Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu Việt Nam

Luận án tiến sĩ phân tích biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện khí hậu tiêu chuẩn tại Việt Nam, cung cấp hiểu biết sâu về cơ chế và ứng dụng thực tế.

• Tác giả: Nguyễn Ngọc Bình
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Trung Hiếu
• Trường học: Đại học Xây dựng
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp
• Đề tài: Nghiên cứu biến dạng co ngót của bê tông trong điều kiện tiêu chuẩn khí hậu Việt Nam
• Loại tài liệu: luận án tiến sỹ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt
• Danh mục hình vẽ
• Danh mục bảng
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BIẾN DẠNG CO NGÓT CỦA BÊ TÔNG
• 1.1. Co ngót của bê tông
• 1.2. Các yếu tố chính ảnh hưởng tới co ngót
• 1.2.1. Tỉ lệ Nước - Xi măng
• 1.2.2. Hình dạng và kích thước kết cấu
• 1.2.3. Thời gian và phương pháp bảo dưỡng
• 1.2.4. Nhiệt độ môi trường
• 1.2.5. Độ ẩm môi trường
• 1.2.6. Nhận xét, đánh giá các yếu tố ảnh hưởng tới co ngót
• 1.3. Một số mô hình dự báo biến dạng co ngót của bê tông trong các tiêu chuẩn hiện hành
• 1.3.1. Tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI 209R-92 [ 21 ]
• 1.3.2. Tiêu chuẩn châu Âu CEB FIP 2010 [ 46 ]
• 1.3.3. Tiêu chuẩn Châu Âu EUROCODE 2 [ 48 ]
• 1.3.4. Tiêu chuẩn Anh quốc BS 8110 [ 42 ]
• 1.3.5. Viện Khoa học Xây dựng Nga [ 99 ]
• 1.3.6. Tiêu chuẩn Úc AS3600 [ 33 ]
• 1.3.7. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012 [ 15 ]
• 1.3.8. Tiêu chuẩn Nhật Bản JCSE 2007 [ 63 ]
• 1.3.9. Phân tích, đánh giá các mô hình tính toán biến dạng co ngót
• 1.3.10. Nhận xét về mô hình toán dự báo biến dạng co ngót
• 1.4. Phương pháp thực nghiệm xác định biến dạng co ngót của bê tông trong các tiêu chuẩn hiện hành
• 1.5. Xây dựng công thức dự báo biến dạng co ngót bê tông từ kết quả thực nghiệm
• 1.6. Tình hình nghiên cứu biến dạng co ngót trên thế giới và ở Việt Nam
• 1.6.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 1.6.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
• 1.7. Ảnh hưởng của biến dạng co ngót bê tông tới sự làm việc dài hạn của kết cấu BTCT chịu uốn
• 1.7.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu ảnh hưởng của biến dạng co ngót bê tông tới sự làm việc dài hạn của kết cấu BTCT chịu uốn
• 1.7.2. Tính toán độ võng dài hạn của dầm BTCT có kể đến ảnh hưởng biến dạng co ngót của bê tông theo các tiêu chuẩn hiện hành
• 1.7.2.1. Tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI 435R-95 [ 22 ]
• 1.7.2.2. Tiêu chuẩn châu Âu EUROCODE 2 [ 48 ]
• 1.7.2.3. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574 – 2012 [ 15 ]
• 1.7.2.4. Phân tích, đánh giá các mô hình tính toán độ võng dài hạn dầm BTCT có kể đến ảnh hưởng của biến dạng co ngót của bê tông
• 1.8. Hướng nghiên cứu
• 1.8.1. Các yếu tố liên quan đến cấp phối vật liệu chế tạo bê tông
• 1.8.2. Các yếu tố liên quan đến môi trường
• 1.8.3. Yếu tố liên quan đến hình dạng cấu kiện
• 1.9. Mục đích nghiên cứu
• 1.10. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM BIẾN DẠNG CO NGÓT CỦA BÊ TÔNG
• 2.1. Nội dung thí nghiệm
• 2.2. Bố trí thí nghiệm và thiết bị đo
• 2.2.1. Dụng cụ đo thí nghiệm xác định biến dạng co ngót
• 2.3. Công tác chuẩn bị mẫu đo biến dạng co ngót, chế tạo và bảo dưỡng
• 2.3.1. Chuẩn bị vật liệu
• 2.3.1.1. Cốt liệu lớn
• 2.3.1.2. Cốt liệu nhỏ
• 2.3.2. Mẫu thí nghiệm đo biến dạng co ngót
• 2.3.2.1. Chế tạo mẫu
• 2.3.2.2. Bảo dưỡng mẫu thử
• 2.3.2.3. Quy trình đo đạc biến dạng co ngót
• 2.3.2.4. Buồng khí hậu
• 2.3.2.5. Tính toán kết quả
• 2.4. Kết quả thí nghiệm
• 2.4.1. Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén mẫu bê tông
• 2.4.2. Kết quả thí nghiệm mô đun đàn hồi của bê tông
• 2.4.3. Kết quả thí nghiệm mẫu đo biến dạng co ngót
• 2.5. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH BIẾN DẠNG CO NGÓT BÊ TÔNG
• 3.1. Đánh giá ảnh hưởng của một số yếu tố tới biến dạng co ngót
• 3.1.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ N/X (nhóm 1)
• 3.1.1.1. Đánh giá kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ N/X (nhóm 1)
• 3.1.1.2. Kết luận nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ N/X (nhóm 1)
• 3.1.2. Ảnh hưởng của lượng xi măng thành phần (nhóm 2)
• 3.1.2.1. So sánh và đánh giá kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của lượng xi măng thành phần (nhóm 2) đến biến dạng co ngót
• 3.1.2.2. Kết luận nghiên cứu ảnh hưởng của lượng xi măng thành phần (nhóm 2)
• 3.1.3. Ảnh hưởng của biến dạng co ngót đến khả năng gây nứt bê tông (Nhóm 3)
• 3.1.3.1. Đánh giá ảnh hưởng của ứng suất do biến dạng co ngót (nhóm 3)
• 3.1.3.2. Kết luận nghiên cứu ảnh hưởng của ứng suất do biến dạng co ngót (nhóm 3)
• 3.2. Xác định biến dạng co ngót bê tông trong điều kiện tiêu chuẩn khí hậu Việt Nam (Nhóm 4)
• 3.2.1. Xây dựng công thức dự báo biến dạng co ngót từ kết quả thực nghiệm
• 3.2.2. Đánh giá kết quả nghiên cứu biến dạng co ngót bê tông điều kiện tiêu chuẩn khí hậu Việt Nam (nhóm 4)
• 3.2.3. Kết luận nghiên cứu biến dạng co ngót bê tông điều kiện tiêu chuẩn khí hậu Việt Nam (nhóm 4)
• 3.3. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN DẠNG CO NGÓT ĐẾN ĐỘ VÕNG DÀI HẠN CỦA KẾT CẤU DẦM BTCT CHỊU UỐN
• 4.1. Nghiên cứu thực nghiệm xác định độ võng dài hạn của dầm BTCT do biến dạng co ngót của bê tông
• 4.1.1. Xây dựng mô hình thí nghiệm
• 4.1.2. Chế tạo mẫu thí nghiệm
• 4.1.3. Bố trí dụng cụ đo
• 4.1.4. Các bước tiến hành thí nghiệm
• 4.1.5. Xử lý kết quả thí nghiệm
• 4.2. Xây dựng công thức tính toán độ võng dài hạn của dầm bê tông cốt thép do biến dạng co ngót của bê tông
• 4.2.1. Sơ đồ ứng suất do co ngót của bê tông
• 4.2.2. Các công thức cơ bản
• 4.2.3. Độ võng của dầm do biến dạng co ngót
• 4.3. Công thức xác định hệ số từ biến từ kết quả thực nghiệm
• 4.4. Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ
• Hướng phát triển nghiên cứu và kiến nghị
• Các công trình đã công bố của tác giả có liên quan đến đề tài luận án
• Tài liệu tham khảo
• Phụ lục 1. Số liệu thí nghiệm đo biến dạng co ngót và hao khối lượng
• Phụ lục 2. So sánh kết quả thí nghiệm đo biến dạng co ngót của các tổ mẫu với một số tiêu chuẩn hiện hành
• Phụ lục 3. Số liệu thí nghiệm đo độ võng dài hạn của dầm D-1, D-2
• Phụ lục 4. Thuật toán MAPLE tính toán ảnh hưởng của biến dạng co ngót tới độ võng dài hạn của dầm
• Phụ lục 5. Một số hình ảnh thí nghiệm

Tóm tắt

I. Tổng quan về biến dạng co ngót của bê tông

Biến dạng co ngót bê tông là hiện tượng tự nhiên xảy ra trong quá trình đông cứng của bê tông, dẫn đến sự giảm thể tích của nó. Điều kiện khí hậu Việt Nam có ảnh hưởng lớn đến quá trình này. Các yếu tố như độ ẩm, nhiệt độ và thời gian bảo dưỡng đều có thể làm tăng hoặc giảm mức độ co ngót. Nghiên cứu cho thấy rằng tỉ lệ nước - xi măng là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến biến dạng co ngót bê tông. Cụ thể, tỉ lệ này càng cao thì khả năng co ngót càng lớn. Hơn nữa, hình dạng và kích thước của kết cấu cũng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định mức độ co ngót. Các mô hình dự báo biến dạng co ngót hiện nay, như tiêu chuẩn ACI 209R-92 và TCVN 5574:2012, đã được áp dụng để đánh giá và dự đoán hiện tượng này trong các điều kiện khác nhau.

1.1. Các yếu tố ảnh hưởng tới co ngót

Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến co ngót bê tông, bao gồm nhiệt độ môi trường, độ ẩm môi trường, và thời gian bảo dưỡng. Nhiệt độ cao có thể làm tăng tốc độ bay hơi nước, dẫn đến co ngót nhanh hơn. Độ ẩm thấp cũng có tác động tương tự. Việc bảo dưỡng không đúng cách có thể làm tăng nguy cơ nứt và giảm độ bền của bê tông. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc duy trì độ ẩm trong quá trình đông cứng là rất quan trọng để giảm thiểu biến dạng co ngót. Hơn nữa, việc sử dụng các vật liệu xây dựng chất lượng cao và đúng cách cũng có thể giúp cải thiện khả năng chống co ngót của bê tông.

II. Nghiên cứu thực nghiệm biến dạng co ngót của bê tông

Nghiên cứu thực nghiệm là một phần quan trọng trong việc xác định biến dạng co ngót bê tông. Các thí nghiệm được thực hiện trong điều kiện khí hậu Việt Nam để thu thập dữ liệu chính xác về mức độ co ngót. Các mẫu bê tông được chế tạo với các tỉ lệ nước - xi măng khác nhau và được bảo dưỡng trong các điều kiện môi trường khác nhau. Kết quả cho thấy rằng biến dạng co ngót có sự khác biệt rõ rệt giữa các mẫu. Các thí nghiệm cũng chỉ ra rằng việc sử dụng các công nghệ bê tông hiện đại có thể giúp giảm thiểu co ngót. Việc phân tích kết quả thí nghiệm cho phép xây dựng các công thức dự báo chính xác hơn về biến dạng co ngót bê tông trong điều kiện khí hậu cụ thể.

2.1. Nội dung thí nghiệm

Nội dung thí nghiệm bao gồm việc xác định biến dạng co ngót bê tông thông qua các phương pháp đo lường chính xác. Các mẫu bê tông được chuẩn bị và bảo dưỡng theo tiêu chuẩn hiện hành. Dụng cụ đo được sử dụng để theo dõi sự thay đổi kích thước của mẫu trong suốt quá trình đông cứng. Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng biến dạng co ngót có thể được dự đoán dựa trên các yếu tố như tỉ lệ nước - xi măng và điều kiện môi trường. Việc thu thập dữ liệu từ các thí nghiệm này là rất quan trọng để phát triển các mô hình dự báo chính xác hơn cho biến dạng co ngót bê tông.

III. Phân tích đánh giá kết quả thí nghiệm xác định biến dạng co ngót bê tông

Phân tích kết quả thí nghiệm cho thấy rằng biến dạng co ngót bê tông chịu ảnh hưởng mạnh mẽ từ các yếu tố như tỉ lệ nước - xi măng và lượng xi măng thành phần. Các mẫu bê tông với tỉ lệ nước - xi măng thấp thường có mức độ co ngót thấp hơn. Hơn nữa, việc sử dụng các vật liệu xây dựng chất lượng cao cũng giúp giảm thiểu biến dạng co ngót. Kết quả thí nghiệm cũng cho thấy rằng biến dạng co ngót có thể gây ra nứt trong bê tông, ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ của kết cấu. Việc đánh giá các yếu tố này là cần thiết để cải thiện thiết kế và thi công các công trình bê tông tại Việt Nam.

3.1. Đánh giá ảnh hưởng của một số yếu tố tới biến dạng co ngót

Đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố như tỉ lệ nước - xi măng và lượng xi măng thành phần cho thấy rằng chúng có tác động lớn đến biến dạng co ngót bê tông. Các mẫu bê tông với tỉ lệ nước - xi măng cao thường có mức độ co ngót lớn hơn, dẫn đến nguy cơ nứt cao hơn. Hơn nữa, lượng xi măng thành phần cũng ảnh hưởng đến khả năng co ngót. Việc sử dụng các mô hình dự báo hiện có giúp xác định chính xác hơn mức độ co ngót trong các điều kiện khác nhau. Kết quả này có thể được áp dụng trong thực tiễn để cải thiện chất lượng và độ bền của các công trình xây dựng.