Nghiên cứu thực nghiệm khả năng chịu tác động tải trọng nổ của vật liệu bê tông chất lượng siêu cao (UHPC)

Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2019. 13 (3V): 12–21<br /> <br /> <br /> <br /> NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM<br /> KHẢ NĂNG CHỊU TÁC ĐỘNG TẢI TRỌNG NỔ CỦA VẬT LIỆU<br /> BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG SIÊU CAO (UHPC)<br /> <br /> Lê Bá Danha,∗, Phạm Duy Hòaa , Nguyễn Công Thắngb , Ngô Đức Linhc ,<br /> Bùi Thị Thùy Dungc , Bùi Thị Lộcd , Đỗ Văn Đạta<br /> a<br /> Khoa Cầu đường, Trường Đại học Xây dựng,<br /> 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam<br /> b<br /> Khoa Vật liệu Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng,<br /> 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam<br /> c<br /> Viện Thiết kế Bộ Quốc phòng, 21 đường Lê Văn Lương, Hà Nội, Việt Nam<br /> d<br /> Nhà máy Z113, Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng, Bộ Quốc phòng,<br /> Thị trấn Tân Bình, huyện Yên Sơn, Tuyên Quang, Việt Nam<br /> Nhận ngày 12/06/2019, Sửa xong 05/07/2019, Chấp nhận đăng 22/07/2019<br /> <br /> <br /> Tóm tắt<br /> Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu thực nghiệm khả năng chịu tác động tải trọng nổ của bê tông chất<br /> lượng siêu cao (Ultra-High Performance Concrete - UHPC). Bê tông UHPC sử dụng trong nghiên cứu được<br /> chế tạo sử dụng các vật liệu sẵn có ở Việt Nam. Các tấm bê tông UHPC và bê tông thường có cùng kích thước<br /> (chiều dài 1000 mm, chiều rộng 800 mm và chiều dày 120 mm) đã được chế tạo và thí nghiệm nổ để so sánh.<br /> Tải trọng nổ sử dụng là thuốc nổ nhũ tương. Sự hư hại và phá hủy ở mặt trên, mặt dưới của các mẫu thí nghiệm<br /> và thành phần hạt của các mãnh vỡ bắn ra dưới tác động của tải trọng nổ được phân tích và so sánh giữa bê tông<br /> UHPC và bê tông thường.<br /> Từ khoá: bê tông chất lượng siêu cao; bê tông thường; tải trọng nổ; thực nghiệm.<br /> EXPERIMENTAL STUDY OF ULTRA-HIGH PERFORMANCE CONCRETE SLABS UNDER CONTACT<br /> EXPLOSIONS<br /> Abstract<br /> This paper presents an experimental study of Ultra-High Performance Concrete (UHPC) slabs under contact ex-<br /> plosions. The UHPC material is fabricated in lab using the material available in Vietnam. The UHPC slabs and<br /> Normal Concrete slabs with the same dimensions (1000 mm in length, 800 mm in width and 120 mm in thick-<br /> ness) are fabricated and tested. The Emulsion Explosive has been used. The concrete crater and spall damage<br /> under contact explosions are considered and compared between UHPC slabs and Normal Concrete slabs.<br /> Keywords: ultra-high performance concrete, normal concrete, blast loads, experiment.<br /> c 2019 Trường Đại học Xây dựng (NUCE)<br /> https://doi.org/10.31814/stce.nuce2019-13(3V)-02 <br /> <br /> <br /> 1. Giới thiệu<br /> <br /> Bê tông cốt thép (BTCT) là một trong những vật liệu xây dựng được sử dụng phổ biến nhất hiện<br /> nay. Nó tạo nên các kết cấu chịu lực chính của các công trình xây dựng. BTCT đã được ứng dụng rất<br /> <br /> ∗<br /> Tác giả chính. Địa chỉ e-mail: danhlb@nuce.edu.vn (Danh, L. B.)<br /> <br /> 12<br />  Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2019<br /> <br /> <br /> Danh, L. B. và cs. / Tạp cùng gây rahọc<br /> chí Khoa pháCông<br /> hoại nghệ<br /> đó, làm<br /> Xâycăn cứ bước đầu nghiên cứu lý thuyết về phá<br /> dựng<br /> hoại do nổ [5, 6]. Kot và cs. [7, 8] đã đề xuất các phương pháp lý thuyết về<br /> rộng rãi trong các công trình dân dụng và côngsựnghiệp.<br /> phá hoạiTuy của nhiên,<br /> bê tông đốidướivới tác các<br /> dụngcông<br /> của tải trọng<br /> trình nổ, tuy<br /> quốc nhiên các<br /> phòng,<br /> đặc biệt là các công sự, ngoài yêu cầu bê tông có cường độ cao thì khả năng hấp thụ cũng như làm đến<br /> phương pháp này chỉ dựa trên một số giả định đơn giản làm ảnh hưởng<br /> triệt tiêu năng lượng do áp lực nổ gây ra cũngtính được chính xác của phép tính. Vào cuối những năm 1980, một loạt các thử<br /> quan tâm rất lớn. Một vụ nổ dù vô tình hay cố ý<br /> nghiệm nổ bê tông đã được McVay [9] tóm tắt, các thông số ảnh hưởng đến<br /> ở gần các công trình, mặc dù xác suất xảy ra thấp nhưng sẽ để lại hậu quả rất thảm khốc. Tải trọng nổ<br /> sự phá hoại của bê tông như: khoảng cách, trọng lượng chất nổ, độ dày<br /> với cường độ cao và thời gian diễn ra nhanh sẽ giảicường<br /> tường, phóng độ một nguồn<br /> bê tông, phụ gia năng lượng<br /> bê tông lớn lượng<br /> và hàm dưới cốt<br /> dạngthépcác<br /> đã được<br /> sóng nổ. Áp lực của các sóng nổ này sẽ tác động nghiên cứu. Wang và cs. [10] đã tiến hành các thử nghiệm nổ tiếpvật<br /> trực tiếp lên công trình gây ra sự phá hoại của xúc trên<br /> liệu và kết cấu, từ đó có thể dẫn đến sự sụp đổcác hoàntấm toàn<br /> BTCTcôngvuôngtrình.<br /> với khốiTảilượng<br /> trọngthuốc<br /> nổ lên côngnhau,<br /> nổ khác trìnhkếtđược<br /> quả được<br /> minh họa trong Hình 1 [1]. Khi một vụ nổ ở quan gần sát,hoặcnghiên<br /> tiếpcứuxúcquavới đó kết<br /> sử dụng<br /> cấu đểbêxác minhtrên<br /> tông, mô hình<br /> bề mặtsố củađốichúng.<br /> diện với vụ nổ, bê tông chịu nén và có thể phá hoại theo nhiều dạng khác nhau tùy vào đương lượngsàn và<br /> Dựa trên lượng lớn các cơ sở dữ liệu từ các thử nghiệm nổ trên tấm<br /> nổ, hoặc sinh ra hố lõm [2], hoặc dẫn đến mấttường hoànBTCT,toàn Marchand<br /> khả năngvàchịu cs. [11] đã phát triển thuật toán về nứt dưới tác<br /> lực của kết cấu dẫn đến công<br /> dụng của tải trọng nổ đối với tấm sàn và tường BTCT. Các nghiên cứu trên<br /> trình bị sụp đổ [3, 4]. Các mảnh vụn bê tông sinh ra sau khi nổ sẽ có tốc độ cao có thể gây ra thương<br /> cho thấy, ứng xử cơ học của bê tông chịu tác động của tải trọng nổ rất phức<br /> vong và thiệt hại về người và tài sản. Để hạn chế tối đa<br /> tạp. Khả năngsựchịu<br /> phátáchoại<br /> động của tải trọng<br /> tải trọng nổ, việc<br /> nổ của BTCT khôngnghiên cứusự phá<br /> được cao,<br /> ứng xử cơ học của bê tông dưới tác động củahoại tải xuất<br /> trọng này,<br /> hiện kèmtừ đósựthiết<br /> theo phát kếtriểnthành<br /> nhanh phần<br /> của cáccấpvết phối<br /> nứt làmhoặc<br /> cho công<br /> tạo ra các loại bê tông mới có khả năng chịu áp trình dễ bị<br /> lựcrấtnổ tốtphá<br /> là hoại.<br /> hết sức cần thiết.<br /> Các nghiên cứu về ứng xử cơ học của bê<br /> tông dưới tác dụng của tải trọng nổ đã được<br /> thực hiện trong vài thập kỷ qua. Một vài nghiên<br /> cứu định dạng cấu trúc tải trọng và thiệt hại do<br /> nổ để đưa ra tải trọng tương đương cùng gây ra<br /> phá hoại đó, làm căn cứ bước đầu nghiên cứu lý<br /> thuyết về phá hoại do nổ [5, 6]. Kot và cs. [7, 8]<br /> đã đề xuất các phương pháp lý thuyết về sự phá<br /> hoại của bê tông dưới tác dụng của tải trọng<br /> nổ, tuy nhiên các phương pháp này chỉ dựa trên<br /> một số giả định đơn giản làm ảnh hưởng đến<br /> Hình 1. Tải trọng nổ lên tòa nhà [1]<br /> tính chính xác của phép tính. Vào cuối những Hình 1. Tải trọng nổ lên tòa nhà [1]<br /> năm 1980, một loạt các thử nghiệm nổ bê tông Bê tông chất lượng siêu cao, hay còn gọi là bê tông siêu tính năng<br /> (Ultra High Performance Concrete - UHPC) là bước ngoặt trong công nghệ<br /> đã được McVay [9] tóm tắt, các thông số ảnh hưởng đến sự phá hoại của bê tông như: khoảng cách,<br /> 3<br /> trọng lượng chất nổ, độ dày tường, cường độ bê tông, phụ gia bê tông và hàm lượng cốt thép đã được<br /> nghiên cứu. Wang và cs. [10] đã tiến hành các thử nghiệm nổ tiếp xúc trên các tấm BTCT vuông với<br /> khối lượng thuốc nổ khác nhau, kết quả được quan sát, nghiên cứu qua đó sử dụng để xác minh mô<br /> hình số của chúng. Dựa trên lượng lớn các cơ sở dữ liệu từ các thử nghiệm nổ trên tấm sàn và tường<br /> BTCT, Marchand và cs. [11] đã phát triển thuật toán về nứt dưới tác dụng của tải trọng nổ đối với tấm<br /> sàn và tường BTCT. Các nghiên cứu trên cho thấy, ứng xử cơ học của bê tông chịu tác động của tải<br /> trọng nổ rất phức tạp. Khả năng chịu tác động tải trọng nổ của BTCT không được cao, sự phá hoại<br /> xuất hiện kèm theo sự phát triển nhanh của các vết nứt làm cho công trình rất dễ bị phá hoại.<br /> Bê tông chất lượng siêu cao, hay còn gọi là bê tông siêu tính năng (Ultra High Performance<br /> Concrete - UHPC) là bước ngoặt trong công nghệ bê tông xi măng hiện nay. Đây là bê tông có cường<br /> độ chịu nén cao (≥ 120 MPa) và độ dẻo dai lớn, cường độ kéo khi uốn có thể lên tới 40 MPa; khả<br /> năng chịu tác động va chạm và chịu tải trọng lặp cao; độ bền và độ ổn định lâu dài. Các nghiên cứu lý<br /> thuyết và thực nghiệm trên thế giới đã chứng minh rằng bê tông UHPC có khả năng chống nổ rất tốt<br /> [12–15].<br /> Ở Việt Nam, nghiên cứu về vật liệu UHPC được thực hiện trong khoảng 10 năm gần đây [16, 17].<br /> Các nghiên cứu áp dụng bê tông UHPC đã được thực hiện cho một số công trình xây dựng như cừ<br /> biển, cầu dân sinh, các tấm ốp. Việc nghiên cứu ứng dụng UHPC cho các công trình đặc biệt chịu tác<br /> <br /> 13<br />  Danh, L. B. và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng<br /> <br /> động của tải trọng nổ chưa được công bố. Mục tiêu của đề tài này là nghiên cứu thực nghiệm khả năng<br /> chịu tải trọng nổ của vật liệu UHPC được sản xuất bởi các vật liệu sẵn có ở Việt Nam, từ đó phân tích<br /> những ưu điểm của UHPC so với bê tông thường (Normal Concrete - NC) làm cơ sở cho việc nghiên<br /> cứu ứng dụng bê tông này cho các công trình đặc biệt ở Việt Nam. Các tấm bê tông UHPC và bê tông<br /> thường có cùng kích thước đã được chế tạo và thí nghiệm nổ để so sánh. Tải trọng nổ sử dụng là thuốc<br /> nổ nhũ tương có đương lượng nổ tương đương thuốc nổ TNT. Bài báo bắt đầu bằng mô tả quá trình<br /> chế tạo mẫu thí nghiệm. Công tác thí nghiệm nổ các tấm bê tông thường và bê tông UHPC được giới<br /> thiệu trong Mục 3. Mục 4 phân tích và so sánh kết quả thí nghiệm nổ giữa các tấm bê tông thường và<br /> bê tông UHPC. Mục kết luận và kiến nghị sẽ kết thúc bài báo.<br /> <br /> 2. Công tác chế tạo mẫu UHPC thí nghiệm<br /> <br /> 2.1. Vật liệu sử dụng<br /> Vật liệu được dùng trong nghiên cứu gồm: bê tông thường M30 sử dụng cốt liệu mịn (cát vàng)<br /> có mô đun độ lớn Mđl = 2,5; cốt liệu thô là đá dăm với cỡ hạt 5–20 mm. Với bê tông chất lượng siêu<br /> cao M120, cốt liệu là cát quắc có đường kính cỡ hạt trung bình khoảng 300 µm, độ rỗng khi chưa lèn<br /> chặt 44,9%; xi măng Pooclăng PC40, có đường kính cỡ hạt trung bình khoảng 11,4 µm; Silica fume<br /> (SF) dạng hạt rời của hãng Elkem, có đường kính hạt trung bình khoảng 0,15 µm, hàm lượng SiO2 là<br /> 92,3%, chỉ số hoạt tính với xi măng là 113,5%; tro bay (FA) sử dụng trong nghiên cứu có đường kính<br /> cỡ hạt trung bình khoảng 5,83 µm, hàm lượng các oxit (SiO2 + Al2 O3 + Fe2 O3 ) là 84,4%; sợi thép sử<br /> dụng trong đề tài của hãng Dramix với chiều dài 13 mm, đường kính 0,2 mm và cường độ kéo đứt là<br /> 2750 MPa; phụ gia siêu dẻo (PGSD) sử dụng của hãng BASF có gốc polycarboxylate, với hàm lượng<br /> chất khô 30%.<br /> <br /> 2.2. Cấp phối bê tông sử dụng<br /> Trong nghiên cứu, tác giả sử dụng hai loại bê tông là bê tông thường (NC) mác M30 và bê tông<br /> chất lượng siêu cao (UHPC) mác M120 sử dụng sợi thép với hàm lượng 2% (theo thể tích) (UHPC-<br /> F2). Thành phần cấp phối của bê tông sử dụng được thể hiện trong Bảng 1.<br /> <br /> Bảng 1. Cấp phối bê tông sử dụng trong nghiên cứu<br /> <br /> Kí hiệu Cát (Kg) Đá (Kg) XM (Kg) FA (Kg) SF (Kg) PGSD (Kg) Nước (Kg) Sợi (Kg)<br /> NC 626 1210 395 183<br /> UHPC-F2 1108 831 166 111 36,9 164 157<br /> <br /> <br /> 2.3. Công tác chế tạo mẫu<br /> Các mẫu bê tông thí nghiệm chế tạo ở dạng tấm với kích thước: chiều dài 1000 mm, chiều rộng<br /> 800 mm và chiều dày 120 mm. Các mẫu thí nghiệm được gia cố bằng thép thanh chịu lực, với cốt thép<br /> dọc gồm 8 thanh Φ12a110 và cốt thép ngang gồm 6 thanh Φ8a190. Cốt thép bố trí trong tấm và công<br /> tác lắp đặt ván khuôn được thể hiện ở Hình 2. Quá trình trộn và đổ bê tông UHPC vào ván khuôn<br /> được thể hiện ở Hình 3.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 14<br />  Tạp Tạp chí Khoa<br /> chí Khoa học Công<br /> học Công nghệnghệ<br /> Xây Xây<br /> dựngdựng<br /> NUCENUCE<br /> 20192019<br /> <br /> 1000 1000<br /> 25 190 190<br /> 25 Tạp<br /> Tạpchí<br /> chíKhoa<br /> Khoahọc<br /> họcCông<br /> 25 nghệ<br /> 25Công nghệXây<br /> Xâydựng<br /> dựngNUCE<br /> NUCE2019<br /> 2019<br /> Danh, L. B. và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng<br /> <br /> <br /> 120<br /> 120<br /> <br /> <br /> 80<br /> 80<br /> Ø8 Ø8 1000<br /> Ø12 Ø12<br /> 190 1000<br /> 25 190 25<br /> 25 25<br /> 15<br /> 12015<br /> 80<br /> 120<br /> 80<br /> ØØ<br /> 88 ØØ<br /> 1212<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 8Ø12@110<br /> 8Ø12@110<br /> 800 15<br /> 15<br /> 800<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 8Ø12@110<br /> 8Ø12@110<br /> 800<br /> 800<br /> 110<br /> 110<br /> 15<br /> 15<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 6Ø8@190<br /> 190 190 6Ø8@190<br /> <br /> (b) Lắp đặt ván khuôn<br /> chế chế tạo mẫu<br /> 110<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> (a) (a) Bốcốt<br /> Bố trí trí thép<br /> cốt thép (b) Lắp đặt ván khuôn tạo mẫu<br /> 110<br /> 15<br /> 15<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 190<br /> 190 6Ø<br /> 6Ø8@190<br /> 8@190 thử thử nghiệm<br /> nghiệm<br /> trí cốt thép Hình 2. Công tác<br /> tác(b) ván<br /> (b)Lắp khuôn<br /> đặt ván khuôn chế<br /> mẫutạo<br /> thửmẫu<br /> (a)<br /> (a) Bố cốt thép Hình<br /> Bốtrítrícốt 2. Công ván khuôn<br /> (a) Bốthép (b) Lắp<br /> Lắp đặt<br /> đặt ván<br /> ván khuôn<br /> khuôn chế tạochế tạo mẫu<br /> nghiệm<br /> thử nghiệm<br /> thử nghiệm<br /> Hình 2. Công tác ván khuôn<br /> Hình<br /> Hình2.2.Công<br /> Côngtác<br /> tácvánvánkhuôn<br /> khuôn<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> (a) Công<br /> (a) Công tácCông<br /> tác(a)trộntrộn<br /> tác trộn<br /> (b) bê<br /> (b) Đổ Đổtông(b) Đổ bê tông UHPC<br /> bê tông<br /> UHPCUHPC<br /> Hình Hình<br /> 3.Hình3.3.Công<br /> Công tácbê<br /> tác bê<br /> Công tác bêtông<br /> tông tông<br /> mẫu<br /> mẫumẫu<br /> thí thí nghiệm<br /> nghiệm<br /> thí nghiệm<br /> (a)<br /> (a)Công<br /> Côngtác<br /> táctrộn<br /> trộn (b)<br /> (b)Đổ<br /> Đổbêbêtông<br /> tôngUHPC<br /> UHPC<br /> Công<br /> 2.4. 2.4.Công tácHình<br /> tác thí thí<br /> Hìnhnghiệm<br /> nghiệm xác<br /> 3.3.Công<br /> Côngxác<br /> định<br /> tácđịnh<br /> táccường<br /> bê cường<br /> bêtông<br /> tông độ độthí<br /> bê<br /> mẫu<br /> mẫu bênghiệm<br /> tông<br /> thí tông<br /> nghiệm<br /> 2.4. Công tác thí nghiệm xác định cường độ bê tông<br /> Cường CườngCường độcủa độbêchịu<br /> chịu nén nén<br /> của của bê<br /> bê tông tông M30<br /> M30theo đượcđược<br /> xác xác<br /> địnhđịnh<br /> theotheo<br /> TCVN TCVN<br /> 2.4.độ chịu<br /> 2.4. Công<br /> Công nén tácthí<br /> tác tông<br /> thínghiệm<br /> nghiệm M30 xác<br /> xác được<br /> định<br /> định xác định<br /> cường<br /> cường độbê<br /> độ TCVN<br /> bê tông3118-1993 [18] trên các mẫu có<br /> tông<br /> 150 3118-1993<br /> kích 3118-1993 [18]<br /> × 150 × 150 [18]<br /> mm. trên trên<br /> Cường các<br /> các độmẫu mẫu<br /> chịucó có<br /> củakích<br /> nénkích 150×150×150<br /> 150×150×150<br /> bê tông UHPC M120 mm.<br /> mm.được<br /> CườngCường<br /> xác độ chịu<br /> độ theo<br /> định chịutiêu chuẩn<br /> ASTM C39M<br /> nénnén<br /> của của Cường<br /> Cường<br /> [19] trên<br /> bê tông<br /> bê tông độ<br /> độ<br /> các<br /> UHPC chịu<br /> chịu<br /> mẫu<br /> UHPC nén<br /> nén<br /> trụ<br /> M120 có<br /> M120 của<br /> của<br /> kích<br /> được bê<br /> bê<br /> 100<br /> được tông<br /> tông<br /> × 200<br /> xác xác M30<br /> M30<br /> mm.<br /> địnhđịnh được<br /> được<br /> theotheo xác<br /> xác<br /> tiêutiêu<br /> chuẩn định<br /> định<br /> chuẩn<br /> ASTMtheo<br /> theo<br /> ASTM TCVN<br /> TCVN<br /> C39M C39M<br /> Cường3118-1993<br /> 3118-1993<br /> [19][19]<br /> độ uốn của<br /> trêntrên<br /> các các [18]<br /> [18] trên<br /> trên<br /> bê tông<br /> mẫumẫu các<br /> các<br /> được<br /> trụkích<br /> trụ có mẫu<br /> mẫu<br /> xác<br /> có kích có<br /> có<br /> định kích<br /> kích<br /> theo<br /> 100×200<br /> 100×200 150×150×150<br /> 150×150×150<br /> tiêu<br /> mm.mm.<br /> chuẩn ASTM mm. mm.<br /> C1609MCường<br /> Cường độ<br /> [20], độ chịu<br /> chịu<br /> trong đó, bê tông<br /> M30 xác định<br /> néncủa<br /> nén trên các<br /> củabêbêtông mẫu<br /> tôngUHPC lăng trụ<br /> UHPCM120 có kích<br /> M120được 150<br /> đượcxác× 150<br /> xácđịnh × 600<br /> địnhtheomm.<br /> theotiêuVới mẫu<br /> tiêuchuẩn bê tông<br /> chuẩnASTM UHPC<br /> ASTM C39MC39M M120 xác<br /> định trên các mẫu lăng trụ có kích 100 × 100 × 400 mm.<br /> [19]trên<br /> trêncác<br /> cácmẫumẫutrụ trụ cókích<br /> kích100×200<br /> 100×200mm. mm.<br /> Mô[19]<br /> đun đàn hồi của bê tôngcóđược xác định theo tiêu chuẩn ASTM C469M [21], trong đó với bê<br /> tông M30 xác định trên các mẫu trụ có kích 150 6 mm. Với mẫu bê tông UHPC M120 xác định<br /> 6 × 300<br /> trên các mẫu trụ có kích 100 × 200 mm.<br /> Tính chất cơ lý của bê tông sử dụng trong nghiên 66 cứu thu được sau quá trình thí nghiệm được thể<br /> hiện trong Bảng 2.<br /> <br /> <br /> 15<br />  Danh, L. B. và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng<br /> <br /> Bảng 2. Tính chất cơ lý của bê tông sử dụng trong nghiên cứu<br /> <br /> Kí hiệu Cường độ chịu nén (MPa) Cường độ chịu uốn (MPa) Mô đun đàn hồi (GPa)<br /> NC 30 3 30<br /> UHPC-F2 120 15 48<br /> <br /> <br /> 3. Công tác thí nghiệm nổ<br /> <br /> 3.1. Công tác chuẩn bị thuốc nổ<br /> Thuốc nổ sử dụng cho các thí nghiệm là thuốc nổ nhũ tương có đương lượng nổ tương đương<br /> thuốc nổ TNT. Căn cứ vào các nghiên cứu cũng như khuyến cáo từ đơn vị cung cấp thuốc nổ, đề tài<br /> đã sử dụng hai khối nổ hình trụ có khối lượng 0,5 kg và 1,22 kg (Hình 4). Các thông số cơ bản của<br /> Tạptrong<br /> hai khổi nổ được thể hiện chí<br /> TạpKhoa<br /> chí<br /> Bảng học<br /> 3. Công<br /> Khoa nghệnghệ<br /> học Công Xây Xây<br /> dựngdựng<br /> NUCE 20192019<br /> NUCE<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> (a) Khối<br /> (a) Khối nổKhối<br /> nổ 0,5kg<br /> (a) 0,5kg<br /> nổ 0,5 kg (b) Khối<br /> (b) Khối nổ(b)1,22kg<br /> nổ 1,22kg Khối nổ 1,22 kg<br /> <br /> HìnhHình 4. Hình<br /> 4. Hình ảnh ảnh<br /> khốikhối nổdụng<br /> nổ sử sử dụng<br /> Hình 4. Hình ảnh khối nổ sử dụng<br /> <br /> Bảng<br /> Bảng 3.3.Các<br /> 3.Bảng<br /> Các Cácthông<br /> thông sốbản<br /> số cơ<br /> thông số cơbản<br /> cơ bảncủacủa<br /> của cáccác<br /> các khốikhối<br /> khối nổ<br /> nổsửsử<br /> nổ sử dụng<br /> dụng<br /> dụng<br /> NăngNăng VậnVậnTrọng Trọng<br /> lượnglượngĐường<br /> Đường Chiều Chiều Khối Khối<br /> Năng lượng lượng<br /> lượng tốc tốc<br /> Vận tốc riêng<br /> riêng<br /> Trọng lượng kínhkính<br /> riêng Đường kính cao cao cao<br /> Chiều lượng<br /> lượngKhối lượng<br /> (kJ/kg) (m/s) (g/cm3 ) (mm) (mm) (kg)<br /> 3<br /> kJ/kg m/s m/s g/cm<br /> 3<br /> mmmm mmmm kg<br /> Khối nổ 1 4500kJ/kg 4095 g/cm<br /> 1,15 80 86,5 kg 0,5<br /> Khối nổ 2Khối nổ<br /> 4500 4095 4095 1,15 1,15<br /> Khối nổ 1 1 45004500 4095 1,15 80120<br /> 80 94<br /> 86,586,5 0,5 0,5 1,22<br /> <br /> KhốiKhối<br /> 3.2. Công 2nổ<br /> nổthí<br /> tác 2 4500<br /> nghiệm 4500 40954095<br /> nổ 1,151,15 120120 94 94 1,221,22<br /> Để thực hiện thí nghiệm nổ, các tấm bê tông thí nghiệm sẽ được kê lên một giá sắt đặt trực tiếp<br /> 3.2.đất3.2.<br /> trên mặt Công<br /> (Hình Công tác<br /> tác thí<br /> 5(a)). thí nghiệm<br /> nghiệm<br /> Ở dưới nổ sẽnổđược đặt một tấm bạt để thu hồi các mãnh vụn bê tông bắn<br /> giá sắt<br /> ra sau khi nổ (Hình 5(b)). Độ bằng phẳng của tấm được kiểm tra kĩ trước khi đặt các khối thuốc nổ<br /> Để thực hiện nghiệm<br /> thí nghiệm nổ, các tấm bê tông thí nghiệm sẽ được kê<br /> lên. Thuốc nổ Để thực<br /> sẽ được hiện<br /> đặt trựcthí<br /> tiếp tại tâmnổ,<br /> mặtcác<br /> trêntấm bê tông<br /> của tấm. thí nghiệm<br /> Kíp được sẽ được<br /> gá cố định, vuôngkêgóc với khối<br /> thuốc nổ, lêndây<br /> lên đấu<br /> một một giávào<br /> giáđiện<br /> sắt sắt điểm<br /> đặt đặt trực<br /> trực hỏa.tiếp<br /> tiếp Dâytrên<br /> trên điệnmặt<br /> mặt đất đất nổ<br /> (Hình<br /> nối kíp (Hình 5(a)).<br /> 5(a)).<br /> được Ở dưới<br /> Ở dưới<br /> treo bằng giá giá<br /> một sắt sắt<br /> cọcsẽ sẽ<br /> đặtđược<br /> tređược dựa vào tấm<br /> bê tôngđặt đặt<br /> saomột một<br /> chotấm tấm<br /> dây và bạt<br /> bạtkíp để<br /> đểthẳng thu<br /> thu hồi hồi các<br /> các mãnh<br /> và vuông mãnh<br /> vụn<br /> góc với vụn bê<br /> bêthuốc<br /> khối tông<br /> tông nổ bắn<br /> bắn(Hình ra<br /> ra sau sau khi nổ<br /> khi nổ (Hình<br /> 5(b)). (Hình<br /> Thí5(b)).5(b)).<br /> nghiệm Độ bằng<br /> nổ<br /> Độ bằngđược phẳngphẳng<br /> thực của của<br /> hiện tấm tấm<br /> trên đượcđược<br /> 4 tấm kiểmkiểm<br /> bê tông gồm<br /> tra kĩtratrước<br /> kĩ trước<br /> 02 tấm khi khi<br /> đặt đặt<br /> UHPC các các<br /> và 02 khối<br /> tấm<br /> khối bêthuốc<br /> thuốc tông thường<br /> NC với 2 khối nổ cóThuốc<br /> nổ lên. khối lượng<br /> nổ sẽ0,5 kg và<br /> được đặt1,22 kgtiếp<br /> trực (Bảngtại4).<br /> tâm mặt trên của tấm. Kíp được<br /> nổ lên. Thuốc nổ sẽ được đặt trực tiếp tại tâm mặt trên của tấm. Kíp được<br /> gáđịnh,<br /> gá cố cố định, vuông<br /> vuông góc góc<br /> với với<br /> khốikhối thuốc<br /> thuốc nổ, nổ,<br /> đấu đấu<br /> dây dây<br /> điệnđiện<br /> vàovào<br /> điểmđiểm<br /> hỏa.hỏa.<br /> DâyDây<br /> điệnđiện nối nổ<br /> nối kíp kípđược<br /> nổ được<br /> treotreo<br /> bằngbằng<br /> mộtmột<br /> cọc cọc tre dựa<br /> tre đặt đặt dựa<br /> vàovào<br /> tấmtấm bê tông<br /> bê tông sao sao<br /> chocho<br /> 16<br /> dây dây và thẳng<br /> và kíp kíp thẳng và vuông<br /> và vuông góc góc<br /> với với<br /> khốikhối thuốc<br /> thuốc nổ (Hình<br /> nổ (Hình 5(b)).<br /> 5(b)).<br />  Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2019<br /> Danh, L. B. và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng<br /> Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2019<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> (a) Kích thước giá sắt (b) Hình ảnh thí nghiệm<br /> (a) Kích thước giá sắt (b) Hình ảnh thí nghiệm<br /> (a) Kích thước giá sắt (b) Hình ảnh thí nghiệm<br /> Hình 5.Hình<br /> Công5. tác<br /> Côngthítácnghiệm nổ nổ<br /> thí nghiệm<br /> Hình 5. Công tác thí nghiệm nổ<br /> Thí nghiệm nổ được<br /> Bảngthực hiện<br /> 4. Nội trên<br /> dung chi4tiết<br /> tấm cácbêthítông gồmnổ02 tấm UHPC<br /> nghiệm<br /> và 02Thí<br /> tấmnghiệm nổ được<br /> bê tông thường NCthực<br /> với 2hiện<br /> khối trên<br /> nổ có4khối<br /> tấmlượng<br /> bê tông gồm<br /> 0,5kg 02 tấm UHPC<br /> và 1,22kg<br /> vàTT02 tấm<br /> (Bảng 4).bê tông<br /> Tấm thường NC với<br /> thí nghiệm 2 khối<br /> Khối lượng nổ cónổ<br /> thuốc khối<br /> (kg)lượng 0,5kg<br /> Kí hiệuvàthí1,22kg<br /> nghiệm<br /> (Bảng<br /> 1 4). UHPC<br /> Bảng 4. Nội dung chi tiết các0,5<br /> thí nghiệm nổ UHPC-M0,5<br /> 2 NC 0,5 NC-M0,5<br /> 3 TT Bảng<br /> Tấm thíUHPC 4.<br /> nghiệm Nội dung<br /> Khối chithuốc<br /> lượng tiết1,22<br /> các<br /> nổ thí Kí<br /> nghiệm<br /> hiệu thínổ<br /> nghiệm<br /> UHPC-M1,22<br /> 4 NC 1,22 NC-M1,22<br /> (kg)<br /> TT Tấm thí nghiệm Khối lượng thuốc nổ Kí hiệu thí nghiệm<br /> 1 UHPC 0,5(kg) UHPC-M0,5<br /> 4. Phân tích kết quả thí nghiệm<br /> 2 NC 0,5 NC-M0,5<br /> Kết1 quả phá hoại UHPC<br /> của hai tấm UHPC (thí nghiệm 0,5 UHPC-M0,5) và NCUHPC-M0,5 (thí nghiệm NC-M0,5) ứng<br /> với khối 3nổ 0,5 kg được UHPC thể hiện trong Hình1,22 6 và 7. Đối với tấm bằng bê tông UHPC, khối nổ chỉ gây<br /> UHPC-M1,22<br /> ra một2hố lõm có kích NC thước ngang 10 cm, sâu 0,5<br /> 1,5 cm ở mặt trên (Hình NC-M0,5<br /> 6(a)); còn mặt dưới bê tông<br /> bị bong một<br /> 4 lớp có kích<br /> NC thước ngang 33 cm (Hình<br /> 1,22 7(a)). Ngoài ra không<br /> NC-M1,22 xuất hiện một vết nứt nào ở<br /> cả hai mặt. Trong khi đó, đối với tấm bê tông thường NC, lỗ thủng đã xuất hiện ngay tại vị trí đặt tải<br /> 3 UHPC 1,22 UHPC-M1,22<br /> trọng nổ, xuyên từ mặt trên xuống mặt dưới, với kích thước 26 cm ở mặt trên và 35 cm ở mặt dưới.<br /> Ngoài4.ra,Phân<br /> trên haitíchbềkết quả<br /> mặt củathítấmnghiệm<br /> NC cũng xuất hiện rất nhiều vết nứt do tải trọng nổ gây ra (Hình<br /> 4 7(b)). NC<br /> 6(b), Hình 1,22 NC-M1,22<br /> Kết quả phá hoại của hai tấm UHPC (thí nghiệm UHPC-M0,5) và<br /> Với khối nổ 2 khối lượng 1,22 kg (thí nghiệm UHPC-M1,22 và NC-M1,22), tấm bê tông UHPC<br /> NCxuất<br /> bắt đầu (thíhiện<br /> nghiệm<br /> lỗ thủng tại vị tríứng<br /> NC-M0,5) đặtvới khối nổ<br /> tải trọng nổ.0,5 kg thước<br /> Kích được thể<br /> của hiện trongnày<br /> lỗ thủng Hình<br /> theo phương ngang<br /> ở mặt Phân<br /> 4. 6trên<br /> và làHìnhtích<br /> 16 7. kết<br /> cm Đối quả<br /> vớidưới<br /> và mặt thílàbằng<br /> tấm nghiệm<br /> 30 cmbê(Hình<br /> tông 8(a),<br /> UHPC, Hìnhkhối nổ Ngoài<br /> 9(a)). chỉ gây ra,raxuất<br /> mộthiện<br /> hố thêm một số vết<br /> lõm có kích thước ngang 10 cm, sâu 1,5 cm ở mặt trên (Hình 6(a));<br /> nứt ở hai mặt của tấm UHPC. Trong khi đó, tấm NC bị phá hủy hầu như hoàn toàn, lỗ thủng ở giữa còn mặt<br /> kíchKết<br /> tấm códưới bê<br /> thước quả<br /> tông 30bịphá ở hoại<br /> cmbong mặtmột của<br /> trên và hai<br /> lớp có cm<br /> 58 tấm<br /> kích UHPC<br /> thước<br /> ở mặt (thí 33<br /> ngang<br /> dưới, kèm nghiệm<br /> theocmrất (Hình<br /> nhiều nứt lớn, cốtvàthép bị<br /> UHPC-M0,5)<br /> 7(a)).<br /> vết<br /> NC<br /> biến dạng(thí(Hình<br /> Ngoài nghiệm 8(b), NC-M0,5)<br /> ra không Hình<br /> xuất 9(b)).<br /> hiện một ứngvếtvới<br /> nứt khối<br /> nào ởnổ cả 0,5 kg được<br /> hai mặt. Trongthể khihiện trong Hình<br /> đó, đối<br /> 6Tổng hợp kích<br /> và Hình 7. thước<br /> Đối vớiphá hoại<br /> tấm ởbằng mặt trên<br /> bê và tôngmặtUHPC,<br /> dưới của khối<br /> các thínổ<br /> nghiệm nổ được<br /> chỉ gây thể hiện<br /> ra một hố trong<br /> Hình 10. Dựa vào kết quả thí nghiệm thấy rằng, 9 với cùng một kích thước, bê tông UHPC có khả năng<br /> lõm<br /> chịu đượccótải<br /> kíchtrọngthước<br /> nổ tốtngang<br /> hơn nhiều10 cm, sâu<br /> so với bê 1,5<br /> tôngcmcốt ởthép<br /> mặtthường.<br /> trên (Hình<br /> Với cùng 6(a));<br /> khốicòn<br /> lượngmặt<br /> nổ, kích<br /> dưới<br /> thước phábê hoạitông bị bong<br /> của UHPC giảmmột lớp một<br /> gần như có nửakíchso thước<br /> với NC. ngang<br /> Đặc biệt,33 cáccmvết (Hình<br /> nứt xuất 7(a)).<br /> hiện trên bề<br /> mặt UHPC ít, và có độ mở rộng rất bé so với các vết nứt trên bề mặt của tấm NC (Hình 11). Điều này<br /> Ngoài ra không xuất hiện một vết nứt nào ở cả hai mặt. Trong khi đó, đối<br /> có thể giải thích nhờ vào vai trò của sợi thép trong UHPC. Các sợi thép chính là là cầu nối làm hạn<br /> <br /> 917<br />  với<br /> với<br /> trên<br /> trên tấm<br /> vàtấm<br /> và35bê<br /> bê<br /> 35tông<br /> cmtông<br /> cm ởthường<br /> ở mặtthường<br /> mặt<br /> dưới. NC,<br /> dưới.NC,<br /> Ngoài lỗ<br /> lỗ thủng<br /> Ngoài thủng<br /> ra,ra, đã<br /> đã<br /> trêntrênxuất<br /> xuất<br /> hai bềhiện<br /> hai hiện<br /> bề ngay<br /> mặtmặtngay tạitấm<br /> củacủa<br /> tấm vịNC<br /> trí<br /> NC đặtcũng<br /> cũng tải xuất<br /> xuất<br /> trọng<br /> hiện<br /> hiện rấtnổ,<br /> trọng nổ,<br /> rất xuyên<br /> xuyên<br /> nhiều<br /> nhiều từtừ<br /> vếtvết mặt<br /> nứt<br /> nứt dotrên<br /> mặt trên<br /> dotảitải xuống<br /> xuống<br /> trọng trọngnổmặt<br /> mặt<br /> nổ dưới,<br /> gâygâydưới,ravới<br /> với<br /> ra (Hình kích<br /> (Hìnhkích thước<br /> thước<br /> 6(b),<br /> 6(b), 26<br />