Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về mô men kháng nứt của dầm geopolymer cốt thép

Trong bài báo này, nhóm tác giả đề xuất hệ số γ có xét đến biến dạng dẻo của bê tông vùng kéo khi tính toán mô men kháng nứt của dầm bê tông geopolymer cốt thép bằng việc sử dụng mô hình ứng suất - biến dạng của bê tông theo TCVN 5574:2018. Kết quả cho thấy hệ số γ được tính từ hệ số đàn hồi của bê tông chịu kéo lấy theo cường độ chịu nén của bê tông geopolymer.

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, NUCE 2020 14 (2V): 14–25 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM VỀ MÔ MEN KHÁNG NỨT CỦA DẦM GEOPOLYMER CỐT THÉP Phạm Quang Đạoa,∗, Phạm Thanh Tùnga a Khoa Xây dựng dân dụng Công nghiệp, Trường Đại học Xây dựng, số 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 14/4/2020, Sửa xong 27/4/2020, Chấp nhận đăng 12/05/2020 Tóm tắt Bê tơng geopolymer (GPC) bê tơng sử dụng chất kết dính từ tro bay xỉ lị cao, hoạt hóa dung dịch kiềm để thay xi măng Đây loại vật liệu có đặc tính kỹ thuật tốt thân thiện với môi trường so với bê tông xi măng truyền thống Hiện Việt Nam có nghiên cứu đặc tính kỹ thuật bê tông geopolymer nghiên cứu ứng dụng vật liệu cho kết cấu xây dựng Trong báo này, nhóm tác giả đề xuất hệ số γ có xét đến biến dạng dẻo bê tông vùng kéo tính tốn mơ men kháng nứt dầm bê tơng geopolymer cốt thép việc sử dụng mơ hình ứng suất - biến dạng bê tông theo TCVN 5574:2018 Kết cho thấy hệ số γ tính từ hệ số đàn hồi bê tông chịu kéo lấy theo cường độ chịu nén bê tông geopolymer Kết nghiên cứu lý thuyết kiểm chứng chương trình thí nghiệm dầm bê tơng geopolymer cốt thép tác giả thực với kết thí nghiệm 25 dầm bê tơng nghiên cứu khác công bố giới Từ khố: dầm bê tơng cốt thép; geopolymer; hệ số đàn hồi bê tông chịu kéo; mô men kháng nứt THEORETICAL AND EXPERIMENTAL STUDY ON CRACKING MOMENT OF REINFORCED GEOPOLYMER CONCRETE BEAM Abstract Geopolymer concrete (GPC) uses an alternative binder that bases on a mixture of fly ash and ground blast furnace slag activated by alkaline solution as a placement of cement This material shows excellent engineering performance and friendly to the environment in comparison to ordinary cement Currently, in Vietnam, there is a modest number of fundamental researches on the geopolymer mechanical properties and application of this novel material in the building structures as well The paper presents the study on the coefficient γ, that accounts for the plastic deformation in the tensile zone in the calculation of the cracking moment for reinforced GPC beams based on the stress-strain model of concrete in the current standard TCVN 5574:2018 It is shown that this coefficient depends on the elastic coefficient of the concrete in tension taken by the compressive class of GPC The theoretical approach is verified by experimental works that consist of testing on the behaviour of reinforced GPC beams by the author and also a series of experimental results of 25 reinforced concrete beams published by other researchers over the world Keywords: reinforced concrete beam; geopolymer; elastic coefficient of concrete in tensile; cracking moment https://doi.org/10.31814/stce.nuce2020-14(2V)-02 c 2020 Trường Đại học Xây dựng (NUCE) Đặt vấn đề Giá trị mô men kháng nứt Mcrc theo tiêu chuẩn thiết kế thực nghiệm thường có khác biệt yếu tố ảnh hưởng cấp độ bền nén bê tông đặc trưng đàn hồi dẻo bê tông chịu ∗ Tác giả đại diện Địa e-mail: daoccu@gmail.com (Đạo, P Q.) 14 Đặt vấn đề Giá trị mô men kháng nứt 𝑀!"! theo tiêu chuẩn thiết kế thực nghiệm thường có khác biệt yếu tố ảnh hưởng cấp độ bền nén bê tông đặc trưng đàn Đạo,khi P Q., Tùng, P T / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng hồi dẻo bê tông chịu kéo kéo Theo tiêutiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2018 [1][1] và tiêutiêu chuẩn Nga SPSP 63.13330.2012 [2], mô Theo chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2018 chuẩn Nga 63.13330.2012 men kháng dựađược xác giả thiết quan ứngthiết suấtvề - biến suất bê tông crc [2], nứt mô M men khángxác nứtđịnh 𝑀!"! định dựa trênhệgiả quandạng hệ ứng - chịu kéobiến nén minh họa Hình dạng bê tông chịu kéo nén minh họa Hình Hình1.1.Quan Quan hệ hệ ứng củacủa bê bê tơngtơng Hình ứngsuất suất- -biến biếndạng dạng Mơ men kháng nứt tính theo cơng thức: Mcrc = Rbt.ser W pl (1) W pl mơ men kháng đàn hồi dẻo tiết2diện dầm: W pl = γWred (2) với Wred mô men kháng đàn hồi tiết diện; γ hệ số xét đến biến dạng dẻo bê tông vùng kéo phụ thuộc vào đặc trưng biến dạng đàn hồi biến dạng dẻo bê tông Đối với bê tông thường, TCVN 5574:2018 quy định lấy γ = 1,3 dầm có tiết diện chữ nhật chữ T [1] Nếu lấy γ = 1,0, bê tông xem vật liệu đàn hồi Như vậy, với việc lựa chọn hệ số γ = 1,3, không phụ thuộc vào cấp cường độ bê tông (đến B100), TCVN 5574:2018 giảm mô men kháng nứt 25% so với TCVN 5574:2012, cho thấy cần có phân tích, đánh giá để đảm bảo độ tin cậy cần thiết tính kinh tế Theo tiêu chuẩn EC2 [3], mơ men kháng nứt tính tốn với cường độ chịu kéo dọc trục trung bình Tại tiết diện trước nứt, ứng suất kéo bê tông cường độ chịu kéo bê tông, tương ứng với khả kháng nứt tiết diện [4], mô men kháng nứt tiết diện xác định sau: Mcrc = fctm Ired yt (3a) 2/3 cường độ chịu kéo dọc trục bê tông fctm = 0,3 fck với bê tông < C50/60 ( fck cường độ đặc trưng nén bê tông); Ired mơ men qn tính quy đổi tiết diện; yt khoảng cách từ mép chịu kéo đến vị trí trục trung hịa tiết diện quy đổi Theo tiêu chuẩn ACI 318 [4], biến dạng dẻo bê tông vùng kéo xét tới thông qua cường độ chịu kéo uốn bê tông fr thay sử dụng trực tiếp cường độ chịu kéo dọc trục bê tông Khi tiết diện chưa xuất khe nứt, sử dụng mơmen qn tính tiết diện nguyên Ig bỏ qua ảnh hưởng diện tích tiết diện cốt thép Khi đó, mơmen kháng nứt Mcr tính theo cơng thức: Mcr = 15 Ig fr yt (3b) Đạo, P Q., Tùng, P T / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng yt khoảng cách từ mép chịu kéo đến đến trục trung hòa tiết diện quy đổi; fr cường độ chịu kéo uốn bê tông, fr = 0,62 fc MPa Bê tông geopolymer (GPC) bê tông sử dụng chất kết dính từ tro bay, xỉ lị cao hoạt hóa dung dịch kiềm để thay xi măng [5] Hardjito Rangan [6] nghiên cứu chế tạo bê tơng GPC từ tro bay (có hàm lượng can xi thấp) hoạt hóa mơi trường kiềm, bê tơng GPC có cường độ chịu kéo tốt so với bê tông xi măng thường Bảng cho thấy giá trị cường độ kéo thực nghiệm bê tông GPC so với giá trị tính tốn theo tiêu chuẩn EC2 ACI 318 áp dụng cho bê tông thường Bảng Cường độ kéo ép chẻ bê tông GPC [5] Tên mẫu Cường độ nén trung bình (MPa) Cường độ chịu kéo ép chẻ trung bình (MPa) Cường độ chịu kéo ép chẻ trung bình theo [3] (MPa) Cường độ chịu kéo uốn trung bình theo [4] (MPa) 23 24 25 26 89 68 55 44 7,43 5,52 5,45 4,43 5,62 4,60 3,91 3,27 5,90 5,15 4,64 4,15 Ngoài ra, khả chống nứt dầm GPC cốt thép nghiên cứu thực nghiệm giới Sumajouw Rangan [7] thí nghiệm 12 nhóm dầm GPC cốt thép (mỗi nhóm gồm dầm, chất kết dính bê tơng tro bay hoạt hóa dung dịch kiềm); dầm có tiết diện 200 × 300 mm, chiều dài 3300 mm cho cấp cường độ bê tông 40, 50, 75 MPa với hàm lượng cốt thép khác nhau, 0,64%; 1,18%; 1,84%; 2,69% Kết nghiên cứu cho thấy mô men kháng nứt thực nghiệm lớn giá trị tính tốn theo ACI [4], mơ men kháng nứt tăng cường độ chịu nén tăng (do cường độ chịu kéo tăng) ảnh hưởng cốt thép dọc làm tăng khả chống nứt Điều tương tự bê tông thường Giá trị mô men kháng nứt dầm nêu Bảng Bảng Mô men kháng nứt dầm GPC cốt thép [6] Tên dầm Cường độ chịu nén bê tông (MPa) Cường độ kéo uốn trung bình theo [4] (MPa) Hàm lượng cốt dọc (%) Mô men nứt thực nghiệm Mcrc,exp (kNm) Mô men nứt tính tốn Mcrc,cal (kNm) GBI-1 GBI-2 GBI-3 GBI-4 GBII-1 GBII-2 GBII-3 GBII-4 GBIII-1 GBIII-2 GBIII-3 GBIII-4 37 42 42 37 46 53 53 46 76 72 72 76 3,65 3,89 3,89 3,65 4,07 4,37 4,37 4,07 5,23 5,09 5,09 5,23 0,64 1,18 1,84 2,69 0,64 1,18 1,84 2,69 0,64 1,18 1,84 2,69 13,40 13,55 13,50 14,30 15,00 16,20 16,65 16,05 19,00 20,00 21,00 19,90 10,39 10,86 10,61 9,66 11,65 12,27 12,02 10,91 15,13 14,43 14,18 14,39 Hiện nay, nghiên cứu ứng xử dầm GPC cốt thép chủ yếu nhận định vật liệu kết cấu bê tơng GPC có đặc tính tương tự bê tơng thường Trong đó, nghiên cứu nước 16 vậtvậtliệu cấu GPC cócóđặc tương tựtựbê tơng thường Trong liệuvà vàkết kết cấubê bêtơng tơng GPC đặctính tínhtính tương bê tơng thường Trong khikhi vật liệu kết cấu bê tơng GPC có đặc tương tự bê tơng thường Trong đó,đó, nghiên cứu nước chủ yếu giai đoạn bắt đầu chế tạo thử nghiệm vật cáccác nghiên cứucứu nước mớimới chủchủ yếuyếu giai đoạn bắtbắt đầuđầu chếchế tạotạo thửthử nghiệm vậtvật đó, nghiên nước giai đoạn nghiệm liệu chưa có nghiên cứu kết cấu chịu lực bê tông GPC Bài báo liệuliệu chưa có nghiên cứucứu kết cấucấu chịu lựclực bê bê tông GPC BàiBài báobáo nàynày sẽ chưa có nghiên kết chịu tơng GPC trình bày nghiên cứu đề xuất tính tốn mơ men kháng nứt theo tiêu chuẩn hành trình bàybày nghiên cứucứu đề đề xuấtxuất tínhtính tốntốn mơmơ men kháng nứtnứt theo tiêutiêu chuẩn hành trình nghiên men kháng theo chuẩn hành Đạo, P Q., Tùng, P T / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Việt nam TCVN 5574:2018 để áp dụng cho dầm bê tông GPC thông qua việc xác Việt nam TCVN 5574:2018 để áp dụng cho dầm bê tông GPC thông qua việc xác Việt nam TCVN 5574:2018 để áp dụng cho dầm bê tông GPC thông qua việc xác hệ sốsố 𝛾đoạn đến biến dạng dẻo tông vùng kéo theo đặc trưng học bê chủđịnh yếu ởđịnh giai đầu chếbiến tạo thử nghiệm vật vùng chưa nghiên cứu kếthọc cấucủa chịu định hệ 𝛾xét đến biến dạng dẻo củabê bê tơng vùng kéocó theo đặc trưng cơvề học bê hệ sốxét 𝛾bắt xét đến dạng dẻo bêliệu tông kéo theo đặc trưng bêlực bê tông GPC Bài nghiệm báo sẽĐồng trình thời, bày nghiên cứunày đề xuất tính tốnkiểm mơ men kháng nứtkết theo tiêu tơng từtừthực đềđềxuất chứng tôngGPC GPC thực nghiệm Đồng thời, xuất nàynày kiểm chứng kếtkết tông GPC từ thực nghiệm Đồng thời, đề xuất kiểm chứng chuẩn hành Việt nam TCVN 5574:2018 để áp dụng cho dầm bê tông GPC thông qua việc nghiên cứu thực nghiệm 9của dầm chế tạo từ vật liệu bê tơng GPC nghiên cứu thực nghiệm dầm chế tạo từ vật liệu bê tơng GPC nghiên cứu thực nghiệm dầm chế tạo từ vật liệu bê tông GPC xác định hệ số γ xét đến biến dạng dẻo bê tông vùng kéo theo đặc trưng học bê tông GPC này.này từ thực nghiệm Đồng thời, đề xuất kiểm chứng kết nghiên cứu thực nghiệm dầm chế tạo từ vật liệu bê tông GPC 2 Xác hệhệsốsố xét dạng dẻo bêbêtông vùng kéo Xác định xét đếnbiến biến dạng dẻocủa củacủa tông vùng kéokéo định Xác định hệ sốđến xét đến biến dạng dẻo bê tông vùng Xác định hệ số xét đến biến dạng dẻo bê tông vùng kéo 2.1 Xét cấu kiện (không cốt với chữ nhật 2.1 Xét cấu kiệnbê bêtông tông (không cốtthép) thép) vớitiết tiếtdiện diện chữchữ nhật 2.1 Xét cấu kiện bê tông (không cốt thép) với tiết diện nhật 2.1 Xét cấu kiện bê tông (không cốt thép) với tiết diện chữ nhật Sơ đồ ứng biến dạng tiết diện trước định 𝑀𝑀 lấy theo TCVN đồsuất ứng suất biến dạng tiết diện trước nứt để định 𝑀theo theo TCVN Sơ đồ ứng suất biến dạng tiết diện trước nứt đểxác xácxác định lấylấy theo TCVN !"! Sơ đồSơ ứng suất biến dạng tiết diện trước nứtnứt để để xác định Mcrc lấy TCVN 5574:2018 !"! !"! [1] biểu diễn Hình [1]5574:2018 biểu diễn Hình 5574:2018 [1] biểu diễn Hình 5574:2018 [1] biểu diễn Hình (a) Tiết diện (b) Biến dạng (c) Ứng suất Hình2.2.Mơ Mơ hình suất - biến dạng củacủa tiết diện bê tông trước nứtkhi nứt Hình ứng - biến dạng tiết diện bê tơng trước Hình Mơhình hìnhhình ứngứng suất - biến dạng tiếtdiện diện bêtơng tơng trước nứt Hình 2.2.Mơ ứng suất -suất biến dạng tiết bê trước nứt Từ taphương có phương trình cân tổng lực dọc trục cấu kiện Từ Hình 2,Hình ta cóHình trình cântrình tổng lực dọc trục cấu kiện sau: Hình 2,tata2, phương trình cânbằng tổng lực dọc trục cấu kiện nhưnhư TừTừ 2,phương cócó cân tổng lực dọc trục cấu kiện sau:sau: sau: 0,5σ by − 0,5R by − R b(h − y) = (4a) b bt,ser bt,ser 0,5𝜎 − 0,5𝑅 −#$,&'" 𝑅#$,&'" − = (4a) 0,5𝜎 − 0,5𝑅 −𝑅𝑅 𝑏(ℎ𝑏(ℎ 𝑦) =0 0= (4a) # 𝑏𝑦 #$,&'" # 𝑏𝑦 #$,&'" 0,5𝜎 − 0,5𝑅 𝑏𝑦𝑏𝑦−𝑏𝑦 𝑏(ℎ −−𝑦)𝑦) (4a) # 𝑏𝑦 #$,&'" #$,&'" (1 − νbt )η + 2νbt η − 2νbt = (4b) hoặc εel εel εel y νbt−=𝜈 /)𝜂 /; ν+bt 2𝜈 hệ𝜂 số hồi bê tông chịu kéo; νbt = = (4b) ; Giá trị η = ;(1 − đàn 2𝜈 1h − 𝜂−#$− 2𝜈 2𝜈 #$ =0 0= (4b) εbt2 (4b) 0,00015 #$ #$ (1(− )𝜂)/𝜂#$ε+bt2+2𝜈2𝜈 𝜈#$𝜈#$ 𝜂 = #$ Rbt,m #$ νbt tính với εel = ; Rbt,m cường độ chịu kéo trung bình bê tơng Eb Nghiệm phương trình bậc hai (4b) là: 55 η= −νbt + + 2ν −νbt bt − νbt (5) Phương trình cân theo mơ men cho tiết diện theo trạng thái ứng suất Hình 2(c), ta có: Mcrc = Rbt,ser W0 = bh2 (0,5kη(η + 3) − 0,5η(3 − η)) = γRbt,ser W0 (6) σb η − νbt bh2 = ;k= ; Rbt,ser cường độ chịu kéo bê tông trạng thái giới Rbt,ser νbt − νbt η hạn thứ II γ = 0,5kη(η + 3) − 0,5η(3 − η) 17 (7) Đạo, P Q., Tùng, P T / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Từ (7) thấy giá trị γ phụ thuộc vào hệ số đàn hồi bê tông vùng kéo Bảng trình bày kết tính tốn hệ số γ cho cấp độ nén B bê tông Từ Bảng nhận thấy việc chọn hệ số γ = 1,3 công thức (2) TCVN 5574:2018 để tính Wpl dẫn đến sai số đáng kể sử dụng loại bê tông khác Do đó, nhóm tác giả đề xuất lấy hệ số γ sau: Bảng Giá trị γ theo cấp độ bền nén B bê tông γ = 1,55 với bê tơng có cấp độ bền nén đến B35; γ = 1,45 với bê tơng có cấp độ bền nén từ B40 đến B55; γ = 1,30 với bê tông cường độ cao đến B100 (8) Trong thực tế, cấu kiện chịu uốn thường sử dụng bê tơng có cấp độ bền khơng q lớn nên việc đề xuất xác định hệ số γ theo cấp độ bền nén B có ý nghĩa kinh tế B νbt η γ B15 B20 B25 B30 B35 B40 B45 B50 B55 B60 B70 B80 B90 B100 0,39 0,42 0,44 0,46 0,48 0,50 0,52 0,55 0,57 0,60 0,61 0,65 0,68 0,70 0,661 0,680 0,695 0,707 0,721 0,731 0,744 0,763 0,774 0,788 0,797 0,817 0,836 0,843 1,68 1,64 1,61 1,59 1,56 1,54 1,51 1,47 1,45 1,42 1,41 1,37 1,33 1,30 2.2 So sánh với kết thực nghiệm nghiên cứu trước Bảng So sánh mô men kháng nứt Mcrc Nguồn trích dẫn Tiết diện dầm (mm) Bê tơng Cốt thép Bố trí thép Mcrc thí nghiệm (kNm) Mcrc [1] (kNm) Mcrc đề xuất (kNm) [8] 120×204 118×202 120×202 B22,5 Rbt,ser = 1,5 MPa Eb = 28500 MPa A-III E s = 205000 MPa 2φ8, a = 25 mm 2φ8 + 2φ8 a = a = 25 mm 2φ12 + 2φ8, a = a = 25 mm 2,735 2,169 2,574 1,74 1,73 1,90 2,06 2,05 2,25 151×273 B32,5 Rbt,ser = 1,81 MPa Eb = 24700 MPa A-IV E s = 212000 MPa 2φ12 + 2φ6 a = a = 30 mm 7,72 5,0 5,92 148×275 B32,5 Rbt,ser = 1,81 MPa Eb = 24700 MPa A-IV E s = 195000 MPa 2φ12 + 2φ6 a = a = 30 mm 7,64 4,94 5,85 150×275 B32,5 Rbt,ser = 1,94 MPa Eb = 24200 MPa A-IV E s = 194000 MPa 2φ12 + 2φ6 a = a = 20 mm 7,8 5,39 6,39 148×281 B32,5 Rbt,ser = 1,94 MPa Eb = 24200 MPa A-IV E s = 208000 MPa 2φ12 + 2φ6 a = a = 30 mm 7,63 5,57 6,60 150×281 B32,5 Rbt,ser = 1,94 MPa Eb = 24200 MPa A-IV E s = 191000 MPa 2φ12 + 2φ6 a = a = 30 mm 7,6 5,80 6,87 150×273 B35 Rbt,ser = 2,12 MPa Eb = 30800 MPa A-IV E s = 205000 MPa 2φ18 + 2φ6 a = a = 20 mm 7,85 6,47 7,66 149×275 B35 Rbt,ser = 2,12 MPa Eb = 30800 MPa A-IV E s = 198000 MPa 2φ18 + 2φ6 a = a = 30 mm 7,8 6,28 7,44 [10] 100×100 B40 Rbt,ser = 2,36 MPa Eb = 33152 MPa A-III E s = 213000 MPa 2φ8 a = 20 mm 0,66 0,57 0,64 [11] 120×220 B25 Rbt,ser = 2,01 MPa Eb = 30000 MPa A-III E s = 200000 MPa 2φ10 a = 30 mm 3,38 2,85 3,38 [12] 150×150 B25 Rbt,ser = 2,19 MPa Eb = 30000 MPa A-III E s = 200000 MPa 2φ12 a = 16 mm 2,50 1,85 2,19 [9] Bảng so sánh mô men kháng nứt Mcrc theo thí nghiệm dầm bê tơng cốt thép kết tính theo TCVN 5574:2018 với γ = 1,3 với hệ số đề xuất γ theo (8) 18 Đạo, P Q., Tùng, P T / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Từ Bảng thấy mơ men kháng nứt Mcrc tính với hệ số γ đề xuất theo (8) có kết gần với kết thực nghiệm thiên an toàn Cụ thể, giá trị trung bình độ biến động tỷ số mô men kháng nứt thực nghiệm so với giá trị theo [1] đề xuất theo (8) Bảng Bảng Đánh giá tỷ số giá trị mơ men kháng nứt Mcrc Nguồn trích dẫn (cấp độ bền) So với đề xuất theo (8) So với giá trị theo [1] Ghi Trung bình Hệ số biến động Trung bình Hệ số biến động [8] (B22,5) 1,39 0,120 1,18 0,120 dầm [9] (B32,5) 1,38 0,098 1,17 0,098 dầm [10] (B40) 1,16 1,03 [11] (B25) 1,19 1,00 [12] (B25) 1,35 1,14 Số liệu tính trung bình 2.3 So sánh với kết tính tốn theo mơ hình phi tuyến Trong [13] sử dụng mơ hình phi tuyến với mơ hình ứng suất biến dạng đoạn thẳng [1] để tính tốn mơ men kháng nứt tiết diện dầm theo quy trình tính lặp mà khơng sử dụng cơng thức gần (2) Các thông số tiết diện dầm: b = 12 cm, h = 18 cm, Rbt,ser = 2,2 MPa , Eb = 30700 MPa, diện tích cốt dọc chịu kéo chịu nén 1,57 cm2 (A-IV, E s = 212000 MPa) Kết tính tốn trình bày Bảng Bảng So sánh mơ men kháng nứt Mcrc theo lý thuyết Mô men kháng nứt Mơ hình đoạn thẳng Mơ hình đoạn thẳng Mơ hình đề xuất Mcrc (KNm) 2,68 2,58 2,22 Từ Bảng cho thấy mơ men kháng nứt tính với hệ số γ đề xuất có gần kết theo mơ hình ứng suất biến dạng sử dụng đoạn thẳng Bên cạnh đó, việc khơng phải sử dụng quy trình tính lặp cho phép người sử dụng dễ dàng tính tốn cách nhanh chóng, thuận tiện Nghiên cứu thực nghiệm khả kháng nứt dầm bê tông GPC cốt thép Để kiểm chứng đề xuất hệ số γ đề xuất biểu thức (8), nhóm tác giả thực chương trình thực nghiệm dầm bê tông GPC cốt thép Phịng Thí nghiệm Kiểm định Cơng trình - Trường Đại học Xây dựng vào tháng 5-6/2019 Với mục đích đánh giá ứng xử dầm bê tông GPC cốt thép có việc kiểm chứng khả kháng nứt dầm, nội dung chương trình thực nghiệm trình bày mục sau 3.1 Vật liệu thí nghiệm Bê tơng GPC chế tạo từ chất kết dính tro bay (FA), xỉ lị cao (FS) nước hoạt hóa mơi trường kiềm thay xi măng [14] Cấp phối vật liệu kết thí nghiệm đặc trưng lý mẫu bê tơng GPC trình bày Bảng Bảng 19 Đạo, P Q., Tùng, P T / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Bảngnghệ Thành phần cấp phối2018 bê tông GPC (1 m ) Tạp chí Khoa học Cơng Xây dựng NUCE ISSN 2615-9058 Tạp Tro chí bay Khoa dựng(kg) NUCE ISSN Cấp phối (kg)họcXỉCơng lị caonghệ (kg) Xây Đá 0,5×1 Cát 2018 (kg) Nước (lít) Chất hoạt hóa - AA (kg)2615-9058 AA/(FA+FS) (%) M 210 TCVN 3119: 210 1993 [17] 1213 626 189 ×100×400 mm 33,6 Tạp Tạpchí chíKhoa Khoahọc họcCơng Cơngnghệ nghệXây Xâydựng dựngNUCE NUCE2018 2018 ISSN ISSN2615-9058 2615-9058 8.kéo Tổng hợp số liệu thí nghiệm mẫu100 vật liệu bê tơng 1993 [17] ×100×400 mm TCVN Cường3119: độBảng chịu dọc Mẫu lăng trụ GPC 2,92 0,060 Cường độ chịu kéo dọc Mẫu lăng trụ 100diện Số 2,92 0,060 trục [18] ×100×400 (tiết Kích thước mẫu Giá trị trung Hệ số Loại thí nghiệm trục [18] diện TCVN TCVN3119: 3119: 1993 1993[17] [17] ×100×400 ×100×400 ×100×400 mm mm khảo sát(tiết 60×100) (mm) mẫu bình (MPa) biến động khảo sát 60×100) 4 Cường Cường Cườngđộ độchịu chịukéo kéotrụ dọc dọc Mẫu Mẫulăng lăng trụ trụ100 100 66 2,92 2,92 0,060 0,060 chịu thí nén mẫu 38,25 0,025 Quáđộtrình nghiệm cácMẫu mẫu vật liệu bê 6tông chịu kéo dọc trục trụ D×H =(tiết 150×300 trục trục [18] [18] ×100×400 ×100×400 (tiết diện diện TCVN 3118:1993 [15] mẫu vật liệu bê tơng chịu kéo dọc trục Q trình thí nghiệm mơ tả Hình Biểu đồ quan suất - biến dạng nén kéo mẫu bê khảo khảohệ sát sátứng 60×100) 60×100) tả Mô đun đàn hồi bê tông 32022 0,031 mơ Hình Biểu đồ quan hệ ứng suất - biến dạng nén kéo mẫu bê tơng Hình Mẫu trụ D×H = 150×300 ASTM C469 [16] Quá Quá trình trình nghiệmcác cácmẫu mẫucơcơbản bảnvật vậtliệu liệubêbêtông tôngchịu chịukéo kéodọc dọctrục trụcđược tông Hình thíthínghiệm 3mơtảtảtrong CườngHình độ chịu kéo 12dạngkhi 5,03 0,071 mơ Hình 3và và4.uốn 4.Biểu Biểuđồ đồquan quan hệứng ứngsuất suất- -biến biếndạng khinén nénvàvàkéo kéomẫu mẫubêbê Mẫu lăng hệ trụ 100×100×400 TCVN 3119:1993 [17] tơng tơngnhư nhưHình Hình5.5 TT Cường độ chịu kéo dọc trục [18] Mẫu lăng trụ 100×100×400 (tiết diện khảo sát 60×100) Hình Mẫu kéo dọc trục Hình Mẫu kéo dọc trục 2,92 0,060 Hình Mặt cắt ngang mẫu kéo dọc trục Hình Mặt cắt ngang mẫu kéo dọc trục Hình Mẫu kéo dọc trục Hình Mặt cắt ngang mẫu kéo dọc trục Hình Hình3.3.Mẫu Mẫukéo kéodọc dọctrục trục Hình Hình4.4.Mặt Mặtcắt cắtngang ngangmẫu mẫukéo kéodọc dọctrục trục (a) Khi chịu nén (1,2,2,3: 3:ký kýhiệu hiệu tênmẫu mẫuthí thínghiệm nghiệmnén) nén) (1, tên (b) Khi chịu kéo hiệu mẫu nghiệm kéo) (1,(1,2,2, 3:3: kýký hiệu têntên mẫu thíthí nghiệm kéo) Hình Biểu đồ ứng suất – biến dạng bê tơng Hình5.5.Biểu Biểuđồđồứng ứngsuất suất– –biến biếndạng dạng tơng Hình bêbê tơng 2,Khi 2,3:chịu 3:ký kýhiệu hiệu tênmẫu mẫuthíthínghiệm nghiệmkéo) kéo) (1,(1,2,2,3:3:kýkýhiệu hiệutên tênmẫu mẫuthí thí nghiệm nén) nén) a, Khi chịu nén; b,(1, kéo a,nghiệm Khi chịu nén; (1, b,Khi chịu kéotên 20 Hình Hình 5.Biểu Biểu đồ đồbê ứng ứng suất suất –geopolymer –biến biếndạng dạng bê bêquả tơng tơng Tính sốsốđàn hồi tơng geopolymer từcủa kết thực nghiệm: Tínhtốn tốnhệ hệ đàn hồicủa bê tơng từ kết thực nghiệm: a,a,Khi Khichịu chịunén; nén; b,b,Khi Khichịu chịukéo kéo Đạo, P Q., Tùng, P T / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Q trình thí nghiệm mẫu vật liệu bê tông chịu kéo dọc trục mơ tả Hình Biểu đồ quan hệ ứng suất - biến dạng nén kéo mẫu bê tơng Hình Tính tốn hệ số đàn hồi bê tơng geopolymer từ kết thực nghiệm: Với kết cường độ nén trung bình mẫu trụ 38,25 MPa, quy đổi sang mẫu vuông (nhân với 1,2 theo TCVN3118:1993) 45,9 MPa, tương đương cấp độ bền B35 (cường độ đặc trưng bê tông GPC, Rb,ch = 35,7 MPa) Rbt,m εel Từ Bảng 7, với εTạp =Cơng 0,00009; có:NUCE νbt =2018 = 0,6 Thay vàoISSN công thức (5) (7) ta có γ el = chí Khoa học nghệ Xâytadựng 2615-9058 Eb εbt2 = 1,42 (8), Giá trị chọn theo γ = 1,45 với (8a) với sai số không đáng kể Với kết cường độ nén trung bình mẫu trụ 38,25 MPa, qui đổi sang mẫu 3.2 Bố trí thívng nghiệm dầm (nhân với 1,2 theo TCVN3118:1993) 45,9 MPa, tương đương cấp độ bền B35 (cường độ đặc trưng bê tông GPC, Rb,ch= 35,7 MPa) Dầm thí nghiệm có chiều dài hình học 2700 mm (nhịp chịu tải 2500 mm), tiết diện dầm b × h = ; 200 × 300 mm Dầm giavớitải𝜀')bằng lực tập trungtaPcó:cách 900 mm Hình Các dầm thí Từđược Bảng 7: = '$,* = 0,00009;