Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu ứng xử nhiệt và một số giải pháp kiểm soát nhiệt, hạn chế vết nứt trong bê tông cường độ cao tuổi sớm kết cấu cầu.Nghiên cứu ứng xử nhiệt và một số giải pháp kiểm soát nhiệt, hạn chế vết nứt trong bê tông cường độ cao tuổi sớm kết cấu cầu.Nghiên cứu ứng xử nhiệt và một số giải pháp kiểm soát nhiệt, hạn chế vết nứt trong bê tông cường độ cao tuổi sớm kết cấu cầu.Nghiên cứu ứng xử nhiệt và một số giải pháp kiểm soát nhiệt, hạn chế vết nứt trong bê tông cường độ cao tuổi sớm kết cấu cầu.Nghiên cứu ứng xử nhiệt và một số giải pháp kiểm soát nhiệt, hạn chế vết nứt trong bê tông cường độ cao tuổi sớm kết cấu cầu.Nghiên cứu ứng xử nhiệt và một số giải pháp kiểm soát nhiệt, hạn chế vết nứt trong bê tông cường độ cao tuổi sớm kết cấu cầu.Nghiên cứu ứng xử nhiệt và một số giải pháp kiểm soát nhiệt, hạn chế vết nứt trong bê tông cường độ cao tuổi sớm kết cấu cầu.Nghiên cứu ứng xử nhiệt và một số giải pháp kiểm soát nhiệt, hạn chế vết nứt trong bê tông cường độ cao tuổi sớm kết cấu cầu.Nghiên cứu ứng xử nhiệt và một số giải pháp kiểm soát nhiệt, hạn chế vết nứt trong bê tông cường độ cao tuổi sớm kết cấu cầu.Nghiên cứu ứng xử nhiệt và một số giải pháp kiểm soát nhiệt, hạn chế vết nứt trong bê tông cường độ cao tuổi sớm kết cấu cầu.Nghiên cứu ứng xử nhiệt và một số giải pháp kiểm soát nhiệt, hạn chế vết nứt trong bê tông cường độ cao tuổi sớm kết cấu cầu.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ NHIỆT VÀ MỘT SỐ GIẢI PHÁP KIỂM SOÁT NHIỆT, HẠN CHẾ VẾT NỨT TRONG BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO TUỔI SỚM KẾT CẤU CẦU Ngành Mã số : Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thơng : 9580205 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÀ NỘI- 2022 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Đỗ Anh Tú PGS.TS Nguyễn Hữu Thuấn Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận án cấp Trường Trường Đại học Giao thông Vận tải, vào hồi ngày tháng năm Có thể tìm hiểu Luận án thư viện: - Thư viện Trường Đại học Giao thông vận tải; - Thư viện Quốc Gia MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Bê tơng với chất kết dính xi măng Pooc-lăng sử dụng nhiều xây dựng hạ tầng giao thơng vận tải Nhiệt giải phóng q trình thủy hóa xi măng gây phân bố nhiệt độ không đồng kết cấu bê tơng Vấn đề nghiêm trọng bê tông giai đoạn đông cứng: nhiệt sinh từ q trình thủy hóa xi măng bề mặt bê tông nguội dần theo nhiệt độ môi trường Sự chênh lệch nhiệt độ lõi bê tơng bề mặt bên ngồi gây ứng suất kéo đáng kể làm tăng nguy nứt bê tông tuổi sớm Nứt cấu kiện bê tông khối lớn (BTKL) ứng suất nhiệt vấn đề xuất từ lâu, rõ ràng phát lần cơng trình đập thủy điện giới từ đầu kỷ XX Khái niệm "bê tơng khối lớn" từ thường hiểu kết cấu BT có kích thước lớn đập, khối móng lớn Tuy nhiên gần đây, thuật ngữ sử dụng cho phận cơng trình cầu có kích thước lớn bệ móng, trụ, xà mũ, dầm hộp, Các tiêu chuẩn BTKL ln u cầu phải kiểm sốt chênh lệch nhiệt độ lõi bề mặt BT, từ giảm thiểu hạn chế vết nứt nhiệt giai đoạn xây dựng Hiện nay, ngành xây dựng cầu ứng dụng nhiều loại vật liệu bê tơng cường độ cao, tính cao, siêu cao Khái niệm bê tơng khối lớn khơng cịn đơn kết cấu có kích thước lớn nữa, mà kết cấu mảnh có nguy nứt nhiệt sử dụng bê tông cường độ cao (có hàm lượng xi măng lớn) Khi vấn đề nứt nhiệt cần phải xem xét kỹ Xu chế tạo bê tông cường độ cao, tính cao, sử dụng hàm lượng xi măng Pooc-lăng lớn giảm tỉ lệ nước/xi măng Ngồi ra, phụ gia khống hoạt tính muội silic, xỉ lò cao, tro bay, sử dụng nhằm giảm bớt lượng xi măng, giảm nhiệt tỏa ra, phần đảm bảo bê tông đạt cường độ mong muốn Các hỗn hợp bê tơng sử dụng tro bay, xỉ lị cao cịn góp phần giảm khí thải CO2 mơi trường Nhiều quan điểm giới số nghiên cứu Việt Nam cho đưa tro bay vào bê tơng làm giảm nhiệt thủy hóa đáng kể, điều hiển nhiên Tuy nhiên nghiên cứu ko xét cách định lượng, việc thay xi măng tro bay giảm nhiệt cường độ bê tông giảm nào, có đảm bảo cường độ mục tiêu (mong muốn) hay khơng? Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu ứng xử nhiệt số giải pháp kiểm sốt nhiệt, hạn chế vết nứt bê tơng cường độ cao tuổi sớm kết cấu cầu” góp phần giải câu hỏi nêu Luận án tiến hành thực nghiệm nhiệt cường độ cho số hỗn hợp bê tơng cường độ cao có sử dụng phụ gia khoáng tro bay Dựa vào kết thực nghiệm đánh giá định lượng ảnh hưởng tỉ lệ % tro bay đến nhiệt cường độ khả nứt nhiệt bê tông Mục tiêu luận án - Xác định đặc trưng nhiệt thủy hóa bao gồm: độ tăng nhiệt độ đoạn nhiệt, nhiệt lượng tích lũy, tốc độ sinh nhiệt, tham số đường cong nhiệt thủy hóa BTCĐC có sử dụng phụ gia khống tro bay thực nghiệm - Đánh giá ảnh hưởng tỉ lệ % tro bay thay xi măng đến hiệu ứng nhiệt, phát triển cường độ khả nứt nhiệt trụ cầu, từ đưa giải pháp vật liệu bê tông tro bay cường độ cao hợp lý Đối tượng phạm vi nghiên cứu a) Đối tượng nghiên cứu Các tham số thuộc tính nhiệt bê tơng tro bay cường độ cao, ứng suất nhiệt, nứt nhiệt bê tông tuổi sớm b) Phạm vi nghiên cứu - Bê tông cường độ cao (cường độ nén đặc trưng 55 MPa) có sử dụng phụ gia khống tro bay thay xi măng từ ÷30%; kết cấu trụ cầu có kích thước mặt cắt ngang 2,0 m × 3,0 m tuổi sớm từ – ngày tuổi - Chưa xét đến ảnh hưởng co ngót phân bố cốt thép Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu thực nghiệm: thực nghiệm đo nhiệt độ đoạn nhiệt bê tơng thí nghiệm cường độ bê tông - Nghiên cứu lý thuyết: thiết lập mối quan hệ toán học liệu thí nghiệm có, lập mơ hình tính tốn theo phương pháp sai phân hữu hạn phần tử hữu hạn để khảo sát đánh giá Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án Luận án nghiên cứu thực nghiệm cường độ tuổi sớm tham số nhiệt thủy hóa từ phép đo nhiệt lượng đoạn nhiệt số cấp phối BTCĐC có sử dụng tro bay Qua so sánh, luận án tìm hàm lượng thay tro bay hợp lý từ 10÷20% (trong dải từ 0% đến 30%) đảm bảo rủi ro nứt nhiệt thấp Đây coi giải pháp vật liệu để kiểm soát nhiệt hạn chế nứt nhiệt cấu kiện bê tơng cơng trình cầu Phương pháp luận nghiên cứu luận án áp dụng để phân tích, đánh giá cho loại BT khác cấu kiện khác cơng trình cầu, giúp đảm bảo toàn vẹn, khả chịu lực tuổi thọ khai thác kết cấu Điểm luận án - Luận án xác định nhiệt thủy hóa hỗn hợp BTCĐC phép đo nhiệt lượng đoạn nhiệt Độ tăng nhiệt độ đoạn nhiệt (trừ nhiệt độ ban đầu) hỗn hợp 58,1; 55,5; 52,9 47,9C ghi nhận mẫu CĐC-TB00, CĐC-TB10, CĐC-TB20 CĐC-TB30 Hỗn hợp CĐC-TB00 có độ tăng nhiệt độ đoạn nhiệt lớn có hàm lượng xi măng lớn Ngược lại, hỗn hợp CĐC-TB30 có độ tăng nhiệt độ đoạn nhiệt nhỏ hàm lượng xi măng thấp hỗn hợp - Luận án xác định tốc độ sinh nhiệt, thời điểm trị số đỉnh nhiệt theo tiêu chuẩn ASTM C1679-08 Đỉnh nhiệt hỗn hợp CĐC-TB00, CĐCTB10, CĐC-TB20 CĐC-TB30 là: 4107; 2,95107; 2,31107 1,4107 (J/h/m ), diễn thời điểm khoảng 9,5 h - Luận án xác định tham số nhiệt thủy hóa quan trọng BTCĐC, bao gồm αu, dựa vào đường cong thực nghiệm sử dụng phương pháp bình phương nhỏ Trong mức độ thủy hóa cuối αu tăng tăng hàm lượng tro bay thay xi măng: Các giá trị αu 0,6100; 0,6515; 0,7027 0,7136 tương ứng với hỗn hợp CĐC-TB00; CĐC-TB10; CĐC-TB20 CĐC-TB30 - Mức độ thủy hóa cuối cho hỗn hợp CĐC xác định thực nghiệm, có giá trị nhỏ giá trị tính tốn theo công thức Shindler Folliard Luận án đề xuất điều chỉnh hệ số thể mức độ ảnh hưởng hàm lượng tro bay đến αu cho BTCĐC 0,4 thay 0,5 bảng sau: Shindler Folliard (2005) u 1,031.w / cm 0,5 pFA 0,194 w / cm Công thức kiến nghị u u ,0 0, pFA Trong đó: w/cm tỷ lệ nước/vật liệu chất kết dính pFA hàm lượng tro bay hỗn hợp chất kết dính - Luận án phân tích định lượng giải pháp vật liệu dựa hỗn hợp BTCĐC thí nghiệm thơng qua đánh giá rủi ro nứt nhiệt tuổi sớm kết cấu thân trụ mặt cắt hình chữ nhật Kết cho thấy kết cấu thân trụ sử dụng hỗn hợp CĐC-TB30 có rủi ro nứt nhiệt cao so với hỗn hợp lại Kết hợp với lợi ích mà tro bay đem lại kinh tế, kỹ thuật môi trường việc sử dụng hỗn hợp bê tơng tro bay cường độ cao với hàm lượng tro bay thay từ 10÷20% hợp lý để giảm thiểu rủi ro nứt nhiệt CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HIỆU ỨNG NHIỆT CỦA BÊ TÔNG TUỔI SỚM KẾT CẤU CẦU VÀ CÁC GIẢI PHÁP ĐỂ KIỂM SOÁT NHIỆT VÀ HẠN CHẾ VẾT NỨT 1.1 Q trình thủy hóa xi măng Pooc lăng 1.1.1 Các phản ứng trình thủy hóa Q trình thủy hóa xi măng phản ứng khoáng vật thành phần xi măng với nước dẫn đến thay đổi hóa học lý Quá trình sinh lượng nhiệt định Nhiệt thủy hóa đặc tính xi măng Poóc –lăng, lượng nhiệt giải phóng phụ thuộc vào thành phần xi măng, nhiệt độ bảo dưỡng, tỷ lệ nước/xi măng độ mịn xi măng 1.1.2 Nhiệt thủy hóa Dưới điều kiện thơng thường, luồng nhiệt sản sinh q trình thủy hóa xi măng phân thành giai đoạn (Hình 1.1) Hình 1 Tốc độ tỏa nhiệt q trình thủy hóa xi măng 1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tổng nhiệt thủy hóa phát triển nhiệt thủy hóa 1.1.4 Mức độ thủy hóa Một số tác giả đề xuất phương trình thực nghiệm để xác định mức độ thủy hóa đạt xi măng Poóc-lăng (Bảng 1.3) Trong mơ hình này, w/c tỷ lệ nước/xi măng Slag, FA hàm lượng xỉ tro bay hỗn hợp chất kết dính Bảng Các mơ hình mức độ thủy hóa cuối xi măng Pooc lăng Các nhà nghiên cứu Mức độ thủy hóa cuối αu w/c ) 0, 42 Powers Brownyard (1947) (1; Mills (1966) 1,031 w / c 0,194 w / c Schindler Folliard (2005) u 1,031.w / cm 0,5 pFA 0,3 pSlag 0,194 w / cm 1.2 Các đặc tính bê tơng tuổi sớm Tuổi sớm vài vài ngày đầu sau trộn bê tơng, đặc trưng hai q trình chính: đơng kết (mất dần trạng thái dẻo) đóng rắn (tăng cường độ) Trong trình này, kết cấu đa pha chất lỏng bê tông tươi chuyển thành kết cấu cứng tiến trình phản ứng thủy hóa, dẫn đến phát triển tính chất học, giải phóng nhiệt biến dạng co ngót Do đó, liên kết đặc tính nhiệt học bê tơng tuổi sớm quan trọng nhiều so với bê tông tuổi dài ngày Hơn nữa, việc bảo dưỡng hợp lí sau đổ bê tơng vơ quan trọng để trì độ ẩm nhiệt độ thích hợp bê tông giai đoạn đầu để đặc tính mong muốn phát triển sau 1.3 Hiệu ứng nhiệt bê tơng tuổi sớm Trong suốt giai đoạn tuổi sớm, phân bố trường nhiệt độ không gây cân đối giãn nở nhiệt kết cấu bê tông Bề mặt với nhiệt độ thấp phải chịu ứng suất kéo giãn nở nhiệt phần bê tơng phía Bề mặt bê tơng chịu ứng suất kéo từ bê tông đông kết nhiệt thủy hóa phân tán hồn tồn mơi trường xung quanh (Hình 1.6) Việc ứng suất kéo cao bề mặt gây nứt nhiệt hay không phụ thuộc vào tỉ số ứng suất kéo/cường độ chịu kéo Trong suốt q trình thủy hóa bê tông tuổi sớm, ứng suất nhiệt cường độ bê tông phát triển tốc độ khác Khi ứng suất nhiệt từ mở rộng vượt cường độ chịu kéo vật liệu, bê tơng nứt (Hình 1.7) Hiện tượng coi vấn đề nứt nhiệt Hình 1.6 Sự phát triển nhiệt hình thành Hình 1.7 Ứng suất nhiệt cường độ chịu vết nứt bê tông khối lớn Kéo bê tông theo thời gian 1.4 Các giải pháp vật liệu để kiểm soát nhiệt độ hạn chế nứt nhiệt tuổi sớm Vật liệu bê tơng tối ưu hóa để kiểm sốt phát triển nhiệt độ bê tơng kiểm sốt ứng suất nhiệt Hầu hết biện pháp tập trung vào việc gián tiếp giảm khả nứt cách giảm chênh lệch nhiệt độ gradients nhiệt bê tông Thiết kế hỗn hợp bê tông tối ưu coi cách dễ để giảm thiểu tác động tiêu cực bê tơng tuổi sớm Việc lựa chọn hỗn hợp thích hợp để giảm thiểu phát triển nhiệt thường dựa kiểm soát biến vật liệu sau: loại, lượng độ mịn xi măng, bao gồm loại lượng phụ gia khoáng hoạt tính, lượng nước tỷ lệ nước/chất kết dính loại thành phần cốt liệu, Để hạn chế tăng nhiệt độ kết cấu bê tơng, phụ gia khống (muội silic, tro bay, xỉ lò cao) sử dụng ngày nhiều để thay phần xi măng Pooc-lăng * Ảnh hưởng tro bay thay xi măng đến phát triển cường độ nhiệt thủy hóa: Trước tro bay sử dụng thay phần khối lượng phần thể tích xi măng pc lăng lý kinh tế Khi việc sử dụng tro bay tăng lên, nhà nghiên cứu nhận tiềm cải thiện đặc tính bê tơng có chứa tro bay Khi sử dụng phụ gia khống tro bay, silic oxit nhơm oxit phụ gia khoáng phản ứng với canxi hydroxit Ca(OH)2 tương ứng tạo C-S-H, C-A-H làm tăng dính kết làm giảm nhân tố gây ăn mòn bê tơng Ngồi ra, tro bay làm tăng khả chống hư hỏng tiếp xúc với sunfat, cải thiện tính cơng tác, giảm tính thấm giảm đỉnh nhiệt độ bê tông khối lớn Tro bay làm giảm tốc độ phản ứng thủy hóa làm giảm phát triển cường độ Tác dụng bôi trơn hạt tro hình cầu làm tăng tính công tác cho hỗn hợp bê tông, giảm lượng cần nước làm cho bê tơng bị tách nước Trên sở thay khối lượng xi măng poóc lăng tro bay, cường độ nén sớm (dưới ngày) thấp Sau tốc độ đóng góp cường độ xi măng pooclăng chậm lại, khả tiếp tục phản ứng pozzolanic tro bay góp phần làm tăng cường độ tuổi sau bê tông giữ nguyên độ ẩm làm cho trở thành thành phần hữu ích sản xuất bê tông cường độ cao 1.5 Các giải pháp kết cấu biện pháp thi công để kiểm soát nhiệt độ hạn chế nứt nhiệt tuổi sớm Biện pháp giảm nhiệt độ hỗn hợp bê tông: - Xi măng để nguội - Làm mát cốt liệu : Che chắn, phun nước lạnh - Dùng nước lạnh trộn bê tông - Đổ bê tông ban đêm, hạn chế mùa hè - Bao phủ xe bồn, ống dẫn BT bơm xa Biện pháp hạn chế chênh lệch nhiệt độ bê tông: - Đưa nhiệt khối BT ngoài: Cooling Pipe - Bọc vật liệu cách nhiệt, tháo bỏ thời điểm phù hợp - Tăng nhiệt độ cho vùng BT giảm nhiệt nhanh - Phân chia khối đổ Các biện pháp khác: - Giảm cản trở bên ngồi: Trải lót rải cát đá Sử dụng phụ gia trương nở để bù co ngót Tăng cốt thép để giúp phân tán vết nứt Định hướng vết nứt mối nối làm giảm tiết diện bê tông Sử dụng băng sợi thủy tinh (thay vai trò thép) để phân tán ứng suất 1.6 Tổng quan nghiên cứu ứng xử nhiệt bê tơng tuổi sớm 1.6.1 Tình hình nghiên cứu giới Trước đây, việc sử dụng biện pháp kiểm soát nhiệt độ giới hạn đập kết cấu lớn Kiểm soát nhiệt độ phát triển ứng suất nhiệt cấu kiện bê tông nhỏ cấu kiện cơng trình cầu, thường khơng xem xét Với đời bê tông cường độ cao, nứt giai đoạn tuổi sớm khơng cịn đặc thù kết cấu khối lớn Thuật ngữ bê tông khối lớn sử dụng theo nghĩa rộng, bao gồm tất loại cấu kiện bê tông mà tác động q trình thủy hóa xi măng dẫn đến rủi ro nứt nhiệt Theo tiêu chuẩn Nhật Bản JSCE 2007 JCI 2008, kết cấu sàn có độ dày 80 cm tường bị kiềm chế chuyển vị, có độ dày 50 cm coi kết cấu bê tơng khối lớn địi hỏi phải có biện pháp kiểm sốt nhiệt thủy hóa Theo Neville độ chênh nhiệt độ bề mặt lõi khối bê tông vượt q 20C vết nứt bắt đầu hình thành, bề mặt bê tông bên khối Sở giao thông Florida (FDOT) cho phép độ chênh nhiệt độ tối đa 20oC(hoặc 35oF) nhiệt độ lõi bề mặt cấu kiện bê tông đo cảm biến nhiệt độ (FDOT 2007) ACI 207.2R 1997 khuyến nghị độ chênh nhiệt độ lớn 20oC nhiệt độ tối đa bên (thường 71oC) để kiểm soát nứt nhiệt hình thành ettringite muộn (DEF) Năm 2001, ACI 363 thông qua định nghĩa sau bê tông CĐC: bê tơng cường độ cao có cường độ chịu nén đặc trưng 8000 psi (55 MPa) lớn Nhu cầu sử dụng bê tông CĐC năm 1970, chủ yếu xây dựng cột tường nhà cao tầng Sau bê tơng CĐC tiếp tục sử dụng rộng rãi khắp giới Việc sử dụng bê tông CĐC xây dựng cầu bắt đầu Hoa Kỳ vào năm 1990 thông qua loạt dự án Bê tông cường độ cao sử dụng cầu dầm hộp nhịp dài cầu dây văng Các mẫu bê tơng CĐC có xu hướng nứt nhiều co ngót nhiệt khơ tăng lên Các vết nứt mũ trụ cầu xuất việc sử dụng lượng lớn xi măng bê tông Trong khảo sát năm 1995, Chương trình nghiên cứu hợp tác đường quốc lộ (NCHRP) Mỹ báo cáo qua khảo sát loạt sàn cầu bê tông Mỹ cho thấy đầy đủ chiều sâu vết nứt ngang, cấu trúc hình thành chưa tháng 1.6.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam Năm 2012 Bộ Xây dựng tiêu chuẩn TCXD VN 9341:2012 '' Bê tông khối lớn - Thi cơng nghiệm thu" quy định kết cấu bê tông bê tông cốt thép coi khối lớn có kích thước đủ để gây ứng suất kéo, phát sinh hiệu ứng nhiệt thuỷ hoá xi măng, vượt giới hạn kéo bê tơng, làm nứt bê tơng, cần phải có biện pháp để phịng ngừa vết nứt Một số nghiên cứu điển hình phải kể đến nghiên cứu Đỗ Văn Lượng (2005), Nguyễn Thống (2010), Hồ Ngọc Khoa Nguyễn Chí Cơng (2012), Lê Quốc Toàn (2015), Nguyễn Văn Liên (2018) Nguyễn Văn Hướng (2019) Các nghiên cứu đa số đề cập đến kết cấu sử dụng bê tông thường, đưa số giải pháp hạn chế nhiệt nứt nhiệt BTKL Các kết cấu bê tông lớn bệ móng trụ cầu với hỗn hợp nhiều xi măng có đỉnh nhiệt độ cao hơn, chênh lệch nhiệt độ bề mặt lõi tăng lên làm tăng rủi ro nứt nhiệt Hình 1.10 thể vết nứt trụ cầu Vĩnh Tuy, kết luận nứt chênh lệch nhiệt độ bê tông trụ cầu tuổi sớm giai đoạn thi cơng Hình 1.10 Hình ảnh nứt trụ cầu Vĩnh Tuy 1.7 Kết luận chương Thông qua nghiên cứu tổng quan hiệu ứng nhiệt bê tông tuổi sớm, nghiên cứu sinh có số nhận xét kết luận sau đây: - Các nghiên cứu thực nghiệm giới nhiệt tỏa trình thủy hóa xi măng khẳng định phản ứng thủy hóa phản ứng tỏa nhiệt kích hoạt nhiệt Ngồi ra, tính chất vật liệu tượng liên quan đến phát triển thủy hóa, chẳng hạn cường độ, mô đun đàn hồi, từ biến tuổi sớm, thay đổi tùy theo kéo dài phản ứng - Cho đến nay, cơng trình nghiên cứu Việt Nam chủ yếu nghiên cứu phân bố nhiệt độ ứng suất khối bê tơng thơng thường, thí nghiệm giai đoạn nhiệt thủy hóa Các nghiên cứu dừng lại việc sử dụng đường cong lý thuyết cho đặc trưng nhiệt bê tông làm đầu vào cho mô hình tính tốn Các quy định giới Việt Nam khống chế nhiệt bê tông lấy ngưỡng chênh lệch nhiệt độ bề mặt lõi 20C Ở Việt Nam chưa có quy định hay tiêu chí để đánh giá kiểm sốt nhiệt bê tơng có hàm lượng xi măng cao sử dụng cho kết cấu cầu - Việc sử dụng tro bay thay xi măng đem đến nhiều lợi ích khác làm tăng tính cơng tác bê tơng, làm giảm lượng nước yêu cầu, làm tăng độ bền bê tông Bên cạnh sử dụng tro bay cịn cách tận dụng bụi khí thải từ nhà máy nhiệt điện chạy than góp phần bảo vệ mơi trường - Các nghiên cứu Việt Nam giới thừa nhận việc sử dụng tro bay thay phần xi măng hỗn hợp bê tông truyền thống làm giảm nhiệt tỏa q trình thủy hóa xi măngTuy nhiên việc sử dụng lượng tro bay với hàm lượng thay xi măng để vừa có lợi nhiệt, mà đảm bảo 12 đoạn nhiệt, sau áp dụng vào mơ hình tính Các mơ hình tính toán giới gần xét đến vai trị phụ gia khống hoạt tính hỗn hợp bê tông phức tạp tải trọng nhiệt khơng đồng từ nhiệt thủy hóa đặc tính vật liệu bê tơng tuổi sớm khơng phụ thuộc nhiệt độ đưa vào tính toán để dự đoán tốt ứng xử bê tơng Các mơ hình số ngày phức tạp để gần với thực tế mặt hình học tượng học xem xét để đánh giá ứng suất nhiệt kết cấu 2.9 So sánh mơ hình tính tốn nhiệt ứng suất nhiệt Các phần mềm ABAQUS, TNO DIANA, ANSYS, Midas Civil có ưu nhược điểm riêng, so sánh Bảng 2.1 thơng qua tiêu chí tham số đầu vào kết đầu Bảng 2.1 So sánh tham số đầu vào kết đầu mơ hình/phần mềm tính tốn ABAQUS TNO DIANA ANSYS Midas Civil EACTSA Có Có Có Có Có Người dùng lập trình Người dùng lập trình Người dùng lập trình Có Có Hệ số Pốt-xơng Có Có Có Có Có CTE Có Có Có Có Có Có Có Có Có Có k Có Có Có Có Thay đổi theo cp Có Có Có Có Có Nhiệt độ ban đầu Có Có Có Có Có ATR Có Có Có Có Có R, Ea, Qc, u, , Người dùng lập trình Người dùng lập trình Người dùng lập trình Khơng Có Phân tích phản ứng thủy hóa/tốc độ tỏa nhiệt phụ thuộc vào Người dùng lập trình Người dùng lập trình Người dùng lập trình Khơng Có Tham số vật liệu đầu vào: Mô đun đàn hồi, E Mô đun đàn hồi hiệu dụng, Eeff 13 ABAQUS TNO DIANA ANSYS Midas Civil EACTSA nhiệt độ Tham số đầu vào kết cấu điều kiện biên: Kích thước Có Có Có Có Có Nhiệt độ khơng khí Có Có Có Có Có Hệ số đối lưu, h Có Có Có Có Có Điều kiện biên kết cấu Có Có Có Có Có Nhiệt độ Có Có Có Có Có Ứng suất Có Có Có Có Có Người dùng lập trình Có Người dùng lập trình Có Có Kết đầu ra: Rủi ro nứt, 2.10 Kết luận chương Chương trình bày sở lý thuyết dẫn nhiệt BT trao đổi nhiệt với mặt thống, có xét đến q trình phát sinh nhiệt phản ứng thủy hóa xi măng Phương pháp SPHH PTHH ứng dụng để tính toán nhiệt ứng suất kết cấu BT tuổi sớm, thơng qua mơ tả quy trình tính tốn chương trình EACTSA Các mơ hình xây dựng phần mềm ABAQUS, TNO DIANA, ANSYS, Midas Civil EACTSA so sánh khả phân tích, đầu vào kết đầu Từ luận án lựa chọn chương trình tính EACTSA xét ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ sinh nhiệt thủy hóa, đồng thời nhận tham số vật liệu tham số nhiệt từ thí nghiệm thực cách tiện lợi Đây công cụ kiểm chứng sử dụng để tính tốn, khảo sát phân tích Chương CHƯƠNG THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG NHIỆT VÀ CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG TRO BAY CƯỜNG ĐỘ CAO SỬ DỤNG TRONG CƠNG TRÌNH CẦU 3.1 Mục đích thí nghiệm Mục đích để tìm số định lượng nhiệt cường độ cho hỗn hợp BT có hàm lượng tro bay khác nhau, từ so sánh đánh giá theo tiêu chí nứt nhiệt Đề tài lựa chọn cường độ chịu nén đặc trưng bê tông cường độ cao 55 MPa Để khảo sát biến thiên nhiệt cường độ thay đổi hàm lượng tro bay thay xi măng, tác giả lựa chọn cấp phối bê tơng có tổng hàm lượng chất kết dính khơng đổi, giữ nguyên tỉ lệ nước/chất kết dính thay đổi hàm lượng tro bay thay 14 với mức chênh nhau, 0%, 10%, 20% 30% 3.2 Thí nghiệm cường độ 3.2.1 Thành phần hỗn hợp CĐC thí nghiệm Thành phần cấp phối cho hỗn hợp bê tơng CĐC tính tốn theo hướng dẫn ACI 211.4R-08 thể Bảng 3.10: Bảng 3.10 Thành phần cấp phối chuẩn cho 1m3 BT % thay Nước (lít) Xi măng (kg) Tro bay (kg) N/X N/CKD Đá (kg) Cát (kg) Phụ gia (kg) CĐC-TB00 0% 0,32 0,32 170 530 1050 723 5,5 CĐC-TB10 10% 0,36 0,32 170 477 53 1050 709 5,5 CĐC-TB20 20% 0,40 0,32 170 424 106 1050 695 5,5 CĐC-TB30 30% 0,46 0,32 170 371 159 1050 680 5,5 3.2.2 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén Cường độ chịu nén 60 mẫu trụ 0,15m0,3m sử dụng hỗn hợp bê tông CĐC đo 1, 2, 3, 28 ngày tuổi theo tiêu chuẩn ASTM C39 Bảng 3.11 Cường độ chịu nén theo ngày tuổi (MPa) Tuổi (ngày) CĐC-TB00 CĐC-TB10 CĐC-TB20 CĐC-TB30 29,3 25,07 22,93 18,21 49,54 41,75 40,50 30,29 55,58 50,11 47,30 38,80 62,47 60,30 56,00 46,91 28 76,19 70,6 68,00 63,50 3.2.3 Thí nghiệm đo cường độ chịu kéo bửa Cường độ chịu kéo bửa 60 mẫu trụ 0,15m0,3m sử dụng hỗn hợp bê tông đo 1, 2, 3, 28 ngày tuổi theo tiêu chuẩn ASTM 496 -04 Bảng 3.13 Cường độ chịu kéo bửa theo ngày tuổi (MPa) Tuổi (ngày) CĐC-TB00 CĐC-TB10 CĐC-TB20 CĐC-TB30 2,65 2,44 2,21 1,88 3,37 3,19 2,67 2,56 15 Tuổi (ngày) CĐC-TB00 CĐC-TB10 CĐC-TB20 CĐC-TB30 3,72 3,69 3,48 3,16 4,48 4,40 4,10 3,83 28 5,98 5,01 4,62 4,30 3.3 Thí nghiệm đo nhiệt thủy hóa Nhiệt thủy hóa hỗn hợp bê tơng đo theo phương pháp đoạn nhiệt thiết bị thí nghiệm chế tạo Trường Đại học Giao thông Vận tải (Hình 3.8) dựa khái niệm mơ tả Gibbon cộng cải tiến Lin Chen (2015) Hình 3.8 Thiết bị thí nghiệm đo nhiệt lượng đoạn nhiệt dùng nghiên cứu Nhiệt độ đoạn nhiệt đo mẫu bê tơng cường độ cao thể Hình 3.10 Nhiệt độ ban đầu mẫu CĐC-TB00, CĐC-TB10, CĐC-TB20 CĐC-TB30 31,1; 32; 31,7 31,3C Nhiệt độ mẫu đạt giá trị tối đa 89,2; 87,5; 84,6 79,2C thời điểm cuối q trình thí nghiệm Hình 3.10 Nhiệt độ đoạn nhiệt thực nghiệm mẫu hỗn hợp bê tơng tro bay CĐC Hình 3.12 Nhiệt lượng tích lũy mẫu hỗn hợp BTCĐC tro bay 3.3.4 Xác định nhiệt lượng tốc độ tỏa nhiệt hỗn hợp BTCĐC Nhiệt lượng tích lũy tính tốn thể hình 3.12 Tốc độ tỏa nhiệt hỗn hợp BTCĐC tro bay vẽ Hình 3.13 a), đỉnh nhiệt thủy hóa thể rõ Hình 3.13b) 16 a) Thời gian từ – 80 h b) Thời gian từ – 30 h Hình 3.13 Tốc độ tỏa nhiệt mẫu hỗn hợp BTCĐC tro bay 3.3.5 Xác định mức độ thủy hóa tham số nhiệt thủy hóa Bảng 3.16 Các thuộc tính nhiệt CĐC tro bay Ea (J/mol) (kg/m3) cp (J/kg.°C) Hỗn hợp Hu (J/g) Qc (J/m3) CĐC-TB00 457,95 242714348 36011 2479 1042 CĐC-TB10 414,41 219635413 35226 2465 1042 CĐC-TB20 370,86 196556478 34528 2450 1043 CĐC-TB30 327,32 173477544 33916 2436 1044 Ba tham số thủy hóa (u, , ) xác định phương pháp bình phương tối thiểu số liệu thực nghiệm đường cong mức độ thủy hóa tham số trình bày Bảng 3.17 Đường cong mức độ thủy hóa thực nghiệm hồi quy theo tuổi tương đương hỗn hợp bê tơng vẽ Hình 3.14 Bảng 3.17 Các tham số nhiệt thủy hóa CĐC tro bay Hỗn hợp (h) u CĐC-TB00 19,73 1,387 0,6100 CĐC-TB10 20,92 1,836 0,6515 CĐC-TB20 21,54 1,685 0,7027 CĐC-TB30 23,26 1,567 0,7136 17 a) Hỗn hợp CĐC-TB00 b) Hỗn hợp CĐC-TB10 c) Hỗn hợp CĐC-TB20 d) Hỗn hợp CĐC-TB30 Hình 3.14 Đường cong mức độ thủy hóa thực nghiệm hồi quy Đối với hỗn hợp bê tông cường độ cao thí nghiệm này, giá trị mức độ thủy hóa cuối (u) nhỏ từ 5% đến 9% so với giá trị tính theo cơng thức Shindler Folliard, trình bày Bảng 3.18 Bảng 3.18 So sánh mức độ thủy hóa cuối theo thực nghiệm theo công thức Shindler Folliard Hỗn hợp u thực nghiệm u theo công thức (3.5) Chênh lệch (%) CĐC-TB00 0,61 0,6424 5,0% CĐC-TB10 0,6515 0,6924 5,9% CĐC-TB20 0,7027 0,7424 5,3% CĐC-TB30 0,7136 0,7924 9,9% Để thể ảnh hưởng hàm lượng tro bay thay xi măng đến mức độ thủy hóa cuối CĐC, đường hồi quy tuyến tính tính tốn dựa phương pháp bình phương tối thiểu số liệu thực nghiệm đường thẳng lý thuyết Công thức hồi quy đề xuất sau (với hệ số R2 = 0,98): u u ,0 0, pFA (3.16) 18 αu,0 mức độ thủy hóa cuối xác định từ thực nghiệm hỗn hợp CĐC-TB00 chứa 100% xi măng pFA hàm lượng tro bay hỗn hợp chất kết dính Trên Hình 3.16, đường màu đỏ gạch đứt thể đường hồi quy tuyến tính mức độ thủy hóa cuối theo tỷ lệ thay tro bay Hình 3.16 Đường hồi quy mức độ thủy hóa cuối tỷ lệ % tro bay thay 3.4 Kết luận chương (1) Chương trình thực nghiệm cường độ cho hỗn hợp CĐC 0%, 10%, 20% 30% tro bay trình bày Cường độ chịu nén chịu kéo bửa đo 1, 2, 3, 28 ngày tuổi Cường độ chịu nén trung bình 28 ngày tuổi hỗn hợp CĐC đạt 60 MPa, cường độ chịu kéo bửa trung bình 28 ngày tuổi đạt MPa (2) Nhiệt thủy hóa cho hỗn hợp CĐC xác định thiết bị thí nghiệm nhiệt lượng đoạn nhiệt Trường ĐH GTVT Độ tăng nhiệt độ đoạn hỗn hợp 58,1; 55,5; 52,9 47,9C ghi nhận mẫu CĐC-TB00, CĐC-TB10, CĐCTB20 CĐC-TB30 (3) Đỉnh nhiệt hỗn hợp CĐC-TB00, CĐC-TB10, CĐC-TB20 CĐCTB30 là: 4107; 2,95107; 2,31107 1,4107 (J/h/m3), diễn thời điểm khoảng 9,5 h (4) Bộ tham số nhiệt thủy hóa quan trọng CĐC, bao gồm αu, xác định dựa vào đường cong thực nghiệm sử dụng phương pháp bình phương nhỏ Trong mức độ thủy hóa cuối αu tăng tăng hàm lượng tro bay thay xi măng (5) Mức độ thủy hóa cuối cho hỗn hợp CĐC xác định thực nghiệm, có giá trị nhỏ giá trị tính tốn theo công thức Shindler Folliard Tuy nhiên hệ số thể mức độ ảnh hưởng hàm lượng tro bay đến αu cần phải điều chỉnh BTCĐC có hàm lượng CKD lớn, cơng thức sau: hệ số 0.4 so với 0.5 Shindler Trong đó: w/cm tỷ lệ nước/vật liệu chất kết dính pFA hàm lượng tro bay hỗn hợp chất kết dính Shindler Folliard (2005) u 1,031.w / cm 0,5 pFA 0,194 w / cm Công thức kiến nghị u u ,0 0, pFA 19 CHƯƠNG PHÂN TÍCH MỘT SỐ GIẢI PHÁP ĐỂ KIỂM SOÁT NHIỆT VÀ GIẢM THIỂU VẾT NỨT TRONG BÊ TÔNG KẾT CẤU CẦU Ở TUỔI SỚM 4.1 Giải pháp vật liệu 4.1.1 Các tham số cường độ bê tông Mối quan hệ cường độ chịu nén (fc) cường độ chịu kéo (fct) tuổi sớm bê tông thường với mức độ thủy hóa () điều chỉnh thay đổi cho phù hợp theo công thức sau: f c (t ) pc (t ) (4.9) f ct (t ) pct (t ) (4.10) a b đó: pc, pct hệ số xác định từ đường cong hồi quy số liệu thực nghiệm fc(t), fct(t) – cường độ chịu nén cường độ chịu kéo theo thời gian Đường cong hồi quy cường độ chịu kéo hỗn hợp BTCĐC thể Hình 4.2 Bảng 4.4 Các tham số đường cong phát triển cường độ Hỗn hợp pct b CĐC-TB00 111,70 1,055 6,3258 0,7335 CĐC-TB10 105,31 1,291 5,7552 0,7656 CĐC-TB20 84,33 1,139 5,2152 0,7715 CĐC-TB30 69,33 1,122 4,9292 0,8246 a) Hỗn hợp CĐC-TB00 pc a b) Hỗn hợp CĐC-TB10 20 c) Hỗn hợp CĐC-TB20 d) Hỗn hợp CĐC-TB30 Hình 4.2 Đường cong hồi quy phát triển cường độ chịu kéo theo mức độ thủy hóa hỗn hợp BTCĐC Sự phát triển mô đun đàn hồi theo thời gian lấy theo mơ hình B3 (ACI 209.2R-08 4.1.2 Các tham số từ biến bê tông Các tham số từ biến mô hình Bazant-Baweja B3 xác định theo ACI 209.2R-08 cho hỗn hợp BT Bảng 4.5 Bảng 4.5 Các tham số từ biến bê tông xác định theo ACI 209.2R-08 Hỗn hợp q1 (10-5/MPa) q2 (10-5/MPa) q3 (10-7/MPa) q4 (10-6/MPa) CĐC-TB00 1,452 8,641 2,627 8,718 CĐC-TB10 1,509 8,785 4,279 8,143 CĐC-TB20 1,557 8,759 6,502 7,550 CĐC-TB30 1,591 8,517 11,06 6,909 Trong nghiên cứu này, luận án sử dụng hệ số CTE = 8,510-6/C sở tham khảo nghiên cứu Lin Chen, đảm bảo nằm dải hợp lý theo ACI 363R-10 Neville 4.1.3 So sánh, đánh giá hỗn hợp bê tông tro bay CĐC phương diện nhiệt khả nứt nhiệt Kết thực nghiệm Chương cho thấy: tăng % tro bay giảm cường độ giảm nhiệt thủy hóa (độ tăng nhiệt độ đoạn nhiệt): đại lượng nghịch biến Mối quan hệ biểu diễn đồ thị Hình 4.3 Cả cường độ tuổi sớm nhiệt thủy hóa giảm tăng hàm lượng tro bay (tổng lượng chất kết dính khơng đổi) Bài tốn đặt cần phải có đánh giá định lượng, phải xét mối quan hệ cường độ nhiệt, từ đưa so sánh khả nứt điều kiện, trả lời câu hỏi "sử dụng % tro bay hợp lý: vừa lợi nhiệt, vừa đảm bảo cường độ giảm thiểu khả nứt kết cấu" 21 a) b) Hình 4.3 Các kịch ứng suất nhiệt cường độ chịu kéo theo hàm lượng tro bay thay Để làm điều này, luận án so sánh phát triển nhiệt độ, cường độ, ứng suất nhiệt, khả nứt kết cấu trụ cầu có mặt cắt ngang sử dụng loại hỗn hợp BT khác Trụ cầu chọn để phân tích có kích thước thơng thường sử dụng cơng trình cầu với mặt cắt ngang 2,0 m 3,0 m Sử dụng chương trình tính EACTSA để phân tích phân bố nhiệt phát triển ứng suất nhiệt trụ cầu Hệ số dẫn nhiệt k theo thời gian (0 – ngày) theo mức độ thủy hóa tính tốn cho Bảng 4.8 Bảng 4.8 Mức độ thủy hóa hệ số dẫn nhiệt hỗn hợp BT theo thời gian Thời gian (ngày) CĐC-TB00 k /u (W/m.°C) 2,4871 0,7568 2,0201 0,9215 1,9184 0,9521 1,8995 0,966 1,891 0,9738 1,8862 0,9787 1,8831 0,982 1,8811 CĐC-TB10 k /u (W/m.°C) 2,4871 0,795 1,9965 0,9585 1,8956 0,9786 1,8832 0,9865 1,8784 0,9904 1,8759 0,9928 1,8745 0,9942 1,8736 CĐC-TB20 k /u (W/m.°C) 2,4871 0,7282 2,0377 0,9364 1,9093 0,9659 1,891 0,9778 1,8837 0,984 1,8799 0,9877 1,8776 0,99 1,8761 CĐC-TB30 k /u (W/m.°C) 2,4871 0,6238 2,1022 0,8981 1,9329 0,9442 1,9045 0,9631 1,8928 0,9731 1,8866 0,9791 1,8829 0,9829 1,8805 Các tham số khác sử dụng tính tốn sau: nhiệt độ ban đầu bê tông lấy 27°C, nhiệt độ môi trường lấy theo giá trị đo thực tế có dạng tăng giảm theo chu kỳ ngày đêm; hệ số đối lưu nhiệt bề mặt hc = 13,9 W/(m2.°C) Trường hợp 1: Trụ cầu sử dụng hỗn hợp CĐC-TB00 Sự phát triển nhiệt độ theo thời gian điểm khác mặt cắt ngang thân trụ thể Hình 4.4 Nhiệt độ tối đa tâm mặt cắt đạt 81°C 40 h sau đổ BT Đường đồng mức phân bố nhiệt độ mặt cắt ngang trụ 40 h thể Hình 4.5 22 Hình 4.4 Biểu đồ phát triển nhiệt độ tâm, cạnh, góc trụ theo thời gian (CĐCTB00) Hình 4.5 Phân bố nhiệt độ 40h mặt cắt ngang thân trụ (CĐC-TB00) Từ phân bố nhiệt độ, ứng suất nhiệt điểm theo thời gian tính tốn chương trình EACTSA, thể Hình 4.6, 4.7 4.8 Có thể thấy ứng suất kéo điểm cạnh bên trụ (cạnh dài) có giá trị bất lợi Vì vậy, ứng suất điểm sử dụng để so sánh với phát triển cường độ chịu kéo theo thời gian, thể Hình 4.9 Hình 4.6 Phân bố ứng suất 40h mặt cắt ngang thân trụ (CĐC-TB00) Hình 4.7 Biểu đồ phát triển ứng suất yy cạnh bên, xx góc trụ theo thời gian (CĐC-TB00) Hình 4.8 Biểu đồ phát triển ứng suất cạnh bên, cạnh đáy, góc trụ theo thời gian (CĐC-TB00) Hình 4.9 Ứng suất nhiệt lớn cường độ chịu kéo theo thời gian điểm bất lợi (cạnh bên) thân trụ sử dụng CĐC-TB00 23 Từ Hình 4.9 thấy đường phát triển ứng suất nhiệt nằm đường phát triển cường độ chịu kéo BT 168 h đầu, cho thấy BT khơng có nguy cao xảy nứt tuổi sớm Chú ý sau 70 h ứng suất nhiệt có xu hướng giảm nhanh, tương ứng với giảm độ chênh nhiệt độ lõi bề mặt BT Phân tích tương tự cho hỗn hợp bê tông CĐC-TB10, CĐC-TB20, CĐCTB30 ta có kết sau: Hình 4.11 Ứng suất nhiệt lớn cường độ chịu kéo theo thời gian điểm bất lợi (cạnh bên) thân trụ sử dụng CĐC-TB10 Hình 4.15 Ứng suất nhiệt lớn cường độ chịu kéo theo thời gian điểm bất lợi (cạnh bên) thân trụ sử dụng CĐC-TB30 Hình 4.13 Ứng suất nhiệt lớn cường độ chịu kéo theo thời gian điểm bất lợi (cạnh bên) thân trụ sử dụng CĐC-TB20 Hình 4.16 Hệ số nứt lớn ứng với hỗn hợp BT Nhìn vào biểu đồ phát triển ứng suất nhiệt cường độ chịu kéo theo thời gian bê tơng trụ cầu trường hợp, nhận thấy sử dụng hỗn hợp CĐC-TB00, CĐC-TB10, CĐC-TB20 đường phát triển ứng suất kéo nằm đường phát triển cường độ chịu kéo suốt ngày – tức khả nứt nhiệt thấp; cịn trường hợp ứng với hỗn hợp CĐC-TB30 ứng suất nhiệt vượt cường độ chịu kéo khoảng thời gian từ 39 – 68 h Điều cho thấy rủi ro nứt nhiệt hỗn hợp CĐC-TB30 cao hỗn hợp bê tông thực nghiệm khảo sát, khơng nên sử dụng hàm lượng tro bay thay nhiều (> 20%) Để định lượng hóa rủi ro nứt nhiệt (khả nứt nhiệt) hỗn hợp BT, ta sử dụng tỉ số ứng suất nhiệt cường độ chịu kéo BT theo thời gian, thường 24 định nghĩa hệ số nứt Hệ số nứt lớn (tại điểm có ứng suất lớn mặt cắt thân trụ) sử dụng hỗn hợp BT khác tính tốn thể Hình 4.16 Có thể thấy hình vẽ, hỗn hợp CĐC-TB00, CĐC-TB10, CĐC-TB20 có hệ số ln nhỏ suốt ngày, hỗn hợp CĐC-TB30 xuất hệ số > khoảng thời gian từ 39 h đến 68 h sau đổ BT (trong vòng ngày đầu) Như vậy, so sánh định lượng hỗn hợp CĐC-TB30 có rủi ro nứt nhiệt cao so với hỗn hợp lại điều kiện kích thước kết cấu nhiệt độ môi trường xung quanh 4.2 Các giải pháp khác 4.2.1 Thời gian hợp lý tháo dỡ ván khuôn Dựa vào biểu đồ phát triển ứng suất nhiệt cường độ chịu kéo theo thời gian bê tông trụ cầu trường hợp sử dụng BT cường độ cao mục 4.1 (Hình 4.9, 4.11, 4.13 4.15), nhận thấy rủi ro nứt nhiệt lớn vòng 72 (3 ngày) sau đổ BT Đối với cấu kiện có kích thước lớn hơn, rủi ro nứt nhiệt kéo dài thời gian ngày Do kiến nghị: hỗn hợp BT CĐC, cường độ chịu nén đạt từ sớm 2-3 ngày, lý giảm thiểu rủi ro nứt nhiệt không nên tháo dỡ ván khuôn trước 3-4 ngày sau đổ BT 4.2.2 Sử dụng vật liệu cách nhiệt che chắn, bao phủ bê tông tuổi sớm Bề dày lớp cách nhiệt phải đủ để đảm bảo độ chênh lệch nhiệt độ cho phép Khi tháo bỏ ván khuôn nên để vật liệu cách nhiệt chỗ phải tháo dỡ từ từ, tránh gây tượng sốc nhiệt cho bê tông 4.3 Kết luận chương Trong chương 4, luận án phân tích định lượng giải pháp vật liệu số biện pháp khác để giảm thiểu nhiệt nứt nhiệt tuổi sớm BT Luận án so sánh phát triển nhiệt độ, cường độ, ứng suất nhiệt rủi ro nứt kết cấu trụ cầu có mặt cắt ngang sử dụng loại hỗn hợp bê tông cường độ cao nghiên cứu Để đánh giá rủi ro nứt nhiệt tuổi sớm BT, hệ số nứt (là tỉ số ứng suất nhiệt cường độ chịu kéo theo thời gian) sử dụng Kết cho thấy hỗn hợp CĐC-TB30 có rủi ro nứt nhiệt cao chút so với hỗn hợp cịn lại Do đó, việc sử dụng hỗn hợp bê tông tro bay cường độ cao với hàm lượng tro bay thay 30% hợp lý để giảm thiểu rủi ro nứt nhiệt Như phân tích chương 1, việc sử dụng tro bay bê tơng đem đến nhiều lợi ích kinh tế, kỹ thuật mơi trường Vì phạm vi nghiên cứu, NCS đề xuất sử dụng hỗn hợp bê tông tro bay cường độ cao với hàm lượng tro bay thay hợp lý 10-20% KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN: (1) Luận án trình bày tổng quan q trình sinh nhiệt thủy hóa xi măng nhấn mạnh phản ứng sinh nhiệt đồng thời kích hoạt nhiệt Tốc độc sinh 25 nhiệt điểm BT phụ thuộc vào thời gian nhiệt độ điểm Luận án trình bày khái quát sở truyền nhiệt trao đổi nhiệt BT, phương pháp số (SPHH PTHH) để tính tốn nhiệt độ ứng suất BT (2) Luận án tiến hành thực nghiệm cường độ cho hỗn hợp BT cường độ cao có hàm lượng tro bay thay 0%, 10%, 20% 30% Cường độ chịu nén chịu kéo bửa đo 1, 2, 3, 28 ngày tuổi Cường độ chịu nén trung bình 28 ngày tuổi hỗn hợp bê tông cường độ cao đạt 60 MPa, cường độ chịu kéo bửa trung bình 28 ngày tuổi đạt MPa (3) Nhiệt thủy hóa hỗn hợp BTCĐC xác định thiết bị thí nghiệm nhiệt lượng đoạn nhiệt Độ tăng nhiệt độ đoạn nhiệt (trừ nhiệt độ ban đầu) hỗn hợp 58,1; 55,5; 52,9 47,9C ghi nhận mẫu CĐCTB00, CĐC-TB10, CĐC-TB20 CĐC-TB30 (4) Đỉnh nhiệt hỗn hợp CĐC-TB00, CĐC-TB10, CĐC-TB20 CĐCTB30 là: 4107; 2,95107; 2,31107 1,4107 (J/h/m3), diễn thời điểm khoảng 9,5 h (5) Bộ tham số nhiệt thủy hóa quan trọng BTCĐC, bao gồm αu, xác định dựa vào đường cong thực nghiệm sử dụng phương pháp bình phương nhỏ Trong mức độ thủy hóa cuối αu tăng tăng hàm lượng tro bay thay xi măng (6) Mức độ thủy hóa cuối cho hỗn hợp CĐC xác định thực nghiệm, có giá trị nhỏ giá trị tính tốn theo cơng thức Shindler Folliard Hệ số thể mức độ ảnh hưởng hàm lượng tro bay đến αu cần phải điều chỉnh cho BTCĐC: 0,4 thay 0,5 bảng sau: Shindler Folliard (2005) u 1,031.w / cm 0,5 pFA 0,194 w / cm Công thức kiến nghị u u ,0 0, pFA Trong đó: w/cm tỷ lệ nước/vật liệu chất kết dính pFA hàm lượng tro bay hỗn hợp chất kết dính (7) Luận án phân tích định lượng giải pháp vật liệu dựa hỗn hợp BTCĐC thí nghiệm thơng qua đánh giá rủi ro nứt nhiệt tuổi sớm sử dụng hệ số nứt Kết cho thấy việc sử dụng hỗn hợp bê tông tro bay cường độ cao với hàm lượng tro bay thay từ 10-20% hợp lý để giảm thiểu rủi ro nứt nhiệt KIẾN NGHỊ: (1) Dựa vào phương pháp luận nghiên cứu từ luận án tiến hành nghiên cứu nhiệt cho loại hỗn hợp BTCĐC, tính cao tính siêu cao có chất kết dính khác xỉ lò cao, muội silica, (2) Trong phận cơng trình cầu nên sử dụng hỗn hợp BTCĐC có hàm lượng tro bay thay từ 10÷20% để vừa đảm bảo cường độ, vừa không gây rủi ro lớn nứt nhiệt tuổi sớm 26 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ Đỗ Anh Tú, Hoàng Việt Hải, Vũ Xuân Thành, Hoàng Thị Tuyết, Nguyễn Hoài Nam(2019), “Mức độ thủy hóa phát triển cường độ bê tơng cường độ cao”, Tạp chí Khoa học GTVT, Tập 70 số (tháng 8/2019) Tu Anh Do , Thuan Huu Nguyen, Thanh Xuan Vu, Tuyet Thi Hoang, Tam Duc Tran, Thanh Tien Bui (2019), “Adiabatic temperature rise and thermal analysis of high-performance concrete bridge elements”, The International Conference on Sustainable Civil Engineering and Architecture (ICSCEA) 2019, 24-26 October 2019, Ho Chi Minh City, Vietnam (indexed in Scopus) Đỗ Anh Tú, Nguyễn Xuân Lam, Hoàng Thị Tuyết, Thẩm Quốc Thắng, Nguyễn Văn Trường (2020), “Thực nghiệm xác định nhiệt độ đoạn nhiệt từ trình thủy hóa xi măng cho bê tơng thơng thường dùng cơng trình cầu”, Tạp chí Cầu đường Việt Nam, số 1+2/2020 Tuyet Thi Hoang, Tu Anh Do, Linh Ha Le , and Thang Quoc Tham (2020), “Experimental determination of adiabatic temperature rise and hydration parameters for concrete”, Science Journal of Transportation, Special Issue No.10 Tu Anh Do, Tuyet Thi Hoang*, Thanh Bui-Tien, Hai Viet Hoang, Tuan Duc Do, Phan Anh Nguyen (2020),“Evaluation of heat of hydration, temperature evolution and thermal cracking risk in high-strength concrete at early ages” Case Studies in Thermal Engineering, Vol.21, October 2020 https://doi.org/10.1016/j.csite.2020.100658 (SCIE) Chuc Trong Nguyen, Tu Anh Do, Tuyet Thi Hoang, Tam Duc Tran (2021) “Evaluation of early-age cracking risk in mass concrete footings under different placement conditions”, Revista Ingenieria de Construccion, Vol 36 No1, December 2021 https://dx.doi.org/10.4067/S0718-50732021000100005 (ESCI) Tu Anh Do, Mang Tia, Thuan Huu Nguyen, Tuyet Thi Hoang , Tam Duc Tran (2022),“Assessment of Temperature Evolution and Early-Age Thermal Cracking Risk in Segmental High-Strength Concrete Box Girder Diaphragms”, KSCE Journal of Civil Engineering, Vol 26, September 2021 http://dx.doi.org/10.1007/s12205-021-2148-5 (SCIE) ... ? ?Nghiên cứu ứng xử nhiệt số giải pháp kiểm soát nhiệt, hạn chế vết nứt bê tông cường độ cao tuổi sớm kết cấu cầu” góp phần giải câu hỏi nêu Luận án tiến hành thực nghiệm nhiệt cường độ cho số. .. TÍCH MỘT SỐ GIẢI PHÁP ĐỂ KIỂM SOÁT NHIỆT VÀ GIẢM THIỂU VẾT NỨT TRONG BÊ TÔNG KẾT CẤU CẦU Ở TUỔI SỚM 4.1 Giải pháp vật liệu 4.1.1 Các tham số cường độ bê tông Mối quan hệ cường độ chịu nén (fc) cường. .. phần hữu ích sản xuất bê tông cường độ cao 1.5 Các giải pháp kết cấu biện pháp thi cơng để kiểm sốt nhiệt độ hạn chế nứt nhiệt tuổi sớm Biện pháp giảm nhiệt độ hỗn hợp bê tông: - Xi măng để nguội