Ứng dụng lý thuyết đồng nhất hóa để phân tích trạng thái phân bố nhiệt độ và ứng suất do nhiệt thủy hóa xi măng trong bê tông cốt thép công trình cầu

Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết đồng nhất hóa phân tích nhiệt độ, ứng suất trong bê tông cốt thép cầu do nhiệt thủy hóa xi măng. Giải pháp hiệu quả cho công trình.

• Tác giả: Nguyễn Xuân Lam
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Ngọc Long
• Trường học: Trường Đại học Giao Thông Vận Tải
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông
• Đề tài: Ứng Dụng Lý Thuyết Đồng Nhất Hóa Để Phân Tích Trạng Thái Phân Bố Nhiệt Độ Và Ứng Suất Do Nhiệt Thủy Hóa Xi Măng Trong Bê Tông Cốt Thép Công Trình Cầu
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Ứng Suất Nhiệt Cầu Bê Tông Cốt Thép 50 60 ký tự

Bê tông, vật liệu xây dựng phổ biến toàn cầu, sở hữu nhiều ưu điểm như khả năng tạo hình, tính chất kết cấu tốt và độ bền cao. Tuy nhiên, quá trình thủy hóa xi măng trong bê tông cốt thép (BTCT) gây ra sự hình thành nhiệt độ ở tuổi sớm, ảnh hưởng trực tiếp đến trạng thái ứng suất-biến dạng. Sự kết hợp của chênh lệch nhiệt độ, nhiệt thủy hóa, điều kiện môi trường, biến dạng tự nhiên và điều kiện biên tạo ra ứng suất kéo. Khi ứng suất này vượt quá cường độ chịu kéo của bê tông, hiện tượng nứt xảy ra, làm giảm khả năng sử dụng và độ bền của kết cấu. Việc xử lý vết nứt tốn kém và phức tạp, đòi hỏi các biện pháp phòng ngừa hiệu quả.

1.1. Nhiệt Thủy Hóa Xi Măng và Ảnh Hưởng Đến Kết Cấu 50 60 ký tự

Nhiệt thủy hóa xi măng là quá trình tỏa nhiệt trong quá trình đông cứng của bê tông, đặc biệt rõ rệt ở giai đoạn tuổi sớm. Quá trình này tạo ra nhiệt độ không đồng đều trong khối bê tông, dẫn đến ứng suất nhiệt phát sinh. Theo nghiên cứu của Nguyễn Xuân Lam, sự phân bố không đều của nhiệt độ gây ra chênh lệch ứng suất, vượt quá khả năng chịu kéo của bê tông, gây ra hiện tượng nứt. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ và khả năng chịu tải của cầu bê tông cốt thép.

1.2. Các Dạng Vết Nứt Phi Kết Cấu Thường Gặp Trên Cầu BTCT 50 60 ký tự

Các vết nứt phi kết cấu (không do tải trọng cơ học) thường xuất hiện trên các kết cấu bê tông lớn như móng, đập và bộ phận công trình cầu. Nguyên nhân chính bao gồm nứt do co dẻo, nứt nhiệt thủy hóa xi măng, nứt do co khô và nứt do rỉ cốt thép. Theo TCVN 9341:2012, cần kiểm soát chặt chẽ độ chênh lệch nhiệt độ (∆T < 20oC) và mô đun độ chênh lệch nhiệt độ (MT < 50oC/m) để ngăn ngừa nứt. Giải pháp bao gồm hạ nhiệt cốt liệu, sử dụng xi măng ít tỏa nhiệt, bảo dưỡng bê tông, khống chế nhiệt độ và sử dụng phụ gia khoáng.

II. Thách Thức Trong Phân Tích Ứng Suất Nhiệt Bê Tông 50 60

Việc phân tích ứng suất nhiệt trong bê tông cốt thép gặp nhiều thách thức do tính phức tạp của vật liệu và quá trình thủy hóa. Bê tông có cường độ cao, thường sử dụng trong công trình cầu, chứa hàm lượng xi măng lớn, tạo ra nhiệt lượng thủy hóa cao. Sự có mặt của cốt thép gần bề mặt bê tông làm thay đổi hệ số dẫn nhiệt và khả năng chịu kéo của vật liệu. Các yếu tố công nghệ như tốc độ thi công, kích thước khối đổ, và điều kiện môi trường cũng ảnh hưởng đến phân bố nhiệt. Do đó, cần có phương pháp phân tích chính xác để dự đoán và kiểm soát ứng suất nhiệt.

2.1. Ảnh Hưởng Của Hàm Lượng Xi Măng Đến Ứng Suất Nhiệt Trong Cầu 50 60 ký tự

Hàm lượng xi măng cao trong bê tông cường độ cao dẫn đến nhiệt lượng thủy hóa lớn hơn so với các loại bê tông khác. Theo nghiên cứu, lượng nhiệt tỏa ra tỉ lệ thuận với hàm lượng xi măng, làm tăng nguy cơ nứt do ứng suất nhiệt. Đặc biệt, trong các kết cấu trụ cầu, nhiệt lượng này tập trung ở lõi bê tông, tạo ra chênh lệch nhiệt độ lớn so với bề mặt. Việc kiểm soát hàm lượng xi măng và lựa chọn loại xi măng phù hợp là rất quan trọng.

2.2. Vai Trò Của Cốt Thép Trong Phân Bố Nhiệt và Ứng Suất 50 60 ký tự

Cốt thép trong bê tông cốt thép không chỉ chịu lực mà còn ảnh hưởng đến phân bố nhiệt. Cốt thép có hệ số dẫn nhiệt cao hơn bê tông, tạo thành đường dẫn nhiệt tốt, làm thay đổi phân bố nhiệt độ. Việc này ảnh hưởng đến trường ứng suất xung quanh cốt thép, có thể dẫn đến nứt bê tông nếu không được tính toán kỹ lưỡng. Phương pháp đồng nhất hóa vật liệu giúp đơn giản hóa mô hình tính toán bằng cách xem bê tông cốt thép như một vật liệu đồng nhất với các đặc tính tương đương.

III. Ứng Dụng Lý Thuyết Đồng Nhất Hóa Phân Tích Nhiệt 50 60

Lý thuyết đồng nhất hóa là một phương pháp hiệu quả để phân tích ứng xử nhiệt của vật liệu composite như bê tông cốt thép. Phương pháp này cho phép thay thế vật liệu không đồng nhất bằng một vật liệu đồng nhất tương đương, giúp đơn giản hóa mô hình tính toán. Trong phân tích ứng suất nhiệt, lý thuyết đồng nhất hóa được sử dụng để xác định các đặc trưng vật liệu tương đương như hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng và mô đun đàn hồi của bê tông cốt thép. Điều này giúp dự đoán chính xác hơn phân bố nhiệt độ và ứng suất trong kết cấu.

3.1. Xác Định Hệ Số Dẫn Nhiệt Tương Đương Của BTCT 50 60 ký tự

Việc xác định hệ số dẫn nhiệt tương đương là bước quan trọng trong lý thuyết đồng nhất hóa. Hệ số này thể hiện khả năng dẫn nhiệt của vật liệu bê tông cốt thép sau khi đã được đồng nhất hóa. Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số này bao gồm tỷ lệ giữa cốt thép và bê tông, hình dạng và kích thước của cốt thép. Phần mềm chuyên dụng như Abaqus có thể sử dụng để mô phỏng và tính toán hệ số dẫn nhiệt tương đương một cách chính xác.

3.2. Phương Pháp Phần Tử Hữu Hạn Ứng Dụng Lý Thuyết Đồng Nhất Hóa 50 60 ký tự

Phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) là công cụ mạnh mẽ để phân tích ứng suất nhiệt trong bê tông cốt thép sau khi áp dụng lý thuyết đồng nhất hóa. PTHH cho phép chia kết cấu thành các phần tử nhỏ, tính toán nhiệt độ và ứng suất tại từng phần tử, từ đó đưa ra bức tranh tổng thể về trạng thái ứng suất-biến dạng. Mô hình PTHH cần được kiểm chứng (validating finite element model) bằng các kết quả thực nghiệm để đảm bảo độ tin cậy.

IV. Nghiên Cứu Thực Nghiệm Xác Định Nhiệt Thủy Hóa Xi Măng 50 60

Nghiên cứu thực nghiệm đóng vai trò quan trọng trong việc xác định các thông số nhiệt của bê tông và kiểm chứng các mô hình phân tích. Việc đo nhiệt độ đoạn nhiệt trong quá trình thủy hóa xi măng giúp xác định lượng nhiệt sinh ra và tốc độ thủy hóa. Các thông tin này rất cần thiết để xây dựng mô hình phân tích chính xác. Ngoài ra, thực nghiệm cũng giúp đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố như cấp phối bê tông, loại xi măng và phụ gia đến ứng xử nhiệt của bê tông.

4.1. Quy Trình Đo Nhiệt Lượng Đoạn Nhiệt Cho Bê Tông 50 60 ký tự

Quy trình đo nhiệt lượng đoạn nhiệt bao gồm việc chuẩn bị mẫu bê tông, đặt mẫu trong môi trường cách nhiệt hoàn toàn, và theo dõi sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian. Thiết bị đo cần có độ chính xác cao để đảm bảo kết quả tin cậy. Các yếu tố như độ ẩm, kích thước mẫu và thời gian đo cần được kiểm soát chặt chẽ. Kết quả đo được sử dụng để xây dựng đường cong nhiệt lượng đoạn nhiệt, thể hiện quá trình thủy hóa của xi măng.

4.2. Đánh Giá Đặc Trưng Nhiệt Của Mẫu Bê Tông Trong Thí Nghiệm 50 60 ký tự

Từ kết quả thí nghiệm đo nhiệt lượng đoạn nhiệt, có thể đánh giá các đặc trưng nhiệt quan trọng của bê tông như nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình thủy hóa, tốc độ thủy hóa và mức độ thủy hóa tại các thời điểm khác nhau. Các thông số này được sử dụng để tính toán nhiệt độ trong khối bê tông và ứng suất nhiệt phát sinh. Việc đánh giá chính xác đặc trưng nhiệt giúp dự đoán khả năng nứt của bê tông và lựa chọn biện pháp phòng ngừa phù hợp.

V. Phân Tích Trạng Thái Phân Bố Nhiệt Thủy Hóa Trụ Cầu 50 60

Việc phân tích trạng thái phân bố nhiệt thủy hóa xi măng trong kết cấu trụ cầu BTCT ở tuổi sớm là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và độ bền của công trình. Bằng cách kết hợp lý thuyết đồng nhất hóa và phương pháp phần tử hữu hạn, có thể mô phỏng chính xác sự thay đổi nhiệt độ và phân bố ứng suất trong trụ cầu. Kết quả phân tích giúp đưa ra các biện pháp thiết kế và thi công phù hợp để giảm thiểu ứng suất nhiệt và nguy cơ nứt.

5.1. Mô Phỏng Sự Thay Đổi Nhiệt Độ Theo Thời Gian Trên Cầu 50 60 ký tự

Mô phỏng sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian là một phần quan trọng của phân tích. Các yếu tố như nhiệt độ môi trường, bức xạ mặt trời và quá trình thủy hóa xi măng được đưa vào mô hình. Kết quả mô phỏng cho thấy nhiệt độ trong trụ cầu thay đổi liên tục, đặc biệt là ở giai đoạn tuổi sớm. Sự thay đổi này tạo ra ứng suất nhiệt, cần được kiểm soát để tránh nứt.

5.2. Ứng Suất Do Nhiệt Thủy Hóa Của Trụ Cầu BTCT Thực Tế 50 60 ký tự

Mục tiêu cuối cùng của phân tích là xác định ứng suất do nhiệt thủy hóa trong trụ cầu BTCT thực tế. Kết quả cho thấy ứng suất tập trung ở các vị trí có sự thay đổi nhiệt độ lớn, chẳng hạn như bề mặt bê tông và xung quanh cốt thép. Việc vượt quá cường độ chịu kéo của bê tông ở những vị trí này có thể dẫn đến nứt. Do đó, cần có các biện pháp thiết kế và thi công phù hợp để giảm thiểu ứng suất nhiệt.

VI. Kết Luận Và Hướng Nghiên Cứu Về Ứng Suất Nhiệt 50 60

Phân tích ứng suất nhiệt trong cầu bê tông cốt thép là một vấn đề phức tạp nhưng rất quan trọng. Việc ứng dụng lý thuyết đồng nhất hóa và phương pháp phần tử hữu hạn giúp đơn giản hóa mô hình tính toán và đưa ra kết quả chính xác. Nghiên cứu thực nghiệm đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm chứng các mô hình và xác định các thông số nhiệt của bê tông. Các hướng nghiên cứu trong tương lai bao gồm phát triển các mô hình phân tích chính xác hơn, nghiên cứu các vật liệu bê tông mới có khả năng giảm ứng suất nhiệt, và xây dựng các quy trình thiết kế và thi công tối ưu.

6.1. Tối Ưu Hóa Thiết Kế Cầu BTCT Để Giảm Ứng Suất Nhiệt 50 60 ký tự

Việc tối ưu hóa thiết kế đóng vai trò quan trọng trong việc giảm ứng suất nhiệt. Các yếu tố như hình dạng kết cấu, tỷ lệ cốt thép, và lớp phủ bảo vệ có thể được điều chỉnh để giảm thiểu chênh lệch nhiệt độ và ứng suất. Sử dụng các vật liệu bê tông có hệ số giãn nở nhiệt thấp cũng là một giải pháp hiệu quả. Các phương pháp thiết kế tiên tiến như thiết kế dựa trên độ bền có thể được áp dụng để đảm bảo an toàn và độ bền của cầu.

6.2. Phát Triển Vật Liệu Bê Tông Mới Chịu Nhiệt Tốt 50 60 ký tự

Nghiên cứu và phát triển các vật liệu bê tông mới có khả năng chịu nhiệt tốt là một hướng đi đầy tiềm năng. Các loại bê tông sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính hoặc sợi gia cường có thể có khả năng giảm ứng suất nhiệt và tăng cường độ bền. Việc nghiên cứu các loại xi măng ít tỏa nhiệt hoặc xi măng địa polyme cũng là một hướng đi hứa hẹn. Các vật liệu mới này cần được kiểm tra và đánh giá kỹ lưỡng trước khi ứng dụng vào thực tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 trình bày tổng quan nghiên cứu về sự hình thành vết nứt trong kết cấu BTCT; Các phương pháp phân tích sự hình thành nhiệt thủy hóa của xi măng trong kết cấu bê tông ở thời kỳ đầu của các tác giả trong và ngoài nước; Giới thiệu các phương pháp phòng chống, hạn chế nứt kết cấu bê tông trụ, mố cầu khi không có lực tác động cơ học ở giai đoạn thi công. Chương 2 xác định hệ số dẫn nhiệt tương đương và các đặc trưng vật liệu tương đương của lớp BTCT bằng phương pháp đồng nhất hóa. Tiếp theo đó, kết quả của một số thí nghiệm xác định nhiệt độ đoạn nhiệt từ quá trình thủy hóa của xi măng cho bê tông thông thường dùng cho công trình cầu được thực hiện ở Chương 3 của luận án. Chương 4 là việc ứng dụng lý thuyết đồng nhất hóa để phân tích trạng thái phân bố nhiệt độ và ứng suất do nhiệt thủy hóa xi măng ở giai đoạn hình thành cường độ của khối BTCT trụ cầu.

Những đóng góp mới của luận án Thứ nhất, xây dựng chương trình tính toán các đặc trưng nhiệt của bê tông cốt thép bằng lý thuyết đồng nhất hóa (Chương trình TCon1): hệ số dẫn nhiệt tương đương, nhiệt dung riêng, phạm vi đồng nhất hóa vật liệu BTCT cho các cấu tạo lớp vỏ BTCT đặc trưng của trụ cầu. Thứ hai, xây dựng đường cong đoạn nhiệt cho một số cấp phối bê tông sử dụng trong kết cấu phần dưới của công trình cầu (bê tông C30, C35) theo phương pháp đoạn nhiệt trong phòng thí nghiệm và phương pháp bán đoạn nhiệt tại hiện trường. Thứ ba, xây dựng chương trình tính toán sự phân bố và thay đổi nhiệt độ và ứng suất theo thời gian do nhiệt thủy hóa xi măng (Chương trình TCon2) để so sánh với kết quả thực đo ngoài hiện trường. Tổng quan về sự hình thành vết nứt trong kết cấu BTCT không chịu ảnh hưởng trực tiếp từ tác động cơ học 1.

Phân tích các dạng vết nứt không do tác động của cơ học Các loại vết nứt do nhiệt độ trong quá trình thủy hóa xi măng, do co ngót, từ biến của kết cấu bê tông và do kiềm chế biến dạng trong khối bê tông khi tuổi sớm là các loại vết nứt không chịu ảnh hưởng trực tiếp từ tác động cơ học. Ứng suất kéo do sự kết hợp của chênh lệch nhiệt độ, nhiệt của quá trình thủy hóa và điều kiện môi trường xung quanh, các biến dạng tự nhiên và điều kiện biên, thường gây ra tác động nội tại đáng kể lên các kết cấu bê tông. Bất cứ khi nào ứng suất như vậy đạt đến cường độ chịu kéo của bê tông, hiện tượng nứt sẽ xảy ra, do đó có thể làm giảm khả năng sử dụng và độ bền của kết cấu. Nứt do nhiệt trong các kết cấu bê tông non tuổi thường xuyên xảy ra, chẳng hạn như khối bê tông có kích thước lớn như móng, đập và các bộ phận công trình cầu.

Khả năng nứt của các kết cấu dạng này do nhiệt độ trong các kết cấu liên quan chặt chẽ tới tới hàm lượng chất kết dính, nhiệt độ môi trường khi thi công và nhiệt độ bê tông tươi, đặc điểm hình học của các kết cấu. Trạng thái giới hạn sử dụng của vết nứt trong kết cấu bê tông do các biến dạng bị kiềm chế, do các tác động nhiệt và co ngót bị gây ra do quá trình thủy hóa xi măng đã là một chủ đề liên tục nghiên cứu và quan tâm của cả thiết kế và thi công [18]. Ngoài tác động tiêu cực đến thẩm mỹ, các vết nứt như vậy cũng có thể thúc đẩy sự ăn mòn của cốt thép và cuối cùng làm giảm độ bền của kết cấu bê tông [52] hoặc thậm chí có thể gây ra việc giảm khả năng chịu tải của kết cấu. Trong các loại kết cấu bê tông cụ thể, vết nứt cũng có thể làm suy giảm chức năng một cách đáng kể.

Ví dụ, nứt do tuổi sớm của bê tông có thể là một trong những nguyên nhân chính gây ra rò rỉ trong các kết cấu bê tông giữ chất lỏng [15], hơn nữa ở các kết cấu của lò phản ứng hạt nhân đặc biệt quan tâm về tính an toàn, độ kín không khí, điện trở bức xạ được kiểm soát phần lớn thông qua đặc điểm vết nứt [21]. Do đó, chi phí bổ sung để xác định các vết nứt phi kết cấu này, phân tích nguyên nhân và các công việc sửa chữa nó có thể được yêu cầu [10], trong khi rủi ro về tăng chi phí pháp lý cao và gây thiệt hại cho các bên liên quan như thiết kế và thi công rất 7 nghiêm trọng [35]. Một vài ví dụ dưới đây để phân tích sự hình thành và nguyên nhân gây nên các vết nứt trong kết cấu BTCT không chịu ảnh hưởng trực tiếp từ tác động cơ học: a. Kết cấu BTCT của đập tràn ở Nam Mỹ Trong kết cấu này [30] (Hình 1.1), kích thước của khối đập là 35x15x7,5m, hỗn hợp bê tông chứa 350 kg xi măng /m3 và tỷ lệ nước/xi măng là 0.52, nhiệt độ môi trường khi thi công là khoảng 32°C, rất gần với ngưỡng giới hạn do các tài liệu hướng dẫn về đổ bê tông trong thời tiết nóng, chẳng hạn như [54].

Đáng chú ý là không có biện pháp làm mát trước và sau khi thi công. Chúng ta thấy có nhiều vết nứt xuất hiện trên bề mặt bên của đập, các vết nứt này có chiều rộng đáng kể từ 0,2 đến 1,2mm. Một quá trình điều tra và đánh giá cho thấy vết nứt xuất hiện là do ứng suất nhiệt sinh ra trong lõi khối đập do nhiệt thủy hóa của xi măng, trong lõi của khối nhiệt độ lên tới 62,5°C, nhiệt độ môi trường lúc thi công do ảnh hưởng của ván khuôn làm cho sự chênh lệch nhiệt độ lên tới 42°C. Quá trình đánh giá chỉ ra rằng các vết nứt này có thể bắt đầu từ 10 ngày tới 100 ngày sau khi đúc do kích thước của đập tăng lên.

a) Hình ảnh đập tràn đang được xây dựng, b, c) các vết nứt do nhiệt gây ra và d, e) kết quả từ các mô phỏng số [18] 8 b. Kết cấu BTCT của đập Itaipu ở Brazil/Paragoay Trong công trình đập Itaipu ở Brazil/Paragoay [36] với cấu trúc bằng bê tông (khoảng 13.000 m3), tổng cộng với 83 khối bê tông có kích thước 17x35x85m (Hình 1.2), nhiệt độ bê tông tươi thiết kế là 7°C [13], sau khi đổ nhiệt độ tối đa trong lõi là 36°C, và nhiệt độ bề mặt là 22°C. a) Khối đúc đập điển hình [20], b) sơ đồ vết nứt của khối đúc, c) kết quả phân bố nhiệt độ từ phương pháp PTHH, d) chỉ số nứt (ứng suất kéo / độ bền kéo) Đối với công trình này, có hai loại bê tông được sử dụng để xây dựng các khối đầu tiên. Loại thứ nhất, được sử dụng cho 6 lớp đầu tiên, có hàm lượng xi măng là 169 kg/m3, hàm lượng tro bay là 20 kg/m3 và hàm lượng nước là 108 kg/m3.

Đường kính cốt liệu lớn nhất của bê tông này là 76 mm và cường độ nén thiết kế là 21 MPa ở 360 ngày. Loại thứ hai có hàm lượng xi măng Pooclăng là 108 kg/m3, hàm lượng tro bay là 13 kg/m3 và hàm lượng nước là 85 kg/m3. Đường kính cốt liệu tối đa của loại bê tông thứ hai này là 152 mm và cường độ nén thiết kế của nó là 14 MPa ở 9 360 ngày [16]. Các vết nứt đầu tiên được nhận thấy bằng cách kiểm tra vào tháng 8 năm 1980.

Đã có những vết nứt ở 34 trong số 47 khối được xây dựng, chủ yếu nằm ở phần sườn chống, và đôi khi ở đầu các khối này. Các vết nứt dọc, bắt đầu từ mặt móng và nằm ở thượng lưu. Các vết nứt này nông, có độ rộng thay đổi từ 0,3 đến 0,9 mm và dài từ 10 m đến 20 m, như được thể hiện trong Hình 1. Các vết nứt này được Phòng thí nghiệm Itaipu đánh giá do ảnh hưởng của sự kiềm chế biến dạng trong kết cấu bê tông khi non tuổi và sự co ngót, từ biến của kết cấu bê tông.

Điều này cho thấy các vết nứt không do tác dụng cơ học trong kết cấu bê tông, bê tông cốt thép thường xuyên xảy ra, nó gây một tác động rất xấu tới khả năng chịu tải, tính liền khối của kết cấu trong quá trình sử dụng. Việc tìm hiểu nguyên nhân và tìm cách khắc phục, hạn chế hiện tượng này là một vấn đề rất cấp bách hiện nay [20]. Kết cấu BTCT của trụ cầu ở Cộng hòa Séc Khối trụ cầu này với kích thước 5x5x4,57m, cấp bê tông là C35/45, bê tông bao gồm chất kết dính, kết hợp 400 kg xi măng/m3, 40 kg/m3 tro bay, 175 kg/m3 nước, 1809 kg/m3 cốt liệu mịn và thô kết hợp và 7 kg/m3 phụ gia. Khối trụ cầu được bố trí theo phương thẳng đứng bằng ba lớp cốt thép có đường kính 32 mm nằm cách bề mặt bên ngoài 500 mm.

Với tổng số 248 cốt thép, như trong Hình 1. 3a, b, tỷ lệ cốt thép dọc là 0,8%. Theo chiều ngang, các cốt đai có đường kính 10 và 12 mm được lắp đặt thành hai lớp, với khoảng cách dọc là 200 mm, dẫn đến tỷ lệ cốt thép theo hướng dọc chỉ là 0,019%. Sau khoảng 1 năm kể từ khi đổ bê tông, các vết nứt dọc có chiều rộng từ 0,1 đến 0,5 mm đã được phát hiện, như trong Hình 1.

Một số mẫu khoan từ lõi sâu 600 mm cho thấy các vết nứt chạy vào khối vượt qua các lớp gia cố. Quá trình nghiên cứu đánh giá đã xác nhận rằng nguyên nhân gây nứt là nhiệt thủy hóa xi măng [23]. Một mô phỏng số đã dự đoán tăng nhiệt độ từ nhiệt độ ban đầu 20°C đến tối đa 61°C sau 9 ngày, xem Hình 1.4a, trong khi khối nguội xuống nhiệt độ môi trường xung quanh sau khoảng 100 ngày. Quá mô phỏng có tính đến độ tự chùng và co ngót của bê tông, cũng như cơ học phá hủy.

Mô hình 10 tài liệu được sử dụng cho độ tự chùng và co ngót [17] có tính đến các biến dạng nhiệt độ và sự co ngót tự sinh, trong khi nó bỏ qua sự co ngót do sấy khô do kích thước lớn của phần tử. Người ta tính toán rằng chiều rộng vết nứt dự đoán trung bình là khoảng 0,23 mm, nằm trong phạm vi chiều rộng vết nứt đo được trên bề mặt bê tông (0,1– 0,5 mm), xem Hình 1.