Nghiên cứu giải pháp kiểm soát nhiệt và hạn chế nứt trong bê tông cường độ cao

• Tác giả: Hoàng Thị Tuyết
• Người hướng dẫn: PTS. Nguyễn Hữu Thuấn
• Trường học: Trường Đại học Giao thông Vận tải
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông
• Đề tài: Nghiên cứu ứng xử nhiệt và một số giải pháp kiểm soát nhiệt, hạn chế vết nứt trong bê tông cường độ cao tuổi sớm kết cấu cầu
• Loại tài liệu: Luận án Tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆU ỨNG NHIỆT CỦA BÊ TÔNG TUỔI SỚM KẾT CẤU CẦU VÀ CÁC GIẢI PHÁP ĐỂ KIỂM SOÁT NHIỆT VÀ HẠN CHẾ VẾT NỨT
• 1.1. Quá trình thủy hóa của xi măng Pooc lăng
• 1.2. Các phản ứng của quá trình thủy hóa
• 1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến tổng nhiệt thủy hóa và sự phát triển nhiệt thủy hóa
• 1.4. Các đặc tính của bê tông ở tuổi sớm. Các tính chất nhiệt của bê tông
• 1.5. Các tính chất cơ học của bê tông
• 1.6. Hiệu ứng nhiệt của bê tông ở tuổi sớm. Sự phát triển nhiệt/truyền nhiệt trong bê tông
• 1.7. Ứng suất nhiệt trong bê tông
• 1.8. Sự hình thành Ettringite muộn (DEF)
• 1.9. Sự phát triển cường độ
• 1.10. Các giải pháp vật liệu để kiểm soát nhiệt độ và hạn chế nứt nhiệt tuổi sớm
• 1.10.1. Tỷ lệ nước/xi măng
• 1.10.2. Phụ gia khoáng
• 1.10.3. Các giải pháp kết cấu và biện pháp thi công để kiểm soát nhiệt độ và hạn chế nứt nhiệt tuổi sớm
• 1.11. Tổng quan về nghiên cứu ứng xử nhiệt của bê tông ở tuổi sớm
• 1.12. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 1.13. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
• 1.14. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TRUYỀN NHIỆT VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘ VÀ ỨNG SUẤT TRONG KẾT CẤU BÊ TÔNG TUỔI SỚM
• 2.1. Cơ sở lý thuyết về dẫn nhiệt
• 2.2. Truyền nhiệt qua đối lưu
• 2.3. Tốc độ sinh nhiệt. Hàm độ tăng nhiệt độ đoạn nhiệt
• 2.4. Phương pháp sai phân hữu hạn tính toán phân bố nhiệt độ trong bê tông ở tuổi sớm
• 2.5. Ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn xây dựng mô hình tính toán ứng suất nhiệt
• 2.6. Ứng xử đàn nhớt của bê tông tuổi sớm dưới tải trọng nhiệt. Các mô hình số mô phỏng ứng xử nhiệt tuổi sớm của bê tông
• 2.7. So sánh các mô hình tính toán nhiệt và ứng suất nhiệt
• 2.8. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG NHIỆT VÀ CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG TRO BAY CƯỜNG ĐỘ CAO SỬ DỤNG TRONG CÔNG TRÌNH CẦU
• 3.1. Mục đích thí nghiệm
• 3.2. Thí nghiệm cường độ
• 3.3. Thành phần hỗn hợp CĐC thí nghiệm
• 3.4. Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén
• 3.5. Thí nghiệm đo cường độ chịu kéo khi bửa
• 3.6. Thí nghiệm đo nhiệt thủy hóa
• 3.7. Các phương pháp đo nhiệt thủy hóa
• 3.8. Thí nghiệm đo nhiệt thủy hóa theo phương pháp đoạn nhiệt
• 3.9. Kết quả thí nghiệm đo nhiệt thủy hóa
• 3.10. Xác định nhiệt lượng và tốc độ tỏa nhiệt của các hỗn hợp BTCĐC
• 3.11. Xác định mức độ thủy hóa và các tham số nhiệt thủy hóa
• 3.12. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH MỘT SỐ GIẢI PHÁP ĐỂ KIỂM SOÁT NHIỆT VÀ GIẢM THIỂU VẾT NỨT TRONG BÊ TÔNG KẾT CẤU CẦU Ở TUỔI SỚM
• 4.1. Giải pháp vật liệu
• 4.2. Các tham số về cường độ của bê tông
• 4.3. Các tham số về từ biến của bê tông
• 4.4. So sánh, đánh giá các hỗn hợp bê tông tro bay CĐC về phương diện nhiệt và khả năng nứt nhiệt
• 4.5. Các giải pháp khác
• 4.5.1. Thời gian hợp lý tháo dỡ ván khuôn
• 4.5.2. Sử dụng vật liệu cách nhiệt che chắn, bao phủ bê tông ở tuổi sớm
• 4.5.3. Các giải pháp/biện pháp khác
• 4.6. Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về giải pháp kiểm soát nhiệt trong bê tông cường độ cao

Bê tông cường độ cao là một trong những vật liệu xây dựng quan trọng trong ngành xây dựng hiện đại. Tuy nhiên, quá trình thủy hóa của xi măng Pooc-lăng trong bê tông cường độ cao tạo ra nhiệt độ cao, dẫn đến nguy cơ nứt trong kết cấu. Việc kiểm soát nhiệt độ trong bê tông là rất cần thiết để đảm bảo độ bền và tuổi thọ của công trình. Các giải pháp kiểm soát nhiệt bao gồm việc sử dụng các vật liệu phụ gia, điều chỉnh tỷ lệ nước/xi măng và áp dụng các biện pháp thi công hợp lý.

1.1. Tính chất và ứng dụng của bê tông cường độ cao

Bê tông cường độ cao có tính năng vượt trội về khả năng chịu lực và độ bền. Nó thường được sử dụng trong các công trình cầu, nhà cao tầng và các kết cấu chịu tải lớn. Đặc tính này giúp giảm thiểu khối lượng vật liệu và chi phí xây dựng.

1.2. Tác động của nhiệt độ đến bê tông cường độ cao

Nhiệt độ trong quá trình thủy hóa xi măng có thể gây ra ứng suất nhiệt, dẫn đến nứt trong bê tông. Sự chênh lệch nhiệt độ giữa lõi và bề mặt bê tông là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng này. Việc kiểm soát nhiệt độ là rất quan trọng để giảm thiểu rủi ro nứt.

II. Vấn đề nứt trong bê tông cường độ cao và thách thức kiểm soát nhiệt

Nứt trong bê tông cường độ cao là một vấn đề nghiêm trọng, đặc biệt trong giai đoạn đông cứng. Các yếu tố như tỷ lệ nước/xi măng, loại phụ gia và điều kiện môi trường đều ảnh hưởng đến khả năng nứt. Việc hiểu rõ các nguyên nhân gây nứt sẽ giúp tìm ra giải pháp hiệu quả hơn.

2.1. Nguyên nhân gây nứt trong bê tông cường độ cao

Nứt có thể xảy ra do nhiều nguyên nhân, bao gồm ứng suất nhiệt, co ngót và sự không đồng nhất trong cấu trúc bê tông. Các yếu tố này cần được xem xét kỹ lưỡng trong quá trình thiết kế và thi công.

2.2. Thách thức trong việc kiểm soát nhiệt độ

Việc kiểm soát nhiệt độ trong bê tông cường độ cao gặp nhiều thách thức, bao gồm việc lựa chọn vật liệu phù hợp và áp dụng các biện pháp thi công hiệu quả. Cần có các nghiên cứu sâu hơn để tìm ra các giải pháp tối ưu.

III. Phương pháp kiểm soát nhiệt và hạn chế nứt trong bê tông cường độ cao

Có nhiều phương pháp để kiểm soát nhiệt và hạn chế nứt trong bê tông cường độ cao. Các giải pháp này bao gồm việc sử dụng phụ gia khoáng, điều chỉnh tỷ lệ nước/xi măng và áp dụng các biện pháp thi công hợp lý. Mỗi phương pháp đều có ưu điểm và nhược điểm riêng.

3.1. Sử dụng phụ gia khoáng để kiểm soát nhiệt

Phụ gia khoáng như tro bay và xỉ lò cao có thể giúp giảm nhiệt thủy hóa và cải thiện tính chất cơ học của bê tông. Việc sử dụng các phụ gia này không chỉ giảm thiểu nứt mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

3.2. Điều chỉnh tỷ lệ nước xi măng

Tỷ lệ nước/xi măng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến nhiệt độ và khả năng nứt của bê tông. Việc giảm tỷ lệ này có thể giúp giảm nhiệt tỏa ra trong quá trình thủy hóa, từ đó hạn chế nứt.

3.3. Biện pháp thi công hợp lý

Áp dụng các biện pháp thi công như che chắn bê tông, sử dụng vật liệu cách nhiệt và điều chỉnh thời gian tháo dỡ ván khuôn có thể giúp kiểm soát nhiệt độ hiệu quả hơn, từ đó giảm thiểu rủi ro nứt.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu về bê tông cường độ cao

Nghiên cứu về ứng xử nhiệt và các giải pháp kiểm soát nhiệt trong bê tông cường độ cao đã cho thấy nhiều kết quả khả quan. Các thí nghiệm thực tế đã chỉ ra rằng việc sử dụng tro bay và xỉ lò cao có thể giảm nhiệt thủy hóa và cải thiện cường độ bê tông.

4.1. Kết quả thí nghiệm về nhiệt thủy hóa

Các thí nghiệm cho thấy rằng nhiệt độ đoạn nhiệt của bê tông cường độ cao có thể giảm đáng kể khi sử dụng phụ gia khoáng. Điều này chứng tỏ hiệu quả của các giải pháp kiểm soát nhiệt.

4.2. Đánh giá cường độ bê tông sau khi áp dụng giải pháp

Cường độ bê tông được cải thiện rõ rệt khi áp dụng các giải pháp kiểm soát nhiệt. Các kết quả này cho thấy rằng việc nghiên cứu và áp dụng các giải pháp này là cần thiết để đảm bảo chất lượng công trình.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu về bê tông cường độ cao

Nghiên cứu về kiểm soát nhiệt và hạn chế nứt trong bê tông cường độ cao là một lĩnh vực quan trọng và cần thiết. Các giải pháp hiện tại đã cho thấy hiệu quả, nhưng vẫn cần tiếp tục nghiên cứu để phát triển các phương pháp mới và cải tiến hơn nữa.

5.1. Tóm tắt các giải pháp đã được đề xuất

Các giải pháp kiểm soát nhiệt bao gồm sử dụng phụ gia khoáng, điều chỉnh tỷ lệ nước/xi măng và áp dụng biện pháp thi công hợp lý. Những giải pháp này đã được chứng minh là hiệu quả trong việc hạn chế nứt.

5.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Cần tiếp tục nghiên cứu để phát triển các vật liệu mới và cải tiến các phương pháp kiểm soát nhiệt. Điều này sẽ giúp nâng cao chất lượng bê tông cường độ cao và đảm bảo an toàn cho các công trình xây dựng.