn tăng chất lượng kết cấu bê tơng hay nói cách khác tăng tuổi thọ kết cấu bê tông cần phải tăng giá trị tham số n, Ccr đồng thời giảm tham số D, Cs để giảm xác suất cố ăn mịn Pf - Chiều dày lớp bê tơng bảo vệ đóng vai trị vơ thiết yếu tác động môi trường kết cấu bê tơng cốt thép Vì vậy, phải chọn chiều dày lớp bê tơng bảo vệ hợp lý 20 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Luận án thực nội dung nghiên cứu liên quan đến phân tích độ thấm nước thấm ion clorua số loại bê tông nhẹ dùng xây dựng cơng trình có xét đến ảnh hưởng ứng suất nén bê tơng Các đóng góp luận án tóm tắt sau: 1/ Các nghiên cứu thực nghiệm, phân tích tính thấm nước qua bê tông nhẹ chịu ảnh hưởng tải trọng với bê tông C30 Kết nghiên cứu cho thấy tăng cấp tải trọng nén độ thấm nước bê tông tăng đáng kể; đặc biệt sau bê tơng bắt đầu có thay đổi cấu trúc rỗng tác động tải trọng nén trước nén trực tiếp Một mơ hình thí nghiệm thấm nước có xét đến tải trọng nén trực tiếp thiết kế, chế tạo thử nghiệm dựa kết nghiên cứu giới gần đây; thiết bị thí nghiệm có cải tiến để q trình đo đạc thuận lợi hơn, đặc biệt trình khống chế tải trọng ghi nhận số liệu hồn tồn tự động Kết thí nghiệm đo thấm nước chịu ảnh hưởng tải trọng nén trước cho thấy, ngưỡng max > 0.5 đánh dấu gia tăng nhanh độ thấm nước áp lực nước lớn 10atm, điều chứng tỏ ảnh hưởng ứng suất nén trước đủ lớn đến gia tăng độ thấm nước bê tơng nhẹ, tác động học dư tạo điều kiện cho nước thẩm thấu dễ dàng qua mẫu bê tông, đặc biệt max > 0.5, xuất phá hủy bê tông làm cho gia tăng thấm nước tăng nhanh Đặc biệt thí nghiệm, ta thấy ngưỡng max = 0.8 cho ta thấy chênh lệch lớn độ thấm nước bê tơng nhẹ Kết thí nghiệm đo thấm nước chịu ảnh hưởng tải trọng nén trực tiếp cho thấy, Độ thấm nước bê tông gần không thay đổi thay đổi chậm giá trị ứng suất tương đối /𝑚𝑎𝑥 < 0.5; sau ngưỡng này, hệ số thấm bắt đầu tăng nhanh Khi ứng suất tương đối /𝑚𝑎𝑥 ≥ 0.6, độ thấm nước gia tăng nhanh; điều giải thích cấu trúc vimô bê tông bị phá hủy sau ngưỡng ứng suất - vốn ngưỡng làm xuất vùng phá hủy phân tán (theo tiếp cận học phá hủy bê tông) - làm gia tăng độ thấm nước bê tông Quy luật gia tăng độ thấm nước bê tông sau 28 ngày tuổi thí nghiệm tương tự quy luật gia tăng độ thấm nước bê tông non tuổi công bố Banthia & al (2005) phá hủy học chưa xuất bê tông 2/ Các nghiên cứu thực nghiệm phân tích tính thấm ion clorua qua bê tông nhẹ chịu ảnh hưởng tải trọng với bê tông C30, kết nghiên cứu cho thấy ảnh hưởng đáng kể tải trọng nén đến dộ thấm ion clorua bê tơng nhẹ Một mơ hình thí nghiệm thấm ion clorua có xét đến tải trọng nén trực tiếp thiết kế, chế tạo thử nghiệm dựa kết nghiên cứu giới gần đây; thiết bị thí nghiệm có cải tiến để q trình đo đạc thuận lợi hơn, đặc biệt q trình kiểm sốt lực nén bê tơng Kết thí nghiệm thấm ion clorua với mẫu bê tông nhẹ chịu tải trọng nén trước cho thấy, Độ thấm ion clo cấp tải trọng /max = 0; 0,3; 0,5 bê tơng nhẹ C30 thuộc mức thấp có thay đổi nhẹ so với bê tông thường C30 Sự thay đổi lớn cấp 0,8P đánh dấu gia tăng nhanh độ thấm ion clo bê tông nhẹ C30 so với bê tông thường C30 Thay đổi có khác biệt lớn ứng suất nén tiến tới giá trị phá hoại, cấu trúc bê tông bị phá vỡ vào tạo điều kiện cho ion clo thấm nhập qua Điều hoàn toàn phù hợp với thang đánh giá điện lượng theo tiêu chuẩn ASTM C1202 [24] Nguyên nhân bê tông nhẹ có lớp vỏ cốt liệu chứa nước hay ion clo Khi nén với cấp tải 0,8P hạt sét bị vỡ, khả ngăn ion clo, nhờ ion clo nhanh thấm nhập qua bê tông Các hạt sét bê tông nhẹ chứa đầy nước đến trạng thái bão hoà nước bê tơng, mẫu bão hồ nước tượng thấm bắt đầu xảy Ngược lại với bê tông thường, tượng thấm xảy sớm hạt cốt liệu sỏi đá nên 21 không thấm nước Ngồi sử dụng thêm phụ gia khống mịn vào thành phần cho bê tơng nhẹ hiệu việc chống thấm ion clo tăng mạnh Quy luật gia tăng hệ số thấm ion clo theo ứng suất nén trước bê tông cốt liệu nhẹ C30 biểu diễn theo công thức sau: Hồi quy hàm mũ: D/Do = 9.1226(/max)2 – 3.4256(/max) + 1.0816 Kết thí nghiệm thấm ion clorua với mẫu bê tơng nhẹ chịu tải trọng nén trực tiếp cho thấy, độ thấm ion clo thay đổi mạnh có xuất tải trọng tác động đồng thời Tuy nhiên trước sau gia tải độ thấm ion clo nằm mức “trung bình” theo TCVN 9337-2012 Khi tăng ứng suất lên 30% 50% max, độ thấm bê tông tăng 24,50% 39,48% Khi tăng ứng suất lên 80% max độ thấm bê tơng có gia tăng lớn Trong trường hợp độ thấm ion clo giảm dẫn tới kéo dài thời gian xâm nhập ion clo qua lớp bê tông bảo vệ để gây ăn mịn cốt thép cơng trình bê tơng cốt thép Từ kết cho thấy kết cấu bê tông ứng suất trước, có ứng suất nén bê tơng nằm giới hạn phù hợp kéo dài thời gian xâm nhập làm tăng tuổi thọ trình xâm nhập ion clo Quy luật gia tăng hệ số thấm ion clo theo ứng suất nén trước bê tông nhẹ C30 biểu diễn theo công thức sau: Hồi quy hàm mũ: D/Do = 4.4975(max)2 – 1.9529(max) + 0.9543 3/ Xác định hệ số C để tính tốn hệ số khuếch tán ion clorua từ hệ số thấm nước loại bê tơng Từ đề xuất cơng thức tính tốn quan hệ hệ số thấm nước hệ số khuếch tán clorua bê tơng có xét đến ảnh hưởng ứng suất bê tông C30 sau: Kw = 29.05 S0.5 D 4/ Luận án sử dụng mơ hình đề xuất để tính tốn dự báo tuổi thọ sử dụng kết cấu cơng trình bê tơng cốt thép sử dụng bê tông nhẹ điều kiện Việt Nam có xét đến ảnh hưởng tải trọng thường xuyên tải trọng khai thác - Trường hợp xét tới trạng thái ứng suất nén trước (tải trọng khai thác) σ σ Ccr (9.1226 ( ) − 3.4256 ( ) + 1.0816) × erf −1 ( ) h = 2√D0 t1−m t m σmax σmax Cso t n - Trường hợp xét tới trạng thái ứng suất nén trực tiếp (tải trọng thường xuyên) h= 2√D0 t1−m t m (4.4975 ( σ σ Ccr ) − 1.9529 ( ) + 0.9543) × erf −1 ( ) σmax σmax Cso t n Với trường hợp tải trọng nén trước; quy luật thay đổi tuổi thọ cơng trình theo chiều dầy lớp bê tông bảo vệ tương đồng; gia tăng ứng suất nén trước yêu cầu chiều dày lớp bê tông bảo vệ dày Với trường hợp tải trọng nén trực tiếp; quy luật thay đổi tuổi thọ cơng trình theo chiều dày lớp bê tông bảo vệ phụ thuộc vào trạng thái ứng suất nén trước theo giai đoạn khác Khi /max = 0.3 chiều dày lớp bê tơng bảo vệ giảm xuống /max = 0.5 chiều dày lớp bê tông bảo vệ tăng lên tăng lên đáng kể /max = 0.7 Trong mơ hình dự báo tuổi thọ kết cấu bê tông cốt thép sử dụng bê tơng cốt liệu nhẹ có có xét đến tính bất định tham số đầu vào mơ Monter- Carlo để tính xác suất để cố ăn mòn xảy 5/ Tiến hành áp dụng tính tốn dự báo tuổi thọ kết cấu mặt cầu đường sắt bê tông cốt thép cốt liệu nhẹ với thơng số từ thí nghiệm lấy theo khuyến cáo số tiêu chuẩn điển hình giới, kết cho thấy tuổi thọ kết cấu mặt cầu đường sắt bê tông cốt thép cốt liệu nhẹ theo tiêu khởi đầu ăn mòn giảm đáng kể ứng suất nén 22 trước tăng Chiều dày lớp bê tông bảo vệ thay đổi có ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ kết cấu bê tơng cốt thép 6/ Áp dung tính tốn dự báo tuổi thọ kết cấu bê tông cốt liệu nhẹ mặt cầu đường sắt với mơ hình xác suất cho số kết luận: - Chiều dày lớp bảo vệ bê tông h ảnh hưởng lớn đến xác suất cố ăn mòn Pf, tiếp đến tham số n, Ccr, Cs D - Dưới xâm nhập ion clorua, muốn tăng chất lượng kết cấu bê tơng hay nói cách khác tăng tuổi thọ kết cấu bê tông cần phải tăng giá trị tham số n, Ccr đồng thời giảm tham số D, Cs để giảm xác suất cố ăn mòn Pf - Chiều dày lớp bê tơng bảo vệ đóng vai trị vơ thiết yếu tác động môi trường kết cấu bê tơng cốt thép Vì vậy, phải chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ hợp lý Kiến nghị hướng nghiên cứu Hướng nghiên cứu dự kiến sau: - Nghiên cứu tích tụ ion clorua bề mặt bê tông nhẹ loại bê tông khác cho vùng Việt Nam, vẽ đồ phân vùng nồng độ ion clorua bề mặt bê tông Việt Nam - Nghiên cứu đặc tính ngẫu nhiên q trình khuếch tán ăn mòn - Nghiên cứu tác động đồng thời nhiều yếu tố như: cơ, lý, hóa, nhiệt - Nghiên cứu độ thấm nước độ thấm clorua cho kết cấu bê tông nhẹ chịu uốn kéo đồng thời 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hồ Xuân Ba (2019), "Đánh giá độ thấm nước thấm ion clorua bê tơng có xét đến yếu tố ứng suất, ứng dụng kết cấu cầu", Luận án tiến sỹ kỹ thuật Đặng Thùy Chi (2017), “Nghiên cứu thành phần, tính chất bê tơng cốt liệu nhẹ dùng xây dựng cầu Việt Nam”, Luận án tiến sĩ kĩ thuật Đặng Thùy Chi, Ngô Thị Thanh Hương (2019), "Nghiên cứu thiết kế chế tạo bê tông cốt liệu nhẹ đề xuất sử dụng cho công trình giao thơng", Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ, DT184012 (2019) Nguyễn Duy Hiếu (2009), "Nghiên cứu chế tạo bê tơng keramzit chịu lực có độ chảy cao", Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Đại học Xây dựng, Hà Nội Phạm Duy Hữu cộng (2016), "Thiết kế kết cấu theo độ bền", NXB GTVT Trần Đức Nhiệm (2016), "Độ tin cậy Kết cấu cơng trình.", NXB GTVT Hồ Văn Qn (2019), "Thiết kế độ bền kết cấu bê tông vùng khí biển dựa xác suất", Tạp chí Khoa học Giao thông Vận tải, Tập 70, Số (10/2019), 299 - 308 Hồ Văn Quân, Phạm Duy Hữu Nguyễn Thanh Sang (2015), "Cải thiện độ chống thấm ion clo kéo dài tuổi thọ kết cấu bê tông môi trường biển cách sử dụng kết hợp muội silic tro bay", Tạp chí GTVT tháng 12/2015, pp 81-84 ACI 201.2R-08, Guide to Durable Concrete, Reported by ACI Committee 201 10 ACI, "211.2-98 : "ACI Standard practice for Selecting Proportions for Structural Lightweight Concrete"" 11 Banthia N, Birpava A, Mindess S, (2005), “Permeability of concrete under stress”, Cement and Concrete Research 35, 1651-1655, 2005 12 Berke, N and Hicks, M., (1992), “Estimating the life cycle of reinforced concrete decks and marine piles using laboratory diffusion and corrosion data” 13 Costa, A., Appleton, J (1999), “Chloride penetration into concrete in marine environment Part I: Main parameters effecting chloride penetration Materials and structures” P252-259 14 Crank (1975), “Mathematics of diffusion”, Brunel University Uxbridge 15 Cement & Concrete Association of Australia, “Durable Concrete Structures”, 1989 16 Holm, TA Bremner TW (1991), "The durability of structural lightweight concrete", Proceedings Second International CANMET/ACI Conference, Montreal, Canada 17 Liu, Xuemei, Chia, Kok Seng, and Zhang, Min-Hong (2011), "Water absorption, permeability, and resistance to chloride-ion penetration of lightweight aggregate concrete", Construction and building Materials 25(1), pp 335-343 18 Nawel, Salem, Mounir, Ltifi, and Hedi, Hassis (2017), "Characterisation of lightweight concrete of Tunisian expanded clay: mechanical and durability study", European Journal of Environmental and Civil Engineering 21(6), pp 670-695 19 Saito, Mitsuru and Ishimori, Hiroshi (1995), "Chloride permeability of concrete under static and repeated compressive loading", Cement and Concrete Research 25(4), pp 803-808 20 Truyen T Tran (2009), "Contribution to the study of mechanical and hydro mechanical behaviors of concrete", PhD Thesis (in French), University of Liege 21 Tegguer, A Djerbi, et al (2013), "Effect of uniaxial compressive loading on gas permeability and chloride diffusion coefficient of concrete and their relationship", Cement and concrete research 52, pp 131-139 22 Tuutti, K (1980) “Service life of structures with regard to corrosion of embedded steel”, Proceedings of the International Conference on Performance of Concrete in Marine Environment, ACI SP-65, pp 223-236 23 Zhang, Tiewei and Gjørv, Odd E (2005), "Effect of chloride source concentration on chloride diffusivity in concrete", ACI materials journal 102(5), p 295 24 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA NGHIÊN CỨU SINH Tran The Truyen, Le Quang Vu, Ho Xuan Ba, Service life estimation of high performance reinforced concrete structures in considering the damage of concrete cover¸ Procedings of the International Conference EASEC-14, HCM City, 1/2016 Hồ Xuân Ba, Lê Quang Vũ, Ảnh hưởng trạng thái chịu tải đến khả chống thấm bê tông, Tạp chí KHGTVT số 51, 4/2016 Trần Thế Truyền, Hồ Xuân Ba, Thái Khắc Chiến, Lê Quang Vũ” Ảnh hưởng trạng thái chịu tải nén trước đến độ thấm ion clo số loại bê tông, ứng dụng dự báo tuổi thọ kết cấu bê tơng cốt thép” Tạp chí KHGTVT, số 57, 7/2017 Lê Quang Vũ, Hồ Xuân Ba, Đoàn Bảo Quốc Trần Thế Truyền, “Ảnh hưởng ứng suất nén trước bê tông đến độ thấm bê tông nhẹ, Tuyển tập hội nghị học toàn quốc lần thứ X, Hà nội, 12/2017 Lê Quang Vũ, Thái Khắc Chiến, Trần Thế Truyền: Thực nghiệm ảnh hưởng tải trọng nén trước đến độ thấm ion clo bê tơng sử dụng cốt liệu nhẹ”, Tạp chí KHGTVT, số 61., 6/2018 Hồ Xuân Ba, Lê Quang Vũ, Thái Khắc Chiến, Trần Thế Truyền, Ảnh hưởng ứng suất nén đến độ khuếch tán ion clo bê tông, Tạp chí Khoa học GTVT số 66, 10/2018 Lê Quang Vũ, Thái Khắc Chiến, Trần Thế Truyển, Ảnh hưởng ứng suất nén trực tiếp đến xâm nhập clorua qua bê tơng keramzit, Tạp chí GTVT số 7/2019 Trần Thu Minh, Lê Quang Vũ, Trần Đức Mạnh, Hồ Xuân Ba, Trần Thế Truyền, Dự báo tuổi thọ kết cấu bê tơng cốt thép cốt liệu nhẹ có xét đến lý thuyết xác suất, Tạp chí GTVT, số 5, 2022 ... hình dự báo tuổi thọ kết cấu bê tông cốt thép sử dụng bê tông cốt liệu nhẹ có xét đến tính bất định tham số đầu vào Tuổi thọ kết cấu bê tông cốt thép sử dụng bê tông cốt liệu nhẹ tính thời gian... nghĩa quan trọng công tác đánh giá độ bền dự báo tuổi thọ kết cấu cơng trình bê tông cốt liệu nhẹ CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ ĐỘ THẤM NƯỚC VÀ THẤM ION CLO CỦA BÊ TÔNG CỐT LIỆU NHẸ 2.1... CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG CỐT LIỆU NHẸ VÀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐỘ BỀN BÊ TÔNG CỐT LIỆU NHẸ Bê tông cốt liệu nhẹ ứng dụng Theo tiêu chuẩn châu Âu EN 206-1:2000 [43], bê tơng nhẹ có khối lượng