Nghiên cứu thực nghiệm xác định ứng xử chịu kéo của tấm bê tông hạt mịn cốt lưới dệt luận văn thạc sỹ ngành kỹ thuật xây dựng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI _ LUẬN VĂN THẠC SĨ TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ỨNG XỬ CHỊU KÉO CỦA TẤM BÊ TÔNG HẠT MỊN CỐT LƢỚI DỆT NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số: 85.80.201 Học viên : Đỗ Ngọc Thắng Lớp : Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp 23.1 Giáo viên hƣớng dẫn : TS.Lê Minh Cƣờng Năm 2018 i LỜI CAM ĐOAN Học viên cam kết tự nghiên cứu thực đề tài này, kinh nghiệm làm việc thực tiễn kiến thức chuyên môn đƣợc đào tạo trình học chƣơng trình cao học trƣờng Đại học giao thông vận tải, chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp, khóa 23.1, dƣới quan tâm, hƣớng dẫn trực tiếp TS Lê Minh Cƣờng Mọi tham khảo dùng luận văn đƣợc trích dẫn nguồn rõ ràng có độ xác phạm vi hiểu biết Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, tơi xin hồn toàn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày …… tháng …… năm 2018 Tác giả luận văn Đỗ Ngọc Thắng ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn bên cạnh nỗ lực thân tác giả, tác giả nhận đƣợc động viên, giúp đỡ nhiệt tình thầy cơ, bạn bè, đồng nghiệp gia đình Cho phép tác giả gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy, cô giáo trƣờng Đại Học Giao Thơng Vận Tải tận tình dạy bảo thời gian học tập trƣờng Đặc biệt tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Lê Minh Cƣờng, Ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn, giúp đỡ tận tình hiệu suốt q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Mặc dù có nhiều cố gắng hồn thiện luận văn tất nhiệt tình lực mình, nhiên khơng thể tránh khỏi thiếu sót hạn chế Kính mong đƣợc chia sẻ đóng góp ý kiến thầy, cô giáo bạn Trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày …… tháng …… năm 2018 Tác giả luận văn Đỗ Ngọc Thắng iii MỤC LỤC CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG HẠT MỊN CỐT LƢỚI DỆT 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.2 THÀNH PHẦN CỦA BÊ TÔNG CỐT LƢỚI DỆT 1.2.1 Lƣới sợi dệt 1.2.2 Bê tông hạt mịn 16 1.3 ỨNG DỤNG BÊ TÔNG CỐT LƢỚI DỆT 25 1.4 ỨNG XỬ CHỊU KÉO MỘT TRỤC CỦA TẤM BÊ TÔNG CỐT LƢỚI DỆT 29 1.5 KẾT LUẬN 34 CHƢƠNG DỆT NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG HẠT MỊN CỐT LƢỚI 36 2.1 TỔNG QUAN VÀ LỰA CHỌN PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG HẠT MỊN 36 2.1.1 Tổng quan 36 2.2 VẬT LIỆU CHẾ TẠO 38 2.2.1 Xi măng 38 2.2.2 Phụ gia khoáng 39 2.2.3 Cốt liệu 40 2.2.4 Phụ gia siêu dẻo 43 2.2.5 Nƣớc 44 2.3 THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG HẠT MỊN 44 2.3.1 Mơ hình độ đặc De Larrard 45 2.3.2 Ứng dụng mơ hình độ đặc CPM thiết kế thành phần bê tông hạt mịn 50 2.4 CỐT LƢỚI DỆT 63 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ỨNG XỬ CHỊU KÉO CỦA TẤM BÊ TÔNG CỐT LƢỚI DỆT 65 3.1 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 65 iv 3.2 MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CƠ HỌC CỦA BÊ TÔNG HẠT MỊN 65 3.2.1 Kết thí nghiệm xác định cƣờng độ chịu nén cƣờng độ kéo uốn bê tông hạt mịn 65 3.2.2 Kết thí nghiệm xác định mơ đun đàn hồi hệ số Poisson bê tông hạt mịn 70 3.3 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG CHỊU KÉO CỦA TẤM BÊ TÔNG CỐT LƢỚI DỆT 73 3.3.1 Thiết lập thí nghiệm 73 3.3.2 Kết thí nghiệm thảo luận 75 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 - Bê tông hạt mịn cốt lƣới dệt Hình 1.2 - Các loại cốt sử dụng bê tông xi măng [7] Hình 1.3 - Cấu trúc điển hình lƣới sợi dệt Hình 1.4 - Các loại vật liệu chế tạo sợi [6] Hình 1.5 - Mặt cắt cốt sợi thủy tinh gồm 400 sợi đặt bê tông xi măng hạt mịn [5] Hình 1.6 - So sánh bó sợi thủy tinh, bó sợi bon, cốt thép thƣờng có gờ tao thép dự ứng lực [5] Hình 1.7 - Lƣới sợi bon thủy tinh thành phẩm Hình 1.8 - Cấu trúc điển hình lƣới sợi dệt [17] Hình 1.9 - Tính chất học số loại sợi [18] 10 Hình 1.10 - Quan hệ ứng suất – biến dạng kéo sợi bản, bó sợi lƣới sợi [19] 10 Hình 1.11 - Ảnh hƣởng đƣờng kính/độ mịn sợi thủy tinh kháng kiềm (AR-Glass) tới cƣờng độ chịu kéo sợi đơn, bó sợi BTCLD 11 Hình 1.12 - Sự phụ thuộc cƣờng độ chịu kéo vào tốc độ gia tải 12 Hình 1.13 - Dính bám dính bám ngồi lƣới sợi dệt [7] 13 Hình 1.14 - Sự phân bố biến dạng cấu kiện chịu kéo [21] 13 Hình 1.15 - Lực dính bó sợi sử dụng keo epoxy [23] 14 Hình 1.16 - So sánh quan hệ ứng suất dính bám – biến dạng trƣợt bó sợi cốt thép [25] 14 Hình 1.17 - So sánh cƣờng độ chịu kéo sợi đơn, bó sợi BTCLD 16 Hình 1.18 - Thành phần bê tơng hạt mịn 17 Hình 1.19 - Hỗn hợp thành phẩm bê tông hạt mịn TF10 – Pagel 19 Hình 1.20 - Cơn thí nghiệm thí nghiệm đo độ chảy lan bê tông hạt mịn [33] 20 Hình 1.21 - Sự phát triển cƣờng độ kéo uốn theo ngày tuổi số cấp phối bê tông hạt mịn [8] 22 vi Hình 1.22 - Thí nghiệm kéo trực tiếp bê tơng hạt mịn; hình trái: thiết lập thí nghiệm; hình phải: mẫu thí nghiệm [33] 22 Hình 1.23 - Các dạng phá hoại tiêu biểu mẫu thử bê tơng hạt mịn [38] 24 Hình 1.24 - Quan hệ ứng suất – biến dạng bê tông hạt mịn chịu nén [39] 24 Hình 1.25 - Cầu lắp ghép cho ngƣời bê tông lƣới sợi, trƣớc sau thi công [47, 48] 25 Hình 1.26 - Cầu cho ngƣời BTCLD Albstad – Lautlingen, Đức [49] 26 Hình 1.27 - Panel bê tông lƣới sợi khuôn viên trƣờng đại học TU Dresden [32] 26 Hình 1.28 – Bản vẽ mẫu chế thử bể chứa nƣớc thải (thiết kế Đại học Aachen) [50] 27 Hình 1.29 - BTCLD làm tƣờng chống ồn cho đƣờng sắt đƣờng cao tốc Hà Lan 27 Hình 1.30 – Tƣờng chắn nƣớc Hà Lan 27 Hình 1.31 – Thi công BTCLD làm mái chống thấm Đức 28 Hình 1.32 – Tăng cƣờng mái giảng đƣờng trƣờng Cao đẳng Schweinfurt, Đức [12] 28 Hình 1.33 – Thi cơng BTCLD tăng cƣờng vịm BTCT Zwickau, Đức 29 Hình 1.34 - Mẫu thí nghiệm TRC chịu kéo trục theo Hegger cộng [7] 30 Hình 1.35 - Đƣờng cong lực – biến dạng TRC chịu kéo nghiên cứu Hegger [7] 31 Hình 1.36 - Biến dạng sợi phía phía ngồi 31 Hình 1.37 - Sơ đồ minh họa ứng suất – biến dạng TRC chịu kéo trục 32 Hình 1.38 - Ứng suất tập trung mẫu thí nghiệm TRC chịu kéo dọc trục 34 Hình 3.6 - Mẫu thí nghiệm kéo TRC 74 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 - Một số tính chất số loại sợi dùng xây dựng [17] Bảng 1.2 - Các loại lƣới sợi dệt carbon thủy tinh kháng kiềm sử dụng thí nghiệm 15 Bảng 1.3 - Một số loại bê tông hạt mịn đƣợc nghiên cứu giới dùng cho BTCLD 17 Bảng 1.4 - Thành phần số hỗn hợp bê tơng hạt mịn điển hình [32] 18 Bảng 1.5 - Thành phần số hỗn hợp bê tông hạt mịn đƣợc nghiên cứu dự án SFB528 SFB532 [1, 17, 33] 19 Bảng 1.6 - Tính công tác số cấp phối bê tông hạt mịn [17, 33] 21 Bảng 1.7 - Cƣờng độ chịu nén cƣờng độ kéo uốn số loại bê tông hạt mịn [17, 33, 36] 21 Bảng 1.8 - Cƣờng độ chịu kéo trực tiếp mô đun Young chịu kéo bê tông hạt mịn [17, 33] 23 Bảng 1.9 - Mô đun đàn hồi chịu nén số loại bê tông hạt mịn [17, 33, 36] 23 Bảng 1.10 - Lƣới sợi sử dụng thí nghiệm Hegger cộng [7] 30 MỞ ĐẦU Giới thiệu chung Nhu cầu sửa chữa, tăng cƣờng kết cấu cơng trình ngày tăng cao nƣớc phát triển giới nhƣ Mỹ, Anh, Châu Âu, Nhật Bản … vòng 20-30 năm trở lại Theo báo cáo chƣơng trình đánh giá sở hạ tầng toàn nƣớc Mỹ Hiệp hội kỹ sƣ xây dựng Mỹ (ASCE) thực vào năm 2010, số 604.493 cầu (đƣợc đánh giá) có 12,8% khơng cịn phù hợp với tiêu chuẩn điều kiện tải trọng thời (tƣơng đƣơng 77.375 cầu) 11,5% cần phải tăng cƣờng (tƣơng đƣơng 69.517 cầu) Các cầu tồn nƣớc Mỹ có tuổi trung bình 42 năm cần khoảng 76 tỷ đô la để sửa chữa, tăng cƣờng thay [1] Tại Canada, số lƣợng cầu đƣờng có tuổi thọ lớn 40 năm đạt 40% Còn theo khảo sát Cục đƣờng Pháp, 88 tổng số 315 cầu (chiếm 28%) gặp vấn đề ăn mòn cốt thép suy giảm khả chịu lực Một giải pháp công nghệ sửa chữa tăng cƣờng kết cấu cơng trình đƣợc đề xuất nhà khoa học Đức nhằm thay giải pháp truyền thống nhƣ: dự ứng lực ngoài, sử dụng vật liệu polime gia cƣờng cốt sợi (FRP),… bê tông cốt lƣới dệt (Textile Reinforced Concrete – TRC) Bê tông cốt lƣới dệt (BTCLD) thành tựu lĩnh vực kết cấu bê tông, đƣợc phát triển Đức hai trung tâm nghiên cứu trƣờng Đại học Kỹ thuật Tổng hợp Dresden Đại học Kỹ thuật RWTH Aachen từ năm 1990 [2] Sự kết hợp hai thành phần là: bê tông hạt mịn cốt lƣới dệt từ sợi polymer tổng hợp tạo nên vật liệu với ƣu điểm trội so với bê tông cốt thép truyền thống khơng bị ăn mịn điện hóa BTCLD đem lại khả thiết kế kết cấu bê tơng có dạng thành mỏng với cƣờng độ cao vùng chịu nén nhƣ chịu kéo Chiều dày BTCLD từ 10mm, tùy thuộc tải trọng thiết kế Việc sử dụng BTCLD không làm thay đổi lớn kích thƣớc khối lƣợng kết cấu BTCT đƣợc tăng cƣờng Hơn nữa, BTCLD giúp tăng đáng kể độ bền kết cấu sau tăng cƣờng độ đặc khả chống thấm tốt bê tông hạt mịn Để sử dụng có hiệu BTCLD việc tăng cƣờng, sửa chữa kết cấu BTCT nhƣ chế tạo kết cấu đặc tính học nhƣ: ứng xử chịu uốn, ứng xử dính bám, ứng xử chịu kéo,… cấu kiện BTLCD yêu cầu đầu vào thiếu Trong phạm vi luận văn cao học, đề tài thực nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm ứng xử chịu kéo BTCLD với mục tiêu: thực nghiệm xác định ứng xử chịu kéo BTCLD Mục tiêu nghiên cứu - Xác định ứng xử chịu kéo bê tông hạt mịn cốt lƣới dệt sợi bon Đối tƣợng nghiên cứu Tấm bê tông hạt mịn cốt lƣới dệt sợi bon Phạm vi nghiên cứu Ứng xử chịu kéo bê tông cốt lƣới dệt đƣợc chế tạo từ vật liệu thành phần gồm: bê tơng hạt mịn có f’c = 60 MPa; cốt lƣới dệt từ sợi bon sản xuất CHLB Đức Phƣơng pháp nghiên cứu Phƣơng pháp đƣợc sử dụng nghiên cứu phƣơng pháp kết hợp kết thực nghiệm với sở lý thuyết Bố cục luận văn Luận văn bao gồm chƣơng với bố cục nhƣ sau: Phần mở đầu Chƣơng 1: Tổng quan bê tông hạt mịn cốt lưới dệt: nội dung chƣơng tổng hợp, tóm tắt nghiên cứu bê tông hạt mịn cốt lƣới dệt giới nhƣ Việt Nam Các nội dung bao gồm: thành phần, tính chất ứng dụng bê tông hạt mịn cốt lƣới dệt Chƣơng 2: Chế tạo bê tông hạt mịn cốt lưới dệt: chƣơng trình bày vật liệu chế tạo lựa chọn thành phần bê tơng hạt mịn có f’c = 60MPa kết hợp lƣới dệt sợi bon để chể tạo bê tông hạt mịn cốt lƣới dệt Chƣơng 3: Nghiên cứu thực nghiệm xác định ứng xử chịu kéo bê tông hạt mịn cốt lưới dệt: chƣơng trình bày việc xác định ứng xử chịu kéo bê tông hạt mịn cốt lƣới dệt thực nghiệm với nội dung chính: mơ hình thí nghiệm kéo bê tơng hạt mịn cốt lƣới dệt, bố trí thí nghiệm, thực nghiệm kết thực nghiệm Phần kết luận kiến nghị 67 Hình 3.2 - Mẫu thí nghiệm xác định cƣờng độ chịu nén cƣờng độ kéo uốn bê tông hạt mịn Tiến hành chế tạo 30 tổ mẫu Mỗi tổ mẫu thí nghiệm gồm mẫu hình lăng trụ có kích thƣớc 4x4x16 (cm) Với mẫu thí nghiệm đơn lẻ, thí nghiệm xác định cƣờng độ kéo uốn đƣợc thực trƣớc, sau thí nghiệm xác định cƣờng độ chịu nén đƣợc thực hai nửa mẫu thu đƣợc từ thí nghiệm xác định cƣờng độ kéo uốn Kết cƣờng độ chịu nén mẫu đơn giá trị trung bình kết cƣờng độ chịu nén hai nửa mẫu Sau có kết thí nghiệm mẫu thử tổ mẫu, sai số thô đƣợc loại bỏ, sau phân tích thống kê đánh giá kết đƣợc tiến hành dựa dẫn tài liệu ACI 363R-10 [89], ACI 363.2R-11 [87], ACI 318-11 [78] Kết thí nghiệm xác định cƣờng độ chịu nén cƣờng độ kéo uốn bê tơng hạt mịn đƣợc trình bày bảng dƣới Bảng 3.1 - Kết thí nghiệm xác định cƣờng độ chịu nén bê tông hạt mịn Tổ mẫu Kết tổ mẫu, fc (MPa) 79.58 80.64 79.93 76.6 83.17 71.34 74.56 Giá trị trung bình, fctb (MPa) Độ lệch chuẩn, S (MPa) Hệ số biến sai, Cv (%) 76.53 4.0374 5.2759 68 Tổ mẫu Kết tổ mẫu, fc (MPa) 80.25 78.95 10 77.87 11 82.68 12 75.14 13 79.52 14 73.9 15 72.77 16 74.47 17 69.11 18 75.14 19 77.32 20 75.07 21 82.78 22 82.12 23 71.34 24 73.9 25 68.53 26 79.37 27 76.68 28 74.06 29 77.15 30 71.83 Giá trị trung bình, fctb (MPa) Cƣờng độ chịu nén đặc trƣng: f’c = fctb – 1.34xS Độ lệch chuẩn, S (MPa) Hệ số biến sai, Cv (%) 71.115 (MPa) 69 Bảng 3.2 - Kết thí nghiệm xác định cƣờng độ kéo uốn bê tông hạt mịn Tổ mẫu Kết tổ mẫu, fr (MPa) 12.19 11.95 9.61 11.25 9.14 12.74 12.19 14.30 13.13 10 12.42 11 9.84 12 13.13 13 9.14 14 11.48 15 10.78 16 12.89 17 9.84 18 11.29 19 10.57 20 9.82 21 9.38 22 11.04 23 10.62 24 11.87 25 12.42 26 11.33 27 12.51 28 10.90 29 10.38 30 11.23 Giá trị trung bình, frtb (MPa) Độ lệch chuẩn, S (MPa) Hệ số biến sai, Cv (%) 11.31 1.3201 11.7487 Cƣờng độ kéo uốn đặc trƣng: f’r = frtb – 1.34xS 9.5317 (MPa) 70 3.2.2 Kết thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi hệ số Poisson bê tông hạt mịn Mô đun đàn hồi hệ số Poisson bê tông hạt mịn đƣợc xác định theo tiêu chuẩn ASTM C469 [84] Thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi hệ số Poisson đƣợc thực tổ mẫu bê tơng hạt mịn hình trụ trịn, kích thƣớc d x h = 15 x 30 cm Thiết bị thí nghiệm sử dụng gồm: máy kéo nén vạn SANS 3000 kN, khung đồng hồ đo mơ đun đàn hồi (Hình 3.3) Các mẫu thí nghiệm sau đổ khn đƣợc bảo dƣỡng điều kiện tiêu chuẩn (T = 27 ± 2oC, W ≥ 90%) đến 28 ngày tuổi Mẫu đƣợc tiến hành capping bề mặt theo tiêu chuẩn ASTM C617 [90] trƣớc thí nghiệm xác định mơ đun đàn hồi hệ số Poisson Hình 3.3 - Mẫu thí nghiệm đo mô đun đàn hồi hệ số Poisson 71 Bảng 3.3 trình bày kết thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi (Ec) bê tông hạt mịn Bảng 3.3 - Kết thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi bê tông hạt mịn Tổ mẫu Kết tổ mẫu, Ec (MPa) 33639 32398 34915 34653 35467 31472 35393 31287 31665 Giá trị trung bình, Ectb (MPa) Độ lệch chuẩn, S (MPa) Hệ số biến sai, Cv (%) 33432 1744.77 5.2188 Kết thí nghiệm cho thấy mô đun đàn hồi bê tông hạt mịn (Ectb = 33432 MPa) nhỏ so với mô đun đàn hồi bê tông cƣờng độ cao (Ec ~ 40000 MPa) có cấp cƣờng độ chịu nén (f’c = 70MPa) Điều giải thích bê tơng hạt mịn thành phần khơng có cốt liệu thơ mà có cốt liệu mịn (Dmax < 1mm) với hạt siêu mịn khác nhƣ xi măng, tro bay, muội silic Giá trị mô đun đàn hồi bê tông hạt mịn đo đƣợc gần với giá trị mơ đun đàn hồi tính tốn cho bê tơng có f’c = 21 – 83 MPa báo cáo bê tông cƣờng độ cao ACI 363R-10 [89] EC  3320 f c'  6900  3320 71.115  6900  34897(MPa) Hình 3.4 so sánh giá trị mơ đun đàn hồi trung bình đo đƣợc BTHM đề tài với giá trị mô đun đàn hồi tính theo cơng thức ACI 363R-10 giá trị mô đun đàn hồi BTHM (PZ-0899-01) báo cáo RILEM có f’c tƣơng đƣơng (f’c = 74 MPa) 72 35500 34897 Mô đun đ n i, E (N/mm2) 35000 34500 34000 33432 33500 33000 33000 32500 32000 PZ-8899-01 BTHM CT ACI363 Hình 3.4 – So sánh mô đun đàn hồi bê tông hạt mịn Bảng 3.4 trình bày kết thí nghiệm xác định hệ số Poisson (μ) bê tông hạt mịn Hệ số Poisson trung bình tổ mẫu BTHM thu đƣợc 0.1985 với hệ số biến sai (Cv) 10.15% Các số liệu thu đƣợc cho thấy kết đo đáng tin cậy Giá trị trung bình hệ số Poisson BTHM (0.1985) xấp xỉ với bê tơng cƣờng độ cao (0.1978) có cấp cƣờng độ (f’c = 70MPa), theo báo cáo từ đề tài PGS.TS Tống Trần Tùng cộng ứng dụng bê tông cƣờng độ cao dầm dự ứng lực cho cơng trình cầu [91] 73 Bảng 3.4 - Kết thí nghiệm xác định hệ số Poisson bê tông hạt mịn 3.3 Tổ mẫu Kết tổ mẫu, μ 0.1874 0.1862 0.1918 0.2103 0.1701 0.2201 0.1785 0.2155 0.2273 Giá trị trung bình, μtb Độ lệch chuẩn, S Hệ số biến sai, Cv (%) 0.1985 0.0202 10.1488 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG CHỊU KÉO CỦA TẤM BÊ TƠNG CỐT LƢỚI DỆT 3.3.1 Thiết lập thí nghiệm Trong ứng dụng tăng cƣờng khả chịu uốn, BTCLD có dạng mỏng thƣờng đƣợc dính vào bề mặt chịu kéo kết cấu Do đó, ứng xử chịu kéo trục TRC thông tin quan trọng kỹ sƣ thiết kế Tham khảo thí nghiệm mẫu thí nghiệm Hegger cộng [7], học viên lựa chọn mẫu thí nghiệm có kích thƣớc 100 × 700 × mm, đặt lớp lƣới sợi bon (Hình 3.5) Thí nghiệm đƣợc thực với mẫu, nhƣ Hình 3.5 Mẫu thí nghiệm đƣợc đúc ván khn gỗ Đầu tiên, lớp bê tông hạt mịn dày mm đƣợc rải vào ván khn Sau đó, lƣới sợi đƣợc đặt lên dùng bay xoa nhẹ để sợi chìm bê tơng hạt mịn Lớp bê tông hạt mịn đƣợc trát phủ lên đạt chiều dày mẫu mm Mẫu thí nghiệm đƣợc bảo dƣỡng đƣợc điều kiện tiêu chuẩn phịng thí nghiệm Vật liệu xây dựng 74 Hình 3.5 - Mẫu thí nghiệm kéo TRC Ở hai đầu mẫu thí nghiệm, thép mỏng có kích thƣớc 100 × 200 × mm, đƣợc dán chất kết dính Sikadur ® 731 có gốc Epoxy gồm thành phần hãng Sika Chiều dài thép dán đƣợc chọn 200 mm để đảm bảo chiều dài neo bó sợi bê tơng hạt mịn Tấm thép bê tông hạt mịn đƣợc đục lỗ, với mục đích đặt hệ gia tải thép nhƣ Hình 3.6 Các thí nghiệm đƣợc tiến hành bê tông hạt mịn mẫu đủ 28 ngày tuổi Tải trọng tác dụng lên mẫu thí nghiệm đƣợc không chế tốc độ chuyển vị Các thí nghiệm thực máy kéo nén vạn SANS 3000 kN Phịng thí nghiệm Vật liệu Kết cấu cơng trình – Đại học Giao thơng Vận tải Tải trọng đƣợc đo loadcell gắn trực tiếp máy Tất mẫu đƣợc gia tải với tốc độ dịch chuyển 1mm/phút phá hoại Thí nghiệm đƣợc thiết lập nhƣ Hình 3.6 Trong q trình thí nghiệm, lực kéo mẫu đƣợc đo loadcell 50T chuyển vị dọc mẫu thí nghiệm đƣợc đo đầu đo LVDT 50mm 75 Hình 3.6 - Thiết lập thí nghiệm 3.3.2 Kết thí nghiệm thảo luận Mẫu thí nghiệm đƣợc kéo mẫu thí nghiệm bị phá hoại Kết thí nghiệm đƣợc thể Bảng 3.5, với Pcr tải trọng gây nứt, Pu tải trọng lớn nhất, Dcr Du chuyển vị nhịp lúc xuất vết nứt lúc phá hoại Bảng 3.5 - Tải trọng chuyển vị thời điểm nứt phá hoại T1 T2 T3 Pcr (kN) 3,35 3,19 3,49 Dcr (mm) 0,12 0,15 0,15 Pu (kN) 8,48 9,47 10,72 Du (mm) 5,23 5,47 5,26 Hình 3.7 thể đƣờng cong lực – chuyển vị mẫu thí nghiệm Ứng xử chịu kéo trục TRC cho thấy nhiều điểm tƣơng đồng với ứng xử BTCT thông thƣờng Đƣờng cong ứng xử phi tuyến đƣợc chia làm giai đoạn Ở giai đoạn đầu tiên, cấu kiện chƣa bị nứt, cấu kiện làm việc gần nhƣ đàn hồi tuyến tính Do khả chịu kéo bê tông nhỏ nên, ứng suất kéo lớn cƣờng độ chịu kéo, vết nứt xuất lực kéo cấu kiện vị trí vết nứt cốt lƣới 76 dệt chịu Cùng với gia tăng lực kéo, vết nứt khác liên tục xuất Do lực dính bó sợi bê tông, lực kéo lại tiếp tục đƣợc truyền đi, cƣờng độ chịu kéo bê tông đạt đến lần Sự phân bố vết nứt, bao gồm khoảng cách vết nứt bề rộng vết nứt, đƣợc định cốt lƣới dệt, tính chất dính bám cốt chịu lực bê tơng, biến dạng phá hoại chịu kéo bê tông Trong giai đoạn vết nứt ổn định, hầu nhƣ khơng có vết nứt xuất thêm Khả chịu lực tăng nhanh ứng suất bó sợi đạt đến cƣờng độ chịu kéo Khi đạt đến giá trị cực đại, kết cấu bị phá hoại lƣới sợi bị kéo đứt Hình 3.7 - Quan hệ lực chuyển vị mẫu thí nghiệm Dạng phá hoại cấu trúc vết nứt mẫu thí nghiệm đƣợc thể Hình 3.8 Lƣới sợi bị đứt vị trí xuất vết nứt Các vết nứt có khoảng cách đều, dao động từ 50 đến 70 mm 77 Hình 3.8 - Dạng phá hoại cấu trúc vết nứt 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Luận văn trình bày số nghiên cứu thực nghiệm chế tạo bê tông hạt mịn để ứng dụng cho chế tạo BTCLD sợi bon; sau thí nghiệm xác định khả chịu kéo trục BTCLD Từ kết thực nghiệm, tác giả rút số kết luận sau: - BTCLD loại vật liệu tiên tiến có khả ứng dụng thay BTCT cao với nhiều ƣu điểm trội - Chế tạo thành công bê tông hạt mịn có f’c = 70MPa, sử dụng vật liệu địa phƣơng Việt Nam - Kết hợp thành công bê tông hạt mịn nghiên cứu chế tạo cốt lƣới dệt sợi bon (sản xuất CHLB Đức) để chế tạo BTCLD Từ thấy khả chế tạo sử dụng BTCLD Việt Nam hoàn toàn khả thi - Các kết thí nghiệm xác định số đặc tính học BTHM nhƣ sau: f'c = 71,1 MPa, f’r = 9,5 MPa; Ectb = 33432 MPa, μtb = 0,1985 - Thí nghiệm xác định khả chịu kéo BTCLD đƣợc thực với mẫu BTCLD cho kết sát thể đƣờng cong quan hệ lực – chuyển vị tƣơng đồng với lý thuyết nhƣ kết thí nghiệm tác giả nƣớc ngồi Kiến nghị Nghiên cứu cịn hạn chế phạm vi loại cốt lƣới dệt nhƣ số mẫu thí nghiệm kéo BTCLD cịn hạn chế điều kiện vật liệu (cốt lƣới dệt mua từ CHLBĐ) nhƣ kinh tế Tác giả có số kiến nghị: - Nghiên cứu thêm với số lƣợng mẫu lớn để có đủ kết xử lý thống kê - Nghiên cứu với nhiều trƣờng hợp, thay đổi tham số nhƣ: loại cốt lƣới dệt, số lớp lƣới, loại bê tông hạt mịn 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Xuân Huy, Nguyễn Hoàng Quân (2017), Tính tốn kết cấu liên hợp Thép- Bê tơng cốt thép theo tiêu chuẩn EUROCODE 4, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội PGS.TS Phan Quang Minh, GS.TS Ngơ Thế Phong, GS.TS Nguyễn Đình Cống (1995), Kết cấu bê tông cốt thép-Phần cấu kiện bản, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Tiếng Anh Brameshuber, W., Proceedings of the International RILEM (2006), Textile Reinforced Concrete - State-of-the-Art Report of RILEM TC 201-TRC, ed W Brameshuber 2006 292 Peled, A., B Mobasher, and S Sueki, A comparison of processing technologies for the manufacture of textile cement-based composites, in International RILEM Symposium on Concrete Science and Engineering: A Tribute to Arnon Bentur, J Weiss, et al., Editors 2004 Sadatoshi, O and D.J Hannant, Modeling the Stress-Strain Response of Continuous FIber Reinforced Cement Composites Materials Journal, 1994 91(3) Täljsten, B and T Blanksvärd, Strengthening of Concrete Structures with cement based bonded composites Nordic Concrete Research, 2008 2(38): p 133-153 Xu, S and H Li, Bond properties and experimental methods of textile reinforced concrete Journal of Wuhan University of Technology-Mater Sci Ed., 2007 22: p 529-532 Gries, T., et al., Proceedings of the International RILEM (2006), Textile Reinforced Concrete - State-of-the-Art Report of RILEM TC 201-TRC - Part 3: Textiles, ed W Brameshuber 2006 11-27 Hegger, J., et al., Load–bearing behaviour and simulation of textile reinforced concrete Materials and Structures, 2006 39(8): p 765-776 Brameshuber, W., et al., Proceedings of the International RILEM (2006), Textile Reinforced Concrete - State-of-the-Art Report of RILEM TC 201-TRC Part 4: Concrete/Matrix, ed W Brameshuber 2006 29-56 80 Curbach, M., SFB 528: Textile Bewehrungen zur Bautechnischen Verstärkung und Instandsetzung 2002 10 Hegger, J., SFB 532: Textile Reinforced Concrete (TRC) – Technical Basis for the Development of a New Technology, in RWTH Aachen University 2001 11 Scheerer, S., F Schladit, and M Curbach Textile Reinforced Concrete - From the Idea to a High Performance Material in FERRO-11 – 11th International Symposium on Ferrocement and 3rd ICTRC 2015 RILEM Publications SARL 12 Ortlepp, R., M Curbach, and S Weiland, Rehabilitation and strengthening of a hypar concrete shell by textile reinforced concrete, in Excellence in Concrete Construction through Innovation 2008, Taylor & Francis 13 Ley, B., Diameter of a Human Hair 1999 14 Plaggenborg, B and S Weiland, Textile-reinforced concrete with highperformance carbon fibre grids, in JEC Composites Magazin 2008 p 32-35 15 Hausding, J., et al., Application of stitch-bonded multi‐ plies made by using the extended warp knitting process: reinforcements with symmetrical layer arrangement for concrete The Journal of The Textile Institute, 2011 102(8): p 726-738 16 Mader, E., R Plonka, and S.L Gao Coatings for fibre and interphase modifications in a cementitious matrix in Proceedings of the 2nd Colloquium on Textile Reinforced Structure (CTRTS2) 2003 Dresden, Germany 17 Krüger, M., Vorgespannter Textilbewehrter Beton (Prestressed textile reinforced concrete) 2004: Stuttgart, Universität Stuttgart, Fakultät Bau- und Umweltingenieurwissenschaften, Diss 18 Anwar, A., Charakterisierung und Modellierung der Eigenschaften von ARGlasfilamentgarnen für die Betonbewehrung, in Fakultät Maschinenwesen 2004, Technische Universität Dresden 19 Jesse, F., Tragverhalten von Filamentgarnen in zementgebundener Matrix (Load Bearing Behaviour of Filament Yarns in a Cementitious Matrix), in Fakultät Bauingenieurwesen 2004, Technische Universität Dresden 20 Weiland, S., R Ortlepp, and M Curbach Strengthening of preformed slabs with textile reinforced concrete in CEB-FIP (Hrsg.): Proceedings of the 2nd fib-Congress 2006 Napels, Italy 21 F Jesse, N.W.M.C and J Hegger, Load-Bearing Behavior of TextileReinforced Concrete Special Publication, 2008 250 81 22 Brückner, A., R Ortlepp, and M Curbach, Textile reinforced concrete for strengthening in bending and shear Materials and Structures, 2006 39(8): p 741-748 23 Krüger, M., et al., Experimental and numerical studies on bond properties between high performance fine grain concrete and carbon textile using pull out tests, in Beiträge aus der Befestigungstechnik und dem Stahlbetonbau, S Lettow and J Hofmann, Editors 2002 p 151-164 24 Schladitz, F., et al., Bending load capacity of reinforced concrete slabs strengthened with textile reinforced concrete Engineering Structures, 2012 40: p 317-326 25 Brückner, A., R Ortlepp, and M Curbach, Anchoring of shear strengthening for T-beams made of textile reinforced concrete (TRC) Materials and Structures, 2007 41(2): p 407-418 26 Brameshuber, W Development and Optimization of Cementitious Matrices for Textile Reinforced Elements in Proceedings of the 12th International Congress of the International Glassfibre Reinforced Concrete Association 2001 27 Meyer, C Glass Concrete Thin Sheets Prestressed with Aramid Fiber Mesh in Proceedings of the 4th International RILEM Workshop on High Performance Fiber - Reinforced Cement Composites (HPFRCC4) 2003 28 Frech, D., Selbstverdichtender Feinbeton (Mörtel) – Untersuchungen zum Einfluss der Mischungszusammensetzung auf die Mörteleigenschaften im frischen und erhärteten Zustand (Self-compacting fine grained concrete (mortar) – Investigation of the influence of mixture composition on the properties of fresh and hardened mortar) 2000, Institut für Werkstoffe im Bauwesen,, Universität Stuttgart