I. Nghiên cứu thực nghiệm
Nghiên cứu thực nghiệm là trọng tâm của luận án, tập trung vào việc đánh giá ứng xử uốn của dầm bê tông cốt thép (BTCT) bị ăn mòn trong môi trường ion clorua. Các thí nghiệm được thực hiện trên các mẫu dầm có kích thước 150x200x2200 mm, sử dụng bê tông cấp độ bền từ B30 đến B50 và cốt thép dọc CB300V. Phương pháp gia tốc ăn mòn điện hóa được áp dụng để mô phỏng quá trình ăn mòn trong thời gian ngắn. Kết quả cho thấy mức độ ăn mòn cốt thép ảnh hưởng đáng kể đến khả năng chịu lực và độ võng của dầm.
1.1. Thiết lập mô hình thí nghiệm
Mô hình thí nghiệm được thiết kế để gia tốc ăn mòn cốt thép trong môi trường ion clorua. Các mẫu thử được chế tạo với kích thước tiêu chuẩn và sử dụng bê tông có cấp độ bền khác nhau. Quy trình thí nghiệm bao gồm việc đo lường khối lượng cốt thép trước và sau khi ăn mòn, xác định mức độ ăn mòn thực tế và so sánh với dự báo lý thuyết.
1.2. Kết quả thực nghiệm
Kết quả thực nghiệm cho thấy mức độ ăn mòn cốt thép tăng theo thời gian và ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu lực của dầm. Các dầm bị ăn mòn có độ võng lớn hơn và tải trọng phá hoại thấp hơn so với dầm không bị ăn mòn. Điều này khẳng định tác động tiêu cực của ăn mòn đến kết cấu bê tông.
II. Gia cường dầm bằng tấm CFRP
Phần này tập trung vào việc gia cường dầm bị ăn mòn bằng tấm CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer). Vật liệu composite này được sử dụng để cải thiện khả năng chịu lực và giảm độ võng của dầm. Các thí nghiệm được thực hiện trên các dầm đã bị ăn mòn, với quy trình gia cường bao gồm việc làm sạch bề mặt, dán tấm CFRP và kiểm tra hiệu quả sau khi gia cường.
2.1. Quy trình gia cường
Quy trình gia cường bao gồm các bước làm sạch bề mặt dầm, chuẩn bị tấm CFRP, và dán tấm lên bề mặt dầm bằng keo epoxy. Quá trình này đảm bảo sự liên kết chặt chẽ giữa tấm CFRP và kết cấu bê tông, giúp tăng cường khả năng chịu lực của dầm.
2.2. Hiệu quả gia cường
Kết quả thí nghiệm cho thấy gia cường bằng tấm CFRP giúp cải thiện đáng kể khả năng chịu lực và giảm độ võng của dầm. Các dầm được gia cường có tải trọng phá hoại cao hơn và độ võng thấp hơn so với dầm không được gia cường. Điều này khẳng định hiệu quả của kỹ thuật gia cường bằng vật liệu composite.
III. Phân tích ứng xử của dầm
Phần này phân tích ứng xử uốn của dầm BTCT bị ăn mòn và dầm được gia cường bằng tấm CFRP. Các mô hình phần tử hữu hạn (PTHH) được sử dụng để mô phỏng và kiểm chứng kết quả thí nghiệm. Mô hình này giúp đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố như cường độ bê tông, hàm lượng cốt thép và lực bám dính đến ứng xử của dầm.
3.1. Mô hình phần tử hữu hạn
Mô hình PTHH được xây dựng để mô phỏng ứng xử uốn của dầm BTCT bị ăn mòn và dầm được gia cường bằng tấm CFRP. Mô hình này bao gồm các phần tử đại diện cho bê tông, cốt thép và tấm CFRP, cùng với các liên kết giữa chúng. Kết quả mô phỏng được so sánh với kết quả thí nghiệm để kiểm chứng độ chính xác.
3.2. Phân tích tham số
Phân tích tham số được thực hiện để đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố như cường độ bê tông, hàm lượng cốt thép và lực bám dính đến ứng xử của dầm. Kết quả cho thấy các yếu tố này có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng chịu lực và độ võng của dầm, đặc biệt là trong trường hợp dầm bị ăn mòn.
IV. Ứng dụng thực tiễn
Luận án không chỉ mang lại giá trị học thuật mà còn có ứng dụng thực tiễn cao trong việc gia cố kết cấu bị ăn mòn. Công nghệ vật liệu sử dụng tấm CFRP được chứng minh là hiệu quả trong việc cải thiện khả năng chịu lực và kéo dài tuổi thọ của kết cấu xây dựng. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh các công trình ven biển và hải đảo tại Việt Nam đang đối mặt với vấn đề ăn mòn nghiêm trọng.
4.1. Giá trị khoa học
Luận án đóng góp vào việc hiểu rõ hơn về ứng xử của kết cấu bê tông bị ăn mòn và hiệu quả của gia cường bằng vật liệu composite. Các kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc thiết kế và gia cố kết cấu trong môi trường khắc nghiệt.
4.2. Ứng dụng thực tế
Kỹ thuật gia cường bằng tấm CFRP có thể được áp dụng rộng rãi trong việc sửa chữa và gia cố kết cấu bị ăn mòn, đặc biệt là các công trình ven biển và hải đảo. Điều này giúp giảm thiểu chi phí bảo trì và kéo dài tuổi thọ công trình, góp phần phát triển bền vững kết cấu xây dựng tại Việt Nam.
