Nghiên cứu đặc tính cơ lý của bê tông cốt sợi và ứng dụng trong xây dựng cầu đường luận văn thạc sỹ cầu hầm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI MAI HỒNG ANH NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG CỐT SỢI VÀ ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI -2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI MAI HỒNG ANH NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH CƠ LÝ CỦA BÊ TƠNG CỐT SỢI VÀ ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG Chuyên ngành: Xây dựng cầu hầm Mã số: 60.58.25 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Ngọc Long HÀ NỘI - 2014 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập, nghiên cứu, với giúp đỡ thầy, cô Trường Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội, tơi hồn thành luận án Thạc sỹ Kỹ thuật “Nghiên cứu đặc tính lý Bêtơng cốt sợi thép ứng dụng xây dựng cầu đường” Với tình cảm chân thành, tác giả xin bày tỏ lịng cám ơn đến Ban giám hiệu, Phòng đào tạo sau đại học, Khoa Cầu hầm - Trường đại học Giao thông vận tải Hà Nội, cán quản lý tồn thể q thầy tham gia giảng dạy lớp Cao học Xây dựng Cầu hầm K20-1 tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện cho tơi q trình học tập hồn thành luận án này; Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến PGS.TS Nguyễn Ngọc Long tận tình giúp đỡ, hướng dẫn nghiên cứu đề tài, sửa chữa, hiệu chỉnh hoàn thiện luận văn Hà Nội, ngày 12 tháng năm 2014 Học viên Mai Hoàng Anh Học viên: Mai Hoàng Anh Lớp: CH Cầu hầm - K20.1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật MỤC LỤC Lời cảm ơn Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU BÊ TÔNG CỐT SỢI VÀ BÊ TÔNG CỐT SỢI THÉP 1.1 Vật liệu bê tông cốt sợi bê tông cốt sợi thép: 1.1.1 Lịch sử phát triển: 1.1.2 Các loại bê tông cốt sợi, cốt sợi thép: 1.1.3 Các loại sợi bê tông cốt sợi: 1.2 Đặc điểm bê tông cốt sợi: 13 1.2.1 Mơ hình tương tác sợi vật liệu nền: 13 1.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng cốt sợi đến đặt trưng bê tơng: 23 1.2.3 Nghiên cứu đặt tính bê tông cốt sợi: 24 1.3 Khả ứng dụng bê tông cốt sợi 38 1.3.1 Các ứng dụng bê tông cốt sợi cốt sợi thép 38 1.3.2 Triển vọng ứng dụng bê tông cốt sợi Việt Nam 43 1.4 Kết luận chương 43 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN VẬT LIỆU BÊ TÔNG CỐT SỢI VÀ BÊ TÔNG CỐT SỢI THÉP 45 2.1 Các nguyên tắc xây dựng thành phần vật liệu 45 2.2 Xác định thành phần vật liệu (bê tông, bê tông cường độ cao) cốt sợi: 46 2.2.1 Nghiên cứu phương pháp thiết kế thành phần bê tông 46 2.2.2 Thiết kế thành phần bê tơng cường độ cao có gia cốt sợi thép 68 Học viên: Mai Hoàng Anh Lớp: CH Cầu hầm - K20.1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 2.2.3 Thử nghiệm xác định đặt tính học vật liệu bê tông cốt sợi thép: 76 2.3 Kết luận chương 82 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ỨNG DỤNG VẬT LIỆU BÊ TÔNG CỐT SỢI TRONG KẾT CẤU DẦM BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO CỐT SỢI 84 3.1 Khái niệm ứng dụng vật liệu bê tông cốt sợi dầm bê tông: 84 3.2 Xây dựng mô hình thí nghiệm ứng xử uốn dầm bê tơng cốt sợi: 85 3.2.1 Mô tả chọn mẫu thí nghiệm mẫu thử: 85 3.2.2 Thí nghiệm uốn phịng thí nghiệm: 90 3.2.3 Đánh giá kết thí nghiệm: 93 3.3 Phân tích đánh giá trạng thái, đặc tính dầm ứng dụng vật liệu bê tông cốt sợi 93 3.3.1 Phân tích trạng thái phá hủy: 93 3.3.2 Cường đô chiu kéo uốn: 95 3.3.3 Q trình nứt mơ men nứt 96 3.4 Nghiên cứu ứng dụng bê tông cốt sợi thép khu vực chịu lực cục 97 3.4.1 Phân tích khu vực chịu lực cục bộ: 97 3.4.2 Thiết kế vùng neo theo 22TCN272-05: 99 3.4.3 Thiết kế tính tốn vùng neo gia cường bê tơng cường độ cao cốt sợi thép 103 3.5 Kết luận chương 121 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 122 TÀI LIỆU THAM KHẢO 125 Học viên: Mai Hoàng Anh Lớp: CH Cầu hầm - K20.1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ BTCT : Bê tông cốt thép BTCST : Bê tông cốt sợi thép BTCĐCCST : Bê tông cường độ cao cốt sợi thép TCN : Tiêu chuẩn ngành TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN : Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam VLXD : Vật liệu xây dựng GTVT : Giao thông vận tải AASHTO : American Association of State Highway and Transportation officials (Hiệp hội viên chức đường vận tải Mỹ) AASHO : American Association of State Highway officials (Hiệp hội viên chức đường Mỹ) ACI : American Society for Testing and Materials (Hội thí nghiệm vật liệu Mỹ) CEB : Comite Europeen du Béton (ủy ban Bê tông châu Âu) FIP : Federation Internationale de la Precontraninte (Hiệp hội quốc tế dự ứng lực) JSCE : Japan Society of Civil Engineers (Hội Kỹ sư Xây dựng Nhật Bản) RILEM : International Union of Laboratories and Experts in ConstructionMaterials, Systems and Structures (Hiệp hội quốc tế phịng thí nghiệm chun gia vật liệu xây dựng, hệ thống kết cấu) DIN : Deutsches Institut fỹr Normung (Viện tiêu chuẩn Đức) Học viên: Mai Hoàng Anh Lớp: CH Cầu hầm - K20.1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật HPC : High Performance Concrete (bê tông chất lượng cao) CMOD : Biến dạng độ mở rộng vết nứt danh định PGSD : Phụ gia siêu dẻo CKD : Chất kết dính SD : Phụ gia siêu dẻo MS : Muội silic WRA : Phụ gia giảm nước HRWR : Phụ gia giảm nước cao N/X : Nước/xi măng N/CKD : Nước/Chất kết dính L/df : Chiều dài sợi thép/đường kính sợi thép Đ/C : đá/cát Học viên: Mai Hoàng Anh Lớp: CH Cầu hầm - K20.1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng Trang Bảng 1.1: Thuộc tính loại sợi khác 11 Bảng 1.2: Liệt kể kích thước hình học chất lượng vật liệu loại sợi thép 12 Bảng 2.1 Độ sụt hỗn hợp bê tông 48 Bảng 2.2: Lượng nước trung bình (lít) cho 1m3 bêtông 49 Bảng 2.3 Độ sụt đề nghị cho loại kết cấu công trình khác 53 Bảng 2.4 Quan hệ cường độ nén bêtông tỷ lệ N/X 56 Bảng 2.5 Thể tích cốt liệu đơn vị thể tích bêtơng 57 Bảng 2.6 Bảng xác định theo Dmax theo đặc tính bê tơng 59 Bảng 2.7 Bảng xác định Dmax theo chiều dầy tối thiểu lớp bảo vệ (Cmin) 59 Bảng 2.8 Giá trị hệ số cốt liệu G 60 Bảng 2.9 Giá trị hệ số độ chặt c 60 Bảng 2.10 Cỡ hạt lớn Dmax 65 Bảng 2.11: Lượng nước trộn dự kiến 1m3 bêtơng dùng cát có độ rỗng 35% chứa đựng phụ gia siêu dẻo 65 Bảng 2.12: Tỷ lệ nước/ chất dính kết bêtông pha PGSD 66 Bảng 2.13 Hàm lượng tro bay khuyến nghị bêtông 66 Bảng 2.14: Hàm lượng đá đầm chặt Vđc 67 Bảng 2.15 Giá trị tối đa N/CDK khuyên dùng bê tông cường độ cao cốt sợi thép sản xuất có chất giảm nước cao (HRWR) 74 Bảng 2.16 Tỷ lệ thành phần cốt liệu chế tạo bê tông cường độ cao cốt sợi thép 70MPa 78 Bảng 2.17 Kết đo độ sụt 79 Bảng 2.18 Cường độ nén bê tông ngày 79 Bảng 2.19 Cường độ nén bê tông ngày 80 Học viên: Mai Hoàng Anh Lớp: CH Cầu hầm - K20.1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Bảng 2.20 Cường độ nén bê tông 28 ngày 80 Bảng 2.21 Kết đo mô đun đàn hồi 82 Bảng 3.1 Thành phần bê tông cường độ cao cốt sợi thép 86 Bảng 3.2 Ký hiệu mẫu thí nghiệm 91 Bảng 3.3 Quan hệ tải trọng độ võng 91 Bảng 3.4 Giá trị tải trọng (F, kN) cường độ chịu kéo uốn f (N/mm2) ứng với giá trị độ mở rộng vết nứt đặc trưng 95 Bảng 3.5 Mô men ứng với giá trị độ võng đặc trưng 97 Học viên: Mai Hoàng Anh Lớp: CH Cầu hầm - K20.1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình Trang Hình 1.1 Mơ hình kéo tuột sợi bề mặt liên kết sợi vật liệu bê tông cốt sợi 15 Hình 1.2: Mặt phân cách vật liệu - sợi vật liệu chưa nứt 16 Hình 1.3: Mô tả sợi vật liệu nền-biến dạng ứng suất xung quanh sợi 17 Hình 1.4: Sự phân bố sợi bê tông 18 Hình 1.5: Sơ đồ biểu diễn ứng suất trượt - chuyển vị Sự chuyển đổi ứng suất đàn hồi sang ứng suất trượt ma sát 20 Hình 1.6 Phân bố ứng suất trượt mặt phân cách dọc theo giao điểm vết nứt với sợi sau nứt 22 Hình 1.7 Hình dạng sợi bị bám dính phần ứng suất trượt mặt phân cách 23 Hình 1.8 Sự định hướng sợi 28 Hình 1.9 Thi cơng đường sân bay Bỉ 39 Hình 1.10 Mặt đường bến cảng (Tây Ban Nha) 39 Hình 1.11 Hầm đường sắt (Anh) 40 Hình 1.12 Nền nhà kho (Pháp) 40 Hình 1.13 Hệ thống thoát nước (Đức) 41 Hình 1.14 Nền nhà kho (Anh) 41 Hình 1.15 Thi công đường sắt (Đức) 42 Hình 1.16 Bản đường sắt 42 Hình 3.1 Mơ hình kéo kéo uốn 87 Hình 3.2 Mơ hình thí nghiệm theo DIN 1045 (Đức) 89 Hình 3.3 Mơ hình thí nghiệm theo RILEM TC162TDF 89 Hình 3.4 Quan hệ tải trọng độ võng ngày 92 Học viên: Mai Hoàng Anh Lớp: CH Cầu hầm - K20.1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 113 f’c), trường hợp mà yêu cầu độ an tồn lớn bê tơng bị nứt mở rộng giới hạn tác động khác thi phải lấy giới hạn 0.6 (f’c) Trong f’c cường độ bê tơng tuổi 28 ngày,  hệ số sức kháng lấy theo phần 5.5.4.2.1 quy trình Trong quy trình hành 22TCN272-05, có cơng thức dẫn thiết kế ứng suất nén, vị trí giá trị lực kéo khu vực neo, lực kéo mép ụ neo phần 5.10.9.6 “Các phân tích ứng suất thiết kế gần đúng” Trong đó, lực nở vùng neo Tburst vị trí lực nở dburst tính sau: Tburst = 0.25 Pu (1-a/h) + 0.5(Pu sin) (3.15) dburst = 0.5 (h-2e) + esin (3.16) đó: Pu : lực kéo cáp DƯL; a : kích thước ngang ụ neo; e : độ lệch tâm neo; h : kích thước dọc ụ neo;  : góc nghiêng bó cáp so với lực dọc trục cáp DƯL Tuy nhiên, quy trình với cơng thức Tburst chưa xét đến ảnh hưởng cốt sợi môi trường ứng suất-biến dạng vùng neo Năm 2008, ông Kamal Tawfiq Brenda Robinson nghiên cứu đưa cơng thức tính Tburst xét đến hàm lượng cốt thép khu vực vùng neo sau: Tburst = 0.23 P [1-1.1 l(a/h)-0.15(F%)+0.15(a/h)(F%)] (3.17) với F: hàm lượng cốt sợi thép thể tích bê tơng Trong q trình căng kéo cáp DƯL, xuất ứng suất kéo lớn Học viên: Mai Hoàng Anh Lớp: CH Cầu hầm - K20.1 114 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật khu vực lân cận vùng neo Phương pháp tính tốn cốt thép thường dựa ứng suất kéo vùng neo thể công thức As=Tburst/fs với fs cường độ giới hạn cốt thép thường As diện tích cốt thép thường So sánh cơng thức tính Tburst AASHTO 22TCN272-05, cơng thức số (3.17) có giá trị nhỏ từ 16% đến 18%, xét đến làm việc cốt sợi kết cấu bê tơng với hàm lượng 0.5% Cịn với hàm lượng cốt sợi thép khoảng 3% Tburst nhỏ 23% Những kết thực nghiệm chứng tỏ chênh lệch phù hợp Dưới trình bày cụ thể tính tốn vùng neo càu dầm hộp BTCT DƯL với trường hơp khơng có xét đến hàm lượng cốt sợi thép Tính tốn thiết kế neo: 0.7 pu Ap = 1302 x 1184 Stt = 1542089 N s pu 0.7 pu mm2 Mpa Mpa Loại cáp 12 sợi l2.7mm 1184.4 1860 1302 12 sợi l5.2mm 1680.0 1860 1302 sợi 28.6mm 532.4 1800 1260 Ký hiệu: e : Độ lệch tâm cáp DƯL so với tim đáy (mm) C : Chiều đài khối neo (mm) R : Bán kính uốn cáp DƯL (mm)  : Góc uốn cáp DƯL (độ) T1 : Lực cắt vùng neo theo phương z (kN) T2 : Lực cắt vùng neo theo phương y (kN) T3 : Lực cắt vùng neo phần tiếp giáp khối neo đáy (kN) Học viên: Mai Hoàng Anh Lớp: CH Cầu hầm - K20.1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật T4 115 : Lực cắt đáy dầm gây lực căng cáp phía trước khối neo (kN) T5 : Lực cắt đáy dầm gây mô men tạo căng cáp (kN) T6 : Lực cắt vùng neo tai cuối khối neo (kN) a, b : Kích thước khối neo (mm) a', b' : Kích thước neo (mm) f : Ứng suất nén trung bình đáy sườn dầm (phía trước đầu neo) (N/mm2) f’c : Cường độ nén tính tốn theo 28 ngày tuổi vùng neo (Mpa)  : Hệ số sức kháng vùng neo Hình 3.13: Bố trí cốt thép vùng neo (khơng sử dụng cốt sợi thép) Học viên: Mai Hoàng Anh Lớp: CH Cầu hầm - K20.1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 116 Hình 3.14: Bố trí cốt thép vùng neo (sử dụng cốt sợi thép 5%) Học viên: Mai Hoàng Anh Lớp: CH Cầu hầm - K20.1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 117 Lực căng kéo cáp DƯL (KN) P N Độ lệch tâm cáp DƯL e mm 270 Chiều dài khối neo C mm 2662 Chiều cao khối neo H mm 350 Khoảng cách từ tim neo đến mép h mm 150 Cường độ vùng neo (thời điểm cắt) fc Mpa 36 Góc uốn cáp DƯL  deg 10 Bán kính uốn cáp DƯL R mm 8000 Chiều dày đáy sườn dầm t ram 240 Kích thước khối neo a mm 350 b mm 300 bl mm 540 b2 mm 300 d mm 240 b' mm 240 Ứng suất nén đáy sườn dầm (phía trước đầu neo) f N/mm2 1.03 Diện tích vùng neo A mm2 177000 Mô đun kháng uốn khối neo z mm3 17405000 Kích thước ụ neo 1542089 Loại cốt thép SD345 Ứng suất kháng kéo cốt thép t N/mm2 180 Kiểm tra lực ép cục vùng neo Sức kháng ép mặt tính tốn cục vùng neo Hệ số sức kháng vùng neo (Pr = cp fn Ab) 0.8  fn = 2,25 fc; 0.7 f’c sqrt(Al/A2) Mpa 34.024 Diện tích neo AI mm2 57600 Diện tích vùng neo cục A2 mm2 105000 Mpa 1567821 Pr = fn A b Kiểm tra (Pr > P) Học viên: Mai Hoàng Anh OK Lớp: CH Cầu hầm - K20.1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 118 Lực cắt đầu neo tính tốn theo phương ngang T1 = 0.25 Pu (1-d/a) (N) 121164 Diện tích cốt thép tính tốn Đường kính cốt thép Dia Số lượng cốt thép Diện tích cốt thép thiết kế mm2 673 ram 16 nos mm2 804 144765 Lực cắt đầu neo thiết kế T1 = t At Kiểm tra cốt thép chịu cắt đầu neo T1 < [T1] OK Lực cắt đầu neo tính tốn T2 = 0.25 Pu (1-b'/b) (N) 77104 Lực cắt tính tốn phần tiếp giáp ụ neo T3 = 0.1 Pu (N) 154209 Tổng lực cắt tính tốn đầu neo theo phương đứng (T2 + T3) (N) 231313 Diện tích cốt thép tính tốn mm2 1285 ram 16 Số lượng cốt thép nos Số lưới cốt thép nos Đường kính cốt thép Diện tích cốt thép thiết kế Dia mm2 1608 Chiều dài tối thiểu cốt thép F2 mm 175 Khoảng cách lưới cổt thép F2 @ 100 Số lượng tối thiểu lưới thép đai F2 n Sổ lượng bố trí lưới F2 n Kiểm tra sổ lượng lưới cốt thép OK 289529 Lực cắt đầu neo thiết kế [T2+T3] = t [At] Kiểm tra cốt thép chịu cắt đầu neo T2+T3 < [T2+T3] OK Lực cắt tính tốn giáp ụ neo T4 = 0.5 Pu - sf (b*t) (N) 696884 Lực cắt mô men lệch tâm căng kéo cáp T5 154209 Ứng suất mép khối neo N/mm2 26.4 Ứng suất tim cùa khối neo N/mm2 14.7 ứng suất thớ khối neo N/mm2 3.0 ứng suất thớ đáy N/mm2 -13.1 Học viên: Mai Hoàng Anh Lớp: CH Cầu hầm - K20.1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 119 Chiều cao vùng chịu nén 195.5 Lực cắt tính tốn N 383695 Lực cắt tổng cộng (T4 + T5) N 1080580 Diện tích cốt thép tính tốn Đường kính cốt thép Dia Số lượng cốt thép Diện tích cốt thép thiết kế mm2 6003 mm 25 nos 14 mm2 6872 1237002 Lực cắt đầu neo thiết kế [T4+T5] = t [At] Kiểm tra cốt thép chịu cắt đầu neo T4+T5 < [T4+T5] OK N Lực cắt cáp cong gây T6 Diện tích cốt thép tính tốn - 267781 mm2 1488 mm 16 Số lượng cốt thép nos Số lưới cốt thép nos Đường kính cốt thép Dia Diện tích cốt thép thiết kế mm2 Lực cắt cáp cong thiết kế 1608 289529 [T6] = t [At] Kiểm tra cốt thép chịu cắt T6 < [T6] OK Lực cắt vùng neo T1* sử dụng cốt sợi thép vởi hàm lượng F(%) = 0.5 T1* = 0.23 P [1-1.1 l(a/h)-0.15(F%)+0.15(a/h)(F%)] N Lực cắt cáp cong gây T1* Diện tích cốt thép tính tốn Đường kính cốt thép Dia Số lượng cốt thép Diện tích cốt thép thiết kế Lực cắt đầu neo thiết kế [T1*] = t [At]* Kiểm tra cốt thép chịu cắt T1 < [T1] Triết giảm khối lượng F1* so với F1 Học viên: Mai Hoàng Anh [At]* - 267781 mm2 424 mm 12 nos mm2 452 289529 OK 44% Lớp: CH Cầu hầm - K20.1 120 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật T2 = 0.23 P [1-1.1 l(b/h)-0.15(F%)+0.15(b/h)(F%)] Lực cắt cáp cong gây T2* N 34404 Lực cắt tính tốn phần tiếp giáp ụ neo T3 N 154209 Tổng lực cắt tính tốn đầu neo theo phương đứng T2* T3 N 188613 Diện tích cốt thép tính tốn mm2 1048 mm 14 Số lượng cốt thép nos Số lưới cốt thép nos Đường kính cốt thép Dia Diện tích cốt thép thiết kế [At] mm2 1232 221671 Lực cắt đầu neo thiết kế [T2*+T3] = t [At] Kiểm tra cốt thép chịu cắt T2*+T3 < [T2*+T3] OK Triết giảm khối lượng F2* so với F2 23% Hàm lượng sợi thép 0.25 0.5 0.75 1.0 2.0 -11 -15 -19 -21 -22 +10 +13 +23 +30 +54 F(%) Cốt thép giảm (%) Chi phí xây dựng tăng (%) Học viên: Mai Hoàng Anh Lớp: CH Cầu hầm - K20.1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 121 3.5 Kết luận chương Đánh giá trạng thái đặt tính dầm ứng dụng bê tơng cường độ cao cốt sợi thép:  Khi cường độ bê tơng tăng lên tải trọng cực đại tăng lên đáng kể đến 88kN;  Ở tuổi 28 ngày cường độ chịu kéo uốn dầm đạt đến 10.69MPa tăng 33% so với cường độ chịu kéo bê tông tuổi 28 ngày;  Giá trị mơ men vùng độ võng đến 3mm có giá trị giảm dần Có thể tính tốn kết cấu theo mơ hình sau nứt giá trị ứng suất kéo uốn giảm dần Giá trị mô men nứt khoảng 0.97-1 giá trị mơ men lớn Có thể ứng dụng bê tông cường độ cao cốt sợi thép vào toàn kết cấu dầm cầu khu vực cục cần tăng cường khả đặc biệt cho kết cấu cầu Có sử dụng quy trình hành, mơ hình tính tốn, cơng thức thực nghiệm để tính tốn thiết kế vùng đầu dầm dầm BTCT DƯL chữ I vùng cầu dầm hộp BTCT DƯL So sánh cơng thức tính Tburst AASHTO 22TCN272-05, cơng thức ơng Kamal Tawfiq Brenda Robinson có giá trị nhỏ từ 16% đến 18% xét đến làm việc cốt sợi kết cấu bê tông vởi hàm lượng 0.5% Cịn với hàm lượng cốt sợi thép khoảng 3% Tburst nhỏ 23% Những kết thực nghiệm ông chứng tỏ chênh lệch phù hợp Học viên: Mai Hoàng Anh Lớp: CH Cầu hầm - K20.1 122 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Bê tông cốt sợi thép nghiên cứu đưa vào sử dụng để tăng cường tính dẻo cho bê tông bê tông cường độ cao cốt sợi thép bê tông siêu cường độ cốt sợi thép nghiên cứu giới vòng 10 năm trở lại áp dụng kết cấu đặc biệt cần tăng cường khả chịu kéo uốn, khả chịu tải trọng lặp, chịu tải trọng va chạm động đất Luận án tham khảo tài liệu để nghiên cứu thành phần, tính học bê tơng cốt sợi thép có cường độ nén đến 70MPa, hàm lượng sợi Dramix RC 65/60-BN 125kg/m3, phân tích ứng xử dầm ứng dụng bê tông cường độ cao cốt sợi thép ứng dụng bê tông cường độ cao cốt sợi thép khu vực chịu lực cục kết cấu cơng trình * Những đóng góp đề tài: - Xác định thành phần bê tông cường độ đến 70MPa cốt sợi thép: Công thức thành phần cấp phối BTCĐCCST Cường độ thiết Xi kế măng MPa (kg) 70 495 Siêu Nước (lít) Tỷ lệ N/CDK Cốt sợi MS Đá dẻo Cát(kg) (kg) (kg) (kg) (lít) 162 0.3 6.3 35 883 thép 767 125 C/ Đ/C (C+Đ) 1.17 0.46 Trong thành phần sử dụng xi măng PC40, chất siêu dẻo Sika Viscocrete 3400, cốt sợi thép Dramix 65/60, d=0.9 với liều lượng 125kg/m3 Đường kính lớn cốt liệu 12.5mm, tỷ lệ Đ/C=1.17, thành phần cấp phối cốt liệu phù hợp với tiêu chuẩn ACI 544 - Tính chất bê tơng cường độ cao cốt sợi thép sau: + Độ sụt kiểm tra đạt từ 15 đến 16mm giữ tối thiểu 60 phút Bê Học viên: Mai Hoàng Anh Lớp: CH Cầu hầm - K20.1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 123 tơng cốt sợi thép đảm bảo thi công được; + Cường độ bê tông ngày đạt trung bình từ 47-:- 54MPa Tốc độ phát triển cường độ đạt từ 68%-:-72% so với cường độ thiết kế.Điều chứng tỏ bê tơng cường độ cao cốt sợi thép đảm bảo phát triển cường độ sớm + Cường độ bê tơng ngày đạt trung bình từ 65-:-72MPa Tốc độ phát triển cường độ đạt 94.6% so với cường độ thiết kế Như ngày cường độ chịu nén lớn 0.85 cường độ 28 ngày Điều chứng tỏ bê tơng cường độ cao cốt sợi thép đảm bảo phát triển cường độ sớm + Cường độ bê tơng 28 ngày đạt trung bình 72.19-:-80.23MPa Tốc độ phát triển cường độ đạt 105.2% so với cường độ thiết kế Như 28 ngày cường độ chịu nén đạt tiêu chuẩn thiết kế + Tất mẫu thí nghiệm cho thấy cường độ chịu kéo uốn bê tông trước kéo uốn nứt không phụ thuộc vào hàm lượng sợi mà phụ thuộc vào cường độ bê tông + Mơ đun đàn hồi tăng trung bình khoảng đến 6% Như sử dụng cơng thức bê tơng cường độ cao đe dự đốn mô đun đàn hồi bê tông cốt sợi theo cường độ nén thí nghiệm đạt + Có thể ứng dụng bê tông cường độ cao cốt sợi thép vào toàn kết cấu dầm cầu khu vực cục cần tăng cường khả đặc biệt cho kết cấu cầu Kiến nghị phương hướng phát triển Cần phải tiến hành nghiên cứu chuyên sâu mơ hình tính tốn vật liệu bê tơng cường độ cao cốt sợi thép tiến hành thực nghiệm hiệu chỉnh cho phù hợp để để đưa vào quy trình quy phạm sử dụng Việt Nam Luận án nghiên cứu xác định thành phần bê tơng cường độ cao cốt Học viên: Mai Hồng Anh Lớp: CH Cầu hầm - K20.1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 124 sợi thép cấp 70MPa, thí nghiệm tính chất lý dầm ứng dụng vật liệu bê tơng cường độ cao cốt sợi thép, phân tích ứng dụng bê tông cường độ cao cốt sợi thép thiết kế tính tốn khu vực chịu lực cục cụa kết cấu Có thể phát triển nghiên cứu theo hướng sau: - Phân tích ứng xử kết cấu chịu va chạm tải trọng lặp - Về kết cấu, cần nghiên cứu ứng xử phương pháp tính tốn kết cấu đàn hồi để phục vụ cho thiết kế loại đường đặc biệt Học viên: Mai Hoàng Anh Lớp: CH Cầu hầm - K20.1 125 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Bộ Giao thông Vận tải, Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05 [2] Nguyễn Trung Hòa (2006), Thiết kế kết cấu bê tông bê tông cốt thép, NXB Xây Dựng [3] Nguyễn Ngọc Long (2004), Vật liệu bê tông polyme - Cốt sợi khả ứng dụng sửa chữa tăng cường cầu bê tông cốt thép, Tập san công nghiệp bê tông Việt Nam [4] Phùng Văn Lự (2001), Vật liệu xây dựng, NXB Giáo dục [5] Phạm Duy Anh (2009), Luận án tiến sỹ, Trường Đại học GTVT [6] Nguyễn Thúc Tuyên (2004), Tiêu chuẩn bê tông trộn sẵn, Đặc san công nghiệp Việt Nam số [7] Nguyễn Viết Trung cộng (2004), Bê tông cốt sợi thép, NXB Xây dựng [8] Viện KHCN GTVT (2007), Nghiên cứu chế tạo bê tông cốt sợi dùng cho cơng trình giao thơng Việt Nam, Hà Nội [9] Việt Trần Bá Việt (2007), Nghiên cứu chế tạo bê tông chất lượng cao sử dụng cốt sợi nhân tạo dùng cho cơng trình Hà Nội, Tạp chí cầu đường Tiếng Anh: [10] ACI 544 - 2R – 99, Measurement of properties of Fiber Reinforced Concrete [11] ASTM C1018-97, Standard Test Mothod for Flexural Tuoghness and FirstCrack Strength of Fiber-Reinfoced concrete (Using Beam With Third Point Loading) [12] Bernhard R.Maidl (1995), Steel fibre Reinforced concrete-Berlin [13] D.O Al-Ghamdy, J.K Wight and Tons (1997), Flexural Toughness of steel fiber reinforced concrete-Michigan USA [14] Edward, G Nawy, P.E., C Eng (1996), Fundamentals of High strength High performance concrete-New Jersey USA Học viên: Mai Hoàng Anh Lớp: CH Cầu hầm - K20.1 126 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật [15] F.de Larrard (1993), Module materiau beton et armatures, Paris [16] F.N Rabinovich (1995), Concretes With Dispersed Reinfocemant - Oxford &IBH Publishing co PVT LTD New Delhi, Bombay, Calcuta, India [17] Jean Francois Trottier and Nemkumar Banthia (1994), Toughnees Characterization of steel fiber reinforced concrete-Journal of materials in civil engineering [18] Job Thomas (2007), Mechanical Properties of Steel Fiber - Reinforced Concrete, Journal of Meterials in CIVIL Engineering ASCE [19] Nawy E G, and Neuwerth G.E (1971) - Fiber Glass reinforced Concrete Slaps and Beams - Proceedings, ASCE J Structural Division Vol 103 No ST2, pp 421-440 [20] Nawy E G, and Neuwerth G.E, and Phillips C.J (1971) - Behavior of fiber Glass reinforced Concrete Beams - Proceedings, ASCE J Structural Division Vol 97 No ST9, Paper 8353, pp 2203-2215 [21] Petra Schumacher Cornelis R Braam Joost C Walraven - Compressive Behavior of Steel Fibre Reinforced High Strength Concrete - Universtity of Technology Nethrlands [22] Pierre Rossi (1998), Les Bétons de fibres metalliques, Paris [23] Piti Sukontasukkul (2004), Toughness Evaluation of Steel and Polypropylene Fibre reinforced concrete beams under bending- Assistant Professor Department of civil engineering, Faculty of Enggineering King Mongkut’s Intitute of technology-North Bangkok [24] RILEM TC162 TDF, Test and design Mothods for steel Fiber- Reinfoced concrete [25] Romualdi J.P, and Baston G.B (1963), Mechanics of crack Arrest in Concrete - Proceedings, ASCE J Engineering Mechanics Division Vol 89 EM3, pp 147-168 [26] Romualdi J.P, and Mandel J.A (1964), Tensile strength of concrete Affected by Uniformly Distributed Closely Spaced Short Lengths of Wire Reinforcement - Proceedings, ACI Journal Vol 61 No 6, American Concrete Institute, Detroit, pp 657-671 Học viên: Mai Hoàng Anh Lớp: CH Cầu hầm - K20.1 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật [27] 127 Shah S.P, and Rangan B.V (1971), Fiber reinforced concrete Propeties Proceedings, ACI Journal Vol 68 No 2, American Concrete Institute, Detroit, pp 126-135 [28] Stahlbeton (2001), und spannbetontragwerke nach DIN 1045 [29] Stress Analysis of fiber-Reinforced Materials (1998), M W Hyer [30] Structural Behavior Utra (2006), High Performance concrete prestressed IGirders – USA [31] Swamy R.N (1975), Fiber reinforcement of Cement and Concrete - J Material and structures Vol No 45, pp 235-254 [32] Tayfun Uygunnoglu (2008), Investigation of mocrostucture and Flexural Behavior of Steel Fibre Reinforced Concrete, Turkey [33] Ultra High Performance Fibre-Reinforced Concretes - AFGC Groupe de travail BFUP [34] Yong zhi Lin (1999) , Tragverhalten von stahfaserbeton [35] Yu Cheng Kan, Kuang Chih Pei, Hsuan chih Yang (2003), An Inveestigation on Toughness of Steel Fiber reinforced Heavy ConcreteTransactions of the 17th International conference on Structural Mechanics in Reactor Technology Prague Czech Republic - August 17-22 Học viên: Mai Hoàng Anh Lớp: CH Cầu hầm - K20.1