JOMC 105
Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 15 Số 02 năm 2025
Việc cập nhật các công nghệ và vật liệu mới sẽ giúp nâng cao độ bền và
chất lượng công trình xây dựng trong điều kiện biến đổi khí hậu và yêu
cầu vận hành cao.
Việc xử lý vết nứt bê tông cần được thực hiện theo quy trình kỹ
thuật chặt chẽ, lựa chọn đúng vật liệu phù hợp với nguyên nhân và
mục đích. Sự xuất hiện của các vật liệu tiên tiến như epoxy, PU, self
healing, nano… đã mở ra hướng đi hiệu quả và bền vững ch
sửa chữa, gia cường công trình.
Công nghệ và vật liệu mới sẽ tạo điều kiện cho việc xử lý các vấn
đề xuất hiện trong các công trình bê tông ngày càng hiệu quả về kỹ
thuật và kinh tế.
Tài liệu tham khảo
Nguyễn Văn Tuấn (2019). Công nghệ sửa chữa kết cấu bê tông. NXB Xây Dựng.
Hướng dẫn sửa chữa bê tông bị nứt.
Tạp chí Xây dựng (2022). Ứng dụng vật liệu mới trong xử lý nứt bê tông
tại Việt Nam.
*LiŒn hệ tÆc giả: minhlv@huce.edu.vn
Nhận ngý y 31/ 03/ 2025, sửa xong ngý y 16/ 04/ 2025, chấp nhận đăng ngày 17/ 04/ 2025
Link DOI: https:/ / doi.org/ 10.54772/ jomc.02.2025.890
Quy trônh cô ng nghệ thi cô ng kết cấu bŒ tô ng khối lớn dạng dầm chuyển
theo phương pháp sử dụng hệ thống ống
Lê Văn Minh 1*, Lê Đình Mạnh 2
1 Khoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội
2 Khoa Cầu đường, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội, 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, TP. Hà Nội
TỪ KHOÁ
TÓM TẮT
BŒ tý ng khối lớn
Ứ
ng suất nhiệt
N
ứt nhiệt
Ettringite mu
ộn
H
ệ thống ống thoÆt nhiệt
Ph
ần tử hữu hạn
Nhi
ệt thủy hý a
Độ bền của kết cấu tý ng khối lớn cý thể sẽ bị ảnh hưởng do ứng suất nhiệt vý nứt nhiệt khi chŒnh lệch
nhi
ệt độ tại tý m với bề mặt lớn hơn giới hạn cho phØp. Nếu khý ng cý biện phÆp kiểm soÆt chặt chẽ sẽ dẫ
n
đ
ến sự hýnh thý nh ettringite muộn (DEF). QuÆ trýnh ný y xuất hiện khi mý nhiệt độ
trong bê tông tăng quá
cao trong giai đo
ạn đầu, cÆc sản phẩm thủy hý a cý thể bị biến đổi, khiến ettringite hýnh thý nh muộ
n trong
đi
ều kiện có độ ẩm cao. Điều ný y gý y ra hiện tượng nứt bề mặt khối bŒ tý ng vý lý m giảm độ bền củ
a bŒ
tý ng theo th
ời gian. Do đó, phương pháp thi công kết cấu bŒ tý ng khối lớn kết hợp với sử dụng hệ thố
ng
ố
ng thoÆt nhiệt lý một trong những biện phÆp hiệu quả để giảm nhiệt lượng tỏa ra trong cÆc kết cấ
u bŒ
tý ng kh
ối lớn. Bý i bÆo ný y sẽ xem xØt cÆc vấn đề về kiểm soÆt nhiệt của khối bŒ tý ng khi mý sử dụng h
ệ
th
ống ống thoÆt nhiệt. Phương pháp nghiên cứu lý sử dụng mý phỏng kết cấu bŒ tý ng dạng dầm chuyển s
ử
d
ụng phương pháp phần tử hữu hạn dưới sự hỗ trợ của phần mềm Midas Civil 2022. Từ kết quả
phý n tých
mý hýnh, s
ẽ xý y dụng hướng dẫn kỹ thuật cũng như các chỉ dẫn và lưu ý thi công kết cấu bŒ tý ng khối lớ
n
theo phương pháp s
ử dụng hệ thống ống thoÆt nhiệt.
KEYWORDS
ABSTRACT
Mass concrete
Thermal stress
Thermal cracking
Delayed Ettringite Formation
Cooling pipe
system
Finite element
Hydration heat
The durability of mass concrete structures can be affected by thermal stress and thermal cracking when the
temperature difference between the core and the surface exceeds the allowable limit. Without strict control
measures, Delayed Ettringite Formation (DEF) may occur. This phenomenon happens when the concrete
temperature rises excessively in the early stages, causing hydration products to transform and leading to
the delayed formation of ettringite under high humidity conditions. As a result, surface cracking occurs,
compromising the long
-
term durability of the concrete. Therefore, the construction method of mass
concrete structures combined with a cooling pipe system is one of the most effective measures to reduce
heat generation in mass concrete structures. This paper examines temperature control issues in mass
concrete structures utilizing a cooling pipe system. The research methodology involves simulating a
transfer girder concrete structure using finite element analysis with Midas Civil 2022. Based on the analysis
results, this study aims to develop technical guidelines, recommendations, and construction considerations
for mass concrete structures using a cooling pipe system.
1. Giới thiệu
Trong quÆ trýnh thi cý ng kết cấu bŒ tý ng khối lớn, nhiệt thủy
hóa xi măng lý một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự phÆt triển
nhiệt độ trong lý ng khối bŒ tông. Đặc biệt tại tý m khối bŒ tý ng, nhiệt
đô sẽ tăng lên đáng kể trong giai đoạn đầu của bŒ tý ng do quÆ trýnh
nhiệt thủy hý a, sự gia tăng nhiệt độ ný y sẽ khiến vật liệu bŒ tý ng giª n
nỡ dẫn đến hiện tượng nứt bề mặt khối bê tông. Dưới tác động của
nhiệt độ môi trường xung quanh, bề mặt bŒ tý ng sẽ được lý m mÆt
nhanh hơn so với tý m khối bŒ tý ng. Từ đó, lý m xuất hiện sự chŒnh
lệch nhiệt độ đáng kể của tý m vý bề mặt khối bŒ tý ng. Sự chŒnh lệch
nhiệt độ của tý m khối bŒ tý ng sẽ dẫn đến biến dạng kØo vý ứng suất ở
tý m khối bê tông. Sau đó dẫn đến hýnh thý nh vết nứt do khả năng
chịu kØo của bŒ tý ng thấp. CÆc tiŒu chuẩn thường giới hạn chŒnh lệch
nhiệt độ tối đa là 20 ýC [1]. Trong một số trường hợp, bŒ tý ng tiếp
xœc với nhiệt độ cao cũng sẽ ảnh hưởng bởi sự hýnh thý nh ettringite
muộn (DEF), hiện tượng này cũng gây ra sự giªn nở vý nứt khi có hơi
ẩm [2] lý m giảm cường độ và độ bền cơ học của kết cấu bŒ tý ng. Để
cý thể ngăn ngừa hiện tượng DEF ở khối bŒ tý ng trong quÆ trýnh thi
cý ng, cần phải kiểm soÆt chặt chẽ nhiệt độ trong lý ng khối bŒ tý ng
khống chế dưới 70 °C trong giai đoạn nhiệt thủy hý a. Theo tiŒu chuẩn
ACI 301-10 [ 3] về bŒ tý ng khối lớn cũng đã đề cập đến giới hạn nhiệt
độ lớn nhất trong khối bŒ tý ng lý dưới 70 °C để trÆnh xuất hiện cÆc
vết nứt nhiệt ný y.
JOMC 106
Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 15 Số 02 năm 2025
Ngoài ra, để hạn chế cÆc vấn đề ở trên thì cũng có nhiều
phương pháp được sử dụng như là: Làm mát khối bŒ tý ng bằng hệ
thống ống nước thoÆt nhiệt để duy trý nhiệt độ bŒ tý ng trong giới hạn
an toàn; Điều chỉnh thý nh phần hỗn hợp bŒ tý ng, sử dụng phụ gia
giảm nhiệt thủy hý a; Giảm nhiệt độ trŒn bề mặt khối bŒ tý ng thý ng
qua việc sử dụng vÆn khuý n, cý thể sử dụng vật liệu có độ dẫn nhiệt
thấp để tăng cường týnh chất cÆch nhiệt [4, 5] .
Bý i bÆo nghiŒn cứu tập trung đánh giá sự hiệu quả của phương
phÆp sử dụng ống thoÆt nhiệt đến trường nhiệt độ, chŒnh lệch nhiệt
độ vý chỉ số nứt do nhiệt trong bŒ tý ng khối lớn. Việc phân tích được
thực hiện bởi cý ng cụ phý n tých nhiệt dạng dý ng của phần mềm Midas
Civil 2022. Hai mý hýnh cý vý khý ng cý ống lý m lạnh được mý phỏng
để đánh giá hiệu quả của việc sử dụng ống lý m lạnh. Từ đó, nhóm tác
giả sẽ kết luận hiệu quả của việc sử dụng hệ thống ống lý m lạnh.
BŒn cạnh đó, kết cấu bŒ tý ng khối lớn dạng dầm chuyển sẽ gặp
khó khăn về việc tổ chức vý kỹ thuật để đảm bảo týnh thi cý ng liŒn tục
vý kiểm soÆt nhiệt trong khối bŒ tý ng. Hiện nay, phương pháp công
nghệ ný y vẫn chưa được Æp dụng ở ngoý i thực tế tại Việt Nam. Việc
týnh toÆn, thiết kế vý tổ chức thi công được Æp dụng thực hiện bởi cÆc
chuyên gia nước ngoài, trong khi đội ngũ kỹ sư, chuyên gia trong
nước thý kinh nghiệm thực tiễn về vấn đề ný y vẫn cý n hạn chế. Đặc
biệt, đối với kết cấu dạng dầm chuyển bŒ tý ng khối lớn, việc tổ chức
thi cý ng liŒn tục cũng như kiểm soÆt nhiệt độ tại tý m trong suốt quÆ
trình đổ bŒ tý ng lý một thÆch thức lớn. Do đó, việc nghiŒn cứu vý đề
xuất quy trýnh cý ng nghệ thi cý ng hoý n chỉnh cho hệ thống thoÆt
nhiệt trong bŒ tý ng khối lớn lý hết sức cần thiết. Điều ný y sẽ làm cơ
sở Æp dụng cho cÆc kết cấu bŒ tý ng khối lớn khÆc lý hết sức cần thiết
và có ý nghĩa thực tiễn cao.
2. Cô ng nghệ thi cô ng kết cấu bŒ tô ng khối lớn dạng dầm
chuyển bằng phương pháp sử dụng hệ thống ống thoÆt nhiệt
Mục đích chính của phương pháp này làm mát tại tý m khối bŒ
tý ng bằng hệ thống ống thoÆt nhiệt. Việc cho nước tuần hoý n qua hệ
thống nhằm kiểm soÆt nhiệt độ tại tý m của bŒ tý ng nhằm giảm thiểu
nguy cơ nứt do nhiệt của kết cấu bŒ tý ng khối lớn như (Hýnh 1). Cý ng
nghệ thi cý ng ný y đã được sử dụng lần đầu tại công trình đập Owyhee
vào năm 1931 [ 6], sau đó tiếp tục được triển khai tại đập Hoover năm
1936 [7] . Từ đó, biện phÆp lý m mÆt bằng dòng nước lạnh chạy qua hệ
thống ống ngầm đã chứng tỏ hiệu quả rõ rệt trong việc giảm nhiệt độ
cực đại tại lõ i khối bŒ tý ng [8]. BŒn cạnh đó thì chi phí thiết kế, mua
sắm vật liệu, lắp đặt vý vận hành tương đối lý thấp lý một ưu điểm
lớn khi sử dụng phương pháp này [9]. Với ưu điểm ný y thý cÆc hệ
thống cý thể được kých hoạt từ giai đoạn đầu cho đến vý i tuần sau khi
đổ bŒ tý ng nhằm để kiểm soÆt nhiệt độ của bŒ tý ng khối lớn.
2.1. Cơ sở khoa học quÆ trônh truyền nhiệt của hệ thống ống thoÆt nhiệt
GiÆ trị nhiệt đối lưu được xác định bởi cý ng thức sau [ 10]:
𝑞𝑞𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 = ℎ𝑝𝑝.𝐴𝐴𝑠𝑠(𝛥𝛥𝑆𝑆− 𝛥𝛥𝑚𝑚)= ℎ𝑝𝑝.𝐴𝐴𝑠𝑠(𝑇𝑇𝑆𝑆,𝑖𝑖+𝑇𝑇𝑆𝑆,𝑜𝑜
2−𝑇𝑇𝑚𝑚,𝑖𝑖+𝑇𝑇𝑚𝑚,𝑜𝑜
2) (1)
trong đó ℎ𝑝𝑝 là hệ số đối lưu của dòng chảy trong ống
(kcal/m.h.ýC); 𝑞𝑞𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 là nhiệt đối lưu;𝐴𝐴𝑠𝑠 là diện tích xung quanh bề mặt
ống tiếp xúc với bê tông 𝑚𝑚2; 𝛥𝛥𝑆𝑆,𝛥𝛥𝑚𝑚 là nhiệt bề mặt và chất lỏng trong
ống (i là đầu vào, o là đầu ra).
Hônh 1. Sơ đồ mý tả quÆ trýnh truyền nhiệt của ống lý m lạnh.
Dựa trên cơ chế truyền nhiệt của bŒ tý ng khối lớn khi cý ống
lý m mÆt bố trý tại vøng lõ i (Hýnh 1), ta cý thể thiết lập vý giải hai
phương trình vi phân Fourier theo nguyên lý cân bằng năng lượng
trong quá trình trao đổi nhiệt của ống thoÆt nhiệt.
Phương trình một là phương trình cơ bản theo lý thuyết truyền
nhiệt, cý kể đến sự giải phý ng nhiệt lượng theo thời gian của quÆ
trýnh thủy hóa xi măng và được thể hiện như phương trình (2). Đây là
phương trình truyền nhiệt trong bŒ tý ng [11, 12].
𝜕𝜕
𝜕𝜕𝜕𝜕 (𝑘𝑘𝜕𝜕𝜕𝜕𝑇𝑇
𝜕𝜕𝜕𝜕) + 𝜕𝜕
𝜕𝜕𝜕𝜕 (𝑘𝑘𝜕𝜕𝜕𝜕𝑇𝑇
𝜕𝜕𝜕𝜕) + 𝜕𝜕
𝜕𝜕𝜕𝜕 (𝑘𝑘𝜕𝜕𝜕𝜕𝑇𝑇
𝜕𝜕𝜕𝜕) + 𝑞𝑞(𝑡𝑡) = 𝜌𝜌𝜌𝜌 𝜕𝜕𝑇𝑇
𝜕𝜕𝜕𝜕 (2)
trong đó 𝛥𝛥 là nhiệt độ vật liệu ( ô𝐶𝐶);𝑘𝑘𝜕𝜕,𝑘𝑘𝜕𝜕,𝑘𝑘𝜕𝜕 lý hệ số dẫn nhiệt của
vật liệu theo các hướng 𝑥𝑥,𝑦𝑦 vý 𝑧𝑧 tương ứng; 𝑞𝑞(𝑡𝑡) là tốc độ sinh nhiệt trên
một đơn vị thể tích (kcal/𝑚𝑚3); 𝜌𝜌 là nhiệt dung riêng (kcal/kg. ý𝐶𝐶); 𝜌𝜌lý
khối lượng thể tích vật liệu (kg/𝑚𝑚3); 𝑡𝑡 là thời gian (ngày).
Phương trình thứ hai là phương trình có xét đến sự trao đổi nhiệt
giữa dàn ống làm lạnh và bê tông và được thể hiện như phương trình (3):
𝜌𝜌𝑤𝑤𝜌𝜌𝑤𝑤(𝜕𝜕𝑇𝑇𝑤𝑤
𝜕𝜕𝜕𝜕 + 𝑢𝑢
󰇍
𝛻𝛻𝛥𝛥𝑤𝑤) = 𝑘𝑘𝑤𝑤𝛻𝛻2𝛥𝛥𝑤𝑤 (3)
trong đó 𝛥𝛥𝑤𝑤 lý nhiệt độ của nước, ýC; 𝑘𝑘𝑤𝑤 lý hệ số dẫn nhiệt
của nước (kcal/m.ýC); 𝜌𝜌𝑤𝑤 lý nhiệt dung riŒng của nước (kcal/kg.ýC); 𝜌𝜌𝑤𝑤:
Lý khối lượng riŒng của nước(kg/m3)
Các phương trình Fourier (2) và (3) được giải bằng cÆch sử
dụng các điều kiện biên ban đầu và đường cong đoạn nhiệt trong quÆ
trýnh thủy hóa xi măng.
2.2. Đối tượng nghiŒn cứu
Trong nghiŒn cứu ný y sẽ xem xØt ảnh hưởng của khối bŒ tý ng
dầm chuyển đến trường nhiệt độ vý chỉ số nứt ở giải đoạn nhiệt thủy
hý a bằng phương pháp sử dụng hệ thống ống lý m mÆt. Lựa chọn kých
thước khối dầm chuyển như (Bảng 1) và được thể hiện như (Hình 2).
Khoảng cÆch bố trý ống lý m lạnh tổng thể được thể hiện ở (Hýnh 3 vý
Hýnh 4). CÆc thý ng số đầu vào đầu vào như (Bảng 3), cÆc thý ng số ống
lý m lạnh được sử dụng như (Bảng 2). Các mô hình được khai bÆo vý
phý n tých bằng phương pháp phần tử hữu hạn thý ng qua phần mềm
Midas Civil 2022. Cấp phối sử dụng cho mẫu phý n tých mý phỏng như
trong (Bảng 4).
JOMC 107
Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 15 Số 02 năm 2025
Ngoài ra, để ạ ế ấn đề ở trên thì cũng có nhiề
phương pháp đượ ử ụng như là: Làm mát khố ằ ệ
ố ống nướ ệt để ệt độ ớ ạ
an toàn; Điề ỉ ầ ỗ ợ ử ụ ụ
ả ệ ủ ả ệt độ ề ặ ố
ệ ử ụ ể ử ụ ậ ệu có độ ẫ ệ
ấp để tăng cườ ấ ệ
ứ ập trung đánh giá sự ệ ả ủa phương
ử ụ ố ệt đến trườ ệt độ ệ ệ
độ ỉ ố ứ ệ ố ớ ệc phân tích đượ
ự ệ ở ụ ệ ạ ủ ầ ề
ố ạnh đượ ỏ
để đánh giá hiệ ả ủ ệ ử ụ ố ạ ừ đó, nhóm tác
ả ẽ ế ậ ệ ả ủ ệ ử ụ ệ ố ố ạ
ạnh đó, kế ấ ố ớ ạ ầ ể ẽ ặ
khó khăn về ệ ổ ứ ỹ ậ để đả ả ụ
ể ệ ố ệ phương pháp công
ệ ẫn chưa đượ ụ ở ự ế ạ ệ ệ
ế ế ổ ức thi công đượ ụ ự ệ ở
chuyên gia nướ ngoài, trong khi đội ngũ ỹ sư, chuyên gia
nướ ệ ự ễ ề ấn đề ẫ ạ ế Đặ
ệt, đố ớ ế ấ ạ ầ ể ố ớ ệ ổ ứ
ục cũng như kiể ệt độ ạ ố
trình đổ ộ ứ ớ Do đó, việ ứ đề
ấ ệ ỉ ệ ố
ệ ố ớ ế ứ ầ ết. Điề ẽ làm cơ
ở ụ ế ấ ố ớ ế ứ ầ ế
và có ý nghĩa thự ễ
ệ ế ấ ố ớ ạ ầ
ể ằng phương pháp sử ụ ệ ố ố ệ
ục đích chính của phương pháp này làm mát tạ ố
ằ ệ ố ố ệ ệc cho nướ ầ ệ
ố ằ ể ệt độ ạ ủ ằ ả ể
nguy cơ nứ ệ ủ ế ấ ố ớ như
ệ đã đượ ử ụ ần đầ ại công trình đậ
vào năm 1931 , sau đó tiế ục đượ ể ại đập Hoover năm
ừđó, biệ ằng dòng nướ ạ ạ ệ
ố ố ầm đã chứ ỏ ệ ả ệ ệ ả ệt độ
ực đạ ạ ố ạnh đó thì chi phí thiế ế
ắ ậ ệ ắp đặ ận hành tương đố ấ ột ưu điể
ớ ử ụng phương pháp này ới ưu điể ệ
ố ể đượ ạ ừ giai đoạn đầu cho đế ầ
đổ ằm để ể ệt độ ủ ố ớ
Cơ sở ọ ề ệ ủ ệ ố ố ệ
ị ệt đối lưu được xác đị ở ứ
𝑞𝑞𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 = ℎ𝑝𝑝.𝐴𝐴𝑠𝑠(𝛥𝛥𝑆𝑆− 𝛥𝛥𝑚𝑚)= ℎ𝑝𝑝.𝐴𝐴𝑠𝑠(𝑇𝑇𝑆𝑆,𝑖𝑖+𝑇𝑇𝑆𝑆,𝑜𝑜
2−𝑇𝑇𝑚𝑚,𝑖𝑖+𝑇𝑇𝑚𝑚,𝑜𝑜
2)
trong đó ℎ𝑝𝑝là hệ số đối lưu của dòng chảy trong ống
kcal/m.h. C 𝑞𝑞𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 là nhiệt đối lưu;𝐴𝐴𝑠𝑠là diện tích xung quanh bề mặt
ống tiếp xúc với bê tông 𝑚𝑚2𝛥𝛥𝑆𝑆,𝛥𝛥𝑚𝑚là nhiệt bề mặt và chất lỏng trong
ống (i là đầu vào, o là đầu ra).
Sơ đồ ả ề ệ ủ ố ạ
ựa trên cơ chế ề ệ ủ ố ớ ố
ố ạ ể ế ậ ả
phương trình vi phân Fourier theo nguyên lý cân bằng năng lượ
trong quá trình trao đổ ệ ủ ố ệ
Phương trình một là phương trình cơ bả ế ề
ệ ể đế ự ả ệt lượ ờ ủ
ủy hóa xi măng và đượ ể ện như phương trình (2). Đây là
phương trình truyề ệ
𝜕𝜕
𝜕𝜕𝜕𝜕 (𝑘𝑘𝜕𝜕𝜕𝜕𝑇𝑇
𝜕𝜕𝜕𝜕) + 𝜕𝜕
𝜕𝜕𝜕𝜕 (𝑘𝑘𝜕𝜕𝜕𝜕𝑇𝑇
𝜕𝜕𝜕𝜕) + 𝜕𝜕
𝜕𝜕𝜕𝜕 (𝑘𝑘𝜕𝜕𝜕𝜕𝑇𝑇
𝜕𝜕𝜕𝜕) + 𝑞𝑞(𝑡𝑡) = 𝜌𝜌𝜌𝜌 𝜕𝜕𝑇𝑇
𝜕𝜕𝜕𝜕
trong đó 𝛥𝛥là nhiệt độ vật liệu ( 𝐶𝐶) 𝑘𝑘𝜕𝜕,𝑘𝑘𝜕𝜕,𝑘𝑘𝜕𝜕ệ ố ẫ ệ ủ
ậ ệu theo các hướ𝑥𝑥,𝑦𝑦 𝑧𝑧 tương ứ𝑞𝑞(𝑡𝑡)là tốc độ sinh nhiệt trên
một đơn vị thể tích (kcal/𝑚𝑚3)𝜌𝜌là nhiệt dung riêng (kcal/kg. 𝐶𝐶) 𝜌𝜌
khối lượng thể tích vật liệu (kg/𝑚𝑚3)𝑡𝑡là thời gian (ngày).
Phương trình thứ hai là phương trình có xét đến sự trao đổi nhiệt
giữa dàn ống làm lạnh và bê tông và được thể hiện như phương trình (3):
𝜌𝜌𝑤𝑤𝜌𝜌𝑤𝑤(𝜕𝜕𝑇𝑇𝑤𝑤
𝜕𝜕𝜕𝜕 + 𝑢𝑢
󰇍
𝛻𝛻𝛥𝛥𝑤𝑤) = 𝑘𝑘𝑤𝑤𝛻𝛻2𝛥𝛥𝑤𝑤
trong đó 𝛥𝛥𝑤𝑤ệt độ ủa nướ𝑘𝑘𝑤𝑤ệ ố ẫ ệ
ủa nướkcal/m. C 𝜌𝜌𝑤𝑤ệ ủa nướkcal/kg. C 𝜌𝜌𝑤𝑤
ối lượ ủa nướ(kg/m3)
Các phương trình Fourier (2) và (3) đượ ả ằ ử
ụng các điề ện biên ban đầu và đường cong đoạ ệ
ủy hóa xi măng.
Đối tượ ứ
ứ ẽ ảnh hưở ủ ố
ầ ển đến trườ ệt độ ỉ ố ứ ở ải đoạ ệ ủ
ằng phương pháp sử ụ ệ ố ố ự ọ
thướ ố ầ ển như ảvà đượ ể ện như (Hình 2)
ả ố ố ạ ổ ể đượ ể ệ ở
ố đầu vào đầu vào như (Bả ố ố
ạnh đượ ử ụng như (Bả ). Các mô hình đượ
ằng phương pháp phầ ử ữ ạ ầ ề
ấ ố ử ụ ẫ ỏng như
ả
Bảng 1. Kích thước mý hýnh chạy.
Chiều rộng (m)
Chiều cao (m)
Khối dầm chuyển
3
3
Bảng 2. Bảng thông số ống làm lạnh sử dụng trong 200 giờ phân tých.
Đặc điểm
Đơn vị
Nước lạnh
Ống
Nhiệt dung riêng
kcal/kg.ýC
1
-
Khối lượng riêng
kgf/m3
1.000
7.850
Hệ số đối lưu
kcal/m2.h.ýC
-
320
Nhiệt độ dòng nước
ýC
20
-
Tốc độ của nước làm mát
𝑚𝑚3/h
3,6
-
Đường kính ống
m
0,027
Hônh 2. Mý hýnh phý n tých khối dầm chuyển.
Hônh 3. Mặt cắt bố trý hệ thống ống lý m lạnh.
Hônh 4. Mặt bằng bố trý hệ thống ống lý m lạnh.
2.3. Kết quả vô thảo luận
NghiŒn cứu của Minh, L. V., Mạnh, L. Đ [16] đã chỉ ra rằng,
khi Æp dụng mý phỏng số bằng phần mềm Midas Civil 2022 với độ tin
cý y khÆ chýnh xÆc với việc thi công xây dưng. Do đó, có thể sử dụng
phần mềm để dự đoán chính xác sự phÆt triển nhiệt độ bŒn trong khối
bŒ tý ng dầm chuyển cý sử dụng hệ thống ống thoÆt nhiệt.
Dưới sự hỗ trợ phý n tých của phẩn mềm Midas Civil 2022 dựa
trŒn nguyŒn lý phần tử hữu hạn, cý thể chế độ nhiệt của khối bŒ tý ng,
bao gồm nhiệt độ tối đa, chênh lệch nhiệt độ tối đa giữa tý m vý bề
mặt, cøng chỉ số nứt. Để quan sÆt rõ quÆ trýnh phÆt triển về trường
nhiệt độ, chŒnh lệch nhiệt độ vý chỉ số nứt. Với 2 điểm nghiŒn cứu
chýnh lần lượt lý ở điểm 543 tại tâm và điểm 1811 tại biŒn của kết
cấu dầm chuyển (Hýnh 5).
Hônh 5. Hai điểm nghiŒn cứu chýnh lần lượt lý ở tý m vý biŒn
được thể hiện ‰ mý hýnh kết cấu dầm chuyển.
Bảng 3. Thông số đầu vào của kết cầu dầm chuyển [13-15].
Đặc điểm
BŒ tý ng
Nhiệt dung riŒng, (kcal/kg.ýC)
0,25
Khối
lượng
riŒng,
(kgf/m3)
2.500
Hệ số dẫn nhiệt, (kcal/m.h.ýC)
2,3
Hệ số trao đổi nhiệt,
(kcal/ m†.hr.ýC)
Khi tiếp xœc với môi trường
14
Khi tiếp xœc với vÆn khuý n thØp
14
Nhiệt độ môi trường xung quanh, (ýC)
20
Nhiệt độ của bê tông khi đổ, (ýC)
20
Nhiệt độ bảo dưỡng, (ýC)
35
Cường độ chịu nØn ở 28 ngý y tuổi, (kgf/m2)
4.000.000
Hệ số tăng cường độ nØn
a= 13 b= 0,8
Môđun đàn hồi ở 28 ngý y tuổi, (kgf/m2)
3,5894 × 109
Hệ số giªn nở nhiệt
1,0 × 10−5
Hệ số poisson's
0,2
JOMC 108
Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 15 Số 02 năm 2025
Bảng 4. Bảng cấp phối (BŒ tý ng B35 -M450).
Vật liệu
CÆt
Đá
Nước
Bột
Xi măng
Tro bay
Phụ gia siêu dẻo
GiÆ trị
765
1.100
101
420
308
112
5,13
Đơn vị
kg
kg
Lýt
kg/ m3
kg
kg
Lýt
Bảng 5. Chỉ dẫn kỹ thuật lựa chọn thống số hệ thống ống thoÆt nhiệt.
Thý ng số hệ thống ống thoÆt nhiệt
Chỉ dẫn kỹ thuật, lưu ý
Đường kýnh ống
Với đường kýnh ống dao động từ 1 cm đến 3,7 cm lý lựa chọn phø hợp để cý thể đảm bảo điều kiện ko xảy ra
nứt tại cÆc vị trý nguy hiểm. Khuyến cÆo nŒn lựa chọn 2,7 cm với chiều dày 1,5mm. Do đường kýnh 2,7 cm phổ
biến trŒn thị trường hơn, giá thành hợp lý cũng như vận chuyển khý ng quÆ cồng cềnh
Chất liệu ống
Việc lựa chọn ống cần phải chủ ý đến khả năng làm mát và độ bền cơ học của hệ thống ống [19]. Đối với ống
nhựa ưu điểm chýnh so với ống thØp lý cý chi phý thấp, ống nhựa cý týnh linh hoạt giœp việc lắp đặt nhanh
chý ng vý dễ dàng hơn. Tuy nhiên khả năng làm mát mà ống nhựa thấp hơn nhiều so với ống thØp [ 16] .
Do vậy khuyến cÆo nŒn sử dụng ống thép hơn là sử dụng ống nhựa vì độ bền cơ học vý khả năng làm mát
tương đối tốt hơn nhưng. Bên cạnh đấy cý thể sử dụng ống nhựa khi mà không quan tâm đến khả năng
chịu lực.
Tốc độ dý ng chảy
Vận tốc tuần hoàn nước trong hệ thống ống thoÆt nhiệt cần phải chœ ý [1, 20] :
- Vận tốc phải đủ lớn để cý thể phý n tÆn nhiệt đồng đều trong khối bŒ tý ng.
- TrÆnh vận tốc quá cao để khý ng gý y xý i mý n ống.
Kết hợp với kết quả phý n tých ở tý i liệu [16] . Đưa ra khuyến cÆo nŒn sử dụng vận tốc dý ng chảy lý 1 đế
n
3,6 m
3
/ h. Vận tốc ný y phø hợp với 2 khuyến cáo đã đưa ra.
Nhiệt độ nước lý m mÆt
Nước lý m mÆt cý thể lấy từ cÆc nguồn nước tự nhiên như: Sông, hồ chứa. Nhiệt độ nước làm mát nên được
lưu ý như sau:
- Nhiệt độ nước lý m mÆt khý ng nŒn quÆ lạnh để trÆnh týnh trạng gý y nứt cục bộ ảnh hướng đến quÆ
trýnh thủy hý a.
- TrÆnh týnh trạng nước quÆ ný ng khiến bŒ tý ng khý giảm nhiệt đúng mong muốn.
Theo khuyến cÆo nŒn lấy nhiệt độ nước từ 10 – 25ýC lý hợp lý để kiểm soÆt nhiệt độ lớn nhất tại tý m [ 16].
Hônh 6. Phý n bố nhiệt độ lớn nhất của kết cấu dầm chuyển.
Dựa vý o (Hýnh 6) vý (Hýnh 7) ta cý thể thấy nhiệt độ khối bŒ
tý ng liŒn tục tăng cao và đạt cực đại vý o thời điểm khoảng 50 giờ sau
khi đổ bŒ tý ng với nhiệt độ lớn nhất lý 53,76 ýC vý tại vị trý biŒn lý
41,7 ýC vý o thời diểm gần 30 giờ. Với nhiệt độ 𝛥𝛥Max =53,76 °C tại tý m
thý khý xảy ra hiện tượng enttringite muộn. BŒn cạnh đó, chênh lệch
nhiệt độ lớn nhất giữa tý m vý bề mặt khối bê tông đạt 𝛥𝛥𝛥𝛥 = 14,09 ô𝐶𝐶
cý thể thấy giÆ trị ný y nằm trong ngưỡng khuyến cÆo của tiŒu chuẩn
ACI Committee 207.R1-96 [ 1].
Hônh 7. Phý n bố nhiệt độ lớn nhất của kết cấu dầm chuyển.
Hônh 8. Chỉ số nứt của kết cấu dầm chuyển.
JOMC 109
Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 15 Số 02 năm 2025
ảả ấ ố
Vật liệu Đá Nước Bột Xi măng Phụ gia siêu dẻo
trị
Đơn vị
ảỉ ẫ ỹ ậ ự ọ ố ố ệ ố ố ệ
ố ệ ố ố ệ ỉ ẫ ỹ ật, lưu ý
Đườ ố
ới đườ ống dao độ ừ 1 cm đế ự ọ ợp để ể đả ảo điề ệ ả
ứ ạ ị ể ế ự ọ ớ ều dày 1,5mm. Do đườ ổ
ế ị trường hơn, giá thành hợp lý cũng như vậ ể ồ ề
ấ ệ ố
ệ ự ọ ố ầ ả ủ ý đế ả năng làm mát và độ ền cơ họ ủ ệ ố ố . Đố ớ ố
ựa ưu điể ớ ố ấ ố ự ạ ệ ắp đặ
ễdàng hơn. Tuy nhiên khảnăng làm mát mà ố ự ấp hơn nhiề ớ ố
ậ ế ử ụ ống thép hơn là sử ụ ố ựa vì độ ền cơ họ ả năng làm mát
tương đố ốt hơn nhưng. Bên cạnh đấ ể ử ụ ố ựa khi mà không quan tâm đế ả năng
ị ự
ốc độ ả
ậ ố ần hoàn nướ ệ ố ố ệ ầ ả
ậ ố ải đủ ớn để ể ệt đồng đề ố
ậ ốc quá cao để ố
ế ợ ớ ế ả ở ệ . Đưa ra khuyế ử ụ ậ ố ả đế
ậ ố ợ ớ ến cáo đã đưa ra.
ệt độnướ
Nướ ể ấ ừ ồn nướ ự nhiên như: Sông, hồ ứ ệt độnước làm mát nên đượ
lưu ý như sau:
ệt độnướ ạnh để ạ ứ ụ ộ ảnh hướng đế
ủ
ạng nướ ế ả ệt đúng mong muố
ế ấ ệt độnướ ừ ợp lý để ể ệt độ ớ ấ ạ
ố ệt độ ớ ấ ủ ế ấ ầ ể
ự ể ấ ệt độ ố
ục tăng cao và đạ ực đạ ời điể ả ờ
khi đổ ớ ệt độ ớ ấ ạ ị
ờ ể ầ ờ ớ ệt độ𝛥𝛥Max =53,76 °C ạ
ả ện tượ ộ ạnh đó, chênh lệ
ệt độ ớ ấ ữ ề ặ ối bê tông đạ 𝛥𝛥𝛥𝛥 = 14,09 𝐶𝐶
ể ấ ị ằm trong ngưỡ ế ủ ẩ
ố ệt độ ớ ấ ủ ế ấ ầ ể
ỉ ố ứ ủ ế ấ ầ ể
Đánh giá trên khía cạnh chỉ số nứt, biểu đồ (Hýnh 8) thể hiện
chỉ số nứt tại biŒn khối bŒ tý ng dầm chuyển khi sử dụng hệ thống ống
thoÆt nhiệt, cý kết quả 𝐼𝐼𝐶𝐶𝐶𝐶 = 1,16 > 1,00 nŒn khả năng bê tông không
bị nứt theo lý thuyết. Qua đó, có thể thấy rằng việc sử dụng hệ thống
ống thoÆt nhiệt lý một biện phÆp hiệu quả trong việc kiểm soÆt nứt do
nhiệt trong khối bŒ tý ng.
2.4. Quy trônh cô ng nghệ thi cô ng bŒ tô ng khối lớn dạng dầm chuyển sử
dụng hệ thống ống thoÆt nhiệt
Dựa trŒn cÆc nghiŒn cứu lý thuyết, cơ sở khoa học cũng như kết
quả phý n tých của Minh, L. V., Mạnh, L. Đ [16], quy trình công nghệ
cơ bản thi cý ng dầm chuyển bŒ tý ng khối lớn bằng phương pháp hệ
thống ống thoÆt nhiệt đã được tổng hợp vý trýnh bý y ở (Hýnh 9).
Trong khi đó, (Hônh 10) thể hiện một công trình đã ứng dụng hệ
thống ống thoÆt nhiệt nhằm kiểm soÆt sự chŒnh lệch nhiệt độ giữa
tý m vý bề mặt khối bŒ tý ng.
Hônh 9. Chỉ dẫn kỹ thuật thi cý ng kết cấu bŒ tý ng khối lớn
sử dụng hệ thống ống thoÆt nhiệt.
Hônh 10. Hýnh ảnh thi cý ng một cý ng trýnh sử dụng
hệ thống thoÆt nhiệt [17] .
Trong đó mỗi bước thi cý ng ở sơ đồ (Hýnh 9) được thực hiện
cụ thể sau:
- Bước 1: Chuẩn bị thi cý ng:
+ Thiết kế - Týnh toÆn nhiệt độ tối đa trong khối bŒ tý ng vý
chŒnh lệch nhiệt độ giữa tý m vý bề mặt để thiết kế hệ thống ống thoÆt
nhiệt; Xác định sơ đồ bố trý hệ thống trong lý ng khối bŒ tý ng.
+ Chuẩn bị vật liệu thi cý ng: Vật liệu ống (kim loại hay nhựa
PVC); Hệ thống bơm nước lý m mÆt; Cảm biến nhiệt độ; Vật liệu trộn
bŒ tý ng khối lớn.
- Bước 2: Gia cý ng lắp đặt vÆn khuý n vý cốt thØp: Lắp đặt vÆn
khuý n cho khối dầm chuyển đảm bảo độ cứng; Bố trý cốt thØp theo
đúng thiết kế; Kiểm tra vý nghiệm thu.
- Bước 3: Lắp đặt hệ thống ống thoÆt nhiệt: Lắp đặt theo đúng
thiết kế (Bao nhiŒu lớp ống; đúng chiều dài theo phương ngang, dọc
của dầm chuyển, khoảng cÆch giữa cÆc ống, đầu ống phải được nối
với hệ thống bơm nước mÆt); Lắp đặt cÆc thiết bị đo nhiệt độ trong
khối bŒ tý ng; Lắp cÆc dụng cụ bảo vệ thiết bị đo nhiệt độ; Kiểm tra vý
nghiệm thu.
- Bước 4: Đổ bŒ tông: Trước khi đổ tiến hý nh kiểm tra độ sụt,
độ chảy; Đúc mẫu kiểm tra cường độ bê tông đã đúng như thiết kế
chưa. Tiến hành đổ bŒ tý ng dầm chuyển; Dùng đầm dùi và đầm mặt
để bê đặc chắc, khý ng cý lỗ rỗng. Tiến hý nh trải cÆc lớp vật liệu che
phủ bề mặt bê tông theo phương án bảo dưỡng.
- Bước 5: Tiến hý nh cấp nước lý m mÆt cho khối bŒ tý ng dầm
chuyển thý ng qua hệ thống ống thoÆt nhiệt: Sau khi đổ xong khối đổ
khoảng 3 - 4 giờ, Tiến hành bơm nước lý m mÆt vý o hệ thống qua ống.
- Bước 6: Theo dõi và điều chỉnh nhiệt độ: Sử dụng cảm biến
nhiệt độ để theo dõ i nhiệt độ tại cÆc vị trí khác nhau; Trường hợp
nhiệt độ vượt mức cho phØp cần phải điều chỉnh lưu lượng nước
hoặc tăng thời gian lý m mÆt.
- Bước 7: Tiến hý nh thÆo dỡ vÆn khuý n: ThÆo dỡ cÆc vÆn
khuý n vý vật liệu che phủ khối bŒ tý ng dầm chuyển
2.5. Chỉ dẫn kỹ thuật từng bước của quy trônh cô ng nghệ thi cô ng bŒ tô ng
khối lớn dạng dầm chuyển sử dụng hệ thống ống thoÆt nhiệt
2.5.1. Chuẩn bị thi cô ng
Chạy mý hýnh týnh toÆn nhiệt độ lớn nhất vý chŒnh lệch nhiệt
độ tại tý m vý bề mặt kết cấu. Từ đó lên phương án sơ đồ bố trý, lựa
chọn cÆc thý ng số của hệ thống ống thoÆt nhiệt.
Cý ng tÆc chuẩn bị vật liệu thi cý ng:
- Vật liệu xi măng: Trong thý nh phần của bŒ tý ng khối lớn, xi
măng là nguyên nhân chính dẫn đến sự chŒnh lệch nhiệt độ giữa tý m
vý bề mặt gý y ra hiện tượng nứt. Do đó, nŒn sử dụng xi măng ít tỏa
nhiệt. Đây là loại xi măng có tốc độ phÆt nhiệt thấp trong quÆ trýnh
thủy hý a, giœp giảm nguy cơ nứt do ứng suất nhiệt trong cÆc cý ng
trýnh bŒ tý ng khối lớn. Thông thường sẽ có hàm lượng C3A khý ng
vượt quÆ 7 % và hàm lượng C3S khý ng quÆ 35 %. BŒn cạnh đấy, nhiệt
phÆt ra trong quÆ trýnh thủy hóa xi măng có liên quan đến độ mịn của