I. Giới thiệu về tấm CFRP và ứng dụng trong dầm bê tông
Tấm CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) là một loại vật liệu composite có cường độ cao và trọng lượng nhẹ, được sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng để gia cường các cấu kiện bê tông. Việc sử dụng tấm CFRP cho dầm bê tông căng sau (dầm BTUST) đã cho thấy hiệu quả vượt trội so với các phương pháp truyền thống. Đặc tính không dẫn điện, không nhiễm từ và khả năng chống ăn mòn của CFRP làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các công trình xây dựng. Tuy nhiên, việc nghiên cứu về khả năng kháng uốn của tấm CFRP trong dầm BTUST vẫn còn hạn chế, đặc biệt là trong các trường hợp sử dụng cáp không bám dính. Điều này dẫn đến sự thiếu hụt trong các quy định thiết kế hiện hành.
1.1. Đặc tính kỹ thuật của tấm CFRP
Tấm CFRP có nhiều đặc tính kỹ thuật nổi bật như cường độ kéo cao, trọng lượng nhẹ và khả năng chống ăn mòn. Những đặc tính này giúp CFRP trở thành vật liệu lý tưởng cho việc gia cường các cấu kiện bê tông, đặc biệt là trong các ứng dụng yêu cầu tính bền vững và độ tin cậy cao. Việc sử dụng CFRP không chỉ giúp tăng cường khả năng kháng uốn mà còn cải thiện độ dẻo dai của dầm bê tông. Nghiên cứu cho thấy rằng việc gia cường bằng CFRP có thể làm tăng khả năng chịu lực của dầm lên đến 65%.
II. Phân tích đặc tính bám dính giữa tấm CFRP và bê tông
Đặc tính bám dính giữa tấm CFRP và bê tông là yếu tố quyết định đến hiệu quả gia cường kháng uốn. Nghiên cứu cho thấy rằng sự khác biệt trong đặc tính bám dính giữa CFRP và bê tông trong các mẫu dầm BTUST sử dụng cáp không bám dính so với các mẫu kéo trượt thông thường là rất lớn. Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng biến dạng bong tách của CFRP trong dầm BTUST có thể chênh lệch lên tới 490% so với các mẫu kéo trượt. Điều này cho thấy rằng việc nghiên cứu sâu về đặc tính bám dính là cần thiết để cải thiện thiết kế và thi công các cấu kiện bê tông gia cường bằng CFRP.
2.1. Ảnh hưởng của tải trọng lặp đến đặc tính bám dính
Tải trọng lặp có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng bám dính của tấm CFRP với bê tông. Nghiên cứu cho thấy rằng trong giai đoạn chịu tải trọng lặp, CFRP làm giảm đáng kể bề rộng vết nứt và chuyển vị của dầm. Sự giảm này tỉ lệ thuận với số lớp CFRP và số chu kỳ gia tải lặp. Điều này cho thấy rằng việc tối ưu hóa số lớp CFRP có thể cải thiện đáng kể hiệu quả gia cường kháng uốn cho dầm bê tông.
III. Hiệu năng kháng uốn của tấm CFRP cho dầm bê tông căng sau
Nghiên cứu về hiệu năng kháng uốn của tấm CFRP cho dầm bê tông căng sau cho thấy rằng việc gia cường bằng CFRP có thể làm tăng khả năng kháng uốn lên đến 65%. Các thí nghiệm cho thấy rằng CFRP không chỉ cải thiện khả năng chịu lực mà còn giảm thiểu bề rộng vết nứt trong giai đoạn sử dụng. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc thiết kế và thi công các dầm bê tông, đặc biệt là trong các công trình yêu cầu tính bền vững và an toàn cao.
3.1. Mô hình tính toán biến dạng cáp trong dầm BTUST
Mô hình tính toán biến dạng cáp trong dầm BTUST sử dụng CFRP được đề xuất trong luận án cho thấy kết quả gần với thực nghiệm. Công thức này không chỉ dễ sử dụng mà còn cho độ phân tán thấp, giúp các kỹ sư có thể áp dụng trong thực tế. Việc bổ sung công thức này vào các quy định thiết kế sẽ giúp cải thiện tính chính xác trong việc tính toán khả năng kháng uốn của dầm bê tông sử dụng CFRP.
