I. Tổng quan nghiên cứu
Nghiên cứu tập trung vào ảnh hưởng tương tác giữa cường độ bê tông và chiều dài dán FRP đến ứng xử bám dính trượt giữa tấm FRP và bê tông. Cường độ bê tông được thay đổi từ 30, 45 đến 90 MPa, trong khi chiều dài dán FRP được điều chỉnh ở các mức 200, 250 và 300 mm. Hai loại tấm FRP được sử dụng là CFRP (Carbon Fibre Reinforced Polymers) và GFRP (Glass Fibre Reinforced Polymers). Nghiên cứu nhằm xác định các yếu tố ảnh hưởng đến mô hình bám dính trượt, bao gồm cường độ bê tông, độ cứng FRP, cường độ chịu kéo của keo, và chiều dài dán.
1.1. Vật liệu FRP
FRP là vật liệu composite gồm hai thành phần chính: chất nền polymer và sợi gia cường. Chất nền có vai trò liên kết các sợi, phân phối lực đồng đều và bảo vệ sợi khỏi tác động môi trường. Sợi là thành phần chịu lực chính, chiếm 60-70% khối lượng FRP. Các loại sợi phổ biến gồm sợi thủy tinh, sợi carbon, và sợi aramid. Sợi thủy tinh có tính cách điện và cách nhiệt tốt nhưng dễ bị xâm thực trong môi trường kiềm. Sợi carbon có cường độ kéo cao và độ bền tốt, thường được sử dụng trong các ứng dụng kết cấu.
1.2. Ứng xử bám dính trượt
Ứng xử bám dính trượt giữa FRP và bê tông phụ thuộc vào nhiều yếu tố như cường độ bê tông, chiều dài dán FRP, và độ cứng FRP. Nghiên cứu chỉ ra rằng cường độ bê tông càng cao thì khả năng bám dính càng tốt. Chiều dài dán FRP cũng ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả bám dính, với chiều dài tối ưu giúp phân bố ứng suất đồng đều và tránh hiện tượng bong tách.
II. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm để khảo sát ảnh hưởng tương tác giữa cường độ bê tông và chiều dài dán FRP. 18 mẫu thí nghiệm được chuẩn bị với cường độ bê tông thay đổi từ 30, 45 đến 90 MPa và chiều dài dán FRP ở các mức 200, 250 và 300 mm. Các mẫu được gia tải để đo lường ứng xử bám dính trượt và xác định các thông số như ứng suất bám dính, độ trượt, và kiểu phá hoại.
2.1. Thiết kế thí nghiệm
Các mẫu thí nghiệm được đúc từ bê tông với cường độ chịu nén khác nhau. Tấm FRP được dán lên bề mặt bê tông với chiều dài dán thay đổi. Quá trình gia tải được thực hiện để đo lường biến dạng và ứng suất bám dính. Các kết quả được ghi lại và phân tích để xác định mối quan hệ giữa cường độ bê tông, chiều dài dán FRP, và ứng xử bám dính trượt.
2.2. Phân tích kết quả
Kết quả thí nghiệm cho thấy cường độ bê tông ảnh hưởng rõ rệt đến ứng xử bám dính trượt. Chiều dài dán FRP cũng đóng vai trò quan trọng trong việc phân bố ứng suất và ngăn ngừa hiện tượng bong tách. Các mô hình toán học được đề xuất để mô tả mối quan hệ giữa ứng suất bám dính và độ trượt, đồng thời kiểm chứng tính chính xác của các công thức tính chiều dài dán hiệu quả.
III. Kết quả và ứng dụng
Nghiên cứu đã đề xuất các công thức tính chiều dài dán hiệu quả và mô hình bám dính trượt dựa trên kết quả thí nghiệm. Các công thức này được kiểm chứng với các mô hình hiện có và cho thấy độ chính xác cao. Cường độ bê tông và chiều dài dán FRP được xác định là hai yếu tố chính ảnh hưởng đến ứng xử bám dính trượt. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc thiết kế và gia cường kết cấu bê tông bằng FRP.
3.1. Công thức chiều dài dán hiệu quả
Công thức tính chiều dài dán hiệu quả được đề xuất dựa trên các tham số như cường độ bê tông, độ cứng FRP, và cường độ chịu kéo của keo. Công thức này được kiểm chứng với các kết quả thực nghiệm và cho thấy độ chính xác cao, giúp tối ưu hóa hiệu quả gia cường kết cấu.
3.2. Mô hình bám dính trượt
Mô hình bám dính trượt được xây dựng dựa trên kết quả thí nghiệm và các nghiên cứu hiện có. Mô hình này mô tả mối quan hệ giữa ứng suất bám dính và độ trượt, đồng thời xem xét ảnh hưởng của cường độ bê tông và chiều dài dán FRP. Mô hình được kiểm chứng với các dữ liệu thực nghiệm và cho thấy tính hợp lý cao.
