Nghiên cứu tính chất cơ học và phá hủy của bê tông cường độ cao với nano silica trong cầu

LỜI CAM ĐOAN

1. MỞ ĐẦU

1.1. Đặt vấn đề nghiên cứu

1.2. Mục tiêu nghiên cứu

1.3. Đối tượng nghiên cứu

1.4. Phạm vi nghiên cứu

1.5. Phương pháp nghiên cứu

1.6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của nghiên cứu

2. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG SỬ DỤNG NANO SILCIA VÀ PHÁ HỦY TRONG BÊ TÔNG

2.1. Giới thiệu về ứng dụng công nghệ nano trong bê tông

2.2. Tổng quan về bê tông cường độ cao sử dụng nano silica

2.3. Một số ứng dụng bê tông cường độ cao sử dụng vật liệu nano

2.4. Ảnh hưởng của nano silica đến các tính năng của bê tông

2.5. Tổng quát về hàm lượng nano silica sử dụng trong bê tông

2.6. Tình hình nghiên cứu sử dụng nano silica trong bê tông tại Việt Nam

2.7. Tổng quan về cơ học phá hủy trong bê tông

2.8. Khái niệm về cơ học phá hủy

2.9. Phá hủy trong bê tông

2.10. Phương pháp thí nghiệm các tham số phá hủy của bê tông

2.11. Các mô hình phá hủy trong bê tông

2.12. Nghiên cứu về cơ học phá hủy bê tông tại Việt Nam

2.13. Kết luận chương 1

3. XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN VÀ MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ HỌC CHỦ YẾU BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO SỬ DỤNG NANO SILICA

3.1. Vật liệu chế tạo bê tông cường độ cao sử dụng nano silica

3.2. Cốt liệu lớn

3.3. Cốt liệu nhỏ

3.4. Phụ gia siêu dẻo

3.5. Thiết kế thành phần BTCĐC sử dụng nano silica

3.6. Các yêu cầu khi thiết kế bê tông cường độ cao sử dụng nano silica

3.7. Thiết kế thành phần bê tông cường độ cao sử dụng nano silica

3.8. Thí nghiệm một số tính chất cơ học chủ yếu BTCĐC sử dụng NS

3.8.1. Kế hoạch thí nghiệm

3.8.2. Chuẩn bị mẫu thí nghiệm

3.8.3. Thí nghiệm cường độ nén BTCĐC sử dụng NS

3.8.4. Thí nghiệm cường độ kéo khi uốn BTCĐC sử dụng NS

3.8.5. Thí nghiệm mô đun đàn hồi BTCĐC sử dụng NS

3.9. Kết luận chương 2

4. THÍ NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM PHÁ HỦY BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO SỬ DỤNG NANO SILICA

4.1. Đề cương thí nghiệm

4.2. Mục đích thí nghiệm

4.3. Cơ sở thí nghiệm

4.4. Phương pháp thí nghiệm

4.5. Các đặc trưng phá hủy bê tông

4.6. Năng lượng phá hủy

4.7. Chiều dài đặc trưng

4.8. Độ mở rộng miệng vết nứt (CMOD)

4.9. Thí nghiệm các tham số và đặc điểm phá hủy BTCĐC sử dụng NS

4.9.1. Chuẩn bị mẫu thí nghiệm

4.9.2. Thiết bị thí nghiệm

4.9.3. Tiến hành thí nghiệm

4.9.4. Phân tích kết quả thí nghiệm

4.9.5. Đặc điểm phá hủy BTCĐC sử dụng NS

4.10. Ảnh hưởng của nano silica đến năng lượng phá hủy

4.11. Ảnh hưởng của nano silica đến chiều dài đặc trưng

4.12. Tính toán chiều dài vết nứt

4.13. Độ mở rộng đầu vết nứt (độ mở rộng vết nứt danh định) BTCĐC sử dụng NS

4.14. Luật mềm hóa của BTCĐC sử dụng NS

4.15. Kết luận chương 3

5. NGHIÊN CỨU SỨC KHÁNG LAN TRUYỀN NỨT VÀ ỨNG DỤNG BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO SỬ DỤNG NANO SILICA TRONG KẾT CẤU CẦU

5.1. Nghiên cứu sức kháng nứt BTCĐC sử dụng nano silica

5.2. Cường độ chống nứt khởi đầu và cường độ chống nứt dính kết

5.3. Tiếp cận xác định đường cong sức kháng lan truyền nứt KR

5.4. Sức kháng lan truyền nứt BTCĐC sử dụng nano silica

5.5. Tiêu chuẩn lan truyền vết nứt dựa trên KR

5.6. Xác định độ dự trữ cường độ sau nứt kết cấu BTCĐC sử dụng NS

5.7. Tiếp cận tính toán độ dự trữ cường độ kết cấu bê tông sau nứt

5.8. Xác định độ dự trữ cường độ sau nứt kết cấu BTCĐC sử dụng NS

5.9. Ứng dụng BTCĐC sử dụng NS trong vùng neo chịu tải cục bộ

5.9.1. Đặc điểm kết cấu vùng neo

5.9.2. Phân tích ứng xử vùng neo dự ứng lực dầm cầu BTCĐC sử dụng NS

5.9.3. Hiệu quả kinh tế kỹ thuật BTCĐC sử dụng NS ứng dụng trong công trình cầu

5.10. Kết luận chương 4

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA NGHIÊN CỨU SINH

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC II

I. Tổng quan về nghiên cứu tính chất cơ học bê tông cường độ cao

Nghiên cứu tính chất cơ học của bê tông cường độ cao (BTCĐC) với sự kết hợp của nano silica đang trở thành một lĩnh vực quan trọng trong ngành xây dựng. Việc sử dụng nano silica không chỉ giúp cải thiện cường độ mà còn tăng cường độ bền và khả năng chống thấm của bê tông. Theo nghiên cứu của Ngô Văn Thức (2021), việc áp dụng nano silica vào BTCĐC đã cho thấy những kết quả khả quan trong việc nâng cao tính chất cơ học và độ bền của vật liệu này.

1.1. Ứng dụng công nghệ nano trong bê tông

Công nghệ nano đã được áp dụng rộng rãi trong ngành xây dựng, đặc biệt là trong việc cải thiện tính chất của bê tông cường độ cao. Các hạt nano silica giúp tăng cường khả năng liên kết giữa các thành phần trong bê tông, từ đó nâng cao cường độ và độ bền. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng nano silica có thể làm giảm sự xuất hiện của các vết nứt trong bê tông.

1.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam

Tại Việt Nam, nghiên cứu về nano silica trong bê tông đang được chú trọng. Nhiều luận án tiến sĩ và đề tài nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng nano silica có thể cải thiện đáng kể tính chất cơ học của bê tông. Tuy nhiên, cần có thêm nhiều nghiên cứu để xác định hàm lượng tối ưu và các ảnh hưởng của nano silica đến tính chất của bê tông.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu bê tông cường độ cao

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc ứng dụng nano silica trong bê tông cường độ cao cũng gặp phải một số thách thức. Một trong những vấn đề chính là xác định hàm lượng nano silica tối ưu để đạt được hiệu quả tốt nhất mà không làm giảm tính chất cơ học của bê tông. Ngoài ra, việc kiểm soát chất lượng của nano silica cũng là một yếu tố quan trọng trong quá trình sản xuất bê tông.

2.1. Thách thức về hàm lượng nano silica

Hàm lượng nano silica trong bê tông cần được xác định một cách chính xác để đảm bảo hiệu quả tối ưu. Nghiên cứu cho thấy rằng hàm lượng quá cao có thể dẫn đến sự giảm sút cường độ của bê tông, trong khi hàm lượng quá thấp không phát huy được tác dụng của nano silica.

2.2. Vấn đề kiểm soát chất lượng

Kiểm soát chất lượng của nano silica là rất quan trọng trong quá trình sản xuất bê tông. Các yếu tố như kích thước hạt, độ tinh khiết và tính đồng nhất của nano silica có thể ảnh hưởng đến tính chất cơ học của bê tông. Do đó, cần có các tiêu chuẩn và quy trình kiểm tra chất lượng nghiêm ngặt.

III. Phương pháp nghiên cứu tính chất cơ học bê tông cường độ cao

Để nghiên cứu tính chất cơ học của bê tông cường độ cao sử dụng nano silica, các phương pháp thí nghiệm hiện đại đã được áp dụng. Các thí nghiệm này không chỉ giúp xác định cường độ nén mà còn đánh giá các đặc tính khác như độ bền kéo và mô đun đàn hồi. Việc áp dụng các phương pháp này giúp cung cấp dữ liệu chính xác và đáng tin cậy cho nghiên cứu.

3.1. Thí nghiệm cường độ nén

Thí nghiệm cường độ nén là một trong những phương pháp chính để đánh giá tính chất cơ học của bê tông cường độ cao. Kết quả từ các thí nghiệm này cho thấy rằng việc sử dụng nano silica có thể làm tăng cường độ nén của bê tông lên đáng kể.

3.2. Thí nghiệm độ bền kéo

Độ bền kéo của bê tông cũng là một yếu tố quan trọng trong việc đánh giá tính chất cơ học. Các thí nghiệm cho thấy rằng nano silica không chỉ cải thiện cường độ nén mà còn tăng cường độ bền kéo của bê tông, giúp tăng khả năng chống nứt.

IV. Ứng dụng thực tiễn của bê tông cường độ cao sử dụng nano silica

Bê tông cường độ cao sử dụng nano silica đã được ứng dụng trong nhiều công trình xây dựng lớn. Các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng nano silica không chỉ cải thiện tính chất cơ học mà còn tăng cường độ bền và khả năng chống thấm của bê tông. Điều này giúp giảm thiểu chi phí bảo trì và nâng cao tuổi thọ của công trình.

4.1. Ứng dụng trong công trình cầu

Trong các công trình cầu, việc sử dụng bê tông cường độ cao với nano silica giúp tăng cường khả năng chịu tải và độ bền của kết cấu. Nhiều cầu lớn đã được xây dựng với loại bê tông này, cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc nâng cao độ an toàn và tuổi thọ của công trình.

4.2. Hiệu quả kinh tế

Việc sử dụng nano silica trong bê tông không chỉ mang lại lợi ích về mặt kỹ thuật mà còn có hiệu quả kinh tế. Giảm thiểu chi phí bảo trì và kéo dài tuổi thọ công trình là những lợi ích quan trọng mà các nhà đầu tư có thể đạt được khi áp dụng công nghệ này.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu bê tông cường độ cao

Nghiên cứu về bê tông cường độ cao sử dụng nano silica đã mở ra nhiều triển vọng mới trong ngành xây dựng. Các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc ứng dụng nano silica có thể cải thiện đáng kể tính chất cơ học và độ bền của bê tông. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu để xác định các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hóa hàm lượng sử dụng nano silica.

5.1. Triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Trong tương lai, nghiên cứu về nano silica trong bê tông cần được mở rộng để khám phá thêm các ứng dụng mới. Việc phát triển các phương pháp sản xuất nano silica hiệu quả và tiết kiệm chi phí cũng là một hướng đi quan trọng.

5.2. Tăng cường hợp tác nghiên cứu

Hợp tác giữa các trường đại học, viện nghiên cứu và doanh nghiệp trong lĩnh vực xây dựng sẽ giúp thúc đẩy nghiên cứu và ứng dụng nano silica trong bê tông. Điều này không chỉ nâng cao chất lượng nghiên cứu mà còn tạo ra các sản phẩm bê tông chất lượng cao hơn.

Nghiên cứu tính chất cơ học và đặc điểm phá hủy của bê tông cường độ cao sử dụng nano silica trong công trình cầu