intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Nghiên cứu thực nghiệm hiệu quả gia cường kháng uốn của dầm bê tông cốt thép bị ăn mòn bằng tấm sợi composite CFRP

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:16

Thêm vào BST
Báo xấu
44
lượt xem 4
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài báo trình bày các kết quả thực nghiệm thu được trên sáu dầm BTCT có các kích thước 150 × 200 × 2200 mm, trong đó bốn dầm bị gia tốc ăn mòn bằng phương pháp điện hóa. Mời các bạn cùng tham khảo bài viết để nắm chi tiết hơn nội dung nghiên cứu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu thực nghiệm hiệu quả gia cường kháng uốn của dầm bê tông cốt thép bị ăn mòn bằng tấm sợi composite CFRP

  1. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, NUCE 2021 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM HIỆU QUẢ GIA CƯỜNG KHÁNG UỐN CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP BỊ ĂN MÒN BẰNG TẤM SỢI COMPOSITE CFRP Trần Hoài Anha,b , Nguyễn Hoàng Giangb,∗, Nguyễn Ngọc Tânb F a Cục Giám định nhà nước về công trình xây dựng, Bộ Xây dựng, số 37 Lê Đại Hành, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam O b Khoa Xây dựng dân dụng và công nghiệp, Trường Đại học Xây dựng, số 55 Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam O Nhận ngày 15/12/2020, Sửa xong 21/01/2021, Chấp nhận đăng 25/01/2021 PR Tóm tắt Ăn mòn cốt thép là một trong những nguyên nhân chính gây ra những hư hỏng, giảm khả năng chịu lực cũng như tuổi thọ của các công trình thực tế. Bài báo trình bày các kết quả thực nghiệm thu được trên sáu dầm BTCT có các kích thước 150 × 200 × 2200 mm, trong đó bốn dầm bị gia tốc ăn mòn bằng phương pháp điện hóa. Các D dầm ăn mòn có mức độ ăn mòn cốt thép trung bình trong khoảng từ 9% đến 10% dựa trên khối lượng kim loại bị mất đi do ăn mòn. Các dầm thí nghiệm được chia làm ba nhóm mẫu, mỗi nhóm gồm hai dầm có cùng trạng TE thái như sau: (i) nhóm dầm đối chứng, (ii) nhóm dầm ăn mòn, không gia cường, (iii) nhóm dầm gia cường bằng phương pháp dán tấm sợi CFRP. Mối quan hệ giữa tải trọng và độ võng của từng dầm đã được xác định thông qua thí nghiệm uốn bốn điểm. Những kết quả thu được cho phép phân tích ứng xử uốn của dầm dưới tác động của quá trình ăn mòn cốt thép do xâm nhập của các ion clorua và xác định hiệu quả gia cường kháng uốn bằng EC phương pháp dán tấm sợi CFRP đối với dầm ăn mòn. Từ khoá: dầm bê tông cốt thép; ứng xử uốn; ăn mòn cốt thép; tấm sợi CFRP; gia cường. AN EXPERIMENTAL STUDY ON THE FLEXURAL STRENGTHENING OF CORRODED RC BEAMS USING EXTERNALLY CFRP SHEET R Abstract R The steel corrosion is one of the major reasons that causes damages and decrease in the performance and the service life of existing structures. This paper presents the experimental results obtained on a series of six O reinforced concrete beams with the dimensions of 150 × 200 × 2200 mm, in which four beams were corroded using an accelerated corrosion method. The corroded beams had degrees of corrosion ranging from 9% to 10% C on average by mass loss. These experimental beams were divided into three sample groups: (i) the control beams, (ii) the corroded beams without strengthening, (iii) the corroded beams strengthened with externally CFRP sheet. The relationship between load and deflection was determined for each beam through a four-point N bending test. The obtained results allow analyzing the flexural behavior of reinforced concrete beams attacked by chloride ions and to determine the flexural strengthening of corroded beams using an externally CFRP sheet. U Keywords: reinforced concrete beam; flexural behavior; steel corrosion; CFRP sheet; strengthening. © 2021 Trường Đại học Xây dựng (NUCE) ∗ Tác giả đại diện. Địa chỉ e-mail: giangnh@nuce.edu.vn (Giang, N. H.) 1
  2. Anh, T. H., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng 1. Mở đầu Ăn mòn cốt thép là một trong những nguyên nhân quan trọng gây ra nhiều hư hỏng và xuống cấp trên các công trình bê tông cốt thép (BTCT). Đặc biệt, quá trình ăn mòn thường diễn ra nhanh hơn dự kiến đối với các công trình làm việc trong môi trường biển và ven biển do sự xâm nhập của các ion clorua tồn tại trong nước biển hoặc khuếch tán trong không khí. Sự tấn công của ion clorua vào trong kết cấu, làm thay đổi điều kiện môi trường của lớp bê tông bảo vệ, dẫn đến thay đổi lớp màng thụ động bảo vệ cốt thép và thúc đẩy quá trình ăn mòn diễn ra. Đặc trưng của ăn mòn do xâm nhập ion clorua là sự xuất hiện của các điểm ăn mòn cục bộ (pitting corrosion) dọc theo chiều dài thanh F thép. Trên kết cấu công trình bị ăn mòn, những hư hỏng thường gặp đó là: lớp bê tông bảo vệ bị nứt, O thậm chí bị bong tách hoàn toàn do sự trương nở thể tích của các sản phẩm ăn mòn; diện tích tiết diện của cốt thép bị suy giảm và biến động do hiện tượng ăn mòn điểm. Những hư hỏng này không chỉ ảnh O hưởng đến tính thẩm mỹ của công trình, mà dẫn đến sự suy giảm khả năng chịu lực, tính ổn định và độ bền vững của công trình theo thời gian. Hơn nữa, kinh nghiệm của các nước trên thế giới chỉ ra rằng các công việc bảo trì, sửa chữa và gia cường kết cấu công trình bị ăn mòn cốt thép đòi hỏi nguồn PR tài chính rất lớn và ngày càng tăng lên do số lượng lớn công trình xây dựng cũ [1]. Trên thế giới, sự xuống cấp của các công trình BTCT trong môi trường biển đã bắt đầu được điều tra, khảo sát kể từ những năm 1950 [2, 3]. Kể từ đó đến nay, các nghiên cứu về ăn mòn kim loại trong bê tông và ứng xử cơ học của kết cấu BTCT bị ăn mòn luôn luôn là một chủ đề được nhiều nhà khoa D học quan tâm nghiên cứu. Phần lớn nghiên cứu về chủ đề này đã được thực hiện ở Trung Quốc, Pháp, Nhật Bản, Ý và một số nước khác [4]. Nghiên cứu thực nghiệm trên kết cấu ăn mòn được thực hiện TE dựa trên ba phương pháp chính, đó là: (i) cấu kiện bị ăn mòn trong thời gian ngắn bằng thí nghiệm gia tốc ăn mòn [5, 6]; (ii) cấu kiện bị ăn mòn trong thời gian dài dưới tác động của môi trường nhân tạo mô tả giống như tự nhiên [7, 8]; (iii) cấu kiện được lấy từ một công trình thực tế bị ăn mòn trong EC điều kiện khí hậu tự nhiên [9]. Trong đó, phương pháp gia tốc ăn mòn được sử dụng phổ biến trong các nghiên cứu gần đây, do dễ dàng thực hiện trong phòng thí nghiệm và đạt được mức độ ăn mòn lớn trong thời gian ngắn. Ở Việt Nam, với đường bờ biển dài khoảng 3260 km và khí hậu nhiệt đới ẩm (nhiệt độ cao, độ ẩm R lớn) là những điều kiện thuận lợi làm đẩy nhanh quá trình ăn mòn diễn ra trên công trình thực tế. Một số khảo sát về những hư hỏng do ăn mòn trên các công trình thực tế đã được thực hiện vào đầu những R năm 2000 [10, 11]. Nhiều công trình BTCT đã bị ăn mòn ở mức độ nghiệm trọng sau 20 – 25 năm đưa vào sử dụng, thậm chí chỉ sau 10 – 15 năm sử dụng. Thực tế này đặt ra vấn đề cấp thiếp phải thực O hiện nhiều hơn các nghiên cứu khoa học và đề xuất các giải pháp sửa chữa và gia cường đối với kết cấu công trình đã bị ăn mòn. Gần đây, một số nghiên cứu thực nghiệm đã được thực hiện trong phòng C thí nghiệm nhằm đánh giá ảnh hưởng của ăn mòn cốt thép đến ứng xử của kết cấu BTCT [12–15]. Đồng thời, một số nghiên cứu cũng đã được thực hiện bằng phương pháp số nhằm dự báo khả năng N chịu lực còn lại của các kết cấu bị ăn mòn [16, 17]. Trong khi đó, các công trình BTCT thường được gia cường bằng một trong ba phương pháp chính là: (a) Bọc ngoài bằng bê tông/bê tông cốt thép; U (b) Bọc ngoài bằng bản thép; (c) Bọc ngoài bằng vật liệu composite FRP (Fiber Reinfoced Polyer). Phương pháp gia cường bằng dán tấm sợi composite đã được áp dụng tương đối phổ biến trong thực tế cho công trình cầu, nhà cao tầng. . . Tuy nhiên, nước ta chưa có tiêu chuẩn thiết kế và thi công gia cường kết cấu BTCT. Do đó, các tính toán gia cường kết cấu được thực hiện theo các tiêu chuẩn nước ngoài như ACI 440.2R-17 [18], FIB 14 [19], JSCE [20]. Một số các nghiên cứu thực nghiệm về gia cường kết cấu bằng vật liệu sợi composite cũng đã được tiến hành [21, 22], tuy nhiên chỉ được thực hiện trên cấu kiện không bị ăn mòn cốt thép và số lượng còn rất hạn chế. 2
  3. Anh, T. H., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Trong nghiên cứu này, sáu dầm BTCT có các kích thước 150 × 200 × 2200 mm đã được chế tạo trong phòng thí nghiệm, trong đó bốn dầm đã được tiến hành gia tốc ăn mòn cốt thép bằng phương pháp điện hóa. Các dầm ăn mòn này có mức độ ăn mòn cốt thép trung bình trong khoảng 9 – 10%, xác định dựa trên khối lượng kim loại bị mất đi do ăn mòn so với khối lượng kim loại ban đầu. Sáu dầm được chia làm ba nhóm mẫu, mỗi nhóm gồm hai dầm có cùng trạng thái như sau: (i) nhóm dầm đối chứng, (ii) nhóm dầm ăn mòn, không gia cường, (iii) nhóm dầm gia cường bằng phương pháp dán tấm sợi CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer). Thí nghiệm uốn bốn điểm đã được tiến hành trên từng dầm cho đến phá hoại nhằm phân tích ứng xử uốn của dầm dưới tác động của quá trình ăn mòn F cốt thép do xâm nhập của các ion clorua và xác định hiệu quả gia cường kháng uốn bằng phương pháp dán tấm sợi CFRP đối với dầm ăn mòn. O 2. Chương trình thực nghiệm O 2.1. Dầm thí nghiệm PR Trong nghiên cứu này, sáu dầm thí nghiệm có các kích thước 150 × 200 × 2200 mm đã được chế tạo trong phòng thí nghiệm. Mỗi dầm thí nghiệm được đúc bằng bê tông thường có cấp độ bền nén thiết kế B30, cốt thép dọc là 4φ12 và cốt thép đai là φ6a150. Cấu tạo chi tiết của mỗi dầm thí nghiệm được thể hiện chi tiết như Hình 1. Lớp bê tông bảo vệ có chiều dày a = 40 mm đến mặt ngoài của cốt Journal of Science Journal and Technology of Science and Technology D in Civil Engineering in Civil EngineeringNUCE 20212021 NUCE thép đai, nhằm đảm bảo yêu cầu cấu tạo đối với kết cấu BTCT chịu tác động của tác nhân gây ăn mòn theo tiêu chuẩn TCVN 9346:2012 [23]. TE 2Ø12 2Ø12 Ø6a150Ø6a150 2Ø12 2Ø12 1 1 1 1 2 2 40 120 40 40 120 40 Ø6a150Ø6a150 EC 200 200 2 2 2Ø12 2Ø12 2Ø12 2Ø12 1 1 1 1 40 70 40 40 70 40 2200 2200 R 150 150 (a) (a) (a) Mặt Mặt cắt cắt dọcdọc cắtMặtdọc (b)TiếtTiết (b) Tiết (b) diện diện ngang ngang diện ngang R HìnhHình 1. 1. Kích Kích Hìnhthước thước 1. Kích vàvà và cấu thước cấu cấutạo tạo cốt tạo cốt cốt thép thép thép của của dầm của thí dầm dầm nghiệm thí nghiệm thí nghiệm O ĐồngĐồngthời thời Đồng thời với với với quá quá trình quá trình trình chế chế chế tạo tạo các dầmtạo các các dầm dầm thí nghiệm, thí thí nghiệm, thử bê tông các nghiệm, các mẫu các mẫu mẫu thử hình lập thử bê có phương bê tông tông hìnhh C kích thước 150 × 150 × 150 mm cũng đã được chế tạo và bảo dưỡng trong cùng điều kiện khí hậu lập của lập phươngphươngcó kích phòng cónghiệm. thí kích thước thước Thí 150 nghiệm150 x nén 150xđã150 xđược 150xthực 150 mmhiệnmmtuân cũng cũng đãchuẩn đã tiêu theo được được chếViệtchế tạo Namvàtạo TCVN và bảo bảo dưỡngdư N 3118:1993 [24] để xác định cường độ chịu nén thực tế của bê tông ở 28 ngày tuổi. Các kết quả thu trongtrong cùng cùng điều điều kiện kiện khí hậukhí củahậu phòng của phòng thí nghiệm. thí nghiệm. Thí nghiệm Thí nghiệm nén nénđã được được chỉ ra rằng bê tông có cường độ chịu nén trung bình bằng 40,9 MPa, với một hệ số biến động đã đượcthựcthực hiệnh U tuân tuân theo theo tiêu tương đốitiêu chuẩn chuẩn nhỏ bằng 1,6%Việt Việt NamNam [14]. TCVN TCVN 3118:1993 3118:1993 [25][25] để xácđể xác địnhđịnh cường cường độ chịu độ chịu nén Tương tự, thí nghiệm kéo thép cũng đã được thực hiện tuân theo tiêu chuẩn TCVN 197-1:2014 thực thực tế bê tế của củamột [25] trên bêtổ tông tông ở 28 mẫu ởthép 28dọc cốt ngày ngày tuổi. tuổi. Cáckính có đường Các kết kết quả danh quả thu nghĩa thu φ12được được mm đểchỉ chỉrằng ra xác định ra rằng bêchất các tính bê tông tông có cư có cường cơ học độ chịu độ chịu của nén nénvậttrung trung liệu thép.bình Nhữngbình bằng bằng kết quả40,9 40,9 MPa, thu được chỉMPa, ravới với rằngmột một sốhệvà hệchảy ứng suất số ứngbiến biến động suất động bền tương tương của cốt đối nhỏ đốidọc thép nhỏ bằngb có các giá trị trung bình lần lượt là 374,3 MPa và 543,2 MPa [14]. Các mẫu thí nghiệm đều có giới 1,6%1,6% hạn[15]. [15]. chảy lớn hơn 300 MPa và có giới hạn bền lớn hơn 450 MPa, do đó cốt thép sử dụng được phân loại thuộc nhóm thép CB300-V theo tiêu chuẩn TCVN 1651-2:2018 [26]. TươngTương tự, nghiệm tự, thí thí nghiệm kéo kéo thépthép cũngcũng đã được đã được thựcthực hiệnhiện tuântuân theotheo tiêu tiêu ch chuẩn TCVN TCVN 197-1:2014 197-1:2014 [26] [26] trên trên một một tổ mẫu tổ mẫu cốt cốt thép 3 thép dọc dọc có đường có đường kínhkính danhdanh nghĩanghĩa ϕ12 mm mm để định để xác xác định các tính các tính chất chất cơ học cơ học của liệu của vật vật liệu thép.thép. Những Những kết quả kết quả thu được thu được ch chỉ ra rằng rằng ứng ứng suất suất chảychảy và ứng và ứng suất suất bền bền của thép của cốt cốt thép dọc dọc có giá có các các trị giátrung trị trung bìnhbình lần lần lượt
  4. thực thựctếtế của của bê bê tông tông ởở 28 28 ngày ngày tuổi. tuổi. Các Các kết kết quả quả thu thu được được chỉ chỉ ra ra rằng rằng bê bê tông tông có có cường cường độ độ chịu chịu nén nén trung trung bình bình bằng bằng 40,9 40,9 MPa, MPa, với với một một hệhệ số số biến biến động động tương tương đối đối nhỏ nhỏ bằng bằng 1,6% 1,6%[15]. [15]. Tương Tương tự, tự, thí thí nghiệm kéo kéo thép thép cũng cũng đã đã được được thực thực hiện hiện tuân Anh, T. H., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng nghiệm tuân theo theo tiêu tiêu chuẩn chuẩn TCVN TCVN 197-1:2014 Hình 197-1:2014 [26] 2 giới thiệu một [26] trên số trên một công một tổ tác tổ mẫu chính mẫu cốt trong cốt thép quá thép dọc trình dọc có chế có đường tạo cácđường kính dầm thíkính danh danh nghĩa nghiệm. nghĩa ϕ12 Trong nghiên cứu mm này, sáu mẫu dầm sẽ được phân loại thành ba nhóm mẫu, mỗi nhóm mẫu gồm hai dầm thí nghiệm mm để để xác xác định định cáccác tính tính chất chất cơcơ học học củacủa vật vật liệu liệu thép. thép. Những Những kết kết quảquả thu thu được được chỉ chỉ ra có cùng trạng thái: (i) Nhóm dầm đối chứng gồm hai dầm ký hiệu là S1-NC và S2-NC, không bị ăn rằng rằngcốt mòn ứng ứng suất thép; (ii)chảy suất chảy Nhóm và ứng vàdầm ứng ănsuất mònbền suất gồmcủa bền của cốt cốt thép hai dầm thép ký dọc hiệudọc có có các là S3-C và giá các giá trị S4-C, trung trịvới mức bình trung bình độ ăn lần mònlượt lần cốt là là 374,3 thép374,3 MPa dọc dự kiến và MPa và9543,2 là – 10%,MPa 543,2 không[15]. MPa được Các [15]. mẫu Cácchữa sửa mẫu vàthí thí nghiệm không dán giađều nghiệm đều có có giới cường; giớiNhóm (iii) hạn hạn chảy chảy dầm gialớn lớn hơn cường gồm 300 300MPahai MPa dầm vàký và cócóhiệu giớilàhạn giới S5-CFRP hạn bền bền lớn và hơn lớn S6-CFRP, hơn 450 có mứcdo 450 MPa, MPa, dođộđóăn cốt đó mònthép cốt tương thép sửtựdụng sử nhómđược dụng dầm ăn được mònloại phân phân và được gia cường kháng uốn bằng phương pháp dán tấm sợi composite CFRP. thuộc thuộcnhóm nhómthép thép CB300-V CB300-V theo theo tiêu tiêu chuẩn chuẩn TCVNTCVN 1651-2:2018 1651-2:2018 [27].[27]. F O O PR (a)Chuẩn (a) Chuẩn bịbịcốt bị (a) Chuẩn cốt thép thép cốt thép vàpha và và cốt cốt pha cốt pha D (b)(b)Đổ (b) Đổ bê Đổbê tông tông bê tông TE Hình2. Hình 2. Chế Chế Hình tạo các 2. tạo Chế cáccác tạo dầm dầm thí dầmthí nghiệm thí nghiệm nghiệm trong trong trong phòng phòng phòng thí nghiệm thí thí nghiệmnghiệm Hình 22 giới Hình giới thiệu thiệu một một sốsố công công tác tác chính chính trong trong quá quá trình trình chế chế tạotạo các các dầm dầm thí nghiệm. nghiệm. 2.2. Tronggia Trong Thí nghiệm nghiên nghiên cứu tốc ăncứu này,hóa mòn này, điện sáu mẫu sáu mẫu dầm dầm sẽsẽ được được phân phân loại loại thành thành ba ba nhóm nhóm mẫu,mẫu, EC mỗiTại mỗi nhóm nhóm Phòng mẫu mẫu gồm hai thí gồm nghiệm hai dầm vàdầm thí kiểmthí nghiệm nghiệm định có cùng có công trình cùng trạng trạng – Trường thái: thái: Đại (i) học (i) Nhóm XâyNhóm dầmmô dựng, dầm một đốihình đối chứng chứngthí gồm hai gồm nghiệm hai dầm giadầm ký tốc ănký hiệu hiệu là mòn cốt là S1-NC S1-NC và thép bằng và S2-NC, S2-NC, không phương pháp không bị điện hóa bị ăn đã ăn mòn được mòn cốt xây cốt thép; dựng thép; (ii) nhằm (ii) Nhóm tạo Nhóm dầm ra các kếtdầm cấu thí nghiệm ở trạng thái ăn mòn mong muốn trong thời gian ngắn hơn nhiều so với thực tế [12]. Các ăn mòn ăn mòn gồm gồm haihai dầm dầm ký ký hiệu hiệu là là S3-C S3-C và và S4-C, S4-C, với với mức mức độ độ ăn ăn mòn mòn cốt cốt thép thép dọc dọc dự R dầm thí nghiệm được ngâm trong bể chứa dung dịch nước muối NaCl có nồng độ 3,5% (35 gram/lít), kiến làlà kiến tương 99 –– 10%, đương 10%, với không độ không mặn trungđược được sửa bìnhsửa chữabiển của chữa nước và không và không dán gia dán ở Việt Nam. gia cường; Dung cường; dịch này(iii) (iii) đóng Nhóm Nhóm dầm vai tròdầm gia là dung R dịch chất điện ly. Đối với từng dầm thí nghiệm, hai thanh cốt thép dọc lớp dưới được nối với cực dương của máy biến áp. Cực âm của máy biến áp nối với một thanh đồng đặt trong dung dịch nước O 44 điện cực kim loại khác nhau là cốt thép và thanh muối. Dưới tác dụng của dung dịch chất điện ly, cặp đồng tạo nên dòng điện một chiều và các phản ứng oxi hóa làm cho cốt thép bị ăn mòn điện hóa. C Hình 3 minh họa sơ đồ và hình ảnh thực tế của thí nghiệm gia tốc ăn mòn điện hóa đã được thực hiện trên các dầm thí nghiệm. Khối lượng kim loại bị mất do ăn mòn (∆m) được ước lượng dựa trên định N luật Faraday trong công thức (1), với I (A) là cường độ dòng điện, t (giây) là thời gian ăn mòn, M là khối lượng nguyên tử của sắt lấy bằng 56, n là số lượng electron trao đổi lấy bằng 2, và F là hằng số U Fraday lấy bằng 96485 C/mol. Trong nghiên cứu này, cường độ dòng điện tác dụng lên mỗi thanh cốt thép dọc là 1,0 A và được duy trì không đổi trong suốt quá trình thí nghiệm ăn mòn điện hóa. Thời gian thực hiện thí nghiệm là 575 giờ để đạt được mức độ ăn mòn trung bình trong khoảng 9 – 10% theo khối lượng kim loại bị mất đi do ăn mòn. ItM ∆m = (1) nF 4
  5. khối lượng kim loại bị mất đi do ăn mòn. I .t.M m n.F (1) Anh, T. H., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng F JournalofofScience Journal Scienceand andTechnology TechnologyininCivil CivilEngineering EngineeringNUCE NUCE2021 2021 (a) Sơ đồđồ thí (a) Sơ nghiệm thí nghiệm (b) Hình (b) Hình ảnhảnh thực tế thực tế O Các Hình Cácdầmdầmăn 3. ăn Thí Hình mòn mòn nghiệm 3. Thí được được nghiệm tiến tiến gia hành tốcăn giahành tốc ăn mòn sửa sửa mòn điện điện chữa chữa hóa các hóa cáctrên vết vết các trên dầmdo nứt nứt các do thí ănăn dầmbằng nghiệm mòn mòn thí nghiệm bằng cáchbơm cách bơm O keogốc keo 2.3. gốc epoxy. Giaepoxy. cườngĐối Đốivới kháng vớiuốnnhóm nhóm dầm dầm dầm ăngia giacường, mòn cường, bằng toàn toànsợi tấm bộbộbề bềmặt CFRP mặtdầmdầmđược đượcmài màinhẵnnhẵn 2.3. Gia cường kháng uốn dầm ăn mòn bằng tấm sợi CFRP PR bằngmáy bằng máymài màicầm cầmtay.tay.Tiến Tiếnhànhhànhxẻxẻrảnh rảnhdọc dọctheo theochiều chiềudài dàicáccácvết vếtnứtnứtdodoănănmòn.mòn. Các Sauđó, dầm đó,toàn ăn toànvết mòn vếtnứtđược nứtđược tiến đượcbịthành bịtkínsửa chữa kínbằng các bằngbột vết bộttrét,nứt do ăn trét,sửsửdụng mòn dụngloại bằng cách loạinhựa bơm nhựaepoxy keo epoxyhaigốc epoxy. haithành thành Sau Đối với nhóm dầm gia cường, toàn bộ bề mặt dầm được mài nhẵn bằng máy mài cầm tay. Tiến hành phần, phần, xẻ rảnhmãmã sản dọcsản phẩm phẩm theo Sikadur chiềuSikadur dài các vết 731 731 nứt của của hãng dohãng ăn Sika. Sika. mòn. Sau SauSau khibột đó, khi toàn bộttrét vết trétđược nứt đãđãkhô khô bịt và vàđạt kín đạtyêu bằng yêu bộtcầucầu trét, vềcường về sử cường dụng loại độ, độ,nhựatiến tiến hành hành epoxy hai tạo tạo cácphần, các thành lỗlỗkhoan khoan D mã sản dọc dọc theo theo phẩm chiều731 chiều Sikadur dàicủa dài vếthãng vết nứtđể nứt đểlắp Sika. lắp đặt đặt Sau các các khi đầu bộtđầu trét xylanh lanhvàbằng bằng kim loại. Cácxy xy lanh tạovới với bềmặtmặt o o vết đã xy khô đạt yêu kim cầu về cường loại. Các độ,lanh tiến tạo hành tạobềcác bêbêtông lỗ khoan tông dọcmộtmộtgóc theo góc4545 chiều dài vàvàkhoảng khoảng nứt để lắp cách cáchđặt các đầu xy lanh bằng kim loại. Các xy lanh tạo với bề mặt bê tông một góc 45◦ và khoảng cách giữa TE giữachúng giữa chúnglàlà30 30––40 40cm.cm.Keo Keogốc gốcepoxy epoxyđượcđượcbơm bơmvào vàotrong trongdầm chúng là 30 – 40 cm. Keo gốc epoxy được bơm vào trong dầm thí nghiệm để bịt kín các vết nứt thông dầmthíthínghiệm nghiệmđểđểbịtbịt kíncác kín qua cácxy các vết vết nứtQuá nứt lanh. thông thông trìnhqua quabơm các các xy keo xy lanh. lanh. được Quá Quá kiểm soát trình trình bơm bằngbơmđồngkeokeođo hồ được được kiểm kiểm áp lực soátbằng trênsoát máy bằngHình bơm. đồng đồng 4 hồđo hồ giới đoáp áplực thiệu lựctrên một sốtrênmáy hình máybơm. ảnh bơm.Hình thực tế Hình44giới trong quá giớithiệu trìnhthiệumột chuẩn mộtsốsốhình bị bề mặthìnhảnh và ảnhthực bơm thựctếtếtrong keo gốc trongquá epoxy để quátrình sửa trình chữa EC các vết nứt do ăn mòn. chuẩnbịbịbề chuẩn bềmặt mặtvà vàbơm bơmkeo keogốcgốcepoxy epoxyđểđểsửa sửachữachữacáccácvếtvếtnứtnứtdodoănănmòn. mòn. R R O C (a) Chuẩn (a)(a) Chuẩnbị Chuẩn bề bịbề bị bề mặtdầmdầm mặt mặt dầm (b) (b)Bơm Bơm (b) keo Bơm keogốc keo gốc epoxy gốcepoxy epoxy N Hình Hình4.4.Sửa Sửachữa Hình 4. Sửavết chữa vếtnứt chữa vết do nứt doăn nứt mòn doănăn mònbằng mòn phương bằngphương bằng phương pháp bơmbơm pháp pháp bơm keo keo keo gốc gốc gốcepoxy epoxy epoxy U Trong Trongnghiên nghiêncứu cứunày, này,hai haimẫu mẫudầm dầmS5-CFRP S5-CFRPvàvàS6-CFRP S6-CFRPđược đượcdán dángia giacường cường Trong nghiên cứu này, hai mẫu dầm S5-CFRP và S6-CFRP được dán gia cường kháng uốn bằng kháng tấm sợiuốn kháng uốnbằng CFRP bằng tấm tấmsợi của Hãng sợiCFRP Toray, Nhậtcủa CFRP củaHãng Bản, sảnToray, Hãng mã Toray, Nhật NhậtBản, phẩm UT70-20G. Bản, mã Keo mã sản dánsản phẩm đượcphẩm UT70-20G. UT70-20G. sử dụng bao gồm Keo Keodán nhựa lót được dánhaiđược sử thành dụng sửphần bao baogồm dụngAUP40 gồm nhựa nhựa và nhựa lót hai lóthai phủ thành haithành thành phần phần phần AUP40 AUP40 AUR80 vàvànhựa (Hình nhựa 5). phủ Khốiphủ hai haithành lượng thành keo sử phần phầnAUR80 dụng AUR80(Hình cho lớp nhựa(Hình5). lót và5).Khối lớp Khốilượng nhựa lượngkeo phủ đượckeosửsửdụng cân và dụngcho pha chế cholớp đúnglớpnhựa tỷ nhựalótlótvàvàlớp lệ theo hướng lớpnhựa dẫn sửnhựaphủ dụng của phủ nhà sản xuất. Mỗi tấm dán CFRP có bề rộng 150 mm bằng đúng bề rộng của dầm, chiều dài là 2000 được cân cânvà đượccách vàpha pha chếchếđúng đúng tỷtỷlệlệtheo hướng dẫn sửsửdụng của củanhà sản sảnxuất. Mỗi tấm tấmdán mm, mép đầu dầm 100 mm để theo tránh hướng khu vựcdẫn đặt gối dụng tựa trong nhà thí nghiệm xuất. Mỗiđiểm. uốn bốn dán Mỗi CFRP CFRP dầm chỉcócóbề được rộng bềdán một150 rộng tấmmm 150 mmbằng CFRP bằng đúng vào mặtđúng bềbề dưới rộng dầmrộng của tươngcủa dầm, ứng với chiều dầm, chiều vùng dài làmdài làlà2000 việc 2000 chịu mm, kéo.mm,cáchcách mép mépđầu đầudầm dầm100 100mm mmđểđểtránh tránhkhu khuvực vựcđặt 5 gối đặt gốitựa tựatrong trongthí thínghiệm nghiệmuốnuốnbốn bốnđiểm. điểm. Mỗi Mỗidầm dầmchỉ chỉđược đượcdán dánmột mộttấm tấmCFRP CFRPvào vàomặt mặtdưới dướidầm dầmtương tươngứngứngvới vớivùng vùnglàm làmviệc việc chịu chịukéo. kéo.
  6. Anh, T. H., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Journal of Journal of Science Science and and Technology Technology in in Civil Civil Engineering EngineeringNUCE NUCE2020 2020 (a) Tấm (a) Tấm sợi sợi CFRP CFRP UT70-20G UT70-20G (b) (b) Keo Keo tẩm tẩm AUR80 AUR80 (c) (c)Keo Keolót lótAUP40 AUP40 Hình 5. Các Các vật vật tư tư sử sử dụng dụng để để dán dán gia gia cường cườngdầm dầmăn ănmòn mòn F Tính chất Bảng 1. Tính chất cơ cơ lý lý của của tấm tấm sợi sợi CFRP CFRPUT70-20G UT70-20G O (a) Tấm sợi CFRP UT70-20G (b) Keo tẩm AUR80 (c) Keo lót AUP40 Cường độ chịu đun đàn Mô đun đàn Trọng lượng Trọng lượng Tỷtrọng Tỷ trọng Chiềudày Chiều dày O Hình 5. Các vật tư sử dụng để dán22gia cường dầm ăn mòn kéo (MPa) hồi (MPa) (MPa) sợi (g/cm sợi (g/cm )) (g/cm33)) (g/cm (mm) (mm) PR Bảng 1. Tính chất cơ lý của tấm sợi CFRP UT70-20G 3400 245000 245000 200 200 1,8 1,8 0,111 0,111 2 3 Cường độ chịu kéo (MPa) Mô đun đàn hồi (MPa) Trọng lượng sợi (g/cm ) Tỷ trọng (g/cm ) Chiều dày (mm) Trước khi thực hiện hiện dán gia dán gia cường, cường, bề bề mặt mặt dầm dầm được được kiểm kiểm tra tra đểđểđảmđảmbảo bảorằng rằng 3400 245000 200 1,8 0,111 bề mặt được vệ sinh sạch sạch sẽ,sẽ, ởở trạng trạng tháithái khôkhô ráo ráo để để không không làm làm ảnhảnh hưởng hưởngđến đếnchất chất lượng bám dính giữa keo Trước khi thực hiện keo dán dán gia dán vàvà bề cường, bề mặt bề mặt D mặt bê bê tông. dầm tông. Keo được Keo nhựa kiểm nhựa lót tra để đảm lót được được sơn bảo rằng sơn lên bề lênbề mặt bề mặt được mặt vệ dầm một lớp mỏng bằng bằng con con lăn lăn sơn sơn và và có có độ độ dày dày đồng đồng đều đều dọcdọc theo theo chiều chiềudài dàidầm. dầm. TE sinh sạch sẽ, ở trạng thái khô ráo để không làm ảnh hưởng đến chất lượng bám dính giữa keo dán và Bên cạnh bề mặt đó, tấm bê tông. Keo nhựa CFRP sợi CFRP được lót đượcđược sơn lênphủ phủbề mộtmộtdầm mặt lớpmột lớp keolớp keo tẩm tẩmmỏng trên trên một một bằng con mặt, mặt, thường lăn thường sơn làmặt và cólàđộ mặt dày dưới đồng của tấmtheo đều dọc tiếpchiều vớidầm. xúc dài với lớp Bên lớp nhựacạnh nhựa lót.đó, lót. Khoảng Khoảng tấm sợi30 30 phút phút CFRP sau, sau, được tấm tấm phủ một CFRP CFRP lớp keo được được tẩm dándánmột trên lên lên EC dầm, bề mặtlàđã mặt, thường mặttẩm dướikeo củađược dán tấm tiếp được dánxúclênvớitrên lên lớp lớp trên lớp nhựa nhựa lót. lót. Sau lót. Khoảng nhựa Sau30đó, phútsơn đó, sau,một sơn tấm lớp một lớpphủ CFRP mỏng được phủ dán mỏng lên dầm, bề mặt đã tẩm keo được dán lên trên lớp nhựa lót. Sau đó, sơn một lớp phủ mỏng keo tẩm keo tẩm thứ hai lên mặt mặt trên trên của của tấm tấm CFP CFP bằngbằng con con lănlăn sơn. sơn. CácCác dầm thứ hai lên mặt trên của tấm CFP bằng con lăn sơn. Các dầm dán gia cường được bảo quản để keo dầmdán dángia giacường cường được bảo dán khô tự quản nhiên vàđểtránh keo các dán dántáckhô khô tự độngtựtừnhiên nhiên bên ngoàivà và tránh tránh lên dầmcác tác cáctrước động tác khi tấmtừ động từ dánbêngiangoài bên cường lên ngoài lêndầm khô dầm hoàn R trước khi tấm toàn. Hình 6 giớidán giamột thiệu cường cường số hìnhkhô khôảnhhoàn hoàn về côngtoàn.tácHình toàn. Hình dán gia 66 giới giới thiệu cường thiệu một đối vớimộthaisốsố mẫuhình dầmảnh hình ảnh vềvềcông S5-CFRP công và S6-CFRP. tác dán gia cường đối với với hai hai mẫu mẫu dầmdầm S5-CFRP S5-CFRP và và S6-CFRP. S6-CFRP. R O C N U (a) Sơn lớplớpnhựa (a) Sơn lót lótlênlên nhựa lót đáyđáy lên dầm dầm đáy dầm (b) (b) Dán (b)tấm Dán tấm CFRPCFRPvà CFRP Dán tấm và sơn và sơn sơn lớp lớplớp nhựa nhựa phủ phủ nhựa phủ Hình Hình 6. 6. Dán Dán Hình gia cường gia gia 6. Dán cườngdầm cường dầm ăn dầm mòn ănmòn ăn mòn bằng tấmtấm bằng bằng tấm sợi sợiCFRP sợi CFRP CFRP 2.4. Thí 2.4. Thí nghiệm nghiệm uốn uốn bốn bốn điểm điểm Thí Thí nghiệm nghiệm uốn uốn bốn bốn điểm điểm được được thực thực hiện hiện trên trên từng từng mẫu mẫu dầm dầmnhằm nhằmmụcmụcđích đíchthu thu được được biểu biểu đồ đồ quan quan hệ hệ giữa giữa tải tải trọng trọng và và độ độ võng. 6võng. SơSơ đồ đồ thí thí nghiệm nghiệmđược đượcminh minhhọa họatrên trên Hình Hình 7(a). Khoảng cách từ gối tựa đến điểm đặt lực là 800 mm. Khoảng cách giữahai 7(a). Khoảng cách từ gối tựa đến điểm đặt lực là 800 mm. Khoảng cách giữa hai điểm điểm đặt đặt lực lực là là 500 500 mm. mm. Tải Tải trọng trọng tác tác dụng dụng được được tạotạo ra ra bởi bởikích kíchthủy thủylực lựcvà vàtrạm trạmbơm bơm dầu bằng tay. Lực tác dụng được xác định bằng load-cell đo lực. Trên dầm thí nghiệm
  7. Anh, T. H., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng 2.4. Thí nghiệm uốn bốn điểm Thí nghiệm uốn bốn điểm được thực hiện trên từng mẫu dầm nhằm mục đích thu được biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và độ võng. Sơ đồ thí nghiệm được minh họa trên Hình 7(a). Khoảng cách từ gối tựa đến điểm Journal đặt lực làof800 Science and Technology mm. Khoảng in Civil cách giữa hai điểm Engineering đặt lực là 500 NUCE mm. Tải2021 trọng tác dụng được tạo ra bởi kích thủy lực và trạm bơm dầu bằng tay. Lực tác dụng được xác định bằng load-cell đo lực. Trên dầm thí nghiệm bố trí ba dụng cụ đo chuyển vị LVDT, trong đó I1 và I3 đặt tại vị trí hai tại gốivị tríI2giữa tựa, đặt tạidầm. vị trí Tất cả các giữa dầm. Tấtdụng cả các cụ đocụđược dụng kếtkếtnối đo được nốivới bộxử với bộ xửlýlý số số liệuliệu data-logger data-logger TDS-530, TDS-530, đểđể ghighi nhậnnhận số liệusốtựliệu độngtựvàđộng và liên tục. liên tục. F O O PR (a) Sơ đồđồthí (a) Sơ nghiệm thí nghiệm uốn uốn D (b) (b) ThíThínghiệm uốn dầm gia cường nghiệm uốn dầm gia cường HìnhHình 7. Thí 7. Thínghiệm uốn nghiệm uốn bốnbốn điểmđiểm trên cáctrên mẫucác dầm mẫu dầm TE Hình Hình 7(b)7(b) giới hình giới thiệu thiệuảnhhình thực ảnh tế củathực tế củauốn thí nghiệm thíđãnghiệm thực hiệnuốntrên đã mộtthực hiệnhình. dầm điển trên một Quá trình gia tải, tải trọng được tăng từ từ với vận tốc đều cho đến khi dầm bị phá hoại, đảm bảo dầm khôngđiển hình. Quálêntrình dầm.gia Thí tải, tải được trọngkếtđược tăng từxuất từ với hiện vận tốc dấuđều hiệucho đến khi EC gây ra lực xung nghiệm thúc khi dầm những bị phá dầm bị phá hoại như bê tônghoại, đảm vùng nén bảo bị vỡ,không lớp dángây ra lựcbịxung gia cường lên dầm. bong tách Thí Từ hoàn toàn. nghiệm những kếtđược quả kết thí thúc nghiệm khi dầmcóxuất thể xác địnhnhững hiện các tham số đặc dấu trưng hiệu bị cho phákhả năng hoại chịubê như uốntông của dầm, vùngbaonén gồm:bịtảivỡ, trọng lớpphádán gia hoại (P ph , kN) là tải trọng lớn nhất dầm chịu được, độ võng của dầm tại thời điểm đạt đến tải trọng cường phá hoạibị( fbong tách hoàn toàn. Từ những kết quả thí nghiệm có thể xác định các tham R ph , mm), và dạng phá hoại của dầm. số đặc trưng cho khả năng chịu uốn của dầm, bao gồm: tải trọng phá hoại (Pph, kN) là R tải 3. trọng Kết quảlớn nhất thực dầm chịu được, độ võng của dầm tại thời điểm đạt đến tải trọng phá nghiệm O hoại (fph,định 3.1. Xác mm),mứcvà độdạng ăn mònphá cốt hoại thép của dầm. Trong nghiên cứu này, mức độ ăn mòn của mỗi dầm thí nghiệm được xác định là giá trị trung bình 3. Kết quả thực nghiệm C của bốn thanh thép dọc, bao gồm hai thép lớp dưới và hai thanh thép lớp trên. Mức độ ăn mòn của mỗi Xác thanhđịnh mức thép ký hiệuđộ ăn mòn c (%), được cốt théptheo công thức (2), trong đó m0 (g) là khối lượng của xác định N 3.1. thanh thép trước khi ăn mòn, m (g) là khối lượng của thanh thép sau khi bị ăn mòn, ∆m (g) là khối lượng Trong kim loạinghiên bị mất đicứu do ănnày, mòn.mức độ ăn mòn của mỗi dầm thí nghiệm được xác định là U giá trị trung bình của bốn thanh thép dọc, m0 −baom gồm ∆m hai thép lớp dưới và hai thanh thép c (%) = = (2) lớp trên. Mức độ ăn mòn của mỗi thanhmthép 0 ký m0 hiệu c (%), được xác định theo công thứcSau (2), khitrong đó muốn thí nghiệm 0 (g) đếnlàphá khối hoại,lượng các mẫu của dầm thanh ăn mòn thép đượctrước đập vỡkhi hoànăntoàn mòn, và thu (g)cáclà khối m lại lượng củadọc. thanh thép thanh Để thép saukhối xác định khilượng bị ănkim mòn,loại ∆m thực (g) tế bịlàmất khối lượng đi do kimănloại quá trình mòn,bịcác mất đi do ăn thanh thép dọc được vệ sinh bề mặt và tẩy sạch gỉ sắt bằng cách ngâm trong dung dịch axit HCl theo hướng mòn. dẫn của tiêu chuẩn ASTM G1-03 [27] và tiến hành cân khối lượng kim loại còn lại. Các kết quả xác mo 7 m m c % (2) mo mo Sau khi thí nghiệm uốn đến phá hoại, các mẫu dầm ăn mòn được đập vỡ hoàn
  8. Anh, T. H., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng định mức độ ăn mòn cốt thép được trình bày chi tiết trong Bảng 2 đối với hai mẫu dầm S3-C và S4-C, trong Bảng 3 đối với hai mẫu dầm S5-CFRP và S6-CFRP, trong đó ci (%) là mức độ ăn mòn của từng thanh thép, cm (%) là mức độ ăn mòn trung bình. Đối với mỗi dầm thí nghiệm, các thanh thép dọc được đánh số thứ tự như sau bao gồm tên dầm và một chữ số, trong đó 1 và 2 là cốt thép dọc lớp dưới, 3 và 4 là cốt thép dọc lớp trên. Bảng 2. Mức độ ăn mòn cốt thép của các dầm thí nghiệm S3-C và S4-C Dầm TN Mẫu thép m0 (g) m (g) ∆m (g) ci (%) cm (%) F S3-C S3-1 1807,2 1647,5 159,7 8,84 9,48 O S3-2 1809,7 1717,5 92,2 5,10 S3-3 1814,0 1592,0 222,0 12,24 O S3-4 1814,0 1642,0 172,0 9,48 S4-C S4-1 1818,2 1694 124,2 6,83 9,37 PR S4-2 1819,9 1615,5 204,4 11,23 S4-3 1805,5 1615,0 190,5 10,55 S4-4 1823,2 1661,5 161,7 8,87 D Bảng 3. Mức độ ăn mòn cốt thép của các dầm thí nghiệm S5-CFRP và S6-CFRP TE Dầm TN Mẫu thép m0 (g) m (g) ∆m (g) c (%) cm (%) S5-CFRP S5-1 1778,5 1630,5 148,0 8,32 9,36 EC S5-2 1783,0 1614,5 168,5 9,45 S5-3 1829,5 1663,0 166,5 9,10 S5-4 1777,5 1590,0 187,5 10,55 S6-CFRP S6-1 1777,0 1564,2 212,8 11,98 9,67 R S6-2 1777,5 1604,8 172,7 9,72 S6-3 1823,5 1694,3 129,2 7,09 R S6-4 1822,0 1641,4 180,6 9,91 O Như vậy, sau khoảng thời gian 575 giờ thực hiện thí nghiệm gia tốc ăn mòn điện hóa theo sơ đồ C trên Hình 3, thì mức độ ăn mòn cốt thép khá đồng đều giữa các mẫu dầm, có giá trị trung bình trong khoảng 9,3% đến 9,7%. Quan sát bề mặt các mẫu dầm này, nhận thấy các vết nứt do ăn mòn đã xuất N hiện khá nhiều, chủ yếu là các vết nứt dọc theo chiều dài thanh thép. Trên từng dầm ăn mòn, các vết nứt này có thể dễ dàng quan sát được bằng mắt thường, với bề rộng dao động chủ yếu trong khoảng U 0,2 – 0,6 mm và hệ số biến động lớn lên đến 50% [15]. Tuy nhiên, lớp bê tông bảo vệ của các mẫu dầm chưa bị bong tách. 3.2. Quan hệ giữa tải trọng và độ võng a. Kết quả nhóm dầm đối chứng Hình 8 giới thiệu biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và độ võng của hai mẫu dầm đối chứng S1-NC và S2-NC. Các biểu đồ thu được là tương đối đồng nhất giữa hai dầm thí nghiệm. Ứng xử của hai dầm thí nghiệm tuân theo các đặc trưng của kết cấu dầm BTCT làm việc chịu uốn, bao gồm các giai 8
  9. chứng S1-NC và S2-NC. Các biểu đồ thu được là tương đối đồng nhất giữa hai dầm thí nghiệm. Ứng xử của hai dầm thí nghiệm tuân theo các đặc trưng của kết cấu dầm BTCT làm việc chịu uốn, bao gồm các giai đoạn chính như sau: (i) Giai đoạn OA kết cấu làm việc đàn hồi tuyến tính cho đến khi xuất hiện vết nứt bê tông; (ii) Giai đoạn AB kết cấu làm việcAnh, phiT. tuyến, H., và cs.độ dốc / Tạp chícủa Khoabiểu đồ giảm học Công do dựng nghệ Xây độ cứng của dầm giảm, đoạn kèm chínhtheo như sựsau:phát triểnđoạn (i) Giai của OA các kết vết cấu nứt;làm(iii)việc Giaiđànđoạn BC cốt hồi tuyến thép tính chochịu đến kéo bị chảy khi xuất hiện vết dẻo, tải trọng dầm chịu được tăng chậm, trong khi độ võng của dầm nứt bê tông; (ii) Giai đoạn AB kết cấu làm việc phi tuyến, độ dốc của biểu đồ giảm do độ cứng của tăng nhanh; (iv) Giai đoạn dầm giảm, CD dầm kèm theo sự phátbị phá triểnhoại, của cácvếtvếtnứtnứt; phát(iii) triển Giaivềđoạn phíaBC vùngcốt bê théptông chịuchịu kéonén cho dẻo, bị chảy đến dầm tải trọng khi bêchịutông được vùng tăngnén bị phá chậm, trongvỡ,khi thìđộdầmvõngđượccủacoi dầmnhư bị nhanh; tăng phá hoại.(iv)Những kết CD Giai đoạn quả dầm bị pháthíhoại, vết nứt phát triển về phía vùng bê tông chịu nén cho đến nghiệm cho phép xác định, dầm S1-NC có tải trọng phá hoại là Pph = 35,0 kN và độ khi bê tông vùng nén bị phá vỡ, thì dầm được coi như bị phá hoại. Những kết quả thí nghiệm cho phép xác định, dầm S1-NC có võng giữa nhịp tương ứng là fph = 24,74 mm. Dầm S2-NC có tải trọng phá hoại là Pph tải trọng phá hoại là P ph = 35,0 kN và độ võng giữa nhịp tương ứng là f ph = 24,74 mm. Dầm S2-NC có tải=trọng 38,5 phá kN hoại và độlà võng P ph =giữa 38,5 nhịp kN vàtương ứnggiữa độ võng là fphnhịp = 24,82 tương mm. ứng làTảif trọng phá hoại của ph = 24,82 mm. Tải trọng nhóm củadầm đốidầm chứng có giácó trịgiá trung bình bình bằngbằng36,836,8 kN, kN, và độ và võng giữa nhịp cócógiá F phá hoại nhóm đối chứng trị trung độ võng giữa nhịp giá trị trungtrị trung bình bằng bình bằng 24,78 mm. 24,78 mm. O 40 C O 30 B D PR Tải trọng P (kN) S1-NC 20 S2-NC 10 A D TE 0 0 10 20 30 40 Độ võng f (mm) EC HìnhHình 8. Biểu đồđồtảitảitrọng 8. Biểu trọng–– độ võngcủa độ võng củacác cácmẫu mẫu dầm dầm đối đối chứng chứng b) Kết quả nhóm dầm ăn mòn R b. Kết quả nhóm dầm ăn mòn Hình 9 giới thiệu biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và độ võng của hai mẫu dầm S3- Hình 9 giới thiệu biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và độ võng của hai mẫu dầm S3-C và S4-C, có R mức độC và ăn S4-C, mòn cốtcó thép mứctrung độ ănbìnhmòntương cốt thép ứng trung là 9,48%bìnhvàtương 9,37%.ứng Kếtlàquả 9,48% và 9,37%. thí nghiệm của Kết hai dầm quả thí nghiệm của hai dầm này gần như trùng khớp, đặc biệt trong các giai đoạn này gần như trùng khớp, đặc biệt trong các giai đoạn làm việc đầu tiên cho đến biểu đồ có sự thay đổi làm O lớn vềviệc đầu tiên độ dốc, cho tương đếnvớibiểu ứng thờiđồđiểm có sự tảithay trọngđổi lớnchậm tăng về độtrong dốc, khi tương ứng với độ võng củathời dầmđiểm tăng tải nhanh. Khi sotrọng sánhtăng chậm dầm với nhóm trongđốikhichứng, độ võng nhậncủa dầm thấy rằngtăng nhanh. ở những cấpKhi tải so sánh trọng từ với 0 đếnnhóm dầm 30 kN, thì độ C võng đối của chứng, các dầmnhận S3-Cthấy và S4-C rằng ở những cấp tải trọng từ 0 đến 30 kN, thì độ võng của cáccứng tăng nhanh hơn. Điều này có thể được giải thích bởi sự giảm độ của dầm gây ra bởi sự xuất hiện của các vết nứt ăn mòn, và giảm cường độ bám dính giữa cốt thép và N bê tông. Nếu giả thiết cốt thép bị ăn mòn đồng đều suốt dọc chiều dài thanh thép, thì đường kính của thanh thép giảm khoảng 5% so với trạng thái không bị ăn mòn. Những kết quả thí nghiệm cho phép U xác định, dầm S3-C có tải trọng phá hoại là P ph =1032,4 kN và độ võng giữa nhịp tương ứng là f ph = 24,88 mm. Dầm S4-C có tải trọng phá hoại là P ph = 31,9 kN và độ võng giữa nhịp tương ứng là f ph = 26,69 mm. Tải trọng phá hoại của nhóm dầm ăn mòn có giá trị trung bình bằng 32,1 kN, và độ võng giữa nhịp có giá trị trung bình bằng 25,79 mm. Các hai dầm đều bị phá hoại uốn, đặc trưng bởi sự phá vỡ của bê tông vùng nén và mất khả năng chịu lực. 9
  10. ph ph C có tải trọng phá hoại là Pph = 31,9 kN và độ võng giữa nhịp tương ứng là fph = 26,69 mm. Tải trọng phá hoại của nhóm dầm ăn mòn có giá trị trung bình bằng 32,1 kN, và độ võng giữa nhịp có giá trị trung bình bằng 25,79 mm. Các hai dầm đều bị phá hoại uốn, đặc trưng bởi sự phá Anh, vỡvàcủa T. H., cs. bê tông / Tạp vùnghọc chí Khoa nén và nghệ Công mất Xây khả dựng năng chịu lực. 40 30 Tải trọng P (kN) 20 S3-C S4-C F 10 O 0 O 0 10 20 30 40 50 Độ võng f (mm) PR Hình 9. 9.Biểu Hình Biểuđồ đồtải tảitrọng trọng –– độ độvõng võngcủa củacáccác mẫu mẫu dầm dầm ăn mòn ăn mòn c) Kết quả nhóm dầm gia cường c. Kết quả nhóm dầm gia cường Hình 10 giới thiệu biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và độ võng của hai dầm gia D Hình 10 giới thiệu biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và độ võng của hai dầm gia cường S5-CFRP cường S5-CFRP và S6-CFRP, có mức độ ăn mòn cốt thép trung bình tương ứng là và S6-CFRP, có mức độ ăn mòn cốt thép trung bình tương ứng là 9,36% và 9,67% và được dán gia 9,36% và 9,67% và được dán gia cường một lớp tấm sợi CFRP ở đáy dầm. Khác với TE cường một lớp tấm sợi CFRP ở đáy dầm. Khác với nhóm dầm ăn mòn, toàn bộ vết nứt do ăn mòn trên nhóm Journal of Science andnứt Technology in Civil Engineering NUCE 2021 hai mẫu dầmdầmnày ăn mòn, sửa đã được toàn bộ vết chữa bằng do ăn mòn phương pháptrênbơmhai keomẫugốcdầm epoxynàynhưđã trình được bàysửa trong chữa mục bằng 2.3. Kết quảphương thu được phápkhábơmđồngkeo nhấtgốc giữaepoxy như dầm hai mẫu trìnhgiabàycường. trong mục Quan2.3. sát Kết trên quả biểuthuđồ được nhận thấy rằng và các độ khá võng kếtđồng lớn nhất cấu nhất dầm giữa ăn mòn ởhai trạng thái mẫukhi sau dầm cuối gia giacùng cólàmối cường. cường u = quan fQuan 37,79 mm. sáthệtrên Nhờ phibiểu tuyếnđồsự tham nhận giữa gia tảithấy làm trọng vàviệc rằng cácvõng, độ EC khôngchịu kết kéo phân của tấm cấu dầm biệt rõ ăn mòn ràng dán gia các sau cường giai khi giaởcường đoạn làm đáy dầm, việc có mối như nên quan trên tải trọng dầm hệ phi đối thítuyến chứng.nghiệm Tại giữa cùngtăng tải liên một trọng giátụcvàcho trị độtrọng, tải độ võng đến của khidầm võng, dầmgia không cường phân đạt đếnbiệt nhỏtrọng tải rõhơn ràngđáng phá kểgiai so Tải cáchoại. với đoạn dầm làm trọng ănphá mònhoại việc không nhưtrunggiadầm trên cường. bình đốiNhững bằng 59,5kết chứng. quả thí Tại kN, nghiệmcùng cho một phépgiáxáctrịđịnh, dầm tải nhóm gia trọng, dầm cường độ võng S5-CFRP của và dầm có giahơntải cường trọng phá hoại là P ph so với dầm ăn võng = 59,9 kN, độ tăng 1,85 lần so với ăn mòn cao tăngnhỏ 1,62hơn lầnđáng so với kể nhóm dầm đối R giữa nhịp tương ứng là f ph = 24,23 mm và độ võng lớn nhất ở trạng thái cuối cùng là fu = 33,73 mm. mòn chứng. không gia cường. Những kết quả thí nghiệm cho phép xác định, dầm gia cường S5-CFRP có tải trọng phá hoại là Pph = 59,9 kN, độ võng giữa nhịp tương ứng là fph = R 60 24,23 mm và độ võng lớn nhất ở trạng thái cuối cùng là fu = 33,73 mm. Dầm S6-CFRP O có tải trọng phá 50hoại là Pph = 59,1 kN, độ võng giữa nhịp tương ứng là fph = 23,19 mm, Tải trọng P (kN) C 40 N 30 S5-CFRP 20 S6-CFRP U 10 0 0 10 20 30 40 Độ võng f (mm) HìnhHình 10. 10. Biểu đồđồ Biểu tảitảitrọng trọng––độ độ võng củacác võng của cácmẫu mẫu dầm dầm giagia cường cường 60 10 50 S1-NC N) 40
  11. chịu kéo của tấm dán gia cường ở đáy dầm, nên tải trọng thí nghiệm tăng liên tục cho đến khi dầm đạt đến tải trọng phá hoại. Tải trọng phá hoại trung bình bằng 59,5 kN, tăng 1,85 lần so với nhóm dầm ăn mòn và cao hơn tăng 1,62 lần so với nhóm dầm đối chứng. 60Anh, T. H., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Dầm S6-CFRP có tải trọng 50 phá hoại là P ph = 59,1 kN, độ võng giữa nhịp tương ứng là f ph = 23,19 mm, và độ võng lớn nhất ở trạng thái cuối cùng là fu = 37,79 mm. Nhờ sự tham gia làm việc chịu kéo Tải trọng P (kN) của tấm dán gia cường ở40 đáy dầm, nên tải trọng thí nghiệm tăng liên tục cho đến khi dầm đạt đến tải trọng phá hoại. Tải trọng phá hoại trung bình bằng 59,5 kN, tăng 1,85 lần so với nhóm dầm ăn mòn và cao hơn tăng 1,62 lần30so với nhóm dầm đối chứng. S5-CFRP Để so sánh khả năng20chịu lực giữa các nhóm dầm, các biểu đồ quanS6-CFRPhệ tải trọng – độ võng được tổng hợp và biểu diễn trên Hình 11. Những kết quả thí nghiệm cho tải trọng phá hoại của các dầm thí nghiệm được tóm tắt 10 trong Bảng 4, để tính toán giá trị trung bình cho từng nhóm dầm và so sánh F với nhóm dầm đối chứng. Đối với nhóm dầm ăn mòn không gia cường, tải trọng phá hoại dầm bằng 87,5% so với nhóm dầm 0đối chứng, tương đương giảm khả năng chịu lực khoảng 12,5%. Trong khi 0 10 20 30 40 O đó, nhóm dầm gia cường có tải trọng phá hoại tăng 1,62 lần so với nhóm dầm đối chứng và tăng 1,85 Độ võng f (mm) lần so với nhóm dầm ăn mòn. Như vậy, những kết quả thực nghiệm thu được chỉ ra rằng phương pháp O dán tấm sợi CFRP cho phép Hình 10. tăng Biểu khả năng đồ tải chịu trọng uốn – độ củacủa võng dầm cácBTCT bị ăn mẫu dầm giamòn. cường 60 PR 50 S1-NC Tải trọng P (kN) 40 S2-NC 30 D S3-C S4-C TE 20 S5-CFRP 10 S6-CFRP EC 0 0 10 20 30 40 50 Độ võng f (mm) Hình Hình 11. 11. So So sánh sánh khả năng chịu khả năng chịu lực lực giữa giữacác cácdầm dầmthí thínghiệm nghiệm R Để so sánh khả năng chịu lực giữa các nhóm dầm, các biểu đồ quan hệ tải trọng – độ R võng được tổng Bảnghợp và sánh 4. So biểu tải diễn trênuốn trọng Hìnhphá11. Những hoại giữa kết các quả dầmthí thínghiệm nghiệmcho tải trọng phá hoại của các dầm thí nghiệm được tóm tắt trong Bảng 4, để tính toán giá trị trung O bình cho từng Tải nhóm trọng dầm và so Tảisánh trọng với phá nhóm hoại dầm đối chứng. Tỷ lệ Đối tải trọng sovới nhóm dầm ăn Dầm TN Dạng phá hoại phá hoại (kN) trung bình (kN) với dầm đối chứng C S1-NC 35,0 Phá hoại uốn 36,7 1,000 S2-NC Phá hoại uốn 12 N S3-C 32,4 Phá hoại uốn 32,1 0,875 S4-C 31,9 Phá hoại uốn U S5-CFRP 59,9 Bong tách tấm dán 59,5 1,621 S6-CFRP 59,1 Bong tách tấm dán 3.3. Sơ đồ vết nứt a. Kết quả nhóm dầm đối chứng Trên các dầm đối chứng, chỉ xuất hiện các vết nứt do tải trọng, phát triển theo phương đứng trên mặt trước và mặt sau theo hướng chiều dài dầm. Vết nứt đầu tiên xuất hiện trong vùng mô men uốn 11
  12. Anh, T. H., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng lớn nhất ở giữa hai điểm đặt lực. Tải trọng gây nứt được xác định tương ứng tại điểm A của biểu đồ tải trọng – độ võng trên Hình 8. Khi tăng tải trọng tác dụng thì mô men uốn vượt quá mô men kháng nứt, thì số lượng vết nứt xuất hiện nhiều hơn về phía hai gối tựa. Đồng thời, mỗi vết nứt phát triển chiều dài từ phía đáy dầm lên vùng bê tông chịu nén ở phía trên của dầm. Bề rộng của các vết nứt cũng tăng lên khi tăng tải trọng tác dụng. Trong quá trình thí nghiệm, sơ đồ vết nứt xuất hiện được vẽ lại trên các bề mặt dầm và được Journal of minh họaand Science trênTechnology in ?? các hình 12 và đối Engineering Civil với hai dầm S1-NC NUCEvà2021 S2-NC. Trên mỗi dầm đối chứng xuất hiện Journal từ 9 đếnand of Science 11 vết nứt, phân in Technology bốCivil khá đồng đều theoNUCE Engineering chiều dài 2021dầm và khoảng cách giữa chúng trong khoảng 50 – 240 mm. F O O PR D TE Hình 11. Sơ12.đồSơvết Hình nứt đồ vết nứtdo tảitrọng do tải trọng trên trên dầm S1-NC dầm S1-NC EC Hình 11. Sơ đồ vết nứt do tải trọng trên dầm S1-NC R R O C N U Hình Hình 12. 12. Sơ Sơ13.đồ Hình đồ vết Sơvết nứt nứt đồ vết do nứtdo tảitrọng tải do tải trọng trọng trên trêntrên dầm S2-NC dầm dầm S2-NC S2-NC b) b)Kết Kếtquả quảnhóm nhóm dầm dầm ăn ăn mòn mòn b. Kết quả nhóm dầm ăn mòn Tương Tương tự, Tương tự, tự, các các các hình hình 13 14 và hình 13 15và 14 minh và 14 minh họa sơ đồhọa minh sơ xuất vết nứt họa sơ đồ vết đồ vết hiệnnứt trên xuất nứt hiện hai mẫu xuất dầmtrên hiện haiS3-C ăn mòn trên hai mẫuvàdầm mẫu dầm S4-C. Tuy nhiên, khác với các mẫu dầm đối chứng thì sơ đồ vết nứt trên các dầm này gồm hai loại: ăn ănmòn S3-C và mòn S3-C và S4-C. S4-C. Tuy Tuy nhiên, nhiên, khác khác với với các mẫu các mẫu dầm dầm đối đối chứng chứng thì thì sơ sơ đồ đồ vết vếtnứt nứt 12 trên trêncác các dầm dầm này này gồm gồm hai hai loại: loại: (i) (i) các các vết vết nứt do ăn nứt do ăn mòn mòn vẽvẽ bằng bằng màu màu đỏ,đỏ, (ii) (ii) các cácvết vết nứt nứt do do tải tải trọng trọng vẽ vẽ bằng bằng màu màu xanh. xanh. Các Các vết nứt do vết nứt do ăn ăn mòn mòn xuất xuất hiện hiện trong trong quá quá trình trình tiến tiếnhành hành thíthí nghiệm nghiệm gia gia tốc tốc ăn ăn mòn mòn điện điện hóa, do sự hóa, do sự hình hình thành thành và và trương trương nở nở thể thể tích tích
  13. Anh, T. H., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (i) các vết nứt do ăn mòn vẽ bằng màu đỏ, (ii) các vết nứt do tải trọng vẽ bằng màu xanh. Các vết nứt do ăn mòn xuất hiện trong quá trình tiến hành thí nghiệm gia tốc ăn mòn điện hóa, do sự hình thành và trương nở thể tích của các sản phẩm ăn mòn (oxit sắt, hydroxit sắt) và gây ra ứng suất kéo trong bê tông. Các vết nứt này phân bố theo phương ngang, một số vết nứt có thể chạy dọc suốt chiều dài dầm. Trong khi đó, các vết nứt do tải trọng xuất hiện trong quá trình thí nghiệm uốn dầm, chủ yếu xuất hiện trong vùng giữa hai điểm đặt lực và vùng lân cận hai bên điểm đặt lực. So với các dầm đối chứng, số lượng vết nứt do tải trọng xuất hiện ít hơn, từ 5 – 8 vết nứt trên mỗi mặt bên, trong khi đó khoảng cách Journal giữa chúng tăng lên từof60Science and Thông – 300 mm. Technology incác thường, Civil vếtEngineering NUCE nứt do tải trọng phát2020 triển theo phương Journal of Science and Technology in Civil Engineering NUCE 2020 F đứng đến vị trí vết nứt ngang do ăn mòn trong vùng bê tông chịu nén ở phía trên của dầm. O O PR D TE EC Hình 13. Hình Sơ đồ vếtđồnứt 14. Sơ dodoănănmòn vết nứt mòn vàvà dodo tải trọng tải trọng trên trên dầm dầm S3-C S3-C Hình 13. Sơ đồ vết nứt do ăn mòn và do tải trọng trên dầm S3-C R R O C N U Hình 14. Sơ đồ vết nứt do ăn mòn và do tải trọng trên dầm S4-C Hình 14. Hình Sơ đồ vếtđồnứt 15. Sơ dodoănănmòn vết nứt mòn vàvà dodo tải trọng tải trọng trên trên dầm S4-Cdầm S4-C c) Kết quả nhóm dầm gia cường c) Kết quả nhóm dầm gia cường Trước khi thực hiện thí nghiệm uốn, tất cả vết nứt do ăn mòn đã được xử lý và bịt kínTrước bằng khi keothực hiện thínhư gốc epoxy nghiệm uốn,trong trình bày 13tất cảmục vết 2.3. nứt Dodo ănđó,mòn đã được các hình xử16lýchỉ 15 và và bịt kínhọa minh bằngsơkeo đồ gốc vết epoxy nứt donhư trình bày tải trọng trêntrong mục dầm hai mẫu 2.3. Do gia đó, các hình cường 15 vàvà S5-CFRP 16 S6- chỉ minh họa CFRP. sơmỗi Trên đồ mặt vết nứt bên do củatải trọng dầm, xuấttrên haitừmẫu hiện 10 đến dầm12gia vếtcường nứt doS5-CFRP vàphát tải trọng và S6-
  14. Anh, T. H., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng c. Kết quả nhóm dầm gia cường Trước khi thực hiện thí nghiệm uốn, tất cả vết nứt do ăn mòn đã được xử lý và bịt kín bằng keo gốc epoxy như trình bày trong Mục 2.3. Do đó, các hình 16 và 17 chỉ minh họa sơ đồ vết nứt do tải trọng trên hai mẫu dầm gia cường S5-CFRP và S6-CFRP. Trên mỗi mặt bên của dầm, xuất hiện từ 10 đến 12 vết nứt do tải trọng và phát triển theo phương đứng. Các vết nứt này chủ yếu tập trung trong vùng bê tông ở giữa hai điểm đặt lực và vùng lân cận hai bên điểm đặt lực. Khoảng cách giữa các vết Journal nứt đứng tương đối gần of Science nhau. Ngoàiand ra,Technology in Civil trên dầm còn Engineering xuất hiện NUCEở 2021 vết nứt ngang vùng bê tông bảo vệ Journal chịu kéo ở đáy dầm, lân of cậnScience với tấmand dánTechnology CFPR. in Civil Engineering NUCE 2021 F O O PR Hình 15. HìnhSơ 16.đồ Sơ vết nứt đồ vết nứtdo do tải trọng tải trọng trên trên dầmdầm S5-CFRP S5-CFRP Hình 15. Sơ đồ vết nứt do tải trọng trên dầm S5-CFRP D TE EC Hình 16. Sơ đồ vết nứt do tải trọng trên dầm S6-CFRP Hình 16. HìnhSơ 17.đồSơ vết nứt đồ vết nứtdodo tải trọngtrên tải trọng trên dầmdầm S6-CFRP S6-CFRP Khi so sánh dạng phá hoại giữa các mẫu dầm nhận thấy rằng các dầm đối chứng R và dầm Khi Khi ănso so sánhsánh mòn dạng dạng không phácường gia phá hoại hoạicác giữa giữa mẫucác đều bị dầm mẫu phá dầm hoại nhận thấy nhận uốn, rằngđặc thấy các trưng dầm rằng đối cáccác bởi chứng dầmdấu và đối dầm hiệuchứng ăn như mòn và dầm ăn mòn không gia cường đều bị phá hoại uốn, đặc trưng bởi các dấu hiệu như R không gia cường đều bị phá hoại uốn, đặc trưng bởi các dấu hiệu cốt thép bị chảy dẻo và bê tông vùng nén bị vỡ. Trong khi đó, cơ chế phá hoại của các như cốt thép bị chảy dẻo và bê tông vùng cốt nén bị thép bị vỡ. chảyTrongdẻokhivàđó, bêcơ chế vùng tông phá hoại néncủabịcácvỡ.mẫu dầm gia Trong khicường đó, cơlà do chếsựĐầubonghoại phá tách của tấm dán các mẫu trongdầm vùnggianhịpcường là do sựsự bong tách tấm dán và trong bề tôngvùng nhịp cắt. tiên, cắt sự củabong O cắt. Đầu tiên, bong tách giữa tấm xuất hiện trên một nhịp dầm mẫu tách dầmhoặc (bên giữa trái gia tấmbêncường vàphải). làSự bề tông dobong sự bong xuất tách hiệnnày tách trên tấm phát một triểndánvà trong nhịp vùng cắttruyền lan của về nhịp dầm phía(bêncắt.trái giữa Đầu nhịp. tiên,bên hoặc Tiếp sự phải). theo,bong xuất tách giữa tấm và bềphát tông xuất vàhiện trên một vềnhịpuốncắt củanhịp. dầm (bên nứt trái này hoặc bên phải). C Sự hiệnbong tách một vết nứtnày xiên tại triển vùng chuyển lan truyền giao giữa nhịp phía giữa và nhịp cắt. VếtTiếp theo, xuất phát hiện triển về một phía Sự bê vết bong tông tách vùng này nén ở phát giữa triển dầm, kéovà lan theo truyền sự bong về tách phía lớp bêgiữa tông nứt xiên tại vùng chuyển giao giữa nhịp uốn và nhịp cắt. Vết nứt này phát triển vềnhịp. bảo vệTiếp trong theo, vùng xuất chịu hiện kéo ở một giữa N nhịp. Nếu tiếp tục tăng tải trọng thì bê tông vùng nén bị vỡ, và có thể xảy ra sự bong tách hoàn toàn vết phía nứt lớp bêbê xiên tông tông tạivệvùng bảovùng nén và tấm chuyển ở giữa dán giao CFRPdầm, giữadưới ở phíakéo nhịp theo uốn và nhịp cắt. Vết nứt này phát triển về dầm. sự bong tách lớp bê tông bảo vệ trong phía bê tôngkéovùng nénnhịp.ở giữa Nếudầm, tiếp kéo theo tải sự trọng bong táchthì bêlớp bê vùng tông nénbảo bị vệ vỡ, trong U vùng chịu ở giữa tục tăng tông và vùng có 4. thểchịu Kết xảy kéo ở giữa nhịp. Nếu tiếp tục tăng tải trọng luậnra sự bong tách hoàn toàn lớp bê tông bảo vệ và tấm dán CFRP ở phía dưới thì bê tông vùng nén bị vỡ, và có thể xảy ra sự bong tách hoàn toàn lớp bê tông bảo vệ và tấm dán CFRP ở phía dưới dầm. Bài báo trình bày các kết quả thực nghiệm thu được trên sáu mẫu dầm BTCT có các kích thước dầm. 150 × 200 × 2200 mm, thuộc ba nhóm mẫu như sau: (i) nhóm dầm đối chứng; (ii) nhóm dầm ăn mòn 4. Kết luận với mức độ ăn mòn cốt thép trung bình 9 – 10%; (iii) nhóm dầm gia cường khả năng kháng uốn bằng 4. Kết luận phươngBài báodán pháp trình tấm bày các kết sợi CFRP quả độ có mức thực nghiệm ăn mòn thutương cốt thép đượcđương. trên sáu mẫukếtdầm Những luậnBTCT chính củacó các kích thướctrình nghiênBài cứubáo 150bày cácxkết quảmm,thựcthuộc nghiệm thu được mẫutrên nhưsáu mẫu (i) dầm nhómBTCT có có thể được đưa ra, đó là: x 200 2200 ba nhóm sau: dầm đối các kích(ii) chứng; thước nhóm 150dầm x 200ăn xmòn 2200 vớimm, mứcthuộcđộ14ăn bamònnhóm cốtmẫu thépnhư trung sau:bình (i) nhóm 9 – 10%; dầm (iii) đối chứng;dầm nhóm (ii) nhóm gia cường dầm khả ăn mòn năngvới mức uốn kháng độ ăn bằngmòn cốt thép phương pháptrung dánbìnhtấm9sợi – 10%; CFRP(iii) có nhóm dầm gia cường khả năng kháng uốn bằng mức độ ăn mòn cốt thép tương đương. Những kết luận chính của nghiên cứu có thể phương pháp dán tấm sợi CFRP có mức độ được đưaănra,mòn đó là: cốt thép tương đương. Những kết luận chính của nghiên cứu có thể
  15. Anh, T. H., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng - Thí nghiệm gia tốc ăn mòn điện hóa cho phép tạo ra trong phòng thí nghiệm các kết cấu thử nghiệm có mức độ ăn mòn cốt thép tương đương trên công trình thực tế nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của ăn cốt thép đến ứng xử chịu lực của kết cấu công trình. - Đối với các dầm ăn mòn ở mức độ 9 – 10% khối lượng kim loại bị mất đi do ăn mòn, thì khả năng chịu uốn còn lại của dầm còn khoảng 87,5% so với dầm đối chứng, tương đương với một lượng giảm khả năng chịu lực là 12,5%. Đồng thời trên bề mặt dầm đã xuất hiện các vết nứt do ăn mòn, có thể phát triển dọc theo chiều dài dầm, nhưng lớp bê tông bảo vệ ở đáy dầm vẫn chưa bị bong tách. - Đối với các dầm gia cường được sửa chữa vết nứt bằng bơm keo gốc epoxy và dán gia cường F kháng uốn bằng tấm sợi CFRP, thì khả năng chịu uốn có thể tăng lên 1,85 lần so với dầm ăn mòn và 1,62 lần so với dầm đối chứng. Đồng thời, độ võng của các dầm gia cường trước khi bị phá hoại cũng O nhỏ hơn các dầm ăn mòn và dầm đối chứng. Những kết quả này minh chứng hiệu quả gia cường của phương pháp dán tấm sợi composite đối với kết cấu BTCT bị ăn mòn. O Lời cảm ơn PR Các tác giả xin chân thành cảm ơn Công ty TORAY, Nhật Bản (Toray International, Inc.) đã tài trợ vật tư gia cường cho nghiên cứu này. Tài liệu tham khảo D [1] Ollivier, J.-P., Vichot, A. (2008). La durabilité des bétons: bases scientifiques pour la formulation de TE bétons durables dans leur environnement. Presses de l’ecole nationale des Ponts et chaussees. [2] Halstead, S., Woodworth, L. A. (1955). The deterioration of reinforced concrete structures under coastal conditions. Civil Engineering, 5(10):353–372. [3] Stratfull, R. F. (1957). The corrosion of steel in a reinforced concrete bridge. Corrosion, 13(3):43–48. EC [4] Soltani, M., Safiey, A., Brennan, A. (2019). A State-of-the-Art Review of Bending and Shear Behaviors of Corrosion-Damaged Reinforced Concrete Beams. ACI Structural Journal, 116(3):53–64. [5] El Maaddawy, T., Soudki, K., Topper, T. (2005). Long-term performance of corrosion-damaged reinforced concrete beams. ACI Structural Journal, 102(5):649–656. [6] Du, Y., Clark, L. A., Chan, A. H. C. (2007). Impact of reinforcement corrosion on ductile behavior of R reinforced concrete beams. ACI Structural Journal, 104(3):285–293. [7] Franc¸ois, R., Khan, I., Dang, V. H. (2012). Impact of corrosion on mechanical properties of steel embed- R ded in 27-year-old corroded reinforced concrete beams. Materials and Structures, 46(6):899–910. [8] Dang, V. H., Francois, R. (2013). Influence of long-term corrosion in chloride environment on mechanical O behaviour of RC beam. Engineering Structures, 48:558–568. [9] Tanaka, Y., Kawano, H., Watanabe, H., Kimura, T. (2001). Chloride-induced deterioration and its influ- C ence on load carrying capacity of post-tensioned concrete bridges. Third International Conference on Concrete under Severe Conditions-Environment and Loading, Citeseer, 495–502. N [10] Tiến, C. D., Khoan, P. V., Hùng, L. Q., ctv (2003). Báo cáo tổng kết dự án KT – KT chống ăn mòn và bảo vệ các công trình bê tông và BTCT vùng biển. Viện KHCN Xây dựng. [11] Hai, D. T., Yamada, H., Katsuchi, H. (2007). Present condition of highway bridges in Vietnam: an analysis U of current failure modes and their main causes. Structure and Infrastructure Engineering, 3(1):61–73. [12] Tân, N. N. (2018). Nghiên cứu thiết lập mô hình thí nghiệm đẩy nhanh tốc độ ăn mòn cốt thép trong bê tông phục vụ đánh giá độ bền vững công trình biển đảo. Đề tài cấp trường trọng điểm, 150-2017/KHXD- TĐ, Trường ĐH Xây dựng. [13] Tan, N. N., Nguyen, N. D. (2019). An experimental study on flexural behavior of corroded reinforced concrete beams using electrochemical accelerated corrosion method. Journal of Science and Technology in Civil Engineering (STCE)-NUCE, 13(1):1–11. [14] Anh, T. H., Tân, N. N., Giang, N. H. (2019). Nghiên cứu thực nghiệm khả năng chịu lực của dầm bê tông cốt thép bị ăn mòn trong môi trường xâm thực clorua. Tạp chí Xây dựng Việt Nam, (9):81–86. 15
  16. Anh, T. H., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng [15] Anh, T. H., Tân, N. N., Giang, N. H. (2019). Một số đặc điểm của vết nứt trên dầm bê tông cốt thép bị ăn mòn trong môi trường xâm thực clorua. Tạp chí Xây dựng Việt Nam, (10):101–107. [16] Nguyên, N. Đ., Tân, N. N. (2019). Dự báo khả năng chịu lực còn lại của cột BTCT chịu nén lệch tâm phẳng có cốt thép dọc bị ăn mòn. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD)-ĐHXD, 13(2V): 53–62. [17] Tan, N. N., Kien, N. T. (2020). Modeling the flexural behavior of corroded reinforced concrete beams with considering stirrups corrosion. Journal of Science and Technology in Civil Engineering (STCE)-NUCE, 14(3):26–39. [18] ACI 440.2R-17 (2017). Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for F Strengthening Concrete Structures. American Concrete Institute. [19] FIB 14 (2001). Externally Bonded FRP Reinforcement for RC structures. Technical Report, Bulletin 14, O International Federation for Structural Concrete. [20] JSCE (2001). Recommendations for Upgrading of Concrete Structures with Use of Continuous Fiber Sheet. Concrete Engineering Series 41, Japan Society of Civil Engineering. O [21] Phong, N. H. (2014). Nghiên cứu thực nghiệm về gia cường kháng cắt cho dầm bê tông cốt thép bằng tấm sợi thủy tinh. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, (3):23–29. PR [22] Hiếu, N. T., Cường, L. T. (2018). Nghiên cứu thực nghiệm gia cường dầm bê tông cốt thép chịu xoắn bằng vật liệu tấm sợi các bon CFRP. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Việt Nam, 60(3):29–35. [23] TCVN 9346:2012. Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn trong môi trường biển. [24] TCVN 3118:1993. Bê tông nặng – Phương pháp xác định cường độ nén của bê tông. D [25] TCVN 197-1:2014. Vật liệu kim loại – Thử kéo – Phần 1: Phương pháp thử ở nhiệt độ phòng. [26] TCVN 1651-2:2018. Thép cốt bê tông – Phần 2: Thép thanh vằn. TE [27] ASTM G1-03 (2017). Standard Practice for Preparing, Cleaning, and Evaluating Corrosion Test Speci- mens. ASTM International, West Conshohocken, PA. EC R R O C N U 16
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
8=>2