• Bước 2: Xác định chiều sâu vết nứt.
Áp dụng Biểu thức (1.14), chiều sâu vết nứt mở vng góc bề mặt bê tơng được xác định từ mô phỏng số như sau:
-0.00011 -0.00006 -0.00001 0.00004 0.00009 1 9 17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 97 Chu yể n vị (m )
Bước thời gian -2.00E-06
-1.00E-06 0.00E+00 1.00E-06 2.00E-06 3.00E-06 1 9 17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 97 Chu yể n vị (m )
2 2 6 p 2 2 C t 4520 55,3.10 D H 0,1 0,075m 7,5cm 2 2 − = − = − = = 2.5. Kết luận chương 2
Chương trình mơ phỏng sự lan truyền sóng siêu âm trong bê tơng sử dụng vật liệu phế phẩm là tro bay và bột đá đã được xây dựng cho trường hợp hai chiều với giả thiết bê tông là vật liệu đàn hồi, đồng nhất và đẳng hướng. Việc mô phỏng số được thực hiện cho bốn mẫu khảo sát hình lập phương cạnh 15cm: mẫu chuẩn khơng có khuyết tật, mẫu có khuyết tật bên trong (lỗ trống và vết nứt) và mẫu có cốt thép bên trong. Các đặc tính vật liệu bê tơng thay thế đưa vào mô phỏng được đo đạc từ thực nghiệm gồm khối lượng riêng, mô-đun đàn hồi, hệ số poisson và hệ số cản bê tông. Kết quả mô phỏng số khá phù hợp với thực nghiệm.
Chương trình mơ phỏng được sử dụng để xác định chiều sâu vết nứt mở vng góc bề mặt bê tông và kết quả sai lệch là 7,1% so với thực tế. Sai lệch này là chấp nhận được. Sai lệch giữa mô phỏng và thực tế có thể do giả thiết vật liệu bê tơng (vữa và xi măng) được xem như môi trường đồng nhất.
Khó khăn trong bài tốn mơ phỏng là phải biết được các hệ số cản Rayleigh của bê tông sử dụng tro bay và bột đá. Các hệ số này sẽ được xác định bằng phương pháp thực nghiệm đề xuất và được trình bày chi tiết trong Chương 3 của Luận án.
Chương 3 THỰC NGHIỆM DỰ ĐOÁN CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN, HỆ SỐ
CẢN RAYLEIGH VÀ CHIỀU SÂU VẾT NỨT CỦA BÊ TÔNG
Trong phần Mở đầu, Luận án đã chỉ ra tính cấp thiết của nghiên cứu về dự đoán cường độ chịu nén và chiều sâu vết nứt của bê tông sử dụng các vật liệu phế phẩm tro bay và bột đá. Để thực hiện được mục tiêu nghiên cứu của Luận án, Chương 2 đã xây dựng mơ hình tốn học và chương trình mơ phỏng sự lan truyền sóng siêu âm trong trong bê tông sử dụng vật liệu thay thế, và sử dụng chương trình mơ phỏng để dự đốn chiều sâu vết nứt của bê tơng. Vì vậy, trong chương 3 về nghiên cứu thực nghiệm, các công việc được thực hiện như sau:
• Phân tích, lựa chọn và xác định các đặc tính cơ lý của vật liệu chế tạo bê tơng.
• Thực nghiệm dự đốn cường độ chịu nén của bê tông sử dụng vật liệu phế phẩm tro bay và bột đá.
• Xác định các hệ số cản Rayleigh của bê tông sử dụng vật liệu thay thế. • Dự đốn chiều sâu vết nứt của bê tông sử dụng vật liệu thay thế bằng phương pháp xác định thời gian nhiễu xạ lan truyền.
3.1. Vật liệu thí nghiệm
Dựa trên chỉ dẫn lựa chọn thành phần cốt liệu của Bộ xây dựng [8], vật liệu truyền thống để chế tạo bê tông là cát, đá dăm, xi măng Portland và nước. Tuy nhiên, do tình trạng khai thác quá mức các vật liệu này, đặc biệt là khai thác cát tại các sơng ngịi gây ảnh hưởng xấu đến tự nhiên. Vì vậy, vấn đề cấp bách là cần thiết phải tìm các nguồn vật liệu thay thế cho các vật liệu truyền thống này. Các nghiên cứu đã sử dụng phế phẩm bột đá thay thế một phần cho cát [16] và tro bay thay thế một phần cho xi măng [5, 9, 11, 12, 17]. Trong đó, lượng bột đá và tro bay được thay thế thường gặp cho cát và xi măng vào khoảng 10% đến 30%.
Tại miền Trung, mỗi năm Nhà máy nhiệt điện Vũng Áng – Hà Tĩnh phát sinh khoảng 1 triệu tấn phế phẩm tro và xỉ, và tại các mỏ đá tồn tại một lượng lớn phế
phẩm là bột đá. Hai phế phẩm này đã và đang được các nhà máy chế tạo bê tông tại khu vực miền Trung sử dụng thay thế một phần cho cát và xi măng. Dựa trên tham khảo các nghiên cứu [5, 9, 11, 12, 16, 17] và từ việc tham khảo số liệu thực tế tại các trạm trộn bê tông tại miền Trung, nghiên cứu chọn tro bay thay thế cho 20% xi măng và bột đá thay thế cho 20% cát, vật liệu thí nghiệm chế tạo bê tơng được thể hiện như Bảng 3.1.
Vật liệu sử dụng thí nghiệm được lấy từ các nguồn sau:
• Cát lấy ở nguồn sông Vu Gia, tỉnh Quảng nam và chỉ tiêu cơ lý của cát được trình bày trong Bảng 3.2.
• Bột đá lấy tại Mỏ đá Phước Tường, thành phố Đà Nẵng (Hình 3.1c) và chỉ tiêu cơ lý của bột đá trình bày ở Bảng 3.3.
• Đá dăm có nguồn tại Đà Nẵng (Hình 3.1d) và thành phần hạt được mơ tả ở Bảng 3.4.
• Xi măng sử dụng loại PC50 Sơng Gianh (Hình 3.1a) và chỉ tiêu cơ lý được trình bày trong Bảng 3.5.
• Tro bay lấy nguồn từ Nhà máy nhiệt điện Vũng Áng, Hà Tĩnh (Hình 3.1b) và chỉ tiêu cơ lý trình bày trong Bảng 3.6.
• Nước sử dụng nước sinh hoạt tại thành phố Đà Nẵng.
a) Xi măng b) Tro bay
c) Bột đá d) Đá dăm