cứu về bê tông cốt sợi thủy tinh
1.4.1. Tổng quan về vật liệu sử dụng trong các cơng trình qn sự trên đảo
Sau giải phóng năm 1975, quân đội ta đã tiếp quản và tiếp tục nâng cấp xây dựng hệ thống cơng trình qn sự trên các đảo, cụm đảo san hô xa bờ. Vật liệu xây dựng chủ yếu vẫn là bê tông, bê tông cốt thép truyền thống. Mặc dù trong thiết kế đã cố gắng đưa ra các giải pháp về bảo vệ cơng trình chống xâm thực của nước biển, tuy nhiên, các cơng trình bằng bê tơng (đặc biệt là bê tơng cốt thép) trong môi trường nước biển, nước lợ thường bị rỗ bề mặt, cốt thép bị
biển, thuỷ triều bào mòn, xâm thực và giảm chất lượng. Việc sửa chữa, gia cố lại các cơng trình này rất phức tạp, mất nhiều thời gian, cơng sức và chi phí. Vì những vấn đề đó, trong những năm gần đây, nhiều tác giả đã tập trung nghiên cứu, ứng dụng vật liệu mới vào xây dựng các cơng trình tại khu vực biển đảo.
Để giảm thiểu q trình ăn mịn của mơi trường nước biển, gần đây hướng nghiên cứu chế tạo bê tông nước mặn (bê tông nước mặn sử dụng cát mặn, nước biển, xi măng và hố chất hay bê tơng sử dụng xi măng, cát nhân tạo, nước biển), công nghệ bê tông nước mặn TAG đang được nghiên cứu và áp dụng cho các cơng trình biển đảo.
Đối với cốt thép trong bê tơng, để tránh bị ăn mịn giảm khả năng chịu lực của kết cấu và phá hoại bê tông, giải pháp bọc kẽm đã được nghiên cứu. Tuy nhiên khi bọc kẽm thì giá thành đội lên cao, mặt khác độ bền cũng không được như mong muốn. Trong những năm gần đây với sự phát triển mạnh mẽ của vật liệu composite, bê tông cốt sợi thủy tinh (GFRP) áp dụng cho các cơng trình biển đảo đang được nghiên cứu ứng dụng.
1.4.2. Các nghiên cứu về bê tông cốt sợi thủy tinh
Xuất phát từ nhu cầu cần có một loại vật liệu có thể thay thế một phần cốt thép cho các cơng trình xây dựng có u cầu độ bền vững cao, không bị phá hoại do hiện tượng rỉ sét trong điều kiện môi trường khắc nghiệt (đặc biệt là các cơng trình vùng biển đảo), khơng dẫn điện khi sử dụng cho các cơng trình có u cầu chống sét và cho phép sóng điện từ đi qua … Vào những năm 1970 tại Mỹ vật liệu và cốt FRP bắt đầu được phát triển và sử dụng, năm 1980 ứng dụng cốt FRP thay thế cốt thép trong bản mặt của các cơng trình cầu ơ tơ ở Bắc Mỹ, nhằm hạn chế sự phá hoại cốt thép do phải rải muối lên mặt cầu để phá tan băng tuyết. Tại Trung Quốc năm 1982 vật liệu FRP được dùng làm cầu cho xe cơ giới, năm 1986 được dùng làm cầu cho người đi bộ [15]. Ngày nay trên thế
như: cốt FRP được dùng làm kết cấu dầm sàn tầng hầm; kết cấu cọc khoan nhồi, cọc bê tông cốt GFRP; kết cấu móng; kết cấu bao che; hệ thống thoát nước thải và các bể xử lý nước thải; kết cấu cơng trình cầu cảng và đê sông, biển; bản mặt đường trong thành phố; làm kết cấu nhịp cầu; kết cấu trụ và mố cầu; kết cấu bản mặt cầu...
Vật liệu cốt sợi Polyme đã du nhập vào Việt Nam khoảng 15 năm nay, cốt FRP bắt đầu được dùng để thay thế một phần thép trong kết cấu BTCT dùng trong xây dựng, cốt sợi Polyme mang lại nhiều ích lợi to lớn cho cơng trình xây dựng. Hiện nay để phục vụ tính tốn thiết kế, thi cơng và nghiệm thu cơng trình sử dụng vật liệu FRP, các nước trên thế giới như Mỹ, Nga… đã ban hành các bộ tiêu chuẩn cho loại vật liệu này như:
Hệ tiêu chuẩn của ACI 440 (Americal Concrete Institute)
- Chỉ dẫn thiết kế & thi cơng kết cấu bê tơng có cốt là thanh FRP (ACI 440.1R-06).
- Chỉ dẫn kỹ thuật thi công với thanh cốt FRP (ACI 440.5-08)
- Chỉ dẫn cho kết cấu bê tơng có cốt là các thanh GFRP và CFRP (ACI 440.6-08).
- Chỉ dẫn các phương pháp thí nghiệm Polyme cốt sợi cho bê tơng có cốt và gia cường kết cấu bê tông và kết cấu xây (ACI 440.3R-12).
Hệ tiêu chuẩn Nga
- CTO HOCTPOЙ 2.6.9-2103 “Áp dụng trong xây dựng kết cấu bê tông và kết cấu địa kỹ thuật cốt sợi phi kim loại”. Moskva 2014.
- GOST 31938-2012 “Cốt composite polyme trong kết cấu bê tơng”. Moskva 2014.
- Quy trình thiết kế “Kết cấu bê tông với cốt composite phi kim loại”. Moskva 2013.
Trên cơ sở tham khảo các tiêu chuẩn trên chúng ta cũng đã ban hành Tiêu chuẩn Việt Nam đối với thanh FRP.
Việc tính tốn kết cấu bê tơng cốt FRP phức tạp hơn so với tính tốn kết cấu BTCT. Những năm gần đây, trên thế giới cũng như tại Việt Nam đã có một số cơng trình nghiên cứu liên quan đến độ bền và ứng xử của bê tông cốt FRP dưới tác dụng của tải trọng tĩnh và động khác nhau. Một vài nghiên cứu tiêu biểu trên thế giới như: cơng trình [36] tác giả tập chung nghiên cứu ứng xử của dầm FRP chịu tải trọng tĩnh dạng xoắn, cơng trình [29] tác giả tập chung xây dựng cơ sở tính tốn và phần mềm để tính tốn dầm FRP chịu uốn dưới tác dụng của tải trọng tĩnh và động. Các tác giả trong nước cũng đã có các nghiên cứu, cụ thể: cơng trình [3] nghiên cứu ứng xử của bản bê tơng sử dụng thanh polymer cốt sợi, cơng trình [10] các tác giả tiến hành nghiên cứu việc sử dụng các thanh FRP cốt sợi các-bon (CFRP) gia cường cho dầm BTCT theo phương pháp NSM (near surface mounted), cơng trình [1] qua nghiên cứu thực nghiệm, nhóm tác giả đề xuất chế tạo các loại bê tông từ cát biển, nước biển và thay thế cốt thép thông thường bằng cốt GFRP.
Mặc dù đã có nhiều tác giả trong nước và quốc tế nghiên cứu về vật liệu FRP, nhưng đến thời điểm này chưa có một cơng trình nào nghiên cứu ứng xử của CTN bê tông cốt GFRP chịu tác dụng của tải trọng động do vụ nổ gây ra.
Qua nghiên cứu tổng quan về vật liệu sử dụng trong các cơng trình qn sự trên đảo, kết hợp với tính chất và các nghiên cứu về vật liệu cốt GFRP, tác giả nhận thấy trong điều kiện khắc nghiệt như ở các đảo san hơ xa bờ có thể ứng dụng bê tơng cốt GFRP vào xây dựng các cơng trình qn sự. Trong phạm vi của luận án, tác giả tiến hành nghiên cứu tính chất cơ lý của vật liệu GFRP, lựa chọn các tham số của cốt GFRP, trên cơ sở đó nghiên cứu ứng xử của cơng trình ngầm bê tơng cốt GFRP khi chịu tải trọng nổ.