BO GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO. BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRUONG ĐẠI HỌC THỦY LỢI HOANG VAN HAL NGHIEN CUU KHA NANG CHIU Ut CUA BE TONG SIÊU TÍNH NANG GIA CO COT SOI THÉP. DƯỚI TAC DONG CUA TAI TRỌNG VA DAP LUẬN VAN THẠC SĨ HÀ NỘI, NĂM 2021 BO GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO. BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRUONG ĐẠI HỌC THỦY LỢI HOANG VĂN HAL NGHIÊN CỨU KHẢ NANG CHIU UON CUA BE TONG SIÊU TÍNH NANG GIA CO COT SOI THÉP.
DƯỚI TÁC DONG CUA TAI TRỌNG VA DAP Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông Mã số: 8580205 NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HOC 1. NGO TRÍ THƯỜNG. HÀ NỘI, NĂM 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam doan Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kĩ thuật xây dựng công trinh giao thông với đề tài "Nghiên cứu khả năng chịu uốn của bể tông si tỉnh năng gia cổ cốt si thép dưới tác động của ta trong động là Luận văn do cá nhân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Ngô Trí Thường.
Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong Luận văn. này là trong thực và có nguồn gốc rõ ring. Một phần sổ liệu thí nghiệm được lấy từ số liệu thí nghiệm của để tài cắp nhà nước số: 107.03, được tài trợ bởi Quỹ phát triển khoa học và công nghệ quốc gia (NAFOSTED). “Tác giá luận văn carts Hoang Vin Hai LỜI CÁM ƠN “rong quả tình thực hiện Luận văn này tie giả được người hưởng dẫn khoa học: TS.
Ngô Trí Thường tận tình hướng dẫn, giúp đỡ cũng như tạo điều kiện thuận lợi dé tác giá "hoàn thành luận văn này. Qua đây, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy! “Tác giả cũng xin trân trọng cảm ơn các Thầy cô giáo, các cán bộ của khoa Công trình và khoa Sau Đại học thuộc Trường đại học Thủy Lợi đã giúp đỡ và chỉ dẫn trong quá trình học tập và nghiên cứu “Tác giả cũng xin bày t lòng bit ơn đến Gia đình đã động viên và tạo mọi điều kiện ốt nhất dé tác giả học tập và nghiên cứu. Cudi cùng tác gi xin gi lời cảm ơn chân thinh đế nhỏ trường và các đồng nghiệp đã nhiệt tỉnh giúp đỡ tác giả hoàn thành Luận văn này. Do thời gian thực hiện Luận văn và trình độ tác giá còn hạn chế, mặc dù đã hết sức cố gng nhưng trong Luận văn sẽ không tính khối những sai sốt tác gi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các Thiy cô giáo, cùng các bạn đồng nghiệp để Luận ‘van hoàn thiện hon, “Tắc gia xin cam đoan Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kĩ thuật xây đựng công tinh giao thông với đề tài "Nghiên cứu khả năng chịu uốn của bể tông siêu tỉnh năng gia cổ cốt si tiếp dưới tác động của tải trang dng” à Luận văn do cả nhân tác giả thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS.
Ngô Trí Thường. Các sốệu, kết quả nghiên cứu trong Luận văn này là trung thực và cổ nguồn gốc rõ rằng. Một phần số liệ th nghiệm được lấy từ sé iệu thí nghiệm của đề tài cắp nhà nước số: 107.03, được ti trợ bởi Quỹ phát triển khoa học và công nghệ quốc gia (NAFOSTED). MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH v DANH MỤC BANG BIEU.
vị DANH MỤC CÁC TỪ VIET TAT, Vii PHAN MỞ DAU — " — —| CHƯƠNG | TONG QUAN VỀ BÊ TONG SIÊU TÍNH NANG GIA CO COT SOL THÉP. 4 LL Tổng quan về vật liệu bê tông siêu tính năng gia cổ cốt sợi.1 Định nghĩa UHPFRC.2 Nguyên tắc chế tạo vật liệu UHPFR( cod, 1.3 Lịch sir phittrién của UHPERC 5 1.14 Thành phần vậtliệu cơ bản của vậtliệu UHPERC 9 12 Tính chit ea học của UHPFRC.1 Cường độ chịu nén 1 1.2 Cường độ chịu kéo. ma —_ sao LS 123. Mô ôm din hit Is 1.24 Sựphụ thuộc của tốc độ gia tải của vat liệu UHPERC 20 12.5 Tổng hop tinh chất cơ học cơ bản của vật liệu UHPERCs.
2 CHƯƠNG 2 CHƯƠNG TRÌNH VÀ THIẾT BỊ THÍ NGHIEM 24 2. Chương trình thí nghiệm .2 Thành phần cắp phối vat liệu 24 2.1 Đặc điểm chung các vậtliệu thành phần UHPFRC 24 2. Thành phan, vậtliệu thành phan sử dụng trong nghiên cứu 33 2. Trộn và chế tạo mẫu.1 Phương pháp tn.
Phương pháp trộn ding trong nghiên cứu, 35 24 Thínghiệm 38 24.1 Thi nghigm tổntĩnh. Thí nghiệm uốn động 39 2443. Thi nghigm nén 40 CHUONG 3. NGHIÊN CỨU ANH HUONG CUA HAM LƯỢNG COT SGI THÉP VA TỐC ĐỘ GIA TAI DEN KHẢ NANG KHANG UON CUA VAT LIEU UHPFRC 42 3.
Kết qui thí nghiệm 42 3.1 Trang thấi phá hoại của mẫu 42 3.2 Cường độ chịu nền va độ sụt của hn hợp 43 3. Đường cong quan hệ lực va chuyển vị. Ảnh hưởng của hàm lượng cối sợi đến khả năng kháng uốn của UHPFRC. Ảnh hưởng của ốc độ giả tải đến khả năng khẳng uốn của vật liệu UHPERC, s0 KẾT LUẬN VẢ KIÊN NGHỊ 56 DANH MỤC CONG TRINH DA CONG BO.
TÀI LIỆU THAM KHẢO. 59 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Một ví dụ về thành phần cấp phối theo thể tích của bê tông siêu tinh năng (UHPERC) so sinh với bê tông thường (NC) 10 Hình 1.2 Vật liệu thành phần cơ bản của hỗn hợp UHPC và tính chat đặc trưng của nó.3 During cong ứng: biến dạng kéo của vit liu UHPFRC 16 Hình 14 Đường cong ứng: biến dang kéo điển hình của vật liệu UHPERC.1 Chương trình thí nghiệm 24 Hình 2.2 Cấu trúc đặc chắc của vật liệu UHPFRC dưới kính siêu phóng đại [33].3 Xi ming loại I ding để chế tạo UHPERC 2 Hình 2.4 Cát quart dùng đểch tạo UHPERC.5 Các loại sợi thép thường ding chế tạo UHPFRC 29 Hình 2.6 Muội sie đồng dé chế tao UHPFRC 31 Hình 2.7 Bột khoáng dùng đẻ chế tạo UHPFRC.8 Phụ gia siêu đèo ding để trộn UHPFRC.9 Máy trộn Hobart, công suất 20L.10 Thiết bị thí nghiệm độ sụt 37 Hình 2.11 Van khuôn lảm bằng nhựa cứng.12: Thí nghiệm uốn ba điểm dưới tai trọng tinh - —.13 Thi nghiệm tốn động (I-SEIM) 40 Hình 2.14 Thi nghiệm nên mẫu 4i Hình 3.1 Ứng xử nứt của mẫu thí nghiệm.2 Cường độ chịu uốn của mẫu UHPERC có va không có cốt sợi 45 Hinh 3.3 Đường cong lực ~ chuyển vị của UHPERC dưới tốc độ gia tải khác nhau.4 Cường độ bé tông của mẫu UHPFRC gia cổ him lượng sợi khác nhan.5 Cường độ uén của mẫu UHPERC dưới các tốc độ gia tải sĩ Hình 3.6 Chuyên vị của mẫu UHPERC dui các tốc độ gia tải 52 DANH MỤC BANG BIEU Bảng 1.1 Sự phát triển theo th gian của hỗn hợp bê tong và cốt soi tr những năm 1960 (24).2 Sự phát tiễn của b tông cường độ cao, bê tông cốt soi tinh năng cao tử những năm 1970 (Ở Mỹ và Châu Âu) 7 Bảng 1.3 Vi dụ về hành phin hỗn hop của UHPERC và UHPC [24] mn Bảng 1.4 Các thông số hồi quy của công thức (1-3) “ Bảng 1.5 Tính chất vậtliệu của UHPFRCS.1 Thanh phan khoáng vật(%) theo ASTM.2 Cáp phối của cd liệu cát (% lạ sing) 28 Bảng 2.3 Thành phần hoá học của sợi thép 30 Bảng 24 Thành phần hoá học va tin chit vật ý cơ bản của cúc vậtiệu thành phần.5 Tính chất của cốt sợi thép.1 Cường độ chịu nén và độ sụt của mẫu UHPC và UHPRFC “4 Bảng 3.2 Kết quả thí nghiệm uốn seen T Bảng 33 Chi số ting cường độ của vit ligu UHPFRC ởtốc độgia tải cao 53 DANH MỤC CÁC TU VIET TAT act Committee of American Concrete Institue FHWA Federal Highway Administration FRC Fiber-reinforced concrete HRWR High-Range Water Reducer ne Normal concrete VHpC Ultra high-performance concrete VHPERC Ulưa high-performance fberreinforeed concrete PHAN MỞ DAU ‘Tinh cấpthiết của đề tài Bê tổng siêu tính năng gia cổ t sợi (Ultra-high-performance fiber-reinforced concrete - UHPFRC) đã và dang được bi đến như một loi bê tông đặc bit so với bê tổng és sợi thông thường (Fiber-reinforced concrete - FRC) hay bê tông thông thường (Normal, concrete - NC): cường độ chị nén rit cao (>150 MPa), cường độ chịu kéo ốt kh được gia cố một him lượng cốt sợi thép vừa phải 10 MPa), khả năng hip thụ năng lượng tốt khi bị phá hủy (30 Kd) [1-9], như thể hiện trong hình a, Hơn nữa, nhiễu nghiền cứu cho thấy loại bé tông này còn có khả năng tiếp tụ tăng cường độ sau khi vớt nút đầu tiên xui "hiện (Strain-hardening response) và khả năng tăng sức kháng khi độ gia tai tăng (Strain-rate dependent), như thé hiện trong hình b [4, I0], Nhé những đặc tính trên, loại bê tông nay được kỳ vọng khi áp dụng vao thực tiễn sẽ: giúp giảm kích thước hình học, ting khả năng chịu lực cho các công tinh xây đựng như cầu đường, các công trình ha ting kỹ thuật, các công trình quân sự như tường bê tông chiu các ác dung của ải trọng cực đoan (va đập, nổ) hoặc tường, bia chịu dan bắn. Tuy nhiên, việc áp dụng loại vật liệu này vio các công trình thực té còn nhiều hạn chế, do giá thành sản xuất còn cao, quy trình trộn và bảo dưỡng khắt khe, đặc biệt là các tính. chất cơ học của nó khá phúc tạp (phụ thuộc nhiều vào loại, hàm lượng cốt sợi, phụ thuộc ‘vio tải trọng tác động - kéo, nén, tồn hoặc cắt), chưa có quy trình thi nghiệm, kiếm tra ‘va đánh giá chất lượng.
Đặc biệt, dưới tác dụng của tải trọng có tốc độ gia tải cao, cấu kiện thường bị phá hủy bởi trạng thái phá hùy tổng hợp bao gồm nén, kéo, cắt, uốn và phá hủy cục bộ Một số tức giả đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của him lượng cốt soi và tốc độ gia tải đến khả năng kháng uốn của UHPFRC [11-16]. Các nghiên cứu cho thấy, khả năng. kháng uốn của vật liệu UHPC tăng đăng kể khi được gia cổ bởi cất sợi thép và trong giới han him lượng nghiên cứu, khả năng kháng uốn tăng khi him lượng cốt sợi tăng lên. Tuy nhiên, rt it ode nghiên cứu về ứng xử tốn của vật liệu UHPERC dưới tie dụng của tải trọng động [17-20] và các nghiên cứu nay chỉ dừng lại ở tốc độ gia tải vừa phải Meng và công sự [17] nghiên cứu khả năng kháng uốn của UHPFRC dưới tác dụng của sắc tốc độ gia tải khác nhau (0,05; 0,50; 1.00 mm/min) cho thấy cường độ ud tăng khi tốc độ gia tải tăng lên.
Habel và Gauvreau [19] nghiên cứu khả năng kháng uốn của UHPERC ở tốc độ cao cho thấy cường độ uốn của UHPERC ở tốc độ biển dang 2 s” cao hơn 25% so với trường hợp tĩnh tải. Parant va cộng sự. ring cường độ kháng uỗn của UIIPERC tang bổn lin ở tốc độ gia ải là 500 GPa Bến dee Bide dang kếo (a) Ung xử kéo - nén của UHPFRC so với FRC và NC „ tCưởngđộkio(MEa) .