Ảnh hưởng của ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn cầu bê tông

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

2. TỔNG QUAN VÀ MẶC ĐỘ ĂN MÒN CẮT THÉP TRONG KẾT CẤU BÊ TÔNG CẮT THÉP

2.1. Khái niệm ăn mòn kim loại

2.2. Phân loại ăn mòn cốt thép trong cấu kiện BTCT

2.3. Thực trạng ảnh hưởng của mặc độ ăn mòn cốt thép đàn kết cấu dầm bê tông cốt thép ở mặt sỉ công trình cầu tại Việt Nam

2.3.1. Cầu Kênh K13 - tỉnh Tây Ninh

2.3.2. Cầu Cảng Bến Đầm - tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu

2.3.3. Cầu Diễn Kim – Tỉnh Nghệ An

2.3.4. Cầu Bình Long – tỉnh Bình Định

2.3.5. Cầu Phước Lác - thành phố Hồ Chí Minh

2.3.6. Cầu Thạnh Đức – tỉnh Quảng Ngãi

2.3.7. Đánh giá, nhận xét

2.4. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước

2.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới

2.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước

2.5. Nhận xét, kết luận

3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA MẶC ĐỘ ĂN MÒN CẮT THÉP ĐƠN SẮC KHÁNG ƯỚN CỦA KẾT CẤU DẦM BTCT

3.1. Ăn mòn cốt thép trong cấu kiện bê tông cốt thép

3.1.1. Ăn mòn thép do quá trình các bào mòn hóa

3.1.2. Ăn mòn do ion Clo (ăn mòn điện hóa)

3.1.3. Cơ chế ăn mòn cốt thép trong bê tông

3.1.4. Mặt sỉ mô hình và lan truyền ăn mòn trong kết cấu BTCT

3.1.5. Các phương pháp đánh giá ăn mòn thép trong bê tông

3.1.6. Cơ sở xác định mất mát diện tích tiết diện cốt thép do ăn mòn

3.2. Mặt sỉ mô hình ứng xạ của bê tông và cốt thép

3.2.1. Các mô hình ứng xạ của vật liệu bê tông

3.2.2. Các mô hình ứng xạ của cốt thép

3.2.3. Mô phỏng tương tác giữa bê tông và cốt thép

3.3. Nhận xét, kết luận

4. NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG ĂN MÒN CẮT THÉP ĐƠN SẮC KHÁNG ƯỚN CỦA KẾT CẤU DẦM BTCT CÓ XÉT ĐƠN TẢI TRỌNG TÁC DỤNG

4.1. Thí nghiệm đánh giá chỉ tiêu cơ lý của vật liệu chế tạo mẫu

4.1.1. Thành phần vật liệu

4.1.2. Yêu cầu, tính toán các chỉ tiêu vật liệu

4.2. Tính toán thiết kế cáp phí hấp bê tông thí nghiệm

4.2.1. Các bước thiết kế cáp phí bê tông

4.3. Thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi của bê tông

4.3.1. Thiết bị thí nghiệm

4.3.2. Quy trình thí nghiệm

4.3.3. Tính toán mô đun đàn hồi

4.4. Thí nghiệm xác định cường độ bê tông (F’c)

4.4.1. Thiết bị thí nghiệm

4.4.2. Chuẩn bị thí nghiệm

4.4.3. Tiến hành thí nghiệm

4.5. Chế tạo mẫu dầm thí nghiệm

4.5.1. Thiết bị dùng trong quá trình chế tạo dầm thí nghiệm

4.5.2. Chế tạo dầm thí nghiệm

4.6. Thí nghiệm xác định lắc phá hoại Pmax

4.7. Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của ứng suất do tải trọng tác dụng đàn mặc độ ăn mòn cốt thép

4.7.1. Quy trình thực hiện thí nghiệm

4.7.2. Thiết bị và công tác chuẩn bị thí nghiệm

4.7.3. Kết quả thí nghiệm

4.7.4. Quan hệ ứng suất duy trì và mặc độ ăn mòn cốt thép

4.8. Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của mặc độ ăn mòn cốt thép đàn sắc kháng uốn của cấu kiện dầm bê tông cốt thép

4.8.1. Chế tạo dầm và thí nghiệm xác định Pmax

4.8.2. Thí nghiệm ăn mòn điện tiến nhanh các nhóm mẫu dầm

4.8.3. Thí nghiệm xác định lắc kháng uốn các nhóm mẫu dầm

4.8.4. Ảnh hưởng của ăn mòn cốt thép đàn sắc kháng uốn của dầm BTCT có xét đến ảnh hưởng của tải trọng

4.9. Kết luận

5. TÍNH TOÁN GIẢI TÍCH VÀ MÔ PHỎNG SỐ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA TẢI TRỌNG TÁC DỤNG ĐƠN SẮC KHÁNG ƯỚN CỦA DẦM CẦU BTCT CÓ XÉT ĐƠN SẮC ĂN MÒN CỦA CẮT THÉP

5.1. Mô hình hóa dầm thí nghiệm

5.1.1. Mô hình vật liệu bê tông

5.1.2. Mô hình vật liệu cốt thép

5.1.3. Mô hình dính bám giữa bê tông và cốt thép

5.1.4. Mô hình phân tán bê tông và cốt thép

5.1.5. Thiết lập các bước tính toán

5.1.6. Kết quả mô phỏng số

5.1.7. So sánh đường cong quan hệ tải trọng và chuyển vị giữa kết quả thực nghiệm và mô phỏng

5.2. Ví dụ tính toán ảnh hưởng ăn mòn cốt thép đàn sắc kháng uốn của dầm cầu tác dụng của tải trọng

5.2.1. Tính toán sắc kháng uốn dầm bê ăn mòn cốt thép

5.2.2. Tính toán sắc kháng còn lại sau ăn mòn

5.3. Mô phỏng số đánh giá và so sánh kết quả giải tích dầm cầu BTCT

5.3.1. Mô hình hóa vật liệu bê tông và cốt thép

5.3.2. Mô hình hóa hình học

5.3.3. Các bước thiết lập tính toán

5.3.4. Kết quả phân tích bằng phần mềm số

5.3.5. Khảo sát ảnh hưởng của các tham số đến ứng xạ của dầm cầu bê ăn mòn

5.4. Kết luận

6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA NGHIÊN CỨU SINH

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu

Bê tông cốt thép là một trong những vật liệu xây dựng phổ biến nhất hiện nay, được sử dụng rộng rãi trong các công trình cầu đường. Tuy nhiên, ăn mòn cốt thép là một vấn đề nghiêm trọng ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ của các công trình này. Sức kháng uốn của cầu bê tông phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó có tình trạng của cốt thép bên trong. Khi cốt thép bị ăn mòn, khả năng chịu lực của cầu sẽ giảm sút, dẫn đến nguy cơ mất an toàn cho công trình. Nghiên cứu này nhằm phân tích ảnh hưởng của ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của cầu bê tông, từ đó đưa ra các biện pháp bảo vệ và khắc phục hiệu quả.

II. Tình hình ăn mòn cốt thép trong bê tông

Ăn mòn cốt thép trong bê tông thường xảy ra do sự xâm nhập của các ion như Cl- và CO2 vào trong bê tông. Các ion này gây ra quá trình ăn mòn hóa học, làm giảm khả năng liên kết giữa bê tông và cốt thép. Theo nghiên cứu của Vũ Ngọc Anh (2009), các yếu tố ảnh hưởng đến sức kháng của cầu bê tông bao gồm độ ẩm, nhiệt độ và nồng độ ion trong môi trường. Khi cốt thép bị ăn mòn, diện tích mặt cắt của cốt thép giảm, dẫn đến giảm sức kháng uốn của cầu. Việc đánh giá tình trạng ăn mòn cốt thép là rất cần thiết để đảm bảo an toàn cho các công trình cầu đường.

III. Phân tích sức kháng uốn của cầu bê tông

Sức kháng uốn của cầu bê tông được xác định dựa trên các yếu tố như kích thước, hình dạng và chất liệu của cầu. Khi cốt thép bị ăn mòn, khả năng chịu lực của cầu sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Nghiên cứu cho thấy rằng, khi tỷ lệ ăn mòn cốt thép tăng lên, sức kháng uốn của cầu giảm đáng kể. Các phương pháp phân tích như mô hình hóa và thí nghiệm thực tế đã được áp dụng để đánh giá chính xác mức độ ảnh hưởng của ăn mòn đến sức kháng uốn. Kết quả cho thấy rằng, việc bảo trì và kiểm tra định kỳ là rất quan trọng để phát hiện sớm tình trạng ăn mòn và có biện pháp khắc phục kịp thời.

IV. Các biện pháp bảo vệ cốt thép

Để giảm thiểu ảnh hưởng của ăn mòn cốt thép, các biện pháp bảo vệ như sử dụng bê tông có chất chống thấm, lớp phủ bảo vệ cốt thép và các loại vật liệu chống ăn mòn đã được nghiên cứu và áp dụng. Việc lựa chọn đúng loại bê tông và cốt thép có khả năng chống ăn mòn sẽ giúp tăng cường độ bền cho cầu bê tông. Ngoài ra, việc kiểm tra và bảo trì định kỳ cũng đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện sớm tình trạng ăn mòn và đảm bảo an toàn cho công trình. Các nghiên cứu cho thấy rằng, việc áp dụng các biện pháp này có thể làm giảm đáng kể tỷ lệ ăn mòn và kéo dài tuổi thọ của cầu bê tông.

V. Kết luận

Nghiên cứu về ảnh hưởng của ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn cầu bê tông cho thấy rằng, ăn mòn cốt thép là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến sự suy giảm sức kháng của cầu. Việc hiểu rõ các cơ chế ăn mòn và áp dụng các biện pháp bảo vệ hiệu quả là rất cần thiết để đảm bảo an toàn cho các công trình cầu đường. Các kết quả nghiên cứu không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn trong việc thiết kế và bảo trì cầu bê tông, góp phần nâng cao chất lượng công trình xây dựng.

Luận án tiến sĩ về ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép