Đánh giá khả năng phát hiện “thoát không” dưới lớp bê tông lát mái trên đê và đập bằng phương pháp nhiệt hồng ngoại thông qua nghiên cứu mô hình

Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 34, Số (2018) 1-3 Đánh giá khả phát “thốt khơng” lớp bê tơng lát mái đê đập phương pháp Nhiệt Hồng ngoạithơng qua nghiên cứu mơ hình Đỗ Anh Chung1, Vũ Đức Minh2,* Viện Sinh thái Bảo vệ cơng trình, Viện Khoa học Thuỷ Lợi Việt Nam, 171 Tây Sơn, Đống Đa, Hà Nội, Việt Nam Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, 334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 23 tháng năm 2018 Chỉnh sửa ngày 12 tháng năm 2018; Chấp nhận đăng ngày 14 tháng năm 2018 Tóm tắt: Trong cơng trình thủy lợi nói chung, đập đá đổ bê tơng lát máinói riêng, sau thời gian sử dụng thường xuất hiện tượng “thoát khơng” Những “thốt khơng” (lớp rỗng) khơng phát xử lý kịp thời ảnh hưởng lớn đến mái đập gây thấm, rỏ rỉlàm giảm tuổi thọ cơng trình Bài báo giới thiệu số kết thu ứng dụng phương pháp Nhiệt Hồng ngoại để đánh giá khả phát “thoát không” lớp bê tông lát mái đê đậpthơng qua việc nghiên cứu mơ hình (Thời gian thuận tiện để xác định “thốt khơng”;Nhiệt độ chênh lệch tối thiểu xác định “thốt khơng”; Kích thước tối thiểu “thốt khơng” có thểxác định bằngphương pháp Nhiệt Hồng ngoại…) Từ khóa: Bê tơng lát mái, cơng trình thủy lợi, “thốt khơng”, phương pháp Nhiệt Hồng ngoại Đặt vấn đề năm gần bê tông hóa mặt thượng lưu, gia cố bê tơng hạ lưu để chống thấm xói mịn Sau thời gian sử dụng lớp đất bên bị xói bị lún tạo thành lớp rỗng bê tông Những lớp rỗng không phát xử lý kịp thời ảnh hưởng lớn đến mái đập gây thấm, rỏ rỉ Trên giới,phương pháp Nhiệt Hồng ngoại áp dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác như:Kiểm tra phát (đo nhiệt độ lị cao, dị tìm thiết bị bay hay theo dõi ổn thiết bị, động có sinh nhiệt,phát du khách bị cúm sân bay, cửa khẩu; bảo trì thiết bị khí điện trước xảy Hiện nay, Việt Nam tiến hành bê tơng hóa nhiều cơng trình thủy lợi Tuy nhiên, sau thời gian sử dụng bê tông lát mái uốn theo biến dạng mặt thượng lưu, thân đập, dẫn đến tượng tiếp xúc bê tông lát mái phần cịn lại thân đập (gọi tượng “thốt khơng”) Ngồi ra, nhiều đê đập đất xây dựng nâng cấp _  Tác giả liên hệ ĐT.: 84-914658586 Email: minhvd@vnu.edu.vn https://doi.org/10.25073/2588-1140/vnunst.4780 Đ.A Chung, V.Đ Minh / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 34, Số (2018) 1-3 hỏng hóc);Kiểm tra hư hỏng cơng trình xây dựng(phát rị khí, tượng thấm nước, rị nước…) Kiểm tra khơng phá hủy Các lĩnh vực khác (Quản lý chất lượng môi trường sản xuất; Chụp ảnh hóa học; Phát nguồn nhiễm; Khảo cổ học từ không; Kiểm tra cách ly âm học để giảm tiếng ồn; Trong y học chụp ảnh nhiệt động vật, chụp ảnh nhiệt thể người để hỗ trợ việc chuẩn đốn bệnh…Tuy nhiên, chưa thấy có tài liệu nói tìm “thốt khơng” phương pensor phần “thốt khơng”, vị trí biên “thốt khơng” vị trí bên ngồi “thốt khơng”, cách biên “thốt khơng” khoảng 1/2 đường kính “thốt khơng” (xem ví dụ hình 9) Hình Mơ hình “thốt khơng”và vị trí sensor nhiệt mơ hình (đơn vị: cm) Đ.A Chung, V.Đ Minh / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 34, Số (2018) 1-3 Hình Ví dụ sơ đồ bố trí sensor một“thốt khơng” 4.1.2 Xây khơng”(hình 10) dựng mơ hình“thốt - Tiến hành đổ đất, san đầm phẳng - Kht lỗ “thốt khơng” có đường kính 0,5m; 0.75m 1,0m; chiều sâu lỗ “thốt khơng”từ đến 10cm Hình 10 Một số hình ảnh xây dựng mơ hình “thốt khơng” Đ.A Chung, V.Đ Minh / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 34, Số (2018) 1-3 - Tại vị trí “thốt khơng”, tiến hành cắt ống nước 90mm, chiều cao từ đến 10cm (bằng chiều sâu “thốt khơng”) xếp đứng liền kín “thốt khơng”,sau phủ cót ép có đường kính rộng “thốt khơng” 10cm đổ bê tơng có chiều dày 20cm (bê tơng có lớp thép đan với lưới 20 x 20cm) Tất có bê tơng, có kích thước 2m x 2m - Lắp sensor nhiệt theo thiết kế (mục 4.1.1), với lớp bê tông:lớp cách mặt đất 1cm, lớp nằm bê tông lớp thứ cách mặt đất 19cm 4.2 Phương pháp đo Tiến hành đo nhiệt độ sensor nhiệt liên tục ngày với khoảng thời gian phút/1điểm đo ngày có biên độ nhiệt độ dao động khác để từ xác định biến đổi nhiệt độ mặt bê tơng vị trí khác tính tốn thời gian thuận lợi cho việc xác định “thốt khơng” phương pháp Nhiệt Hồng ngoại Lựa chọn ngày có độ chênh lệch nhiệt độ, thời tiết khác tiến hành đo thử nghiệm sensor nhiệt khoảng thời giantừ 6h đến 18h để xác định độ chênh lệch nhiệt độ tối thiểu bề mặt bê tơng “thốt khơng” gây mà thiết bị Nhiệt Hồng ngoại phát Thực đo nhiệt độ sensor nhiệt qua “thốt khơng” có hình dạng kích thước khác để xác định kích thước tối thiểu “thốt khơng” phát Đo thử nghiệm thiết bị đo Nhiệt Hồng ngoại, so sánh với kết đo sensor nhiệt để đánh giá khả xác định “thốt khơng” phương pháp Nhiệt Hồng ngoại Kết thảo luận Qua trình đo thử nghiệm sensor nhiệt thiết bị đo Nhiệt Hồng ngoại, nhóm tác giả thu nhiều kết với thông số nghiên cứu khác Trong báo này, nhóm tác giả giới thiệu số kết nhằm minh họa cho mục tiêu nghiên cứu nêu 5.1 Kết chênh lệch nhiệt độ lớp bê tơng vị trí có “thốt khơng” khơng có “thốt khơng” Kết đo nhiệt độ sensor nhiệttrong khối bê tông theo thời gian ngày cho thấy nhiệt độ lớp biến đổi theo nhiệt độ môi trường Tuy nhiên, nhiệt độ lớp gần mặt bê tơng có biến đổi nhanh theo mơi trường, cịn lớp đáy gần mặt bê tơng nhiệt độ thay đổi chậm (hình 11) Hình 11 Sự thay đổi nhiệt độ lớp bê tông ngày Đ.A Chung, V.Đ Minh / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Cơng nghệ, Tập 34, Số (2018) 1-3 Hình 12 biểu diễn nhiệt độ lớp bê tông đo sensor nhiệttại vị trí có “thốt khơng” vị trí khơng có “thốt khơng” cho thấy nhiệt độ bên khơng nhiệt độ bên ngồi không biến đổi giống tốc độ biến đổi nhiệt độ hai khu vực không đồng đều, nhiệt độ lớp phía ngồi “thốt khơng” có biến đổi nhanh vị trí phía “thốt khơng” Kết đo nhiệt độ lớp bê tông sensor nhiệt vị trí ngồi “thốt khơng”cho thấy chênh lệch nhiệt độ vị trí ngồi “thốt khơng” (hình 13) thời điểm ngày rõ rệt Tại thời gian từ 9h đến 13h nhiệt độ “thốt khơng” nhỏ nhiệt độ môi trường xung quanh, nhiên giá trị khoảng 0,20C (với ngày có độ chênh nhiệt độ 40C) nên với máy đo có độ nhạy khoảng 0,10C khơng xác định độ chênh lệch Khoảng thời gian từ 16h đến 21h nhiệt độ “thốt khơng” cao mơi trường xung quanh 0,40C Vì theo nhóm tác giả thời gian thuận tiện để đo “thốt khơng” ngày từ 9h đến 13h từ 16h đến 21h Đối với ngày có độ chênh nhiệt độ ngày đêm nên thực vào thời gian từ 16h đến 21h Hình 12 Nhiệt độ lớp bê tơng ngồi “thốt khơng” Hình 13 Chênh nhiệt độ lớp bê tơng vị trí ngồi “thốt khơng” 10 Đ.A Chung, V.Đ Minh / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Cơng nghệ, Tập 34, Số (2018) 1-3 Kết đo nhiệt độ bề mặt bê tông thiết bị đo Nhiệt Hồng ngoại thời điểm 11h, 13h, 15h ngày có nhiệt độ từ 26oC 34 oC (hình 14) cho thấy thời điểm 11h nhiệt độ “thốt khơng” thấp bên ngồi mơi trường thời điểm 13 15 khơng có khác biệt nhiệt độ ngồi “thốt khơng” Kết thử nghiệm phù hợp với kết đo thử nghiệm nhiệt độ lớp bê tông sensor nhiệt 5.2 Kết xác định nhiệt độ chênh lệch tối thiểu xác định “thốt khơng” Kết hình 11 12là kết đobằng sensor nhiệt ngày 7/11/2017, thời tiết ngày biến đổi từ 22 đến 260C(khoảng nhiệt độ thay đổi 40C điều kiện trời có nắng) Với điều kiện xác định “thốt khơng”, nhiên thời gian để xác định (a) (b) “thốt khơng” khơng dài từ 16h đến 21h 5.3 Kết xác định mối quan hệ chênh lệnh nhiệt độ vị trí có“thốt khơng” Kết khảo sátnhiệt độ đo sensor nhiệttại thời điểm khác nhau,qua “thốt khơng”lần lượt có kích thước 0,5m; 0,75m 1m hình 15 16 cho thấy: “thốt khơng” “thốt khơng” có chênh nhiệt độ với môi trường, nhiên giá trị chênh nhiệt độ nhỏ (khoảng 0,3oC) khó xác định xác vị trí “thốt khơng” Trên “thốt khơng” nhiệt độ “thốt khơng” khác biệt lớn so với mơi trường xung quanh Từ thấy với “thốt khơng” nhỏ 1m khó xác định vị trí phương pháp Nhiệt Hồng ngoại (c) Hình 14 Nhiệt độ bề mặt bê tơng đo phương pháp Nhiệt Hồng ngoại thời điểm 11h (a), 13h (b) 15h (c) ngày có nhiệt độ từ 26oC-34 oC Đ.A Chung, V.Đ Minh / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Cơng nghệ, Tập 34, Số (2018) 1-3 11 Hình 15 Kết đo nhiệt độ qua “thốt khơng” thời điểm 9h43-9h45 Hình 16 Kết đo nhiệt độ qua “thốt khơng” thời điểm 19h Kết luận Qua q trìnhxây dựng mơ hình, đo thử nghiệm sensor nhiệt thiết bị đo Nhiệt Hồng ngoại, phân tích kết xác định khác biệt nhiệt độ lớp bê tông vị trí mà có “thốt khơng” khơng có “thốt khơng”, từ xác định biến đổi nhiệt độ theo thời gian bề mặt bê tông vị trí có “thốt khơng” vị trí xung quanh làm sở để đánh giá khả xác định “thốt khơng”dưới lớp bê tơng lát mái phương pháp Nhiệt Hồng ngoại,nhóm tác giả có số nhận xét sau: - Thời gian tốt ngày để xác định “thốt khơng” phương pháp Nhiệt Hồng ngoạitừ 9h đến 13h từ 16h đến 21h Với ngày có độ chênh lệch nhiệt độ ngày đêm thời gian để xác định “thốt khơng” tốt từ 16h đến 21h - Nhiệt độ chênh lệch tối thiểu bề mặt bê tơng vị trí “thốt khơng” ngồi vị trí “thốt khơng” 40C trời có nắng xác định “thốt khơng” - Phương pháp Nhiệt Hồng ngoại xác định “thốt khơng” có kích thước ≥1m nằm bê tông lát mái đê đập Tuy nhiên, với kết ban đầu nêu đánh giá khả xác định “thốt khơng”nằm bê tơng lát mái đê đập cơng trình thủy lợi phương pháp Nhiệt Hồng ngoại thông qua việc nghiên cứu mơ hình Nhóm tác giả tiếp tục công bố kết nghiên cứu số 12 Đ.A Chung, V.Đ Minh / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 34, Số (2018) 1-3 việc áp dụng phương pháp Nhiệt Hồng ngoại với mơ hình “thốt khơng”có kích thước