Ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép

Ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép.Ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép.Ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép.Ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép.Ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép.Ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép.Ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép.Ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép.Ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép.Ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép.Ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép.Ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép.Ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép.Ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép.Ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép.Ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép.Ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép.Ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép.Ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép.Ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép.Ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép.Ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép.Ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI -o0o - VÕ VĂN NAM ẢNH HƯỞNG CỦA MỨC ĐỘ ĂN MÒN CỐT THÉP ĐẾN SỨC KHÁNG UỐN CỦA KẾT CẤU CẦU DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP LUẬN ÁN TIẾN SĨ Hà Nội - 2024 VÕ VĂN NAM ẢNH HƯỞNG CỦA MỨC ĐỘ ĂN MÒN CỐT THÉP ĐẾN SỨC KHÁNG UỐN CỦA KẾT CẤU CẦU DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP Ngành Mã số :Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình giaothơng 9580205 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1- PGS.TS TRẦN THẾTRUYỀN 2- TS HOÀNG VIỆTHẢI Hà Nội - 2024 LỜI CAM ĐOAN Tơixincamđoanluậnánnàylàcơngtrìnhnghiêncứucủatơi.Cácsốliệu,kết nêu luận án trung thực chưa công bố bấtkỳcơng trình nàokhác Nghiên cứu sinh Võ Văn Nam LỜI CẢM ƠN Tôi gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Trần Thế Truyền, TS Hồng Việt Hảiđãtậntìnhgiúpđỡ,hướngdẫn,độngviêntơitrongqtrìnhnghiêncứu,họctập tạiTrường Trong trình làm luận án, tác giả nhận hỗ trợ giúp đỡ nhiệt tình quý thầy cô giáo, nhà khoa học thuộc Bộ môn Cầu Hầm, Bộ môn Vật liệuXâydựng-TrườngĐạihọcGiaothôngvậntải.Tácgiảxinđượcgửilờicảmơn sâu sắc đến GS.TS Trần Đức Nhiệm, PGS.TS Nguyễn Ngọc Long, PGS.TS Bùi Tiến Thành, TS Phạm Đức Thọ góp ý, động viên hỗ trợ tác giả suốt trình nghiên cứu, họctập Tôi không quên gửi lời cám ơn đến Thầy, Cơ, đồng nghiệp cơng tác tạiTrườngĐạihọcGiaothơngvậntảiThànhphốHồChíMinh–nơitơicơngtác,đã độngviêngiúpđỡtơitrongqtrìnhhọctập,nghiêncứuvàhồnthànhluậnvănnày Cuối bày tỏ lời cảm ơn đến bạn bè đồng nghiệp, gia đình người thân giúp đỡ, đồng hành tơi q trình học tập nghiên cứu Hà Nội, ngày tháng 01 năm 2024 Nghiên cứu sinh Võ Văn Nam MỤC LỤC LỜICAMĐOAN .I LỜICẢMƠN II MỤCLỤC III DANH MỤCHÌNHẢNH VIII DANH MỤCBẢNGBIỂU XII PHỤLỤC XIV DANH MỤC CÁC CHỮVIẾTTẮT XV MỞĐẦU 1 TÍNH CẤP THIẾT CỦAĐỀTÀI ĐỐI TƯỢNGNGHIÊNCỨU MỤC TİÊUNGHİÊNCỨU PHẠM VİNGHİÊN CỨU 5 PHƯƠNG PHÁPNGHİÊNCỨU 6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦALUẬNÁN CHƯƠNG1.TỔNGQUANVỀMỨCĐỘĂNMÒNCỐTTHÉPTRONGCẤUKİỆN BÊ TƠNG CỐT THÉP; THỰC TRẠNG, TÌNH HÌNH NGHİÊN CỨUTRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠIVİỆTNAM 1.1 TỔNG QUAN VỀ MỨC ĐỘ ĂN MỊN CỐT THÉP TRONG CẤU KİỆN BÊTƠNGCỐTTHÉP 1.1.1 Khái niệm ăn mòn kimloại 1.1.2 Phân loại ăn mòn cốt thép cấukiệnBTCT 1.2 THỰC TRẠNG ẢNH HƯỞNG CỦA MỨC ĐỘ ĂN MỊN CỐT THÉP ĐẾNKẾTCẤUDẦMBÊTƠNGCỐTTHÉPỞMỘTSỐCƠNGTRÌNHCẦUTẠIVIỆTNAM 13 1.2.1 Cầu Kênh K13 - tỉnhTâyNinh 14 1.2.2 Cầu Cảng Bến Đầm - tỉnh Bà Rịa –VũngTàu 14 1.2.3 Cầu Diễn Kim – Tỉnh Nghệ An 14 1.2.4 Cầu Bình Long – tỉnhBìnhĐịnh .15 1.2.5 Cầu Phước Lộc - thành phố HồChíMinh 16 1.2.6 Cầu Thạnh Đức – tỉnhQuảngNgãi 16 1.2.7 Đánh giá,nhậnxét 16 1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VÀTRONG NƯỚC 17 1.3.1 Tình hình nghiên cứu trênthế giới 17 1.3.2 Tình hình nghiên cứutrongnước 21 1.4 NHẬN XÉT, KẾT LUẬNCHƯƠNG 26 CHƯƠNG2.CƠSỞLÝTHUYẾTVỀẢNHHƯỞNGCỦAMỨCĐỘĂNMÒNCỐT THÉP ĐẾN SỨC KHÁNG UỐN CỦA CẤU KİỆNDẦM BTCT 27 2.1 ĂN MÒN CỐT THÉP TRONG CẤU KİỆN BÊ TÔNGCỐTTHÉP .27 2.1.1 Ăn mịn thép q trình bonát hóa 27 2.1.2 Ăn mòn ion Clo (ăn mịnđiện hóa) .28 2.1.3 Cơ chế ăn mòn cốt thép trongbêtông 30 2.1.4 Một số mơ hình lan truyền ăn mịn kếtcấuBTCT .38 2.1.5 Các phương pháp đánh giá ăn mịn thép trongbêtơng .42 2.1.6 Cơ sở xác định mát diện tích tiết diện cốt thép doăn mòn 48 2.2 MỘT SỐ MƠ HÌNH ỨNG XỬ CỦA BÊ TƠNG VÀC Ố T THÉP 59 2.2.1 Các mô hình ứng xử vật liệub ê tơng 59 2.2.2 Các mơ hình ứng xử củacốt thép 63 2.2.3 Mô tương tác bê tông vàc ố t thép 64 2.3 NHẬN XÉT, KẾT LUẬNCHƯƠNG2 67 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG ĂNMÒN CỐT THÉP ĐẾN SỨC KHÁNG UỐN CỦA KẾT CẤU DẦM BTCT CÓXÉT ĐẾN TẢI TRỌNGTÁCDỤNG .69 THÍ NGHİỆM ĐÁNH GİÁ CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU CHẾ TẠOMẪU 69 3.1.1 Thành phầnvật liệu 69 3.1.2 u cầu, tính tốn tiêuvậtliệu .69 3.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI HỔN HỢP BÊ TƠNGTHÍNGHIỆM 79 3.2.1 Các bước thiết kế cấp phốibê tông 79 3.3 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH MƠ ĐUN ĐÀN HỒI CỦABÊTƠNG 81 3.3.1 Thiết bịthínghiệm 81 3.3.2 Mẫuthử 81 3.3.3 Quy trìnhthử nghiệm 81 3.3.4 Tính tốn mơ đunđàn hồi 82 3.4 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ BÊTÔNG (F’C) .82 3.4.1 Thiết bịthínghiệm 82 3.4.2 Chuẩn bịthí nghiệm 83 3.4.3 Tiếnhành thử: 83 3.4.4 Kếtquả: 83 3.5 CHẾ TẠO MẪU DẦMTHÍNGHIỆM 84 3.5.1 Thiết bị dùng q trình chế tạo dầmthí nghiệm 84 3.5.2 Chế tạo dầmthí nghiệm 85 3.6 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH LỰC PHÁHOẠIPMAX 85 3.6.1 Chuẩnbị mẫu 85 3.6.2 Thực hiệnuốn mẫu 86 3.7 THÍNGHIỆMXÁCĐỊNHẢNHHƯỞNGCỦAỨNGSUẤTDOTẢITRỌNGTÁC DỤNG ĐẾN MỨC ĐỘ ĂN MÒNCỐTTHÉP 87 3.7.1 Qui trình thực hiệnthí nghiệm 88 3.7.2 Thiết bị cơng tác chuẩn bịthí nghiệm 88 3.7.3 Kết quảthínghiệm: 93 3.7.4 Quan hệ ứng suất trì mức độ ăn mịncốt thép .94 3.8 THÍ NGHİỆM ĐÁNH GİÁ ẢNH HƯỞNG CỦA MỨCĐỘĂN MÒN CỐTTHÉP ĐẾN SỨC KHÁNG UỐN CỦA CẤU KİỆN DẦM BÊ TÔNG CỐTTHÉP .96 3.8.1 Chế tạo dầm thí nghiệm xácđịnh Pmax .97 3.8.2 Thí nghiệm ăn mịn diễn tiến nhanh nhómmẫudầm 98 3.8.3 Thí nghiệm xác định lực kháng uốn nhómmẫu dầm .100 3.8.4 Xác định mức độ ăn mòncốt thép 102 3.8.5 Ảnh hưởng ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn dầm BTCT có xét đếnảnh hưởng củatảitrọng 105 3.9 KẾT LUẬNCHƯƠNG3 106 CHƯƠNG TÍNH TỐN GIẢI TÍCH VÀ MƠ PHỎNG SỐ ĐÁNH GIÁẢNHHƯỞNGCỦATẢITRỌNGTÁCDỤNGĐẾNSỨCKHÁNGCỦADẦMC ẦUBTCT CĨ XÉT ĐẾN SỰ ĂN MỊN CỦACỐTTHÉP 108 4.1 MƠ HÌNH HĨA DẦMTHỰCNGHIỆM .108 4.1.1 Mơ hình vật liệubêtơng 108 4.1.2 Mơ hình vật liệucốtthép 111 4.1.3 Mơ hình dính bám bê tông vàcốt thép 111 4.1.4 Mơ hình phần tử bê tơng vàcốt thép 111 4.1.5 Mơ hình hóakếtcấu 113 4.1.6 Thıết lập bướctính tốn 114 4.1.7 Kết môphỏngsố 114 4.1.8 Sosánhđườngcongquanhệtảitrọngvàchuyểnvịgiữakếtquảthựcnghiệmvàmô 115 4.2 VÍDỤTÍNHTỐNẢNHHƯỞNGĂNMỊNCỐTTHÉPĐẾNSỨCKHÁNGUỐN CỦA DẦM CẦU CHỊU TÁC DỤNG CỦATẢITRỌNG 116 4.2.1 Tính tốn sức kháng uốn dầm bị ăn mòncốt thép 116 4.2.2 Tính tốn sức kháng cịn lại sauăn mòn 119 4.3 MƠPHỎNGSỐĐÁNHGIÁVÀSOSÁNHKẾTQUẢGIẢITÍCHDẦMCẦUT-BTCT 124 4.3.1 Mơ hình hóa vật liệu bê tơng vàcốt thép 125 4.3.2 Mơ hình hóahình học 125 4.3.3 Các bước thiết lậptínhtốn 126 4.3.4 Kết phân tích phầnmềmsố .127 4.3.5 Khảo sát ảnh hưởng tham số đến ứng xử dầm cầu bịăn mòn .128 4.4 KẾT LUẬNCHƯƠNG4 130 KẾT LUẬN VÀKI Ế N NGHỊ 132 KẾTLUẬN .132 Khối lượng thực củal u ậ n án 132 Đóng góp củaluậnán .132 KIẾNNGHỊ 133 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA NGHIÊNCỨUSINH 135 TÀI LIỆUTHAMKHẢO 136 TIẾNGVIỆT 136 TIẾNGANH 138 PHỤLỤC 144 PHỤ LỤC 01 - KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĂN MỊNGIATỐC 144 PHỤ LỤC 02 - MƠ PHỎNG SỐ CHƯƠNGTRÌNHATENA 145 PHỤLỤC03-TÍNHTỐNCHITIẾTDẦMT-BTCT 147 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Biểu đồ phát triển ăn mịn cốt thép theothờigian .8 Hình 1.2 Hình ảnh mơ tả ngun nhân gây hư hại kếtcấu BTCT .9 Hình 1.3 Quá trình phát triển vết nứt ăn mòn cốt théptheoTuutti .10 Hình 1.4 Gỉ trươngnở Hình 1.5 Gỉ trương nởkhơngđều 11 Hình 1.6 Hiện trạng bị bong vỡ bê tông lộ cốt thép cầu Kênh K13 (thời điểmkhảo sátnăm2018) 14 Hình 1.7 Hiện trạng ăn mịn gây hoen gỉ cốt thép, bong tróc lớp bê tơng bảo vệ tạicầucảngBếnĐầm-TỉnhBàRịa–VũngTàu(Tìnhtrạngtạithờiđiểmkhảosátnăm2017) 14 Hình 1.8 Hiện trạng ăn mịn gây hoen gỉ cốt thép, bong tróc lớp bê tông bảo vệ tạicác phận cầu BTCT (thời điểm khảo sátnăm2016) .15 Hình 1.9 Ăn mòn cốt thép gây hư hỏng kết cấu dầm BTCT cầu Bình Long (thờiđiểm khảo sátnăm2020) 15 Hình 1.10 Ăn mịn bê tơng gây nứt phá hoại thân dầm Cầu Phước Lộc16 Hình 1.11 Hình ảnh ăn mịn bê tông cốt thép kết cấu dầm cầu Thạnh Đức (thờiđiểm khảo sátnăm2021) 16 Hình 2.1 Quá trình ăn mịn cốt thép bê tơng docacbonathóa 28 Hình 2.2 Các phản ứng cực dương cựcâm (Beeby) 28 Hình 2.3 Thể tích tương đối sản phẩm ănmịnsắt .30 Hình 2.4 Áp lực bê tơng hình thành sản phẩmănmịn 39 Hình2.5.ThiếtbịsửdụngchophươngphápđiệnthếnửapinđượcmơtảtrongASTMC876 để đo điện bề mặt liên quan đến dịng điệnănmịn .42 Hình 2.6 Sơ đồ minh họa đường cong phân cựctuyếntính .43 Hình 2.7 Sơ đồ minh họa kết đo xungtĩnh điện 45 Hình 2.8 Biểu diễn giản đồ phép đo điện trở suất (a) Điện trở suất lớn,4 Hình2.9.Lýtưởnghóacủabêtơngbảovệnhưlàmộthìnhtrụthànhdày:(a)mẫubêtơng ban đầu; (b) biến dạng bê tơng, (c) biến dạng sản phẩm ănmòn (d) gỉ chèn vào vếtnứt mở 49