Luận án tiến sĩ nghiên cứu sự làm việc của dầm bê tông cốt thép sử dụng tro bay và xỉ lò cao làm chất kết dính

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Phạm Quang Đạo NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP SỬ DỤNG TRO BAY VÀ XỈ LỊ CAO LÀM CHẤT KẾT DÍNH GEOPOLYMER LUẬN ÁN TIẾN SĨ Hà Nội, năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Phạm Quang Đạo NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP SỬ DỤNG TRO BAY VÀ XỈ LÒ CAO LÀM CHẤT KẾT DÍNH GEOPOLYMER Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Mã số: 9580201 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS PHẠM THANH TÙNG GS.TS NGÔ ĐỨC TUẤN Hà nội, năm 2021 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nghiên cứu nêu luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 18 tháng 02 năm 2021 Tác giả luận án Phạm Quang Đạo ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU vi DANH MỤC BẢNG BIỂU x DANH MỤC HÌNH VẼ xii MỞ ĐẦU Lý lựa chọn đề tài .2 Mục đích nội dung nghiên cứu 3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Cơ sở khoa học luận án Phương pháp nghiên cứu .4 Những đóng góp luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU GPC VÀ SỰ LÀM VIỆC CỦA DẦM GPC CỐT THÉP 1.1 Giới thiệu bê tông geopolymer 1.1.1 Khái niệm bê tông geopolymer 1.1.2 Thành phần vật liệu chất kết dính geopolymer 1.1.3 Ứng dụng bê tông geopolymer giới 11 1.1.4 Nghiên cứu ứng dụng bê tông geopolymer Việt Nam 13 1.2 Kết nghiên cứu chế tạo đặc trưng học GPC 14 1.2.1 Cấp phối chế tạo vật liệu 14 1.2.2 Quan hệ cường độ chịu nén chịu kéo 17 1.2.3 Mô đun đàn hồi hệ số poisson 19 1.2.4 Quan hệ ứng suất - biến dạng 20 iii 1.2.5 1.3 Đặc trưng học dài hạn độ bền vững 22 Kết nghiên cứu lực dính ứng xử dầm GPC cốt thép 23 1.3.1 Nghiên cứu lực dính bê tơng cốt thép 23 1.3.2 Nghiên cứu làm việc dầm GPC cốt thép 24 1.4 Lý thuyết tính tốn làm việc tiết diện thẳng góc dầm OPC cốt thép 26 1.4.1 Mơ hình quan hệ ứng suất - biến dạng vật liệu OPC .26 1.4.2 Lý thuyết tính tốn TDTG dầm BTCT theo TCVN 5574: 2018 [15] 29 1.5 Nhận xét chương 34 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO VÀ ĐẶC TRƯNG CƠ HỌC BÊ TÔNG GEOPOLYMER Nguyên tắc xây dựng cấp phối 35 2.2 Phương pháp xác định đặc trưng học vật liệu 38 2.3 Vật liệu chế tạo GPC 39 2.3.1 Vật liệu chế tạo chất kết dính 39 2.3.2 Cốt liệu 41 2.4 Thực nghiệm khảo sát cấp phối chế tạo GPC .42 2.4.1 Xây dựng cấp phối khảo sát chế tạo GPC 42 2.4.2 Qui trình chế tạo vật liệu GPC .43 2.4.3 Kết khảo sát cấp phối chế tạo GPC 44 2.5 Thực nghiệm xác định đặc trưng học bê tông 46 2.5.1 Qui trình thí nghiệm đặc trưng học GPC 46 2.5.2 Cường độ chịu nén 48 iv 2.5.3 Cường độ chịu kéo 48 2.5.4 Mô đun đàn hồi .49 2.5.5 Quan hệ ứng suất biến dạng GPC 51 2.6 Nhận xét chương 53 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC TRÊN TIẾT DIỆN THẲNG GÓC CỦA DẦM GPC CỐT THÉP 3.1 Quan hệ ứng suất - biến dạng vật liệu GPC 54 3.1.1 Nguyên tắc lựa chọn mơ hình quan hệ ứng suất – biến dạng .54 3.1.2 Đề xuất mơ hình quan hệ ứng suất - biến dạng cho GPC 55 3.1.3 Mô đun đàn hồi hệ số pốt-xơng .57 3.2 Các giai đoạn làm việc tiết diện thẳng góc dầm GPC cốt thép .57 3.2.1 Giai đoạn đàn hồi tiết diện chưa nứt 58 3.2.2 Giai đoạn sau nứt 58 3.2.3 Giai đoạn phá hoại 58 3.3 Mô men kháng nứt dầm GPC cốt thép 59 3.3.1 Xây dựng cơng thức tính mơ men kháng nứt 60 3.3.2 Đề xuất hệ số 𝜸𝜸 xét đến biến dạng dẻo vùng kéo bê tông GPC 62 3.4 Tính tốn khả chịu lực tiết diện thẳng góc dầm GPC cốt thép 63 3.4.1 Phương pháp tính theo biến dạng phi tuyến 63 3.4.2 Phương pháp tính theo nội lực giới hạn 68 3.5 Kiểm chứng công thức đề xuất cho dầm GPC cốt thép 70 3.5.1 Kiểm tính mơ men kháng nứt 71 3.5.2 Kiểm tính khả chịu lực 71 v 3.6 Nhận xét chương 72 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG SỐ SỰ LÀM VIỆC CỦA DẦM GPC CỐT THÉP 4.1 Nghiên cứu thực nghiệm làm việc dầm GPC cốt thép 73 4.1.1 Mục tiêu nghiên cứu .73 4.1.2 Thiết kế mơ hình thí nghiệm 73 4.1.3 Thí nghiệm đặc trưng học vật liệu 79 4.1.4 Trình tự xử lý kết thí nghiệm dầm 80 4.1.5 Đánh giá kết thí nghiệm 82 4.2 Mô số làm việc dầm GPC cốt thép .97 4.2.1 Xây dựng mơ hình số dầm GPC cốt thép phương pháp PTHH 97 4.2.2 Phân tích kết mơ số 100 4.3 So sánh kết thực nghiệm mô số làm việc dầm GPC cốt thép 104 4.3.1 Về ứng xử vật liệu bê tông cốt thép TDTG .105 4.3.2 Về mô men kháng nứt khả chịu lực 106 4.4 Nhận xét Chương 107 KẾT LUẬN DANH MỤC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 PHỤ LỤC A PL1 PHỤ LỤC B PL27 PHỤ LỤC C PL98 PHỤ LỤC D PL100 PHỤ LỤC E PL105 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU Chữ Latinh viết hoa Kí hiệu M (1/r) ACI 318:2019 Hoặc ACI 318 BFS Diễn giải Hệ số mô men khả chịu lực dầm Độ cong dầm Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông Viện bê tông Hoa Kỳ Xỉ lị cao BTCT Bê tơng cốt thép CHH Chất hoạt hóa CKD Chất kết dính Cov Hệ số biến động Eb EC2 Mô đun đàn hồi bê tông Tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép châu Âu Mơ đun đàn hồi trung bình bê tơng Tro bay Ecm FA GGBFS GP GPC Xỉ lị cao nghiền mịn Chất kết dính geopolymer Bê tơng geopolymer L Chiều dài hình học dầm L0 Nhịp tính tốn dầm LVDT Chuyển vị kế M Mơ men uốn Mcrc Mô men kháng nứt Mgh Khả chịu lực tiết diện thẳng góc N Hệ tiêu chuẩn tham chiếu Khối lượng nước TCVN 5574: 2018 EC2 vii OPC Bê tông xi măng P Pcrc Lực tập trung Tải trọng gây nứt Pu Tải trọng phá hoại Rb Cường độ chịu nén tính tốn bê tơng TCVN 5574:2018 Rbt Cường độ chịu kéo tính tốn bê tơng TTGH I Cường độ chịu kéo tính tốn bê tông TTGH II Cường độ chịu kéo trung bình bê tơng TCVN 5574:2018 Rbt,ser Rbtm TB TCVN 5574: 2018 TCVN 5574:2018 Trung bình TDTG Tiêu chuẩn Việt Nam – Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép Tiết diện thẳng góc TTGH I Trạng thái giới hạn I TTGH II Trạng thái giới hạn II USBT Ứng suất bê tông USCT Ứng suất cốt thép Z TCVN 5574:2018 Cánh tay đòn nội ngẫu lực tiết diện dầm BTCT Chữ Latinh viết thường Kí hiệu Diễn giải a Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến thớ ngồi bê tơng chịu kéo tiết diện Bề rộng khe nứt acrc b fy Chiều cao tiết diện dầm Giới hạn chảy cốt thép Hệ tiêu chuẩn tham chiếu viii f’c Cường độ chịu nén đặc trưng bê tông fc Ứng suất nén bê tông fck Cường độ chịu nén đặc trưng bê tông EC2 fck Cường độ chịu nén đặc trưng bê tông EC2 fcm Cường độ chịu nén trung bình bê tơng EC2 fct Cường độ chịu kéo dọc trục fct,sp ACI 318 Cường độ chịu kéo ép chẻ fr Cường độ chịu kéo uốn fu Giới hạn bền cốt thép h Chiều cao tiết diện dầm h0 Chiều cao làm việc dầm x Chiều cao vùng nén bê tông y Chuyển vị dầm Chữ cái Hy lạp Kí hiệu Diễn giải ν bt Hệ số đàn hồi bê tông εb Biến dạng bê tông chịu nén ε bu Biến dạng thớ ngồi bê tơng vùng nén tiết diện dầm Biến dạng đàn hồi bê tông chịu kéo εbt ,el Hệ tiêu chuẩn tham chiếu TCVN 5574:2018 εs Biến dạng cốt thép chịu kéo ξR Hệ số giới hạn chiều cao vùng nén TCVN 5574:2018 αR TCVN 5574:2018 ε b1 Hệ số giới hạn mô men khả chịu lực theo phương pháp vùng nén chữ nhật Biến dạng giới hạn bê tông vùng nén εb2 Biến dạng cực hạn bê tông vùng nén TCVN 5574:2018 ε bt Biến dạng cực hạn bê tông vùng kéo TCVN 5574:2018 TCVN 5574:2018 Hình 4.32 Khảo sát ảnh hưởng kích cỡ lưới chia Mơ men (KNm) 101 Độ cong (1/mm) 4.2.2.2 Kết phân tích tải trọng - độ cong dầm GPC cốt thép chịu uốn Hình 4.33 trình bày so sánh mối quan hệ mơ men – độ cong kết phân tích số kết thực nghiệm nhóm dầm D1, D2 D3 Từ biểu đồ cho thấy tổng thể kết mối quan hệ mô men uốn - độ cong mơ hình số thực nghiệm có tương đồng cao Mơ hình số mơ xác ba giai đoạn tương ứng ứng xử dầm bê tông GPC cốt thép chịu uốn, đàn hồi bê tông chưa nứt, sau bê tông nứt ứng suất kéo chảy dẻo cốt thép chịu uốn (a) (b) Mô men (KNm) TN MP Mô FE TN MP Độ cong (1/mm) 102 (c) Mô men (KNm) TN MP Mô FE TN MP Độ Độcong cong(1/mm) (1/mm) Hình 4.33 So sánh kết mô số với thực nghiệm dầm (a) nhóm dầm D1, (b) nhóm dầm D2, (c) nhóm dầm D3 Kết so sánh quan hệ mô men – độ cong mô số thực nghiệm nhóm dầm sau Dầm D1: kết mơ số thí nghiệm là: điểm bê tông nứt ứng suất kéo (14,4; 7,7E-7) (13,7; 7,5E-7); điểm cốt thép chảy dẻo (21,2; 7,21E-5) (21,5; 7,33E-6) Dầm D2: kết mơ số thí nghiệm là: điểm bê tông nứt ứng suất kéo từ (15,3; 8,2E-7) (15,0; 7,8E-7); điểm cốt thép chảy dẻo (42,7; 1,1E-5) (42,3; 1,2E-5); Dầm D3: kết mơ số thí nghiệm là: điểm bê tông nứt ứng suất kéo từ (16,7; 8,0E-7) (16,3; 8,7E-7); điểm cốt thép chảy dẻo (83,4; 1,4E-5) (84,2; 1,4E-5) 4.2.2.3 Kết phân tích ứng suất Ứng xử dầm bị nứt ứng suất kéo cốt thép chảy dẻo dầm GPC cốt thép chịu uốn sau (i) Nứt bê tơng Q trình hình thành vết nứt ứng suất kéo bê tông nhóm dầm D3 độ cong dầm 6,0E-7 (trước điểm nứt) 8,0E-7 (tại điểm nứt) mô tả Hình 4.34 Tại độ cong dầm 6,0E-7 (bước gia tải 13), khơng có vết nứt xảy ra, nhiên độ cong dầm 8,0 E-7 (bước gia tải 14) dễ dàng nhận thấy hai vết nứt xảy đối xứng hai điểm chịu tải đáy dầm Kết mô số có mối tương đồng với chuyển đổi từ ứng xử đàn hồi sang ứng xử sau nứt ứng 103 suất kéo bê tông kết thực nghiệm quan hệ mô men – độ cong nhóm dầm D3 Hình 4.34c (ii) Cốt thép chảy dẻo Hình 4.56 trình bày ứng suất Von Mises cốt thép bước gia tải 14 tương ứng độ cong dầm 8,0E-7 bước gia tải 36 tương ứng độ cong dầm 1,4E-5 Có thể quan sát Hình 4.35 (hình trên), có hai vùng ứng suất cao cốt thép lớp dưới, nằm xác vùng nứt dầm GPC trình bày Hình 4.35 (hình dưới) bước gia tải 14 Nguyên nhân dầm GPC đạt đến trạng thái nứt ứng suất kéo đáy dầm, tải trọng tác dụng chủ yếu cốt thép lớp chịu Tuy nhiên, ứng suất Von Mises bước gia tải 14 101 MPa thấp ứng suất chảy dẻo cốt thép lớp 415,6 MPa (kết thí nghiệm kéo thép) Điều cho thấy cốt thép làm việc giai đoạn đàn hồi bước gia tải này, chưa chảy dẻo Tại độ cong dầm 1,4E-5 (bước gia tải 36), điểm chảy dẻo cốt thép kết thực nghiệm quan hệ mơ men – độ cong nhóm dầm D3 Từ kết mơ số, Hình 4.35 (hình dưới), phần đáng kể cốt thép lớp đạt đến ứng suất chảy dẻo 415,6 MPa, xác lập trạng thái chảy dẻo cốt thép trùng khớp với kết thực nghiệm 4.2.2.4 Kết mô vết nứt dầm So sánh dạng vết nứt từ kết mô số kết thực nghiệm trình bày Hình 4.36 Về tổng thể, kết so sánh có tương đồng cao trình hình thành phát triển vết nứt mơ hình phần tử hữu hạn kết thực nghiệm Kết phân tích số số lượng vết nứt tăng hàm lượng cốt thép tăng (4, nhóm dầm D1, D2 D3) Mơ số cho thấy khoảng cách trung bình vết nứt giảm từ nhóm dầm D1 đến D3 Đồng thời, vết nứt thẳng góc (do mơ men uốn) xuất trước tiên, với gia tăng tải trọng tác dụng dẫn đến nhiều vùng nứt xuất thể Hình 4.36 Đặc biệt, cấp gia tải cao hơn, vùng nứt lan bên ngồi vùng mơ men uốn túy (bên ngồi hai điểm gia tải), dẫn đến dạng vết nứt xiên, dễ dàng quan sát Hình 4.36 104 Bước gia tải 13: Độ cong 6e-7 Bước gia tải 14: Độ cong 8e-7 Hình 4.34 Quá trình hình thành vết nứt ứng suất kéo mơ số dầm Bước gia tải 13 (hình trên) 14 (hình dưới) Bước gia tải 14: Độ cong 8e-7 Bước gia tải 36: Độ cong 1,4e-5 Hình 4.35 Biểu đồ ứng suất Von Mises (MPa) mô số nhóm dầm D3 bước gia tải 14 (hình trên) 36 (hình dưới) So sánh dạng vết nứt cho thấy có khác biệt nhỏ kết phân tích số thực nghiệm Trong kết mơ hình số, hai vết nứt (1 2) tất nhóm dầm ln xảy gần điểm gia tải So sánh với kết thực nghiệm, vết nứt thứ vết nứt thứ hai xuất điểm điểm gia tải nhóm dầm D1 D3, vị trí đối diện ngược lại ghi nhận cho nhóm dầm D2, minh họa Hình 4.36 4.3 So sánh kết thực nghiệm mô số làm việc dầm GPC cốt thép Mô số ứng xử chịu uốn dầm GPC cốt thép thực với số liệu đầu vào mơ hình vật liệu bê tơng dựa quan hệ ứng suất – biến dạng GPC đặc trưng học thực nghiệm Bằng phương pháp phần tử hữu hạn kỹ thuật mô tiên tiến phần mềm Abaqus, phân tích mơ số cho kết so sánh với số liệu thực nghiệm 105 (a) Nhóm dầm D1 (b) Nhóm dầm D2 (c) Nhóm dầm D3 a) Nhóm dầm D1; b) Nhóm dầm D2; c) Nhóm dầm D3 (Các số thứ tự hình thứ tự xuất vết nứt) Hình 4.36 So sánh dạng vết nứt mô số với thực nghiệm 4.3.1 Về ứng xử vật liệu bê tông cốt thép TDTG So sánh kết mô số thực nghiệm mối quan hệ mô men – độ cong cho thấy thống ứng xử chịu uốn dầm GPC cốt thép trải qua giai đoạn đàn hồi chưa nứt, sau nứt giai đoạn tiến đến trạng thái phá hoại 106 tiết diện thẳng góc Trị số ứng suất cốt thép biến dạng dầm trạng thái dầm nứt cốt thép bắt đầu chảy dẻo từ kết mô số phù hợp với giá trị đo đạc từ thực nghiệm Ngoài ra, độ cong dầm phân tích mơ số so với thực nghiệm có độ chênh lệch từ 3% đến 9% cho nhóm dầm, trung bình 7% (Bảng 4.13) Điều chứng tỏ rằng: quan hệ ứng suất – biến dạng đề xuất cho vật liệu GPC phù hợp Bảng 4.13 So sánh độ cong thực nghiệm mô số Dầm D1 D2 D3 TB Cấp tải trọng 85% 85% 85% Mô men tác dụng M (kNm) 19,8 38,7 76,7 TN 1   r (Thực nghiệm) 6,43E-06 9,57E-06 1,25E-05 1   r MP (1/ r )crc TN (Mô số) 6,21E-06 8,75E-06 1,15E-05 MP (1/ r )crc 1,03 1,09 1,09 1,07 4.3.2 Về mô men kháng nứt khả chịu lực Từ kết thực nghiệm Bảng 4.8, Bảng 4.9 số liệu từ biểu đồ quan hệ mô men – độ cong từ phân tích mơ số (Hình 4.33) cho thấy: tính trung bình tính cho nhóm dầm tỷ số mô men kháng nứt thực nghiệm so với mô số 0,98 lần tỷ số tương ứng khả chịu lực 0,99, tính riêng cho nhóm dầm mức độ chênh lệch số liệu mô số so với kết thực nghiệm khoảng 5% Cụ thể tổng hợp Bảng 4.14 Bảng 4.14 So sánh mô men kháng nứt, khả chịu lực thực nghiệm mô số Dầm D1 D2 D3 TB Mô men kháng nứt (KNm) Thực nghiệm TN M crc Mô số MP M crc 13,7 15,3 16,3 14,4 15,0 16,7 Khả chịu lực (kNm) Tỷ số Thực nghiệm MP M gh Mô số MP M gh TN M crc MP M crc MP M gh 23,6 22,4 47,2 90,3 49,5 93,3 0,95 1,02 0,98 0,98 1,05 0,95 0,97 0,99 TN M gh Do vậy, mơ hình vật liệu GPC đề xuất phương pháp mô phần tử hữu hạn sử dụng cơng cụ xác hiệu cho việc mô ứng xử chịu uốn dầm GPC cốt thép để đánh giá mô men kháng nứt, khả chịu lực biến dạng 107 4.4 Nhận xét Chương Từ kết thực nghiệm mô số làm việc dầm GPC cốt thép rút nhận xét sau: i Kết mô số ứng xử chịu uốn phù hợp với kết thực nghiệm dầm với giai đoạn làm việc tiết diện thẳng góc dầm như: đàn hồi trước nứt, sau nứt sau cốt thép chảy dẻo đến dầm phá hoại Mô số cho thấy ứng suất vật liệu trạng thái nứt cốt thép chảy dẻo biến dạng dầm phù hợp với kết thực nghiệm Vì vậy, quan hệ ứng suất – biến dạng đề xuất cho GPC phù hợp với đặc tính vật liệu GPC ii Mơ men kháng nứt dầm GPC cốt thép với hệ số mô men kháng đàn hồi dẻo theo công thức đề xuất (3.16) phù hợp với kết thực nghiệm xác định phân tích mơ số dựa mơ hình quan hệ ứng suất – biến dạng GPC iii Khả chịu lực dầm GPC cốt thép theo phương pháp nội lực giới hạn vùng nén chữ nhật qui đổi phù hợp với kết thực nghiệm xác định phân tích mơ số dựa mơ hình quan hệ ứng suất – biến dạng GPC 108 KẾT LUẬN I Kết luận Với nội dung nghiên cứu thực nghiệm xây dựng cấp phối chế tạo điều kiện không dưỡng hộ nhiệt xác định đặc trưng học chủ yếu vật liệu GPC; nghiên cứu lý thuyết làm việc tiết diện thẳng góc kiểm chứng thực nghiệm kết hợp mô số dầm GPC cốt thép, rút kết luận sau: Xây dựng cấp phối chế tạo bê tông GPC cường độ chịu nén trung bình đến 50MPa từ hỗn hợp tro bay xỉ lị cao nguồn vật liệu sẵn có nước Với tỷ lệ xỉ lò cao thay tro bay hợp lý sử dụng chất hoạt hóa kiềm dạng bột khô chế tạo GPC điều kiện không dưỡng hộ nhiệt Thiết lập quan hệ đặc trưng học chủ yếu bê tông GPC gồm cường độ chịu nén - cường độ chịu kéo, cường độ chịu nén - mô đun đàn hồi mơ hình quan hệ ứng suất – biến dạng vật liệu điều chỉnh phù hợp với làm việc tiết diện thẳng góc cấu kiện chịu uốn Đề xuất công thức gần tính tốn mơ men kháng nứt có xét đến biến dạng không đàn hồi bê tông GPC qui trình tính tốn khả chịu lực theo phương pháp nội lực giới hạn dầm GPC cốt thép phù hợp với tiêu chuẩn TCVN 5574:2018 Kết nghiên cứu thực nghiệm mô số phương pháp PTHH kiểm chứng quan hệ ứng suất – biến dạng đề xuất cho vật liệu GPC Ngoài ra, số liệu thực nghiệm biến dạng mở rộng khe nứt dầm GPC cốt thép khảo sát đo đạc liệu thực nghiệm có giá trị cho nghiên cứu II Kiến nghị Từ kết nghiên cứu luận án, đặc trưng học chủ yếu quan hệ ứng suất biến dạng xây dựng Tiêu chuẩn TCVN 5574:2018 vận dụng để 109 xây dựng qui trình tính tốn tiết diện thẳng góc dầm GPC cốt thép Do vậy, để xây dựng số liệu đặc trưng học hoàn thiện sở lý thuyết cho việc thiết kế kết cấu vật liệu GPC, kiến nghị cần tiến hành thử nghiệm chế tạo GPC rộng rãi để đánh giá yếu tố ảnh hưởng thành phần tro bay, xỉ lò cao từ nguồn vật liệu khác nước Từ xây dựng hệ thống tài liệu kỹ thuật tiêu chuẩn thí nghiệm vật liệu tiêu chuẩn thiết kế kết cấu sử dụng vật liệu GPC III Hướng nghiên cứu Luận án nghiên cứu cấp phối chế tạo vật liệu GPC điều kiện không cần dưỡng hộ nhiệt từ nguồn vật liệu tro bay xỉ lò cao nước Mối quan hệ đặc trưng học chủ yếu, quan hệ ứng suất biến dạng xây dựng, qui trình tính tốn làm việc tiết diện thẳng góc dầm GPC cốt thép đề xuất Do vậy, hướng nghiên cứu cần ưu tiên để hoàn thiện sở khoa học cho vật liệu kết cấu GPC sau: - Nghiên cứu đề xuất qui trình tính tốn biến dạng dầm GPC cốt thép phù hợp với tiêu chuẩn TCVN 5574:2018 - Nghiên cứu kết cấu bê tông GPC sử dụng cốt sợi GFRP ứng dụng cơng trình hạ tầng ven biển để phát huy ưu điểm tính chất bền vững vật liệu GPC 110 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ Ngo T., Quynh N.T., Tung P., Dao P (2015), “Use of local sea water and sea sand for geopolymer concrete”, Proceedings of 23rd Annual International Conference on Nano/Composite Engineering, Chengdu, China Phạm Quang Đạo, Nguyễn Thanh Dũng, Phạm Thanh Tùng (2016), “Nghiên cứu thực nghiệm khảo sát số đặc trưng học bê tông geopolymer”, Tuyển tập Hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ 17, Trường ĐH Xây dựng, ISBN 978-604-821982-6 Phạm Thanh Tùng, Phạm Quang Đạo (2016), “An experimental study on the flexural behavior of reinforced geopolymer concrete beams under short-term loading”, Proceedings of International conference on sustainable development in civil engineering 2016, Trường ĐH Xây dựng, ISBN 978-604-82-1982-0 Phạm Thanh Tùng, Phạm Quang Đạo, Đinh Văn Tùng, Nguyễn Văn Quang (2018), “Nghiên cứu hình thành mở rộng khe nứt thẳng góc dầm bê tơng cốt thép chịu tác dụng tải trọng ngắn hạn”, Tạp chí Khoa học công nghệ Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng, 12(2): 3-10 Phạm Thanh Tùng, Phạm Quang Đạo, Nguyễn Văn Nam, Phan Xuân Quỳnh (2019), “Nghiên cứu thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng hàm lượng chất kích hoạt đến cường độ mô đun đàn hồi bê tơng Geopolymer”, Tạp chí xây dựng Việt Nam, Bộ Xây dựng, 6.2019 Phạm Quang Đạo, Phạm Thanh Tùng (2020), “Nghiên cứu thực nghiệm bê tông geopolymer sử dụng tro bay, xỉ lị chất hoạt hóa thành phần”, Tạp chí xây dựng Việt Nam, Bộ Xây dựng, 5.2020 Phạm Quang Đạo, Phạm Thanh Tùng (2020), “Nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm mô men kháng nứt dầm geopolymer cốt thép”, Tạp chí Khoa học công nghệ Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng, 14(2V), 14-25 Dao Quang Pham, Son Le Tay, Tung Thanh Pham, Tuan Duc Ngo, Tuan Ngoc Nguyen (2020), “The structure behaviours of steel-reinforced geopolymer concrete beams: An experimental and numerical investigation”, Journal: Structures; Submission date: 25 November 2020; Status: Under review 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Đại học Xây dựng (2016), Cơng trình hạ tầng kỹ thuật giảm thiểu úng ngập mưa, điều tiết nước đô thị thích ứng biến đổi khí hậu, BĐKH07/16-20, Đại học Xây dựng, Hà Nội Đại học Xây dựng (2016), Nghiên cứu đặc trưng học khả áp dụng Tiêu chuẩn TCVN 5574 : 2012 cho dầm bê tông dùng FA BFS điều kiện Việt Nam, B2006-XDA-04, Đại học Xây dựng, Hà Nội Đại học Xây dựng (2017), Nghiên cứu sử dụng tro bay nhiệt điện kết hợp với cát mặn cốt sợi thủy tinh FRP cơng trình hạ tầng ven biển hải đảo, ĐTDL.CN-19/17, Đại học Xây dựng, Hà Nội Hoa Phat Group (2018), Hòa Phát giới thiệu sản phẩm xỉ hạt lò cao nghiền mịn S95 Triển lãm Bê tông - Xi măng 2018 https://www.hoaphat.com.vn/ Phạm Quang Đạo and Phạm Thanh Tùng (2020), "Nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm mô men kháng nứt dầm geopolymer cốt thép", Tạp chí Khoa học công nghệ Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng 14(2V), p 10 Phan Quang Minh, Ngô Thế Phong, and Nguyễn Đình Cống (2011), Kết cấu bê tơng cốt thép – Phần cấu kiện bản, NXB Khoa học kĩ thuật, Hà Nội Tạp Chí Xây dựng Việt Nam (2020), Xử lý tro xỉ thải nhiệt điện: Thực trạng nút thắt cần gỡ https://tapchixaydungbxd.vn/ TCVN 197 : 2002 (2002), Vật liệu kim loại - Thử kéo - Phần 1: Phương pháp thử nhiệt độ phòng, Bộ Xây dựng, Hà Nội TCVN 1651-2 : 2008 (2008), Thép cốt bê tông - Phần 2: Thép vằn, Bộ Khoa học Công nghê, Hà Nội TCVN 3105 - 1993 (1993), Lấy mẫu, chế tạo bảo dưỡng mẫu bê tông, Bộ Xây dựng, Hà Nội TCVN 3106 - 1993 (1993), Hỗn hợp bê tông - Phương pháp thử độ sụt, Bộ Xây dựng, Hà Nội TCVN 3118 : 1993 (1993), Phương pháp thí nghiệm cường độ chịu nén, Bộ Xây dựng, Hà Nội TCVN 3119 : 1993 (1993), Phương pháp xác định cường độ kéo uốn, Bộ Xây dựng, Hà Nội TCVN 4506 : 1987 (1987), Nước cho bê tông vữa - Yêu cầu kĩ thuật, NXB Xây Dựng, Hà nội TCVN 5574 : 2018 (2018), Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông bê tông cốt thép, Bộ Khoa học Công nghệ, Hà nội TCVN 7570:2006 (2006), Cốt liệu cho bê tông vữa – Yêu cầu kỹ thuật, Bộ Xây dựng, Hà Nội TCVN 8862 : 2011 (2011), Quy trình thí nghiệm cường độ chịu kéo ép chẻ vật liệu hạt liên kết chất kết dính, Bộ Khoa học Công nghệ, Hà nội TCVN 9340:2012 (2012), Hỗn hợp bê tông trộn sẵn - Các yêu cầu đánh giá chất lượng nghiệm thu, Bộ Khoa học & Công nghệ, Hà Nội 112 19 20 21 22 23 24 TCVN 10302 : 2014 (2014), Phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tơng, vữa xây xi măng, Bộ Khoa học Công nghệ, Hà Nội TCVN 10306:2014 (2014), Bê tông cường độ cao - Thiết kế thành phần mẫu trụ, Bộ Khoa học & Công nghệ, Hà Nội TCVN 11586 : 2016 (2016), Xỉ hạt lò cao nghiền mịn dùng cho bê tông vữa, Bộ Khoa học Công nghệ, Hà Nội Tống Tôn Kiên (2014), "Bê tông Geopolymer - Những thành tựu, tính chất khả ứng dụng Việt Nam", Vật Liệu Xây Dựng 3, p Trần Việt Hưng (2007), Nghiên cứu thành phần, đặc tính lý bê tông geopolymer tro bay ứng dụng cho kết cấu Cầu hầm, Luận Án Tiến sỹ Kỹ thuật, Đại học Giao thông Vận tải, Hà Nội Xi Măng Việt Nam (2011), Bê tông geopolymer – Một sản phẩm thương mại https://ximang.vn/ Tiếng Anh 25 ACI 318 : 19 (2019), Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-19), American Concrete Institute, The United State of America 26 ACI 363R (1997), Guide for high strenght concrete, American Concrete Institute, The United State of America 27 Alonso, S and A Palomo (2001), "Alkaline activation of metakaolin and calcium hydroxide mixtures: influence of temperature, activator concentration and solids ratio", Materials Letters 47(1-2), p 55-62 28 Alrazi, E., A Giulio, C Katherine, and Z Xiangming (2017), "Nonlinear three– dimensional finite–element modelling of reinforced–concrete beams: Computational challenges and experimental validation", Engineering Failure Analysis 82, p 92-115 29 AS 3600 (2001), Concrete structures - Australian standard, Standards Australia International, Sydney 30 ASTMC 469 - 94 (2002), "Standard Test Method for Static Modulus of Elasticity and Poisson's Ratio of Concrete in Compression in Annual book of ASTM standards", Annual book of ASTM standards p 469 31 Austroads (2016), AP-T318-16Specification_and_Use_of_Geopolymer_Concrete, 32 Bakharev, T (2005), "Resistance of geopolymer materials to acid attack", Cement and Concrete Research 35(4), p 658-670 33 Benjamin C McLellan a, Ross P Williams b, Janine Lay a, Arie van Riessen b, Glen D Corder (2011), "Costs and carbon emissions for geopolymer pastes in comparison to ordinary portland cement", Journal of cleaner production 19, p 11 34 Canbay, E and R.J Frosch (2005), "Bond Strength of Lap-Spliced Bars", ACI Structural Journal, 102 (4), p 605–614 35 Chang, E.H (2009), Shear and Bond Behaviour of Reinforced Fly Ash-Based Geopolymer Concrete Beams, Doctoral dissertation, Department of Civil Engineering, Curtin University of Technology, Australia 36 Chapra, S.C and R.P Canale (2010), Numerical methods for engineers, Boston: McGraw-Hill Higher Education, 113 37 Collins, M.P., D Mitchell, and J.G MacGregor (1993), "Structural Design Considerations for High-Strength Concrete ", Concrete International 15(1993), p 38 Dassault Systemes (2017), Online Documentation-Abaqus Analysis User’s Guide (2017), Abaqus, 39 Davidovits, J (1991), "Geopolymers", Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 37(8), p 1633 40 Davidovits J (2002) Environmentally Driven Geopolymer Cement Applications, Proceeding Environmentally Driven Geopolymer Cement Applications Melbourne, Australia 41 Davidovits J (2012) Geopolymer chemistry and sustainable development, Proceeding Geopolymer chemistry and sustainable development 42 Ding, Y., J.-G Dai, and C.-J Shi (2016), "Mechanical properties of alkaliactivated concrete: A state-of-the-art review", Construction and Building Materials 127, p 68-79 43 EC2 (1992), Eurocode - EN1992-1-1 - Concrete structure design Euro Code, 44 Fernández-Jiménez, A and A Palomo (2005), "Composition and microstructure of alkali activated fly ash binder: Effect of the activator", Cement and concrete research 35(10), p 1984-1992 45 Gourley, T (2014), "Geopolymers in Australia", Journal of the Australian Ceramic Society 50, p 102-110 46 Hardjito, D and B.V Rangan (2005), Development and properties of lowcalcium fly ash-based geopolymer concrete, Perth, Australia 47 Hognestad, E (1951), Study of combined bending and axial load in reinforced concrete members, U.o Illinois, Illinois, USA 48 Kent, D.C and R Park (1971), "Flexural members with confined concrete", Journal of the Structural Division 49 Lee, K (2013), "Setting and mechanical properties of alkali-activated fly ash/slag concrete manufactured at room temperature", Construction and Building Materials 47, p 50 LTD, W.C.P (2012), Global Change Institute (GCI) Building https://www.wagner.com.au/media/1520/gci_building.pdf 51 Luukkonen, T., Z Abdollahnejad, J Yliniemi, P Kinnunen, and M Illikainen (2018), "One-part alkali-activated materials: A review", Cement and Concrete Research 103, p 21-34 52 Maranan, G.B., A.C Manalo, B Benmokrane, W Karunasena, and P Mendis (2015), "Evaluation of the flexural strength and serviceability of geopolymer concrete beams reinforced with glass-fibre-reinforced polymer (GFRP) bars", Engineering Structures 101, p 529-541 53 Mejia, R., J Maldonado, and C Gutiérrez (2004), "Performance of alkaline activated slag at high temperatures", Materiales de Construccion 54 54 N, X., Xie, W.Y, Liu ( 1989), "Determining tensile properties of mass concrete by direct tensile test", ACI Mater, J 86 (3) 214 – 219 55 Nath, P and P.K Sarker (2014), "Effect of GGBFS on setting, workability and early strength properties of fly ash geopolymer concrete cured in ambient condition", Construction and Building Materials 66, p 163-171 114 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 Nguyen, K.T., N Ahn, T.A Le, and K Lee (2016), "Theoretical and experimental study on mechanical properties and flexural strength of fly ashgeopolymer concrete", Construction and Building Materials 106, p 65-77 Nguyen, T., A Ghazlan, A Kashani, S Bordas, and T Ngo (2018), "3D mesoscale modelling of foamed concrete based on X-ray computed tomography", Construction and Building Materials 188, p 583-598 Nguyen, T., A Ghazlan, T Nguyen, H.-T Thai, and T Ngo (2020), "Uncertainty quantification of the mechanical properties of lightweight concrete using micromechanical modelling", International Journal of Mechanical Sciences 173, p 105468 Noushini, A., F Aslani, A Castel, R.I Gilbert, B Uy, and S Foster (2016), "Compressive stress-strain model for low-calcium fly ash-based geopolymer and heat-cured Portland cement concrete", Cement and Concrete Composites 73, p 11 P, D (2007), "Geopolymer technology: the current state of the art" Palomo, A., M Grutzeck, and M Blanco (1999), "Alkali-activated fly ashes: A cement for the future", Cement and concrete research 29(8), p 1323-1329 Pam H J., Kwan A K H., and Islam M S (2000), "Flexural strength and ductility of reinforced normal- and high-strength concrete beams", Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Structures and Buildings 146, p 10 Pendyala, R.S (1997), The behaviour of high-strength concrete beams, Doctoral dissertation, The University of Melbourne, Melbourne, Australia Popovics, S (1973), "A numerical approach to the complete stress-strain curve of concrete", Cement and Concrete Research 3, p 17 Prabir, S (2008), "A Constitutive model for Fly Ash-Based geopolymer concrete", Archit Civil Eng Environ 1, p Provis, J.L and S.A Bernal (2014), "Geopolymers and related alkali-activated materials", Annual Review of Materials Research 44, p 299-327 Purdon, A.O (1940), "The Action of Alkalis on Blast-Furnace Slag", Journal of the Society of Chemical Industry, 59, p 12 Rangan, B.V (1998), "Shear design of reinforced concrete beams, slabs and walls", Cement and Concrete Composites 20, p 10 S Sarker, M.A.H., O C Debnath, N Tabassum, M S Islam, (2016) Strength behavior of slag (ggbs) based geopolymer concrete in chloride environment, Proceeding Strength behavior of slag (ggbs) based geopolymer concrete in chloride environment Sarker, P (2010), "Bond Strengths of Geopolymer and Cement Concretes", Advances in Science and Technology 69, p 143-151 Scott B D (1980), Stress: strain relationships for confined concrete: rectangular sections, Master of Engineering, University of Canterbury, New Zealand Sofi, M., Ỉ.J.S.J.v.D Ỉ, and P.A Mendis (2007), "Bond performance of reinforcing bars in inorganic polymer concrete (IPC)", Journal of Materials Science 42, p 10 Sumajouw M D.J and Rangan B V (2006), Low-calcium fly ash-based geopolymer concrete: Reinforced beams and columns, Perth, Australia 115 74 75 76 77 78 79 80 Thomas, R.J and S Peethamparan (2015), "Alkali-activated concrete: Engineering properties and stress–strain behavior", Construction and Building Materials 93, p Thorenfeldt, E., A Tomaszewicz, and J.J Jensen (1987) Mechanical properties of high strength concrete and application to design., Proceeding Mechanical properties of high strength concrete and application to design Norway, Tapir, Trondheim, Todeschini, C.E., Bianchini, A C and Kesler, C E (1964), "Behavior of concrete Columns Reinforced with High Strength Steels ACI Journal, Proceedings," Journal Proceedings 61, p 16 Tran T T, Pham T M, and Hao H (2019), "Rectangular stress-block parameters for fly-ash and slag based geopolymer concrete", Structures 19, p 13 Wallah S E and Rangan B V (2006), Low-calcium fly ash-based geopolymer concrete: Long-term properties, Australia Warner, R.F., B Rangan, A Hall, and K Faulkes (1998), Concrete structures, Addison Wesley Longman, Melbourne Sargin, M., S.K Ghosh, and V Handa (1971), "Effects of lateral reinforcement upon the strength and deformation properties of concrete", Magazine of concrete research 23(75-76), p 99-110 ... nghiệm mô số làm việc dầm GPC cốt thép Kết luận Phụ lục kết nghiên cứu 6 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU GPC VÀ SỰ LÀM VIỆC CỦA DẦM GPC CỐT THÉP Các nghiên cứu giới vật liệu sử dụng chất kết dính geopolymer... 22 Kết nghiên cứu lực dính ứng xử dầm GPC cốt thép 23 1.3.1 Nghiên cứu lực dính bê tông cốt thép 23 1.3.2 Nghiên cứu làm việc dầm GPC cốt thép 24 1.4 Lý thuyết tính tốn làm việc tiết...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Phạm Quang Đạo NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP SỬ DỤNG TRO BAY VÀ XỈ LỊ CAO LÀM CHẤT KẾT DÍNH GEOPOLYMER Chun ngành: