0 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI LÊ HỒNG LAM NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO SỬ DỤNG MUỘI SILIC VÀ NANO SILIC CHO KẾT CẤU CÔNG TRÌNH CẦU TRONG MÔI TRƯỜNG XÂM THỰC NGÀNH Kỹ[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI LÊ HỒNG LAM NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO SỬ DỤNG MUỘI SILIC VÀ NANO SILIC CHO KẾT CẤU CƠNG TRÌNH CẦU TRONG MƠI TRƯỜNG XÂM THỰC NGÀNH: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Đặc biệt MÃ SỐ : 958.02.06 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS ĐÀO DUY LÂM GS.TS PHẠM DUY HỮU Hà Nội, 08 - 2022 Cơng trình hồn thành tại: TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Người hướng dẫn khoa học: PGS TS ĐÀO DUY LÂM GS.TS PHẠM DUY HỮU Phản biện 1: ……………………………………………… …………………………………………………………… Phản biện ……………………………………………… ………………………………………………………… Phản biện 3: ……………………………………………… …………………………………………………………… Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp nhà nước họp ………………………………………………………………… vào hồi ngày tháng Có thể tìm hiểu luận án thư viện: ………………………………… i năm MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hệ thống hạ tầng giao thơng nói chung kết cấu hệ thống giao thơng đường bộ, đường sắt đường thủy-cảng biển nói riêng có vai trị đặc biệt quan trọng thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội theo hướng công nghiệp hóa đại hóa Theo quy hoạch thời kì 20212030 tầm nhìn đến năm 2050, hệ thống giao thơng đường bổ sung có 9014km cao tốc, 29797km Quốc lộ; hệ thống cảng biển, xây dựng 16 cảng biển phía Bắc 25 cảng phía Nam Các cơng trình dân dụng, đường sắt, nhà máy, khu công nghiệp…cần lượng bê tông xi măng lớn Cùng với phát triển số lượng quy mơ cơng trình đại khơng kém, cần vật liệu để chế tạo bê tông cường độ cao (HSC), bê tông chất lượng cao (HPC) hay bê tơng tính siêu cao (UHPC) Hiện nay, việc nghiên cứu phối trộn bê tông HSC HPC chủ yếu sử dụng muội silic kết hợp tro bay xỉ lị cao, bê tơng UHPC thông thường kết hợp sợi thép sợi carbon mang lại hiệu lớn áp dụng đại trà Mục tiêu phát triển mạng lưới cơng trình đường hệ thống cảng biển phải thích ứng với biến đổi khí hậu phát triển bền vững Khi xây dựng cơng trình cầu đường ven biển, cảng biển chịu ăn mịn trực tiếp mơi trường biển như: xâm nhập ion clo, ăn mịn sunphat, … ngồi cường độ cao phải xem xét đến yếu tố độ bền để phù hợp với điều kiện làm việc khắc nghiệt môi trường Trong năm gần đây, để nghiên cứu loại bê tông đáp ứng yêu cầu cường độ cao độ bền tốt, vật liệu nano sử dụng Công nghệ nano bê tơng đưa hạt có kích cỡ nanomet lèn chặt hạt lớn tối ưu phân bố cỡ hạt cách hoàn hảo, cách kết hợp đồng hạt thô mịn hỗn hợp Vật liệu nano có kích cỡ cực nhỏ lấp đầy khoảng trống xi măng muội silic dẫn đến mức lèn chặt cao tạo hỗn hợp vữa kết dính chặt chẽ hơn, nhiều canxi silicat hydrate (C-S-H) Điều làm tăng đáng kể tính chất học độ bền bê tông Một vài vật liệu nano nghiên cứu làm phụ gia bê tông, bao gồm nano silic (nano-SiO2), nano-titan (nano-TiO2), nano-alumina (nanoAl2O3), nano- clay, nano-iron (nano-Fe2O3), nano-CaCO3 Nano silic vật liệu nano sử dụng bê tông xi măng mang lại hiệu vô lớn, bổ sung nano silic vào bê tơng làm tăng hoạt tính pozzolanic, nhiều canxi silicat hydrat (C-S-H) tạo cách tác dụng canxi hydroxit (CH) từ hydrat hóa Hoạt tính pozzolanic tạo gel C-S-H có độ cứng cao làm cho vi cấu trúc ITZ (interfacial transition zone) đặc đồng Do đó, làm tăng cường độ độ bền bê tông [18] Điều cải thiện cường độ độ bền vật liệu xi măng nhờ giảm số lượng kích thước lỗ rỗng, phá vỡ kết nối lỗ rỗng làm tăng cao độ cứng pha C-S-H [67] Hơn nữa, hạt nano silic làm tăng mật độ vật liệu xi măng, chèn đầy khoảng trống lỗ rỗng, tạo điều kiện thủy hóa cách tác động hạt nhân trung tâm, gel C-S-H tăng lên đóng vai trò quan trọng việc làm chệch hướng khóa chặt vết nứt [59] Trong trường hợp bê tơng thơng thường, có nano silic cải thiện vi cấu trúc vùng bề mặt bê tông vữa Thêm nano silic vào bê tơng, có hai chế phản ứng xảy trình hydrat hóa xi măng Hydrat hóa xi măng đẩy nhanh thêm nano silic H2SiO2-4 phản ứng với Ca2+ sẵn có hình thành bổ sung canxi silicat hydrat (C-S-H), hạt C-S-H lan truyền nước hạt xi măng hạt “mầm” làm cho hình thành pha C-S-H chặt Việc hình thành pha C-S-H khơng giới hạn bề mặt hạt C3S tinh khiết mà cịn diễn khơng gian lỗ rỗng Sự hình thành số lượng lớn hạt C-S-H gây tăng tốc độ hydrat xi măng sớm Hơn nữa, phản ứng puzzolanic nano silic với canxi hydroxit hình thành suốt q trình hydrat hóa, tạo thêm C-S-H thành phần làm tăng cường độ, mật độ độ cứng xi măng Đồng thời canxi hydroxit thành phần khơng đóng góp vào phát triển cường độ bê tơng triệt tiêu Ngồi phương pháp chế tạo nano silic từ hóa chất tinh khiết đắt tiền Việt Nam chế tạo nano silic từ tro trấu, vừa giải vấn đề ô nhiễm môi trường mà cịn tạo phụ gia bê tơng hiệu cao Theo yêu cầu thực tiễn phát triển hệ thống hạ tầng giao thơng địi hỏi chất lượng bê tơng ngày cao, nghĩ đến nghiên cứu chế tạo ứng dụng bê tông chất lượng cao sử dụng nano silic xây dựng kết cấu cơng trình cầu đường, cảng biển chịu ảnh hưởng khí hậu thời tiết Đó lý nghiên cứu sinh lựa chọn đề tài bê tông chất lượng cao sử dụng nano silic từ phụ phẩm nông nghiệp để nghiên cứu Tên đề tài: “Nghiên cứu bê tông chất lượng cao sử dụng muội silic nano silic cho kết cấu cơng trình cầu mơi trường xâm thực” Mục tiêu nghiên cứu Sử dụng vật liệu muội silic nano silic loại vật liệu chế tạo bê tông thông thường, dùng qui hoạch thực nghiệm để thiết kế chế tạo bê tông chất lượng cao có cường độ nén tối ưu bê tơng 70Mpa Ứng dụng bê tông chất lượng cao sử dụng muội silic nano silic kết cấu dầm chịu lực tính tốn tuổi thọ cơng trình Đối tượng phạm vi nghiên cứu: * Đối tượng nghiên cứu: Bê tông chất lượng cao sử dụng muội silic nano silic kết cấu dầm chịu uốn * Phạm vi nghiên cứu: Bê tông chất lượng cao muội silic nano silic cường độ 70Mpa, ứng dụng kết cấu dầm chịu lực U38 tính tốn dự báo tuổi thọ cơng trình Phương pháp nghiên cứu: Luận án sử dụng phương pháp nghiên cứu sau đây: Nghiên cứu tài liệu: Tham khảo nghiên cứu đề tài, báo cáo nghiên cứu ứng dụng loại bê tông chất lượng cao sử dụng nano silic, tiêu chuẩn kỹ thuật, v.v… Phương pháp kế thừa: Các nghiên cứu trước bê tông chất lượng cao sử dụng nano silic, phương pháp tính tốn kết cấu dầm, dầm chữ U, phương pháp tính tốn ACI 318-14, v.v… Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Thí nghiệm tiêu kỹ thuật bê tông chất lượng cao sử dụng muội silic nano silic Thí nghiệm xác định mô men tới hạn dầm chịu lực Ý nghĩa khoa học thực tiễn nghiên cứu: * Ý nghĩa khoa học: Việc nghiên cứu sử dụng bê tông chất lượng cao sử dụng muội silic nano silic có độ bền cao kết cấu dầm chịu uốn để thiết kế thi công cơng trình cầu vượt biển, cầu cảng làm tăng tuổi thọ cơng trình, giảm chi phí bảo trì sửa chữa, mang lại an tồn cho cơng trình bê tơng BTCT xây dựng * Ý nghĩa thực tiễn: Luận án lựa chọn loại vật liệu phù hợp để thiết kế chế tạo bê tông chất lượng cao sử dụng vật liệu muội silic nano sillic với cường độ nén tối ưu bê tông cấp 70MPa Đây loại bê tơng có cường độ tính bền cao, ứng dụng cho tất cơng trình bê tông BTCT làm việc điều kiện khắc nghiệt môi trường Việc tận dụng phụ phẩm nông nghiệp tro trấu để điều chế nano silic làm phụ gia cho bê tông chất lượng cao mang lại hiệu kinh tế kỹ thuật môi trường Bố cục luận án: Luận án gồm có Phần mở đầu chương, Kết luận kiến nghị Mở đầu Chương 1: Tổng quan nghiên cứu bê tông muội silic-nano silic Chương 2: Vật liệu quy hoạch thực nghiệm bê tông chất lượng cao muội silic-nano silic Chương 3: Nghiên cứu kết cấu dầm chịu uốn sử dụng bê tông chất lượng cao muội silic-nano silic Chương 4: Ứng dụng bê tông chất lượng cao muội silic-nano silic Kết luận kiến nghị TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG MUỘI SILIC-NANO SILIC 1.1 Tổng quan bê tông chất lượng cao sử dụng vật liệu Nano Nano làm từ SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2 ZrO2 nghiên cứu[40], [63], [84], [85], [86] Cấu trúc quy mô nanomet để phát triển vật liệu xi măng composit đa chức năng, với chất lượng học cao độ bền cao, có nhiều tính chất lạ như: tự làm sạch, tự làm lành, tính dẻo dai, khả tự kiểm sốt vết nứt [69] Nghiên cứu sử dụng nhiều bê tông nano silic (NS) chủ đề nhiều nghiên cứu 1.2 Ảnh hưởng nano silic đến tính chất bê tơng Thêm NS vào bê tơng ngồi tác dụng lèn chặt cịn làm tăng hoạt tính pozzolanic nhiều (C-S-H) tạo cách phản ứng với (CH) q trình hydrat hóa Hoạt tính pozzolanic tạo gel C-S-H có độ cứng cao làm cho vi cấu trúc ITZ đặc đồng Nó làm tăng cường độ độ bền bê tông [59],[76] 1.3 Nghiên cứu bê tông chất lượng cao sử dụng muội silic nano silic Trên giới bê tông nano silic nghiên cứu vài thập kỷ áp dụng vào cơng trình như: Cầu Garnerplatzbucke (Đức-2007) Việt Nam nghiên cứu vài năm gần đây, chủ yếu sử dụng nano silic chế tạo qui mơ phong thí nghiệm từ tro trấu Và kết khả quan 1.4 Nghiên cứu kết cấu sử dụng bê tông nano silic độ bền bê tông Các nghiên cứu T.S Mustafa, J Sridhar [62]…nghiên cứu vai trò NS ảnh hưởng đến ứng xử uốn dầm Các nghiên cứu Trần Hữu Bằng [1], Forood Torabian Isfahani[47]…nghiên cứu độ bền ăn mòn clorua 1.5 Kết luận chương Các hạt nano silic hỗn hợp bê tơng có vai trị “chất độn” chèn đầy vào khoảng trống lỗ rỗng hỗn hợp bê tông cỡ hạt lớn làm tăng độ đặc, độ rỗng giảm, làm cho cấu trúc vi mô dày đặc vùng chuyển tiếp bề mặt (ITZ) cốt liệu hồ xi măng Bê tơng xi măng có NS xảy phản ứng q trình hydrat hóa xi măng NS tạo H2SiO2-4 phản ứng với Ca2 + Ca(OH)2 tạo hình thành bổ sung (C-S-H), làm cho bê tông sử dụng NS thay đổi từ tính chất học độ bền bê tơng theo hướng tích cực: Cường độ nén, cường độ kéo uốn, tính thấm, chống ăn mịn, chống xâm thực tăng lên nhiều so với bê tông không sử dụng NS Hầu hết kết nghiên cứu bê tông sử dụng nano silic giới cho kết tốt loại vật liệu Tại Việt Nam, kết nghiên cứu ban đầu ứng dụng nano silic có kết khả quan, nhiên số liệu nghiên cứu cịn chưa nghiên cứu sâu để ứng dụng bê tông chất lượng cao vào kết cấu bê tông BTCT cầu đường Hầu hết kết nghiên cứu đưa giá trị tối ưu hàm lượng nano silic khoảng từ 1-3%CKD Luận án lựa chọn nghiên cứu sử dụng hàm lượng NS thay đổi phạm vi 1,2 đến 2,8%CKD để thiết kế cấp phối bê tông chất lượng cao với cường độ 70MPa Để tối ưu hàm lượng NS giảm kinh phí cho thí nghiệm, luận án sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm để tìm hàm lượng NS tối ưu, thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật bê tông chất lượng cao VẬT LIỆU VÀ QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO MUỘI SILIC-NANO SILIC 2.1 Lựa chọn vật liệu nghiên cứu Xi măng sử dụng PC40 Bút Sơn Muội silic (Sikacrete PP1) hãng Sika Việt Nam Nano silic chế tạo từ tro trấu Trung tâm Nghiên cứu Hóa học Ứng dụng, Trường Đại học Thủy lợi Đá dăm Kim Bảng – Hà Nam Cát Sông Lô-Phú Thọ Phụ gia Sika Viscocrete 3000-20M Nuớc phù hợp với tiêu chuẩn TCVN 4506:2012 2.2 Quy hoạch thực nghiệm ảnh hưởng tỷ lệ N/CKD hàm lượng Nano silic đến cường độ nén độ thấm ion clo 2.2.1 Chọn thông số nghiên cứu Hàm mục tiêu: Cường độ chịu nén BTXM độ thấm ion Yếu tố ảnh hưởng: X1: Tỷ lệ Nước/CKD; X2: Tỷ lệ % Nano silic Bảng 2-8 Giá trị khoảng biến thiên yếu tố ảnh hưởng Giá trị X1 X2 Khoảng biến thiên 0,26 ≤ X1 ≤0,34 1,2 ≤ X2 ≤2,8 X0j 0,3 2,0 ΔXj 0,04 0,8 2.2.2 Lập kế hoạch thực nghiệm tương quan mã thực biến mã hóa Lập bảng thực nghiệm tương quan biến mã thực biến mã hóa, kế hoạch thực nghiệm tâm, …theo tài liệu tham khảo [15] 2.2.3 Thiết kế cấp phối bê tông xi măng theo Tiêu chuẩn ACI211.4R-08 Nghiên cứu lựa chọn yếu tố thiết kế cấp phối theo tiêu chuẩn ACI211.4R-08 [27] 2.3 Thực nghiệm thiết kế thành phần bê tông xi măng- muội silic- nano silic Tiến hành thiết kế thực nghiệm thiết kế cấp phối theo lý thuyết mục 2.2.3 cấp phối bảng 2-21 Bảng 2-21 Thành phần cấp phối theo quy hoạch thực nghiệm STT HH Kí hiệu C026-12NS C026-20NS C026-28NS C030-12NS C030-20NS C030-28NS C034-12NS C034-20NS N/ CKD 0,26 0,26 0,26 0,3 0,3 0,3 0,34 0,34 Đ (kg) 1060 1060 1060 1060 1060 1060 1060 1060 C (kg) 613 590 610 664 662 661 719 717 N (lit) 160,4 160,4 160,4 160,4 160,4 160,4 160,4 160,4 X (kg) 538,5 555,3 529 485,8 481,5 477,2 428,5 424,8 SF (kg) 47,4 49,4 47,4 42,8 42,8 42,8 37,8 37,8 NS (kg) 7,1 12,34 16,6 6,4 10,7 15 5,7 9,44 PGSD (lít) 7,1 7,4 7,1 6,4 6,4 6,4 5,7 5,7 M Mu My h ds As a0 Mcr cr.a cr.b y u b Hình 3-6 Quan hệ mơ men góc xoay dầm chịu uốn cốt thép đơn a Mô men tới hạn: M u = 0,85 f 'c ab d s − 2 Góc xoay tới hạn: u = (3-19) c c1 = c a (3-20) 3.2 Thí nghiệm dầm thu thập số liệu 3.2.1 Chuẩn bị mẫu dầm thí nghiệm Theo thiết kế cấp phối cho hỗn hợp (tối ưu) Bảng 2-21 3.2.2 Sản xuất mẫu dầm thí nghiệm 150 5x60=300 130 300 130 5x60=300 20 20 110 20 20 70 1060 70 1200 Phương pháp trình tự thí nghiệm dầm 3.3.1 150 Thiết bị thí nghiệm 20 3.3 20 110 20 150 20 110 20 150 130 Hình 3-11 Sơ đồ cấu tạo cốt thép vị trí thiết bị thí nghiệm dầm 20 110 20 150 Hệ thống thiết bị đo lường đa (Compact DAQ Multifunction System) National Instruments (Mỹ) 11 3.3.2 Q trình thí nghiệm Tiến hành nén mẫu dầm thu thập Tải trọng, chuyển bị, biến dạng bê tông vùng nén, thép vùng kéo load cell, LDVT, strange gauge Hình 3-17 Tiến hành thí nghiệm Hình 3-18 Biểu đồ tải trọng -độ võng cho nhóm dầm 2D12 Thu thập kết thí nghiệm dầm 3.4 Số liệu thu thập cho dầm 2D12-1 thể bảng 3-3 Bảng 3-3 Số liệu thu thập điển hình dầm 2D12-1 Điểm A B C 3.5 Load (KN) 1,13 21,35 49,48 58,52 DẦM 2D12-1 Biến dạng thép Chuyển vị dầm (mm) chịu kéo s 0,037951 0,000016 0,798672 0,000096 6,21878 0,002344 23,982055 0,011328 Biến dạng nén Bê tông c 0,000001 0,000230 0,001737 0,008362 Biểu đồ tải trọng độ võng Biểu đồ quan hệ tải trọng độ võng thể Hình 3-18 đến 3-21 3.6 Nhận xét Quá trình ứng xử dầm chia thành giai đoạn: Giai đoạn đàn hồi chưa có vết nứt (Đoại OA đồ thị) Giai đoạn có vết nứt đến lúc thép đạt giá trị chảy (Đoạn AB) Giai đoạn sau thép chảy dẻo đến phá hoại (Đoạn BC) Hình 3-18 3.7 Tính tốn mơ men tới hạn theo lý thuyết kết thực nghiệm Tính tốn mômen tới hạn Mu lý thuyết sử dụng tham số xác 12 định khối ứng suất bê tông chịu nén quy đổi hình chữ nhật tương đương đề xuất ACI 318-14 (2014), CEB-FIP MC90 (1991), CSA A23.3-04 (2004) NZS 3101-95 (1995), Bảng 3-5 Công thức xác định: M u = f 'c 1 cb ( d s − 0,51 c ) (3-21) Tính tốn mơ men tới hạn Mu thực nghiệm phương pháp học thông thường sơ đồ Hình 3-22 P/2 70 380 P/2 300 380 70 1200 Hình 3-22 Sơ đồ tính tốn mơ men tới hạn dầm Bảng 3-8 Kết phân tích thực nghiệm giá trị tính tốn mơ men tới hạn theo tiêu chuẩn khác DẦM 2D12-1 MTN 11.20 11.48 11.35 2D12-3 14.42 2D14-1 14.86 2D14-2 14.78 2D14-3 17.18 2D16-1 17.54 2D16-2 17.36 2D16-3 Trung bình: 2D12-2 ACI 318 Mu k=(MTN (KN.m) /Mu) 9.98 9.7 9.8 13.1 12.8 13.1 15.6 15.8 15.8 1.12 1.19 1.16 1.08 1.16 1.12 1.10 1.11 1.08 1.12 CEB-FIB MC90 Mu k=(MTN (KN.m) /Mu) 9.76 9.4 9.6 12.7 12.4 12.7 15.0 15.1 15.1 CSA A23.3-04 Mu k=(MTN (KN.m) /Mu) 1.15 1.22 1.18 1.12 1.19 1.15 1.14 1.15 1.12 1.16 9.92 9.6 9.8 13.0 12.7 13.0 15.5 15.6 15.6 1.13 1.20 1.16 1.09 1.17 1.13 1.11 1.12 1.09 1.13 NZS 3101-95 Mu k=(MTN (KN.m) /Mu) 9.91 9.59 9.8 13.0 12.7 13.0 15.4 15.6 15.6 Nhận xét: Mô men tới hạn thực nghiệm theo tiêu chuẩn có chênh lệch lớn, trung bình giá trị thực nghiệm cao từ 12-16% Như ta nhận thấy lý thuyết tính tốn bỏ qua làm việc vùng kéo bê tơng chưa phù hợp thực tế làm việc loại bê tông 3.8 Xây dựng sở lý thuyết tính tốn sức kháng theo thực nghiệm có xét đến vùng chịu kéo bê tông 13 1.13 1.20 1.16 1.09 1.17 1.13 1.11 1.12 1.09 1.13 3.8.1 Xây dựng sở lý thuyết xác định chiều cao vùng tham gia chịu kéo bê tông Xem xét bê tông vùng kéo khối chữ nhật, chiều cao x cường độ chịu kéo ft 0.85f'c 0.003 a=1.c c ft ds x r As.fy b As.fy Hình 3-24 Mơ hình giả thuyết bê tơng làm việc chịu uốn có xét đến vùng chịu kéo Phương tình cân có xét đến vùng chịu kéo bê tông: X = 0,85 f 'c a b = A s f y + x b f t a a x (3-23) a M / = M u = A s f y d s − + x b f t − + 3.8.2 Xây dựng phương trình quan hệ x a Từ giá trị Mu thực nghiệm thay vào hệ phương trình (3-23), phương trình hồi quy chiều cao vùng kéo x xác định theo chiều cao vùng nén a: x = 33, 737 + 0, 325 a 3.8.3 (3-33) Nhận xét Đề xuất phương trình xác định mơ men tới hạn cho loại bê tông chất lượng cao sử dụng nano silic với cường độ thiết kế 70MPa: a a x a M u = As f y ds − + x b f t − + 2 1 2 (3-34) Với: Khối ứng suất bê tông chịu kéo giả thuyết (x.ft) 3.9 Xây dựng đường cong quan hệ mơ men góc xoay 3.9.1 Xây dựng đường quan hệ mơ men góc xoay lý thuyết 14 Tiến hành xây dựng đường quan hệ mơ men góc xoay cho dầm 2D12-1 thông số tiết diện mục 3.8.1 Áp dụng công thức từ (3-6) đến (3-20) 3.9.2 Xác định mô men tới hạn góc xoay theo cơng thức thực nghiệm có xét đến vùng bê tơng chịu kéo Căn công thức xây dựng mục 3.9.1 3.9.2 tính tốn giá trị mơ men góc xoay tương ứng cho dầm bảng 3-12 Bảng 3-12 Bảng tính giá trị góc mơ men góc xoay lý thuyết Dầm Giá trị Mcr.a Mcr.b My MACIu Mftu 2D12-1 M (KN.m) 5.32 5.32 9.64 9.97 11.39 0.24 1.11 1.85 28.18 17.23 (rad/mm)x10-5 2D12-2 M(KN.m) 5.28 5.28 9.34 9.64 11.06 -5 0.24 1.19 1.92 28.18 17.23 (rad/mm)x10 2D12-3 M(KN.m) 5.38 5.38 9.57 9.89 11.30 -5 0.24 1.15 1.87 28.18 17.23 (rad/mm)x10 2D14-1 M(KN.m) 5.41 5.41 12.95 13.35 14.90 0.24 0.89 1.90 20.83 14.07 (rad/mm)x10-5 2D14-2 M(KN.m) 5.35 5.35 12.44 12.80 14.34 0.24 0.96 1.98 20.83 14.07 (rad/mm)x10-5 2D14-3 M(KN.m) 5.39 5.39 12.75 13.13 4.68 0.20 0.92 1.93 20.83 14.07 (rad/mm)x10-5 2D16-1 M(KN.m) 5.46 5.46 15.41 15.88 17.55 0.20 0.78 1.93 16.77 12.02 (rad/mm)x10-5 2D16-2 M(KN.m) 5.70 5.70 15.29 15.75 17.41 0.25 0.83 1.95 16.77 12.00 (rad/mm)x10-5 2D16-3 M(KN.m) 5.45 5.45 15.29 15.75 17.41 0.24 0.79 1.95 16.77 12.02 (rad/mm)x10-5 3.9.3 Giá trị góc xoay thực nghiệm Dựa nguyên lý Bernoulli, tham khảo [92] kết thực nghiệm dầm thu từ cảm biến đo biến dạng gắn thép chịu kéo bê tông chịu nén mặt cắt nhịp Tính tốn góc xoay theo Hình 2-36 15 c kds Trục trung hoà ds s Hình 3-26 Tính tốn góc xoay thực nghiệm Hình 3-27 Biểu đồ quan hệ mô men tới hạn góc xoay dầm 2D12-1 Bảng 3-13 Giá trị mơ men góc xoay thực nghiệm dầm 2D12-1 Điểm Load MTN Biến dạng thép chịu kéo s Biến dạng nén Bê tông c KN KN.m 1.13 0.22 0.000016 0.000001 A 21.35 4.06 0.000096 0.000230 B 49.48 9.40 0.002344 0.001737 C 58.52 11.12 0.011328 0.008362 3.9.4 Biểu đồ góc xoay thực nghiệm lý thuyết Góc xoay thực nghiệm Rad/mm(x10-5) 0.0136 0.2608 3.2650 15.7506 Hình 3-27 Thể biểu đồ quan hệ mơ men tới hạn góc xoay dầm 2D12-1 3.9.5 Tính dẻo dầm nghiên cứu Theo Park Paulay [92] tính dẻo kết cấu thường ký hiệu u định nghĩa tỷ số dẻo theo công thức sau: u = u / y Tính tốn biểu đồ Hình 3-36 Hình 3-36 Quan hệ tỷ số dẻo hàm lượng cốt thép dầm thí nghiệm 16 Tỷ số dẻo bê tông nghiên cứu cao phù hợp với kết cấu chịu tải trọng động 3.9.6 Nhận xét Nhìn chung kết biểu đồ cho thấy đường cong momengóc xoay phương pháp giải tích cải tiến phương pháp thực nghiệm có tương đồng với 3.10 Kết luận chương Xây dựng phương trình xác định mô men tới hạn cải tiến xem xét đến vùng chịu kéo bê tông chất lượng cao sử dụng muội silic nano silic: a a x a M u = As f y d s − + x b f t − + 2 1 2 x.ft: Là khối bê tông chịu kéo giả định Chiều cao vùng kéo x xác định theo chiều cao vùng nén a: x = 33, 737 + 0, 325 a Từ Hình 3-27 đến Hình 3-35 biểu diễn mối quan hệ momen góc xoay tương ứng tiết diện dầm mặt cắt nhịp theo phương pháp giải tích phương pháp đo thực nghiệm Kết biểu đồ cho thấy đường cong momen-góc xoay phương pháp giải tích cải tiến phương pháp thực nghiệm có tương đồng với rõ giai đoạn làm việc tiết diện: giai đoạn đàn hồi trước nứt giai đoạn thép chảy dẻo đến phá hoại Hầu hết mẫu thí nghiệm cho thấy sai lệch điểm nứt điểm giới hạn phương pháp tương đồng, điều thấy độ tin cậy phương pháp hiệu chỉnh mà nghiên cứu đề xuất 17 ỨNG DỤNG BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG CAO MUỘI SILIC-NANO SILIC 4.1 Kết cấu dầm chịu uốn U38m Luận án phân tích khả chịu uốn tiết diện chữ U Hình 4-1, chiều dài 38m, sử dụng 77 tao cáp loại 15,2mm độ chùng nhão thấp Tiến hành tính tốn sức kháng uốn dầm bê tơng khơng NS sử dụng 2%NS có xét đến phần chịu kéo bê tông, kết Bảng 4-6 Bảng 4-6 Bảng kết tính tốn cho dầm U38m Tham số f'c Eb Ed h h2 b'f h'=h+h2 k 1 c a fps Mr U38-C70 70 26752 42299 1400 232,3 2212 1632,3 0,28 0,65 227,87 148,11 1766,69 2,33×1010 U38-C70-2NS 93 50946 50946 1400 232,3 3305,6 1632,3 0,28 0,65 133,49 86,77 1813,78 2,94×1010 Theo kết tính tốn theo tiêu chuẩn thiết kế cầu TCVN118232017, kết cấu dầm sử dụng bê tơng C70-2NS sức kháng uốn kết cấu nhịp tăng lên cao 26%, phù hợp ứng dụng loại bê tông cấu kiện làm việc chịu kéo 4.2 Tính tốn dự báo tuổi thọ kết cấu vùng biển ăn mòn clo 4.2.1 Cơ sở tính tốn thiết kế kết cấu theo độ bền theo tiêu chuẩn TCVN 12041:2017 18 ... Tên đề tài: ? ?Nghiên cứu bê tông chất lượng cao sử dụng muội silic nano silic cho kết cấu cơng trình cầu mơi trường xâm thực” Mục tiêu nghiên cứu Sử dụng vật liệu muội silic nano silic loại vật... cao muội silic- nano silic Chương 4: Ứng dụng bê tông chất lượng cao muội silic- nano silic Kết luận kiến nghị TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG MUỘI SILIC- NANO SILIC 1.1 Tổng quan bê tông chất lượng. .. nghiên cứu bê tông muội silic- nano silic Chương 2: Vật liệu quy hoạch thực nghiệm bê tông chất lượng cao muội silic- nano silic Chương 3: Nghiên cứu kết cấu dầm chịu uốn sử dụng bê tông chất lượng cao