Luận án tiến sĩ về ứng xử của cấu kiện bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu xỉ thép

Luận án tiến sĩ nghiên cứu nghiên cứu ứng xử của cấu kiện bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu xỉ thép, phát triển phương pháp mới, đánh giá hiệu quả ứng dụng trong lĩnh vực tại Việt

Chuyên ngành

Cơ Kỹ Thuật

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

luận án tiến sĩ

2021

161
3
0

Phí lưu trữ

45 Point

Mục lục chi tiết

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

SUMMARY

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Nghiên cứu các chỉ tiêu cơ lý của xỉ thép và thiết kế thành phần bê tông dùng cốt liệu xỉ thép

1.1.1. Thành phần hóa học và các chỉ tiêu cơ lý của xỉ thép. Thành phần hóa học

1.1.2. Thiết kế thành phần bê tông

1.1.2.1. Phương pháp thiết kế thành phần bê tông
1.1.2.2. Các yêu cầu thiết kế
1.1.2.3. Vật liệu chế tạo bê tông xỉ thép
1.1.2.4. Lựa chọn thành phần thành phần bê tông thường sử dụng xỉ thép thay thế cốt liệu lớn
1.1.2.5. Lựa chọn thành phần cơ bản
1.1.2.6. Lập ba thành phần định hướng
1.1.2.7. Kiểm tra bằng thực nghiệm
1.1.2.7.1. Kiểm tra độ sụt
1.1.2.7.2. Kiểm tra cường độ chịu nén
1.1.2.8. Đề xuất hiệu chỉnh cấp phối và kiểm chứng

1.1.3. Kết luận Chương 2

2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA BÊ TÔNG XỈ THÉP

2.1. Thiết kế thí nghiệm

2.1.1. Thành phần hỗn hợp bê tông

2.1.2. Chế tạo mẫu thử

2.1.2.1. Mẫu thí nghiệm cường độ chịu nén
2.1.2.2. Mẫu thí nghiệm Module đàn hồi và hệ số Poisson
2.1.2.3. Mẫu thí nghiệm cường độ kéo khi ép chẻ
2.1.2.4. Mẫu dầm bê tông xỉ thép

2.2. Ứng xử nén của bê tông xỉ thép

2.2.1. Cường độ chịu nén

2.2.2. Phân tích dạng phá hoại khi nén

2.2.3. Khảo sát sự phát triển cường độ chịu nén của BTXT theo thời gian

2.2.4. Thiết lập mối quan hệ giữa cường độ chịu nén của BTXT và thời gian

2.2.5. Ứng suất nén và biến dạng

2.2.5.1. Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng
2.2.5.2. Module đàn hồi và hệ số Poisson
2.2.5.3. Ảnh hưởng của kích thước và hình dạng của mẫu thử đến cường độ chịu nén
2.2.5.4. Lý thuyết Bažant
2.2.5.5. Thiết lập hệ số chuyển đổi cường độ
2.2.5.6. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước trên xi măng đến cường độ bê tông

2.3. Ứng xử kéo của bê tông xỉ thép

2.3.1. Cường độ chịu kéo trực tiếp và gián tiếp của bê tông

2.3.2. Cường độ chịu kéo khi ép chẻ

2.3.2.1. Ảnh hưởng của kích thước và hình dạng mẫu thử đến cường độ kéo của BTXT khi bị ép chẻ
2.3.2.2. Thiết lập hệ số chuyển đổi

2.3.3. Cường độ kéo khi uốn

2.4. Kết luận Chương 3

3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ UỐN CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP SỬ DỤNG CỐT LIỆU XỈ THÉP

3.1. Cơ sở lý thuyết về ứng xử uốn của dầm bê tông cốt thép theo ACI 318-14

3.2. Thiết kế thí nghiệm

3.2.1. Lựa chọn cấu tạo dầm và bố trí thí nghiệm

3.2.2. Phân tích trạng thái làm việc của dầm BTCTXT theo ACI 318-14

3.3. Kết quả thí nghiệm

3.3.1. Ứng xử uốn của dầm bê tông cốt thép dùng cốt liệu lớn là xỉ thép

3.3.2. Sự phát triển vết nứt trong các dầm BTCTXT

3.3.3. Mối quan hệ giữa độ cong, độ võng và biến dạng uốn

3.3.4. Tính toán mô men kháng uốn và sức kháng cắt của dầm thí nghiệm

3.3.4.1. Mô men kháng uốn
3.3.4.2. Sức kháng cắt của dầm

3.4. Kết luận Chương 4

4. CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG SỐ ỨNG XỬ BÊ TÔNG XỈ THÉP

4.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp DEM

4.2. Mô hình ứng xử DEM cho bê tông xỉ thép

4.2.1. Giả thuyết của phương pháp

4.2.2. Điều kiện tương tác

4.2.3. Luật tương tác cục bộ

4.2.3.1. Lực tương tác pháp tuyến
4.2.3.2. Lực tương tác tiếp tuyến
4.2.3.3. Tiêu chuẩn phá hủy
4.2.3.4. Luật chuyển tiếp mô men

4.3. Xây dựng mẫu thí nghiệm số

4.3.1. Thông số đầu vào của mô hình

4.4. Mô phỏng số

4.4.1. Thí nghiệm nén dọc trục

4.4.2. Thí nghiệm kéo dọc trục

4.5. Kết quả mô phỏng số

4.5.1. Kết quả thí nghiệm nén dọc trục

4.5.2. Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng dọc trục

4.5.3. Sự phát triển vết nứt

4.5.4. Kết quả thí nghiệm kéo

4.6. Kết luận Chương 5

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

5.1. Kết luận và đánh giá kết quả

5.2. Danh mục công bố khoa học

5.3. Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Ứng xử bê tông cốt thép với cốt liệu xỉ thép Tổng quan nghiên cứu

Luận án tập trung vào nghiên cứu ứng xử của cấu kiện bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu xỉ thép. Cốt liệu xỉ thép, được tái chế từ quá trình luyện thép điện hồ quang, được đánh giá về tiềm năng ứng dụng rộng rãi. Nghiên cứu này khảo sát khả năng sử dụng xỉ thép như cốt liệu lớn trong bê tông xi măng. Mục tiêu chính là hiểu rõ hơn về tính chất cơ lý của bê tông và cấu kiện kết cấu bê tông cốt thép khi sử dụng loại cốt liệu này. Một mô hình ứng xử dựa trên phương pháp phần tử rời rạc được xây dựng để mô phỏng và dự đoán hiệu quả ứng xử của bê tông xỉ thép. Đây là một hướng nghiên cứu quan trọng góp phần vào việc phát triển vật liệu xây dựng bền vững và tiết kiệm tài nguyên.

1.1. Khả năng ứng dụng của xỉ thép

Luận án đề cập đến khả năng tái chế và ứng dụng xỉ thép rộng rãi trong và ngoài nước. Xỉ thép được xem là nguồn tài nguyên phụ phẩm cần được tận dụng hiệu quả. Việc sử dụng xỉ thép như cốt liệu thay thế trong bê tông mang lại lợi ích kinh tế và môi trường. Nghiên cứu tổng quan cho thấy nhiều nghiên cứu đã được thực hiện trên thế giới về ứng dụng của xỉ thép trong sản xuất bê tông. Tuy nhiên, việc nghiên cứu ứng xử của bê tông cốt thép với cốt liệu xỉ thép ở quy mô cấu kiện vẫn còn hạn chế, đặc biệt là ở Việt Nam. Luận án bổ sung vào kho tàng kiến thức về ứng dụng xỉ thép trong xây dựng, cụ thể là về vật liệu xây dựng bền vững. Nghiên cứu này đóng góp vào việc phát triển bê tông xanh, giảm thiểu tác động môi trường của ngành xây dựng.

1.2. Phương pháp nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa nghiên cứu thực nghiệm và mô phỏng số. Phần thực nghiệm tập trung vào việc xác định tính chất cơ lý của bê tông xỉ thép, bao gồm độ bền nén, độ bền kéo, module đàn hồi, và hệ số Poisson. Thí nghiệm được tiến hành trên các mẫu bê tông có kích thước khác nhau để đánh giá ảnh hưởng của kích thước mẫu đến kết quả. Phần mô phỏng số sử dụng phương pháp phần tử rời rạc (DEM) để mô phỏng ứng xử của bê tông xỉ thép dưới tác động tải trọng. Kết quả mô phỏng được so sánh với kết quả thực nghiệm để kiểm chứng độ chính xác của mô hình. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào bê tông cốt thép với cốt liệu xỉ thép có kích thước lớn, cụ thể là dầm bê tông cốt thép với kích thước 200x300x3300mm. An toàn kết cấu bê tông cốt thép là yếu tố được quan tâm trong quá trình nghiên cứu.

II. Phân tích tính chất vật liệu và thiết kế phối liệu bê tông

Chương này tập trung vào tính chất hóa họctính chất cơ lý của xỉ thép. Thành phần hóa học của xỉ thép được phân tích chi tiết. Các thí nghiệm được thực hiện để xác định các chỉ tiêu cơ lý quan trọng của xỉ thép, như cường độ, độ bền, và khả năng chịu lực. Dựa trên kết quả thí nghiệm, phương pháp thiết kế phối liệu bê tông được đề xuất, đảm bảo đạt được các yêu cầu về cường độ và độ bền của bê tông. Việc lựa chọn thành phần bê tông tối ưu được nghiên cứu kỹ lưỡng, nhằm tối đa hóa hiệu quả sử dụng xỉ thép làm cốt liệu lớn và đảm bảo độ tin cậy kết cấu bê tông cốt thép. So sánh cốt liệu cũng được thực hiện để đánh giá hiệu quả của việc sử dụng xỉ thép so với các loại cốt liệu truyền thống.

2.1. Phân tích thành phần hóa học và tính chất cơ lý của xỉ thép

Nghiên cứu này tiến hành phân tích kỹ lưỡng thành phần hóa học của xỉ thép thu thập từ các nhà máy thép ở khu công nghiệp Phú Mỹ. Tính chất cơ lý của xỉ thép, bao gồm cường độ, độ bền, hình dạng, kích thước và độ cứng, được xác định thông qua các thí nghiệm tiêu chuẩn. Kết quả phân tích cho thấy xỉ thép có những đặc điểm phù hợp để sử dụng làm cốt liệu lớn trong bê tông. So sánh cốt liệu giữa xỉ thép và các loại cốt liệu truyền thống được thực hiện để đánh giá hiệu quả sử dụng xỉ thép. Nghiên cứu tập trung vào việc đảm bảo vật liệu xây dựng bền vững được sử dụng trong quá trình chế tạo bê tông. Tiêu chuẩn bê tông cốt thép được tuân thủ nghiêm ngặt trong quá trình nghiên cứu.

2.2. Thiết kế phối liệu bê tông và kiểm tra thực nghiệm

Dựa trên phân tích tính chất cơ lý của xỉ thép, luận án đề xuất phương pháp thiết kế phối liệu bê tông sử dụng xỉ thép như cốt liệu lớn. Một số phối liệu bê tông khác nhau được thiết kế, với tỷ lệ xỉ thép thay đổi. Độ sụt, cường độ chịu nén của các phối liệu này được kiểm tra thực nghiệm. Kết quả kiểm tra giúp lựa chọn phối liệu tối ưu, đảm bảo đạt được các yêu cầu về cường độ và độ bền của bê tông. Việc kiểm tra này giúp xác định tỷ lệ tối ưu giữa cốt liệu xỉ thép và các thành phần khác trong bê tông, nhằm tối ưu hóa hiệu quả sử dụng xỉ thép và đảm bảo chất lượng bê tông. Phân tích yếu tố hữu hạn có thể được sử dụng trong tương lai để tối ưu hóa quá trình thiết kế phối liệu.

III. Nghiên cứu ứng xử cơ học của bê tông xỉ thép

Phần này trình bày kết quả nghiên cứu thực nghiệm về ứng xử nénứng xử kéo của bê tông xỉ thép. Các thí nghiệm được thiết kế để xác định mối quan hệ giữa ứng suấtbiến dạng, module đàn hồi, và hệ số Poisson. Dạng phá hoại của bê tông xỉ thép dưới tác động nén được phân tích. Ảnh hưởng của kích thước mẫu, hình dạng mẫu, và tỷ lệ nước/xi măng đến cường độ chịu nén được nghiên cứu. Kết quả cho thấy xỉ thép ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của bê tông, cụ thể là cường độ, độ bền, và khả năng chịu lực. Đánh giá hiệu quả cốt liệu cho thấy xỉ thép là một lựa chọn khả thi cho vật liệu xây dựng bền vững.

3.1. Ứng xử nén của bê tông xỉ thép

Kết quả thí nghiệm nén cho thấy mối quan hệ giữa ứng suấtbiến dạng của bê tông xỉ thép. Module đàn hồihệ số Poisson được xác định. Dạng phá hoại đặc trưng của bê tông xỉ thép dưới tải trọng nén được quan sát và phân tích. Ảnh hưởng của kích thước và hình dạng mẫu thử đến cường độ chịu nén được nghiên cứu dựa trên lý thuyết Bažant. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước trên xi măng đến cường độ bê tông cũng được xem xét. Kết quả cung cấp thông tin quan trọng về tính chất cơ lý của bê tông xỉ thép dưới tác động nén, góp phần vào việc thiết kế và thi công kết cấu bê tông an toàn và hiệu quả.

3.2. Ứng xử kéo của bê tông xỉ thép

Nghiên cứu ứng xử kéo của bê tông xỉ thép tập trung vào việc xác định cường độ chịu kéo trực tiếpcường độ chịu kéo gián tiếp (ép chẻ và uốn). Ảnh hưởng của kích thước và hình dạng mẫu thử đến cường độ chịu kéo được phân tích. Kết quả thí nghiệm giúp hiểu rõ hơn về hành vi của bê tông xỉ thép dưới tác động kéo, bổ sung thông tin cần thiết cho việc đánh giá và thiết kế kết cấu bê tông. Việc nghiên cứu ứng xử kéo là phần bổ sung quan trọng cho việc đánh giá toàn diện tính chất cơ lý của bê tông xỉ thép. Kết quả nghiên cứu giúp tối ưu hóa thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép sử dụng loại cốt liệu này.

IV. Nghiên cứu ứng xử uốn của dầm bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu xỉ thép

Phần này tập trung vào nghiên cứu ứng xử uốn của dầm bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu xỉ thép. Thí nghiệm uốn được thực hiện trên các dầm có kích thước tiêu chuẩn. Kết quả thí nghiệm được phân tích dựa trên lý thuyết tính toán bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn ACI 318-14. Sự phát triển vết nứt, độ cong, độ võng, và biến dạng uốn của dầm được theo dõi và phân tích. Mô men kháng uốnsức kháng cắt của dầm được tính toán. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm quan trọng cho việc đánh giá khả năng chịu lực và độ bền của dầm bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu xỉ thép.

4.1. Thiết kế thí nghiệm và phân tích kết quả

Các dầm bê tông cốt thép được chế tạo với cốt liệu xỉ thép có kích thước lớn (200x300x3300mm). Thiết kế thí nghiệm tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế. Phân tích kết quả thí nghiệm tập trung vào việc đánh giá ứng xử uốn của dầm, bao gồm sự phát triển vết nứt, độ võng, độ cong, và biến dạng uốn. Mô men kháng uốnsức kháng cắt của dầm được tính toán và so sánh với kết quả lý thuyết. Kết quả thí nghiệm cung cấp thông tin thiết yếu cho việc đánh giá khả năng chịu lực và độ bền của dầm bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu xỉ thép, góp phần đảm bảo an toàn kết cấu bê tông cốt thép.

4.2. So sánh với lý thuyết và đánh giá hiệu quả

Kết quả thí nghiệm được so sánh với kết quả tính toán lý thuyết theo tiêu chuẩn ACI 318-14. Sự phù hợp giữa kết quả thực nghiệm và lý thuyết được đánh giá. Hiệu quả sử dụng cốt liệu xỉ thép trong dầm bê tông cốt thép được đánh giá dựa trên các chỉ tiêu cơ lý và hành vi uốn của dầm. Đánh giá độ tin cậy kết cấu bê tông cốt thép được thực hiện dựa trên kết quả nghiên cứu. Nghiên cứu này đóng góp vào việc hoàn thiện lý thuyết tính toán và thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu thay thế, cụ thể là cốt liệu xỉ thép. Ứng dụng công nghệ mới trong xây dựng được thể hiện rõ nét trong nghiên cứu này.

V. Mô phỏng số ứng xử bê tông xỉ thép bằng phương pháp phần tử rời rạc DEM

Chương này trình bày việc xây dựng và hiệu chỉnh mô hình ứng xử cho bê tông xỉ thép sử dụng phương pháp phần tử rời rạc (DEM). Mô hình số được xây dựng dựa trên các giả thuyết và luật tương tác giữa các phần tử. Mô hình được sử dụng để mô phỏng ứng xử nénứng xử kéo của bê tông xỉ thép. Kết quả mô phỏng được so sánh với kết quả thực nghiệm để kiểm chứng độ chính xác của mô hình. Phân tích kết quả mô phỏng tập trung vào mối quan hệ giữa ứng suấtbiến dạng, cũng như sự phát triển vết nứt bên trong mẫu vật liệu.

5.1. Xây dựng và hiệu chỉnh mô hình DEM

Mô hình phương pháp phần tử rời rạc (DEM) được xây dựng để mô phỏng ứng xử của bê tông xỉ thép. Các thông số đầu vào của mô hình, bao gồm tính chất vật liệu, được lấy từ kết quả thực nghiệm. Luật tương tác cục bộ giữa các phần tử được định nghĩa dựa trên các tiêu chuẩn cơ lý. Mô hình được hiệu chỉnh để đảm bảo phù hợp với kết quả thực nghiệm. Việc sử dụng phương pháp phần tử rời rạc cho phép mô phỏng chính xác hơn hành vi của bê tông ở cấp độ vi mô, giúp hiểu rõ hơn về cơ chế phá hoại của bê tông xỉ thép.

5.2. Mô phỏng và so sánh với kết quả thực nghiệm

Mô hình DEM được sử dụng để mô phỏng ứng xử nénứng xử kéo của bê tông xỉ thép. Kết quả mô phỏng, bao gồm mối quan hệ giữa ứng suấtbiến dạng, và sự phát triển vết nứt, được so sánh với kết quả thực nghiệm. Độ chính xác của mô hình được đánh giá dựa trên mức độ phù hợp giữa kết quả mô phỏng và kết quả thực nghiệm. Mô hình DEM cung cấp công cụ hữu ích cho việc dự đoán ứng xử của bê tông xỉ thép trong các điều kiện tải trọng khác nhau, góp phần vào việc thiết kế và ứng dụng hiệu quả loại bê tông này trong thực tế. Nghiên cứu này thể hiện sự ứng dụng công nghệ bê tông hiện đại trong việc cải tiến vật liệu xây dựng.

Tóm tắt và mô tả trên trang này được tạo với sự hỗ trợ của AI. Nếu bạn thấy nội dung không chính xác hoặc có vấn đề, vui lòng Báo lỗi nội dung.

25/01/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Thép được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, xây dựng, sản xuất chế tạo máy móc thiết bị, hàng gia dụng, y học, an ninh quốc phòng,… Sản lượng thép đã tăng trưởng rất nhanh, đặc biệt trong nửa sau của thế kỷ 20. Quá trình phát triển của ngành công nghiệp luyện kim Việt Nam có thể chia làm 3 giai đoạn [1]: - Giai đoạn trước năm 1996: Ở giai đoạn này nền kinh tế cả nước nói chung, ngành luyện kim nói riêng gặp rất nhiều khó khăn, kinh tế đất nước lâm vào khủng hoảng, sản xuất kinh doanh theo kế hoạch hóa tập trung, bao cấp, qui mô nền kinh tế còn rất nhỏ, nên ngành luyện kim không phát triển được và chỉ duy trì mức sản lượng khoảng 100 nghìn tấn/năm. Sau năm 1987, ngành thép bắt đầu có tăng trưởng, sản lượng thép trong nước vượt mức trên 100 nghìn tấn/năm. - Giai đoạn 1996 – 2006: Ngành thép có mức độ tăng trưởng khá cao, đổi mới và đầu tư chiều sâu, có nhiều cơ sở liên doanh.

Đây là giai đoạn có tốc độ tăng trưởng cao nhất với nhiều thành phần kinh tế tham gia đầu tư sản xuất và gia công thép ở trong nước rất đa dạng. Trong giai đoạn này có nhiều cơ sở cán thép công suất trên 100 nghìn tấn/năm đi vào hoạt động. Đến năm 2006, sản lượng phôi thép trong cả nước đã đạt trên 1.8 triệu tấn phôi/năm, sản lượng thép xây dựng đạt xấp xỉ 3. - Giai đoạn 2007 đến nay: Từ tháng 1/2007, Việt Nam gia nhập Tổ chức Thương mại thế giới (WTO), sản lượng thép có sự tăng trưởng cao, nhiều nhà đầu tư trong nước, nước ngoài đã đầu tư với quy mô công suất lớn, vốn đầu tư tăng cao, chủ yếu tập trung vào luyện kim đen, sản xuất thép xây dựng.

Song song với sự phát triển của ngành thép thì lượng xỉ thép, một sản phẩm phụ trong quá trình luyện thép, được tạo ra ngày càng nhiều. Riêng ở khu vực phía Nam (tập trung chủ yếu ở tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu) khối lượng xỉ thép do các nhà máy thép sản xuất thải ra ước tính khoảng 0,3 - 0,5 triệu tấn/năm. Nếu không có giải pháp tái -1- luan an sử dụng nguồn xỉ thép này thì việc bảo quản sẽ tốn rất nhiều chi phí và lãng phí quỹ đất để lưu trữ. Lý do chọn đề tài Trên thế giới, xỉ thép đã được nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực như nông nghiệp, xây dựng, làm phân bón,.

Một trong những ứng dụng khả thi nhất của xỉ thép đó là khả năng thay thế cốt liệu đá dăm truyền thống, làm cốt liệu cho bê tông xi măng. Ngoài ra, xỉ thép cũng thể hiện một số tính chất vượt trội như: hạt xỉ thép hình khối, độ rỗng lớn, nhiều góc cạnh, bề mặt thô ráp giúp các hạt có thể chèn móc vào nhau, ổn định cao nếu được đầm chặt; hàm lượng tạp chất hữu cơ, hàm lượng hạt thoi dẹt, độ mài mòn Los-Angeles, độ nén dập trong xi lanh, …phù hợp trong việc sử dụng làm cốt liệu cho bê tông xi măng (BTXM). Các nghiên cứu ở Việt Nam trong việc sử dụng xỉ thép trong nước làm cốt liệu cho BTXM bước đầu cũng cho thấy bê tông xỉ thép có cường độ vượt trội hơn so với BTXM dùng cốt liệu đá dăm Vì vậy, đề tài luận án “Nghiên cứu ứng xử của cấu kiện bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu lớn là xỉ thép” nhằm nghiên cứu các tính chất cơ lý của xỉ thép, đề xuất hiệu chỉnh phương pháp thiết kế cấp phối bê tông xỉ thép (BTXT), từ đó nghiên cứu một số ứng xử cơ học của bê tông xỉ thép và cấu kiện bê tông xỉ thép. Bên cạnh đó, luận án xây dựng mô hình số để mô phỏng ứng xử của bê tông xỉ thép giúp dự đoán cường độ nén và kéo của bê tông xỉ thép.

Kết quả nghiên cứu làm phong thú thêm nguồn vật liệu xây dựng, đặc biệt là giải quyết được bài toán khan hiếm vật liệu trong xây dựng như hiện nay. Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan trong và ngoài nước về việc sử dụng xỉ thép làm cốt liệu lớn cho bê tông xi măng; - Nghiên cứu các chỉ tiêu cơ lý của xỉ thép đã qua tái chế và thiết kế thành phần bê tông dùng cốt liệu lớn là xỉ thép - Nghiên cứu một số ứng xử cơ học của bê tông xỉ thép (bao gồm ứng xử nén và ứng xử uốn) - Nghiên cứu ứng xử uốn của dầm bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu lớn là xỉ thép -2- luan an - Hiệu chỉnh mô hình ứng xử sử dụng phương pháp phần tử rời rạc để mô phỏng số ứng xử kéo và nén của bê tông xỉ thép nhằm tạo tiền đề cho việc mô phỏng dự đoán được ứng xử của các cấu kiện kết cấu sử dụng bê tông xỉ thép. Phạm vi nghiên cứu Việc sử dụng xỉ thép tái chế sẽ không có hiệu quả kinh tế nếu như khoảng cách vận chuyển lớn nên đề tài chỉ giới hạn sử dụng nguồn xỉ thép đã qua tái chế bởi công ty TNHH Vật liệu xanh để ứng dụng làm cốt liệu lớn cho bê tông xi măng và cấu kiện bê tông xi măng 4. Hướng tiếp cận và phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thống kê, tổng hợp: thu thập, phân tích các nghiên cứu về sử dụng xỉ thép trong xây dựng trên thế giới; - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành trên các mẫu thử ở trong phòng thí nghiệm theo các tiêu chuẩn hiện hành đối với cốt liệu truyền thống và bê tông sử dụng cốt liệu truyền thống; Kết quả thí nghiệm được xử lý thống kê và quy hoạch thực nghiệm nhằm đảm bảo độ tin cậy cần thiết - Phương pháp số: Dùng phương pháp phần tử rời rạc cổ điển được đề xuất bởi Cundall & Strack [2], với các thông số vật liệu đầu vào được lấy từ kết quả thực nghiệm ở chương 3, các thông số của mô hình được hiệu chỉnh lại dựa vào kết quả thực nghiệm.

- Phương pháp phân tích, so sánh: Phân tích, so sánh các kết quả có được từ lý thuyết, thực nghiệm và mô phỏng bằng phương pháp số để đánh giá khả năng bền vững và ứng dụng của bê tông sử dụng cốt liệu xỉ thép cho các công trình xây dựng. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu  Ý nghĩa khoa học của đề tài: - Đề xuất hiệu chỉnh phương pháp thiết kế cấp phối bê tông xỉ thép. Các kết quả nghiên cứu thực nghiệm, cho thấy xỉ thép có các tính chất cơ lý đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của đá dăm dùng làm BTXM, nên hoàn toàn có thể sử dụng -3- luan an để thay thế cốt liệu lớn cho BTXM thỏa mãn các tiêu chuẩn kỹ thuật và đảm bảo tính kinh tế; - Làm rõ các ứng xử cơ học của bê tông xỉ thép; - Chứng minh được BTCTXT có ứng xử tương đồng với bê tông truyền thống, do đó trong trường hợp các tiêu chuẩn kỹ thuật của BTXT chưa được ban hành thì có thể vận dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật của bê tông đá truyền thông; - Mô phỏng được ứng xử nén và kéo trực tiếp của bê tông xỉ thép bằng phương pháp phần tử rời rạc, giúp dự đoán được cường độ nén và kéo của BTXT  Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: - Kết quả nghiên cứu cho thấy việc tận dụng xỉ thép làm cốt liệu lớn cho BTXM là khả thi, góp phần làm phong phú thêm nguồn vật liệu xây dựng, tiết kiệm chi phí trong việc xử lý xỉ thép, giảm ô nhiễm môi trường - Các kết quả nghiên cứu cho phép xác định các đặc trưng của bê tông xỉ thép có thể sử dụng phục vụ công tác thiết kế cấu kiện, kết cấu sử dụng bê tông xỉ thép. Cấu trúc của Luận án Cấu trúc luận án gồm 6 chương: - Chương 1: Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu - Chương 2: Nghiên cứu các chỉ tiêu cơ lý của xỉ thép và thiết kế thành phần bê tông dùng cốt liệu lớn là xỉ thép - Chương 3: Nghiên cứu ứng xử cơ học của bê tông xỉ thép - Chương 4:Nghiên cứu ứng xử uốn của dầm bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu lớn là xỉ thép - Chương 5: Mô phỏng số ứng xử bê tông xỉ thép - Chương 6: Kết luận và kiến nghị hướng nghiên cứu tiếp theo -4- luan an TỔNG QUAN VỀ LINH VỰC NGHIÊN CỨU Các vấn đề chung 1.

Công nghệ sản xuất thép Thép được sản xuất theo hai công nghệ chính là công nghệ lò cao (BOF) và công nghệ lò điện hồ quang-đúc liên tục (EAF). Do điều kiện thiếu gang lỏng nên ngành thép Việt Nam sử dụng chủ yếu là công nghệ EAF. Các lò điện sản xuất thép của Việt Nam hiện có công suất nhỏ, trừ nhà máy Thép Phú Mỹ được trang bị lò điện hồ quang DANARC 70 tấn/mẻ mới được đưa vào vận hành. Các lò điện này đã áp dụng một số tiến bộ kỹ thuật như phun ôxy và than vào tạo xỉ bọt, dùng biến thế siêu cao công suất, sử dụng các loại vật liệu chịu lửa siêu bền, ra thép đáy lệch tâm….

Theo đó, cứ mỗi tấn phôi thép được sản xuất sẽ phát sinh xỉ lò khoảng 110- 150 kg, chiếm từ 11%-15% khối lượng sản phẩm phôi [3] Tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu được xem là trung tâm công nghiệp luyện thép của cả nước, với nhiều dự án nhà máy luyện thép đã và đang hoạt động, nhiều dự án đang thực hiện thủ tục xin phép chuẩn bị đầu tư và sẽ hình thành trong tương lai. Toàn tỉnh có 18 dự án đã được cấp phép với tổng vốn đầu tư đăng ký hơn 3.7 tỷ USD, tập trung tại các khu công nghiệp ở huyện Tân Thành. Trong số 18 dự án, có 8 dự án đã đi vào hoạt động, 5 trong số đó đã phát sinh ra lượng xỉ thép. Với năng xuất hoạt động của 5 nhà máy này, năm 2014 sản xuất 5.2 triệu tấn phôi thép, phát sinh khoảng 570-780 nghìn tấn xỉ thép, tương đương khoảng 1567-2136 tấn/ ngày.

Xỉ thép là một nguồn thải phát sinh bụi gây ô nhiễm môi trường, ô nhiễm nguồn nước do các nhà máy thép không tự xử lý ngay trong khu vực sản xuất vì thiếu mặt bằng chứa xỉ thép. -5- luan an Hình 1.1: Bãi tập kết xỉ thép ở khu công nghiệp Phú Mỹ [4] 1. Quá trình hình thành xỉ thép Công nghệ luyện thép lò điện hồ quang sử dụng nguyên liệu đầu vào là sắt, thép phế liệu để luyện thép. Để tách các tạp chất có trong thép phế liệu, vôi và một số chất trợ dung được đưa vào lò luyện.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Luận án tiến sĩ của Nguyễn Thị Thúy Hằng, mang tiêu đề "Luận án tiến sĩ về ứng xử của cấu kiện bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu xỉ thép", được thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS. Phan Đức Hùng và TS. Trần Văn Tiếng tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh vào năm 2021. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích ứng xử của bê tông cốt thép khi sử dụng cốt liệu xỉ thép, một loại vật liệu có tiềm năng trong xây dựng bền vững. Bài luận án không chỉ cung cấp cái nhìn sâu sắc về tính chất cơ học và khả năng chịu lực của cấu kiện bê tông cốt thép mà còn mở ra hướng đi mới cho việc sử dụng các loại vật liệu tái chế trong ngành xây dựng, từ đó góp phần bảo vệ môi trường và tiết kiệm tài nguyên.

Để mở rộng thêm kiến thức về lĩnh vực này, bạn có thể tham khảo các tài liệu liên quan như "Nghiên cứu quản lý rủi ro thanh khoản của ngân hàng thương mại tại Bắc Kạn", nơi đề cập đến các vấn đề quản lý trong lĩnh vực tài chính, có thể liên quan đến việc đầu tư vào các dự án xây dựng sử dụng vật liệu mới. Bên cạnh đó, "Nâng cao hiệu quả xúc tiến thương mại của Sở Công Thương Hải Dương đến 2020" cũng là một tài liệu hữu ích, giúp bạn hiểu rõ hơn về các chiến lược phát triển trong ngành xây dựng và thương mại. Cuối cùng, "Phát triển tư duy và kỹ năng lập luận toán học cho học sinh trung học cơ sở" có thể cung cấp những kiến thức nền tảng về tư duy logic, rất quan trọng trong việc thiết kế và phân tích các cấu kiện bê tông cốt thép.