Nghiên cứu kiểm soát nứt do nhiệt trong bê tông khối lớn bằng cơ chế sử dụng ống làm lạnh

Bài viết trình bày kết quả nghiên cứu kiểm soát nhiệt trong bê tông khối lớn bằng cơ chế sử dụng ống làm lạnh. Các mô phỏng số được thực hiện trên khối bê tông có kích thước 5,0 × 10,0 × 5,0 m sử dụng công cụ phân tích nhiệt dạng dòng của chương trình Midas/Civil. Hai mô hình có sử dụng và không sử dụng ống làm lạnh được mô phỏng để đánh giá hiệu quả của ống làm lạnh trong việc kiểm soát nhiệt trong khối bê tông.

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 13 (3V): 99–107 NGHIÊN CỨU KIỂM SOÁT NỨT DO NHIỆT TRONG BÊ TÔNG KHỐI LỚN BẰNG CƠ CHẾ SỬ DỤNG ỐNG LÀM LẠNH Lưu Văn Thựca,∗, Lê Quang Trunga , Nguyễn Mạnh Hùngb a Khoa Xây dựng dân dụng Công nghiệp, Trường Đại học Xây dựng, 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam b Khoa Xây Dựng, Trường Đại học Vinh, 182 đường Lê Duẩn, Thành phố Vinh, Nghệ An, Việt Nam Nhận ngày 18/06/2019, Sửa xong 08/07/2019, Chấp nhận đăng 24/07/2019 Tóm tắt Bài báo trình bày kết nghiên cứu kiểm sốt nhiệt bê tông khối lớn chế sử dụng ống làm lạnh Các mô số thực khối bê tơng có kích thước 5,0 × 10,0 × 5,0 m sử dụng cơng cụ phân tích nhiệt dạng dòng chương trình Midas/Civil Hai mơ hình có sử dụng khơng sử dụng ống làm lạnh mô để đánh giá hiệu ống làm lạnh việc kiểm soát nhiệt khối bê tơng Bốn mơ hình với thời gian tuần hồn nước lạnh khác phân tích để lựa chọn thời gian làm lạnh tối ưu Kết nghiên cứu cho thấy, hệ thống ống làm lạnh làm giảm 21,8◦C nhiệt độ tâm khối, theo làm giảm chênh lệch nhiệt độ ∆T từ 49,4◦C xuống 20,6◦C Đồng thời, q trình tuần hồn nước lạnh phải đảm bảo có thời gian đến thời điểm nhiệt tâm khối bê tông đạt cực đại Từ đó, báo đưa kết luận hiệu ống làm lạnh việc kiểm soát nhiệt bê tơng khối lớn Từ khố: bê tơng khối lớn; số nứt nhiệt; nhiệt thủy hóa; ống làm lạnh RESEARCH ON THERMAL CRACKING CONTROL IN MASS CONCRETE BY USING COOLING PILE SYSTEM Abstract This paper presents the research results of thermal cracking control in mass concrete by using cooling pile systems Numerical analyses are performed for a mat foundation with the dimensions of 5.0 × 10.0 × 5.0 m, using the flow analysis tool of Midas/Civil Finite Element Software Two models which use cooling pile system and not use cooling pile system are analyzed to estimate the effects of cooling pile system on controlling temperature in mass concrete Besides, four models, which use cooling pile system with different circulation time of cool water, are analyzed to choose optimal time The results show that the temperature at the center of the mat foundation can be reduced by 21.8◦C in case of using the pipe cooling systems Hence, the difference in temperature between the center and surface of the mat is reduced from 49.4◦C to 20.6◦C Besides, the circulation of cool water must be carried out until the temperature at the center of the mat reaches to its peak value As a result, the paper draws conclusions about the effect of using cooling pile systems on controlling thermal cracking of mass concrete Keywords: mass concrete; thermal cracking index; heat of hydration; cooling pile https://doi.org/10.31814/stce.nuce2019-13(3V)-11 c 2019 Trường Đại học Xây dựng (NUCE) Tổng quan Thi công bê tông khối lớn thường gặp phải thách thức yêu cầu việc kiểm soát gia tăng nhiệt độ q trình thủy hóa xi măng Nhiệt lượng tăng mức dẫn tới chênh lệch ∗ Tác giả Địa e-mail: thuclv@nuce.edu.vn (Thực, L V.) 99 Thực, L V cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng nhiệt độ bề mặt lòng khối bê tơng, gây vết nứt ứng suất kéo nhiệt vượt ứng suất kéo cho phép [1, 2] Các vết nứt nhiệt phá vỡ tính tồn khối, ổn định dẫn tới nguy hại cho kết cấu [3] Hai vấn đề lớn xảy nhiệt thủy hóa bê tơng khơng kiểm sốt: 1) Khi nhiệt độ khối bê tơng vượt q 70◦C, khống bền sulfate ( – SO4 ) tạo số sản phẩm thủy hóa giai đoạn sớm, từ dẫn tới tượng hình thành entringite muộn (DEF) Ảnh hưởng lớn tượng DEF gây giãn nở dẫn tới vết nứt khối bê tơng giai đoạn muộn Từ đó, làm giảm cường độ độ bền học kết cấu bê tơng Hiện tượng ngăn ngừa nhiệt độ lòng khối bê tơng khống chế 70◦C giai đoạn sớm xi măng thủy hóa Tiêu chuẩn ACI 301-10 [4] bê tông khối lớn đề cập đến giới hạn nhiệt độ lớn khối bê tông 70◦C để tránh vết nứt nhiệt 2) Hiện tượng chênh lệch nhiệt độ bề mặt lòng khối bê tông Tiêu chuẩn ACI 207.R1-96 [5] gợi ý vết nứt nhiệt xuất chênh lệch nhiệt độ bề mặt lòng khối bê tông vượt 20◦C đến 25◦C Nhiệt tạo từ q trình thủy hóa với tốc độ nhiệt chậm hỗn hợp bê tông nguyên nhân dẫn tới tăng nhiệt độ tồn khối Bê tơng lòng khối với nhiệt lượng lớn có xu hướng nở bề mặt bên ngồi nhiệt độ thấp, bê tơng lại có xu hướng co lại Từ đó, cản trở nở bê tơng phía trong, gây ứng suất kéo cho bê tông bề mặt gây nứt ứng suất kéo nhiệt vượt ứng suất kéo cho phép [2, 6] Vì vậy, cơng nghệ kiểm sốt nứt nhiệt bê tông khối lớn nhắm tới việc giải hai tượng nêu Cùng với phát triển cơng trình nhà siêu cao tầng Việt Nam, kết cấu bê tông cốt thép ngày có kích thước lớn hơn, khối tích lên tới 17000 m3 (cơng trình Lotte Center, tháp Landmark 81) Tiêu chuẩn 304:2005 bê tông khối lớn [7] dẫn hai biện pháp kỹ thuật để kiểm soát hai vấn đề nhiệt trên: 1) Hạn chế tốc độ phát triển nhiệt thủy hóa xi măng bê tông cách: hạn chế hàm lượng xi măng, sử dụng xi măng nhiệt thấp, hạ nhiệt độ hỗn hợp bê tông, sử dụng nước đá 2) Hạn chế chênh lệch nhiệt độ khối bê tông cách: đưa nhiệt từ khối bê tông chế sử dụng ống làm lạnh, phân chia lớp đổ, chống xung nhiệt tháo ván khuôn, chống nhiệt nhanh gờ góc kết cấu bọc vật liệu cách nhiệt để giữ nhiệt độ khối đổ Tiêu chuẩn 304:2005 [7] có điều khoản dẫn cho việc áp dụng phương pháp Tuy nhiên, tiêu chuẩn đưa hướng dẫn mang tính định tính, khung hướng dẫn chung, quy định cụ thể việc đặt dàn ống: hiệu dàn ống, thời gian tuần hoàn nước lạnh, khả giảm nhiệt chưa đề cập Đã có số nghiên cứu việc mơ trường nhiệt độ bê tông khối lớn Nghiên cứu [8] mô ảnh hưởng phương pháp phân chia lớp đổ đến việc kiểm soát nứt nhiệt bê tông khối lớn không thời điểm đổ bê tơng mà vị trí bố trí lớp đổ đồng thời định hình thành phát triển vết nứt lựa chọn phù hợp để kiểm soát vết nứt phải kết hợp đồng thời thời điểm đổ vị trí lớp đổ Nghiên cứu [9] mô trường nhiệt độ ứng suất q trình thủy hóa xi măng kết cấu bê tông khối lớn so sánh với thực nghiệm Nghiên cứu mô tả qui luật thay đổi xác định giá trị chúng vị trí thời điểm đóng rắn khác bê tông Tuy nhiên, gần chưa có báo cụ thể mơ ảnh hưởng ống làm lạnh đến việc kiểm sốt nứt nhiệt bê tơng khối lớn Do đó, nghiên cứu cần thiết, có giá trị khoa học thực tiễn Bài báo nghiên cứu ảnh hưởng phương pháp sử dụng ống làm lạnh đến số nứt nhiệt bê tông khối lớn Việc phân tích trường ứng suất - nhiệt độ thực cơng cụ phân tích nhiệt dạng dòng phần mềm Midas/Civil Hai mơ hình có khơng có ống làm lạnh mơ để đánh giá hiệu việc sử dụng ống làm lạnh Bốn mơ hình với thời gian tuần hồn nước lạnh khác phân tích để lựa chọn thời gian làm lạnh tối ưu Từ đó, nhóm nghiên cứu đưa 100 Thực, L V cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng kết luận hiệu việc sử dụng ống làm lạnh đến việc kiểm sốt nhiệt bê tơng khối lớn Lý thuyết trình truyền nhiệt 2.1 Nguồn nhiệt Bê tơng vật liệu có tính dẫn nhiệt thấp, nên lượng nhiệt thủy hóa xi măng khơng kịp ngồi tích tụ lòng khối bê tông Tốc độ tỏa nhiệt tỷ lệ thuận với tỷ số diện tích bề mặt nhiệt khối tích bê tơng, bê tơng khối lớn tốc độ thoát nhiệt chậm nhiều so với kết cấu bê tông thông thường Theo [1, 3] lượng nhiệt sinh trình thủy hóa đơn vị thể tích bê tơng nhiệt độ bê tông thời điểm q trình đoạn nhiệt xác định theo cơng thức (1) (2): −αt ρCKe 24 24 = K(1 − e−αt ) q= T ad (1) (2) q nhiệt sinh đơn vị thể tích, (kcal/m3 ); ρ khối lượng thể tích bê tông, (kg/m3 ); C tỷ nhiệt bê tông, (kcal/kg.◦C); t thời gian, (ngày); α hệ số thể mức độ thủy hóa; K nhiệt độ tối đa bê tông điều kiện đoạn nhiệt, (◦C); T ad nhiệt độ bê tông điều kiện đoạn nhiệt tuổi t (ngày), (◦C) Nhiệt độ tâm khối bê tông điều kiện đoạn nhiệt xác định phương pháp thực nghiệm theo công thức (3) [1]: S AT Q(t) = Q∞ − e−rAT (t−t0,Q ) (3) t tuổi bê tông (ngày); Q (t) ≡ T ad nhiệt độ đoạn nhiệt bê tông tuổi t (ngày), (◦C); Q∞ nhiệt độ tối đa bê tông điều kiện đoạn nhiệt, (◦C); rAT , sAT thông số thể tốc độ thay đổi nhiệt độ; t0,Q tuổi bê tông bắt đầu nâng nhiệt (ngày); Các đại lượng Q∞ , rAT , sAT , t0,Q hàm số nhiệt độ bê tông đổ, hàm lượng loại xi măng sử dụng 2.2 Cơ chế truyền nhiệt ống làm lạnh Do nhiệt độ tâm khối đổ thường lớn nhiều so với nhiệt độ vùng xung quanh nên việc đưa nhiệt từ vùng tâm khối đổ ngồi làm giảm chênh lệch nhiệt độ ∆T lớp bê tơng ngồi khối, mục đích lớn việc đưa hệ dàn ống làm lạnh vào khối bê tông Nước lạnh chạy qua dàn ống trao đổi nhiệt đưa nhiệt từ lòng khối (Hình 1), theo làm giảm nhiệt độ tâm khối [7] Theo [3], trình trao đổi nhiệt ống bê tông giảm theo tăng nhiệt thủy hóa bê tơng tăng theo nhiệt độ dòng chảy Q trình trao đổi nhiệt đối lưu dòng chảy bề mặt ống Giá trị nhiệt đối lưu xác định theo công thức (4): qconv = h p A s (T s − T m ) = h p A s T s,i + T s,o T m,i + T m,o − 2 (4) h p hệ số đối lưu dòng chảy ống, (kcal/m2 h.◦C); A s diện tích bề mặt ống (m2 ); T s , T m nhiệt độ bề mặt chất lỏng ống (i đầu vào; o đầu ra) Về mặt công nghệ thi công, sau kết thúc q trình nhiệt khối bê tơng, dàn ống bơm rửa lòng khối, đưa khỏi dàn ống bơm ép vữa xi măng cát lấp đầy tất 101 Journal of Science and Technology in Civil Engineering NUCE 2018 13(5):1-16 Thực, L V cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Hình Cơ chếtruyền truyềnnhiệt nhiệt lạnh [10][10] Hình Cơ chế trongống ốnglàm làm lạnh Về mặt công nghệ thi công, sau kết thúc q trình nhiệt khối bê tơng, dàn ống bơm rửa kế sạchsao khối, đưavữa khỏi dàn thực ống vàhiện bơmdễ ép dàng ống phảiđược thiết cholòng việc bơm sau vữa xi măng cát lấp đầy tất ống dàn Dàn ống phải thiết kế cho việc bơm vữa sau thực dễ dàng không bị tắc [7] ống dàn Dàn không bị tắc [7] Theo hội kỹ sư bê tông Nhật Bản, hệ số đối lưu nước xác định hàm vận tốc hội kỹ sư bê tông Nhật Bản, hệ số đối lưu nước xác định dòng chảy Khi vận Theo tốc dòng chảy khoảng 20-60 cm/s, hệ số đối lưu nước xác định hàm vận tốc dòng chảy Khi vận tốc dòng chảy khoảng 20-60 cm/s, hệ số đối theo (5): lưu nước xác định theo (5): h p = 4,75u + 43,0 (5) hp = 4, 75u + 43, (5) u vận tốc dòng chảy lạnh ống (cm/s); h p hệ số đối lưu u vận tốc dòng chảy lạnh ống (cm/s); hp hệ số đối lưu 2.3 Chỉ số nứt nhiệt bê tông khối lớn 2.3 Chỉ số nứt nhiệt bê tông khối lớn Theo [1–3, 5], chênh lệch nhiệt độ ∆T lớn ứng suất nhiệt khối bê tông lớn, DT Theo [1,2,3,5], chênh lệch nhiệt độ lớn suấttrong nhiệt mối quan hệ ứng suất nhiệt nhiệt độ khối bê tông thểứng côngkhối thức (1): bê tông lớn, mối quan hệ ứng suất nhiệt nhiệt độ khối bê tông thể công thức (1): {σ} = [R] Eβ {∆T } {s } = [ R].E.b {DT } (6) (6) {σ} véctơ ứng suất điểm khảo sát, (Kgf/m2 ); [R] ma trận cản biến dạng bê tông; điểm khảo sát, (Kgf/m2); véctơ(Kgf/m ứng suất biến s }tơng, E mơđun đàntrong hồiđó {bê ); {∆T } véc tơ gradient[ Rnhiệt hệ số giãn nở nhiệt ] mađộ;trậnβ cản bê tông dạng bê tông; E môđun đàn hồi bê tông, (Kgf/m ); {DT } véc Theo [1], số nứt tơ kết cấu bêđộ;tông địnhnởnghĩa nhưbêlàtông tỉ số cường độ kéo tách chia b làđược gradient nhiệt hệ số giãn nhiệt cho ứng suất kéo nhiệt tính tồn q trình diễn biến nhiệt độ, xác định theo cơng số nứt kết cấu bê tông định nghĩa tỉ số cường độ thức (2) Khi giá trị Theo Icr 1,00 tức khối bê tông không bị nứt nhiệt Trong khối bê tông không sử dụng ống làm lạnh có Icr = 0,46 < 1,00 (Hình 7), đồng nghĩa với việc khối bê tông bị nứt nhiệt Luận giải điều này, rõ ràng chênh lệch nhiệt độ điểm tâm bề mặt khối sử dụng ống làm lạnh giảm nhiều Chính giảm chênh lệch nhiệt độ làm giảm xu hướng co bên ngồi bề mặt khối đổ, từ hạn chế ứng suất kéo Hình Trường khơng sử dụng ốnglạnh làm lạnh tạiđiểm thời điểm Hình Trường nhiệtnhiệt trongtrong khốikhối móngmóng khơng sử dụng ống làm thời 70 giờ70 sau đổ sau đổ Kết phân tích cho thấy, hệ thống 104 ống làm lạnh làm giảm 21,8oC nhiệt độ tâm khối Mẫu không sử dụng ống làm lạnh có nhiệt độ tâm Tmax = 87,4oC (Hình 5,6) (đường màu đỏ, nét liền), khối bê tông sử dụng ống làm lạnh có Tmax = 65,6oC (đường nét đứt màu đỏ) (hình 6) Theo đó, chênh lệch nhiệt độ DT tâm o Thực, L V cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Kết phân tích cho thấy, hệ thống ống làm lạnh làm giảm 21,8◦C nhiệt độ tâm khối Mẫu khơng sử dụng ống làm lạnh có nhiệt độ tâm T max = 87,4◦C (Hình 6) (đường màu đỏ, nét liền), khối bê tông sử dụng ống làm lạnh có T max = 65,6◦C (đường nét đứt màu đỏ) (Hình 6) Theo đó, chênh lệch nhiệt độ ∆T tâm bề mặt khối sử dụng ống làm lạnh 20,6◦C, giá trị nằm ngưỡng cáo tiêu chuẩn ACI 207.R1-96 [5] Trong khi, không sử Journal ofkhuyến Science and Technology in Civil Engineering NUCE 2018 13(5):1-16 dụng ống làm lạnh, chênh lệch nhiệt độ ∆T tâm bề mặt khối bê tông 49,4◦C, vượt nhiệt Qua đó, thấy sử dụng hệ dàn làm lạnh biện pháp hiệu việc nhiều ngưỡng khuyến tiêutrong chuẩn [5].khối lớn kiểm soátcáo nứt nhiệt bê tông Journal of Science and Technology in Civil Engineering NUCE 2018 13(5):1-16 nhiệt Qua đó, thấy sử dụng hệ dàn làm lạnh biện pháp hiệu việc kiểm soát nứt nhiệt bê tơng khối lớn Hìnhnhiệt Chênh lệch tâm nhiệtvà độbề tâmkhối bề khối bê tông trường hợp có khơng Hình Chênh lệch độ mặt bêmặt tơng trường hợp có khơng sử dụng ống làm lạnh sử dụng ống làm lạnh Đánh giá khía cạnh số nứt, khối bê tơng có sử dụng hệ ống làm lạnh có Icr = 1,09 > 1,00 tức khối bê tông không bị nứt nhiệt Trong khối bê tông không sử dụng ống làm lạnh có Icr = 0,46 < 1,00 (Hình 7), đồng nghĩa với việc khối bê tông bị nứt nhiệt Luận giải điều này, rõ ràng chênh lệch nhiệt độ điểm tâm bề mặt khối sử dụng ống làm lạnh giảm nhiều Chính giảm chênh lệch nhiệt độ làm giảm xu hướng co bên bề mặt khối đổ, từ hạn chế ứng suất kéo nhiệt Qua đó, thấy sử dụng hệ dàn làm lạnh biện pháp hiệu Hình Chênh lệch nhiệt độ tâm bề mặt khối bê tơng trường hợp có khơng việc kiểm sốt nứt nhiệt bê tông khối lớn sử dụng ống làm lạnh Hình Chỉ số nứt nhiệt bề mặt khối trường hợp có khơng sử dụng ống làm lạnh 4.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian làm lạnh đến hiệu giảm nhiệt Để tìm thời gian tuần hoàn nước lạnh tối ưu, báo tiến hành khảo sát mơ hình với thời gian tuần hồn nước lạnh khác nhau: tuần hoàn 25 giờ, 50 giờ, 75 100 từ sau kết thúc q trình đổ bê tơng Với số liệu đầu vào Bảng 1, thành phần cấp phối Bảng 2, thuộc tính ống làm lạnh Bảng 3, kích thước mơ hình phân tích Hình 2, mặt bố trí dàn ống Hình 3, sử dụng lớp dàn ống Hình Chỉ số nứt nhiệt bề mặt khối trường hợp có khơng sử dụng ống làm lạnh HìnhHình Chỉ số nứt nhiệt bề mặt khối trường hợp có khơng sử dụng ống làm lạnh 4.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian làm lạnh10đến hiệu giảm nhiệt Để tìm thời gian tuần hoàn nước lạnh tối ưu, báo tiến hành khảo sát mơ 4.2 Khảo sát ảnh gianhồn làmnước lạnhlạnh đếnkhác hiệu quảtuần giảm hình hưởng với thời thời gian tuần nhau: hoànnhiệt 25 giờ, 50 giờ, 75 100 từ sau kết thúc trình đổ bê tông Với số liệu đầu vào Bảng 1, thành Để tìm thời gian tuần hồn nước lạnh tối ưu, báo tiến hành khảo sát mơ hình với thời gian phần cấp phối Bảng 2, thuộc tính ống làm lạnh Bảng 3, kích thước mơ hình tuần hồn nướcphân lạnhtíchkhác nhau:2, tuần hồn giờ,ống 50như giờ, 753,giờ 100 saunhư kết thúc q Hình mặt bố 25 trí dàn Hình sử dụng lớp dàntừống Hình 105 10 Thực, L V cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng trình đổ bê tơng Với số liệu đầu vào Bảng 1, thành phần cấp phối Bảng 2, thuộc tính ống làm lạnh Bảng 3, kích thước mơ hình phân tích Hình 2, mặt bố trí dàn ống Hình 3, sử dụng lớp dàn ống Hình Journal of Science andhợp Technology Civil Engineering NUCE 2018 13(5):1-16 Kết phân tích cho thấy, trường tuầninhồn nước lạnh 25 đầu có nhiệt độ lớn ◦ tâm T max = 70,5 CKết tạiquả thời điểm 100h sau đổ (đường màunước đenlạnh nét liền)25trong phân tích cho thấy, trường hợp tuần hồn đầu có trường hợp tuần o ◦ đen nét tâm Tđộ = 70,5 C thời điểm sauTđổ (đường màu max lớn hồn nước từ 50nhiệt độ trởlớn đinhất có nhiệt tâm như100h nhau, = 65,6 C (đường màu xanh da max liền) trường hợp tuần hoàn nước từ 50 trở có nhiệt độ lớn tâm trời nét đứt) (Hình 8) Điều cho thấy, với đầu vào mơ trên, khối bê tông cần tuần nhau, Tmax = 65,6oC (đường màu xanh da trời nét đứt) (Hình 8) Điều cho thấy, hoàn nước lạnh 50 sau đổ Luận giải điềukhối này, thờihoàn điểm giờ50làgiờthời với đầu vào mơ trên, bê có tơngthể chỉthấy cần tuần nước50 lạnh sau điểm khối móng đổ Luận giải điều này, thấy thời điểm 50 thời điểm khối móng đạt nhiệt độ bắt đầu vào đạt nhiệt độ cực đại tâm, theo cần làm lạnh Sau thời điểm 50 giờ, khối bê tơng cực đại tâm, theo cần làm lạnh Sau thời điểm 50 giờ, khối bê tông bắt đầu vào giai đoạn giãn nhiệt nên không cần tiếp tục làm lạnh giai đoạn giãn nhiệt nên không cần tiếp tục làm lạnh Đánh giá khía cạnh số nứt, khối bê tơng tuần hồn nước lạnh 25 đầu có Icr = Đánhđen giá cạnh chỉlàsốkhối nứt, khối bê tông nước lạnh hợp tuần hồn 0,57 < 1,00 (đường màu nét khía liền), tức bê tơng bịtuần nứthồn nhiệt Trong 25 trường đầu có Icr = 0,57 < 1,00 (đường màu đen nét liền), tức khối bê tông bị nứt nhiệt nước từ 50 trở có Icr = 1,09 > 1,00 (đường màu xanh da trời nét đứt) (Hình 9), đồng nghĩa với Trong trường hợp tuần hồn nước từ 50 trở có Icr = 1,09 > 1,00 (đường màu việc khối bê tông không bị nứt nhiệt Nhưnghĩa vậy,vớicóviệc thểkhối kếtbêluận thời gian lạnh phụ thuộc vào xanh da trời nét đứt) (Hình 9), đồng tông không bị nứtlàm nhiệt Như vậy, luậnđạt thờicực gian đại làm lạnh thuộctuần vào thời giannước nhiệt thời gian nhiệt khối bêkết tơng Qphụtrình hồn lạnhkhối phảibê đảm bảo có thời tơng đạt cực nhiệt đại Q trình tuầnđạt hồncực nước lạnhViệc phải đảm thời hồn gian nước đến gian đến thời điểm tâm khối đại tiếp bảo tụccótuần lạnh sau khơng thời điểm nhiệt tâm khối đạt cực đại Việc tiếp tục tuần hoàn nước lạnh sau khơng nhiều ý nghĩa việc nhiệt tâm nhiều ý nghĩa việc nhiệt tâm Nhiệt tâm khốibê bê tông tông với làmlàm lạnhlạnh kháckhác nhau HìnhHình Nhiệt độ độ tâm khối vớithời thờigian gian Journal of Science and Technology in Civil Engineering NUCE 2018 13(5):1-16 11 Hình Chỉ nứtnhiệt nhiệtbề bề mặt mặt khối lạnh khác nhaunhau Hình Chỉ sốsốnứt khốivới vớithời thờigian gianlàm làm lạnh khác Kết luận Từ kết nghiên cứu, đưa số kết luận việc kiểm sốt nhiệt bê tơng khối lớn chế sử dụng ống làm lạnh: 106 - Tốc độ tỏa nhiệt tỷ lệ thuận với tỷ số diện tích bề mặt nhiệt khối tích bê tơng, bê tơng khối lớn tốc độ nhiệt chậm nhiều so với kết cấu bê tông thông thường - Nước lạnh chạy qua hệ dàn ống làm lạnh trao đổi nhiệt với bê tông đưa Thực, L V cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Kết luận Từ kết nghiên cứu, đưa số kết luận việc kiểm soát nhiệt bê tông khối lớn chế sử dụng ống làm lạnh: - Tốc độ tỏa nhiệt tỷ lệ thuận với tỷ số diện tích bề mặt nhiệt khối tích bê tơng, bê tơng khối lớn tốc độ thoát nhiệt chậm nhiều so với kết cấu bê tông thông thường - Nước lạnh chạy qua hệ dàn ống làm lạnh trao đổi nhiệt với bê tông đưa nhiệt từ lòng khối ngồi Từ làm giảm chênh lệch nhiệt độ ∆T lớp bê tông tâm bề mặt Đồng thời, sau kết thúc q trình nhiệt, hệ dàn bơm rửa sạch, đưa khỏi dàn ống bơm ép vữa xi măng cát để lấp đầy - Sử dụng ống làm lạnh biện pháp hiệu việc kiểm soát nứt nhiệt bê tơng khối lớn Với mẫu bê tơng kích thước 5,0 × 10,0 × 5,0 m, điều kiện biên mô tả mục 4, hệ thống ống làm lạnh làm giảm 21,8◦C nhiệt độ tâm khối, theo làm giảm chênh lệch nhiệt độ ∆T từ 49,4◦C xuống 20,6◦C Chính giảm chênh lệch nhiệt độ làm giảm xu hướng co bên ngồi bề mặt khối đổ, từ hạn chế ứng suất kéo nhiệt, làm số nứt Icr tăng từ 0,46 lên 1,09, tức khối bê tông dùng hệ thống ống làm lạnh không bị nứt không sử dụng hệ dàn làm lạnh khối bê tông nứt - Thời gian làm lạnh phụ thuộc vào thời gian nhiệt khối bê tông đạt cực đại Q trình tuần hồn nước lạnh phải đảm bảo có thời gian đến thời điểm nhiệt tâm khối đạt cực đại Việc tiếp tục tuần hồn nước lạnh sau khơng nhiều ý nghĩa việc thoát nhiệt tâm Tài liệu tham khảo [1] Japan Concrete Institute (2011) Guideline for control of cracking of mass concrete [2] Khalifah, H A., Rahman, M K., Al-Helal, Z., Al-Ghamdi, S (2016) Stress generation in mass concrete blocks with fly ash and silica fume–an experimental and numerical study In Fourth International Conference on Sustainable Construction Materials and Technologies, 7–11 [3] Midas Information Technology (2004) Heat of hydration - Analysis analysis manual version 7.0.1 [4] ACI Committee 301-10 (2010) Specifications for structural concrete American Concrete Institute [5] ACI Committee 207.R1-96 (2005) Mass concrete American Concrete Institute [6] Taylor, H F W., Famy, C., Scrivener, K L (2001) Delayed ettringite formation Cement and Concrete Research, 31(5):683–693 [7] TCXDVN 305:2004 Bê tông khối lớn - Quy phạm thi công nghiệm thu [8] Hai, T H., Thuc, L V (2017) The effect of splitting concrete placement on controlling thermal cracking in mass concrete Journal of Science and Technology in Civil Engineering (STCE)-NUCE, 11(6):22–28 [9] Khoa, H N., Công, V C (2012) Phân tích trường nhiệt độ ứng suất nhiệt bê tông khối lớn phương pháp phần tử hữu hạn Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (KHCNXD) - ĐHXD, 6(4):17–27 [10] Liu, X., Zhang, C., Chang, X., Zhou, W., Cheng, Y., Duan, Y (2015) Precise simulation analysis of the thermal field in mass concrete with a pipe water cooling system Applied Thermal Engineering, 78: 449–459 [11] Engineering Monograph (1981) Control of cracking in mass concrete structures United States Government Printing Office, 82 107 ... củacủahệviệcthống làm lạnh ưu thời gian làm lạnh việc kiểm sốt nhiệt bê tơng khối lớn, báo tiến hành phân tích mơ hình: 1) không sử dụng dàn ống làm lạnh; 2) sử dụng dàn ống 4.1 Hiệulàm việc sử dụng ống làm. .. mặt bêmặt tơng trường hợp có khơng sử dụng ống làm lạnh sử dụng ống làm lạnh Đánh giá khía cạnh số nứt, khối bê tơng có sử dụng hệ ống làm lạnh có Icr = 1,09 > 1,00 tức khối bê tông không bị nứt. .. lệch nhiệt độ tâm bề mặt khối bê tơng trường hợp có khơng việc kiểm sốt nứt nhiệt bê tông khối lớn sử dụng ống làm lạnh Hình Chỉ số nứt nhiệt bề mặt khối trường hợp có khơng sử dụng ống làm lạnh