(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu thực hiện dầm bê tông cốt thép với các mức độ ăn mòn khác nhau ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của dầm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VĂN CÔNG CHIẾN NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM DẦM BÊ TƠNG CỐT THÉP VỚI CÁC MỨC ĐỘ ĂN MỊN KHÁC NHAU ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA DẦM NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG – 7510102D SKC006672 Tp Hồ Chí Minh, tháng 05/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VĂN CƠNG CHIẾN NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP VỚI CÁC MỨC ĐỘ ĂN MÒN KHÁC NHAU ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA DẦM NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG – 7510102D Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VĂN CÔNG CHIIẾN NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP VỚI CÁC MỨC ĐỘ ĂN MÒN KHÁC NHAU ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA DẦM NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG – 7510102D Hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thanh Hưng Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc Số: 2006 Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng năm 2020 QUYẾT ĐỊNH Về việc giao đề tài luận văn tốt nghiệp người hướng dẫn năm 2020 HIỆU TRƯỞNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM Căn Quyết định số 426/TTg ngày 27 tháng 10 năm 1976 Thủ tướng Chính phủ số vấn đề cấp bách mạng lưới trường đại học Quyết định số 118/2000/QĐ-TTg ngày 10 tháng 10 năm 2000 Thủ tưởng Chính phủ việc tổ chức lại Đại học Quốc gia Thành Phố Hồ Chí Minh, tách Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh trực thuộc Bộ Giáo dục Đào tạo; Căn Quyết định số 70/2014/QĐ-TTg ngày 10 tháng 12 năm 2014 Thủ tướng Chính phủ việc ban hành Điều lệ trường Đại học; Căn Quyết định số 937/QĐ-TTg ngày 30 tháng năm 2017 việc phê duyệt đề án thí điểm đổi chế hoạt động Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh; Căn Thơng tư số 15/2014/TT-BGDĐT ngày 15/5/2014 Bộ Giáo dục Đào tạo việc Ban hành Qui chế đào tạo trình độ thạc sĩ; Căn vào Biên bảo vệ Chuyên đề ngành Kỹ thuật xây dựng vào ngày 23/08/2019; Xét nhu cầu công tác khả cán bộ; Xét đề nghị Trưởng phòng Đào tạo, QUYẾT ĐỊNH: Điều Giao đề tài Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ người hướng dẫn Cao học năm 2020 cho: Học viên : Văn Công Chiến MSHV: 1880813 Ngành : Kỹ thuật xây dựng Tên đề tài : NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP VỚI CÁC MỨC ĐỘ ĂN MÒN KHÁC NHAU ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA DẦM Người hướng dẫn : TS Nguyễn Thanh Hưng Thời gian thực hiện: Từ ngày 28/08/2019 đến ngày 28/02/2020 Điều Giao cho Phòng Đào tạo quản lý, thực theo Qui chế đào tạo trình độ thạc sĩ Bộ Giáo dục & Đào tạo ban hành Điều Trưởng đơn vị, phòng Đào tạo, Khoa quản ngành cao học Ơng (Bà) có tên Điều chịu trách nhiệm thi hành định Quyết định có hiệu lực kể từ ngày ký./ Nơi nhận : HIỆU TRƯỞNG - BGH (để biết); - Như điều 3; - Lưu: VT, SĐH (3b) PGS.TS Đỗ Văn Dũng Kết kéo thép thể rõ Hình 4.59 đến Hình 4.62 ta dễ dàng nhận thấy suy giảm rõ rệt cường độ chịu kéo cốt thép theo mức độ ăn mòn tăng dần Đối với cốt thép khơng bị ăn mịn biểu đồ làm việc bình thường chia làm giai đoạn : tuyến tính, chảy, tái bền hóa mềm Cịn dầm bị ăn mịn ta khơng rõ giai đoạn chảy cốt thép, đồng thời giai đoạn tái bền ngắn cốt thép bị ăn mòn nhiều Dẫn đến khả chịu tải dầm giảm theo Điều lý giải cốt thép bị ăn mịn gây trương nở cốt thép, giảm cường độ chịu kéo, đặc biệt cốt thép bị ăn mịn khơng đồng nên kéo thép cốt thép bị đứt đột ngột Hình 4.63 Biểu đồ thể thay đổi ứng suất kéo cốt thép Nhìn vào (Hình 4.63) ta thấy rõ ràng suy giảm ứng suất cốt thép tỉ lệ thuận với mức độ ăn mòn cốt thép, cốt thép bị ăn mòn nhiều ứng suất giảm đáng kể, điều nguy hiểm cho kết cấu BTCT Vì bê tơng bị nứt cốt thép chịu tồn lực kéo bị xem phá hoại ứng suất cốt thép đạt đến giới hạn chảy Điều cho thấy mức độ ăn mòn cốt thép nhiều dầm dễ dẫn đến trường hợp phá hoại giòn Như tượng ăn mịn cốt thép bê tơng gây ảnh hưởng cho kết cấu BTCT : 1) Giảm khả chịu lực, 2) Giảm độ dẻo cốt thép, 3) Giảm độ cứng mát lực dính 108 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Ăn mòn cốt thép tượng phổ biến kết cấu BTCT, q trình thủy hóa bê tơng đồng thời làm giảm độ pH có bê tông, điều làm cho cốt thép bị tính rỉ thụ động Với xâm nhập tác nhân có hại ion Cl sau thời gian chúng tác động trực tiếp vào đến cốt thép gây ăn mòn Muốn tăng tuổi thọ cơng trình ngồi việc tăng bề dày lớp bê tơng bảo vệ việc tăng độ đặc bê tơng nhân tố có vai trị quan trọng việc giảm tốc độ thấm CO2 ,Cl …vào bê tông Nhưng điều bất lợi bê tông cường độ chịu kéo nhỏ so với cường độ chịu nén, nên chúng dễ nứt vùng kéo chịu lực Tại Việt Nam kỹ sư thiết kế tính tốn cấu kiện bê tông cốt thép theo trạng thái giới hạn thứ tức khả đảm bảo khả chịu lực kiểm tra hình thành mở rộng vết nứt quan tâm, vết nứt bê tông vùng kéo xuất từ cấp tải trọng nhỏ so với khả chịu lực nó, vết nứt vơ nhạy cảm với kết cấu thiết kế chống ăn mòn, vết nứt vùng kéo tạo điều kiện dễ dàng cho việc tiếp cận ion Cl cốt thép Về gốc độ ăn mịn vết nứt bê tơng vùng kéo làm giảm tuổi thọ kết cấu từ năm đến 15 năm so với kết cấu khơng có vết nứt Khi cốt thép bị ăn mịn làm ảnh hưởng đến ứng xử học kết cấu dầm: Giảm khả chịu lực diện tích cốt thép bị suy giảm so với diện tích cốt thép ban đầu; Giảm độ cứng cấu kiện giảm diện tích cốt thép lực dính bê tơng cốt thép; Giảm độ võng kết cấu bị phá hoại Các vết nứt bê tông vùng kéo xuất từ cấp tải trọng nhỏ so với khả chịu lực dầm, dầm bị phá hoại vị trí mà diện tích cốt thép bị suy giảm nhiều nhất, cho thấy ăn mòn cốt thép ảnh hưởng lớn đến khả chịu uốn dầm Xây dựng đường cong ứng xuất biến dạng cốt thép dầm sau bị ăn mịn cường độ bê tơng sau bị ăn mịn, thơng số quan 109 trọng phân tích ứng xử dầm bê tơng cốt thép bị ăn mòn Kết nghiên cứu đề tài số liếu quan trọng giúp cho việc nghiên cứu đánh giá làm việc kết cấu bê tơng cốt thép bị ăn mịn q trình khai thác sử dụng kết cấu bê tơng cốt thép, nên đề tài có tính thực tế cao Kết khẳng định khối lượng cốt thép tương ứng 11.3%, 14.35%, 24,78% theo thời gian 1, 2, tháng Khả chịu lực tỉ lệ nghịch với mức độ ăn mịn, hình thành vết nứt bê tông ảnh hưởng nghiêm trọng đến tốc độ ăn mòn dung dịch ăn mòn tiếp xúc trực tiếp lên cốt thép 5.2 Hạn chế kiến nghị 5.2.1 Hạn chế - Nghiên cứu thực mơ hình nhỏ điều kiện phịng thí nghiệm, có khác biệt so với bên thực tế ( điều kiện nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ môi trường , độ pH,…) - Phương pháp đánh giá khả ăn mòn xác định phương pháp điện phân dung dịch, đánh giá tốc độ ăn mịn nhiều phương pháp khác - Giá trị điện cốt thép bề mặt bê tông đánh giá khả ăn mòn cốt thép, chưa xác định tốc độ ăn mịn cốt thép Đây yếu tố hạn chế đề tài 5.2.2 Kiến nghị - Lựa chọn phương án gia cường phù hợp đánh giá khả chịu lực cho dầm BTCT bị ăn mòn - Xây dựng mơ hình kết hợp đo điện dòng điện ăn mòn tương lai - Để áp dụng mơ hình thí nghiệm vào việc đánh giá độ bền tuổi thọ bê tông cốt thép nằm mơi trường ăn mịn cần xét đến nhiều yếu tố khác nhiệt độ môi trường dưỡng hộ, vết nứt mẫu bê tông, - Nghiên cứu ảnh hưởng lực bám dính cho BTCT bị ăn mòn - Nghiên cứu phương pháp đánh giá cho dầm BTCT bị ăn mịn trường hợp khơng phá hoại 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu nước [1] Nguyễn Đình Hùng, Trần Quốc Nghi , Nghiên cứu sửa chữa gia cường dầm bê tông cốt thép thường cốt thép thường vữa cường độ cao, Tạp chí Giao thơng vận tải, số 2018 [2] TCVN 3993: 85 “Chống ăn mòn xây dựng kết cấu bê tông bê tông cốt thép - Nguyên tắc để thiết kế” [3] TCVN 3994: 85 “Chống ăn mịn xây dựng kết cấu bê tơng BTCT Phân loại ăn mòn” [4] TCXD 194: 86 “Bảo vệ kết cấu xây dựng khỏi bị ăn mòn” [5] P.T.A Đào N.T Lộc, Nghiên cứu chống ăn mòn cốt thép bê tơng mơ hình mơ điều kiện thủy triều ven biển Tạp chí phát triển KHCN số 14/2011 [6] Đ.T.T Hằng, Nghiên cứu khả liên kết ion Clo bê tông sử dụng loại phụ gia khoáng khác Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh , Luận văn cao học, 2014 [7] L.N Quang N.H Quang, Ăn mòn cốt thép kết cấu bê tông cốt thép vùng biển miền trung Việt Nam Hội thảo toàn quốc lần cố hư hỏng cơng trình xây dựng , Hà Nội, 2004 [8] Vũ Ngọc Anh , Ăn mịn cốt thép ảnh hưởng tới ứng xử kết cấu bê tông cốt thép, Tạp chí Xây dựng, Số 07-2012, tr 87-89 [9] Nguyễn Thanh Hưng, Mô dầm bê tông cốt thép bị ăn mòn xét đến cường độ liên kết cốt thép bê tông theo phương pháp phần tử hữu hạn, Hội nghị Khoa học toàn quốc Cơ học Vật rắn biến dạng lần thứ XI - Thành phố Hồ Chí Minh, 7-9/11/2013, tr.542-550, 2013 [10] Nguyễn Thanh Hưng, Nguyễn Trọng Hà, Phạm Văn Trung, Lê Công Điều, Xây dựng mơ hình đánh giá ảnh hưởng lực bám dính bê tơng cốt thép cho dầm bê tơng cốt thép chịu tải trọng, Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, số 25 - 2017, tr 41-48, 2017 111 [11] Nguyễn Thanh Hưng, Nguyễn Văn Phó, Trần Văn Liên, Chẩn đốn dầm bê tơng cốt thép bị ăn mòn trường hợp thiếu số liệu, Tuyển tập Hội nghị, 2015 [12] Nghiêm Mạnh Hiến, Nguyễn Thanh Hưng, Trần Văn Liên, Tính tốn dầm bê tơng cốt thép bị ăn mòn phương pháp phần tử hữu hạn, Tuyển tập Hội nghị Khoa học toàn quốc Cơ học Vật rắn biến dạng lần thứ XII, Đà nẵng, 6-7/8/2015 [13] Nguyễn Đình Hùng, Trần Quốc Nghi, Nghiên cứu sửa chữa gia cường dầm bê tông cốt thép thường cốt thép thường vữa cường độ cao, Tạp chí Giao thông vận tải, số 2018 [14] N.M Phát, Lý thuyết ăn mịn chống ăn mịn bê tơng – bê tông cốt thép xây dựng Nhà xuất xây dựng 2007 [15] N.V Chánh T.V Miền, Ăn mịn chống ăn mịn bê tơng cốt thép Đại học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh, 2010 [16] N.Q.Thanh, Nghiên cứu thực nghiệm bê tông dùng xây dựng vùng ngập mặn Cần Giờ Ảnh hưởng nguyên liệu cát biển – nước biển nhào trộn cốt thép bê tông Đại học bách khoa TP Hồ Chí Minh , Luận văn đại học, 2006 Tài liệu nước [1] Tran Kim Thoa Study on cracking behavior of concrete due to rebar corrosion , Department of Civil Engineerin Graduate School of Engineering, Nagoya University JAPAN , 2012 [2] Mutsuyoshi, H : ‘Present Situation of durability of posttensioned pc bridges in Japan’, in: Durability of post-tensioning tendons (Taerwe, L ed.), Fédération Internationale du Béton, Lausanne, pp 75-88, 2003 [3] M.S Shetty “ Concrete Technology: Theory and Practice” published by S Chand & Company Pvt.Ltd 7361, Ram Naga, New Delhi, 2005 [4] M.V Moskvin “ RC Concrete contrucstion durability estimation according to diachronic model ” Advances and Trends in Engineering Sciences and Technologies – Al Ali & Platko (Eds), 2016 [5] A.A.Bajkov: Strengthening of Quinton bridges with externally bonded steel 112 plate reinforcement, in “Bridge management : inspection, maintenance, assessment, and repair” by edited by Professor J E Harding, Parke Gerard, M Ryall , Taylor&Francis, London, pp.743-750,1996 [6] Kavatosi: Shear Performance of Fire-Damaged Reinforced Concrete Beams Repaired by a Bolted Side-Plating Technique, Journal of Structural Engineering, Vol 143, No 5, pp 2017 [7] G.K Glass N.R Buenfeld: The influence of chloride binding on the choloride induced corrosion rick in reinforced concrete, Corrosion Science 42(2002) 329-344 [8] Cairns, J and Millard, S, Reinforcement corrosion and its effect on residual strength of concrete structures, In M Forde ed Proceedings of the 8th International Conference on Structural Faults and Repair, Edinburgh: Engineering Technics Press, Section 13.2.1999 [9] Jin wei-liang and Zhao Yu-xi, Effect of corrosion on bond behavior and bending strength of reinforced concrete beams Journal of science, Zhejiang University, Vol 2(3), pp 298-308, 2001 [10] Rodriguez, J., Ortega, L M., Casal, J., Load carrying capacity of concrete structures with corroded reinforcement, Construcrion and Building Materials, Vol 2, No pp 239-248, 1997 [11] Bhagrava, K., Ghods, A K, Mori, Y And Ramanujan, S, Analytical model of corrosion-induced cracking of concrete considering the stiffness of reinforcement, Structures Engineering and Mechanics, Vol 16(6), pp 749-769, 2003 [12] Chernin, L, Val, D V and K Y Volokh, Analytical modelling of concrete cover cracking caused by corrosion of reinforcement, Materrials and Structures, Vol 43, No 4, 05.2010, pp 543-556, 2009 [13] Zhiye Zhao, Chuanyu Chen, A fuzzy system for concrete bridge damage diagnosis, Computers and Structures, Vol 80, pp 629-64, 2002 [14] Shetty, A., Gogoi, I., Venkataramana, K., Effect of Loss of Bond Strength Due to Corrosion in Reinforced Concrete Members, International Journal of Earth 113 Sciences and Engineering ISSN 0974-5904, Vol 04, No 06 SPL, October 2011, pp 879-884, 2011 [15] Fumin Li, Yingshu Yuan, Effects of corrosion on bond behavior between steel strand and concrete, Construction and Building Materials, Vol 38 (2013), pp 413422, 2013 [16] Webster, M.P., The assessment of corrosion-damaged concrete structures, Doctor of philosophys, School of Civil Engineering, University of Birmingham [17] Fontana, M G Corrosion, 27, 127,1971, 2000 [18] Uhlig, H H Corrosion and Corrosion Control, Wiley, New York,1971 [19] Beeby , A., “ Cracking , cover and corrosion of reinforcement ” , Concrete International , February , pp 35-40, 1983 [20] Mark G Richardson, Fundamentals of durable reinforced concrete, published in the Taylor & Francis e-Library, simultaneously published in the USA and Canada, 2004 [21] Nielsen A Durability, pp 200-243 in Beton Bogen, Aalborg Cement Company, Aalborg, Portland, 1985 [22] Ghods, A., Sohrabi, M.R., Miri M., effect of rebar corrosion on the behavior of a reinforced concrete beam using modeling and experimental results, Materiali in tehnologije / Materials and technology, Vol 48 (3), pp 395-402, 2013 [23] Mangat, P S and Elgarf, M S., Flexural strength of concrete beams with corroding reinforcement, ACI Structural Journal, Vol 96 (1), pp 149-158, 1999 [24] M.S Shetty “ Concrete Technology: Theory and Practice” published by S Chand & Company Pvt.Ltd 7361, Ram Naga, New Delhi, 2005 114 BÀI BÁO KHOA HỌC 115 116 117 118 119 120 121 S K L 0 ... THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VĂN CÔNG CHIIẾN NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP VỚI CÁC MỨC ĐỘ ĂN MÒN KHÁC NHAU ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA DẦM NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG... mẫu thực nghiệm dầm bê tơng cốt thép bị ăn mịn Tìm tham số bê tông cốt thép dầm bê tông cốt thép trước sau bị ăn mòn Đánh giá mức độ ảnh hưởng ăn mòn đến khả chịu tải trọng dầm bê tơng cốt thép. .. THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VĂN CÔNG CHIẾN NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM DẦM BÊ TƠNG CỐT THÉP VỚI CÁC MỨC ĐỘ ĂN MỊN KHÁC NHAU ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA DẦM NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG