Chương này nghiên cứu độ tăng nhiệt độ đoạn nhiệt cho 2 hỗn hợp bê tông (cấp bê tông C30 và C35) thường được sử dụng cho công trình cầu ở Việt Nam bằng thực nghiệm trong phòng. Độ tăng nhiệt độ đoạn nhiệt đo được của 2 hỗn hợp lần lượt là 38,3°C và 47,2°C. Nghiên cứu cho thấy, nhiệt độ tăng dần trong suốt thời gian 6 ngày. Tham số độ dốc (hay tham số hình dạng) của 2 hỗn hợp bê tông này là xấp xỉ 1,0. Đường cong nhiệt độ đoạn nhiệt và tham số nhiệt thủy hóa là các thông số quan trọng để phân tích sự phát triển nhiệt độ và ứng suất nhiệt trong bê tông của kết cấu móng, mố trụ cầu, từ đó cho phép đánh giá khả năng nứt trong giai đoạn thi công để có các biện pháp kiểm soát nứt và kế hoạch tháo dỡ ván khuôn phù hợp đảm bảo tiến độ xây dựng. Đường cong đoạn nhiệt, tham số nhiệt thủy hóa và giá trị nhiệt lượng thủy hóa được xác định trong chương này kết hợp với các đặc trưng vật liệu tương đương theo thời gian, bảng tra hệ số dẫn nhiệt tương đương và chiều dày tương đương của lớp vỏ BTCT xác định trong chương 2 được sử dụng làm dữ liệu đầu vào để xây dựng chương trình tính toán TCon2 trong chương tiếp theo. Mục đích của chương trình TCon2 dùng để xác định sự phân bố nhiệt độ và ứng suất do nhiệt hủy hóa của xi măng trong kết cấu BTCT ở tuổi sớm.
CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐỒNG NHẤT HÓA ĐỂ PHÂN TÍCH TRẠNG THÁI PHÂN BỐ NHIỆT ĐỘ VÀ ỨNG SUẤT DO NHIỆT THỦY HÓA XI MĂNG TRONG KẾT CẤU
TRỤ CẦU BTCT Ở TUỔI SỚM
Trong quá trình xây dựng, sự hình thành vết nứt do nhiệt thủy hóa xi măng trong kết cấu BTCT tuổi sớm là một vấn đề cần được quan tâm và giải quyết. Cụ thể, ứng suất kéo do sự kết hợp của chênh lệch nhiệt độ sinh ra do quá trình thủy hóa của xi măng, điều kiện môi trường xung quanh, các biến dạng tự nhiên và điều kiện biên, thường gây ra tác động nội tại đáng kể lên các kết cấu bê tông. Bất cứ khi nào ứng suất như vậy đạt đến cường độ chịu kéo của bê tông, hiện tượng nứt sẽ xảy ra, dẫn đến giảm khả năng sử dụng và độ bền của kết cấu.
Sự hình thành nguồn nhiệt độ trong cấu kiện bê tông phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó những yếu tố quan trọng là cấp phối bê tông, công nghệ xây dựng và đặc biệt là kích thước của khối kết cấu bê tông. Nhiều nghiên cứu trước đây đã phân tích ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ như: tốc độ thi công, kích thước khối đổ, hàm lượng xi măng, nhiệt lượng tỏa ra của 1 kg xi măng, nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp bê tông, thời điểm xây dựng, vấn đề ván khuôn đến phân bố nhiệt trong khối bê tông cốt thép [3]. Trong [7] đã nghiên cứu mức độ thủy hóa dựa vào thí nghiệm đoạn nhiệt và sự thay đổi chất kết dính trong bê tông. Tuy nhiên, các nghiên cứu này vẫn có hạn chế là kết cấu còn đơn giản chỉ thuần túy là khối bê tông không có cốt thép và cấp phối bê tông thí nghiệm chưa phải là cấp phối bê tông phù hợp với công trình cầu (bê tông từ cấp 25MPa đến 40MPa), mà thường là bê tông có cường độ thấp với hàm lượng xi măng thấp dẫn tới nhiệt lượng do thủy hóa của xi măng không cao.
Để khắc phục các nhược điểm trên, chương này này phân tích trạng thái phân bố nhiệt độ do nhiệt thủy hóa của khối BTCT được sử dụng trong công trình cầu ở tuổi sớm với việc xác định hệ số dẫn nhiệt tương đương của lớp BTCT dựa vào phương pháp đồng nhất hóa vật liệu, từ đó thiết lập một chương trình tính toán sự phân bố nhiệt độ do nhiệt thủy hóa trong một kết cấu thân trụ cầu thực tế với cấp phối bê tông C30. Kết quả đạt được từ chương trình mô phỏng được so sánh với kết quả thực nghiệm đo ngoài hiện trường.
Nội dung của chương trình tính toán sự phân bố nhiệt độ do nhiệt thủy hóa được tóm lược như sơ đồ trong Hình 4.1 dưới đây:
Hình 4. 1. Sơ đồ chương trình tính toán sự phân bố nhiệt độ do nhiệt thủy hóa.