Nghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu chuẩn tại gia lai

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN BÁ THẠCH NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM BIẾN DẠNG CO NGÓT CỦA BÊ TƠNG TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU CHUẨN TẠI GIA LAI CHUYÊN NGÀNH : CƠ KỸ THUẬT MÃ SỐ : 9520101 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐÀ NẴNG - 2019 Cơng trình hồn thành Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRƯƠNG HỒI CHÍNH GS.TS PHAN QUANG MINH Phản biện 1: PGS.TS TRẦN MINH TÚ Phản biện 2: PGS.TS TRƯƠNG TÍCH THIỆN Phản biện 3: PGS.TS PHẠM THANH TÙNG Luận án bảo vệ Hội đồng chấm Luận án Tiến sĩ kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 14 tháng 12 năm 2019 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Trung tâm Thông tin Học liệu & Truyền thông - Đại học Đà Nẵng - Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Các nhà khoa học giới nghiên cứu biến dạng co ngót bê tông khoảng thời gian dài đạt nhiều kết quan trọng Hằng năm có nhiều cơng trình nghiên cứu khoa học, nhiều báo khoa học tạp chí uy tín giới, giới thiệu kết nghiên cứu biến dạng co ngót Những nội dung nghiên cứu tập hợp thành nội dung sau: Nghiên cứu biến dạng co ngót dạng bê tơng mới; Nghiên cứu giải pháp hạn chế biến dạng co ngót (sử dụng phụ gia, vật liệu ) Các nghiên cứu tác giả tiến hành sở thực nghiệm đo đạc xác định biến dạng co ngót thực vật liệu bê tơng Hiện việc dự báo co ngót lấy theo tiêu chuẩn nước ngồi dựa dự báo chưa xác rủi ro vùng khí hậu nhiệt độ khác Các tiêu chuẩn hành nước tiên tiến tiêu chuẩn: Tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI 209R-92, Tiêu chuẩn Châu Âu CEB-FIP 2010, Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode 2, Tiêu chuẩn Anh quốc BS 8110, Tiêu chuẩn Úc AS 3600, Mơ hình dự báo Viện Khoa học Xây dựng Nga, Tiêu chuẩn Nga GOST 24544-81 trình bày chi tiết cơng tác thực nghiệm đo đạc biến dạng co ngót bê tơng Tình hình nghiên cứu thực nghiệm co ngót Việt Nam hạn chế, số liệu thực nghiệm chưa có tính hệ thống Việc xác định biến dạng co ngót cho bê tơng nặng thơng thường chưa có số liệu thực nghiệm cụ thể tương ứng với điều kiện khí hậu vùng miền Hiện tỉnh Gia Lai, với đặc trưng khí hậu Tây ngun, tình trạng nứt biến dạng co ngót xảy phổ biến cơng trình xây dựng, gây ảnh hưởng trực tiếp đến làm việc kết cấu công trình Việc nghiên cứu xác định biến dạng co ngót bê tơng mơi trường khí hậu tỉnh Gia Lai cần thiết nhằm hỗ trợ cho công tác quản lý xây dựng, tư vấn thiết kế, xây lắp, vật liệu bê tông áp dụng cơng nghệ cơng trình bê tơng cốt thép địa bàn Từ phân tích trên, Luận án chọn đề tài “Nghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót bê tơng điều kiện khí hậu chuẩn Gia Lai” cơng trình nghiên cứu khoa học cần thiết có ý nghĩa thực tiễn Mục đích nghiên cứu Luận án Từ nghiên cứu thực nghiệm nhằm thu thập có hệ thống xây dựng số liệu thực nghiệm biến dạng co ngót bê tơng sử dụng vật liệu địa phương điều kiện khí hậu chuẩn Gia Lai, làm sở cho việc nghiên cứu tính tốn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép phù hợp địa phương; Nghiên cứu thực nghiệm để xác định hệ số thực nghiệm dựa mơ hình dự báo phù hợp, từ dự báo phát triển biến dạng co ngót theo thời gian bê tơng điều kiện khí hậu chuẩn Gia Lai; Nghiên cứu thực nghiệm để so sánh biến dạng co ngót bê tơng điều kiện khí hậu chuẩn với điều kiện khí hậu tự nhiên mơi trường Gia Lai, từ đề xuất giải pháp phù hợp nhằm hạn chế biến dạng co ngót giai đoạn đầu sau đổ bê tông; Nghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót bê tơng có tham gia cốt sợi thép cốt thép, từ đề xuất giải pháp nhằm hạn chế biến dạng co ngót bê tơng Đối tượng phạm vi nghiên cứu Luận án Đối tượng nghiên cứu: Biến dạng co ngót theo thời gian bê tơng điều kiện khí hậu chuẩn Gia Lai; Ảnh hưởng cốt thép cốt sợi thép đến biến dạng co ngót bê tơng Phạm vi nghiên cứu: Biến dạng co ngót bê tông không sử dụng phụ gia điều kiện khí hậu chuẩn Gia Lai với mẫu thí nghiệm từ: Bê tơng thường có cấp độ bền B22.5 (Mác 300#) với tỷ lệ nước xi măng: 0.40, 0.45, 0.50; Bê tông cốt sợi thép (tỷ trọng cốt sợi thép 40 kg/m3); Bê tông cốt thép với hàm lượng 1.13% Phương pháp nghiên cứu Luận án Nghiên cứu lý thuyết nghiên cứu thực nghiệm Ý nghĩa khoa học thực tiễn Luận án Ý nghĩa khoa học: Luận án nghiên cứu biến dạng co ngót bê tơng điều kiện khí hậu chuẩn Gia Lai điều kiện khí hậu tự nhiên mơi trường Gia Lai, từ xác định số thực nghiệm dự báo biến dạng co ngót bê tơng phụ thuộc vào thời gian, làm sở cho việc nghiên cứu ứng xử lên kết cấu bê tơng cốt thép có xét đến biến dạng co ngót bê tơng Ý nghĩa thực tiễn: Kết thí nghiệm biến dạng co ngót theo thời gian bê tơng điều kiện khí hậu chuẩn Gia Lai điều kiện khí hậu tự nhiên mơi trường Gia Lai tập hợp thành số liệu thực nghiệm biến dạng co ngót theo thời gian bê tơng Trên sở phân tích kết cấu bê tơng cốt thép có xét đến biến dạng co ngót, đề xuất giải pháp phù hợp hạn chế tình trạng nứt kết cấu bê tông bê tông cốt thép Nội dung cấu trúc Luận án Ngoài phần Mở đầu Kết luận, Luận án gồm có Chương trình bày theo bố cục cụ thể sau: Chương 1: Nghiên cứu lý thuyết biến dạng co ngót theo thời gian bê tơng Chương 2: Nghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót bê tơng điều kiện khí hậu Gia Lai Chương 3: Phân tích, đánh giá kết nghiên cứu thực nghiệm Những đóng góp Luận án • Xây dựng số liệu thực nghiệm biến dạng co ngót bê tơng sử dụng cốt liệu địa phương điều kiện khí hậu Gia Lai làm sở cho việc nghiên cứu tính tốn thiết kế kết cấu bê tơng cốt thép • Đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót bê tông thời gian 364 ngày với tổ mẫu bê tơng có tỷ lệ nước xi măng (N/X) 0.40, 0.45 0.50 điều kiện khí hậu chuẩn Gia Lai (nhiệt độ 25±20C độ ẩm 75±5%) Các kết thu cho phép xác định hệ số thực nghiệm, từ dự báo phát triển biến dạng co ngót bê tông thường theo thời gian điều kiện khí hậu chuẩn Gia Lai • Đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm so sánh biến dạng co ngót bê tơng thường điều kiện khí hậu chuẩn với điều kiện khí hậu tự nhiên mơi trường Gia Lai Từ kết nghiên cứu thực nghiệm cho thấy thời gian 21 ngày sau đổ bê tơng, biến dạng co ngót bê tơng điều kiện khí hậu tự nhiên mơi trường mùa khơ Gia Lai có giá trị cao gần lần giá trị tương ứng điều kiện khí hậu chuẩn Gia Lai • Đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng cốt sợi thép cốt thép đến hạn chế biến dạng co ngót bê tơng, từ đề xuất giải pháp phù hợp nhằm hạn chế biến dạng co ngót bê tông CHƯƠNG NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ BIẾN DẠNG CO NGĨT THEO THỜI GIAN CỦA BÊ TƠNG 1.1 Tổng quan nghiên cứu biến dạng co ngót theo thời gian bê tông giới Việt Nam Thực tiễn nghiên cứu biến dạng co ngót theo thời gian bê tông giới: Những nghiên cứu sớm kể đến tác giả Pickett (1956), Lyse (1960), Neville (1970, 1981, 1983, 1990, 1995), Smadi et al (1987), Bažant (1982, 1988, 1994), Tazawa Miyazawa (1995), Ojdrovic Zarghamee, 1996, Mac Gregor, 1997, Gilbert (2001), Acker Ulm (2001), Swapnil Deshpande et al (2007) Gần có số tác giả cơng bố nghiên cứu như: Faez Sayahi (2016), Vasu Krishna, Rakesh Kumar (2016), Balaguru, Caronia David, Roda Andrés (2017) Jun Yang, Qiang Wang, Yuqi Zhou (2017), Karagüler, Yatağan (2018), Safiuddin, Kaish, Woon, Raman (2018) Thực tiễn nghiên cứu biến dạng co ngót theo thời gian bê tơng Việt Nam: Những nghiên cứu biến dạng co ngót bê tơng kể đến số tác giả như: Lê Văn Thưởng (1993), Hoàng Quang Nhu (2007), Cao Duy Khơi, Ngơ Hồng Qn (2012), Nguyễn Ngọc Bình, Nguyễn Trung Hiếu (2012; 2015), Trần Ngọc Long (2016) 1.2 Biến dạng co ngót theo thời gian bê tơng Co ngót biến dạng co theo thời gian bê tông liên quan với mát độ ẩm xảy giai đoạn khác tuổi thọ bê tơng, độc lập với tải trọng 1.3 Cơ chế co ngót Cơ chế co ngót thực: Co ngót mao dẫn; Co ngót hóa học; Co ngót khơ Cơ chế co ngót biểu kiến: Ảnh hưởng nứt; Ảnh hưởng hình học 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến co ngót Các yếu tố bên trong: Cốt liệu; Xi măng; Tỷ lệ nước xi măng; Phụ gia hóa học; Kích thước hình dạng mẫu Các yếu tố bên ngồi: Phương pháp bão dưỡng; Nhiệt độ môi trường xung quanh; Độ ẩm tương đối 1.5 Các mơ hình biến dạng co ngót theo thời gian bê tơng Các mơ hình dự báo biến dạng co ngót theo thời gian bê tông tiêu chuẩn gồm: Tiêu chuẩn Nga GOST 2454481, Mơ hình dự báo Viện Khoa học Xây dựng Nga, Tiêu chuẩn Úc AS 3600, Tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI 209R-92, Tiêu chuẩn Anh quốc BS 8110, Tiêu chuẩn Châu Âu CEB-FIP 2010, Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode Mơ hình B3 1.6 Cơng thức dự báo biến dạng co ngót theo thời gian bê tơng từ kết thí nghiệm theo Tiêu chuẩn Nga GOST 24544-81 Công thức theo GOST 24544-81 cho phép xác định quan hệ biến dạng co ngót phụ thuộc thời gian theo công thức (1.1) ∆𝑡 (1.1) 𝜀𝑐𝑠 (𝑡) = 𝜀𝑐𝑠 (∞) 𝛼𝑛 + ∆𝑡 1.7 Phân tích vết nứt biến dạng co ngót theo thời gian bê tơng Đối với cơng trình xây dựng bê tông bê tông cốt thép, nứt nguyên nhân suy giảm khả làm việc (bao gồm khả chịu lực công sử dụng), dẫn đến giảm tuổi thọ công trình Biến dạng co ngót bê tơng gồm biến dạng co mềm biến dạng co cứng (co khô) 1.8 Ảnh hưởng cốt thép kết cấu bê tơng cốt thép bị nứt biến dạng co ngót Dưới tác dụng biến dạng co ngót cấu kiện bê tông cốt thép, bê tông chịu tác dụng ứng suất kéo (có giá trị phụ thuộc vào giá trị biến dạng co ngót) cốt thép chịu ứng suất nén Cốt thép khơng có tác dụng ngăn cản vết nứt biến dạng co ngót gây mà tham gia vào việc hạn chế mở rộng vết nứt Trong kết cấu bê tơng cốt thép, vai trò cốt thép có tác dụng hạn chế phát triển vết nứt 1.9 Kết luận Chương Các nhà khoa học giới nghiên cứu biến dạng co ngót bê tông khoảng thời gian dài đạt nhiều kết quan trọng Biểu diễn biến dạng co ngót bê tơng mơ hình tốn học hoàn toàn phù hợp áp dụng tiêu chuẩn thiết kế hành giới Tuy nhiên đặc thù biến dạng co ngót bê tơng diễn thời gian dài với nhiều thông số ảnh hưởng nên mơ hình tốn học biểu diễn chúng thường phức tạp Qua việc phân tích mơ hình tốn học biểu diễn biến dạng co ngót nêu nhận thấy thơng số ảnh hưởng đến biến dạng co ngót vật liệu bê tơng bao gồm: Cấp phối vật liệu bê tông (loại xi măng, tỷ lệ hạt mịn, tỷ lệ nước xi măng ), hình dạng kích thước kết cấu, độ ẩm tương đối môi trường Việc lựa chọn thành phần cấp phối vật liệu hợp lý có vai trò quan trọng việc hạn chế biến dạng co ngót vật liệu bê tơng Hiện Gia Lai tình hình nghiên cứu biến dạng co ngót bê tơng chưa quan tâm, chí chưa có nghiên cứu vấn đề Việc nghiên cứu biến dạng co ngót cho bê tơng nặng thơng thường không phụ gia theo tiêu chuẩn quy định hành chưa có số liệu thực nghiệm cụ thể Do vậy, cần thiết phải tiến hành nghiên cứu thực nghiệm xác định biến dạng co ngót từ kết thí nghiệm CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM BIẾN DẠNG CO NGĨT CỦA BÊ TƠNG TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU TẠI GIA LAI 2.1 Đặc trưng khí hậu Gia Lai Điều kiện khí hậu chuẩn Gia Lai: Theo số đo chuẩn trung bình Trạm đo Thành phố Pleiku Đài khí tượng Thủy văn Khu vực Tây Nguyên nhiệt độ trung bình năm 230C-270C Độ ẩm trung bình năm 70%-80% Từ lựa chọn dải nhiệt độ 25±20C độ ẩm 75±5% trung bình đặc trưng cho điều kiện khí hậu chuẩn Gia Lai để thí nghiệm 11 theo dẫn Tiêu chuẩn TCVN 3117:1993 Các tổ mẫu xác định giá trị cường độ chịu nén mô đun đàn hồi bê tông theo thời gian xác định vòng 364 ngày tuổi, chia làm lần xác định: ngày tuổi, 28 ngày tuổi, 60 ngày tuổi, 90 ngày tuổi, 180 ngày tuổi, 270 ngày tuổi 364 ngày tuổi Kết đo cường độ chịu nén mơ đun đàn hồi bê tơng có giá trị lớn 364 ngày tuổi Các tổ mẫu đo biến dạng co ngót giữ Tủ khí hậu với nhiệt độ 25±20C độ ẩm 75±5%, kiểm sốt khơng đổi suốt thời gian thí nghiệm Các tổ mẫu thí nghiệm đo biến dạng co ngót theo thời gian thực sau 364 ngày đo Mỗi giá trị biến dạng co ngót tổ mẫu thí nghiệm xác định trung bình cộng số đo từ mẫu tỷ lệ N/X Ở 364 ngày đo, kết thực nghiệm đo biến dạng co ngót tổ mẫu bê tơng điều kiện khí hậu chuẩn Gia Lai cho giá trị biến dạng co ngót bê tơng dao động từ 610x10-6 đến 700x10-6 cao Kết nghiên cứu thực nghiệm nứt kết cấu bê tông co ngót hạn chế thí nghiệm Vòng kiềm chế (Restrained Ring Test) cho thấy vai trò cốt sợi thép việc hạn chế nứt co ngót Sự có mặt cốt sợi thép làm chậm lại trình hình thành vết nứt hạn chế mở rộng vết nứt Kết cho thấy khả áp dụng cốt sợi thép kết cấu bê tông cốt thép, kết cấu dạng sàn nhà công nghiệp, bề mặt cầu… việc khống chế tình trạng nứt bê tơng biến dạng co ngót Sử dụng vật liệu cốt sợi thép bê tông cải thiện hạn chế nứt bê tơng co ngót gây 12 CHƯƠNG PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 3.1 Phân tích, đánh giá cường độ chịu nén Rn(t) mơ đun đàn hồi E(t) 02 nhóm bê tơng theo thời gian (Nhóm - Bê tơng thường; Nhóm - Bê tơng cốt sợi thép) điều kiện khí hậu tự nhiên mơi trường 3.1.1 Phân tích, đánh giá cường độ chịu nén Rn(t) 02 nhóm bê tơng theo thời gian (Nhóm - Bê tơng thường; Nhóm - Bê tơng cốt sợi thép) Dựa theo kết thí nghiệm giá trị cường độ chịu nén theo thời gian bê tông thường bê tông cốt sợi thép, đề xuất sử dụng công thức hệ số thực nghiệm biểu diễn mối quan hệ cường độ chịu nén Rn(t) với cường độ chịu nén bê tông 28 ngày tuổi bê tông thường bê tông cốt sợi thép theo phương pháp tổng bình phương bé (sử dụng cơng cụ Solver Microft Excel) 𝑡 𝑅𝑛 (𝑡) = 𝑅𝑛 (28) (3.1) 3,08 + (0,89 𝑡) Hình 3.1 So sánh kết đề Hình 3.2 So sánh kết đề xuất với kết thí nghiệm xuất với kết thí nghiệm Rn(t) bê tơng theo thời gian Rn(t) bê tơng theo thời gian (Nhóm - Bê tơng thường) (Nhóm - Bê tơng cốt sợi thép) 13 3.1.2 Phân tích, đánh giá mơ đun đàn hồi E(t) 02 nhóm bê tơng theo thời gian (Nhóm - Bê tơng thường; Nhóm - Bê tơng cốt sợi thép) Dựa theo kết thí nghiệm giá trị mô đun đàn hồi theo thời gian bê tông thường bê tông cốt sợi thép, đề xuất sử dụng công thức hệ số thực nghiệm biểu diễn mối quan hệ mô đun đàn hồi E(t) với mô đun đàn hồi bê tông 28 ngày tuổi bê tông thường bê tông cốt sợi thép theo phương pháp tổng bình phương bé (sử dụng công cụ Solver Microft Excel) 𝑡 𝐸(𝑡) = 𝐸(28) (3.2) 2,24 + (0,92 𝑡) Hình 3.3 So sánh kết đề Hình 3.4 So sánh kết đề xuất với kết thí nghiệm xuất với kết thí nghiệm E(t) bê tơng theo thời gian E(t) bê tơng theo thời gian (Nhóm - Bê tơng thường) (Nhóm - Bê tơng cốt sợi thép) 3.2 So sánh cường độ chịu nén Rn(t) mơ đun đàn hồi E(t) 02 nhóm bê tơng theo thời gian (Nhóm - Bê tơng thường; Nhóm - Bê tông cốt sợi thép) điều kiện khí hậu tự nhiên mơi trường 14 Hình 3.5 So sánh cường độ Hình 3.6 So sánh mơ đun đàn chịu nén Rn(t) bê tông hồi E(t) bê tơng (Nhóm - (Nhóm - Bê tơng thường) với Bê tơng thường) với (Nhóm - (Nhóm - Bê tông cốt sợi thép) Bê tông cốt sợi thép) 3.3 Xác định hệ số thực nghiệm cho cơng thức dự báo biến dạng co ngót bê tơng (Nhóm - Bê tơng thường) điều kiện khí hậu chuẩn Gia Lai - Cơng thức dự báo phát triển biến dạng co ngót mẫu bê tơng thường M1 có tỷ lệ N/X = 0.40: 𝑡 (3.3) 54,01 + 𝑡 - Công thức dự báo phát triển biến dạng co ngót mẫu 𝜀𝑐𝑠 (𝑡) = 693,52 10−6 bê tơng thường M2 có tỷ lệ N/X = 0.45: 𝑡 (3.4) 41,41 + 𝑡 - Công thức dự báo phát triển biến dạng co ngót mẫu 𝜀𝑐𝑠 (𝑡) = 714,68 10−6 bê tơng thường M3 có tỷ lệ N/X = 0.50: 𝜀𝑐𝑠 (𝑡) = 755,51 10−6 𝑡 35,85 + 𝑡 (3.5) 15 Hình 3.7 Biến dạng co ngót Hình 3.8 Biến dạng co ngót theo thời gian mẫu bê tơng theo thời gian mẫu bê tông thường M1 với kết đề xuất thường M2 với kết đề xuất Hình 3.9 Biến dạng co ngót Hình 3.10 Kết đề xuất dự theo thời gian mẫu bê tông báo phát triển biến dạng co thường M3 với kết đề xuất ngót mẫu bê tơng thường M1, M2, M3 từ kết thí nghiệm 3.4 So sánh kết đề xuất dự báo biến dạng co ngót bê tông thường với Tiêu chuẩn Úc AS 3600 Mơ hình Viện Khoa học Xây dựng Nga (VKHXD Nga) Hình 3.11 So sánh biến dạng co ngót theo thời gian tổ mẫu bê tơng (Nhóm - Bê tông thường) với AS 3600 VKHXD Nga 16 3.5 Đánh giá ảnh hưởng tỷ lệ N/X đến biến dạng co ngót 03 nhóm bê tơng (Nhóm - Bê tơng thường; Nhóm - Bê tơng cốt sợi thép; Nhóm - Bê tơng cốt thép) điều kiện khí hậu chuẩn Gia Lai 3.5.1 Ảnh hưởng tỷ lệ N/X đến biến dạng co ngót bê tơng (Nhóm - Bê tơng thường) Hình 3.12 Sự phát triển biến Hình 3.13 Quan hệ biến dạng co ngót bê tơng theo dạng co ngót độ hao khối thời gian lượng bê tơng theo thời (Nhóm - Bê tơng thường) gian (Nhóm - Bê tơng thường) 3.5.2 Ảnh hưởng tỷ lệ N/X đến biến dạng co ngót bê tơng (Nhóm - Bê tơng cốt sợi thép) Hình 3.14 Sự phát triển biến Hình 3.15 Quan hệ biến dạng co ngót bê tơng theo dạng co ngót độ hao khối thời gian (Nhóm - Bê tông cốt lượng bê tông theo thời sợi thép) gian (Nhóm - Bê tơng cốt sợi thép) 17 3.5.3 Ảnh hưởng tỷ lệ N/X đến biến dạng co ngót bê tơng (Nhóm - Bê tơng cốt thép) Hình 3.16 Sự phát triển biến Hình 3.17 Quan hệ biến dạng co ngót bê tơng theo dạng co ngót độ hao khối thời gian (Nhóm - Bê tơng cốt lượng bê tơng theo thời thép) gian (Nhóm - Bê tông cốt thép) 3.5.4 Đánh giá ảnh hưởng tỷ lệ N/X đến biến dạng co ngót bê tơng (Nhóm - Bê tơng thường; Nhóm - Bê tơng cốt sợi thép; Nhóm - Bê tơng cốt thép) Tỷ lệ N/X ảnh hưởng rõ rệt đến biến dạng co ngót bê tơng Tăng tỷ lệ N/X dẫn đến biến dạng co ngót bê tơng tăng Với giá trị biến dạng co ngót thu nguy xảy nứt bê tơng thành phần biến dạng gây cao Độ nước bê tông bay thủy hóa xi măng cao ngày đầu sau đổ bê tông Độ hao khối lượng bê tông nước tỷ lệ với biến dạng co ngót bê tơng Giảm hàm lượng N/X chế tạo bê tông biện pháp để giảm biến dạng co ngót bê tơng Điều cần quan tâm trình thiết kế cấp phối bê tơng 3.6 So sánh biến dạng co ngót bê tơng (Nhóm - Bê tơng 18 thường) với (Nhóm - Bê tơng cốt sợi thép) (Nhóm - Bê tơng cốt thép) điều kiện khí hậu chuẩn Gia Lai Hình 3.18 Sự phát triển biến Hình 3.19 Sự phát triển biến dạng co ngót bê tơng theo dạng co ngót bê tơng theo thời gian (Nhóm - Bê tơng thời gian (Nhóm - Bê tơng thường) với (Nhóm - Bê tơng thường) với (Nhóm - Bê tơng cốt sợi thép) cốt thép) 3.7 So sánh biến dạng co ngót 03 nhóm bê tơng (Nhóm - Bê tơng thường, Nhóm - Bê tơng cốt sợi thép Nhóm - Bê tơng cốt thép) điều kiện khí hậu chuẩn Gia Lai (ĐKC) với điều kiện khí hậu tự nhiên mơi trường Gia Lai (ĐKTN) 3.7.1 So sánh biến dạng co ngót 03 nhóm bê tơng, khác tỷ lệ N/X ĐKC với ĐKTN Hình 3.20 Sự phát triển biến Hình 3.21 Sự phát triển biến dạng co ngót bê tơng theo dạng co ngót bê tơng theo thời gian (Nhóm - Bê tơng thời gian (Nhóm - Bê tông thường) ĐKC ĐKTN cốt sợi thép) ĐKC ĐKTN 19 Hình 3.22 Sự phát triển biến dạng co ngót bê tơng theo thời gian (Nhóm - Bê tông cốt thép) ĐKC ĐKTN 3.7.2 So sánh biến dạng co ngót 03 nhóm bê tông, tỷ lệ N/X giữa ĐKC với ĐKTN Hình 3.23 Sự phát triển biến Hình 3.24 Sự phát triển biến dạng co ngót 03 nhóm bê dạng co ngót 03 nhóm bê tơng theo thời gian với tỷ lệ tông theo thời gian với tỷ lệ N/X 0.40 ĐKC N/X 0.45 ĐKC ĐKTN ĐKTN Hình 3.25 Sự phát triển biến dạng co ngót 03 nhóm bê tơng theo thời gian với tỷ lệ N/X 0.50 ĐKC ĐKTN 20 3.8 Đánh giá kết thí nghiệm đo biến dạng co ngót mẫu bê tơng thường bê tơng cốt sợi thép Vòng kiềm chế (Restrained Ring Test) với tỷ lệ N/X 0.40 Hình 3.26 Biểu đồ biến dạng Hình 3.27 Biểu đồ biến dạng vành thép theo thời gian vành thép theo thời gian bê tông thường (BTT) với bê tông cốt sợi thép tỷ lệ N/X 0.40 (BTCST) với tỷ lệ N/X 0.40 3.9 Kết luận Chương • Từ kết thực nghiệm, xác định số dự báo giá trị cường độ chịu nén mô đun đàn hồi theo thời gian bê tông thường bê tông cốt sợi thép • Dựa vào kết thí nghiệm đo co ngót bê tơng có thành phần cấp phối xác định tương ứng với tỷ lệ N/X 0.40, 0.45, 0.50, xây dựng Bảng tra giá trị co ngót tới hạn cs(∞) giá trị tham số n theo lượng nước lượng xi măng cấp phối tương ứng với tỷ lệ nước xi măng khác với tỷ lệ 0.40, 0.45, 0.50 Từ đề xuất sử dụng cơng thức tính giá trị biến dạng co ngót bê tơng cs(t) thời điểm t 𝜀𝑐𝑠 (𝑡) = 𝜀𝑐𝑠 (∞) 𝑡 𝛼𝑛 + 𝑡 21 • Các cơng thức (3.3), (3.4) (3.5) sử dụng hệ số thực nghiệm có độ tin cậy, cho kết gần với mô hình dự báo co ngót theo tiêu chuẩn Úc AS 3600 cho vùng có khí hậu nhiệt đới • Kết thực nghiệm phân tích nhóm mẫu cho thấy biến dạng co ngót bê tơng điều kiện khí hậu chuẩn Gia Lai: - Biến dạng co ngót bê tơng phụ thuộc lớn vào điều kiện tự nhiên môi trường tỷ lệ N/X - Trong thời gian 21 ngày sau đổ bê tơng, biến dạng co ngót bê tơng điều kiện khí hậu tự nhiên mơi trường mùa khơ Gia Lai có giá trị cao gần lần giá trị tương ứng điều kiện khí hậu chuẩn Gia Lai Hệ số tăng biến dạng co ngót kmt xét đến thay đổi độ ẩm tự nhiên môi trường mùa khô so với điều kiện khí hậu chuẩn Gia Lai là: kmt = 1.86 với t ≤ 21 ngày kmt = 1.10 với t > 21 ngày - Sử dụng bê tông cốt sợi thép có hàm lượng cốt sợi thép 40 (kg/m ) làm giảm biến dạng co ngót bê tơng chủ yếu giai đoạn 21 ngày đầu sau đổ bê tông khoảng (1.15 - 1.20) lần, tỷ số giảm tỷ lệ N/X tăng - Sử dụng bê tông cốt thép với hàm lượng thép 1.13% (1 12) làm giảm biến dạng co ngót bê tơng giai đoạn 21 ngày đầu sau đổ bê tông khoảng (1.30 - 1.40) lần, tỷ số giảm tỷ lệ N/X tăng - Sau 21 ngày đổ bê tông, ảnh hưởng cốt sợi cốt thép đến biến dạng co ngót bê tơng nhỏ giai đoạn đầu ổn định 22 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Luận án “Nghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót bê tơng điều kiện khí hậu chuẩn Gia Lai”, đạt số kết sau: Xây dựng số liệu thực nghiệm biến dạng co ngót bê tơng sử dụng cốt liệu địa phương điều kiện khí hậu Gia Lai làm sở cho việc nghiên cứu tính tốn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép Đo biến dạng co ngót bê tơng thời gian 364 ngày với tổ mẫu bê tơng có tỷ lệ nước xi măng (N/X) 0.40, 0.45 0.50 điều kiện khí hậu chuẩn Gia Lai (nhiệt độ 25±20C độ ẩm 75±5%) Từ kết thí nghiệm xác định hệ số thực nghiệm, từ dự báo phát triển biến dạng co ngót bê tơng thường có cấp độ bền B22.5 (Mác 300#) theo thời gian điều kiện khí hậu chuẩn Gia Lai: - Với tỷ lệ N/X = 0.40: 𝜀𝑐𝑠 (𝑡) = 693,52 10−6 𝑡 54,01 + 𝑡 - Với tỷ lệ N/X = 0.45: 𝜀𝑐𝑠 (𝑡) = 714,68 10−6 𝑡 41,41 + 𝑡 - Với tỷ lệ N/X = 0.50: 𝑡 35,85 + 𝑡 So sánh biến dạng co ngót bê tơng thường 𝜀𝑐𝑠 (𝑡) = 755,51 10−6 điều kiện khí hậu chuẩn với điều kiện khí hậu tự nhiên mơi trường Gia Lai Từ kết thực nghiệm cho thấy thời gian 21 ngày 23 sau đổ bê tơng, biến dạng co ngót bê tơng điều kiện khí hậu tự nhiên mơi trường mùa khơ Gia Lai có giá trị cao gần lần giá trị tương ứng điều kiện khí hậu chuẩn Gia Lai Hệ số tăng biến dạng co ngót kmt xét đến thay đổi độ ẩm tự nhiên môi trường mùa khô so với điều kiện khí hậu chuẩn Gia Lai là: kmt = 1.86 với t ≤ 21 ngày kmt = 1.10 với t > 21 ngày Kết có ý nghĩa việc đưa giải pháp toàn diện nhằm hạn chế biến dạng co ngót bê tơng giai đoạn đầu sau đổ bê tông Xác định biến dạng co ngót bê tơng cốt sợi thép bê tông cốt thép Kết cho thấy, có tham gia cốt sợi thép cốt thép giảm biến dạng co ngót bê tơng, cụ thể: - Sử dụng bê tơng cốt sợi thép có tỷ trọng cốt sợi thép 40 (kg/m ) làm giảm biến dạng co ngót bê tơng chủ yếu giai đoạn 21 ngày đầu sau đổ bê tông khoảng (1.15 - 1.20) lần, tỷ số giảm tỷ lệ N/X tăng - Sử dụng bê tông cốt thép với hàm lượng thép 1.13% làm giảm biến dạng co ngót bê tông giai đoạn 21 ngày đầu sau đổ bê tông khoảng (1.30 - 1.40) lần, tỷ số giảm tỷ lệ N/X tăng - Sau 21 ngày đổ bê tông, ảnh hưởng cốt sợi cốt thép đến biến dạng co ngót bê tơng nhỏ giai đoạn đầu ổn định - Xác định ảnh hưởng cốt sợi thép việc hạn chế nứt co ngót thí nghiệm Vòng kiềm chế (Restrained Ring Test) 24 Sự có mặt cốt sợi thép làm chậm lại trình hình thành vết nứt hạn chế mở rộng vết nứt Kết cho thấy khả áp dụng cốt sợi thép kết cấu bê tông cốt thép, kết cấu dạng sàn nhà công nghiệp, bề mặt cầu… việc khống chế tình trạng nứt bê tơng biến dạng co ngót - Bên cạnh giải pháp sử dụng cốt thép sợi thép, việc không chế tỷ lệ N/X có ý nghĩa định việc hạn chế biến dạng co ngót bê tơng giai đoạn đầu sau đổ bê tơng Kiến nghị Để có đủ sở cho việc kiểm soát, hạn chế biến dạng co ngót bê tơng tình trạng nứt kết cấu bê tông cốt thép biến dạng co ngót gây ra, nội dung cần tiếp tục triển khai nghiên cứu: - Nghiên cứu giải pháp hạn chế tình trạng nứt kết cấu BTCT biến dạng co ngót giai đoạn đầu có tham gia cốt thép với hàm lượng số lượng thép khác vùng khí hậu Gia Lai Vì việc tiếp tục mở rộng theo hướng nghiên cứu cần thiết thực tiễn xây dựng mà trình trạng nứt kết cấu bê tông cốt thép biến dạng co ngót phổ biến - Nghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót bê tơng kết hợp với biến dạng nhiệt điều kiện khí hậu Gia Lai CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ [1] Trần Ngọc Long, Nguyễn Bá Thạch, Phan Quang Minh (2016), “Biến dạng co ngắn dọc trục cột bê tông cốt thép chịu tải trọng dài hạn”, Tạp chí Xây dựng, ISSN 0866-0762, số (2-2016), trang 54-56 [2] Nguyễn Bá Thạch (2017), “Nghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót bê tơng điều kiện khí hậu Gia Lai”, Tạp chí Kết cấu Cơng nghệ Xây dựng, Hội Kết cấu Công nghệ Xây dựng Việt Nam, ISSN 1859.3194, số (25-2017), trang 35-40 [3] Nguyễn Bá Thạch, Trương Hồi Chính (2017), “Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng cốt sợi cốt đến biến dạng co ngót bê tơng điều kiện khí hậu Gia Lai”, Hội thảo Khoa học Cơng nghệ Xây dựng tiên tiến hướng đến phát triển bền vững, Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, ISBN 1859.3194, số (252017), trang 100-103 [4] Nguyễn Bá Thạch, Trương Hồi Chính (2018), “Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng cốt sợi cốt đến biến dạng co ngót bê tơng điều kiện khí hậu Gia Lai”, Tạp chí Xây dựng, ISSN 0866-8762, số (2-2018), trang 85-88 [5] Nguyễn Bá Thạch (2018), “Nghiên cứu thực nghiệm khả hạn chế nứt bê tông biến dạng co ngót cách sử dụng bê tơng cốt sợi thép điều kiện khí hậu Gia Lai”, Tạp chí Kết cấu Công nghệ Xây dựng, Hội Kết cấu Công nghệ Xây dựng Việt Nam, ISSN 1859.3194, số (28-2018), trang 86-91 [6] Nguyễn Bá Thạch, Trương Hồi Chính (2018), “Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng tỷ lệ nước/xi măng đến biến dạng co ngót bê tơng điều kiện khí hậu Gia Lai”, Tạp chí Khoa học Công nghệ Đại học Đà Nẵng, ISSN 1859-1531, số (11.132-2018), 1, trang 79-82 ... phát triển biến dạng co ngót theo thời gian bê tơng điều kiện khí hậu chuẩn Gia Lai; Nghiên cứu thực nghiệm để so sánh biến dạng co ngót bê tơng điều kiện khí hậu chuẩn với điều kiện khí hậu tự nhiên... học: Luận án nghiên cứu biến dạng co ngót bê tơng điều kiện khí hậu chuẩn Gia Lai điều kiện khí hậu tự nhiên mơi trường Gia Lai, từ xác định số thực nghiệm dự báo biến dạng co ngót bê tông phụ thuộc... 1: Nghiên cứu lý thuyết biến dạng co ngót theo thời gian bê tông Chương 2: Nghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót bê tơng điều kiện khí hậu Gia Lai Chương 3: Phân tích, đánh giá kết nghiên cứu