0 BIA BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI TRẦN CÔNG HIỆU PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT NHIỆT BÊ TÔNG KHỐI LỚN TRONG CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG TẠI VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT XÂY D[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI TRẦN CƠNG HIỆU PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT NHIỆT BÊ TƠNG KHỐI LỚN TRONG CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG TẠI VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT XÂY DỰNG Hà Nội – 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI TRẦN CƠNG HIỆU KHĨA: 2020 - 2022 PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT NHIỆT BÊ TƠNG KHỐI LỚN TRONG CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG TẠI VIỆT NAM Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng Mã số: 8.58.02.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ: KỸ THUẬT XÂY DỰNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS DƯƠNG QUANG HÙNG TS NGUYỄN VIỆT PHƯƠNG XÁC NHẬN CỦA CHỦ TỊCH HỒI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN Hà Nội - 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, tháng 10 năm 2022 Tác giả luận văn Trần Công Hiệu LỜI CẢM ƠN Tác giả luận văn xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành TS Dương Quang Hùng TS Nguyễn Việt Phương tận tình giúp đỡ cho nhiều dẫn Khoa học có giá trị thường xuyên động viên, tạo điều kiện, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn nâng cao lực Khoa học tác giả Tác giả xin trân trọng cảm ơn Thầy cô nhà Khoa học ngồi trường quan tâm góp ý làm cho luận văn hoàn thiện Tác giả xin trân trọng cảm ơn Thầy, Cô Giáo, Bộ môn Bê tông cốt thép, Khoa Xây dựng, Khoa Sau Đại học, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi trình nghiên cứu Tác giả luận văn Trần Công Hiệu MỤC LỤC Lời cam đoan Lời cám ơn Mục lục Danh mục ký hiệu chữ viết tắt luận văn Danh mục bảng biểu luận văn Danh mục hình vẽ luận văn MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài luận văn Cấu trúc luận văn NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG KHỐI LỚN VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU 1.1.Bê tông khối lớn .4 1.2.Tính học BTKL 1.2.1.Cường độ kháng nén BTKL 1.2.2.Cường độ kháng kéo BTKL 1.2.3.Modun đàn hồi BTKL 1.2.4.Biến dạng BTKL 1.2.5.Tính học BTKL theo thời gian 1.3.Tình hình xây dựng BTKL Thế Giới Việt Nam 10 1.3.1.Tình hình xây dựng cấu kiện BTKL Thế Giới 10 1.3.2.Tình hình xây dựng cấu kiện BTKL Việt Nam 10 1.4.Tình hình nghiên cứu nhiệt ứng suất nhiệt cấu kiện BTKL 11 1.4.1.Tình hình nghiên cứu nhiệt ứng suất nhiệt BTKL Thế Giới 11 1.4.2.Tình hình nghiên cứu nhiệt ứng suất nhiệt BTKL Việt Nam 11 1.5.Vấn đề nứt nhiệt cấu kiện BTKL 12 1.6.Vấn đề cần nghiên cứu đặt luận văn 13 1.7.Nhận xét 13 CHƯƠNG 2: NHIỆT VÀ KHỐNG CHẾ ỨNG SUẤT NHIỆT TRONG CẤU KIỆN BÊ TÔNG KHỐI LỚN 14 2.1.Đặt vấn đề 14 2.2.Nguồn phát sinh nhiệt BTKL 14 2.3.Vấn đề trao đổi nhiệt BTKL 16 2.3.1.Trao đổi nhiệt dẫn nhiệt 16 2.3.2.Trao đổi nhiệt đối lưu 18 2.3.3 Trao đổi nhiệt xạ 19 2.4.Cơ chế nứt nhiệt BTKL 19 2.4.1 Nứt bề mặt 20 2.4.2 Nứt xuyên 21 2.5.Yêu cầu khống chế nhiệt cho cấu kiện BTKL 22 2.5.1.Chênh lệch nhiệt độ 22 2.5.2.Thực tế khống chế chênh lệch nhiệt độ 24 2.6.Phương pháp giải toán nhiệt 25 2.6.1 Các phương pháp giải toán nhiệt 25 2.6.2 Cơ sở tính tốn nhiệt ứng suất nhiệt theo phương pháp PTHH 29 2.7.Vật liệu giảm phát sinh nhiệt BTKL 38 2.7.1 Tro bay 38 2.7.2 Xỉ lò cao 40 2.8 Nhận xét 41 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT NHIỆT TRONG CẤU KIỆN BTKL THEO PHƯƠNG PHÁP PTHH VÀ ỨNG DỤNG TRONG PHẦN MỀN MIDAS…………………………………………………………………………42 3.1.Đặt vấn đề 42 3.2.Tính tốn nhiệt thủy hóa vật liệu chất kết dính BTKL 42 3.3.Tính tốn nhiệt ứng suất nhiệt cấu kiện BTKL q trình thi cơng phần mền Midas 43 3.3.1Giới thiệu phần mền Midas 43 3.3.2Công phân tích nhiệt phần mền Midas 44 3.3.3Cơ sở xây dựng tốn tính nhiệt ứng suất nhiệt BTKL 44 3.3.4Xây dựng tốn tính nhiệt ứng suất nhiệt cấu kiện BTKL 44 3.3.5Cở sở lý thuyết tạo bê tông không co ngot 45 3.3.6Cơ sở lý thuyết tạo chế chậm thoát nước 46 3.3.7Giảm nhiệt thủy hóa lịng khối đổ 47 3.3.8Bảo ôn nhiệt độ giữ cho nước chậm thoát ngồi 47 3.4.Kiểm nghiệm tính tốn nhiệt cho cấu kiện đài móng BTKL dự án CT07 Ecopark Văn Giang Hưng Yên 48 3.4.1Giới thiệu cơng trình 48 3.4.2 Mơ hình kết phân tích nhiệt độ ứng suất nhiệt BTKL ….48 3.4.3Kiểm tra chênh lệch nhiệt độ cấu kiện BTKL 62 3.4.4Kiểm tra chênh lệch nhiệt độ vùng nhiệt 63 3.4.5Kiểm tra chênh lệch nhiệt độ vùng nhiệt 64 3.4.6Qui trình kiểm sốt nhiệt BTKL sau đổ 64 3.4.7Chuẩn bị đầu đo nhiệt thiết bị, dụng cụ 64 3.4.8Qui trình đo nhiệt trường 66 3.4.9Các bước tiến hành đo 67 3.4.10 Kiểm tra nhiệt độ trường 68 3.5 Kiểm nghiệm tính tốn nhiệt cho cấu kiện dầm chuyển BTKL dự án hộ công viên Vịnh Đảo - Haven park Residences (CT-05A) phương pháp bảo ôn cấu kiện 69 3.5.1Giới thiệu cơng trình 69 3.5.2Thông số khối đổ tính tốn 69 3.5.3Các thông số đưa vào phần mền tính tốn 69 3.5.4Kết phân tích 70 3.5.5Kiểm tra chênh lệch nhiệt độ vùng nhiệt 72 3.5.6Kiểm tra chênh lệch nhiệt độ vùng nhiệt 73 3.5.7Kiểm tra chênh lệch nhiệt độ vùng nhiệt 73 3.5.8Kiểm tra ứng suất khả chịu kéo bê tông với ứng suất nhiệt… 74 3.6 Kiểm nghiệm tính tốn nhiệt cho cấu kiện đài móng BTKL dự án SamSung R&D Centrer Hà Nội 76 3.6.1Giới thiệu cơng trình 76 3.6.2Mơ hình kết phân tích nhiệt độ ứng suất nhiệt 76 3.6.3Kết phân tích 82 3.6.4Kiểm tra chênh lệch nhiệt độ 87 3.6.5Kiểm tra chênh lệch nhiệt độ tâm khối đổ vùng biên 88 3.7.Nhận xét 88 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90 * Kết luận 90 * Kiến nghị 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN Ký hiệu ACI ASTM Đại lượng American Concrete Institute (Viện bê tông Hoa Kỳ) American Society for Testing and Materials (Hội Thí nghiệm vật liệu Hoa Kỳ) BTKL Bê tông khối lớn CX Ký hiệu tổng hàm lượng khống C3A+C3S có xi măng CIRIA Construction Industry Research and Information Association (Hiệp hội Nghiên cứu Thông tin công nghiệp xây dựng) CKD Chất kết dính CVC Bê tơng truyền thống F Ký hiệu hàm lượng trộn phụ gia khống có chất kết dính GUI Graphical User Interface (Giao diện người dùng đồ họa) ICOLD International Commission on Large Dams (Hội cấu kiện lớn giới) N/CKD Tỉ lệ nước chất kết dính N/XM Tỉ lệ nước xi măng PGK Phụ gia khoáng DANH MỤC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN Bảng số Nội dung Trang Nhiệt thủy hóa thành phần khống có XM Bảng 2.1 (J/g) 15 Bảng 2.2 Tỉ lệ thành phần khống có XM thơng thường (%) 15 Bảng 3.1 Thông số thiết kế cấp phối cho cấu kiện đài móng 49 Bảng 3.2 Thơng số thiết kế cấp phối cho cấu kiện đài móng 53 Bảng 3.3 Thông số thiết kế cấp phối cho cấu kiện đài móng 58 Bảng 3.4 Thơng số thiết kế cấp phối cho cấu kiện dầm chuyển 69 Bảng 3.5 Thông số thiết kế cấp phối cho cấu kiện đài móng 76 DANH MỤC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN Hình số Hình 2.1 Nội dung Ứng suất nhiệt bề mặt khối bê tông Trang 20 Biến dạng nhiệt độ & ứng suất kiềm chế Hình 2.2 khối bê tơng 21 Hình 2.3 Chênh lệch nhiệt độ ngồi khối cấu kiện 23 Hình 2.4 Các phương pháp để giải tốn nhiệt 25 Hình 2.5 Phần tử phẳng sử dụng tính tốn nhiệt 29 Hình 2.6 Phần tử chuyển vị nút phần tử tứ giác tam giác 34 Hình 2.7 Tro bay bụi khí thải dạng hạt mịn 39 Hình 2.8 Tro bay dạng bột mịn 39 Hình 3.1 Hình 3.2 Sơ đồ phân tích khối tính tốn nhiệt ứng suất nhiệt cấu kiện BTKL 45 Nước bay làm bê tơng bị co ngót 46 Việc giữ cho nước không bay giai đoạn phát Hình 3.3 triển mầm tinh thể bê tơng khơng bị co ngót 46 Hình 3.4 Cấu trúc mầm tinh thể bê tơng 46 Hình 3.5 Mơ hình phân tích 49 Hình 3.6 Nhiệt độ bề mặt sau 40h đổ bê tơng 51 Hình 3.7 Mặt cắt nhiệt qua tâm khối đổ sau 40 đổ bê tơng 51 Hình 3.8 Biểu đồ biến thiên nhiệt độ theo thời gian tâm biên cấu kiện Hình 3.9 52 Biểu đồ biến thiên ứng suất theo thời gian biên cấu kiện 52 Hình 3.10 Biểu đồ biến thiên ứng suất theo thời gian tâm cấu kiện 53 Hình 3.11 Nhiệt độ bề mặt sau 50h đổ bê tơng 55 Hình 3.12 Mặt cắt nhiệt qua tâm khối đổ sau 50 đổ bê tông 55 Biểu đồ biến thiên nhiệt độ theo thời gian tâm biên Hình 3.13 cấu kiện 56 Biểu đồ biến thiên ứng suất theo thời gian biên cấu Hình 3.14 kiện 57 Hình 3.15 Biểu đồ biến thiên ứng suất theo thời gian tâm cấu kiện 57 Hình 3.16 Nhiệt độ bề mặt sau 50h đổ bê tơng 59 Hình 3.17 Mặt cắt nhiệt qua tâm khối đổ sau 50 đổ bê tơng 60 Hình 3.18 Biểu đồ biến thiên nhiệt độ theo thời gian tâm biên cấu kiện 60 Hình 3.19 Biểu đồ biến thiên ứng suất theo thời gian biên cấu kiện 61 Hình 3.20 Biểu đồ biến thiên ứng suất theo thời gian tâm cấu kiện 62 Hình 3.21 Biểu đồ vùng nhiệt cấu kiện 63 Hình 3.22 Chi tiết đầu đo nhiệt 65 Hình 3.23 Sơ đồ bố trí dầm đo nhiệt mặt 65 Hình 3.24 Mặt bố trí điểm đo nhiệt độ dầm 66 Hình 3.25 Sơ đồ bố trí đầu đo nhiệt điểm đo 66 Hình 3.26 Biểu đồ vùng nhiệt cấu kiện theo tính tốn kiểm tra trường 70 Hình 3.27 Ứng suất biên cấu kiện theo tính tốn kiêm tra trường 71 Hình 3.28 Ứng suất lõi cấu kiện theo tính tốn kiểm tra trường 71 Hình 3.29 Nhiệt độ bề mặt sau 50h đổ bê tơng 74 Hình 3.30 Mặt cắt nhiệt qua tâm khối đổ sau 50h 75 Hình 3.31 Mặt cắt nhiệt 75 Hình 3.32 Biểu đồ biến thiên nhiệt độ theo thời gian vùng nhiệt 76 Hình 3.33 Ứng suất biên khả chịu kéo bê tơng nhiệt gây 78 Hình 3.34 Ứng suất tâm khả chịu kéo bê tơng nhiệt gây 79 Hình 3.35 Nhiệt độ bề mặt sau 410 đổ bê tông khối thứ 1, lúc lớp đổ 50 84 Hình 3.36 Mặt cắt nhiệt qua tâm khối đổ sau 410 đổ bê tông khối thứ 1, lúc lớp đổ 50 84 Hình 3.37 Nhiệt độ bề mặt sau 770h đổ bê tông lớp thứ 1, lúc lớp đổ 410 lớp đổ 50 84 Hình 3.38 Mặt cắt nhiệt qua tâm khối đổ sau 770h đổ bê tông lớp thứ 1, lúc lớp đổ 410 lớp đổ 50 85 Hình 3.39 Biểu đồ biến thiên nhiệt độ theo thời gian tâm biên lớp đổ 85 Hình 3.40 Biểu đồ biến thiên nhiệt độ theo thời gian tâm biên khối đổ 86 Hình 3.41 Biểu đồ biến thiên nhiệt độ theo thời gian tâm biên khối đổ 86 Hình 3.42 Sự phát triển cường độ bê tơng 87 Hình 3.43 Biểu đồ biến thiên ứng suất theo thời gian biên cấu kiện 87 Hình 3.44 Biểu đồ biến thiên ứng suất theo thời gian tâm cấu kiện 88 Hình 3.45 Mặt cắt biến thiên ứng suất theo thời gian tâm cấu kiện 89 MỞ ĐẦU * Lý chọn đề tài Hiện q trình thị hố ngày tăng cao Các dự án cao tầng ngày phát triển Các cấu kiện Bê tông khối lớn (BTKL) thiết kế thi công ngày nhiều Tuy nhiên ảnh hưởng nhiệt độ BTKL gây nứt cho cấu kiện cần nghiên cứu tiếp để chọn giải pháp tốt, tiết kiệm tầm kiểm sốt Việc phân tích trường nhiệt độ ứng suất kết cấu bê tơng khối lớn có ý nghĩa vơ quan trọng, nhằm mục đích kiểm sốt nứt khối bê tông Tuy nhiên phân bố thường phức tạp, đặc biệt với kết cấu có khối tích lớn đài móng nhà siêu cao tầng, dầm chuyển, sàn chuyển…do số lượng phần tử nhiều khó khăn tính tốn điều kiện biên Đề tài nhằm phân tích qui trình lập giải tốn phân tích trường nhiệt độ ứng suất BTKL phương pháp phần tử hữu hạn Từ kết phân tích dự đốn qui luật mức độ phát triển trường nhiệt độ ứng suất khối bê tông thời gian đầu đóng rắn, từ đưa giải pháp thi cơng phù hợp nhằm kiểm sốt nứt nhiệt thủy hóa xi măng kết cấu BTKL Tuy nhiên việc khống chế phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhiệt độ môi trường, cung ứng vật liệu, cơng nghệ thi cơng mang tính chất đặc thù địa phương Đề tài “Phân tích ứng suất nhiệt bê tơng khối lớn cơng trình xây dựng Việt nam” vấn đề cần thiết xúc, đề tài mang tính thời có ý nghĩa thực tiễn cao Các kết nghiên cứu đề tài sở để áp dụng thiết kế, thi công cấu kiện BTKL an toàn kinh tế, phù hợp với điều kiện Việt Nam * Mục đích nghiên cứu Xác định trình phát triển nhiệt độ, trường ứng suất nhiệt cấu kiện BTKL dựa điều kiện ban đầu điều kiện biên Đề xuất việc lựa chọn hàm lượng thành phần cấp phối vật liệu CKD, để phân tích ứng suất nhiệt trong mơ hình phân tích để đề giải pháp giảm nhiệt để khống chế vết nứt ứng suất nhiệt q trình thi cơng cấu kiện BTKL phù hợp với vùng miền Việt Nam * Đối tượng Phạm vi nghiên cứu Cấu kiện BTKL xây dựng Việt Nam Nghiên cứu phân tích ứng suất nhiệt BTKL từ loại bê tơng nặng thông thường với phương án khác để đánh giá hiệu kiểm soát chất lượng cho cấu kiện BTKL sử dụng cơng trình xây dựng Việt Nam Ảnh hưởng số nhân tố vật liệu, thi công điều kiện tự nhiên đến ứng suất nhiệt BTKL cơng trình xây dựng Việt Nam * Phương pháp nghiên cứu Phương pháp lý thuyết Trên sở phân tích lý thuyết truyền nhiệt, lý thuyết đàn hồi nhiệt cơng trình bê tơng phương pháp tính để lựa chọn phương pháp giải tốn nhiệt đạt độ xác u cầu Phương pháp mơ hình tốn Sử dụng mơ hình toán để đánh giá xu mức độ ảnh hưởng yếu tố đến ứng suất nhiệt BTKL thông qua giả thiết kịch đầu vào * Nội dung nghiên cứu Phân tích ứng suất nhiệt bê tông khối lớn ảnh hưởng thành phần cấp phối vật liêu bê tông làm thay đổi ứng suất nhiệt Từ đề xuất cấp phối vật liệu bê tơng khối lớn để kiểm sốt không chế ứng suất nhiệt bê tông khối lớn Xây dựng toán xác định trường nhiệt độ, trường ứng suất nhiệt phần mềm MIDAD có xét đến nhân tố ảnh hưởng Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố nhiệt độ độ ẩm mơi trường, hàm lượng khống XM, nhiệt độ đổ bê tông, hàm lượng PGK đến ứng suất nhiệt BTKL Kiến nghị giải pháp giảm ứng suất nhiệt BTKL phù hợp với khu vực đặc thù Việt Nam Ứng dụng kết nghiên cứu luận văn áp dụng thử vào cho cấu kiến dầm chuyển, đài móng BTKL dự án Sam Sung - Hà Nội, dự án Haven Park Residences -Văn Giang Hưng Yên * Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài luận văn Ý nghĩa khoa học Làm rõ yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến trình phát triển nhiệt gây ứng suất nhiệt q trình thi cơng BTKL Phân tích kiểm soát ứng suất nhiệt với phương án thiết kế cấp phối vật liệu để kiếm soát nhiệt q trính thi cơng Ý nghĩa thực tiễn Cơng nghệ BTKL áp dụng dự án lớn Việt Nam Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, Hưng n, Bắc Ninh, Hải Phịng, v.v… Tuy nhiên việc nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng yếu tố đến ứng suất nhiệt BTKL chưa thực hồn thiện có hệ thống Kết nghiên cứu luận văn khẳng định tác dụng lựa chọn cấp phối, loại XM bảo ôn cấu kiện biện pháp hữu hiệu để khống chế nhiệt độ giảm ứng suất nhiệt sinh trình thi cơng BTKL * Cấu trúc luận văn Luận văn bao gồm: Phần mở đầu Chương, Kết luận kiến nghị; 35 tài liệu tham khảo THƠNG BÁO Để xem phần văn tài liệu này, vui lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Địa chỉ: T.1 – Nhà E – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội website: http://thuviendhkt.net Email: thuvien@hau.edu.vn TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN Lưu ý: Tất tài liệu trôi mạng (không phải trang web thức Trung tâm Thơng tin Thư viện – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội) tài liệu vi phạm quyền Nhà trường khơng thu tiền, khơng phát hành có thu tiền tài liệu mạng internet