Tóm tắt Luận văn Nghiên cứu thành phần, tính chất cơ học của bê tông cường độ siêu cao và ứng dụng trong kết cấu cầu

Nội dung text: Tóm tắt Luận văn Nghiên cứu thành phần, tính chất cơ học của bê tông cường độ siêu cao và ứng dụng trong kết cấu cầu

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN LỘC KHA NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT CƠ HỌC BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ SIÊU CAO VÀ ỨNG DỤNG TRONG KẾT CẤU CẦU CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU HẦM MÃ SỐ: 62.58.25.01 TÓM TẮC LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. GS-TS. Phạm Duy Hữu 2. PGS-TS. Nguyễn Ngọc Long HÀ NỘI - 2013
2. 2 MỞ ĐẦU Bê tông cường độ siêu sao là một loại vật liệu mới, được nghiên cứu và ứng dụng thử nghiệm ở các nước tiên tiến trên thế giới trong vài thập kỷ gần đây. Đặc tính của loại bê tông này là có cường độ chịu nén rất cao có thể lên đến từ 100 -:- >200MPa, khả năng chịu kéo khi uốn lên đến 40MPa, khả năng chịu cắt tăng cao, khả năng chịu tác động va chạm, chịu tải trọng lặp rất lớn và đặc biệt là có độ bền và sự ổn định lâu dài. Hiện nay trên thế giới đang từng bước ứng dụng thử nghiệm trong nhiều công trình cầu, nhà cao tầng, các công trình đặc biệt khác nhằm nâng cao khả năng chịu lực và độ bền của kết cấu công trình. Ở Việt Nam, đang phát triển cơ sở hạ tầng, nhiều công trình cầu, đường hiện đại đang được xây dựng, nên việc nghiên cứu phát triển một loại vật liệu bê tông mới có cường độ siêu cao để tăng khả năng chịu lực, độ bền của công trình là vấn đề cần thiết. Chúng ta có thể nghĩ đến khả năng nghiên cứu chế tạo và ứng dụng bê tông cường độ siêu cao từ các vật liệu ở Việt Nam để có thể áp dụng thay thế cho một số dạng kết cấu cầu, đường bộ hiện nay và từng bước nghiên cứu ứng dụng bê tông cường độ siêu cao này trong thiết kế một số các kết cấu của công trình cầu, đường, các nhà cao tầng, các công trình đặc biệt khác. Đó chính là lý do Nghiên cứu sinh chọn đề tài để nghiên cứu. Tên đề tài “Nghiên cứu thành phần, tính chất cơ học của bê tông cường độ siêu cao và ứng dụng trong kết cấu cầu”. Mục đích nghiên cứu: Hướng lý thuyết: Lý thuyết thành phần hạt đạt độ chặt tối ưu đã được Larard trình bày. Các hướng dẫn tính toán thành phần theo cấp phối tối ưu của Fuller năm 1997. Các nghiên cứu thực nghiệm định lượng được thực hiện bỡi SETRA/AFGC năm 2002; phương pháp thiết kế theo DIN; phương pháp thiết kế theo ACI-544 Các lý thuyết này nghiên cứu sinh sử dụng trong nghiên cứu của mình Hướng thực nghiệm: Định lượng lại thông qua thực nghiệm và từ thực nghiệm xác định lại các hệ số của các công thức. Đây cũng là một hướng được một số nước như Hàn Quốc, Mỹ thực hiện. Hướng và mục đích của nghiên cứu sinh thực hiện; tức là tiến hành theo hướng định lượng lại mô hình vật liệu từ các điều kiện vật liệu ở Việt Nam thông qua các thí nghiệm và cũng từ các thí nghiệm xác định lại công thức tính cường độ chịu kéo khi uốn nhằm tạo ra các thông số phục vụ tính toán kết cấu. Đối tượng nghiên cứu: Từ vật liệu trong nước, nghiên cứu thực nghiệm xác định mô hình vật liệu và chế tạo ra bê tông cường độ siêu cao có cường độ 120 -:- 140MPa và ứng dụng trong kết cấu cầu.
3. 3 Phạm vi nghiên cứu: Định lượng lại mô hình vật liệu thông qua thí nghiệm, Phân tích thực nghiệm ứng xử uốn của dầm để tìm công thức t, phân tích ứng xử uốn dầm cầu để xác định chiều cao mới của dầm cầu. Nghiên cứu sinh chỉ nghiên cứu dầm cầu dưới tác dụng của tải trọng tỉnh, các tải trọng động, tải trọng lặp chưa đề cập trong luận án này. Ý nghĩa khoa học và thực tiển của đề tài: - Về lý thuyết: Nghiên cứu ứng dụng các lý thuyết tính toán về độ đặc tối ưu để thiết kế cấp phối bê tông cường độ siêu cao. Phân tích ứng xử uốn của dầm và dầm cầu để tìm ra công thức tính cường độ chịu kéo khi uốn t và chiều cao dầm cầu. - Về thực nghiệm: Tìm kiếm vật liệu, chế tạo ra cấp phối vật liệu bê tông cường độ siêu cao từ 120 -140MPa với vật liệu trong nước. Từ thực nghiệm nêu lên các đặc trưng cơ học của bê tông cường độ siêu và đề xuất công thức tính cường độ chịu kéo khi uốn t; phân tích ứng xử uốn của dầm cầu và đề xuất chiều cao dầm cầu Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ SIÊU CAO TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 1.1.Các công trình nghiên cứu liên quan mật thiết đến đề tài luận án đã được công bố trên thế giới Bê tông cường độ siêu cao là một loại vật liệu mới được nghiên cứu và phát triển trên thế giới từ năm 1990. Các ứng xử cơ học, các công thức về tính toán cũng như các hướng dẫn thiết kế và kỹ thuật xây dựng đã được công bố ở Pháp, Mỹ và Đức. Một số ứng dụng đầu tiên ở Cananda, Châu Âu, Châu Á và ở Mỹ đã chứng minh những lợi ích của loại vật liệu mới này về chi phí, tính bền vững và nhiều tính năng ưu việt khác. Với những ưu điểm vượt trội của bê tông này, cho phép chúng ta có những suy nghĩ về việc nghiên cứu bê tông cường độ siêu cao từ các vật liệu thành phần trong nước, trên cơ sở tham khảo những kết quả nghiên cứu của các nước trên thế giới, sẽ mở ra một hướng đi mới trong ngành vật liệu xây dựng và kết cấu công trình 1.2. Các nghiên cứu về bê tông cường độ siêu cao ở Hoa Kỳ, ở Châu Âu và Châu Á Các lý thuyết mới về thành phần hạt theo độ đặc tối ưu đã được Larrard trình bày Các lý thuyết về cấp phối hạt tối ưu đã được Schmidt và Fuller trình bày. Các hướng dẫn thiết kế đã được SETRA / AFGC công bố Các hướng dẫn thiết kế và công nghệ chế tạo đã được nghiên cứu và khuyến cáo bởi RILEM, DIN; Các thí nghiệm về định lượng lại mô hình vật liệu đã được FHWA (Hoa Kỳ) và Hàn Quốc thực hiện.
4. 4 Các hình ảnh từ 1.1 -:-1.6 giới thiệu các kết cấu cầu, nhà và các ứng dụng trong quân sự điển hình Hình 1.1: So sánh về trọng lượng và chiều cao của dầm bê tông cường độ siêu cao và bê tông truyền thống Hình 1.2: Các cầu sử dụng bê tông cường độ siêu cao mặt cắt dầm chữ T và chữ  ở Mỹ Hình 1.4: Mái nhà cửa sổ Millau năm Hình 1.3:Cầu người đi bộ ở Seoul Hàn 2004 Quốc năm 2002 Hình 1.5: Cầu Bourg –lès – Valence, Hình 1.6: Thử nghiệm khả năng chịu France năm 2004 công phá sử dụng trong quân sự Iran
5. 5 1.3.Các công trình nghiên cứu liên quan mật thiết đến đề tài luận án đã được công bố ở Việt Nam Ở Việt Nam: bê tông cường độ siêu cao là một đề tài còn khá mới. Đến năm 2008 mới được một số nhà khoa học ở các trường ĐH Giao thông Vận tải; ĐH Xây dựng; ĐH Bách Khoa TP Hồ Chí Minh bắt đầu nghiên cứu về bê tông này. Các nghiên cứu nêu trên được xem là những nghiên cứu ban đầu về bê tông siêu cường độ ở Việt Nam. Như vậy bê tông cường độ siêu cao đối với Thế giới và Việt Nam vẫn còn mang tính thời sự rất lớn, cần thiết có nhiều nghiên cứu để chế tạo ra bê tông này từ vật liệu trong nước góp phần bổ sung hoàn thiện hệ thống lý luận, tính toán và từng bước đưa vào ứng dụng thử nghiệm cho một số công trình xây dựng. 1.4.Mục tiêu của đề tài Từ vật liệu trong nước, theo các hướng dẫn của thế giới; nghiên cứu chế tạo ra bê tông cường độ siêu cao từ 120 -:- 140MPa. Nghiên cứu thực nghiệm uốn của dầm bê tông cốt thép sử dụng bê tông cường độ siêu cao để xác định hệ số K trong công thức tính cường độ chịu kéo khi uốn. Phân tích ứng xử uốn của dầm cầu sử dụng bê tông cường độ siêu cao từ đó đề xuất chiều cao của dầm cầu. 1.5.Nội dung và phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lựa chọn vật liệu, thiết kế thành phần, thí nghiệm các tính chất cơ học của bê tông cường độ siêu cao từ 120 – 140MPa. Phân tích uốn kết cấu dầm, dầm cầu và từ đó định hướng sử dụng trong kết cấu. Sử dụng phương pháp lý thuyết và thực nghiệm để xác định về thành phần, các tính năng cơ học của bê tông cường độ siêu cao và công thức tính cường độ chịu kéo khi uốn và chiều cao dầm cầu. Chương 2: VẬT LIỆU CHẾ TẠO VÀ THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ SIÊU CAO 2.1 Vật liệu chế tạo: 2.1.1/ Xi măng, phụ gia siêu dẻo và muội Silic Nghiên cứu sinh sử dụng xi măng PC40-Bút Sơn loại I phù hợp với quốc tế và thực tế xi măng ở Việt nam Luận án sử dụng phụ gia Policacbol silat của hãng Sika Việt Nam với kí hiệu 3000-20 các tính năng phù hợp tiêu chuẩn ASTM C494 loại C Luận án sử dụng muội Silic do Sika Việt Nam bán trên thị trường cũng có tính năng đảm bảo các tiêu chuẩn ASTM 1230-95a, hình 2.1
6. 6 Hình 2.1: Muội silic 2.1.2/ Cốt liệu lớn và bột quarzt Cốt liệu lớn: Sử dụng cát quarzt được nghiền ra từ đá quarzt tại mỏ Thanh Sơn-Phú Thọ theo các tiêu chuẩn hướng dẫn của quốc tế. Nghiên cứu sinh đã khai thác chế tạo cát Quartz (là vật chất dạng hạt lớn nhất trong cấp phối bê tông) đường kính lớn nhất là 0,6 mm, thành phần cấp phối như bảng 2.1 và hình 2.2 Bảng 2.1: Thành phần cấp phối hạt của cát Quarzt Cỡ sàng (mm) Lượng lọt trên sàng i, A% 0,63 100 0,315 67,1 0,14 41,6 0,075 13,9 Bột Quartz được nghiền nhỏ từ đá Quartz Thanh Sơn-Phú Thọ với đường kính khoảng 27,9m như hình 2.3. Hình 2.2: Cát Quartz Hình 2.3: Bột Quartz 2.1.3/ Sợi thép Sử dụng sợi thép của hãng BeKeart Đức, sợi thép loại Dramix kí hiệu là OL13-20 có đường kính D = 0,2 mm chiều dài L = 13 mm. Giới hạn chảy là 2.000 MPa, với hàm lượng là 2% theo thể tích, như ở hình 2.4 Hình 2.4: Sợi thép Như vậy các vật liệu chính được sử dụng trong bê tông bê tông cường độ siêu cao và các thí nghiệm sau này là Xi măng PC 40 Bút Sơn. Cát Quartz và bột Quartz được chế tạo từ đá Quartz khai thác từ mỏ đá Thanh Sơn –Phú
7. 7 Thọ, muội Silic và phụ gia siêu dẻo của hãng Sika Việt Nam, sợi thép Dramix được nhập từ Thượng Hải Trung Quốc. Đánh giá về nguồn cung cấp vật liệu cho thấy rằng có đủ nguồn vật liệu có sẵn ở Việt Nam phù hợp với các tiêu chuẩn quốc tế để chế tạo bê tông cường độ siêu cao. 2.2/ Chế tạo bê tông cường độ siêu cao theo lý thuyết tối ưu về độ đặc 2.2.1/ Mở đầu Trong luận án, lý thuyết tối ưu hóa độ đặc của Mooney và Larrad được sử dụng nghiên cứu tính toán chính, lý thuyết về đường cong cấp phối tối ưu Fuller sẽ được xem xét đối chiếu. 2.2.2/ Tính toán lựa chọn hỗn hợp bê tông Từ lý thuyết tối ưu hóa độ đặc của Mooney, theo các hướng dẫn của Thomson, Larard nghiên cứu sinh đã tiến hành tính toán và đã thiết lập được 3 công thức bê tông được kí hiệu như sau: C1, C2, C3 như ở bảng 2.2 Bảng 2.2: Công thức thiết kế bê tông cường độ siêu cao Thành phần C1 C2 C3 Xi măng Bút sơn PC40, kg/m3 800 850 900 Muội silic (25%X), kg/m3 195,5 195,5 207 Cát Quartz Q1, kg/m3 900 935 977 Bột Quartz Q2, kg/m3 280 150 120 Sợi thép, kg/m3 160 170 160 Chất siêu dẻo, kg 16 17 18 Nước, lít 160 170 170 Tỷ lệ N/X 0,20 0,20 0,20 Biểu đồ phân bố thành phần hạt với cỡ hạt lớn nhất là 0,6mm, cỡ hạt nhỏ nhất là 0,00001mm theo hình 2.5. Hình 2.5: Biểu đồ thành phần hạt của các cốt liệu 2.2.3/ Kiểm tra cấp phối Căn cứ vào các công thức bê tông, lập nên đường cấp phối của bê tông và đối chiếu với đường cấp phối tối ưu của Fuller theo biểu đồ hình 2.6
8. 8 Hình 2.6: Cấp phối của bê tông cường độ siêu cao đối chiếu với cấp phối Fuller Kết quả kiểm tra đối chiếu cấp phối thiết kế C1, C2, C3 cho thấy rằng các cấp phối được thiết kế rất sát với cấp phối theo công thức của Fuller. Nghiên cứu ở chương 2 đã đạt được kết quả sau - Đã khai thác và chế tạo cát và bột quartz theo tiêu chuẩn. - Đã lựa chọn được các loại xi măng, muội Silic, sợi thép phù hợp với bê tông cường độ siêu cao - Sử dụng mô hình tối ưu hoá độ đặc đã thiết kế được thành phần bê tông C1, C2, C3. - Kiểm tra thành phần cấp phối hạt phù hợp với các nghiên cứu của Pháp và lý thuyết cấp phối tối ưu của Fuller. Chương 3: THÍ NGHIỆM CƯỜNG ĐỘ NÉN, UỐN VÀ MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ SIÊU CAO 3.1/ Mở đầu Trong chương này, Nghiên cứu sinh trình bày thí nghiệm cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo đặc trưng và mô đun đàn hồi của bê tông cường độ siêu cao. 3.1.1/ Cường độ chịu nén Cường độ chịu nén được xác định với bê tông ở 3, 7, 28 ngày tuổi. Theo thì các mẫu hình trụ có kích thước d=10cm, h =20cm để xác định cường độ chịu nén. Mẫu được bảo dưỡng trong điều kiện bình thường. 3.1.2/ Ứng xử kéo khi uốn Ứng xử kéo khi uốn của vật liệu được đặc trưng bằng 3 giá trị thí nghiệm như sau: - Cường độ kéo khi uốn đàn hồi của bê tông cường độ siêu cao (ftj). Giá trị này ứng với phần biến dạng đàn hồi ở thời điểm xuất hiện vết nứt đầu tiên với biến dạng tương đối là 1‰. Trị số độ mở rộng vết nứt là 0,05mm, độ võng trong phạm vi 1mm. - Cường độ chịu kéo uốn lớn nhất (ứng với mômen uốn lớn nhất) thông thường ứng với biến dạng là 3‰. - Cường độ chịu kéo khi uốn ở thời điểm biến dạng tối đa ứng với độ võng của dầm thí nghiệm là 10mm, thí nghiệm cường độ kéo uốn được thực hiện theo Tiêu chuẩn của Châu Âu (RILEM).
9. 9 3.1.3/ Quy trình thí nghiệm uốn mẫu trụ và phân tích Hai loại thí nghiệm được đề xuất trên thế giới. Kiểu 1: Thí nghiệm uốn 4 điểm trên mẫu lăng trụ không có khấc cho phép suy ra cường độ chịu kéo sau khi điều chỉnh một số quan hệ hiệu ứng tỉ lệ. Kiểu 2: Thí nghiệm uốn 3 điểm trên mẫu lăng trụ có khấc, áp dụng phương pháp phân tích ngược theo hướng dẫn của RILEM. Nghiên cứu sinh chọn phương pháp thí nghiệm uốn bốn điểm trên mẫu dầm theo hướng dẫn của Châu Âu (hình 3.1) 3.1.4/ Kích thước mẫu (theo tiêu chuẩn Châu Âu) Các mẫu hình lăng trụ mặt cắt vuông cạnh a và chiều dài 4*a, với a=15cm. Mẫu thử có kích thước: 15*15*60 (cm) a. Thiết bị thí nghiệm Trong thí nghiệm uốn 4 điểm theo các hướng dẫn của Châu Âu, thiết bị đo cần được cố định trên mẫu bằng một bộ phận đặc biệt để đo độ võng thực của mẫu khi thí nghiệm (hình 3.1). Hình 3.1: Mô hình thí nghiệm uốn 4 điểm b. Thu thập kết quả Các số liệu trong khi thí nghiệm cần được thực hiện với tần số 5 Hz. Các số liệu cần thu thập là: + Độ võng + Lực + Biểu đồ tải trọng – độ võng c. Tính toán độ mở rộng vết nứt, biến dạng Biết độ võng f0 ứng với đoạn cuối của vùng đàn hồi, độ mở rộng vết nứt (w) được đánh giá qua quan hệ độ võng theo hướng dẫn của (SETRA – AFGC): 3.2/ Chế tạo các mẫu thí nghiệm 3.3/ Các kết quả thí nghiệm: + Kết quả thử nghiệm độ chảy lan, cường độ chịu nén theo bảng 3.1; 3.2 ; 3.3 và các hình 3.2 ; 3.3
10. 10 Bảng 3.1: Kết quả thí nghiệm độ chảy lan Ký hiệu mẫu thử C1 C2 C3 Độ sụt của bê 24,00 29,00 27,00 tông (cm) Độ chảy lan (cm) 45,00 64,00 50,50 Ngày đúc mẫu 29/3/2011 1/4/2011 6/4/2011 Hình 3.2: Mẻ trộn thử Hình 3.3: Thí nghiệm độ chảy lan Bảng 3.2: Kết quả cường độ chịu nén Ký Ngày Cường độ chịu nén (MPa) Stt hiệu đúc mẫu R3 TB3 S3 R7 TB7 S7 R 28 TB28 S28 C11 29/3 65,89 109,89 134,70 C12 29/3 66,53 100,63 122,63 C13 29/3 71,72 69,77 101,23 106,59 126,90 127,59 C1 3,32 5,33 5,22 C14 29/3 74,65 111,76 132,63 C15 29/3 72,48 102,36 119,79 C16 29/3 67,36 113,69 128,90 C21 1/4 68,55 111,47 121,36 C22 1/4 67,89 106,34 128,63 C23 1/4 71,66 72,65 115,19 112,46 137,24 130,01 C2 3,69 5,28 5,73 C24 1/4 75,12 120,69 133,68 C25 1/4 78,34 115,31 124,36 C26 1/4 74,35 105,73 134,80 C31 6/4 82,42 115,51 142,56 C32 6/4 80,23 84,75 112,36 113,06 132,21 139,21 C3 5,07 5,57 6,21 C33 6/4 77,64 105,61 129,38 C34 6/4 86,62 122,38 144,77
11. 11 C35 6/4 91,65 107,34 145,61 C36 6/4 89,92 115,18 140,74 Ri: Cường độ nén ngày thứ i TBi: Cường độ nén trung bình ngày thứ i Si: Độ lệch chuẩn theo cường độ nén ngày thứ i Bảng 3.3: Cường độ trung bình của các nhóm mẫu Cường độ trung bình Độ lệch chuẩn Biến dạng tương đối Nhóm (MPa) (S) (‰) C1 127,59 5,22 4,02 C2 130,01 5,73 3,55 C3 139,21 5,21 3,75 Từ kết quả thử cường độ nén của ba cấp phối C1, C2, C3 xây dựng được các biểu đồ thể hiện các quan hệ (cường độ – thời gian); (cường độ - tỉ lệ nước/chất kết dính) theo hình 3.4 ; 3.5: MPa 160 140 MPa 120 150 100 C1 80 100 3 C2 60 C3 7 40 50 28 20 0 0 3 7 28 Ngày 0.196 0.205 0.223 N/CKD Hình 3.4: Quan hệ giữa cường độ chịu Hình 3.5: Quan hệ giữa cường độ chịu nén theo thời gian nén với tỷ lệ N/CKD của C3 +Kết quả thử nghiệm cường độ chịu kéo - uốn Thí nghiệm uốn 4 điểm được thực hiện tại trường Đại Học Giao thông Vận tải. Trình tự thí nghiệm uốn tuân thủ theo hướng dẫn của RILEM, hình 3.6. Hình 3.6: Thí nghiệm uốn và dạng phá hoại mẫu Kết quả thí nghiệm được trình bày ở trong bảng 3.4, hình 3.7 Bảng 3.4: Quan hệ giữa tải trọng và độ võng Độ võng Tải trọng P (kN)  (mm) PM1 PM2 PM3 PM4 PM5 PM6
12. 12 0,00 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,20 75,470 70,637 112,226 80,176 73,181 97,091 0,22 80,303 78,777 118,204 94,421 76,361 101,161 0,25 83,865 82,974 126,598 107,775 80,558 106,884 0,30 94,039 100,653 142,750 148,219 90,351 119,475 0,40 107,520 119,094 162,209 207,995 106,249 126,343 0,50 112,862 122,910 179,124 227,199 118,077 128,251 0,70 115,152 123,673 205,196 247,930 126,216 132,066 1,00 119,094 123,673 210,284 291,554 126,343 132,066 2,00 89,969 79,413 159,792 219,000 90,732 78,014 3,00 66,949 57,029 103,959 143,667 73,181 59,446 5,00 29,939 32,864 57,029 106,000 51,051 29,558 10,00 12,134 11,116 8,191 42,420 22,817 9,336 Hình 3.7: Biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và độ võng Quan hệ giữa cường độ và độ mở rộng vết nứt, biến dạng trong trường hợp uốn 4 điểm được tính theo hướng dẫn của SETRA/AFGC, kết quả ở bảng 3.5 Bảng 3.5: Quan hệ giữa cường độ và biến dạng của bê tông cường độ siêu cao Cường độ Cường độ Độ Biến Tải Độ mở rộng vết chịu kéo đặc trưng Mẫu võng dạng tr ọng nứt W (mm) khi uốn 0,7265xRu (mm) (o/ ) P(kN) oo Ru (MPa) (MPa) 0,092 0,05 0,2 73,47 9,80 7,12 0,2 0,18 2 79,50 10,60 7,70 0,3 0,30 3 122,68 16,36 11,88 C1 0,9 1,02 10 97,74 13,03 9,47 2,12 2,48 25 84,17 11,22 8,15 2,55 3,00 32 0,00 0,00 0,00
13. 13 0,092 0,05 0,2 85,05 11,34 8,24 0,2 0,18 2 88,51 11,80 8,57 0,3 0,30 3 129,20 17,23 12,52 C2 0,9 1,02 10 110,42 14,72 10,70 2,12 2,48 25 84,23 11,23 8,16 2,55 3,00 32 0,00 0,00 0,00 0,092 0,05 0,2 90,47 12,06 8,76 0,2 0,18 2 126,26 16,83 12,23 0,3 0,30 3 251,19 33,49 24,33 C3 0,9 1,02 10 210,67 28,09 20,41 2,12 2,48 25 159,74 21,30 15,47 + Mô hình ứng suất biến dạng Xây dựng biểu đồ quan hệ ứng suất biến dạng theo hướng dẫn Châu Âu (SETRA/AFGC) cho nhóm mẫu C3 làm cơ sở cho việc phân tích kết cấu, hình 3.8. Hình 3.8: Biểu đồ quan hệ giữa ứng suất - biến dạng của bê tông cường độ siêu cao nhóm mẫu C3 lập theo hướng dẫn của SETRA/AFGC +Thử nghiệm Mô đun đàn hồi - Thí nghiệm mô đun đàn hồi tĩnh và hệ số Poisson của bê tông cường độ siêu cao theo tiêu chuẩn ASTM mẫu kích thước D=15cm, h=30. Thiết bị thí nghiệm là máy nén đến 150 tấn (1500 kN), theo hình 3.9 Hình 3.9: Thí nghiệm mô đun đàn hồi
14. 14 Kết quả trung bình thí nghiệm được trình bày trong bảng 3.6 Bảng 3.6: Kết quả thí nghiệm mô đun đàn hồi Nhóm mẫu thử C1 C2 C3 Cường độ nén (MPa) 127,59 130,01 139,21 E (Mpa) 46500 47200 49300 1/3 E= 9200 x f cj 46085 46449 47565 Sai số 1,009 1,016 1,038 +Bình luận kết quả 1/3 Căn cứ vào kết quả thí nghiệm thì thấy rằng : E= 9200 x f cj Hệ số K0 =9200, nằm trong khoảng hướng dẫn của các tiêu chuẩn Châu Âu +Kết luận về khả năng chịu nén, kéo khi uốn và mô đun đàn hồi của bê tông cường độ siêu cao Với 3 thành phần bê tông đã thực hiện cho thấy cấp phối C3 (theo bảng 3.7) có cường độ nén cao nhất là 139,2 MPa, cường độ chịu kéo khi uốn đặc trưng lớn nhất là 24,22MPa Bảng 3.7: Thành phần của bê tông cấp phối C3 Nước, kg (cuối cùng) 217,57 kg Xi măng 900 kg Cát quarts d=0,6mm (khô) 910 kg Bột quart d=27m (khô) 120 kg Muội silic d=1m 207 kg Sợi thép d=0,2mm 160 kg Chất siêu dẻo 22,46kg 3.4/ Một số nhận xét Với vật liệu trong nước đã sản xuất được bê tông cường độ siêu cao với các tính năng sau : - Độ chảy lan của hỗn hợp thử nghiệm từ 45 – 64 cm, phù hợp với các yêu cầu quốc tế độ chảy lan >50cm. - Cường độ chịu nén của bê tông cường độ siêu cao thử nghiệm đạt từ 125,6 đến 139,2 MPa ở 28 ngày tuổi. Với biến dạng tương đối đạt xấp xỉ 3,5‰. - Cường độ chịu kéo khi uốn ở vết nứt đầu tiên: từ 9,8 – 12,06 MPa ; Cường độ chịu kéo uốn lớn nhất : từ 16,36 – 33,49 MPa. Cường độ chịu kéo uốn với độ võng 10mm : từ 2,03 - 3,9 MPa. Cường độ đặc trưng đàn hồi : từ 7,12 – 8.76 MPa. Cường độ đặc trưng lớn nhất : từ 11,8 – 24,22MPa.
15. 15 - Mô đun đàn hồi thí nghiệm đạt : 46,2 – 49,3 GPa. Trị số này nằm trong khoảng từ 45 – 55 GPa theo các thí nghiệm quốc tế. - Mô hình ứng suất – biến dạng phục vụ cho tính toán được lập theo hướng dẫn của Châu Âu cho nhóm mẫu C3 (hình 3.8) Chương 4 : NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH ỨNG XỬ UỐN CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP VÀ DẦM CẦU SỬ DỤNG BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ SIÊU CAO 4.1/ Đặt vấn đề nghiên cứu Kết quả nghiên cứu của ACI-544 thì mô tả cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông cốt sợi thông thường cấp 40MPa, Kết quả nghiên cứu của Imam et al (1995) tính cường độ chịu kéo khi uốn bê tông cốt sợi thép cường độ cao (HPC) cấp bê tông <100MPa. Như vậy với dầm bê tông cường độ siêu cao, cường độ chịu nén từ 120 -140 MPa, thì sử dụng công thức tính cường độ chịu kéo khi uốn như thế nào là phù hợp?. Nghiên cứu này nhằm từ thực nghiệm và áp dụng các lý thuyết tính toán để đánh giá và tìm ra sự phù hợp của công thức tính cường độ chịu kéo khi uốn () của bê tông cường độ siêu cao. 4.2/ Cơ sở nghiên cứu phân tích ứng xử uốn của dầm bê tông cốt thép với bê tông cường độ siêu cao. Chọn phương pháp nghiên cứu từ tiêu chuẩn ACI-544. và Imam et al (1995). (Biểu đồ ứng suất - biến dạng tính toán đã được xây dựng theo ACI -544 và Imam như hình 4.1) Hình 4.1: Biểu đồ tính toán kết cấu dầm chịu uốn theo ACI -544 (a): Biểu đồ phân bố lực ; (b): Biểu đồ ứng suất; (c): Biểu đồ biến dạng Theo ACI-544, công thức tính Mô men uốn của dầm bê tông cốt sợi thép như sau, công thức 4.1 = . . − + . . (ℎ − ). + − (4-1) Với t = K.( lf /df) f Fbe (4-2) t: Cường độ chịu kéo sau khi nứt của bê tông cốt sợi thép. Trong đó:
16. 16 + Theo ACI thì sử dụng K=0,00772. + Theo Imam et al (1995) thì sử dụng K=0,0138. Như vậy, đối với bê tông cốt sợi thép cường độ siêu cao được nghiên cứu cấp bê tông >130 MPa thì nên xác định lại một trị số K* cho phù hợp hay nói cách khác tìm t phù hợp. 4.3/ Chuẩn bị mẫu dầm thí nghiệm Trong phần thí nghiệm của chương này, cấp phối bê tông được sử dụng là cấp phối bê tông nhóm C3 đã sử dụng và mô tả trong chương 2 và 3 Sản xuất 9 mẫu dầm có tiết diện hình chữ nhật theo tiêu chuẩn ACI 544 với kích thước: b=125mm; h=250mm; l=2400mm gồm 3 tổ hợp mẫu: *Tổ hợp 1: gồm 3 dầm, sử dụng 2 thanh cốt thép 12mm, ký hiệu lần lượt là 2D12 - 1; 2D12 - 2 và 2D12 - 3. *Tổ hợp 2: gồm 3 dầm, sử dụng 2 thanh cốt thép , ký hiệu lần lượt là 2D16 - 1; 2D16 - 2 và 2D16 - 3. *Tổ hợp 3: gồm 3 dầm, sử dụng 2 thanh cốt thép 20mm, ký hiệu lần lượt là 2D20 - 1; 2D20 - 2 và 2D20 - 3. Cấu tạo dầm và sơ đồ thí nghiệm như hình 4.2 và 4.3 Hình 4.2: Sơ đồ cấu tạo và thí nghiệm Hình 4.3: Các dầm đã hoàn thiện 9 dầm trước khi thí nghiệm 4.4/ Phương pháp thí nghiệm dầm Thí nghiệm được thực hiện tại phòng thí nghiệm vật liệu trường Đại học Giao thông Vận tải. Nghiên cứu sinh chọn phương án uốn 4 điểm phù hợp tiêu chuẩn Châu âu 4.5/ Kết quả thí nghiệm Từ kết quả thí nghiệm 9 dầm (3 tổ mẫu), xác định được giá trị của lực và độ võng. Thiết lập biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và độ võng (P - ) ghi ở hình 4.4 và bảng 4.1
17. 17 Bảng 4.1: Bảng tổng hợp số liệu thí nghiệm tải trọng - độ võng Tai220trong P (KN) Tong hop 200 180 160 140 D20-1 D20-2 120 D20-3 100 D16-1 D16-2 80 D16-3 60 D12-1 40 D12-2 D12-3 20 0 do vong (mm) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 Hình 4.4: Biểu đồ tải trọng và độ võng của các dầm thí nghiệm 4.6/ Nhận xét kết quả thí nghiệm: - Với nhóm 1 (tổ hợp dầm gồm 2 thanh thép 12mm) với tỷ lệ bố trí thanh cốt thép chịu kéo là 0,723% , tải trọng khi xuất hiện vết nứt đầu tiên trung bình đạt P=37,741 kN ứng với độ võng trung bình đạt =0,814mm; Tải trọng lớn nhất trung bình đạt Pmax= 80,262 kN ứng với độ võng đạt trung bình =8,626mm; khi kết thúc thí nghiệm =25mm, tải trọng trung bình đạt P=66,34 kN. - Với nhóm 2 (tổ hợp dầm gồm 2 thanh thép 16mm) với tỷ lệ bố trí thanh cốt thép chịu kéo là 1,286% , tải trọng khi xuất hiện vết nứt đầu tiên trung bình đạt P=37,889 kN ứng với độ võng đạt =0,843mm; Tải trọng lớn nhất trung bình đạt Pmax= 110,423 kN ứng với độ võng đạt trung bình =8,7431mm; khi kết thúc thí nghiệm =25mm, tải trọng trung bình đạt P=99,95 kN. - Với nhóm 3 (tổ hợp dầm gồm 2 thanh thép 220mm) với tỷ lệ bố trí thanh cốt thép chịu kéo là 2,009%, tải trọng khi xuất hiện vết nứt đầu tiên trung bình đạt P=51,9991 kN ứng với độ võng đạt trung bình =1,0704mm; Tải trọng lớn nhất trung bình đạt Pmax= 193,1886 kN ứng với độ võng đạt trung bình =8,7128mm; Khi kết thúc thí nghiệm =25mm, tải trọng trung bình đạt P=183,12 kN. - Theo biểu đồ tải trọng - độ võng thực nghiệm, trước khi nứt: mối quan hệ giữa tải trọng và độ võng của các dầm bê tông cường độ siêu cao cũng tương
18. 18 tự như các dầm bê tông cốt thép truyền thống. Tuy nhiên, sau khi nứt với các dầm bê tông truyền thống là một quá trình giảm nhanh chóng về độ cứng của dầm và các vết nứt nhanh chóng phát triển sâu vào vùng nén của bê tông dẫn đến phá hoại dầm đột ngột, nhanh chóng. Còn dầm bê tông cường độ siêu cao thì độ võng tiếp tục phát triển nhưng chậm hơn và tải trọng vẫn còn tăng và sau đó gần như là đường nằm ngang không suy giảm đột ngột, điều này thể hiện năng lượng được cốt sợi thép hấp thụ làm dầm vẫn còn khả năng chịu lực không đứt gãy đột ngột. Ứng xử khi chịu uốn của dầm bê tông cường có gia cường thép vùng kéo sau khi nứt tải trọng còn tiếp tục tăng, khả năng chịu kéo tăng, độ võng tiếp tục phát triển và dầm không bị phá hoại đột ngột. Điều đó chứng tỏ các dầm bê tông cường độ siêu cao thì có độ dai cao hơn. Các dạng biểu đồ và các trị số về tải trọng, độ võng cũng có quy luật tương tự như các kết quả nghiên cứu tại Đức và Hàn Quốc. 4.7/ Tính toán và phân tích kết quả thí nghiệm Từ độ võng, tải trọng tính toán độ w, Mcr, Rku, 2 theo hướng dẫn SETRA/AFGC, ghi ở bảng 4.2 Bảng 4.2: Kết quả tính toán các giá trị tại các điểm độ mở rộng vết nứt danh định đặc trưng (CMOD)
19. 19 4.8/ Phân tích công thức tính cường độ chịu kéo khí uốn của dầm () 4.8.1/ So sánh khả năng chịu uốn của dầm thí nghiệm với dầm khi tính theo ACI-544 và Imam et al, bảng 4.3 Bảng 4.3: So sánh khả năng chịu uốn Theo ACI -544 (n=0,003) t được tính với hệ số K=0,00772. t = 0.00772.( lf /df) f Fbe =0,00772 . (13/0,2) . 2 . 4,15=4,164 (MPa) và Mô men được tính theo công thức 4-1 Theo tác giả Imam et al 1995 tính cho bê tông cốt sợi thép cường độ cao (HPC) cấp ≤ 100MPa, với hệ số K=0,0138 và tính được: t = 0.0138.( lf /df). f .Fbe (MPa) = 0,0138.(13/0,2).2.4,15=7,444 (MPa), mô men tính theo công thức 4-1
20. 20 Vậy khả năng chịu uốn thì mô men thực nghiệm lớn hơn mô men tính theo lý thuyết ACI-544 từ 40% đến 60%; và lớn hơn mô men tính theo Imam từ 10% - 23%. Điều này cho thấy các kết quả thí nghiệm cho phép điều chỉnh công thức tính t 4.8.2/ Tính toán điều chỉnh hệ số K trong công thức 4-1 từ kết quả thí nghiệm Từ công thức (4-1): . .( ) suy ra: = (4-2) .().( ) Và từ công thức tính t = K . ( lf /df) . f .Fbe (MPa) (4-3) Suy ra: Ktn=t/ f.Fbe.(lf/df) (4-4) Kết qủa tính theo các công thức từ (4-1) - (4-4), Các giá trị Mtn ,t, hệ số Ktn, của các dầm thí nghiệm tại các điểm đặt trưng được trình bày trong bảng 4.4; Bảng 4.4: Kết quả tính toán hệ số K tại các điểm danh định đặc trưng Giá trị K* trung bình ứng với vết nứt xuất hiện đầu tiên: K*=0,0051. Điều này chứng tỏ tại điểm xuất hiện vết nứt đầu tiên, cốt sợi tham gia chịu lực rất nhỏ, mà chủ yếu là bê tông và cốt thép thường. Giá trị K* trung bình ứng với W=0,3mm; K*=0,01516
21. 21 Giá trị K* trung bình ứng với W=0,5mm; K*=0,01792 4.9/ Xây dựng các biểu đồ ( - ) ; (-) ; ( - w) từ kết quả thí nghiệm theo các hướng dẫn của SETRA / AFGC (như các hình 4.5 -:- 4.8) Hình 4.5: Biểu đồ quan hệ ứng suất – biến dạng vùng nén các dầm thí Hình 4.6: Biểu đồ quan hệ giữa ứng nghiệm suất - độ võng ( - ) của các tổ hợp dầm thí nghiệm Hình 4.7: Biểu đồ quan hệ ứng suất Hình 4.8: Biểu đồ ứng suất – biến dạng – độ mở rộng vết nứt (-w) của các (-) vùng kéo của các tổ hợp dầm tổ hợp dầm thí nghiệm Quan hệ  -  là các cơ sở để phục vụ cho các tính toán kết cấu theo hướng dẫn của SETRA/AFGC 4.10/ Ứng dụng phân tích ứng xử uốn của dầm I.33m 4.10.1/ Các phương pháp phân tích ứng xử uốn dầm cầu bằng bê tông cường độ siêu cao trên thế giới Trên thế giới hiện nay để tính toán dầm dự ứng lực sử dụng bê tông gia cường cốt sợi cường độ siêu cao có 3 phương pháp đề xuất: Phương pháp thiết kế dựa trên hướng dẫn bỡi SETRA/AFGC; phương pháp tính theo tiêu
22. 22 chuẩn của Đức DIN 1054-1 và phương pháp tính theo tiêu chuẩn của Mỹ ACI-544. Khi tính toán có thể sử dụng qui luật (p-w) theo phương pháp của DIN-1045 (Đức), Hoặc sử dụng quan hệ   ; của SETRA/AFGC (Pháp); Hoặc sử dụng biểu đồ ứng suất khối theo ACI -544 của Mỹ. Biểu đồ ứng suất - biến dạng từ kết quả thí nghiệm được lập để phục vụ phân tích ứng xử uốn dầm cầu và tính theo ACI -544 với biến dạng cực đại có thể lấy là 10‰ như hình 4.9 Hình 4.9: Biểu đồ ứng xử ứng suất – biến dạng từ kết quả thức nghiệm 4.10.2/ Phân tích sức kháng uốn của dầm cầu bê tông cường độ siêu cao dự ứng lực cấp 130MPa +Công thức tính toán Mặt cắt hình chữ I chịu uốn dọc trục, phương trình sức kháng uốn danh định của mặt cắt có thể xác định như sau: = . . − + . . − − . . − + 0,8. . ( − ). 0,65. ℎ . − + . . (ℎ − ). + − (4-5) + Đặc tính dầm tính toán, bảng 4.5 Bảng 4.5: Đặc tính dầm tính toán Ký D33-40 D33-70 D33-130 D33-130h Đặc tính vật liệu Đơn vị hiệu (h=1650) (h=1650) (h=1650) (h=1100) 3 Tỷ trọng của bê tông Kg/m yc 2500 2500 2500 2500 CĐ chịu nén Mpa fc' 40 70 130 130 Cường độ chịu kéo khi uốn khi xuất hiện Mpa  0 1,5 3,5 3,5 vết nứt bê tông Cường độ chịu kéo khi uốn khi độ mở MPa  0 5,0 8,50 8,50 rộng vết nứt bê tông  w=0,3mm Cường độ chịu kéo khi uốn lớn nhất bê MPa (max) 0 8,0 24,2 24,2 tông Mô đun đàn hồi bê Mpa Eb 30000 40000 50000 50000
23. 23 tông Giới hạn cường độ MPa f 350 350 350 350 của thép thường y Giới hạn cường độ MPa F 0 2000 2000 2000 của cốt sợi thép sợi +Mô tả mặt cắt ngang dầm I (gồm dầm I33m,h=1650mm hiện hành và dầm I33m với h=1100mm) 4.10.3/ Nội dung và kết quả tính toán * Kiểm tra sức kháng uốn danh định theo công thức: Mu ≤ Mn (4.6) * Kiểm tra sức kháng cắt theo SETRA / AFGC công thức như sau : V n = V Rb + V a + V f (4-7) *Điều kiện Vu < Vn (4-8) *Kiểm tra độ võng của dầm theo 272-05 (tính cho dầm D33-130h; h=1100mm) kết quả tính toán được Độ võng cho phép  =L/800=40,375mm. Giả định cầu bố trí 2 làn xe gồm 6 dầm. Hệ số phân bố độ võng =0,75 Vậy độ võng của hoạt tải: =16,97*0,75=12,75mm<  đạt yêu cầu Kết quả tính toán cho các dầm theo bảng 4.6 Bảng 4.6: Bảng kết quả tính toán cho các dầm D33-40 D33-70F D33-130 D33-130h (h=1650) (h=1650) (h=1650) (h=1100) Tham số 272-05 272-05 ACI 544 AFGC ACI 544 AFGC ACI 544 0,85 0,8 0,8 0,85 0,85 0,85 0,85 Hệ số an toàn 1,43 1,3 1,3 1,25 1,25 1,25 1,25 f'c 34 60 60 110,00 110,00 110,00 110,00 E 30000 40000 40000 50000 50000 50000 50000 (w=0,3) 0 0 5 8,5 8,5 8,5 8,5 (max) 0 0 8 24,2 24,2 24,2 24,2 1 0,75 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 b 2200 2200 2200 2200 2200 2200 2200 h 1650 1650 1650 1650 1650 1100 1100 bw 200 200 200 200 200 200 200 c 305,323 143,842 143,842 99,006 99,006 97,907 97,907 a 228,993 93,497 93,497 64,354 64,354 63,640 63,640 e - 435,977 206,515 435,977 435,977 290,651 290,651
24. 24 ΦMn 1,19E+10 1,48E+10 1,41E+10 2,16E+10 2,08E+10 1,46E+10 1,52E+10 Mu 6,03E+09 6,03E+09 6,03E+09 6,03E+09 6,03E+09 5,52E+09 5,61E+09 ΦMn/Mu 1,96 2,46 2,33 3,57 3,44 2,64 2,70 Tăng so với dầm I33-40 1,25 1,19 1,82 1,75 1,34 1,37 ΦVn 1,57E+06 2,03E+06 2,67E+06 2,06E+06 Vu 8,23E+05 8,86E+05 8,91E+05 9,88E+05 9,04E+05 ΦVn/Vu 1,90 2,29 2,70 2,27 Tăng so với 1,20 1,42 1,19 dầm I33-40 Từ kết quả tính toán xây dựng được biểu đồ Mn/Mu ; Vn/Vu khi cấp bê tông và chiều cao dầm thay đổi như nhình 4.10; 4.11 Hình 4.10: Biểu đồ thay đổi Mn/Mu Hình 4.11: Biểu đồ thay đổi Vn/Vu khi cấp BT và chiều cao dầm thay đổi khi cấp BT và chiều cao dầm thay đổi Các nghiên cứu ở chương 4 có thể rút ra các nhận xét sau: -Về thực nghiệm: Các kết quả thí nghiệm trên 9 dầm (kích thước 125mm x 250mm x 2400mm theo tiêu chuẩn ACI -544, đã lập ra các biểu đồ quan hệ tải trọng – độ võng (P-); tải trọng - độ mở rộng vết nứt (P-w); và ứng suất - biến dạng (-) để phục vụ cho tính toán dầm. - Đề xuất công thức  thiết lập từ thí nghiệm là: =K*.(lf/df). f.Fbe (MPa) Với K*=0,0159 -:-0,0179 -Đã xây dựng mô hình tính toán phục vụ cho phân tích ứng xử uốn của dầm cầu theo hướng dẫn của Châu Âu. Sử dụng mô hình của ACI-544 và cường độ chịu kéo khi uốn  thực nghiệm đưa vào tính toán dầm từ 8,5 -:- 9,65MPa -Phân tích ứng xử uốn dầm cầu I33 với bê tông cốt sợi thép cường độ từ 120 -:- 140MPa cho thấy có thể giảm chiều cao dầm cầu từ 1,65m xuống còn 1,1m (giảm 33%) mà vẫn đảm bảo khả năng chịu uốn, cắt và độ võng.
25. 25 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. KẾT LUẬN Sau khi nghiên cứu và thực nghiệm bê tông cường độ siêu cao nghiên cứu sinh có thể đưa ra các kết luận sau: 1.1/ Nghiên cứu sinh đã cùng nhóm nghiên cứu trường Đại học Giao thông Vận tải đã sử dụng đá Quarzt tại Thanh Sơn – Phú Thọ và đã chế tạo ra cát Quarzt, bột Quarzt phù hợp với các hướng dẫn trên thế giới. 1.2/ Từ vật liệu trong nước chế tạo bê tông cường độ siêu cao cấp từ 120 – 140MPa với thành phần cấp phối theo bảng sau: Bảng: Thành phần cấp phối vật liệu bê tông cường độ siêu cao đã được nghiên cứu Xi Cát Bột Muội Phụ gia Sợi Nước măng quarzt Quarzt Silic siêu dẻo thép 1 1,011 0,133 0,230 0,025 0,177 0,241 1.3/ Theo kết quả thí nghiệm cho thấy các tính năng của bê tông cường độ siêu cao như bảng sau: Hạng mục Giá trị (MPa) Cường độ nén đặc trưng (28 ngày tuổi) 139 Cường độ chịu kéo khi uốn đặc trưng tại 12,06 xuất hiện vết nứt đầu tiên Cường độ chịu kéo khi uốn đặc trưng max 24,22 Mô đun đàn hồi (GPa) Eđh=46,2 -:- 49,3 Độ sụt (cm) 27 Độ chảy lan (cm) 45- 64 1.4/ Mô hình ứng suất – biến dạng phục vụ cho tính toán được lập theo hướng dẫn của Châu Âu với cường độ nén đặc trưng từ 119 – 139 MPa, biến ‰ dạng 1 = 2%, 2 = 3,5 , mô đun đàn hồi: 46,2 – 49,3 GPa. 1.5/ Nghiên cứu từ thực nghiệm sự làm việc của dầm bê tông cốt thép với bê tông siêu cường độ cấp 139MPa, sử dụng cốt sợi thép cường độ cao R=2000 MPa, d=0,2mm, l=13mm, hàm lượng cốt sợi 2% theo thể tích được kết quả sau: Xây dựng các biểu đồ về các mối quan hệ (P - ); ( - ); ( - w) tại các điểm độ mở rộng vết nứt danh định theo kết quả thí nghiệm để phục vụ thiết kế cầu. Phân tích ứng xử uốn, đề xuất công thức tính  thiết lập từ thí nghiệm là: =K*.(lf/df). f.Fbe (MPa) Với K*=0,0159 -:-0,0179 Sử dụng phương pháp tính toán kết cấu dầm cầu bằng bê tông siêu cường độ theo phương pháp (-) SETRA/AFGC và ACI 544 với =8,5MPa 1.6/ Phân tích số về sức kháng uốn theo trạng thái giới hạn kết cấu dầm cầu mặt cắt chữ I, L = 33m, với bê tông cường độ siêu cao có cấp 139MPa, cốt
26. 26 sợi thép theo tỉ lệ thể tích là 2,0% cho thấy cốt sợi thép làm tăng sức kháng uốn của dầm lên 1,82 lần, chiều cao của dầm cầu giảm từ 1,65m xuống còn 1,1m (giảm 33%). 1.7/ Các điều trên là minh chứng đầu tiên rằng có thể ứng dụng bê tông cường độ siêu cao vào kết cấu cầu. Các tài liệu thí nghiệm có thể dùng để tham khảo cho các nhà nghiên cứu trong việc nghiên cứu vật liệu bê tông cường độ siêu cao. 2. KIẾN NGHỊ 2.1/ Có thể ứng dụng bê tông cường độ siêu cao vào kết cấu dầm cầu, sản xuất bản mặt cầu lắp ghép hoặc các khu vực cục bộ cần tăng cường khả năng đặc biệt cho kết cấu cầu. 2.2/ Có thể sử dụng phương pháp thí nghiệm, mô hình tính toán đã lập để tính toán kết cấu dầm cầu. 3. CÁC HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 3.1/ Cần nghiên cứu phân tích ứng xử của kết cấu với bê tông cường độ siêu cao khi chịu tải trọng va chạm và tải trọng lặp. 3.2/ Về kết cấu, cần nghiên cứu ứng xử của bản và phương pháp tính toán kết cấu bản trên nền đàn hồi để phục vụ cho thiết kế các loại đường đặc biệt. 3.3/ Cần nghiên cứu về khả năng chống phóng xạ, chống ăn mòn, xâm thực để sử dụng trong các công trình đặc biệt khác./.
27. 27 CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 1/ Kết cấu bê tông cường độ cao dự ứng lực ngoài và ứng dụng trong xây dựng cầu GS.TS Phạm Duy Hữu; Ths. Trần Quang Tuấn; Ths. Nguyễn Lộc Kha - Tạp chí số 10/2009 - Tạp chí Cầu, đường Việt Nam. 2/Phạm Duy Anh, Nguyễn Lộc Kha: Nghiên cứu phát triển công nghệ bê tông cường độ rất cao trong kết cấu cầu, tạp chí số 28 tháng 12/2009 - Tạp chí khoa học GTVT. 3/GS.TS Phạm Duy Hữu; TS. Phạm Thanh Sang; TS Phạm Duy Anh, NCS Nguyễn Lộc Kha. Nghiên cứu vật liệu chế tạo bê tông cường độ siêu cao (UHPC) - Tạp chí Giao thông Vận tải số 07 ngày 07/2011 4/GS.TS Phạm Duy Hữu, TS.Phạm Duy Anh, TS. Nguyễn Thanh Sang, NCS Nguyễn Lộc Kha năm 2012. Báo cáo đề tài: Nghiên cứu công nghệ chế tạo bê tông cường độ cao và ứng dụng trong kết cấu cầu và nhà cao tầng (UHSFRPC); 5/TS. Phạm Duy Anh, NCS. Nguyễn Lộc Kha. Nghiên cứu tính toán khả năng chịu uốn của dầm bê tông cốt thép với bê tông cốt sợi thép siêu cường độ (UHPC), - Tạp chí Giao thông Vận tải số 3/2013;