Nghiên cứu đặc trưng co ngót của bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền từ đá trong xây dựng cầu.Nghiên cứu đặc trưng co ngót của bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền từ đá trong xây dựng cầu.Nghiên cứu đặc trưng co ngót của bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền từ đá trong xây dựng cầu.Nghiên cứu đặc trưng co ngót của bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền từ đá trong xây dựng cầu.Nghiên cứu đặc trưng co ngót của bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền từ đá trong xây dựng cầu.Nghiên cứu đặc trưng co ngót của bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền từ đá trong xây dựng cầu.Nghiên cứu đặc trưng co ngót của bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền từ đá trong xây dựng cầu.Nghiên cứu đặc trưng co ngót của bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền từ đá trong xây dựng cầu.Nghiên cứu đặc trưng co ngót của bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền từ đá trong xây dựng cầu.Nghiên cứu đặc trưng co ngót của bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền từ đá trong xây dựng cầu.Nghiên cứu đặc trưng co ngót của bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền từ đá trong xây dựng cầu.Nghiên cứu đặc trưng co ngót của bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền từ đá trong xây dựng cầu.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Nguyễn Đức Dũng NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG CO NGĨT CỦA BÊ TƠNG SỬ DỤNG CÁT MỊN PHỐI TRỘN CÁT NGHIỀN TỪ ĐÁ TRONG XÂY DỰNG CẦU Ngành : Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số : 9580205 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Hà Nội – 2022 Cơng trình hồn thành tại: Đại học Giao thông Vận tải Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Nguyễn Duy Tiến Người hướng dẫn khoa học 2: TS Thái Khắc Chiến Phản biện 1: GS.TSKH Nguyễn Như Khải Phản biện 2: GS.TSKH Nguyễn Đông Anh Phản biện 3: PGS.TS Vũ Quốc Vương Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường theo Quyết định Số 2596/QĐ-ĐHGTVT ngày 22 tháng 12 năm 2022 họp tại: Trường Đại học Giao thông Vận tải Vào hồi … ngày … tháng … năm 2023 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: - Thư viện Trường Đại học Giao thông Vận tải; - Thư viện Quốc Gia MỞ ĐẦU Đặt vấn đề nghiên cứu Hiện nay, nguồn cát vàng dùng chế tạo bê tông khu vực đồng ng Sông C u Long ngày khan Trong cát hạt mịn có trữ lượng dồi mơ đun độ lớn hạt dao động từ 0,7 – 2,24 [18] [9] Đồng b ng Sông C u Long (ĐBSCL) giai đoạn phát triển sở hạ tầng giao thông, hàng loạt dự án trọng điểm triển khai Để khắc phục tình trạng khan cát vàng nhà thầu s dụng cát mịn phối trộn cát nghiền giải pháp để thay cốt liệu nhỏ công tác chế tạo bê tông [1] Mặc dù s dụng phổ biến, chưa có tiêu chuẩn hay quy định kỹ thuật cho loại vật liệu Trong dự án, thường tiến hành thí nghiệm cường độ chịu nén bê tông; Các nghiên cứu ảnh hưởng tính chất vật liệu đến đặc trưng học, biến dạng co ngót ảnh hưởng co ngót đến ứng x ngắn hạn, dài hạn kết cấu ê tơng đề cập tới Cát hỗn hợp phối trộn cát mịn (CM) với cát nghiền (CN) có đặc tính vật lý khác với cát tự nhiên hạt cát nghiền có hình dạng kết cấu bề mặt góc cạnh, lồi lõm làm tăng cấu trúc lỗ rỗng, tăng diện tích bề mặt, tăng độ hấp thụ nước làm tăng iến dạng co ngót bê tơng [4] [93] Ở tuổi sớm ứng suất – biến dạng co ngót dẫn đến hình thành vết nứt, làm giảm tính thẩm mỹ, độ bền tồn vẹn cấu trúc, theo thời gian co ngót khơ dẫn đến mát dự ứng lực, gia tăng độ võng/suy giảm độ vồng kết cấu, làm thay đổi ứng suất kết cấu siêu tĩnh [16] [17] Trong tiêu chuẩn thiết kế cầu đường TCVN 11823 [34] nêu rõ “Cầu thi công theo phương pháp phân đoạn phải tính biến dạng co ngót cách xác ao gồm việc xem xét đến tác động của: Vật liệu cụ thể, kích thước kết cấu, điều kiện công trường, phương pháp thi công” Trên sở kết nghiên cứu công bố ngồi nước, vào tình hình thực tế s dụng vật liệu cát mịn phối trộn cát nghiền để chế tạo bê tông ảnh hưởng biến dạng co ngót đến cơng trình cầu xây dựng ĐBSCL ., luận án xin đề xuất nội dung nghiên cứu lựa chọn là: “Nghiên cứu đặc trưng co ngót bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền từ đá xây dựng cầu” Đối tƣợng nghiên cứu - Bê tơng cấp C40 có s dụng cát mịn phối trộn cát nghiền Ảnh hưởng tính chất vật liệu cát mịn trộn cát nghiền đến đặc trưng co ngót tính chất học bê tơng Ảnh hưởng co ngót đến làm việc dài hạn dầm BTCT Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu tính chất học đặc trưng co ngót bê tơng cấp C40 có s dụng cát mịn phối trộn cát nghiền ứng dụng xây dựng cầu - Nghiên cứu ảnh hưởng co ngót đến biến dạng dài hạn dầm BTCT BTCT dự ứng lực superT Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu chủ yếu nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Luận án cung cấp ộ số liệu tính chất vật liệu cát nghiền, cát mịn, tính học, đặc trưng co ngót ê tơng cấp cường độ C40 s dụng cát mịn phối trộn cát nghiền - Xây dựng phương trình quan hệ tính chất vật liệu với tính học bê tông; Xây dựng công thức dự báo biến dạng co ngót theo thời gian dựa tiêu chuẩn hành - Xây dựng phương trình quan hệ biến dạng co ngót với ứng suất độ võng dầm BTCT, xây dựng công thức tính mơ đun đàn hồi có hiệu theo thời gian từ kết thí nghiệm biến dạng co ngót độ võng dầm - Ứng dụng tính toán độ vồng/ độ võng dầm super T biến dạng co ngót q trình thi cơng, xác định thời điểm thi công mặt cầu nh m đảm bảo độ vồng dầm trình khai thác - Về ý nghĩa thực tiễn: Luận án cấp liệu cần thiết bê tông s dụng cát mịn trộn cát nghiền có cấp cường độ C40, đáp ứng u cầu cấp bách cho việc tính tốn thiết kế thi cơng cầu ĐBSCL Từ đó, cho phép hạn chế vết nứt kết cấu bê tông cốt thép giảm độ võng kết cấu nhịp dầm BTCT dự ứng lực CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ BÊ TƠNG VÀ BIẾN DẠNG CO NGĨT CỦA BÊ TÔNG SỬ DỤNG CÁT MỊN PHỐI TRỘN CÁT NGHIỀN TỪ ĐÁ 1.1 Giới thiệu vật liệu cát hỗn hợp (cát mịn phối trộn cát nghiền) - Cát mịn (CM): Theo tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 [30] cát mịn cát có mơ đun độ lớn từ 0,7 ÷2,0 Cát mịn ĐBSCL có mơ đun độ lớn dao động từ 0,7 ÷ 2,24 nhỏ yêu cầu để chế tạo bê tông theo tiêu chuẩn ASTM C33 [50] AASHTO M6 [102] 2,3 ÷3,2 - Cát nghiền (CN): hay gọi cát nhân tạo, cát sản xuất, cát xay, đá xay, đá Mi theo TCVN 9205:2012 cát nghiền sản xuất b ng cách nghiền loại đá tự nhiên đến cỡ hạt đạt yêu cầu dùng để chế tạo bê tông vữa, cát thơ có mơ đun độ lớn từ khoảng 2,0 đến 3,3 Cát nghiền ĐBSCL có mơ đun độ lớn hạt dao động từ 3,6 ÷ 4,2 1.2 Các nghiên cứu bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền giới Các nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ phối trộn cát nghiền/cát sơng Các nghiên cứu cho r ng tính học biến dạng co ngót bê tông bị ảnh hưởng tỉ lệ trộn cát nghiền với cát sông, hàm lượng CN chiếm từ 50 ÷ 70% cho chất lượng bê tông tốt Theo Altamashuddinkhan 2020 [61] hàm lượng CN chiếm từ 55÷100% cát hỗn hợp cường độ nén bê tơng tuổi đạt giá trị cao tỉ lệ phối trộn khác Hình 1.1 Tác giả Yajurved 2015 [112] cho r ng CN chiếm 60% làm tăng cường độ bê tơng so với tỉ lệ khác Hình 1.2; Tác giả Y Boopathi 2016 [84] cho thấy tỉ lệ thay tối ưu CN chiếm 60% Trong P.M.Shanmugavadivu 201 [98] cho r ng tỉ lệ tối ưu CN chiếm 70% Hình 1.3, thấp 70% CN cường độ chịu kéo uốn mô đun đàn hồi ê tông tăng, vượt 70% CN cường độ kéo uốn thay đổi không đáng kể mơ đun đàn hồi giảm đột ngột Hình 1.3 Biểu đồ Ru theo [98] Hình 1.2 Biểu đồ Rn theo [112] Hình 1.1 Biểu đồ Rn [61] Theo P.M.Shanmugavadivu, 2012 [98] Hình 1.4 giai đoạn đầu co ngót khơ bê tơng cát nghiền cao nhất, sau đến bê tơng cát hỗn hợp, bê tơng cát sơng có giá trị nhỏ Nhưng vào giai đoạn cuối, co ngót khơ bê tơng cát nghiền lại chậm dần, co ngót khơ bê tơng cát sơng có xu hướng tăng Độ co ngót khơ phát thấy bê tơng cát sơng so với bê tông cát nghiền nhận định đa số tác giả [93] [94] [109] [110] Các nghiên cứu ảnh hưởng bột đá Trong cát nhân tạo thường chứa lượng bột đá hạt mịn có kích thước nhỏ 0,075mm, khơng có đất sét bùn Theo Tahir Celik 1996 [92] hàm lượng bột đá vừa đủ đóng vai trò chất độn giúp lấp đầy khoảng trống bột xi măng hạt cốt liệu, điều góp phần nâng cao chất lượng ê tông Tuy nhiên, hàm lượng bụi cao cốt liệu ảnh hưởng xấu đến chất lượng bê tơng, giá trị co ngót cao nhạy với nứt Amnon Katz 2006 [64] Theo Ahmad 1989 [63] bê tông cát nghiền chứa 10% bột đá cường độ nén cao nhất; Theo Tahir Celik [92] cho thấy với 10% hạt mịn cát nghiền cho cường độ nén cường độ kéo uốn tăng tối đa, Amnon Katz giải thích r ng lượng bột đá lớn, hạt nhỏ có khuynh hướng dính vào bề mặt hạt lớn ngăn cản liên kết thích hợp bột xi măng cốt liệu, kết hình thành liên kết cốt liệu yếu dẫn đến việc nứt làm yếu bê tông Theo Dukatz 1985 [72] ZHOU Mingkai 2009 [114] cho r ng hàm lượng hạt mịn từ 7% trở lên cường độ nén bê tông dùng cát nghiền b ng cao ê tơng cát sơng Cịn theo Nam-Shik Ahn 2001 [94] tỉ lệ nước xi măng cố định, hầu hết bê tơng cát nghiền có cường độ nén cao cát sông cường độ nén gia tăng ột đá cốt liệu tăng lên Hình 1.4 Biểu đồ co ngót theo [98] Hình 1.5 Biểu đồ co ngót theo [63] Hình 1.6 Biểu đồ co ngót theo [94] Ahmed El Kourd 1989 [63] Hình 1.5 thí nghiệm co ngót khơ 330 ngày tuổi cho thấy biến dạng co ngót ê tơng tăng tỉ lệ thuận với hàm lượng bột đá cát nghiền, nghiên cứu Dukatz đồng ý với nhận định Theo Tahir Celik [92] co ngót khơ ê tông tăng lên hàm lượng bột đá tăng từ ÷10% cát nghiền vượt giá trị co ngót khơ lại giảm Bê tơng s dụng cát nghiền có hàm lượng bột đá cao lên đến 20% co ngót lớn khoảng 10% so với bê tơng dùng cát nghiền có hàm lượng bột đá ng 0% theo Dukatz, [72] Các nghiên cứu ảnh hưởng đá gốc sản xuất cát nghiền Theo Hudson 1997 [83] hình dạng hạt kết cấu bề mặt ảnh hưởng đến thể tích lỗ rỗng tính chất ma sát cát ảnh hưởng tới tính chất bê tơng Gaynor (1983) [93] cho r ng cát nhân tạo hầu hết có độ góc cạnh tích lỗ rỗng nhu cầu nước cao so với cát tròn cạnh Theo tác giả Wenyan Zhang, Mohamed Zakaria, [110] cho thấy diện tích bề mặt cốt liệu sản xuất từ loại đá gốc khác có khác tương đối lớn, thể tích lỗ rỗng khác Theo Michael L Leming 2010 [93] áp dụng phương pháp đo độ rỗng theo ASTM C1252 cát sơng tích lỗ rỗng thấp 45%, cát nhân tạo tích lỗ rỗng cao gần 50% Tuy nhiên, s dụng phương pháp hình ảnh cát tự nhiên tích lỗ rỗng 44,1% cát nghiền tích rỗng cao lên đến 55,7% Theo Nam-Shik (2001) mẫu bê tông làm từ cát sông loại cát nghiền khác cho biến dạng co ngót khác Theo tác giả Wenyan Zhang, Michael L Leming Mohamed mẫu bê tông làm từ loại cát nghiền khác cho biến dạng co ngót khác Độ co ngót khơ phát thấy ê tông cát sông so với bê tông cát nghiền nhận định đa số tác giả [93] [94] [109] [110] 1.3 Các nghiên cứu bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền Việt Nam Tại Việt Nam an hành tiêu chuẩn liên quan đến cát nghiền gồm, TCVN 950:2012 [31] cát nghiền cho bê tông vữa; TCVN 9382:2012 [32] Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông s dụng cát nghiền Theo GS.TSKH Nguyễn Thúc Tuyên, cát nghiền đưa vào s dụng Việt Nam từ năm đầu kỷ 21 cơng trình xây dựng nhà máy thủy điện Sơn La, cát nghiền sản xuất mỏ đá cạnh công trường xây dựng, đá gốc sản xuất cát nghiền đá Granite, cát vàng khai thác Kỳ Sơn, tỉnh Hịa Bình Theo kết nghiên cứu tác giả TS.Nguyễn Quang Cung (2004) [4] cát nghiền thay hoàn toàn phần cát tự nhiên bê tơng Theo GS.TS Phạm Duy Hữu [9] ĐBSCL nguồn cung cấp cát có mỏ cát Tân Châu Khu vực miền Đông Nam Bộ nhiều mỏ đá có trữ lượng lớn chất lượng tốt Nhìn chung loại vật liệu thiên nhiên khu vực Nam Bộ phù hợp với tiêu chuẩn phát triển loại bê tông chất lượng cao cho cơng trình xây dựng xây dựng GTVT Theo tác giả Lê Văn Quang [18] cát mịn ĐBSCL có mơ đun độ lớn dao động từ 0,7 ÷ 2,24, mỏ cát Tân Châu có chất lượng tốt Mk từ 1,6 ÷ 2,24, sau đến mỏ cát Hồng Ngự Mk từ 1,28 ÷ 1,56 Các nghiên cứu[18] [27] [11] cho r ng lượng cát nghiền chiếm từ 50÷70% cho bê tơng đạt mác cao Theo TS Nguyễn Đức Trọng [23] với cấp bê tơng C20 ÷ C36 áp dụng cho xây dựng mặt đường ê tơng xi măng lượng cát xay hỗn hợp cát chiếm từ 50 ÷ 60% cho thành phần hạt phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế đường Tác giả Vũ Quốc Vương [28] nghiên cứu bê tông tự đầm dùng cát nghiền có chứa lượng bột đá lớn cho kết giai đoạn đầu trước 28 ngày tuổi biến dạng co ngót gần tỉ lệ nghịch với hàm lượng bột đá, sau 28 ngày co ngót tăng hàm lượng bột đá tăng Tác giả Lê Văn Quang, Nguyễn Đức Trọng cho thấy biến dạng co ngót bê tông cát sông nhỏ so với biến dạng co ngót bê tơng s dụng cát mịn trộn cát nghiền 1.4 Các nghiên cứu ảnh hƣởng co ngót đến biến dạng dài hạn dầm BTCT BTCT dự ứng lực Theo R Mu, J.P Forth 2008 [99] cho thấy, bên cạnh tải trọng nhiệt độ, co ngót từ biến yếu tố ảnh hưởng đến độ cong mặt cắt bê tông cốt thép Trong chuẩn Anh BS 8110-2 [68] Eurocode2 [72] đề xuất phương trình dự đốn độ cong biến dạng co ngót dầm BTCT Hobbs [88] đưa mơ hình độ cong dầm co ngót Ghali Favre xây dựng mơ hình để dự đốn độ cong co ngót phần bị nứt Theo GS.TS Trần Đức Nhiệm 2016 [16] [17], qua thời gian s dụng, dầm Super T xuất hiện tượng độ vồng, vấn đề xuất nhiều dự án quan trọng chưa làm ảnh hưởng đến khả chịu tải, làm suy giảm chất lượng kết cấu làm dấy lên lo ngại góc độ quản lý khai thác cơng trình, ngun nhân gồm hai nhóm yếu tố ảnh hưởng thuộc tính vật liệu chế tạo dầm trình tự chế tạo, thi cơng dầm Từ kết phân tích gợi ý việc cần xem xét yếu tố co ngót tính tốn độ vồng cần thiết xây dựng quy trình thi cơng chuẩn cho kết cấu nhịp dầm ê tông DƯL căng trước nh m đảm bảo độ vồng theo thiết kế CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGHIÊN CỨU BIẾN DẠNG CO NGĨT CỦA BÊ TƠNG SỬ DỤNG CÁT MỊN PHỐI TRỘN CÁT NGHIỀN TỪ ĐÁ 2.1 Co ngót bê tơng Sự co ngót bê tơng định nghĩa thay đổi thể tích quan sát bê tơng, độ ẩm giai đoạn khác nguyên nhân khác Co ngót phân loại sau: Co ngót dẻo; Co ngót khơ; Co ngót nhiệt; Co ngót tự sinh Co ngót cacbonat [7] [8] [9] 2.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến biến dạng co ngót bê tơng sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền Các yếu tố ảnh hưởng tới biến dạng co ngót tổng hợp ACI 209.2R [37] tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 11823 [34] , tập trung tám nhóm sau: Ảnh hƣởng cốt liệu Theo Wenyan Zhang 2013 [110], Fanouraki 2014 [79] tính chất co ngót khơng liên quan đến khối lượng nước mao dẫn, mà cịn bị ảnh hưởng đặc tính vật lý cốt liệu nhỏ Hàm lượng đặc tính chúng chiếm giá trị đáng kể biến dạng co ngót khơ bê tơng Theo nghiên cứu trình bày Chương tính chất bê tông cát hỗn hợp bị thay đổi, hạt cát nghiền có bề mặt lỗi lõm, thơ nhám nên diện tích bề mặt, tỉ lệ hấp thụ nước thể tích lỗ rỗng khác với hạt cát sơng trải qua q trình phong hóa, mài mịn tự nhiên, tính chất ảnh hưởng trực tiếp đến biến dạng co ngót bê tông Hệ số điều chỉnh xét đến ảnh hưởng cốt liệu mịn theo ACI209.2R: sh, 0,3 0,14 ψ ≤ 50 ; sh, 0,39 0,002 ψ ≥ 50% (2.1) Ψ tỉ lệ cốt liệu mịn toàn cốt liệu Ảnh hƣởng xi măng Xi măng thành phần gây biến dạng co ngót lớn bê tông, hệ số điều chỉnh theo khối lượng xi măng theo ACI209.2R: sh,c 0,75 0,00061c (2.2) 3 c khối lượng xi măng/1m bê tông (kg/m ) Ảnh hƣởng tỉ lệ nƣớc/ xi măng Theo nghiên cứu Chương cát nghiền thường cần lượng nước yêu cầu cao để đảm bảo độ sụt, nhu cầu nước tăng lên phải ù đắp b ng lượng xi măng tăng để trì tỉ lệ N/XM, làm tăng lượng nước mao dẫn tăng co ngót khơ Ngồi nhu cầu nước tăng lên hàm lượng bột đá cát nghiền Hệ số điều chỉnh thông qua độ sụt ê tông tươi: (2.3) sh,s 0,89 0,00161s s độ sụt ê tông tươi Ảnh hƣởng hình dáng kích thƣớc kết cấu Trong cơng thức tính tốn biến dạng co ngót theo ACI209.2R có hệ số điều chỉnh theo kích thước cấu kiện sh theo (2.4); Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 11823 xét đến hệ số ảnh hưởng thể tích bề mặt cấu kiện đến biến dạng co ngót ks (2.5) v (2.4) (2.5) sh,vs 1, 2.e{0,00472(V / S )} ks 1, 45 0, 0051 s v/s – tỷ số thể tích với bề mặt cấu kiện Ảnh hƣởng thời gian bảo dƣỡng ban đầu Boris Haranki mẫu co ngót bảo dưỡng ướt ngày sau chuyển sang phịng có độ ẩm 50% có độ co ngót lớn 10÷28% so với mẫu bảo dưỡng 14 ngày.Tiêu chuẩn ACI 309 khuyến cáo chung bảo dưỡng ẩm ngày Theo ACI209.2R hệ số điều chỉnh theo thời gian bảo dưỡng sh: sh,tc 1, 202 0, 2337 log(tc ) (2.6) tc thời gian bảo dưỡng an đầu Ảnh hƣởng nhiệt độ môi trƣờng CEB-FIP giới thiệu công thức dự báo tốc độ phát triển co ngót theo thời gian xấp xỉ 6% phát triển co ngót tới hạn 15% nhiệt độ tăng từ 23oC tới 60oC với độ ẩm không đổi Ảnh hƣởng độ ẩm mơi trƣờng Trong cơng thức tính tốn biến dạng co ngót theo ACI209.2R có hệ số điều chỉnh theo độ ẩm sh, 1, 1, 2h môi trườngshRH: (2.7) Tiêu chuẩn TCVN 11823 xét đến hệ số ảnh hưởng độ ẩm môi trường đến biến dạng co ngót khs 0,014h 0,4 ≤ h ≤ 0,8 khs: (2.8) sh, 3,0 3,0hkhi 0,8 ≤ h ≤ 1,0 2.3 Một số mơ hình dự báo biến dạng co ngót bê tơng Tiêu chuẩn thiết kế cầu đƣờng TCVN 11823-2017 [34] Khi khơng có số liệu xác lấy biến dạng tương đối co ngót 200x10-6 sau 28 ngày 500x10-6 sau năm từ lúc bê tông khô Hoặc biến dạng tương đối co ngót sh 0, 48.103.ks khs k f khd lấy sau: (2.9) hế số phụ thuộc vào kích thước kết cấu, độ ẩm, cường độ bê tông xem mục 2.2 Khi khơng có sẵn số liệu thiết kế cấp phối, việc xác định co ngót từ biến dùng quy định sau: Các Điều 5.4.2.3.3 5.4.2.3.3 Tiêu chuẩn CEB – FIP model code, ACI 209.2R Tiêu chuẩn ACI209.2R [37] Biến dạng co ngót thời điểm t, đo đầu thời gian tc, tính theo cơng thức sau: t tc sh (t tc ) (2.10) Trong đó: sh sh,tc sh, RH sh,vs sh,s sh, sh,c sh, shu f (t tc) shu 780.106. sh Tiêu chuẩn CEB FIP 2010 [70] Biến dạng co ngót tính b ng tổng biến dạng co ngót tự sinh biến dạng co ngót khơ cs (t , ts ) cas (t ) cds (t , ts )(2.11) cas (t ) cas ( fcm ).as (;t ) cds (t , ts ) cds ( f cm ). RH ( RH ).ds (t ts ) fcm cường độ nén trung bình tuổi 28 ngày, hệ số phụ thuộc cường độ bê tông, loại xi măng s dụng độ ẩm môi trường Tiêu chuẩn EUROCODE [74] Biến dạng co ngót thời điểm t, tính b ng tổng biến dạng co ngót tự sinh biến dạng co ngót khơ: cs (t ) ca (t ) cd (t ) (2.12) ca (t ) ca () 1 exp(0.2t 0,5 ) ca () 2,5( fck 10).106 cd t cd ,0 t ts t ts 0.04 h03 kh cd ,0 RH 3 f cm 6 0,85 (220 110. ds1 ) exp( ds ) 10 {1,55 1 } f cm 100 hệ số phụ thuộc cường độ bê tông, loại xi măng s dụng độ ẩm môi trường Tiêu chuẩn Xây dựng Nga [116] Biến dạng co ngót thời điểm t tính theo công thức: N cs (t , tw ) cs (, tw ) 1 e (t tw ) (2.13) cs (, tw ) cs (,7)1s2 s3s csN (,7) Kcs (W V )3/2 hệ số lấy theo bảng lập sẵn, phụ thuộc vào thời gian dưỡng hộ ê tông, độ ẩm môi trường mô đun ề mặt mở cấu kiện; Kcs 0.14*10-6 cho bê tông nặng; W V tỷ trọng nước khí hỗn hợp bê tông Tiêu chuẩn Nhật Bản [85] Biến dạng co ngót thời điểm t, tính theo công thức: 0.56 V /S ' ( RH /100) 0.108 t t0 ' ' 50 78(1 e ) 38 lnW ln cs t , t0 e cs(2.14) Trong đó: cs 10 V, S thể tích diện tích bề mặt kết cấu, W lượng nước s dụng cho 1m3 bê tông Tiêu chuẩn Anh quốc BS 8110 [68] Tiêu chuẩn BS 8110 khơng đưa cơng thức tốn học dự báo biến dạng co ngót Sự phát triển biến dạng co ngót biểu diễn dạng đồ thị Tiêu chuẩn Úc [58] Cơng thức tính tốn biến dạng co ngót tổng biến dạng biến dạng co ngót tự sinh ecse biến dạng co ngót khơ ecsd ; e0.1t * 1.0 (2.17) cs cse* 0,06 fc' 1,0 50.106 cse cds csd k1k4 csd b cse cse * csd b 1.0 0.008 fc ' csd b Các hệ số phụ thuộc vào vùng khí hậu 2.4 Phân tích mơ hình tính biến dạng co ngót Phần lớn tiêu chuẩn xác định biến dạng co ngót theo thời gian thơng qua cơng thức tốn học có dạng hàm mũ hyperbolic Tiêu chuẩn Eurocode, CEB/FIP Úc chia có ngót thành phần co ngót tự sinh co ngót khơ, biến dạng co ngót tính phụ thuộc vào cường độ bê tông hệ số điều chỉnh xét đến ảnh hưởng độ ẩm loại xi măng s dụng Tiêu chuẩn ACI, Nga, Nhật, Việt Nam tính co ngót theo hàm số phụ thuộc vào co ngót cực hạn nhân với hệ số điều chỉnh xét đến ảnh hưởng cốt liệu, hàm lượng xi măng, tỉ lệ N/XM, hình dáng kích thước, phương pháp ảo dưỡng nhiệt độ, độ ẩm môi trường, cường độ bê tông 2.5 Phƣơng pháp xác định biến dạng co ngót bê tơng theo tiêu chuẩn Nội dung phương pháp thực nghiệm co ngót tiêu chuẩn tổng hợp Bảng 2.1 Bảng 2.1 Phương pháp thực nghiệm xác định biến dạng co ngót bê tông tiêu chuẩn Tiêu chuẩn Mẫu TN Nhiệt độ, Bảo dưỡng Số liệu đọc độ ẩm 75x75x285mm Ngâm nước ASTM đá < 25mm 4, 7, 14, 28 ngày 23±2 C 30’, ảo dưỡng C157/157M-08 100x100x285m 8, 16, 32, 64 50±4% 28 ngày từ ngày [46] m tuần (448 ngày) đổ xong mẫu đá < 50mm Châu Âu Khơng có quy định cụ thể Việt Nam lấy theo tiêu chuẩn CEB – FIP model code [70], TCVN11823ACI 209.2R-08 [37] 2017 [34] Việt Nam axax4a Ngâm nước 1, 3, 14, tuần TCVN 27±20C (a=70, 100, 150, ngày sau ngày /lần Tối thiểu 3117:1993 80±5% 200mm) tháo mẫu 120 ngày [29] Nhật JIS A 100x100x400m 20±20C Ngâm nước Đo độ co tối thiểu 1129-1-2010 m 60±5% ngày 13 tuần (91 ngày) [86] Anh Quốc Ngâm nước 7, 14, 21, 28, 56 75x75x285mm BSISO 22±2 C ngày sau 18 ngày 112 100x100x400m 1920-8:2009 55±5% 24h tháo ván ngày, đo tối thiểu m [69] khuôn tháng axax4a Ngâm nước 0, 3, 14, Nga ГОСТ 20±20C (a=70, 100, 150, ngày sau ngày tuần/lần Tối 24544-81 [115] 60±5% 200mm) tháo mẫu thiểu 120 ngày Đề tài đặt mục tiêu nghiên cứu bê tông áp dụng xây dựng cầu, nên tiêu chuẩn áp dụng cơng tác thí nghiệm tính toán phải phù hợp với quy định tiêu chuẩn thiết kế cầu TCVN11823 [34], tiêu chuẩn dựa tiêu chuẩn AASHTO [102] Mỹ, thí nghiệm co ngót phải thực theo tiêu chuẩn ASTM C157 [46] 2.6 Xây dựng công thức dự báo biến dạng co ngót bê tơng từ kết thực nghiệm Theo tiêu chuẩn thiết kế cầu TCVN 11823 [34] quy định việc xác định co ngót từ biến dùng Tiêu chuẩn CEB – FIP [70] ACI 209 [37] Do đó, luận án xin đề xuất xây dựng công thức dự báo biến dạng co ngót bê tơng có s dụng cát mịn trộn cát nghiền theo định dạng công thức hai tiêu chuẩn Việc xác định hệ số điều chỉnh theo tham số biến động vật liệu: Có thể thực theo phương pháp truyền thống như, phương pháp ình phương nhỏ nhất, phương pháp quy hoạch thực nghiệm, phương pháp hồi quy đa iến, theo phương pháp số dựa phương pháp tối ưu hoá ầy đàn (PSO – Particle Swarm Optimization), phương pháp Karush – Kuhn – Tucker conditions Tuy nhiên, thực theo phương pháp truyền thống trường hợp với mẫu cát nghiền từ ba loại đá gốc khác nhau, loại lại xét ảnh hưởng tham số biến động vật liệu, điều kiện bảo dưỡng, tổ mẫu đối chứng, dẫn đến số lượng tổ mẫu lớn, yếu tố ảnh hưởng độc lập nên xác định cực trị từ việc tối ưu hóa cục tối ưu hóa tồn cục phức tạp, chậm hội tụ sai số lớn… Mặt khác, luận án đặt mục tiêu xây dựng cơng thức tính biến dạng co ngót dựa theo dạng công thức ACI CEP/FIP, không xây dựng phương trình theo số liệu thí nghiệm Sau xem xét nhận thấy phương pháp PSO [95] phù hợp với ài toán trường hợp này, phương pháp PSO cho tốc độ tối ưu hoá nhanh phương pháp thơng thường, tính chất tự hồn thiện thuật tốn, kết hiệu chỉnh khơng phụ thuộc vào số lượng mẫu thí nghiệm lớn tối ưu cục tối ưu toàn cục CHƢƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA TÍNH CHẤT VẬT LIỆU CÁT MỊN PHỐI TRỘN CÁT NGHIỀN TỪ ĐÁ ĐẾN CÁC ĐẶC TÍNH CƠ HỌC VÀ BIẾN DẠNG CO NGĨT CỦA BÊ TƠNG 3.1 Kết khảo sát mỏ vật liệu cát mịn cát nghiền Các mỏ cát mịn Luận án tiến hành khảo sát mỏ cát Tân Châu, Vĩnh Hòa (tỉnh An Giang), Hồng Ngự (tỉnh Đồng Tháp), mỏ cát đánh giá có chất lượng tốt, trữ lượng lớn ĐBSCL Kết thí nghiệm tính chất lý hàm lượng sét cục, hàm lượng tạp chất hữu đáp ứng yêu cầu theo tiêu chuẩn ASTM C33 [50] AASHTO M6 [102], mô đun độ lớn hạt đạt từ 1,4 ÷ 2,24, đường cong thành phần hạt n m giới hạn theo tiêu chuẩn Mỏ cát Tân Châu, huyện Tân Châu, tỉnh An Giang đánh giá có chất lượng tốt ĐBSCL mơ đun độ lớn hạt từ 1,6 ÷ 2,24, cơng trình cầu lớn cầu Bình Khánh, cầu Thủ Thiêm 2, cầu Mỹ Thuận s dụng CM Tân Châu Các mỏ cát nghiền Luận án khảo sát mỏ cát nghiền 3B Núi Ông Cầu, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu, cát xay từ đá gốc Andesite có cường độ chịu nén 131,86MPa, mơ đun độ lớn 3,69 ÷ 4,2, tiêu lý khác đáp ứng yêu cầu theo tiêu chuẩn, cát nghiền mỏ 3B s dụng cho cầu dây văng Bình Khánh, Phước Khánh thuộc dự án cao tốc Bến Lức–Long Thành Mỏ đá Tân Đơng Hiệp thuộc thị xã Dĩ An tỉnh Bình Dương, cát xay từ đá gốc Granite có cường độ chịu nén 157MPa, mô đun độ lớn hạt dao động từ 3,6 ÷ 4,4, tiêu khác đáp ứng tiêu chuẩn, cát s dụng cho dự án cầu Thủ Thiêm Mỏ đá Kiện Khê sản xuất cát nghiền từ đá Vơi có cường độ chịu nén 78,1MPa Các mỏ cát nghiền mà luận án nghiên cứu ĐBSCL nghiền theo công nghệ ly tâm, có suất cao bột đá so với công nghệ nghiền khác nghiền kẹp, nghiền côn hay nghiền bi Sản phẩm sau nghiền sàng ướt để loại bỏ bớt hạt bột đá nên gọi đá Mi r a Kết nghiên cứu luận án cho thấy, hàm lượng bột đá cát nghiền sau sàng trung bình khoảng 2% Thực nghiệm phối trộn cát mịn với cát nghiền thành cát hỗn hợp (CHH) Hình 3.3 Thành phần hạt cát Hình 3.1 Thành phần hạt Hình 3.2 Thành phần hạt hỗn hợp cát mịn Tân Châu cát nghiền Vũng Tàu Từ kết khảo sát cho thấy, cát mịn Tân Châu Hình 3.1 cát nghiền từ đá Andesite Hình 3.2 hai loại cát phổ biến đánh giá có chất lượng tốt, trữ lượng lớn, s dụng cho nhiều cơng trình xây dựng cầu lớn ĐBSCL Do đó, luận án s dụng vật liệu để thí nghiệm chuyên sâu 11 cường độ chịu kéo uốn lại có xu hướng giảm Trong ê tơng s dụng cát nghiền đá Andesite giá trị cường độ kéo nén lớn hàm lượng bột đá 3,5%, lớn nhỏ giá trị cường độ giảm Hình 3.16 Hình 3.13 Biểu đồ Rn Hình 3.14 Biểu đồ Ru Hình 3.15 Biểu đồ Rn Hình 3.16 Biểu đồ Ru (thay đổi BĐ) (thay đổi CN/CM) (thay đổi CN/CM) (thay đổi BĐ) 3.4.4 Xây dựng phƣơng trình quan hệ tính chất vật liệu với đặc trƣng cƣờng độ Từ số liệu thí nghiệm, s dụng phương pháp hồi quy xây dựng phương trình ảnh hưởng tỉ lệ phối trộn CN/CM đến cường độ chịu nén đặc trưng f’c, cường độ chịu kéo uốn đặc trưng mô đun đàn hồi BTXM CN CN f c' 9,8158 35,141 CM CM 26,954 CN CN f r 1,5872 5,5912 CM CM 1,9674 R2 = 0,985 (3.1) R2 = 0,954 (3.2) R2 = 0,975 (3.3) CN CN E 4943,7 17215 24935 CM CM Phương trình ảnh hưởng tỉ lệ hàm lượng bột đá đến cường độ chịu nén trung ình, cường độ chịu kéo uốn trung ình, mơ đun đàn hồi BTXM Rn 0,7622 BD 2 4,924 BD 57,572 R2 = 0,996 (3.4) Ru 0, 0641 BD 0,3945 BD 6, 7425 R2 = 0,984 (3.5) E 230,84 BD 1582,3 BD 36498 R2 = 0,998 (3.6) 2 3.5 Nội dung thí nghiệm co ngót bê tơng 3.5.1 Kế hoạch thí nghiệm Trong phần Luận án sâu nghiên cứu đặc trưng co ngót yếu tố ảnh hưởng cát mịn phối trộn cát nghiền đến đặc trưng co ngót bê tông Các tổ mẫu thực nghiệm theo Tiêu chuẩn thí nghiệm ASTM C157; luận án thực nghiệm với tổ mẫu bảo dưỡng phi tiêu chuẩn gần với điều kiện thi cơng ngồi thực tế sau tháo khn bọc kín xung quanh b ng màng mỏng Polyethylene (PE); tổ mẫu sau tháo khuôn không ngâm nước bảo dưỡng Tổng cộng có 67 tổ mẫu (TM) thí nghiệm chia làm nhóm sau: Nhóm 1: Xét ảnh hưởng tỉ lệ trộn CN/CM tới biến dạng co ngót, bao gồm 30 tổ mẫu TM1, TM2, TM3, TM4, TM5, TM6, TM7, TM8, TM9 dùng CN đá Andesite Các TM TM28, TM29, TM30, TM34, TM35, TM36, TM37, TM38, TM39; TM31, TM32, TM33, TM49, TM50, TM51, TM52, TM53, TM54 có cấp phối tương tự s dụng CN từ đá Vơi đá Granite Nhóm 2: Xét ảnh hưởng hàm lượng bột đá tới biến dạng co ngót, bao gồm 23 tổ mẫu TM2, TM13, TM14, TM15, TM10, TM5, TM16, TM17, TM11, TM8, TM19, TM20, TM21, TM12 dùng cát nghiền sản xuất từ đá Andesite Các TM40, TM41, TM42, TM43, TM44, TM45, TM46, TM47, TM48 có cấp phối tương tự s dụng cát nghiền từ đá Vơi Nhóm 3: Xét ảnh hưởng đá gốc sản xuất cát nghiền đến biến dạng co ngót, bao gồm 64 tổ mẫu từ TM1 đến TM67 thay đổi cát nghiền sản xuất từ đá Andesite, đá Granite, đá Vôi, thay đổi tỉ lệ trộn thay đổi hàm lượng bột (trừ tổ mẫu TM10, TM11, TM12 s dụng cát vàng) Nhóm 4: So sánh kết đo iến dạng co ngót tổ mẫu bê tơng s dụng cát hỗn hợp so với tổ mẫu đối chứng bê tông s dụng cát vàng sông Lô gồm 67 tổ mẫu từ TM1 đến TM67 12 Nhóm 5: So sánh đánh giá kết nghiên cứu với tiêu chuẩn hành s dụng cho thiết kế cầu (64 tổ mẫu), gồm TM1 đến TM67(trừ tổ mẫu TM10, TM11, TM12 s dụng cát vàng) Nhóm 6: Xét ảnh hưởng ứng suất biến dạng co ngót đến kết cấu bê tơng (64 tổ mẫu) gồm TM1 đến TM67 (trừ tổ mẫu TM10, TM11, TM12 s dụng cát vàng) 3.5.2 Buồng khí hậu Buồng khí hậu Viện NCKHVL thiết kế chế tạo Hình 3.19 Nhiệt độ độ ẩm tiêu chuẩn khống chế b ng rơ le nhiệt rơ le ẩm Thơng qua việc đóng cắt cơng tắc thực b ng nam châm điện mắc nối tiếp với rơ le nhiệt, rơ le ẩm, đảm bảo thường xuyên chế độ nhiệt độ 23 ± 2oC độ ẩm 50±4% Hình 3.19 Buồng khí hậu Hình 3.20 Cơng tác lưu mẫu thí nghiệm 3.5.3 Chế tạo, bảo dƣỡng mẫu đo co ngót mẫu Việc chế tạo mẫu tuân thủ yêu cầu quy định tiêu chuẩn ASTM C157 ASTM C192; Mỗi tổ mẫu gồm mẫu th , hai đầu có gắn chốt đồng phục vụ công tác đo đạc mẫu Dụng cụ đo co ngót ng thiết bị đo iến dạng co ngót chun dụng Phịng thí nghiệm mơn Vật liệu xây dựng Hình 3.20 Biến dạng co ngót viên mẫu bê tơng thời điểm tính b ng mm/m theo công thức (t)=∆l(t)/l ∆l(t): chênh lệch chiều dài chốt đo mẫu thời điểm t so với an đầu tính b ng mm; l khoảng cách chốt đo, l = 0,285m 3.6 Phân tích kết đánh giá ảnh hƣởng tính chất vật liệu đến biến dạng có ngót 3.6.1 Ảnh hƣởng tỉ lệ phối trộn CN/CM Các tổ mẫu bảo dƣỡng theo điều kiện tiêu chuẩn Gồm tổ mẫu TM1, TM2, TM3 Tại thời điểm 448 ngày, biến dạng co ngót tổ mẫu TM3 (CN/CM = 70/30) có giá trị lớn 442,21x10-6, sau đến tổ mẫu TM2 (CN/CM = 60/40) có giá trị 410,96x10-6, tổ mẫu TM1 (CN/CM = 50/50) có giá trị nhỏ 386,09x10-6 Hình 3.21 Điều cho thấy biến dạng co ngót tổ mẫu bị ảnh hưởng tỉ lệ phối trộn cát nghiền với cát mịn theo xu hướng tăng hàm lượng cát nghiền biến dạng co ngót tăng Xu hướng tăng iến dạng co ngót tổ mẫu có hàm lượng cát nghiền cao giải thích đặc tính cốt liệu cát hỗn hợp, cấu trúc lỗ rỗng, diện tích bề mặt, độ hấp thụ nước cát nghiền tích lỗ rỗng cao so với cát tự nhiên, việc pha trộn cát nghiền với cát sông để giảm lỗ rỗng cát hỗn hợp, từ tạo hỗn hợp có tính chất gần với tính chất cát sơng Hình 3.23 Biểu đồ Hình 3.21 Biểu đồ Hình 3.22 Biểu đồ TM dùng CN đá Granite TM dùng CN đá Vôi TM dùng CN đá Andesite Mặt khác đặc tính vật lý cát nghiền có diện tích bề mặt cao, độ hấp thụ nước vào bề mặt lồi lõm lỗ bên hạt cát, lượng nước theo thời gian thấm dần ngồi thủy hóa xi măng (thủy hóa muộn) tiếp tục gây biến dạng co ngót ê tơng giai đoạn sau Xét với tổ mẫu s dụng loại cát nghiền từ đá gốc từ đá Vơi Hình 3.22 đá Granite 13 Hình 3.23 có quy luật tương tự tổ mẫu dùng cát nghiền đá Andesite Các tổ mẫu không bảo dƣỡng theo điều kiện tiêu chuẩn Nhóm tổ mẫu bọc kín b ng màng mỏng PE TM4, TM5, TM6 Phần lớn mức biến dạng co ngót co ngót tự sinh Tại thời điểm 448 ngày biến dạng co ngót tổ mẫu dao động từ 275,60x10-6 ÷ 304,99x10-6 Hình 3.24 Các mẫu có hàm lượng cát nghiền cao có biến dạng co ngót cao so với mẫu có hàm lượng cát nghiền thấp Ảnh hưởng tỉ lệ trộn CN/CM đến biến dạng co ngót tổ mẫu chế tạo từ cát nghiền đá Vơi Hình 3.25 đá Granite Hình 3.26 tương tự nhóm tổ mẫu chế tạo từ cát nghiền Andesite Hình 3.24 Biểu đồ TM dùng CN đá Andesite Hình 3.26 Biểu đồ Hình 3.25 Biểu đồ TM dùng CN đá Granite TM dùng CN đá Vơi Nhóm tổ mẫu khơng bảo dưỡng an đầu TM7, TM8, TM9 Hình 3.27 Tại thời điểm 448 ngày, biến dạng co ngót dao động từ 467,43x10-6 ÷ 538,20x10-6 Các tổ mẫu s dụng loại cát nghiền từ đá gốc đá Vơi Hình 3.28 đá Granite Hình 3.29 có quy luật tương tự Hình 3.27 Biểu đồ Hình 3.28 Biểu đồ Hình 3.29 Biểu đồ TM dùng CN đá Andesite TM dùng CN đá Vôi TM dùng CN đá Granite So với tổ mẫu bảo dưỡng theo điều kiện tiêu chuẩn, biến dạng co ngót tổ mẫu khơng bảo dưỡng TM7, TM8, TM9 lớn từ 51,77 ÷ 52,93% thời điểm 28 ngày 20,07 ÷ 21,78% thời điểm 448 ngày So sánh với tổ mẫu bọc kín b ng màng mỏng PE, biến dạng co ngót tổ mẫu không bảo dưỡng TM7, TM8, TM9 lớn từ 95,20÷102,37% thời điểm 28 ngày 69,61÷76,46% thời điểm 448 ngày Kết cho thấy tác dụng việc bảo dưỡng trình thi cơng đến việc hạn chế biến dạng co ngót bê tông lớn 3.6.2 Ảnh hƣởng hàm lƣợng bột đá (nhóm 2) Các tổ mẫu bảo dƣỡng theo điều kiện tiêu chuẩn Hình 3.30 Biểu đồ Hình 3.31 Biểu đồ Hình 3.22 Biểu đồ TM dùng CN đá Vôi TM dùng CN đá Granite TM dùng CN đá Andesite Gồm tổ mẫu TM2, TM13, TM14 TM15 Tại thời điểm 448 ngày, biến dạng co ngót tổ mẫu TM15 (7%BĐ) có giá trị cao 464,19x10-6, sau đến tổ mẫu TM14 (5%BĐ) có giá trị 451,57x10-6, TM13 (3,5%BĐ) có giá trị 430,30x10-6, tổ mẫu TM2 (2%BĐ) có giá trị nhỏ 410,96x10-6 Hình 3.30 Kết cho thấy hàm lượng bột đá cát nghiền có ảnh hưởng đến biến dạng bê 14 tông theo xu hướng tăng hàm lượng bột đá cát nghiền biến dạng co ngót tăng theo Nguyên nhân dẫn đến việc gia tăng iến dạng co ngót hàm lượng bột đá tăng giải thích sau: Khi hàm lượng bột đá cát nghiền tăng làm tăng độ mịn tăng tổng diện tích bề mặt Mặt khác, số hoạt động bột đá trực tiếp tham gia vào hydrations, hạt bột đá phân phối đồng hạt xi măng chưa phản ứng hydrat dễ dàng tiếp tục điều kiện thích hợp làm cho biến dạng co ngót ê tơng gia tăng Kết phù hợp với kết nghiên cứu trước trình ày Chương cho r ng biến dạng co ngót tỉ lệ thuận với lượng bột đá cát nghiền lượng bột đá 10% Biến dạng co ngót mẫu s dụng CN đá Vơi Hình 3.31 đá Granite Hình 3.32 có dạng cấp phối, hàm lượng bột đá có xu hướng tương tự Các tổ mẫu không bảo dƣỡng theo điều kiện tiêu chuẩn Nhóm tổ mẫu bọc kín b ng màng mỏng PE TM5, TM16, TM17 TM18 Tại thời điểm 448 ngày, biến dạng co ngót dao động từ 288,02x10-6 ÷ 313,76x10-6 Nhóm tổ mẫu khơng bảo dưỡng an đầu TM8, TM19, TM20, TM21 Tại thời điểm 448 ngày biến dạng co ngót dao động từ 500,49 x10-6 ÷ 567,22x10-6 So sánh với tổ mẫu bảo dưỡng theo tiêu chuẩn biến dạng co ngót tổ mẫu không bảo dưỡng lớn từ đến 52,29÷53,94% thời điểm 28 ngày, từ 21,54÷23,31% thời điểm 448 ngày So sánh với tổ mẫu bọc kín b ng màng mỏng PE biến dạng co ngót tổ mẫu khơng bảo dưỡng lớn từ đến 91,35÷98,66% thời điểm 28 ngày, từ 62,34÷ 80,78% thời điểm 448 ngày 3.6.3 Ảnh hƣởng đá gốc sản xuất cát nghiền (nhóm 3) Các tổ mẫu đƣợc bảo dƣỡng theo điều kiện tiêu chuẩn Bao gồm tổ mẫu TM1, TM2, TM3 s dụng cát nghiền đá Andesite; TM28, TM29, TM30 s dụng cát nghiền đá Vôi; TM31, TM32, TM33 s dụng cát nghiền đá Granite Hình 3.33 Hình 3.35 Biểu đồ TM Hình 3.34 Biểu đồ không bảo dưỡng theo tiêu chuẩn TM bọc b ng PE Với tỉ lệ phối trộn CM/CN biến dạng co ngót bê tơng sản xuất từ cát nghiền đá Vơi có biến dạng co ngót nhỏ nhất, sau đến bê tơng sản xuất từ cát nghiền đá Andesite, ê tông sản xuất từ cát nghiền đá Granite có giá trị lớn Cùng cấp phối chênh lệch biến dạng co ngót mẫu s dụng cát nghiền đá Andesite cao 10,71÷14,78% so với mẫu s dụng cát nghiền đá Vôi, mẫu s dụng cát nghiền đá Granite cao 18,07 ÷ 20,18% so với cát nghiền đá Vơi, thời điểm 448 ngày Kết thí nghiệm phù hợp với nghiên cứu trước cho r ng, cát nghiền từ loại đá gốc khác hình dạng hạt, kết cấu bề mặt khác nhau, đặc tính ảnh hưởng đến diện tích bề mặt, tỷ lệ hấp thụ nước đặc biệt thể tích lỗ rỗng cát nghiền, ảnh hưởng đến biến dạng co ngót bê tông Các nghiên cứu cho thấy, cát nghiền từ đá gốc cứng độ nhám bề mặt độ rỗng cao, cát nghiền từ đá Vôi có ề mặt trịn nhẵn loại CN khác, độ rỗng thấp iến dạng co ngót nhỏ Các tổ mẫu không bảo dƣỡng theo điều kiện tiêu chuẩn Hình 3.33 Biểu đồ TM bảo dưỡng theo tiêu chuẩn 15 Các tổ mẫu bọc kín b ng màng mỏng PE TM4, TM5, TM6, TM34, TM35, TM36; TM5, TM16, TM17, TM18; TM43, TM35, TM44, TM45 Hình 3.34 Kết cho thấy, biến dạng co ngót bê tơng cát nghiền sản xuất từ đá Vơi, đá Andesite đá Granite có quy luật tương tự mẫu bảo dưỡng theo điều kiện tiêu chuẩn, giá trị thấp Các tổ mẫu không bảo dưỡng an đầu TM7, TM8, TM9, TM37, TM38, TM39; TM8, TM19, TM20, TM21, TM46, TM38, TM47, TM48; TM52, TM53, TM54 Hình 3.35 giá trị cuối có chênh lệch tổ mẫu lớn hơn, với dạng cấp phối biến dạng co ngót mẫu s dụng cát nghiền đá Granite lớn mẫu s dụng cát nghiền đá Vơi từ 23,38÷27,53%, mẫu s dụng cát nghiền đá Andesite lớn mẫu s dụng cát nghiền đá Vơi 15,54÷17,63%, thời điểm ê tông đạt 448 ngày 3.6.4 So sánh với biến dạng co ngót cát sơng (nhóm 4) Nhóm tổ mẫu bảo dƣỡng theo điều kiện tiêu chuẩn Gồm tổ mẫu TM1, TM2, TM3, , TM62, TM63, TM64 tổ mẫu có thay đổi tỉ lệ phối trộn CN/CM, hàm lượng bột đá thay đổi cát nghiền từ loại đá gốc Andesite, đá Vôi đá Granite TM10 cát sơng Hình 3.36 Trước ngày tuổi biến dạng co ngót cát sơng xấp xỉ với biến dạng co ngót bê tơng cát hỗn hợp, từ đến 112 ngày tuổi biến dạng co ngót bê tơng cát sơng có giá trị nhỏ so với biến dạng co ngót mẫu bê tơng cát hỗn hợp, sau 112 ngày tuổi tốc độ biến dạng cát sơng có xu hướng cao chút so với cát hỗn hợp Tại thời điểm 448 ngày biến dạng co ngót bê tơng cát sơng gần thấp có giá trị 375,64x10-6, cao mẫu cát nghiền đá Vơi có tỉ lệ trộn CN/CM 50/50 60/40 có giá trị lần lượng 348,75 x10-6 366,58 x10-6 Hình 3.38 Biểu đồ Hình 3.36 Biểu đồ Hình 3.37 Biểu đồ TM khơng bảo dưỡng TM bảo dưỡng tiêu chuẩn TM bọc PE Nhóm tổ mẫu khơng bảo dƣỡng theo điều kiện tiêu chuẩn Nhóm tổ mẫu bọc kín b ng màng mỏng PE Phần lớn mức biến dạng co ngót co ngót tự sinh Biến dạng co ngót cát sông xấp xỉ với tổ mẫu dùng cát nghiền đá Vôi, nhỏ so với mẫu dùng cát nghiền đá Andesite Granite Hình 3.37 Nhóm tổ mẫu khơng bảo dưỡng an đầu Hình 3.38, 448 ngày tuổi chênh lệch biến dạng mẫu bê tông cát nghiền từ đá gốc Andesite Granite với mẫu cát sơng 6,33÷32,74%, nhiên với mẫu ê tơng có hàm lượng cát nghiền đá Vơi từ 50÷60% biến dạng co ngót nhỏ mẫu bê tơng cát sơng từ 2,72÷8,66%, mẫu có hàm lượng đá Vơi 70% iến dạng co ngót lại lớn cát sơng 4,08% Kết thí nghiệm phù hợp với nghiên cứu trước cho biến dạng co ngót cát nghiền tăng nhanh giai đoạn đầu chậm dần giai đoạn sau so với biến dạng bê tông cát sông Nguyên nhân giải thích cát nghiền có độ lỗ rỗng lớn độ hấp thụ nước cao gây biến dạng co ngót khơ giai đoạn đầu tăng mạnh, giai đoạn sau biến dạng co ngót khơ giảm dần làm tốc độ biến dạng co ngót giảm theo thời gian 3.7 So sánh kết nghiên cứu với tiêu chuẩn hành S dụng kết thí nghiệm nhóm 1, nhóm 2, nhóm 3, nhóm 4, so sánh với tiêu chuẩn áp dụng tính tốn thiết kế cầu gồm, tiêu chuẩn TCVN 11823, tiêu chuẩn ACI 209, tiêu chuẩn CEB/FIB 2010 EuroCode Nhóm tổ mẫu thay đổi tỉ lệ CN/CM bảo dƣỡng theo điều kiện tiêu chuẩn 16 Hình 3.41 Biểu đồ Hình 3.40 Biểu đồ Hình 3.39 Biểu đồ TM không bảo dưỡng TM thay đổi hàm lượng BĐ TM thay đổi tỉ lệ CN/CM Gồm tổ mẫu TM1, TM2, TM3, TM28, TM29, TM30, TM31, TM32, TM33 Các tổ mẫu có thay đổi tỉ lệ trộn CN/CM từ 50/50 đến 70/30 hàm lượng bột đá có sẵn cát nghiền từ đá Andesite, đá Vơi, đá Granite Hình 3.39 Trong giai đoạn 14 ngày đầu biến dạng co ngót đa số tổ mẫu lớn giá trị tính tốn theo tiêu chuẩn TCVN 11823 ACI 209 nhỏ giá trị tính theo CEB/FIP EC2 Từ ngày 14 đến ngày 28 biến dạng co ngót TM lớn giá trị tính tốn theo tiêu chuẩn TCVN 11823 xấp xỉ giá trị tính theo ACI 209 nhỏ CEB/FIP EC2 Sau ngày 28 biến dạng co ngót TM nhỏ giá trị tính tốn theo tiêu chuẩn Như vậy, biến dạng co ngót bê tông s dụng cát mịn trộn cát nghiền có xu hướng cao giai đoạn đầu chậm dần giai đoạn sau Mặc dù bê tông sử dụng cát nghiền từ đá Vơi có biến dạng co ngót nhỏ nhất, ĐBSCL lại đá Vơi, sử dụng phải vận chuyển xa từ nơi khác đến nên giá thành cao Trong biến dạng co ngót bê tơng sử dụng cát nghiền từ đá Andesite đá Granite nhỏ giá trị giới hạn theo tiêu chuẩn áp dụng cho xây dựng cầu Việt Nam Do vậy, xét tiêu kỹ thuật tiêu kinh tế, luận án xin kiến nghị sử dụng nên sử dụng cát nghiền từ đá Andeste loại đá có sẵn với trữ lượng lớn để chế tạo bê tông cho cơng trình giao thơng, cát nghiền từ đá Granite cần phải xem xét trữ lượng phù hợp cơng trình giao thơng thường u cầu khối lượng vật liệu lớn Nhóm tổ mẫu thay đổi hàm lƣợng bột đá bảo dƣỡng theo điều kiện tiêu chuẩn Các tổ mẫu có tỉ lệ CN/CM 60/40, hàm lượng bột đá thay đổi từ 2÷7% s dụng loại cát nghiền đá Andesite, đá Vôi, đá Granite Hình 3.40 Ở giai đoạn cuối tổ mẫu có vừa hàm lượng cát nghiền cao vừa có hàm lượng bột đá cao có biến dạng co ngót lớn giá trị tiêu chuẩn Cụ thể, thời điểm 448 ngày biến dạng tổ mẫu nhỏ iến dạng tính tốn theo tiêu chuẩn; tổ mẫu có hàm lượng bột đá cao7% mẫu s dụng cát nghiền Andesite, 5÷7% mẫu s dụng cát nghiền đá Granite giá trị đo lớn so với giá trị tính tốn theo EC2 Như bê tông sử dụng cát hỗn hợp phối trộn lượng cát nghiền cao cần phải tính tốn giảm hàm lượng bột đá cát nghiền để đảm bảo biến dạng co ngót Nhóm tổ mẫu khơng bảo dƣỡng theo điều kiện tiêu chuẩn Gồm tổ mẫu TM7, TM8, TM9, TM37, TM38, TM39, TM52, TM53, TM54, TM19, TM20, TM21, TM46, TM38, TM47, TM48 Hình 3.41 Trong 28 ngày đầu biến dạng co ngót gần tất tổ mẫu lớn so với giá trị tính tốn theo tiêu chuẩn Đến giai đoạn cuối 448 ngày tuổi, tổ mẫu s dụng cát nghiền đá Vơi có iến dạng co ngót nhỏ so với hầu hết tiêu chuẩn, tổ mẫu s dụng cát nghiền đá Andesite có hàm lượng bột đá cao 3,5% hàm lượng cát nghiền lớn 60%, tổ mẫu s nghiền đá Granite có hàm lượng bột đá cao 2,0% hàm lượng cát nghiền lớn 60% có iến dạng co ngót cao tiêu chuẩn Như vậy, bê tơng sử dụng cát hỗn hợp có hàm lượng cát nghiền cao hàm lượng bột đá cao cần phải có chế độ bảo dưỡng ban đầu thích hợp để giảm biến dạng co ngót 3.8 Ảnh hƣởng ứng suất kéo co ngót đến làm việc kết cấu bê tông Ứng suất kéo biến dạng co ngót ê tơng so sánh với cường độ chịu kéo bê tơng 17 tính theo cơng thức tiêu chuẩn CEB/FIP 2010, ACI 209 cường độ kéo trung bình thí nghiệm mẫu bê tơng có cấp phối đo co ngót Nhóm tổ mẫu bảo dƣỡng theo điều kiện tiêu chuẩn - So sánh theo tiêu chuẩn CEB/FIP 2010: Gồm tổ mẫu TM1, TM2, TM3, TM10; TM13, TM14, TM15; TM22, TM23; TM28, TM29, TM30; TM31, TM32, TM33 Hình 3.42 - So sánh theo tiêu chuẩn ACI: Gồm tổ mẫu TM1, TM2, TM3, TM10; TM13, TM14, TM15; TM22, TM23; TM28, TM29, TM30; TM31, TM32, TM33 Hình 3.43 - So sánh vơi cường độ chịu kéo trung bình bê tơng thí nghiệm: Nhóm tổ mẫu bảo dưỡng theo điều kiện tiêu chuẩn gồm tổ mẫu TM1, TM2, TM3, TM10; TM13, TM14, TM15; TM22, TM23; TM28, TM29, TM30; TM31, TM32, TM33 Hình 3.44 Hình 3.42 Biểu đồ so sánh ứng Hình 3.43 Biểu đồ so sánh ứng Hình 3.44 Biểu đồ so sánh ứng suất kéo theo CEP/FIP suất kéo theo ACI suất kéo theo kết TN Đối với tổ mẫu bảo dưỡng theo điều kiện tiêu chuẩn, sau ÷ 10 ngày ứng suất co ngót đạt tới giá trị cường độ chịu kéo bê tơng, nguy xảy vết nứt thấp Nhóm tổ mẫu không bảo dƣỡng theo điều kiện tiêu chuẩn Nhóm tổ mẫu bảo dưỡng theo điều kiện tiêu chuẩn gồm tổ mẫu: TM7, TM8, TM9, TM8, TM19, TM20, TM21 theo CEB/FIP ACI Hình 3.45, Hình 3.46 Hình 3.45 Biểu đồ ứng suất kéo Hình 3.46 Biểu đồ ứng suất Hình 3.47 Biểu đồ so sánh ứng kéo TM thay đổi BĐ mẫu thay đổi CN/CM suất kéo theo ứng suất nhiệt Tuy nhiên, tổ mẫu không bảo dưỡng, thời điểm ứng suất kéo co ngót đạt đến giới hạn cường độ chịu kéo bê tông sau ÷ ngày tuổi, trùng với thời điểm ứng suất nhiệt đạt giá trị lớn Hình 3.47, cộng hưởng hai hiệu ứng xác suất bê tơng bị nứt thời điểm ÷ ngày tuổi cao 3.9 Xây dựng công thức dự báo biến dạng co ngót theo thời gian Trên sở cơng thức tính tốn biến dạng co ngót bê tông theo tiêu chuẩn CEB/FIP ACI 209 S dụng thuật toán PSO (Particle Swarm Optimization) xác định hàm số tính hệ số điều chỉnh ψ theo tham số biến động vật liệu cát hỗn hợp, nh m xấp xỉ giá trị biến dạng co ngót thí nghiệm với giá trị tính tốn theo cơng thức tiêu chuẩn Độ xác hàm số xác định b ng hệ số đánh giá độ xác R-squared Phương trình iến dạng co ngót bê tơng s dụng CM trộn cát nghiền đề xuất có dạng: Theo CEB/FIP 2010: Theo ACI 209: (t tc ) cs (t , ts ) i [ cas (t ) cds (t , ts )] (3.7) sh (t tc ) i shu (3.8) f (t tc ) Trong đó: ψi hệ điều chỉnh 3.9.1 Xây dựng công thức theo tiêu chuẩn CEB/FIP Các hệ số điều chỉnh cần xác định bao gồm: Hệ số điều chỉnh xét đến ảnh hưởng tỉ lệ CN/CM 18 ψ1; hệ số điều chỉnh xét đến ảnh hưởng hàm lượng bột đá BĐ ψ2; hệ số điều chỉnh xét đến đồng thời hai yếu tố ψd Xác định hệ số điều chỉnh ψ1 S dụng thuật toán PSO th dần với hàm số thông dụng s dụng vật liệu xây dựng xác định dạng hàm số ψ1 phù hợp trường hợp sau: 0,709.CN 1, 295.CM 1,6892 với R = 98,1% (3.9) Xác định hệ số điều chỉnh ψ2 Tương tự xác định dạng hàm số ψ2 phù hợp trường hợp là: 0,0214.BD 0,6697 với R = 98,2% (3.10) Xác định hệ số điều chỉnh ψd Tương tự xác định dạng hàm số ψd phù hợp trường hợp là: d (7, 4596.x 1,887 y 1,6859).(0,3031z 0,1016) với R = 96,7% (3.11) 3.9.2 Xây dựng công thức theo tiêu chuẩn ACI Xác định hệ số điều chỉnh ψ1 Từ phương trình ản ACI (3.4) Dùng phương pháp PSO th dần xác định dạng hàm số ψ1 phù hợp trường hợp là: 0,931.x 0, 2959 y 0,134 với R = 70% (3.12) Xác định hệ số điều chỉnh ψ2 Tương tự xác định dạng hàm số ψ2 phù hợp trường hợp là: 2,1885.BD 0,7458 với R = 82% (3.13) Xác định hệ số điều chỉnh ψd Tương tự xác định dạng hàm số ψd phù hợp trường hợp là: (3.14) d (0,3846.CN 0,0466.CM 0,1873)(5,0398.BD 1,7147) với R = 82% Từ công thức dự báo biến dạng co ngót theo thời gian xây dựng cho thấy, công thức lập theo tiêu chuẩn CEB-FIP 2010 có độ phù hợp cao từ 96,7÷98,1%, cơng thức lập theo ACI 209.2R có độ phù hợp thấp từ 70÷85,2% Do đó, luận án xin kiến nghị, tính tốn thiết kế cầu khơng có số liệu thí nghiệm cụ thể tính biến dạng co ngót bê tơng có s dụng CM phối trộn CN ĐBSCL theo công thức tiêu chuẩn CEB-FIP 2010 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA BIẾN DẠNG CO NGÓT ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP 4.1 Đặt vấn đề Từ việc phân tích kết nghiên cứu cơng ố Chương 1, Luận án lựa chọn dầm thí nghiệm dầm BTCT giản đơn Dầm xoay ngang đặt hệ treo bao gồm khung thép, dây treo, đỡ cho phép dầm di chuyển tự mặt phẳng treo (n m ngang), với mục đích loại bỏ ma sát dầm ván đáy dầm treo ngang để kh ảnh hưởng trọng lượng thân dầm đến độ võng Một đầu chốt cho phép dầm xoay tự tương đương gối cố định Đầu chốt lại cho phép dầm vừa xoay tự vừa trượt dọc theo phương chiều dài dầm tương đương gối di động Hình 4.1 Dầm thí nghiệm có kích thước tiết diện b×h=80×120 mm, chiều dài dầm L=1500mm Bê tông giống cấp phối tổ mẫu TM1 Cốt thép dọc 4ϕ8 đặt phía tiết diện Hình 4.2 Đo chuyển vị dầm b ng Indicator học tiết diện hai gối tựa dầm tiết diện dầm Kết thí nghiệm đo độ võng dầm BTCT Hình 4.3 19 Hình 4.3 Biểu đồ độ võng Hình 4.1 Lắp dựng giá treo Hình 4.2 Bố trí cơt thép dầm dầm dầm thí nghiệm 4.2 Phân tích ảnh hƣởng co ngót đến làm việc biến dạng dầm BTCT Dựa phương pháp cân ng học với giả thiết ản mặt cắt coi phẳng, từ biến tuyến tính, độ cong co ngót coi tượng độc lập khơng có tác động lẫn v s cs L2 Công thức xác định độ võng dầm BTCT co ngót: (4.1) Trong đó: s hệ số phụ thuộc vào trường hợp tải; Kcs độ cong dầm; L chiều dài nhịp S dụng phương pháp lực nén giả định toán này, co ngót tải trọng dài hạn nên phải xét đến ảnh hưởng từ biến, để xét đến ảnh hưởng từ biến phương pháp thường dùng s dụng mắt cắt dài hạn Xét trường hợp dầm bê tơng khơng có cốt thép, biến dạng co ngót làm dầm bị co ngắn lại đoạn cs, biến dạng tương đương với việc dầm chịu lực nén tâm giả định Ncs(t) Hình 4.4 Lực nén giả định biến dạng co ngót Ncs(t) tính sau: (4.2) Ncs (t ) Ec (t).Ac cs (t) Trong đó: Ec(t) mơ đun đàn hồi có hiệu bê tơng; Ac diện tích mặt cắt ngang dầm bê tơng; cs(t) biến dạng tương đối co ngót bê tơng Hình 4.4: Biến dạng co ngót gây dầm BT khơng có cốt thép Hình 4.5: Biến dạng co ngót gây dầm BT có cốt thép đối xứng Hình 4.6: Biến dạng co ngót gây dầm bê tơng có cốt thép khơng đối xứng Xét trường hợp dầm bố trí cốt thép đối xứng, có cốt thép kiềm chế nên tác dụng co ngót dầm biến dạng s phần bị kiềm chế không biến dạng c , cs = s + c Hình 4.5 Lực nén giả định co ngót Ncs(t) tính sau: (4.3) Ncs (t ) s (Ac+nAs ).Ec (t) Trong đó: As diện tích cốt thép; n = Es/Ec(t); Es mô đun đàn hồi thép Từ hai phương trình (4.2) (4.3), xác định biến dạng co ngót s là: (t ) (4.4) s (t ) cs p tỉ số As/Ac n p Do bê tông bị kiềm chế phần biến dạng c làm phát sinh ứng suất tương ứng bê tông co np ngót theo định luật Hooke là: (4.5) (t ) Ec(t ). (t ) Ec(t ) . (t ) c c np cs Xét trường hợp cốt thép không đối xứng: Trục trung hịa tiết diện bê tơng cốt thép lệch so với trục trung hịa dầm bê tơng e, Lực nén giả định co ngót Ncs(t) đặt trọng tâm tiết diện bê tông Chuyển lực trục trung hịa tiết diện bê tơng cốt thép tính đổi gồm Ncs(t) Mcs(t) Hình 4.6: (4.6) (4.7) M cs (t ) e.Ncs (t ) e.Ec (t).Ac cs (t) Ncs (t ) Ec (t).Ac cs (t) Do xuất mô men uốn Mcs(t) làm cho mặt cắt bị xoay góc Kcs Hình 4.6, làm cho 20 bê tơng thớ bị nén vào ctM(t) thớ dãn cdM(t), tương ứng sinh ứng suất nén thớ ctM(t) ứng suất kéo thớ cdM(t) Tổng ứng suất bê tông thớ thớ biến dạng co ngót sinh là: np e Ac h np e Ac h (4.9) ct (t ) Ec(t ). cs (t ) e (4.8) cd (t ) Ec(t ). cs (t ) e 1 np Trong đó: e Itd 1 np Itd h (4.10) (4.11) 2 h 2 Es h Es h Itd Ic Ac.e Ast e a Asd h0 e As d Ast n Ac Ec(t ) Ec(t ) n As d h0 n Ast a Ac Kiểm toán, cd(t) nhỏ fr(t) dầm ê tơng chưa ị nứt, độ cong dầm xây dựng theo công thức xây dựng theo Sức bền vật liệu sau: M cs (t ) e.E c (t).Ac cs (t) e Ac (4.12) cs = cs (t) Ec(t ).Itd Ec(t ).Itd Itd Kết hợp (4.12) với (4.1) xác định cơng thức tính độ võng dầm BTCT biến dạng co ngót sinh theo cơng thức (4.13) Kết hợp công thức (4.13), (4.10) (4.11), dùng phần mềm tốn học Mathlab giải phương trình xác định cơng thức tính mơ đun đàn hồi có hiệu bê tông Ec(t) theo thời gian (4.14): (4.13) e Ac f (t ) s.L2 cs (t) Itd (4.14) 2.s.L2 Ac.(2h0 h) cs (t) ( A c.h Ac.h.h0 Ac.h 02 Ic) f (t ) Ec (t ) Asd Es Ac.Ic f (t ) Từ công thức (4.9) tính tốn ứng suất kéo đáy dầm, kết cho thấy ứng suất kéo đáy dầm BTCT biến dạng co ngót sinh nhỏ cường độ chịu kéo bê tơng tính theo ACI CEB/FIB Bảng 4.1, đáy dầm ê tơng chưa ị nứt Thực tế quan sát dầm thí nghiệm không thấy xuất vết nứt đáy dầm Từ cơng thức 4.13 tính độ võng dầm, kết tính tốn cho thấy giá trị độ võng đo dầm thí nghiệm xấp xỉ giá trị độ võng tính theo cơng thức Bảng 4.2 Bảng 4.1 Ứng suất kéo đáy dầm biến dạng co ngót Cường độ chịu kéo Ứng bê tơng tính suất kéo Ngày đáy theo tiêu chuẩn (MPa) dầm (MPa) ACI CEB/FIB 0 0,00 0,00 0,58 2,40 2,29 1,08 3,57 4,01 1,46 4,43 5,23 14 1,64 4,95 6,05 28 1,81 5,30 6,71 56 2,11 5,50 7,22 112 2,37 5,61 7,60 224 2,79 5,66 7,89 360 2,82 5,69 8,04 Bảng 4.2 Độ võng dầm BTCT f (mm) Ngày 14 28 56 112 224 360 D1 D2 D3 0,000 0,125 0,195 0,265 0,312 0,391 0,498 0,589 0,670 0,735 0,00 0,135 0,203 0,281 0,346 0,423 0,515 0,601 0,686 0,759 0,00 0,134 0,219 0,282 0,362 0,426 0,525 0,613 0,701 0,771 Tính theo 4.13 0,000 0,081 0,142 0,221 0,277 0,342 0,447 0,560 0,721 0,768 Từ công thức (4.14) xác định mô đun đàn hồi có hiệu biến dạng co ngót độ võng dầm số 1, số số Dùng thuật tốn PSO xây dựng cơng thức (4.15) tính mơ đun 21 đàn hồi có hiệu Ec(t) thời điểm bê tơng có s dụng cát mịn phối trộn cát nghiền theo dạng công thức ACI: (4.15) t Ec (t ) Ec 6,902t 2, 02 4.3 Phân tích ảnh hƣởng co ngót trình tự thi cơng đến biến dạng dài hạn dầm Super T Dầm Super T coi dầm ê tông DƯL căng trước có chiều dài lớn Với chiều dài nhịp lên đến L=38.3m, ảnh hưởng độ vồng trước trình thi cơng đáng kể Luận án nghiên cứu dầm Super T sản xuất nhà máy bê tơng Châu Thới theo mẫu định hình, có cấp phối bê tông s dụng cát mịn Tân Châu cát nghiền đá Andesite tỉ lệ phối trộn 50/50 Cấu tạo dầm Super T có chiều dài dầm 38,33m, chiều cao 1,75m, cường độ bê tông thiết kế 50MPa, cáp dự ứng lực đường kính 15,2mm, lực căng tao cáp 195kN, cắt cáp bê tông dầm đạt 85% cường độ thiết kế Hình 4.7 Phân tích ảnh hƣởng biến dạng co ngót đến phát triển độ vồng dầm Super T Kết theo dõi cường độ phát triển độ vồng phiến dầm Super T nhà máy từ cắt cáp đến 112 ngày Hình 4.8 A-A 1/2 MẶT CHÍNH DẦM B B B-B A 1/2 MẶT BẰNG DẦM A Hình 4.7 Cấu tạo dầm superT Hình 4.8 Cấu tạo dầm superT Hình 4.9 Công tác đo độ vồng Bảng 4.3 Kết đo độ vồng dầm Super T theo thời gian Độ vồng dầm (mm) Dầm Dầm Dầm Dầm Dầm Dầm Dầm Dầm Ngày cắt cáp 44,5 46 47,5 43 42 44 39,5 42 55,5 55,9 50 48 51 52 45 53 56,5 56 54 53 55 55 49 54 58 57 56,5 55,7 56,5 57,1 53 57,2 62 63,1 62,5 61,6 62,1 62,3 59 60,7 14 65,6 64,3 64,2 63,2 65,1 65,7 63,7 63,9 28 66,5 65,5 65,3 64,5 66,2 66,8 64,6 65 56 67,8 67,1 67 66,2 67,9 68,2 67 67,3 112 69,5 68,9 68,5 67,8 68,6 69,2 68,7 68,9 Ứng dụng công thức xây dựng kết thí nghiệm biến dạng co ngót Chương Chương Dùng phần mềm Midas tính độ vồng dầm Super T theo thời gian, kết trình bày Bảng 4.4 Bảng 4.4 Chênh lệch độ vồng tính tốn với dầm thực nghiệm Độ Chênh lệch (%) Ngày vồng cắt Dầm Dầm Dầm Dầm Dầm Dầm Dầm Dầm (mm) cáp 41.8 -6.1% -9.1% -12.0% -2.8% -0.5% -5.0% 5.8% -0.5% 56.5 -20.4% -20.9% -11.6% -7.9% -13.3% -15.0% -1.8% -16.6% 58.2 -19.1% -18.4% -15.4% -13.8% -16.9% -16.9% -6.7% -15.4% 58.9 -19.7% -18.2% -17.5% -16.3% -17.5% -18.4% -12.1% -18.5% 22 61.2 -20.0% -21.4% -20.6% -19.5% -20.1% -20.4% -15.9% -18.3% 14 63.1 -19.1% -17.4% -17.3% -16.0% -18.4% -19.2% -16.6% -16.9% 28 64.3 -15.2% -13.9% -13.6% -12.6% -14.8% -15.6% -12.7% -13.2% 56 66.2 -10.2% -9.2% -9.1% -8.0% -10.3% -10.7% -9.1% -9.5% 112 68.1 -6.9% -6.1% -5.5% -4.6% -5.7% -6.5% -5.8% -6.1% Nhận xét, kết tính tốn độ vồng dầm biến dạng co ngót theo cơng thức luận án xây dựng cho kết xấp xỉ kết đo độ võng dầm theo dõi trường chênh lệch từ 5,8 ÷21,4% Phân tích ảnh hƣởng biến dạng co ngót q trình thi cơng đến phát triển độ võng/độ vồng kết cấu nhịp dầm Super T Trình tự thi công đổ bê tông mặt cầu so với thời điểm cắt cáp dự ứng lực ảnh hưởng trực tiếp đến phát triển độ vồng dầm Super T Trong phần này, luận án kết hợp công thức tính biến dạng co ngót theo thời gian (3.1), (3.21), cơng thức quan hệ mơ đun đàn hồi có hiệu ê tơng (4.15) để tính biến dạng dài hạn SuperT theo q trình thi cơng Kết tính độ vồng/độ võng dầm theo giai đoạn thi cơng biểu diễn hình tổng hợp bảng 4.3 Hình 4.10 Độ vồng dầm Bảng 4.3 Bảng tính biến dạng dầm theo q trình thi công Phát triển độ vồng từ đổ dầm bê tông Phát triển độ võng giai đoạn từ đến đổ bê tông mặt cầu đổ bê tông Độ vồng đàn hồi dự ứng P e.L2 Độ võng ván khuôn, 5.w.L p i lực căng kéo (đã trừ D2 màng ngăn ản mặt cầu: 8.Ec (t ).I 384.Eci I mát): 5.w.L4 Độ võng đàn hồi trọng 5.w.L Độ võng tĩnh tải phần 2: D1 D3 lượng ản thân dầm: 384.Ec (t ).I 384.Eci I t 2 Hệ số từ iến ê tông: Độ vồng từ iến: Độ võng mát dự Độ võng mát dự Pi 2eL2 ploss ứng lực tính theo thời gian ứng lực theo thời gian từ ploss 8Ec I đến đổ ản mặt cầu: đổ ản ê tông: Tổng độ vồng đến trước đổ ản mặt cầu: 1 p D1 1 ploss Tổng độ vồng giai đoạn đổ ê tông ản mặt cầu: D D3 ploss 2 Độ vồng tổng cộng dầm: 1 Căn vào kết tính tốn độ vồng dầm bê tơng thời điểm 360 ngày sau cắt cáp theo q trình thi cơng mặt cầu cho thấy: Thời gian thi công bê tơng mặt cầu trước ngày tính từ thời điểm cắt cáp dầm Super T có biến dạng võng từ 4mm đến 30mm sau thời gian năm đưa vào khai thác; thi công ản mặt cầu sau 12 ngày cắt cáp dầm có độ vồng sau năm khai thác Nếu xét đến độ võng hoạt tải khoảng14,6mm Thì thời điểm đổ bê tơng mặt cầu phải sau 36 ngày tính từ thời điểm cắt cáp dự ứng lực Căn vào kết trên, kiến nghị thời điểm đổ bê tông mặt cầu dầm BTCT dự ứng lực căng trước Super T sau cắt cáp dự ứng lực 36 ngày 23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Những đóng góp luận án tóm tắt sau: 1.1 Luận án thực nghiệm đo đạc tính chất học bê tơng s dụng cát mịn trộn cát nghiền 42 tổ mẫu, giá trị cường độ chịu nén f’c dao động từ 49,96 ÷ 57,28MPa, cường độ chịu kéo uốn f’r dao động từ 6,04 ÷ 6,71MPa, mơ đun đàn hồi từ 36250 ÷ 39460MPa Như vậy, phối trộn tỉ lệ CN/CM thay đổi phạm vi 50/50 ÷ 70/30; hàm lượng bột đá từ 2÷7% tạo cát hỗn hợp phù hợp để chế tạo bê tơng có cấp cường độ C40, cường độ bê tông tỉ lệ thuận với hàm lượng cát nghiền hàm lượng bột đá cát hỗn hợp 1.2 Luận án xây dựng công thức xác định ảnh hưởng tỉ lệ trộn CN/CM hàm lượng bột đá đến tính học bê tơng: CN CN f c' 9,8158 35,141 CM CM 26,954 CN CN f r 1,5872 5,5912 CM CM 1,9674 CN CN E 4943,7 17215 24935 CM CM Rn 0,7622 BD 2 4,924 BD 57,572 Ru 0, 0641 BD 0,3945 BD 6, 7425 E 230,84 BD 1582,3 BD 36498 1.3 Luận án thực nghiệm đo co ngót 30 tổ mẫu bảo dưỡng theo điều kiện tiêu chuẩn cho giá trị biến động từ 386,09x10-6 ÷ 493,15x10-6 Với tỉ lệ CN/CM từ 50/50 ÷ 70/30 hàm lượng bột đá từ 2÷7% biến dạng co ngót tăng hàm lượng cát nghiền hàm lượng bột đá cát hỗn hợp tăng 1.4 Luận án xây dựng công thức dự báo biến dạng co ngót xét đến ảnh hưởng tỉ lệ trộn CN/CM hàm lượng bột theo tiêu chuẩn hành: Theo CEB/FIP 2010 cs (t , ts ) i [ cas (t ) cds (t , ts )] Theo ACI 209.2R sh (t tc ) i (t tc ) f (t tc ) shu 0,709.CN 1, 295.CM 1,6892 0,931.CN 0, 2959.CM 0,134 0,0214.BD 0,6697 2,1885.BD 0,7458 d (7, 4596.CN 1,887.CM 1,6859).(0,3031.BD 0,1016) d (0,3846.CN 0,0466.CM 0,1873)(5,0398.BD 1,7147) 1.5 Luận án thực nghiệm đo đạc 17 tổ mẫu bọc kín cho giá trị co ngót nhỏ dao động từ 265,18x10-6 ÷ 322,58x10-6; 17 tổ mẫu khơng bảo dưỡng cho giá trị co ngót lớn từ 404,55x10-6 ÷ 583,5x10-6 Co ngót tổ mẫu khơng bảo dưỡng lớn tổ mẫu bảo dưỡng theo điều kiện tiêu chuẩn từ 52,29÷53,94% thời điểm 28 ngày, từ 21,54 ÷ 23,31% thời điểm 448 ngày Như vậy, tác dụng bảo dưỡng đến hạn chế co ngót lớn 1.6 Luận án thực nghiệm so sánh với tổ mẫu cát vàng đối chứng, biến dạng co ngót bê tơng s dụng cát mịn phối trộn cát nghiền ản lớn iến dạng co ngót bê tơng 24 s dụng cát vàng 1.7 Luận án tiến hành so sánh với tiêu chuẩn hành áp dựng xây dựng cầu, biến dạng co ngót bê tơng s dụng cát mịn phối trộn cát nghiền có xu hướng cao giai đoạn đầu chậm dần giai đoạn sau so với giá trị tính tốn theo tiêu chuẩn Các tổ mẫu s dụng hàm lượng cát nghiền cao bột đá cao không ảo dưỡng theo điều kiện tiêu chuẩn có giá trị co ngót lớn so với tiêu chuẩn 1.8 Luận án xác định thời gian ứng suất kéo biến dạng co ngót đạt đến giới hạn cường độ chịu kéo ê tông đến 15 ngày tuổi với tổ mẫu bảo dưỡng theo điều kiện tiêu chuẩn, nguy nứt bê tông thấp Tuy nhiên, với tổ mẫu không bảo dưỡng thời điểm đến ngày tuổi, trùng với thời điểm ứng suất nhiệt lớn, xác suất xảy vết nứt bê tông 1.9 Luận án xây dựng cơng thức tính ứng suất độ võng dầm bê tông theo biến dạng co ngót, đồng thời xây dựng cơng thức tính mơ đun đàn hồi có hiệu bê tơng s dụng cát mịn phối trộn cát nghiền theo thời gian từ kết thực nghiệm Ec (t ) Ec t 6,902t 2, 02 1.10 Ứng dụng kết thực nghiệm vào tính tốn độ vồng/ độ võng dầm Super T theo q trình thi cơng Kết quả, thời gian phù hợp thi công mặt cầu để đảm bảo kết cấu nhịp có độ vồng trình khai thác sau 36 ngày kể từ cắt cáp dự ứng lực Kiến nghị hƣớng nghiên cứu 2.1 Biến dạng co ngót bê tơng s dụng cát nghiền đá Vơi có giá trị nhỏ nhất, ĐBSCL đá Vôi, công trình xây dựng giao thơng lại cần khối lượng vật liệu lớn, nên xét tiêu kinh tế, tiêu kỹ thuật mức độ đáp ứng cho dự án, luận án kiến nghị s dụng cát nghiền đá Andesite loại phổ biến ĐBSCL để chế tạo bê tông xây dựng cầu 2.2 Bê tông s dụng hàm lượng cát nghiền cao bột đá cao có iến dạng co ngót lớn giá trị tiêu chuẩn không bảo dưỡng an đầu, luận án kiến nghị bê tông s dụng từ 70% cát nghiền từ 3,5% bột đá trở lên cát nghiền từ đá Andesite; từ 60% cát nghiền từ 2% bột đá trở lên bê tông cát nghiền từ đá Granite, nhà thầu cần thực nghiêm túc chế độ bảo dưỡng thi công 2.3 Biến dạng co ngót bê tơng s dụng cát nghiền có xu hướng cao giai đoạn đầu so với giá trị tính tốn theo tiêu chuẩn TCVN 11823, tiêu chuẩn ACI 209 thấp giá trị tính tốn theo tiêu chuẩn CEB/FIP, luận án kiến nghị đơn vị Tư vấn thiết kế tham khảo kết từ luận án s dụng cơng thức tiêu chuẩn CEB/FIP để tính tốn biến dạng co ngót loại bê tơng 2.4 Luận án cung cấp số liệu biến dạng co ngót bê tơng có s dụng cát mịn phối trộn cát nghiền Tuy nhiên, kết giới hạn điều kiện ê tông đông cứng, s dụng vật liệu cát chủ yếu ĐBSCL Do vậy, để có đủ sở cho việc kiểm sốt, hạn chế biến dạng co ngót tình trạng nứt kết cấu ê tơng co ngót gây mở rộng phạm vi áp dụng cho loại vật liệu điều kiện cát vàng ngày trở nên khan hiếm, nội dung sau cần tiếp tục triển khai nghiên cứu: + Nghiên cứu biến dạng co ngót giai đoạn đầu, ê tơng chưa có cường độ (co ngót mềm); tình trạng nứt sớm kết cấu ê tông sau đổ bê tông xảy phổ biến liên quan trực tiếp đến biến dạng co ngót mềm bê tơng Do vậy, việc xác định thành phần biến dạng bê tông sở cho việc hạn chế tình trạng nứt sớm kết cấu + Nghiên cứu biến dạng co ngót cát nghiền phối trộn với cát mịn cát nghiền phối trộn cát vàng mỏ cát khu vực miền Bắc miền Trung tạo thành số liệu đầy đủ phục vụ cho công tác thiết kế thi công cầu Việt Nam, nh m ứng phó tình trạng biến đổi khí hậu khan vật liệu cát xây dựng DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA NGHIÊN CỨU SINH Nguyễn Đức Dũng, Nguyễn Duy Tiến, Thái Khắc Chiến (2019), Tổng quan nghiên cứu co ngót bê tơng sử dụng cát nghiền cát mịn phối trộn đá xay (đá Mi) khu vực đồng sơng Cửu Long Tạp chí Giao thông vận tải số 11/2019, p84-86 Nguyễn Đức Dũng, Nguyễn Duy Tiến, Thái Khắc Chiến (2021) Nghiên cứu đặc trưng học bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền xây dựng cầu Tạp chí Khoa học GTVT Trường ĐH GTVT, số 72, 8/2021, p 686-700 Nguyễn Đức Dũng, Nguyễn Duy Tiến, Thái Khắc Chiến, Trần Thế Truyền (2021) Nghiên cứu ảnh hưởng cát nghiền từ loại đá gốc khác đến đặc trưng học bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền xây dựng cầu Tạp chí Cầu Đường Việt Nam , số 8/2021, p 12-18 Nguyễn Đức Dũng, Nguyễn Duy Tiến, Thái Khắc Chiến (2022) Nghiên cứu ảnh hưởng bột đá đến đặc trưng học bê tông sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền xây dựng cầu Tạp chí Khoa học GTVT Trường ĐH GTVT, số 73, 2/2022, p 100-110 Nguyễn Đức Dũng, Nguyễn Duy Tiến, Thái Khắc Chiến (2022) Ảnh hưởng tỉ lệ phối trộn đến co ngót bê tơng sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền xây dựng cầu Tạp chí Khoa học GTVT Trường ĐH GTVT, số 73, 4/2022, p 268-276 ... nghiên cứu lựa chọn là: ? ?Nghiên cứu đặc trưng co ngót bê tơng sử dụng cát mịn phối trộn cát nghiền từ đá xây dựng cầu” Đối tƣợng nghiên cứu - Bê tơng cấp C40 có s dụng cát mịn phối trộn cát nghiền. .. CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ BIẾN DẠNG CO NGĨT CỦA BÊ TƠNG SỬ DỤNG CÁT MỊN PHỐI TRỘN CÁT NGHIỀN TỪ ĐÁ 1.1 Giới thiệu vật liệu cát hỗn hợp (cát mịn phối trộn cát nghiền) - Cát mịn (CM): Theo tiêu... SỞ LÝ THUYẾT NGHIÊN CỨU BIẾN DẠNG CO NGĨT CỦA BÊ TƠNG SỬ DỤNG CÁT MỊN PHỐI TRỘN CÁT NGHIỀN TỪ ĐÁ 2.1 Co ngót bê tơng Sự co ngót bê tơng định nghĩa thay đổi thể tích quan sát bê tông, độ ẩm giai