NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA CẤU KIỆN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỬ DỤNG CỐT LIỆU LỚN LÀ XỈ THÉP LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH: CƠ KỸ THUẬT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGUYỄN THỊ THUÝ HẰNG NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA CẤU KIỆN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỬ DỤNG CỐT LIỆU LỚN LÀ XỈ THÉP LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH: CƠ KỸ THUẬT Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGUYỄN THỊ THUÝ HẰNG NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA CẤU KIỆN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỬ DỤNG CỐT LIỆU LỚN LÀ XỈ THÉP NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 9520103 Người hướng dẫn khoa học 1: PGS TS PHAN ĐỨC HỦNG Người hướng dẫn khoa học 2: TS TRẦN VĂN TIẾNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2020 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngành cơng nghiệp thép giữ vai trị quan trọng phát triển quốc gia Thép sử dụng rộng rãi ngành cơng nghiệp, xây dựng, sản xuất chế tạo máy móc thiết bị, hàng gia dụng, y học, an ninh quốc phòng,… Sản lượng thép tăng trưởng nhanh, đặc biệt nửa sau kỷ 20 Song song với phát triển ngành thép lượng xỉ thép, sản phẩm phụ qua trình luyện thép, tạo ngày nhiều Riêng khu vực phía Nam (chủ yếu tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu) khối lượng xỉ thép nhà máy thép sản xuất thải ước tính khoảng 0,3 - 0,5 triệu tấn/năm Nếu khơng có giải pháp tái sử dụng nguồn xỉ thép việc bảo quản tốn nhiều chi phí lãng phí quỹ đất để lưu trữ Vì vậy, đề tài luận án “Nghiên cứu ứng xử cấu kiện bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu lớn xỉ thép” nhằm nghiên cứu tính chất lý xỉ thép, đề xuất phương pháp thiết kế cấp phối bê tông xỉ thép, từ nghiên cứu ứng xử học bê tơng xỉ thép cấu kiện bê tông xỉ, đồng thời xây dựng mơ hình số giúp dự đốn cường độ nén kéo bê tông xỉ thép cần thiết Kết nghiên cứu làm phong thú thêm nguồn vật liệu xây dựng, đặc biết giải toán khán vật liệu xây dựng Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu tổng quan nước việc sử dụng xỉ thép làm cốt liệu lớn cho bê tông xi măng; - Nghiên cứu tiêu lý xỉ thép thiết kế thành phần bê tông dùng cốt liệu lớn xỉ thép - Nghiên cứu ứng xử học bê tông xỉ thép - Nghiên cứu ứng xử uốn dầm bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu lớn xỉ thép - Dùng phương pháp phần tử rời rạc để mô số ứng xử bê tông xỉ thép, cho phép dự đoán ứng xử nén kéo bê tông xỉ thép Phạm vi nghiên cứu Sử dụng nguồn xỉ thép qua tái chế công ty TNHH Vật liệu xanh để ứng dụng làm cốt liệu lớn cho bê tông xi măng cấu kiện bê tông xi măng Hướng tiếp cận phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thống kê, tổng hợp: thu thập, phân tích nghiên cứu sử dụng xỉ thép xây dựng giới; - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Nghiên cứu thực nghiệm tiến hành mẫu thử phòng thí nghiệm dựa tiêu chuẩn hành cốt liệu truyền thống bê tông sử dụng cốt liệu Trang truyền thống; Kết thí nghiệm phòng xử lý thống kê quy hoạch thực nghiệm nhằm đảm bảo độ tin cậy cần thiết - Phương pháp số: Dùng phương pháp phần tử rời rạc cổ điển đề xuất Cundall & Strack [2] - Phương pháp phân tích, so sánh: Phân tích, so sánh kết có từ lý thuyết, thực nghiệm mô phương pháp số để đánh giá khả bền vững ứng dụng bêtơng dùng cốt liệu xỉ cơng trình xây dựng Cấu trúc Luận án Cấu trúc luận án gồm chương: - Chương 1: Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu - Chương 2: Nghiên cứu tiêu lý xỉ thép thiết kế thành phần bê tông dùng cốt liệu lớn xỉ thép - Chương 3: Nghiên cứu ứng xử học bê tông xỉ thép - Chương 4:Nghiên cứu ứng xử uốn dầm bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu lớn xỉ thép - Chương 5: Mô số ứng xử bê tông xỉ thép - Chương 6: Kết luận kiến nghị hướng nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU Tổng quan tình hình nghiên cứu xỉ thép ngồi nước 1.1.1 Tình hình nghiên cứu nước ngồi 1.1.1.1 Tính chất hóa học xỉ thép  Thành phần hố học Thành phần hóa học xỉ thép phụ thuộc vào công nghệ luyện thép định đến tính chất lý xỉ thép Nhiều tác giả có nghiên cứu thành phần hóa xỉ thép: - Theo nghiên cứu Ana Mladenović [6], thành phần hóa học xỉ thép bao gồm oxit chủ yếu Fe xOy, CaO, SiO - Ivanka Netinger [8] so sánh thành phần hoá học đá dolomite hai loại xỉ thép tái chế từ hai bãi chôn lấp thị trấn Sisak Split, Croatia - Mohd Rosli Hainin cơng [9] có nghiên cứu tổng quan thành phần hoá học thành phần khoáng xỉ thép tạo từ lò điện hồ quang EAF  Thành phần khoáng Các nghiên cứu [6, 18] cho thấy thành phần khoáng chủ yếu xỉ thép gồm: + W: Wustite (FeO); Trang + CS: Calcium Silicates (2CaO.SiO2, C 2S 3CaO.SiO2, C 3S); + B: Brownmillerite (Ca 2(Al,Fe) 2O5 ,C4 AF); + M: mayenite (12CaO.7Al2 O3, C12 A7); + P: Khe rỗng; + Thép (phần màu trắng) 1.1.1.2 Tính chất lý xỉ thép Theo nghiên cứu Gurmel [19], V Maruthachalam [20], Tahir Sofilić [21], Maslehuddin [22], Verapathran Maruthachalam [23], H Motz [24], Lykoudisở Hy Lạp [25] có nghiên cứu tính chất vật lý xỉ thép, số nghiên cứu có so sánh số tính chất vật lý xỉ thép với cốt liệu tự nhiên (Diabaz Carbonate), kết cho thấy xỉ thép phù hợp để dùng làm vật liệu xây dựng 1.1.1.3 Các nghiên cứu sử dụng xỉ thép làm cốt liệu lớn cho bê tông Theo số liệu Hiệp hội Thép Thế giới [26], sản lượng thép thô giới đạt 1620 triệu năm 2015 (Hình 1.1) Trong đó, Trung Quốc, Châu Âu, Nhật Bản Hoa Kỳ khu vực đứng đầu sản lượng thép, chiếm 71.7% tổng sản lượng giới Lượng xỉ thép nước tạo lớn đa số chúng tái sử dụng xây dựng đường, Hình 1.1 Sản lượng thép thơ tồn giới sản xuất xi măng, xây dựng dân dụng, tái chế nhà máy, nông nghiệp M Maslehuddin cộng [37] thực nghiệm nhiều loại cấp phối bê tông xỉ thép Các loại bê tơng có tỷ lệ cốt liệu thô so với tổng lượng cốt liệu 0.45, 0.50 0.55, 0.60, 0.65 cốt liệu thơ thay hồn tồn xỉ thép M Maslehuddin cộng [22] công bố nghiên cứu khác xỉ thép, tác giả thực đánh giá tính chất học đặc tính độ bền bê tơng cốt liệu xỉ thép so với bê tông cốt liệu đá vôi nghiền Juan M Manso cộng [38] thực nghiên cứu ứng dụng xỉ thép bê tơng xi măng Sáu loại mẫu thí nghiệm M-1 M-2, M-3, M-4, M-5 M-6 chế tạo Các thí nghiệm tiến hành bao gồm: xác định cường độ nén tuổi 7, 28 90 ngày theo ASTM C39, thí nghiệm già hóa bê tơng theo tiêu chuẩn ASTM D-4792 Jigar P.Patel [39] nghiên cứu thay phần đá tự nhiên xỉ thép (từ 25% đến 100%) Ioanna Papayianni Trang cộng [40] nghiên cứu sử dụng xỉ thép từ lò điện hồ quang sản xuất bê tông Ivanka Netinger cộng [41] dùng xỉ thép lấy từ bãi chôn lấp lớn Croatia thay cho cốt liệu thô bê tông xi măng Liu Chunlin cộng [42] hội nghị quốc tế tiến khoa học kỹ thuật trình bày nghiên cứu ban đầu khả bê tông dùng xỉ thép làm cốt liệu nhỏ lớn Sang-Woo Kim cộng [43] ước tính khả chịu uốn dầm bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu xỉ thép Sultan A Tarawneh cộng [44] đại học Jordan Mu’tah nghiên cứu ảnh hưởng việc sử dụng xỉ thép kết hợp với cốt liệu đá vôi theo tỷ lệ khác Hisham Qasrawi [45] nghiên cứu việc sử dụng xỉ thép để tăng cường tính chất học bê tơng sử dụng vật liệu tái chế Một nghiên cứu Qatar Ramzi Taha cộng [46] thực hiện, cốt liệu lớn bê tông thay xỉ thép với nhiều tỷ lệ khác nhau: 100%, 75%, 50%, 25% 0% Amjad A Sharba (2019) [47] có nghiên cứu bê tơng thép đó, tác giả sử dụng xỉ thép để thay cốt liệu tự nhỏ bê tông M40 Trong nghiên cứu V Ducman [48], xỉ thép đề cập đến vai trị làm cốt liệu cho bê tơng chịu lửa, sử dụng làm vật liệu chịu lửa công nghiệp nhiệt độ lên đến 1000°C Và bên cạnh việc ứng dụng cho bê tơng thường, xỉ thép nghiên cứu ứng dụng cho bê tông cường độ cao [49-52] 1.1.1.4 Nghiên cứu mô số Phương pháp phần tử rời rạc Cundall đề xuất lần vào năm 1971 dùng cho học đá [60] Cùng với phát triển khoa học máy tính, DEM dần sử dụng rộng rãi cho nhiều loại vật liệu, có địa vật liệu đất đá, bê tơng Đã có nhiều phương pháp mơ số sử dụng để mô ứng xử bê tông, bê tông cốt thép như: phương pháp phần tử hữu hạn, phương pháp phần tử rời rạc, Các nghiên cứu mô dầm bê tông, dầm bê tông cốt thép phương pháp phần tử hữu hạn thực tác giả [5759] Để mô ứng xử dầm bê tông cốt thép tác giả Wahalathantri.B.L cộng [57] đề xuất mơ hình quan hệ ứng suất biến dạng miền nén phá hoại miền kéo Ngồi ra, mơ hình phá hoại dẻo sử dụng mơ dầm chịu uốn phân tích ứng xử phá hoại dầm bê tông cốt thép [58] Tác giả S.V.Chaudhari cộng [59] sử dụng đồng thời mơ hình phá hoại dẻo mơ hình vết nứt rời rạc để mơ tính tốn cấu kiện chịu uốn qua so sánh xác hai mơ hình Việc nghiên cứu ứng xử bê tông xỉ thép thực nghiên cứu thực nghiệm mà chưa có nhiều nghiên cứu mơ số Vì vậy, việc nghiên cứu mơ số ứng xử bê tông xỉ thép cần thiết Bên cạnh đó, với ưu điểm mình, phương pháp phần tử rời rạc Trang lựa chọn phương pháp phù hợp để mô vật liệu bê tơng nói chung bê tơng xỉ thép nói riêng nghiên cứu 1.1.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng xỉ thép nước 1.1.2.1 Các nghiên cứu xỉ thép Năm 2011, Bộ Xây dựng có văn việc sử dụng xỉ thép nguyên liệu: “Xỉ thép sau tái chế có thành phần hóa, khống gần giống thành phần hóa khoáng xi măng mác thấp, nghiền mịn hoạt hóa với nước có khả đóng rắn cường độ Đây nguồn nguyên liệu phục vụ ngành công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng như: làm phụ gia xi măng, vật liệu không nung, làm đường giao thơng” [67] Một số cơng trình nghiên cứu xỉ thép tiến hành bao gồm: Nhóm nghiên cứu TS Trần Văn Miền chủ trì [68], PGS.TS Nguyễn Văn Chánh [69], Nguyễn Vĩnh Phước [70] nghiên cứu việc tái chế xỉ thép để làm phụ gia cho xi măng bê tông, Trần Văn Miền [71], Trần Văn Miền [72] 1.1.2.2 Các nghiên cứu mô số dùng phương pháp phần tử rời rạc Ở Việt Nam, phương pháp phần tử rời rạc cịn mẻ nghiên cứu sử dụng phương pháp Nguyễn Tiến Cường cộng [73] sử dụng phương pháp phần tử rời rạc để mơ số tốn học đất Nghiên cứu cho thấy tìm úng dụng phương pháp mô số ứng xử vật liệu địa kỹ thuật Trần Văn Tiếng cộng [74] phát triển mơ hình kết hợp gồm mơ hình phần tử rời rạc mơ hình lưu chất nhằm mục đích mơ ứng xử bê tơng ẩm bão hịa nước thí nghiệm nén ba trục nhiều cấp tải trọng khác 1.1.3 Nhận xét: Các nghiên cứu cho thấy thành phần hoá học xỉ thép bao gồm oxit: CaO, FexOy, MgO, MnO2, SiO2 Al2O3, MgO… phức bền vững, thành phần CaO, SiO2 FexOy chiếm 80% tổng trọng lượng xỉ thép dao động tùy thuộc vào nguồn gốc xỉ thép nghiên cứu, loại thép sản xuất công nghệ luyện thép Về tính chất lý, ngoại trừ việc xỉ thép nặng hơn, độ rỗng lớn nên độ hút nước lớn cốt liệu truyền thống tiêu khác xỉ thép gần tương đồng với cốt liệu truyền thống Sự khác công nghệ luyện thép dẫn đến khác hàm lượng oxit thành phần hoá tích chất lý xỉ thép Một số nghiên cứu cho thấy chưa có nhiều nghiên cứu mơ bê tông xỉ thép mà tập trung vào mô bê tông cốt liệu đá truyền thống Đồng thời, mơ hình mơ chủ yếu dựa phương pháp phần tử hữu hạn nhiều hạn chế định việc mô tả ứng xử lý bê tơng Trang Do đó, nghiên cứu này, phương pháp phần tử rời rạc ứng dụng để mô ứng xử bê tông xỉ thép dựa ưu điểm phương pháp Sơ đồ tổng quát đề tài Hình 1.2 mô tả sơ đồ tổng quát luận án gồm tổng cộng chương Nội dung chương sau: - Chương 1: Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu - Chương 2: Nghiên cứu tiêu lý xỉ thép thiết kế thành phần bê tông dùng cốt liệu lớn xỉ thép - Chương 3: Nghiên cứu ứng xử học bê tông xỉ thép - Chương 4:Nghiên cứu ứng xử uốn dầm bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu lớn xỉ thép - Chương 5: Mơ Hình 1.2 Sơ đồ tổng quát đề tài số ứng xử bê tông xỉ thép - Chương 6: Kết luận kiến nghị hướng nghiên cứu Kết luận chương 1.7 Kết luận chương Sau nghiên cứu tổng quan xỉ thép, đưa số kết luận sau: - Xỉ thép ứng dụng nhiều nước giới, phân tích nghiên cứu cho thấy xỉ thép có tính chất tương đồng với cốt liệu truyền thống, thay cốt liệu lớn bê tông xi măng Tuy nhiên, khác công nghệ luyện thép, nguồn gốc xỉ thép, nên tính chất lý xỉ thép tính chất lý bê tơng xỉ thép có khác biệt chênh lệch lớn nghiên cứu - Ở Việt Nam, có nghiên cứu bước đầu khả sử dụng xỉ thép xây dựng Các ứng dụng xỉ thép hạn chế, khối lượng xỉ thép đưa vào xử lý ít, chiếm gần 20% tổng lượng xỉ thép, chủ yếu để san lấp mặt bằng, làm móng cơng trình nội bộ, đa số xỉ thép đổ đống, chôn lấp làm ảnh hưởng đến môi Trang trường Do đó, việc nghiên cứu sử dụng xỉ thép thay cốt liệu lớn bê tông xi măng hướng đắn Điều có ý nghĩa thiết thực, góp phần làm phong phú thêm chủng loại vật liệu xây dựng Ngoài ra, xỉ thép sử dùng làm kết cấu móng mặt đường ô tô, giải nguồn vật cốt liệu đá dăm ngày khan hiếm, bảo vệ tài nguyên Hơn hế, việc tiêu thụ nhiều xỉ thép giúp khắc phục vấn đề chôn lấp đổ đống xỉ khu xử lý chất thải tập trung, mang lại lợi ích kinh tế bảo đảm quy định bảo vệ môi trường CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA XỈ THÉP VÀ THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG DÙNG CỐT LIỆU LỚN LÀ XỈ THÉP Thành phần hóa học tiêu lý xỉ thép Xỉ thép sử dụng làm thí nghiệm (Hình 2.2) sản phẩm sau dây chuyền tái chế Sản phẩm sau đưa phòng thí nghiệm sàng, rửa sấy khơ đến khối lượng khơng đổi trước đem thí nghiệm 2.1.1 Thành phần hóa học Thành phần hóa xỉ thép phân tích phịng thí nghiệm LAS.XD19 thuộc Cơng ty Cổ phần Khảo sát & Xây dựng USCO -Trung Tâm Thí Nghiệm & KĐXD Miền Nam Kết cho thấy xỉ thép nghiên cứu bao gồm ôxit chủ yếu Hình 2.1 So đồ chưng CaO, SiO2, Al2O3, FexOy tương tự nghiên cứu phần [6-8] 2.1.2 Các tiêu lý Các kết thí nghiệm tiêu lý xỉ thép thực phịng thí nghiệm Vật liệu xây dựng, trường Đại học Sư phạm Kỹ Thuật TP.HCM Kết thí Hình 2.2 Mẫu xỉ thép Trang nghiệm cho thấy xỉ thép nghiên cứu có khác biệt so với nghiên cứu nước ngồi Thiết kế thành phần bê tơng 2.2.1 Phương pháp thiết kế thành phần bê tông Qua kiểm tra thực nghiệm, cho thấy, để áp dụng “Chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông loại" theo Quyết định số 778/1998/QĐ-BXD ngày 05/9/1998 Bộ Xây Dựng [87] cho bê tông xỉ thép, công thức hiệu chỉnh lượng nước hàm lượng xi măng cho bê tông xỉ thép 𝑁hc = 𝑁𝑡𝑏 + 𝐻𝑝 𝑋𝑇 (giảm 10% lượng xi măng tra bảng theo [87]) đề Xhc = 0.9 X tt xuất sau: Kết luận chương - Xỉ thép có tiêu lý đáp ứng tất yêu cầu kỹ thuật cốt liệu lớn dùng chế tạo bê tông vữa xi măng thông thường theo TCVN 7570:2006 Do đó, sử dụng xỉ thép để làm cốt liệu lớn để chế tạo bê tông xi măng - Có thể dùng dẫn kỹ thuật [87] Xây Dựng ban hành để lựa chọn thành phần bê tông xỉ thép, nhiên cần điều chỉnh lại lượng nước xi măng CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA BÊ TÔNG XỈ THÉP Thiết kế thí nghiệm 3.1.1 Chế tạo mẫu thử Hình 3.2 Thí nghiệm cường độ chịu nén Hình 3.1 sơ đồ chương Hình 3.3 Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo ép chẻ Trang 𝐷 𝜎𝑁 = 𝐵𝑓𝑡 + 𝐷𝑜 40 6 5 35.685 Biến dạng dọc trục (‰ ) Cường độ chịu nén (MPa) 30 23.4275 20 2.62325 0 XT01 50 XT02 Loại bê tông XT03 XT01 XT02 Loại bê tông 90 31.465 30 20 40 30 0.18 0.17225 0.15 0.10 0.05 10 XT01 −1/2 XT02 Loại bê tông XT03 XT01 XT02 Loại bê tơng XT03 0.00 XT01 XT02 XT03 Loại bê tơng Hình 3.2 So sánh thông số nén mẫu BTXT 𝐷 37.26 𝐷 𝐻ì𝑛ℎ 𝑡𝑟ụ: 𝑓𝑐′ = 39.54 + 316.43 ⎧ ⎪𝐿ậ𝑝 𝑝ℎươ𝑛𝑔: ⎨ ⎪ ⎩ 42.69 38.49 35.5867 34.93 32.48 30 20 Tải trọng phá hoại mẫu (kN) Cường độ chịu né n (MPa) 0.196 0.20 48.0625 20 10 XT03 0.25 60 50 XT02 Loại bê tông 77.877 69.49 70 Hệ số Poisson Độ bền nén ( MPa.‰) 36.68 XT01 0.30 10 −1/2 𝑓𝑐′ = 85.16 + −1/2 866.025 900 40 XT03 80 39.21 40 52.06 50 3.48275 3.35675 60 2.82125 2.80467 4.69933 10 Mối quan hệ cường độ kích thước mẫu theo luật hiệu ứng kích thước Bazant thiết lập cho mẫu lập phương hình trụ BTXT sau: Kích thước Hình dạng Biến dạng ngang (‰ ) 32.26 Module đàn hồi (MPa) 3.2.3 Ảnh hưởng kích thước hình dạng mẫu thử đến cường độ chịu nén 3.2.3.1 Lý thuyết Bažant Công thức biểu diễn mối quan hệ cường độ kích thước mẫu theo luật hiệu ứng kích thước Bazant: 800 700 573.969 600 500 426.9 400 300 274.34 261.815 136.954 200 100 CU070 CU100 CU150 Lập phương CY070 CY100 CY150 Hình trụ Kích thước Hình dạng CU070 CU100 CU150 Lập phương CY070 CY100 CY150 Hình trụ Hình 3.11 Mối quan hệ cường độ chịu nén kích thước, hình dạng mẫu Kết cho thấy với hình dạng mẫu, kích thước mẫu thí nghiệm tăng 𝑃 tăng 𝑓 giảm, gọi tượng hiệu ứng kích thước thường xảy vật liệu giịn nửa giòn Trang 11 Log(f'c/(Bf't)) Log(f'c/(Bf't)) 1.5 1.5 Đồ thị quy Mẫu trụ Mẫu lập phương luật hiệu ứng kích Kết thí nghiệm 0.9 0.9 thước cho bê tơng Tiêu chuẩn Tiêu chuẩn xỉ thép trình LEFM LEFM độ bền độ bền 0.3 0.3 slop=1/2 slop=1/2 bày Hình 3.12 Kết thí nghiệm -0.3 -0.3 cho thấy kích Luật ứng xử Bazant Luật ứng xử Bazant thước mẫu tăng -0.9 -0.9 Bf't=85.16 Bf't=39.54 khoảng lần Do=37.26 Do=316.43 cường độ nén -1.5 -1.5 -1.0 -0.4 0.2 0.8 1.4 2.0 -1.0 -0.4 0.2 0.8 1.4 2.0 bê tông giảm Log(D/Do) Log(D/Do) khoảng 1.35 lần Hình 3.12 Áp dụng luật hiệu ứng kích thước Bazant cho BTXT mẫu lập phương 1.19 lần mẫu hình trụ Các kết thực nghiệm mẫu hình lập phương có xu hướng tăng phía ứng xử nứt đàn hồi tuyến tính LEFM đường tiêu chuẩn độ bền, mẫu trụ cho kết thực nghiệm có xu hướng tiệm cận với tiêu chuẩn độ bền 3.2.3.2 Thiết lập hệ số chuyển đổi cường độ Các hệ số chuyển đổi (λ) BTXT cho bảng sau: Bảng 3.1 Hệ số chuyển đổi cường độ nén BTXT Hệ số chuyển đội, 𝜆 = 𝜎 /𝜎 Loại bê tông Mẫu chuẩn150x150x150mm CU070 CU100 CU150 CY70 CY100 CY150 BTXT 0.74 0.90 1.00 0.99 1.08 1.18 BTTT[113] 0.85 0.91 1.00 1.16 1.17 1.20 3.2.4 Ảnh hưởng tỷ lệ nước xi măng đến cường độ bê tông 80 Đường biên bê tông truyền thống Cường độ chịu nén, MPa 70 60 Bê tông xỉ thép 50 40 30 20 Đường biên bê tông truyền thống 10 0.25 0.35 0.45 0.55 0.65 0.75 0.85 Tỷ lệ N/X Hình 3.13 Quan hệ cường độ chịu nén tỷ lệ X/N BTXT BTTT, sử dụng mẫu trụ 150x300 mm [92] Hình 3.14 Ảnh hưởng tỷ lệ X/N lên độ sụt cường độ nén BTXT tuổi 28 ngày, mẫu 100x100x100 mm Trang 12 Kết thể xu hướng chung tương tự bê tông truyền thống tỷ lệ N/X giảm độ sụt giảm cường độ nén tăng Ứng xử kéo bê tông xỉ thép 3.3.1 Cường độ chịu kéo ép chẻ 𝑐𝑦𝑙 𝑓𝑆𝑃𝐿 = 2𝑃𝑚𝑎𝑥 𝑠𝑖𝑑 𝑓𝑆𝑃𝐿 = 0.73 = 0.6366 𝜋𝐷𝐿 2𝑃𝑚𝑎𝑥 𝑃𝑚𝑎𝑥 𝐷𝐿 𝑃𝑚𝑎 𝑥 𝐷2 = 0.4647 𝜋𝐷𝐿 3.3.1.1 Ảnh hưởng kích thước hình dạng mẫu thử đến cường độ kéo BTXT bị ép chẻ 300 Cường độ chịu kéo ép chẻ (kN) Mẫu hình trụ Mẫu hình lập phương 250 Tải trọng phá hoại P (kN) Hình 3.15 Hai phương pháp thí nghiệm kéo ép chẻ 200 150 100 Mẫu hình trụ Mẫu hình lập phương 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 60 70 Kích thước mẫu (đường kính/ cạnh mẫu) (mm) 80 90 100 110 120 130 140 150 160 Kích thước mẫu (đường k ính/ cạnh mẫu) (mm) Hình 3.16 Ảnh hưởng kích thước hình dạng lên cường độ chịu kéo ép Kết cho thấy mẫu thử có kích thước lớn cường độ chịu kéo thấp tải trọng đỉnh cao Cường độ mẫu lập phương bị suy giảm nhiều so với mẫu hình trụ kích thước tăng lên 3.3.1.2 Thiết lập hệ số chuyển đổi Hệ số chuyển đổi cường độ kéo ép chẻ có kích thước khác chuẩn về mẫu chuẩn 150x300 mm Loại thí nghiệm 𝑓 𝑓 [119] Bảng 3.2 Hệ số chuyển đổi cường độ kéo ép chẻ BTXT Hệ số chuyển đổi,  Mẫu chuẩn S-CU070 S-CU100 S-CU150 CY070 CY100 CY150 0.73 1.12 1.36 0.90 0.95 CY150 0.63 0.76 0.80 0.84 0.92 3.3.2 Cường độ kéo uốn Ứng xử uốn bê tông xỉ thép cung cấp Hình 3.18, ứng xử bê tơng bị phá hoại giịn Hình 3.19 cho thấy bê tơng xỉ thép tuổi 56 ngày có độ bền uốn tuổi 28 ngày Kết luận CHƯƠNG CY150 1.00 1.00 Hình 3.17 Vết nứt dầm bê tông xỉ thép sơ đồ uốn điểm Trang 13 Một số kết luận cho CHƯƠNG bao gồm: - Sự phá hoại nén bê tông xỉ thép xảy tương tự bê tông cường độ cao sử dụng cốt liệu đá tự nhiên Tuy nhiên, mặt phá hoại BTXT có xu hướng cắt ngang qua hạt cốt liệu xỉ thép cấu trúc đặc thù hạt cốt Hình 3.18 Quan hệ tải trọng tác liệu xỉ thép; dụng chuyển vị BTXT - Bê tơng xỉ thép có cường độ chịu nén phát triển nhanh thời gian đầu, tuổi 3, ngày tuổi Sau 28 ngày cường độ nén tiếp tục phát triển đến tuổi khảo sát 365 ngày Cường độ tuổi 28 khoảng 55-66% 69-73% cường độ tuổi 365 ngày - Biến dạng dọc trục cực hạn bê tông xỉ thép nằm khoảng từ 2.60-2.82% Biến dạng ngang cực Hình 3.17 𝑓 tuổi 28 56 ngày hạn bê tông xỉ thép cao biến dạng dọc trục cực hạn khoảng 1.23-1.68 lần Module đàn hồi bê tơng xỉ thép dự đoán biết cường độ chịu nén khối lượng thể tích nó, - Trong phạm vi nghiên cứu đề tài, cường độ BTXT bị ảnh hưởng kích thước hình dạng mẫu thí nghiệm Hệ số chuyển đổi cường độ nén bê tông xỉ thép thí nghiệm với mẫu có hình dạng kích thước khác mẫu chuẩn (mẫu hình lập phương: 150x150x150 mm) lấy theo Bảng 3.1; - Mối quan hệ tỷ lệ N/X độ sụt, cường độ bê tông xỉ thép tương tự bê tông truyền thống: cường độ tăng tỷ lệ N/X giảm từ 0.7 đến 0.4, tỷ lệ N/X bé cần ý đến công tác bê tông để đảm bảo độ đặc chắc, đặc biệt BTXT cấu trúc hạt xỉ thép có độ rỗng cao Mối quan hệ cường độ tỷ lệ N/X nằm đường biên giới hạn bê tông truyền thống - Bê tông xỉ thép cho thấy cường độ chịu kéo ép chẻ phụ thuộc vào kích thước mẫu hai phương pháp ép chẻ theo đường sinh mẫu trụ hay cạnh mẫu lập phương Hệ số chuyển đổi cường độ kéo ép chẻ bê tông xỉ thép thí nghiệm với mẫu có hình dạng kích thước khác mẫu chuẩn (mẫu hình trụ: 150x300 mm) lấy theo Bảng 3.2; - Cường độ uốn bê tông xỉ thép tăng lên tuổi thử nghiệm tăng lên, phù hợp với tăng cường độ nén 6.36333 5.86333 4.87667 5.75333 4.83 Cường độ kéo uốn (MPa) 6.14333 Loại dầm Tuổi Trang 14 CSC1 CSC2 28 ngày tuổi CSC3 CSC1 CSC2 56 ngày tuổi CSC3 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ UỐN CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP SỬ DỤNG CỐT LIỆU LỚN LÀ XỈ THÉP Thiết kế thí nghiệm Hình 4.1 Sơ đồ thí nghiệm dầm BTCTXT Hình 4.2 Cấu tạo dầm bê tơng cốt thép Hình 4.3 Thí nghiệm uốn điểm với dầm BTCTXT Kết thí nghiệm 4.2.1 Ứng xử uốn dầm bê tông cốt thép dùng cốt liệu lớn xỉ thép Để so sánh, đánh giá ứng xử dầm BTCTXT, thông số uốn xét đến điểm LOP MOR Trang 15 Hình 4.4 Ứng xử uốn dầm BTCTXT 50 Khả chịu tải (kN) 120 108.46 98.47 100 87.96 80 60 88.08 73.36 57.28 40 Độ võng dầm (kN) 140 40 35.35 30 22.48 20 10 17.76 9.08 9.90 11.25 20 Dam1Dam2Dam3 Tại LOP Dam1Dam2Dam3 Tại MOR 10000 4708 3886 4000 1341 1872 1980 Dam1Dam2Dam3 Tại LOP Dam1Dam2Dam3 Tại MOR (c) Khả biến dạng uốn Khả hấp thụ lượngi (J) Khả biến dạng(me) 7119 6000 Dam1Dam2Dam3 Tại MOR 3000 8000 2000 Dam1Dam2Dam3 Tại LOP (b) Độ võng dầm (a) Khả chịu tải 2396.96 2500 2000 1397.43 1500 1197.98 1000 500 375.29 262.33 538.34 Dam1Dam2Dam3 Tại LOP Quan sát Hình 4.5, LOP, dầm dùng bê tơng có cường độ nén cao cho tất thông số uốn cao hơn, tức thông số uốn dầm Dam1 (CSC1) có giá trị nhỏ thơng số uốn dầm Dam3 (CSC3) có giá trị lớn Tuy nhiên, MOR có tải trọng (𝑃 ) tăng cường độ nén 𝑓 tăng, tham số khác bao gồm 𝛿 , 𝜀 ,𝐺 thể xu hướng ngược lại Dam1Dam2Dam3 Tại MOR (d) Khả hấp thụ lượng Hình 4.5 So sánh khả kháng uốn dầm BTCTXT 4.2.2 Sự phát triển vết nứt dầm BTCTXT Hình 4.6 thể trực quan hình dạng phân bố vết nứt dầm BTCTXT tải trọng phá hủy Trang 16 Theo lý thuyết độ bền uốn dầm bê tông cốt thép LOP (𝑓 ) độ bền uốn dầm bê tơng thường (𝑓 ) Do đó, tính tốn 𝑓 theo cơng thức: 𝑓𝐿𝑂𝑃 = 𝑀𝐿𝑂𝑃 𝑃𝐿𝑂𝑃 𝑆 (ℎ − 𝑐) = 𝑊𝑒𝑞𝑢𝑖 𝐼𝑒𝑞𝑢𝑖 𝑓 cao nhiều so với 𝑓 (Bảng 4.1) điều lý giải diện cốt thép giúp hạn chế hình thành vết nứt từ lỗ rỗng bê tông [122] Hình 4.6 Phân bố vết nứt dầm BTCTXT Bảng 4.1 Độ bền uốn LOP dầm thử nghiệm Loại dầm 𝑃 (kN) 𝐸 (GPa) 𝑐 LOP (mm) Dam1 57.28 31.12 Dam2 73.36 Dam3 87.96 𝑓 (MPa) 153 𝐼 (mm4) 481328912 36.68 152 475762177 17.10 39.21 152 473745984 20.62 13.16 4.2.3 Mối quan hệ độ cong, độ võng biến dạng uốn Loại dầm 𝛿 (mm) Dam1 9.08 Bảng 4.2 So sánh biến dạng uốn LOP Biến dạng uốn Biến dạng uốn 𝛷 𝑐 tính tốn thực nghiệm (1/m) (mm) LOP, (με) LOP, (με) 0.0101 153 1488 1341 Dam2 9.90 0.0110 152 1627 1872 15 Dam3 11.25 0.0125 152 1851 1980 Trang 17 Chênh lệch (%) 10 Bảng 4.3 So sánh biến dạng uốn MOR Loại dầm 𝛿 (mm) 𝛷 (1/m) 𝑐 MOR, 𝑐 (mm) Biến dạng uốn tính tốn MOR, (με) Biến dạng uốn thực nghiệm MOR, (με) Chênh lệch (%) Dam1 35.35 0.0393 82 8563 7119 17 Dam2 22.48 0.0250 64 5895 4690 20 Dam3 17.76 0.0197 60 4736 3886 18 Bảng 4.2 Bảng 4.3 trình bày biến dạng uốn tính tốn biến dạng uốn đo từ thực nghiệm dầm BTCTXT điểm LOP MOR Độ chênh lệch biến dạng uốn LOP MOR lý thuyết thực nhiệm cao: 7-15% LOP 17-20% MOR 4.2.4 Tính tốn mơ men kháng uốn dầm thí nghiệm Mơ men kháng uốn danh định dầm BTCT xác định dựa vào tính chất vật liệu thành phần, gồm vật liệu bê tông thép dọc Hình 4.7 trình bày sơ đồ phân bố ứng suất biến dạng, lực kéo thép tiết diện vng góc với trục dọc dầm Cốt thép chịu nén thớ coi không đáng kể nhỏ nhiều so với cốt thép chịu kéo thớ Khối ứng suất nén bê tông xỉ thép biến đổi tương đương thành khối ứng suất hình chữ nhật với chiều rộng 0.85𝑓 chiều cao 𝛽 𝑐 Lực kéo thép phải lực nén bê tông xỉ thép Mô men kháng uốn 𝑀 mômen thực nghiệm 𝑀 trình bày Bảng 4.4 cho thấy 𝑀 có giá trị lớn 𝑀 khoảng 1.11.3 lần Hình 4.7 Biểu đồ biến dạng nội lực lực kéo thép tiết diện thẳng góc với trục dọc dầm BTCTXT Bảng 4.4 Bảng so sánh Moment lý thuyết thực nghiệm Loại dầm 𝑓 (MPa) 𝛽 𝑐 MOR (mm) 𝑀 (kN.m) 𝑀 (kN.m) Chênh lệch (%) Dam1 Dam2 Dam3 22.91 32.26 35.68 0.85 0.82 0.85 93 68 64 61.72 65.25 66.08 67.75 75.54 83.03 14 20 Trang 18 Kết luận CHƯƠNG Dựa vào phân tích đưa số kết luận sau: - Sự gia tăng cường độ nén bê tông xỉ thép tạo gia tăng tất thông số uốn LOP bao gồm: khả chịu tải, độ võng dầm, biến dạng uốn dầm khả hấp thụ lượng Tuy nhiên, MOR, gia tăng cường độ nén tạo gia tăng khả chịu tải MOR thông số uốn khác giảm - Các thông số uốn dầm bê tông cốt thép dùng cốt liệu lớn xỉ thép thử nghiệm có ứng xử uốn tương tự dầm bê tông cốt thép truyền thống Dưới tác dụng tải trọng, có mối quan hệ đồng biến chặt chẽ lan truyền vết nứt dầm, độ cong, độ võng độ bền uốn - Có thể tính tốn kháng uốn dầm BTCTXT tương tự dầm BTCT truyền thống CHƯƠNG MÔ PHỎNG SỐ ỨNG XỬ BÊ TÔNG XỈ THÉP Cơ sở lý thuyết 5.1.1 Phương pháp phần tử rời rạc Phương pháp phần tử rời rạc (DEM) phương pháp số dùng để tính tốn mơ vật liệu rời, địa vật liệu đề xuất Cundall [124] Trong luận án này, tác giả chọn kiểu phần tử hình cầu khơng biến dạng để mô cho bê tông xỉ thép Khi xem xét mẫu vật liệu số với phần tử rời rạc hình cầu chịu tác dụng ngoại lực, q trình tính tốn mơ thực theo bước sau [75]: Xác định tương tác phần tử rời rạc bước thời gian, tương tác hạt xác định thông qua hệ số khoảng cách tương tác, hệ số phụ thuộc đặc tính loại vật liệu Sau bước thời gian vị trí phần tử tính tốn lại, từ khoảng cách phần tử thay đổi xác định lại tương tác Sau vị trí tương tác xác định từ thay đổi khoảng cách hai phần tử tương tác so với khoảng cách ban đầu lực tương tác xác định cách sử dụng luật tương tác cục phần tử Lực tương tác gồm thành phần tương tác pháp tuyến tiếp tuyến mơ men Tính tổng lực tương tác tác dụng lên phần tử rời rạc, lực tổng bao gồm lực tương tác từ tất tương tác mà phần tử tham gia Tích phân phương trình Newton để tìm vị trí cho phần tử, chuyển vị xoay phần tử xem xét đến Trang 19 Sau vị trí phần tử rời rạc xác định, vịng lặp tính tốn quay lại bước tiếp tục trình mơ kết thúc 5.1.2 Mơ hình ứng xử DEM cho bê tông xỉ thép Với phương pháp phần tử rời rạc, mẫu bê tông xỉ thép mô tập hợp phần tử rời rạc (DE) hình cầu có kích thước, có khối lượngvà DE tương tác với tn theo luật tương tác cục Các giả thuyết phương pháp đề xuất: - Các phần tử rời rạc xem không biến dạng được; - Tương tác theo hình thức xâm nhập vào hai phần tử; - Luật tương tác cục cho phép xâm nhập vào phần tử tương tác bé so với kích thước phần tử; - Tất phần tử hình cầu, ngoại trừ phần tử đặc biệt để áp dụng điều kiện biên (phần tử tường biên) Khi bắt đầu trình mơ phỏng, tương tác phần tử rời rạc a lên phần tử b, không xác định phần tử tiếp xúc với nhau, mà kể đến khoảng cách chúng nhỏ so với bán kính tương tác, điều chỉnh hệ số  , hai phần tử tương tác Dab   ( Ra  Rb ) điều kiện (5.1) [62]: Hình 5.1 Tương tác phần tử thành phần lực tương tác Hình 5.2 Luật tương tác pháp tuyến 5.1.3 Tiêu chuẩn phá hủy hai phần tử rời rạc Để mô ứng xử trượt phần tử rời rạc, tiêu chuẩn Mohr – Coulomb hiệu chỉnh sử dụng (Hình 5.3) Theo tiêu chuẩn này, lực tương tác tiếp tuyến cực đại Fs,max đặc trưng lực pháp cực đại Fn,max, lực dính C, góc ma sát tương tác Φc góc nội ma sát Φi phần tử tương tác [75] Các phần tử tương tác trượt lên khi lực tương tác tiếp tuyến đạt giá trị cực đại Fs,max Hình 5.3 Tiêu chuẩn Mohr – Coulomb dùng mơ hình [62] Trang 20 Trong luật mơ men chuyển tiếp sử dụng, ứng xử dẻo xuất mô men đạt giá trị đàn hồi cực đại, ứng xử dẻo ứng xử dẻo lý tưởng với mô Mplast  Fn Ravg men dẻo lý tưởng tính sau [62]: Mơ hình ứng xử phần tử rời rạc đưa vào phần mềm mã nguồn mở YADE [126] để mô ứng xử bê tơng xỉ thép Hình 5.4 Mơ men chuyển tiếp Xây dựng mẫu thí nghiệm số phần tử tương tác[62] Mẫu thí nghiệm số đề xuất mẫu lăng trụ có tỷ lệ cạnh chiều cao 1: 2, kích thước 150x150x300 mm chứa 10000 phần tử rời rạc hình cầu Hình 5.5 Thơng số đầu vào mơ hình Bảng 5.1 Thơng số đầu vào mơ hình lấy từ kết thực nghiệm Khối lượng, Hệ số Module đàn poisson, Cấp phối hồi, 𝐸𝑐 𝑤𝑐 kg/m3 𝜈𝑐 (GPa) XT01 2539.20 0.173 31.12 XT02 2574.69 0.180 36.68 XT03 2602.40 0.196 39.21 Cấp phối XT01 XT02 XT03 Hình 5.5 Mẫu thí nghiệm số hình hộp chữ nhật đề xuất Bảng 5.2 Giá trị góc ma sát lực dính Lực dính, Pa 𝐶 0.1.106 0.5.106 0.9.106 Góc ma sát 𝜑 5.71 5.71 5.71 Mơ số 5.4.1 Thí nghiệm nén dọc trục Điều kiện biên thí nghiệm nén dọc trục thể Hình 5.6, chuyển vị áp biên εtrên biên cố định ứng với bước thời gian trình mơ số Mẫu thí nghiệm số có mặt hông, mặt hông không bị giới hạn chuyển vị mẫu thí nghiệm số phép nở hơng q trình mơ Thí nghiệm mơ dừng lại mẫu thí nghiệm số bị phá hoại, Hình 5.6 Điều kiện biên thí nghiệm kéo, nén Trang 21 kết thí nghiệm thể qua biểu đồ mối quan hệ σ1-ε1 2.49 2.82 40 5.4.2 Thí nghiệm kéo dọc trục 30 Điều kiện biên thí nghiệm kéo dọc trục tương tự thí nghiệm nén 20 trục 5.4.3 Kết mơ số XT03_01 10 XT03_02 5.4.4 Kết thí nghiệm nén dọc XT03_03 XT03_04 trục: Mô 5.4.4.1 Quan hệ ứng suất Biến dạng dọc trục, ‰ biến dạng dọc trục 40 Hình 5.7 thể đường quan hệ ứng suất biến dạng dọc trục 30 mẫu thí nghiệm thực tế mẫu thí nghiệm số với cấp phối XT01, 20 XT02, XT03 Kết mô ứng XT01_01 XT01_02 xử mẫu bê tông xỉ thép tương đồng so 10 XT01_03 XT01_04 với kết thực nghiệm Mô - Trong giai đoạn đầu (tải trọng Biến dạng dọc trục, ‰ 40 tăng từ đến khoảng 1/3 tài trọng cực hạn): đường cong mô 30 đường thẳng, quan hệ ứng suất biến dạng quan hệ tuyến tính, 20 đường mơ gần trùng với đường cong thực nghiệm Như vậy, XT02_01 XT02_02 10 đường cong mô mô tả XT02_03 Mô ứng xử mẫu bê tông xỉ 0 thép giai đoạn này, vết nứt Biến dạng dọc trục, ‰ chưa xuất hiện, bê tơng làm việc Hình 5.7 So sánh quan hệ ứng suất biến giai đoạn đàn hồi dạng dọc trục thực nghiệm mô - Trong giai đoạn (tải (cấp phối XT01, XT02, XT03) trọng tăng trước bị phá hoại): vết nứt bắt đầu xuất phát triển, độ dốc đường cong mô bắt đầu thay đổi, quan hệ ứng suất biến dạng không cịn đường thẳng, kết mơ phản ánh xu hướng ứng xử bê tông xỉ thép, nhiên đường cong mơ có lệch so với đường cong thực nghiệm Biến dạng thực nghiệm có phần lớn nên độ dốc đường cong thực nghiệm nhỏ hơn, đường cong thực nghiệm nằm đường cong mơ Điều giải thích Cường độ chịu nén, MPa 35.06 2.6 Cường độchịu nén, MPa 1.94 23.39 2.29 2.81 Cường độ chịu nén, MPa 31.78 Trang 22 trình thí nghiệm, vết nứt xuất có sai số định thiết bị đo - Tại thời điểm mẫu bị phá hoại: tải trọng phá hoại thí nghiệm mơ có độ lệch so với thực nghiệm tương đối nhỏ khoảng 2-5%, nhiên vết nứt xuất lớn nên chênh lệch biến dạng mô thực nghiệm tương đối lớn Sau thời điểm phá hoại chênh lệch ghi nhận lớn 5.4.4.2 Sự phát triển vết nứt Hình 5.6 Quan sát vết nứt mẫu thí nghiệm số mẫu thí nghiệm thực nghiệm Cường độ chịu ké o dọc trục, MPa 5.4.5 Kết thí nghiệm kéo Từ kết Hình 5.7 cho thấy cường độ kéo dọc trục 2.0 mô mẫu XT02, XT02, XT03 có giá trị từ 1.70 1.5 MPa đến 2.15 MPa Thiết lập tỷ số 𝐾 cường độ 1.0 kéo dọc trục so với bậc hai 0.5 XT01 cường độ nén từ kết mô XT02 XT03 Bảng 5.3 Kết 0.0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 cho thấy 𝐾 =0.355-0.364, Biến dạng dọc trục kéo, ‰ giá trị bê tông truyền thống 𝐾 =0.33 Hình 5.7 Quan hệ ứng suất kéo biến dạng dọc trục thí nghiệm mơ kéo dọc trục [116] Như vậy, không mẫu thí nghiệm số XT01, XT02, XT03 có số liệu thực nghiệm kéo trực tiếp, Bảng 5.3 So sánh kết kéo dọc trục mô với thực nghiệm 𝑓𝑜𝑚𝑝 qua so sánh hệ số Cường độ nén Cường độ kéo dọc trục 𝐾𝑜𝑚𝑝 = Ký hiệu mẫu ′ ′ 𝑓 (MPa) 𝑓 (MPa) 𝐾 nhận xét 𝑓𝑐𝑚𝑝 𝑐𝑚𝑝 𝑜𝑚𝑝 XT01 23.16 1.70 0.355 kết mô XT02 31.37 1.92 0.345 ứng xử kéo XT03 34.96 2.15 0.364 dọc trục mẫu bê tông xỉ thép phù hợp với ứng xử chung bê tông xi măng, kết tương tự bê tơng dùng cốt liệu tự nhiên, dùng kết mô để Trang 23 dự đốn cường độ chịu kéo mẫu bê tơng xỉ thép khơng có kết thực nghiệm Kết luận chương - Kết mô nén kéo dọc trục gần với kết thực nghiệm, sai số khoảng 2-5% Kết chứng tỏ mô hình số mơ tả ứng xử bê tông xỉ thép, điều tạo tiền đề cho nghiên cứu mô mô số cho cấu kiện dầm, cột, nút khung kết cấu móng BTCT - Kết mơ thí nghiệm nén dọc trục cho phép xác định ứng suất phá hoại bê tông xỉ thép, đồng thời quan sát trình phát triển lan truyền vết nứt - Kết mơ thí nghiệm kéo dọc trục cho phép dự đoán cường độ chịu kéo dọc trục bê tông xỉ thép thí nghiệm kéo dọc trục thực tế khó thực - - CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận đánh giá kết Kết nghiên cứu đề tài cung cấp thông tin hữu ích sau: Xỉ thép nghiên cứu có tiêu lý đáp ứng yêu cầu kỹ thuật cốt liệu lớn dùng để chế tạo bê tơng xi măng có cấp độ bền từ B25 trở lên Vì vậy, xỉ thép dùng để thay thể đá dăm làm cốt liệu lớn cho bê tông xi măng; Đề xuất lựa chọn thành phần cấp phối bê tông xỉ thép theo dẫn kỹ thuật Bộ Xây dựng ban hành, lượng nước xi măng hiệu chỉnh lại; Có thể dự đốn cường độ bê tông xỉ thép theo độ tuổi cơng thức thiết lập chương Hệ số chuyển đổi cường độ nén bê tông xỉ thép thí nghiệm với mẫu có hình dạng kích thước khác mẫu chuẩn (hình lập phương: 150x150x150 mm) lấy theo Bảng 3.1; Có thể dự đốn module đàn hồi bê tông xỉ thép biết khối lượng thể tích cường độ nén nó; Hệ số chuyển đổi cường độ kéo ép chẻ bê tơng xỉ thép thí nghiệm với mẫu có hình dạng kích thước khác mẫu chuẩn (hình trụ: 150x300 mm) lấy theo Bảng 3.2; Có thể áp dụng lý thuyết bê tông dầm bê tông cốt thép truyền thống cho BTXT dầm BTCTXT Do đó, trường hợp tiêu chuẩn thiết kế, tính tốn thi cơng nghiệm thu BTXT dầm BTCTXT Trang 24 chưa ban hành áp dụng tiêu chuẩn bê tông dầm bê tông cốt thép truyền thống cho BTXT hay dầm BTCTXT; - Kết mô kiểm chứng kết thực nghiệm cho thấy, phương pháp phần tử rời rặc mơ thí nghiệm nén dọc trục kéo dọc trục cho ba loại cấp phối BTXT Điều cho phép xác định ứng suất nén phá hoại bê tơng xỉ thép, quan sát q trình phát triển lan truyền vết nứt đồng thời dự đoán cường độ chịu kéo dọc trục bê tơng xỉ thép thí nghiệm kéo dọc trục thực tế khó thực Kiến nghị - Dựa vào kết mơ tính chất học vật liệu bê tông xỉ thép, nghiên cứu mô ứng xử kết cấu bê tông xỉ thép mô cho cấu kiện dầm, cột, nút khung kết cấu móng cần thiết, cần tiếp tục thực nghiên cứu phát triển DANH MỤC CÔNG BỐ KHOA HỌC Kết từ luận án trình bày hội nghị quốc gia, quốc tế công bố tạp chí nước quốc tế Tạp chí nước “Xác định đặc trưng học bê tông sử dụng xỉ thép cốt liệu lớn”, Tạp chí xây dựng, vol T2, pp 31-34, 2016 “Sử dụng mơ hình kết hợp lưu chất – phần tử rời rạc mô ứng xử bê tơng ẩm bão hịa nước”, Tạp chí xây dựng, vol T3, pp 226230 2016 Tạp chí quốc tế "Responses of Concrete Using Steel Slag as Coarse Aggregate Replacement under Splitting and Flexure," Sustainability, vol 12, no 12, p 4913, 2020 "Investigation on Compressive Characteristics of Steel-Slag Concrete," Materials, vol 13, no 8, p 1928, 2020 Hội nghị quốc tế "Discrete Element Modeling of Steel Slag Concrete," in International Conference on Engineering Research and Applications, 2018, pp 284290: Springer Compressive Behavior of Concrete: Experimental Study and Numerical Simulation Using Discrete Element Method," in Computational Intelligence Methods for Green Technology and Sustainable Development, Cham, 2021, pp 570-579: Springer International Publishing Trang 25 ... dùng cốt liệu lớn xỉ thép - Nghiên cứu ứng xử học bê tông xỉ thép - Nghiên cứu ứng xử uốn dầm bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu lớn xỉ thép - Dùng phương pháp phần tử rời rạc để mô số ứng xử bê. .. luận án ? ?Nghiên cứu ứng xử cấu kiện bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu lớn xỉ thép? ?? nhằm nghiên cứu tính chất lý xỉ thép, đề xuất phương pháp thiết kế cấp phối bê tông xỉ thép, từ nghiên cứu ứng. .. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGUYỄN THỊ THUÝ HẰNG NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA CẤU KIỆN BÊ TÔNG CỐT THÉP SỬ DỤNG CỐT LIỆU LỚN LÀ XỈ THÉP NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 9520103 Người