BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
Trần Việt Hưng
NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN, ĐẶC TÍNH CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG GEOPOLYMER TRO BAY VÀ ỨNG DỤNG CHO KẾT CẤU CẦU HẦM
Ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình giao thông Chuyên ngành: Xây dựng Cầu hầm Mã số: 62.58.02.05.03
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
Hà Nội, 2017
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1: PGS.TS. Đào Văn Đông
2: PGS.TS. Nguyễn Ngọc Long
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:
Luận án được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận án cấp Trường theo
Quyết định Số /QĐ-ĐHGTVT ngày tháng năm 2017
họp tại: Trường Đại học Giao thông Vận tải, vào hồi 8h30 ngày tháng năm 2017
Có thể tìm hiểu Luận án tại thư viện:
1. Thư viện Quốc gia
2. Thư viện Trường Đại học Giao thông Vận tải
- 1 -
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề nghiên cứu
Sản xuất xi măng poóclăng được cho là gây ô nhiễm nghiêm trọng do mức độ phát thải khí CO2 và bụi nhiều, tiêu tốn nhiều năng lượng và các nguồn tài nguyên thiên nhiên. Để từng bước hạn chế việc sử dụng xi măng poóclăng trong xây dựng, đồng thời tận dụng có hiệu quả chất thải công nghiệp tro bay nhiệt điện thì một loại chất kết dính mới đang được nghiên cứu và từng bước ứng dụng vào thực tế xây dựng. Chất kết dính đó sử dụng tro bay nhiệt điện kết hợp với một số hợp chất hoá học thông thường. Chất kết dính mới này được gọi là chất kết dính geopolymer.
Đại học Curtin, Australia đã có các nghiên cứu sâu về sự phát triển, quá trình chế tạo, ứng xử và các ứng dụng của bê tông geopolymer (GPC). Các kết quả nghiên cứu cho thấy GPC đáp ứng được các yêu cầu về kỹ thuật, giá cạnh tranh và nhất là tính thân thiện với môi trường so với bê tông xi măng truyền thống.
Tuy nhiên, vấn đề này vẫn còn mới mẻ ở Việt Nam, đặc biệt là trong lĩnh vực vật liệu xây dựng và các ứng dụng trong các kết cấu. Kết cấu bê tông geopolymer cốt thép (RGPC) hiện vẫn chưa được đi sâu nghiên cứu. Vì vậy, việc nghiên cứu ứng xử của GPC vào các kết cấu chịu lực, trong đó có kết cấu dầm cầu chịu uốn là cần thiết.
2. Mục tiêu nghiên cứu
• Xác định được thành phần của GPC có thể sử dụng được trong kết cấu cầu. • Xác định được mô hình cơ học của vật liệu GPC dùng để tính toán chịu uốn kết cấu dầm cầu bê tông geopolymer cốt thép. • Xác định sự phù hợp của mô hình tính toán với kết quả thí nghiệm ứng xử uốn của dầm bê tông geopolymer có cốt thép.
3. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết để định hướng và dự kiến kết quả đạt được, dùng thực nghiệm để kiểm chứng.
- 2 -
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
• Nêu rõ được bản chất của chất kết dính geopolymer, ưu, nhược điểm của GPC cũng như khả năng sử dụng của vật liệu này trong xây dựng. • Đề xuất được phương pháp chế tạo bê tông geopolymer tro bay với các vật liệu Việt Nam. • Xác định được một số tính chất cơ lý quan trọng của các cấp bê tông geopolymer tro bay đã chế tạo. • Đề xuất được phương pháp xác định sức kháng uốn của mặt cắt dầm bê tông geopolymer tro bay cốt thép. • Cung cấp được bằng thực nghiệm khả năng chịu uốn của dầm bê tông geopolymer tro bay cốt thép.
• Kiến nghị nguyên tắc thiết kế dầm bê tông geopolymer tro bay cốt thép. • Về thực tiễn: Đề xuất một giải pháp kỹ thuật mới để tận dụng vật liệu có nguồn gốc thải phẩm công nghiệp (tro bay nhiệt điện) để thay thế chất kết dính xi măng poóclăng truyền thống trong sản xuất vật liệu xây dựng ở Việt Nam. Trên cơ sở đó góp phần phát triển một thế hệ vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường.
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT KẾT DÍNH GEOPOLYMER VÀ
BÊ TÔNG GEOPOLYMER TRO BAY
1.1. Bê tông xi măng
Sản xuất một tấn xi măng phát thải khoảng 1-1,2 tấn CO2, một loại khí nhà kính gây nóng lên toàn cầu. Hơn 7% sản lượng CO2 trên thế giới là do liên quan đến sản xuất xi măng [65]. Vì vậy, việc tìm kiếm chất kết dính mới thay thế xi măng poóclăng đáp ứng yêu cầu phát triển ngành công nghiệp xây dựng bền vững, thân thiện môi trường là cần thiết. Tuy nhiên, vật liệu chất kết dính mới cũng cần có cường độ đạt yêu cầu và tính chất độ bền ít nhất tương tự như xi măng truyền thống.
“Geopolymer” đã được nghiên cứu và dần cho thấy nó có thể góp phần đa dạng hóa các giải pháp về chất kết dính, có thể thay thế một phần thị trường của xi măng. Ngoài ra, geopolymer còn tận dụng nguyên liệu là các chất thải công nghiệp như tro bay, tro trấu, xỉ lò cao… cho nên geopolymer còn đáp
- 3-
ứng những yêu cầu về môi trường đối với chất kết dính xanh hơn và thân thiện hơn
1.2. Nghiên cứu về chất kết dính geopolymer trên thế giới
Thuật ngữ “geopolymer” lần đầu tiên được giới thiệu với thế giới vào năm 1978 bởi nhà khoa học người Pháp Joseph Davidovits. Geopolymer là một trong các hợp chất polymer vô cơ. Thành phần hóa học của vật liệu geopolymer tương tự như các vật liệu zeolite tự nhiên, nhưng vi cấu trúc là vô định hình [72, 103]. Quá trình geopolymer hóa liên quan đến một phản ứng hóa học xảy ra nhanh giữa các oxit aluminosilicat và các silicat khác nhau trong điều kiện kiềm mạnh.
Bất kỳ dung dịch kiềm mạnh nào cũng có thể được sử dụng để làm chất kích hoạt cho việc tạo ra geopolymer. Hiện nay, các dung dịch kiềm kích hoạt thường được sử dụng phổ biến nhất là NaOH hoặc KOH kết hợp với Na2SiO3 hoặc K2SiO3.
Bất kỳ nguyên liệu nào chứa oxit silic và oxit nhôm ở dạng vô định hình đều có thể được sử dụng để tạo ra geopolymer. Trong đó, geopolymer được tạo thành từ các nguyên liệu nung như metakaolanh, tro bay và xỉ có cường độ nén cao hơn khi so sánh với việc tổng hợp chúng từ các vật liệu không nung như đất sét, kao lanh và các khoáng tự nhiên [26]. Metakaolanh được đánh giá là nguyên liệu rất tinh khiết của nhôm và silic ở dạng vô định hình và rất thích hợp cho việc geopolymer hóa. Tuy nhiên, ứng dụng thương mại của geopolymer dựa trên metakaolanh thường bị hạn chế bởi chi phí tăng cao khi nung cao lanh và cường độ sản phẩm tạo ra thấp. Xỉ lò cao thường có thành phần hóa học phức tạp, không đồng nhất. Kích thước hạt xỉ thường lớn cho nên phải tốn chi phí nghiền nếu muốn sử dụng. Việc sử dụng xỉ làm nguyên liệu geopolymer sẽ gặp nhiều khó khăn do các nguyên nhân kể trên.
Tro bay là nguyên liệu rất thích hợp cho geopolymer vì nó có chứa tinh thể aluminosilicat hoạt tính có kích thước hạt mịn, có lợi cho phản ứng hóa học. Điều này làm cho tro bay trở nên lý tưởng để thay thế metakaolanh do giảm được chi phí vật liệu đầu vào. Đồng thời, tro bay cũng là nguyên liệu phổ biến trên toàn thế giới do sự phát triển của ngành công nghiệp nhiệt điện, nhất là nhiệt điện chạy than. Geopolymer tro bay có tiềm năng thương mại rất lớn do tính kinh tế và đặc điểm vật chất của chúng. Hiện nay, một phần
- 4 -
rất ít tro bay được sử dụng trong các ngành công nghiệp xi măng và bê tông, các ứng dụng địa kỹ thuật… [19, 53]. Phần tro bay chưa được sử dụng còn lại đang được đổ vào các bãi chôn lấp hoặc xả một cách trực tiếp vào các đại dương [63]. Do đó, các vật liệu có giá trị tiềm năng này không chỉ lãng phí, mà còn làm tổn hại đến môi trường.
Hình 1.7: Mô hình kích hoạt kiềm của tro bay [46]
Geopolymer tro bay là sản phẩm của phản ứng kiềm kích hoạt tro bay. Mô hình của việc hòa tan hạt tro bay trong môi trường kiềm được thể hiện như Hình 1.7. Việc kích hoạt tro bay và tỷ lệ hòa tan phụ thuộc rất nhiều vào độ PH của dung dịch kích hoạt và một số điều kiện khác [46].
1.3. Nghiên cứu về bê tông Geopolymer tro bay trên thế giới
1.3.1. Khái niệm về bê tông geopolymer tro bay
Bê tông geopolymer tro bay được nghiên cứu rộng rãi nhất của các sản phẩm bê tông geopolymer nói chung. Thành phần chính của bê tông geopolymer tro bay gồm:
• Nguyên liệu geopolymer là tro bay (FA);
• Dung dịch kiềm kích hoạt (AAS).
• Cốt liệu bao gồm cốt liệu thô (đá dăm, sỏi) và cốt liệu mịn (cát).
1.3.2. Thiết kế thành phần bê tông geopolymer tro bay
Năm 2008, B. V. Rangan đã đề xuất phương pháp thiết kế cấp phối cho GPC dựa trên nhiều năm nghiên cứu của ông [82]. Cường độ nén và tính công tác của GPC bị ảnh hưởng bởi tỷ lệ và tính chất của thành phần các nguyên liệu tạo nên chất kết dính geopolymer. Kết quả thực nghiệm của Hardjito và Rangan chỉ ra như sau [52]:
- 5-
• Nồng độ mol của dung dịch NaOH cao hơn sẽ cho cường độ nén của GPC cao hơn. • Tỷ lệ khối lượng dung dịch natri silicat với dung dịch natri hydroxit cao hơn sẽ cho cường độ chịu nén của GPC cao hơn. • Độ sụt của hỗn hợp GPC tươi tăng khi thành phần nước trong hỗn hợp tăng. • Việc bổ xung siêu dẻo có thể cải thiện tính công tác của GPC tươi, tuy nhiên sẽ có sự sụt giảm cường độ của bê tông cứng.
Tỷ lệ W/GPS
Tính công tác Cường độ thiết kế (MPa)
Tỷ lệ khối lượng AAS/FA 0,30 0,35 0,40 0,45
0,165 0,190 0,210 0,230
Cứng Vừa phải Vừa phải Cao
58 45 37 32
• Khi tỷ lệ mol H2O/Na2O tăng, thì cường độ nén của GPC giảm. Khi thiết kế bê tông geopolymer tro bay với hàm mục tiêu là cường độ nén, có xét đến tính công tác phù hợp thì có thể dựa theo Bảng 1.5 như sau: Bảng 1.5: Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hưởng của tỷ lệ AAS/FA [82]
Tỷ lệ Natri silicat với Natri hydroxit trong dung dịch kiềm kích hoạt tốt nhất là 2,5 để đảm bảo tối ưu giữa cường độ và giá thành.
Chức năng của các cốt liệu trong bê tông geopolymer được cho là giống như trong bê tông xi măng. Chất kết dính geopolymer liên kết các hạt cốt liệu lại trong khi bảo dưỡng, tạo ra cường độ và ổn định khối lượng cho GPC.
1.3.3. Công nghệ chế tạo và thi công bê tông geopolymer tro bay
Bê tông geopolymer tro bay có thể được sản xuất bằng cách áp dụng các kỹ thuật thông thường được sử dụng trong sản xuất bê tông xi măng bao gồm các quá trình trộn, đúc mẫu và đầm nén.
Bê tông geopolymer tro bay có thể được bảo dưỡng ở điều kiện thường như OPC. Tuy nhiên, bảo dưỡng nhiệt thường được khuyến cáo sử dụng. Chế độ bảo dưỡng hiệu quả nhất dành cho GPC là 60oC trong 24 giờ ở lò sấy khô. 1.3.4. Các tính chất kỹ thuật chủ yếu của bê tông geopolymer tro bay
Tính công tác của GPC được cho là thấp. Điều này là do hồ geopolymer có tính dính và độ nhớt cao [95]. Khối lượng đơn vị của bê tông geopolymer tro bay ở tuổi 28 ngày thường trong khoảng 2360 ± 60 kg/m3 [52].
- 6 -
Mô đun đàn hồi của GPC có giá trị thấp hơn so với OPC có cùng cường độ nén [87]. Hệ số Poisson của GPC có cường độ nén tương ứng từ 40 đến 90 MPa nằm trong khoảng từ 0,12-0,16 [52]. Cường độ kéo của GPC cao hơn tất cả các giá trị tính toán theo khuyến cáo theo tiêu chuẩn Úc AS3600 và tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode 2 [90].
Co ngót khô và từ biến của GPC được đánh giá nhỏ hơn nhiều so với bê tông xi măng [81]. GPC có tính bền axit, bền sunfat và bền nhiệt cao [84]. Phản ứng kiềm cốt liệu ít hơn bê tông xi măng [14].
1.3.5. Lợi ích khi sử dụng bê tông geopolymer tro bay
Giá của GPC ước tính rẻ hơn OPC khoảng 10%-30% [80]. Bê tông geopolymer tro bay có độ co khô ít, từ biến thấp, bền axit và bền sunfat tốt, nên mang lại những lợi ích kinh tế bổ xung do giảm được chi phí vòng đời của dự án. Lượng khí CO2 thải ra của GPC thấp hơn 9% so với việc sản xuất bê tông sử dụng 100% xi măng poóclăng [94].
1.3.6. Sản phẩm thương mại bê tông geopolymer
Hình 1.20: Sân bay Wellcamp xây dựng bằng bê tông EFC [98]
Hình 1.19: Dầm sàn Tòa nhà Global Change Institute
Công ty Zeobond có trụ sở ở Melbourne đã phát triển nhà máy sản xuất sản phẩm bê tông E-Crete(TM), cho các dự án hạ tầng cơ sở dân dụng lớn bao gồm dự án mở rộng đường cao tốc và xây dựng, sửa chữa các công trình dân dụng khác. Công ty Rocla, đã sản xuất thương mại các cấu kiện bê tông geopolymer đúc sẵn như ống thoát nước, cống hộp, tà vẹt đường sắt, hầm mộ nghĩa trang…[98]. Công ty WAGNERS có trụ sở tại bang Queensland, đã phát triển sản phẩm bê tông thương mại trộn sẵn EFC (Earth Friendly Concrete),có lượng thí thải cacbon thấp và tiêu thụ ít năng lượng từ năm 2005. EFC sử dụng chất kết dính geopolymer được làm từ hai thải phẩm công nghiệp là tro bay và xỉ lò cao.
- 7 -
1.4. Nghiên cứu bê tông Geopolymer tro bay ở Việt Nam
Tại Việt Nam, mới có 1 sản phẩm thương mại duy nhất sử dụng công nghệ geopolymer là gạch đất không nung của công ty Huệ Quang - gạch silicat.
Các nghiên cứu bê tông geopolymer từ tro bay tại Việt Nam chưa có nhiều. PGS.TS. Nguyễn Văn Dũng đã nghiên cứu chế tạo GPC từ tro bay, khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ của bê tông geopolymer như môđun silicat, nhiệt độ, thời gian dưỡng hộ và lượng nước trộn [3]. PGS. TS. Nguyễn Văn Chánh đã xác định ảnh hưởng của nhiệt độ bảo dưỡng đến thời gian ninh kết, cường độ nén của GPC. GPC có độ bền chống ăn mòn cao đối với cả hai dung dịch axit HCl 5% và H2SO4 10% [34]. PGS.TS Đào Văn Đông đã xác định được thành phần, các tính chất cơ học như cường độ nén, kéo, uốn, các tính chất về độ bền trong môi trường biển và chịu nhiệt độ cao của vữa và bê tông geopolymer tro bay [5, 6, 7, 8]. TS. Lê Anh Tuấn đã thực hiện được một số nghiên cứu về ảnh hưởng của điều kiện gia nhiệt, chất xúc tác sinh nhiệt đến quá trình geopolymer hóa của vữa; ảnh hưởng của tro trấu, silica fume, cốt sợi… đến cường độ của vữa geopolymer [68].
Chương 2: THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG GEOPOLYMER TRO BAY 2.1. Yêu cầu của việc thiết kế thành phần bê tông Geopolymer tro bay
Thành phần của GPC bao gồm cốt liệu thô (đá), cốt liệu mịn (cát), tro bay và dung dịch kiềm kích hoạt. Trong luận án này, tác giả sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm nhằm tìm ra nồng độ mol của dung dịch kiềm kích hoạt và tỷ lệ khối lượng AAS/FA tối ưu dành cho bê tông geopolymer tro bay. Hàm mục tiêu lựa chọn là cường độ nén của GPC ở tuổi 28 ngày giống như quan niệm của bê tông truyền thống.
2.2. Vật liệu sử dụng
Tro bay sử dụng trong thí nghiệm được mua từ nhà máy tro bay Vina F&C, nguồn lấy từ tro thải của nhiệt điện Phả Lại. Thành phần hóa học đạt yêu cầu của tro bay loại F theo tiêu chuẩn ASTM C618 - 03 [33].
Dung dịch kiềm kích hoạt phải được chuẩn bị bằng cách hòa tan NaOH dạng vảy khô vào nước theo nồng độ yêu cầu, sau đó trộn dung dịch NaOH và dung dịch Na2SiO3 theo tỷ lệ đã định trước.
- 8 -
Cốt liệu lớn được sử dụng cho bê tông thí nghiệm là đá dăm, có nguồn gốc đá bazan, mua từ mỏ đá Hòa Thạch - Hà Nội, được phối trộn lại để thỏa mãn thành phần hạt theo qui định của tiêu chuẩn ASTM C33-99 [29]. Cốt liệu nhỏ dùng để chế tạo bê tông thí nghiệm là cát vàng thô có thành phần hạt theo tiêu chuẩn ASTM C136-01 [31].
2.3. Chế tạo mẫu thử bê tông geopolymer tro bay
Hình 2.7: Chế tạo mẫu thử
Hình 2.6: Công tác trộn vật liệu
Hình 2.10: Bảo dưỡng mẫu
Trong phòng thí nghiệm, các cốt liệu đá, cát và tro bay được trộn khô với nhau trong máy trộn cưỡng bức trong khoảng 3 phút. Dung dịch kiềm kích hoạt được được pha sẵn theo nồng độ và tỷ lệ yêu cầu từ ngày hôm trước. Dung dịch sau đó được thêm vào nguyên liệu khô và tiếp tục trộn trong 4 phút nữa. Bê tông tươi có thể được đúc, đầm nén bằng phương pháp thông thường của bê tông xi măng [52, 84, 92].
Lựa chọn chế độ bảo dưỡng mẫu hiệu quả nhất là sấy mẫu ở 60oC trong 24 giờ để đảm bảo cả về cường độ và năng lượng tiêu thụ [52].
2.4. Phương pháp thiết kế thành phần bê tông geopolymer tro bay
⁄
Do chưa có tiêu chuẩn thiết kế thành phần bê tông nên trong luận án này chọn phương pháp thiết kế thành phần của Rangan [82], kết hợp với phương pháp quy hoạch thực nghiệm. Lựa chọn vật liệu thành phần theo kinh nghiệm của Rangan [82] như sau:
• Tro bay Phả Lại, đạt loại F theo tiêu chuẩn ASTM C618-03 [33]. • Tỷ lệ khối lượng dung dịch 𝑁𝑎2𝑆𝑖𝑂3 𝑁𝑎𝑂𝐻 = 2,5 ; • Cốt liệu lựa chọn có khối lượng 75% - 80% khối lượng bê tông.
Trong phạm vi nghiên cứu, tác giả lựa chọn hai yếu tố ảnh hưởng nhất đến cường độ nén là nồng độ mol của dung dịch kiềm NaOH (biến X1) và tỷ lệ khối lượng dung dịch kiềm kích hoạt/tro bay (AAS/FA - biến X2) như sau:
- 9 -
𝑋2 0,4 ≤ 𝑋1 ≤ 0,5 0,05
Giá trị 𝑋1 Khoảng biến thiên 12𝑀 ≤ 𝑋1 ≤ 14𝑀 Bước thí nghiệm 2M Chọn khối lượng thể tích của bê tông Geopolymer tro bay là 2400 (kg/m3). Cốt liệu chiếm 77% khối lượng của bê tông là: 0,77×2400 = 1848 kg/m3. Trong đó:
Bảng 2.7: Giá trị và khoảng biến thiên của các yếu tố ảnh hưởng
Tỷ lệ Na2SiO3/NaOH
2,5
Tỷ lệ AAS/FA 0,40 0,45 0,50
Khốilượng FA (kg) 394,29 380,69 368,00
Khối lượng AAS (kg) 157,71 171,31 184,00
Na2SiO3 (kg) 112,65 122,36 131,43
NaOH (kg) 45,06 48,95 52,57
cốt liệu mịn chiếm 30% là: 0,3 × 1848 = 554,4 kg/m3. đá dăm chiếm 70% là: 1848 – 554,4 = 1293,6 kg/m3. Bảng 2.8: Bảng khối lượng của Na2SiO3 và NaOH cho 1m3 bê tông
2.5. Lập kế hoạch thí nghiệm bề mặt chỉ tiêu:
Hình 2.12: Sơ đồ thí nghiệm hỗn hợp tâm xoay-mặt
Hình 2.13: Chế tạo mẫu cho thí nghiệm tâm xoay-mặt
Xây dựng kế hoạch thí nghiệm bề mặt chỉ tiêu thể hiện trên Hình 2.12:
Tác giả thực hiện 9 điểm thí nghiệm với 12 lần lặp, tổng số mẫu thí nghiệm hỗn hợp tâm xoay mặt là 9x12=108 mẫu (Hình 2.13). Sau khi chế tạo, bảo dưỡng theo yêu cầu và đủ 28 ngày tuổi, sau đó thí nghiệm nén theo tiêu chuẩn ASTM C39 [30].
(MPa)
2.6. Phân tích kết quả thí nghiệm Phương trình hồi quy không mã hóa:
Thông tin mô hình hồi quy và phân tích phương sai cho thấy tất cả các hệ số của mô hình hồi quy bậc hai đầy đủ đều có ý nghĩa thống kê và dạng mô hình rất khớp với dữ liệu thí nghiệm.
- 10 -
Hình 2.15: Đồ thị đường mức và đồ thị bề mặt cho hàm hồi quy
Bảng 2.15: Thành phần cấp phối của GPC cấp 30, 40, 50 MPa
Cốt liệu lớn (kg) (Đường kính mm)
2,36-4,75 4,75-9,50 9,50-19,0 19,0-25,0
2.7. Xác định thành phần cấp phối cho bê tông geopolymer tro bay Xây dựng bảng thành phần cấp phối cho bê tông geopolymer tro bay có các , ta xác định theo giá trị cường độ đặc trưng mong muốn theo tiêu chuẩn ACI 318-11 [17] để được giá trị hai cường độ yêu cầu biến X1 và X2 từ phương trình hồi quy về cường độ nén nêu ở mục 2.6. Từ đó xác định được thành phần của ba hỗn hợp bê tông geopolymer như sau:
G_40 375,84 64,68 420,42 743,82 65,68 554,0 G_50 390,35 64,68 420,42 743,82 65,68 554,0
125,83 2,5 0,4687
115,46 2,5 0,4141
Cốt liệu nhỏ (kg) Dung dịch NaOH (kg) Dung dịch Na2SiO3 (kg) Tỷ lệ Na2SiO3/NaOH Tỷ lệ AAS/FA Các mẫu được bảo dưỡng trong lò sấy ở 60oC trong 24 giờ
Thành phần của hỗn hợp GPC G_30 372,52 Tro bay (kg) 64,68 420,42 743,82 65,68 554,0 51,28(12 M) 50,33(14 M) 46,18(16 M) 128,20 2,5 0,4818
2.8. Thí nghiệm kiểm tra cường độ các hỗn hợp GPC thiết kế Tiến hành đúc mỗi cấp phối 30 mẫu trụ 15x30 cm để kiểm tra cường độ nén:
Hình 2.17: Các mẫu thử kiểm tra cường độ của các cấp phối GPC
Hình 2.18: Kết quả kiểm tra cường độ của các hỗn hợp GPC đã thiết kế
Hình 2.19: So sánh giá thành của 1m3 GPC với OPC
- 11 -
Kết quả đúc mẫu thử cường độ cho thấy độ tin cậy cao với kết quả thiết kế. Trong điều kiện Việt Nam, giá thành GPC cao hơn OPC khoảng 10-20%.
Chương 3: XÁC ĐỊNH MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ HỌC CHỦ YẾU VÀ ĐỘ BỀN CỦA BÊ TÔNG GEOPOLYMER TRO BAY
3.1. Mục đích nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu là đối với các cấp phối GPC đã thiết kế ở Chương 2, cần phải xác định các tính chất cơ học chủ yếu cũng như độ bền để xét xem nó có đáp ứng được các yêu cầu của một kết cấu chịu lực hay không? 3.2. Kế hoạch thí nghiệm
Bảng 3.1: Số lượng mẫu thí nghiệm các tính chất cơ học Nội dung thí nghiệm
3
6
4
6
Xác định quan hệ ứng suất - biến dạng khi nén Xác định ứng xử dính bám với cốt thép thường
5 Xác định tính thấm nước
6
stt 1 Xác định mô đun đàn hồi 2 Xác định cường độ kéo uốn Số lượng mẫu/1 cấp phối GPC 30 18
3.3. Mô đun đàn hồi và cường độ kéo uốn
Mô đun đàn hồi đặc trưng của bê tông Geopolymer tro bay có giá trị bé hơn so với mô đun đàn hồi tính toán cho bê tông xi măng có cùng cường độ. Cụ thể, thấp hơn 2-14% so với tính toán theo tiêu chuẩn ACI 363-11, và thấp hơn 10-30% so với tính toán theo tiêu chuẩn AASHTO-2007. Tuy nhiên, giá trị mô đun đàn hồi của GPC thu được lại cao hơn so với mô đun đàn hồi của GPC chế tạo ở Australia theo kết quả của Hardjito [51].
- 12-
Hình 3.3.1: Các mẫu xác định mô đun đàn hồi và cường độ kéo uốn
Hình 3.4: Quan hệ giữa mô đun đàn hồi và cường độ nén của GPC Hình 3.5: Quan hệ giữa cường độ kéo uốn và cường độ nén của GPC
Cường độ kéo uốn đặc trưng của GPC lớn hơn so với cường độ kéo uốn tính toán cho bê tông xi măng có cùng cường độ nén theo tiêu chuẩn ACI 318-11 là từ 1,07-1,27 lần. 3.4. Thí nghiệm xác định ứng xử dính bám với cốt thép
Hình 3.9: Mẫu thí nghiệm dính bám sau khi đúc
Hình 3.15: So sánh cường độ dính bám trung bình của GPC thí nghiệm với 𝜏𝑚𝑎𝑥 theo MC-90
Ứng xử dính bám của bê tông với cốt thép thường được xác định dựa theo mẫu và phương pháp được giới thiệu trong Tiêu chuẩn EN10080:1995 [91].
- 13 -
Cường độ bê tông geopolymer càng cao thì cường độ dính bám tương ứng cũng càng cao. Cường độ dính bám trung bình của GPC với cốt thép có giá trị cao hơn so với tính toán theo công thức của CEB-FIB dành cho OPC.
Hình 3.18: Quan hệ ứng suất - biến dạng khi nén của các mẫu G_30
Hình 3.21: So sánh các mô hình quan hệ US-BD khi nén của các mẫu G_30
Hình 3.19: Quan hệ ứng suất - biến dạng khi nén của các mẫu G_40
Hình 3.22: So sánh các mô hình quan hệ US-BD khi nén của các mẫu G_40
Hình 3.20: Quan hệ ứng suất - biến dạng khi nén của các mẫu G_50
Hình 3.23: So sánh các mô hình quan hệ US-BD khi nén của các mẫu G_50
3.5. Quan hệ ứng suất - biến dạng khi nén của GPC
- 14 -
Xác định quan hệ ứng suất - biến dạng của bê tông geopolymer tro bay được thực hiện nén đúng tâm trực tiếp trên mẫu trụ kích thước150x300 mm. Kết quả thể hiện trên các Hình 3.18, Hình 3.19, Hình 3.20.
Tác giả so sánh kết quả thí nghiệm với một số lý thuyết của các tác giả mô hình quan hệ ứng suất - biến dạng khi nén của bê tông thể hiện trên Hình 3.21, Hình 3.22, Hình 3.23.
Kết quả cho thấy, quan hệ ứng suất - biến dạng khi nén của bê tông geopolymer có thể được mô tả bằng phương trình của Sargin [85] như sau:
Trong đó: D là tham số ảnh hưởng chính đến độ dốc của nhánh giảm tải, được tác giả điều chỉnh lại như sau cho phù hợp với kết quả thí nghiệm:
3.6. Thí nghiệm xác định tính thấm nước của GPC
Hình 3.25: Sơ đồ thiết bị máy thử độ chống thấm nước
Hình 3.27: Kết quả thấm nước của mẫu GPC ở mức áp lực B12
Phương pháp thí nghiệm mức chống thấm theo áp lực nước tối đa để được mức chống thấm theo TCVN 3116 (1993) [1].
Mức độ chống thấm tông loại bê của 3 G_30, G_40, G_50 đều chịu được cấp áp lực là B12 Atm, cấp áp lực cao nhất trong TCVN 3116:1993. Nước mới chỉ thấm qua 60-80 mm trên các viên mẫu.
Chương 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ỨNG XỬ UỐN CỦA DẦM GEOPOLYMER CỐT THÉP
4.1. Đặt vấn đề
Hiện nay, trên thế giới đã có một số nghiên cứu về ứng xử uốn của dầm GPC cốt thép [22, 35, 57]. Tuy nhiên, các nghiên cứu mới chỉ dừng ở mức đánh giá khả năng chịu lực của dầm GPC cốt thép. Nội dung chương này
- 15 -
nghiên cứu ứng xử chịu uốn của dầm bê tông Geopolymer cốt thép, xây dựng mô hình cơ học của vật liệu GPC khi tính toán chịu uốn dầm RGPC ở trạng thái giới hạn cường độ.
4.2. Chuẩn bị mẫu dầm và tiến hành thí nghiệm
Bê tông dùng cho việc chế tạo mẫu thử dầm GPC cốt thép là bê tông có thành phần cấp phối tương tự G_40 đã thiết kế ở Chương 2, các tính chất cơ học đã được xác định trong các thí nghiệm ở Chương 3.
Hình 4.2: Sơ đồ cấu tạo của dầm thí nghiệm
Các dầm thí nghiệm phải được thiết kế để phá hoại uốn khi đạt trạng thái giới hạn cực hạn. Lựa chọn mô hình thí nghiệm uốn với hai lực tập trung đối xứng (uốn bốn điểm).
Hình 4.3: Quá trình sản xuất 9 dầm thí nghiệm Các dầm thí nghiệm được đúc trong các khuôn thép, đầm chặt bằng đầm dùi. Sau đó được dưỡng hộ trong tủ sấy ở nhiệt độ 60oC trong 24 giờ rồi tháo khuôn và lưu ở phòng thí nghiệm cho đủ 28 ngày rồi đem thử nghiệm. Bố trí thiết bị thí nghiệm như Hình 4.4 và Hình 4.5.
Hình 4.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm
Hình 4.5: Gắn các thiết bị thí nghiệm
Cốt thép dọc chủ chịu kéo: loại CB-400v có gờ fy=400 MPa. Cốt thép đai D6 và cốt thép dọc chịu nén D8 trơn loại CB-300v, fy=300 MPa.
- 16 -
Hình 4.6: Quan hệ tải trọng - độ võng của các dầm thí nghiệm
Hình 4.8: Quan hệ momen - độ cong tại mặt cắt giữa nhịp của các dầm
Hình 4.9: Biến dạng cốt thép chịu kéo và mặt trên bê tông chịu nén dầm D_14
Hình 4.10: Biến dạng cốt thép chịu kéo và mặt trên bê tông chịu nén dầm D_16
Hình 4.11: Biến dạng cốt thép chịu kéo và mặt trên bê tông chịu nén dầm D_18
Hình 4.12: Dầm bị phá hoại do vỡ bê tông vùng nén
4.3. Kết quả thí nghiệm
Nhận xét kết quả thí nghiệm:
• Cả ba nhóm dầm với hàm lượng cốt thép chịu kéo khác nhau đều thể hiện rõ ba giai đoạn chịu lực tương đối giống nhau.
• Các biểu đồ là tuyến tính trước khi xuất hiện vết nứt đầu tiên. • Ở giai đoạn phát triển vết nứt, các biểu đồ vẫn thể hiện tính tuyến tính. Độ dốc của biểu đồ giảm do hiệu ứng giảm cứng do nứt gây ra.
- 17 -
• Điểm chảy trên biểu đồ thực nghiệm cũng thể hiện rõ ràng. • Ở giai đoạn phá hoại, tải trọng (mô men) không tăng quá nhiều mà độ võng (độ cong, biến dạng) lại tăng nhanh cho tới khi phá hoại. • Hàm lượng cốt thép không ảnh hưởng đến tải trọng gây nứt, nhưng tải trọng chảy dẻo và cực hạn khác nhau nhiều.
4.4. Mô hình hóa dầm bằng phần mềm ABAQUS
Hình 4.18: Mô hình phần tử sử dụng mô hình hóa dầm
Hình 4.19: Chia lưới phần tử trong ABAQUS
Một mô hình ba chiều được thiết lập để mô phỏng ứng xử uốn của dầm bê tông geopolymer cốt thép. Trong đó, Mô hình đàn hồi dẻo được sử dụng để mô phỏng tính chất vật liệu của cốt thép; Mô hình phá hoại dẻo (Concrete Damaged Plasticity - CDP) được sử dụng để mô tả tính chất vật liệu của bê tông geopolymer. Các thông số vật liệu GPC được lấy từ kết quả Chương 2, 3. Phần vật liệu bê tông được chia thành các phần tử khối ba chiều 8 nút tuyến tính C3D8R và các thanh thép được chia thành các phần tử hai chiều kéo nén dạng thanh T3D2. Sau khi chia phần tử, tiến hành gán tải trọng tại vị trí lực tập trung đối xứng và điều kiện biên tại hai vị trí gối, tiến hành phân tích kết quả của mô hình.
4.5. Phân tích ứng xử uốn của dầm bê tông geopolymer tro bay
4.5.1. Giai đoạn I - Giai đoạn bê tông chưa nứt
Kết quả so sánh giá trị mô men gây nứt thể hiện trên Hình 4.22. Nhận xét:
• Giá trị momen gây nứt thực nghiệm gần với kết quả tính toán bằng ABAQUS với tỷ lệ 0,85 đến 1,05 lần. • Giá trị thực nghiệm cao hơn nhiều so với tính toán theo lý thuyết đàn hồi với tỷ lệ 1,2-1,3 lần. • Không có sự khác biệt quá lớn về giá trị mô men gây nứt tiết diện đối với hàm lượng cốt thép của các nhóm dầm khác nhau.
Hình 4.24: Biểu đồ so sánh giá trị momen chảy dẻo giữa thực nghiệm và tính toán
- 18 -
Hình 4.22: Biểu đồ so sánh giá trị momen gây nứt giữa thực nghiệm và tính toán 4.5.2. Giai đoạn II - bê tông vùng kéo đã nứt, bê tông vùng nén làm việc trong giới hạn đàn hồi
So sánh giá trị mô men gây chảy dẻo cốt thép trên Hình 4.24. Nhận xét:
• Không có sự chênh lệch lớn về giá trị giữa thực nghiệm và tính toán. • Momen chảy dẻo từ thí nghiệm lớn hơn giá trị tính toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn với tỷ lệ 1,00-1,11 lần. • Khi so sánh với tính toán theo lý thuyết đàn hồi thì mô men chảy dẻo thực nghiệm cao hơn từ 1,10-1,20 lần.
Hình 4.26: Quan hệ ứng suất - biến dạng
Hình 4.27: Quan hệ giữa biến dạng và cường độ nén của GPC
theo mô hình Hognestad [54] Nếu tải trọng tiếp tục tăng cho đến khi ứng suất trong bê tông thì sự phân bố ứng suất trong bê tông có dạng đường cong. Dầm bị phá hoại khi bê tông vùng nén bị ép vỡ hoặc cốt thép vùng kéo bị kéo đứt. GPC là loại vật liệu mới, nên giá trị biến dạng lớn nhất dùng để tính toán ecu cần thiết phải được xác định. Theo Eivind Hognestad [54], giá trị biến dạng lớn nhất ecu theo mô hình quan hệ ứng suất - biến dạng được lấy tương ứng với biến
4.5.3. Giai đoạn III - gần phá hoại, dầm ở TTGH Cường độ
- 19 -
Hỗn hợp GPC
G_30
G_40
G_50
2,74
2,56
2,45
4,00
3,60
3,20
dạng tại giá trị ứng suất fcu =0,85 fc’ ở nhánh giảm tải. Dựa trên quan hệ ứng suất - biến dạng khi nén của GPC đã được trình bày trong mục 3.5, ta xác định giá trị biến dạng như Hình 4.27. Từ đó, đề xuất giá trị ecu như sau: Bảng 4.12: Đề xuất giá trị biến dạng nén lớn nhất của GPC dùng tính toán
Bảng 4.14: Tính toán giá trị hệ số khối ứng suất chữ nhật
G_30 G_40 G_50
Hệ số
0,92
0,91
0,93
0,82
0,79
0,74
Hình 4.28: Mô hình khối ứng suất cho dầm mặt cắt chữ nhật [55]
Trên cơ sở đó, tác giả xác định hệ số khối ứng suất chữ nhật tương đương cho bê tông vùng nén của dầm ở TTGH cường độ như sau:
(4.22)
Mô men kháng uốn của mặt cắt dầm được tính theo công thức:
Bảng 4.17: Giá trị các hệ số khối ứng suất sử dụng tính toán
Hế số GPC AASHTO
0,91 0,79
0,85 0,76
a1 b1
Các dầm thí nghiệm trong luận án, sử dụng bê tông geopolymer G_40, tác giả tính toán sức kháng uốn thông qua hệ số khối ứng suất chữ nhật đề suất, hệ số khối tính theo quy định trong tiêu chuẩn AASHTO-2007 và tính toán theo phần mềm ABAQUS để so sánh với kết quả thí nghiệm như sau:
Kết quả tính toán và so sánh được thể hiện trên Hình 4.31 như sau:
Hình 4.31: Biểu đồ so sánh giá trị momen cực hạn giữa thực nghiệm, tính toán và đề xuất.
Giá trị momen cực hạn thực nghiệm cao hơn tính toán theo phương pháp phần tử hữu hạn 1,09-1,16 lần và cao hơn nhiều giá trị tính toán theo AASHTO 1,19-1,29 lần. Tỷ lệ này đảm bảo tính an toàn cao. Giá trị momen uốn đề xuất có giá trị tương tự như tính toán theo phương pháp PTHH, và lớn hơn tính toán theo AASHTO khoảng 8,2-9,9%. Giá trị này phù hợp hơn tiêu chuẩn AASHTO đối với việc tính toán dầm bê tông geopolymer cốt thép.
- 20 -
4.5.4. Độ võng dầm theo các giai đoạn chịu lực
Hình 4.33: So sánh quan hệ tải trọng - độ võng của dầm D_14 thí nghiệm và tính toán
Hình 4.34: So sánh quan hệ tải trọng - độ võng của dầm D_16 thí nghiệm và tính toán
Kết quả cho thấy việc phân tích theo mô hình phần tử hữu hạn ABAQUS là rất gần với kết quả thí nghiệm. Các đường quan hệ tải trọng - độ võng tính theo mô hình mặt cắt theo AASHTO cho giá trị tương đối an toàn so với kết quả của ABAQUS và thí nghiệm. Giá trị tải trọng phá hoại ở TTGH cường độ theo đề xuất là phù hợp với kết quả thí nghiệm và ABAQUS.
Hình 4.35: So sánh quan hệ tải trọng - độ võng của dầm D_18 thí nghiệm và tính toán
- 21-
4.5.5. Dạng phá hoại trên dầm
Vùng xuất hiện vết nứt tương ứng với vùng có ứng suất kéo lớn như lý thuyết tính toán và mô phỏng bằng phần tử hữu hạn; Mức độ hình thành và phát triển của các vết nứt đối với các nhóm dầm thí nghiệm phù hợp với hàm lượng cốt thép chịu kéo đã thiết kế; Cách phân bố vết nứt ở cả ba nhóm dầm đều khá giống nhau. Khoảng cách giữa các vết nứt tương đối đều; Về các loại vết nứt : có thể thấy rằng ở nhóm dầm D_14 xuất hiện thêm các vết nứt xiên còn ở dầm D_16 và D_18 ít các vết nứt xiên hơn.
Hình 4.37, 38, 39: Dạng phá hoại và hình thành vết nứt của nhóm dầm D_16, D_17, D_18
4.6. Nguyên tắc tính toán thiết kế chịu uốn dầm cầu bê tông geopolymer cốt thép sử dụng hỗn hợp bê tông G_40 1) Triết lý thiết kế được lấy theo các TTGH theo tiêu chuẩn 22TCN272-05. 2) Chấp nhận các giả thiết tính toán giống như tiêu chuẩn 22TCN-272-05. 3) Các thông số ở TTGH cường độ được lấy theo các giá trị đề xuất đã nêu ′ = 40,46 MPa, ɛ cu = 3,6 ‰, tham số khối ứng suất chữ ở trên bao gồm fc nhật 𝛼1 = 0,91 và b1 = 0,79. Các quy định về chiều dài phát triển lực, khoảng cách trống giữa các thanh cốt thép được lấy giống tiêu chuẩn. Khoảng cách trống giữa các cốt thép và cự ly. 4) Các thông số ở TTGH sử dụng được lấy theo các giá trị đề xuất ở trên là , tỷ số mô đun đàn hồi .
4.7. Phân tích ứng xử uốn của dầm cầu bê tông geopolymer cốt thép ở TTGH cường độ Lựa chọn hỗn hợp bê tông geopolymer G_40 ở trên để thiết kế dầm cầu mặt cắt chữ T có chiều dài L=12m, bê tông cốt thép thường, và tiến hành phân tích tính toán theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 [2]. Kết quả được so sánh với dầm cầu mặt cắt chữ T thiết kế với bê tông xi măng cấp 40.
- 22 -
Giá trị tính toán của OPC cấp 40 40 3,98 31,975 3 (‰) 0,85 0,76
Giá trị tính toán G_40 theo thí nghiệm 40,46 (MPa) 5,02 (MPa) 26,379 (GPa) 3,6 (‰) 0,91 0,79
Ký hiệu ′ 𝑓𝑐 ′ 𝑓𝑟 ′ 𝐸𝑐 e𝑐𝑢 a1 b1 Kích thước kết cấu nhịp như sau:
Bảng 4.20: Các giá trị tính toán của G_40 dùng cho thiết kế dầm cầu
Hình 4.42: Mặt cắt ngang cầu
Kích thước (mm)
Hg B B hf d bw m a b
= = = = = = = = =
950 1800 1750 175 150 170 340 200 85
Lựa chọn mặt cắt ngang dầm chủ như sau:
Hình 4.43: Mặt cắt ngang tại giữa nhịp dầm cầu chữ T-12m
Nội dung
Ký hiệu
Mô men uốn tính toán (KN.m) Sức kháng uốn (KN.m)
Dầm T12_G40 1404 2160
Dầm T12_OPC 1404 2155
Mu Mn
Lựa chọn cốt thép dọc chủ gồm 12 thanh 29 bố trí ở bầu dầm. Kết quả kiểm toán dầm về chịu lực và độ võng thể hiện trong Bảng 4.23: Bảng 4.23: Kết quả kiểm toán dầm cầu T12 m
Tỷ lệ
- 23 -
1,54 (Đạt) 1,53 (Đạt)
Mn/Mu
11,88
11,53
Kiểm tra độ võng dầm Độ võng do xe tải thiết kế: ∆0 = (1+IM)*(∆P1+∆P2+∆P3) (mm) Độ võng của dầm do tải trọng làn ∆4 (mm) 3,31 Độ võng của dầm do hoạt tải ∆h = 0,25*∆0+∆4 (mm) 6,28 ∆ = max(∆0, ∆h) (mm) 11,88 Độ võng tức thời của dầm Độ võng cho phép
(L/800) (mm) 14
3,21 6,10 11,53 14
Kết quả so sánh với dầm cầu bê tông cốt thép thường thì sức kháng của dầm cầu geopolymer vẫn được đảm bảo. Khả năng chịu uốn và chịu cắt tăng không đáng kể. Dầm cầu T-12m bê tông geopolymer tro bay được thiết kế theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 hoàn toàn có thể đảm bảo khả năng chịu lực và độ võng giống như dầm cầu bê tông xi măng.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP
Với những nội dung nghiên cứu đã được đề cập trong Luận án này, một số kết luận và kiến nghị sau được rút ra từ kết quả nghiên cứu: 1. Kết luận 1.1. Đề tài đã đưa ra một giải pháp kỹ thuật mới là chế tạo thành công bê tông geopolymer từ tro bay nhiệt điện và các chất kích hoạt. Sản phẩm tạo ra sẽ góp phần đa dạng hóa các lựa chọn về bê tông trong xây dựng, giảm thiểu các chất thải công nghiệp, góp phần bảo vệ môi trường. 1.2. Về thành phần: đã thiết kế thành phần được ba hỗn hợp GPC có cường độ tương ứng đạt cấp 30, 40 và 50 MPa bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm.
1.3. Về tính năng: Mô đun đàn hồi của GPC được đánh giá là thấp hơn so với tính toán theo các tiêu chuẩn hiện hành giành cho bê tông xi măng từ 10%-30%, nhưng cường độ kéo uốn lại cao hơn từ 7%-27%. Cường độ dính bám với cốt thép có giá trị cao hơn khi tính toán theo công thức theo tiêu chuẩn MC-90 dành cho bê tông xi măng. Khả năng chống thấm nước đạt mức B12, mức cao nhất theo TCVN 3116-1993.
1.4. Về mô hình vật liệu bê tông geopolymer tro bay trong phân tích tính toán kết cấu dầm GPC cốt thép: Quan hệ ứng suất biến dạng khi nén của GPC được xác định là tuân theo quy luật của Sargin với tham số ảnh hưởng đến độ dốc của nhánh giảm tải trong phương trình D được tác giả điều chỉnh cho phù hợp.
- 24 -
1.5. Biến dạng tương ứng với ứng suất cực đại của GPC nằm trong khoảng . Biến dạng lớn nhất khi nén của GPC có thể được xác
định theo phương trình . Giá trị biến dạng lớn
nhất sử dụng để tính toán của GPC lớn hơn giá trị dùng để tính toán cho bê tông xi măng là 3‰ chứng tỏ bê tông geopolymer tro bay có tính dẻo lớn hơn bê tông xi măng cùng cường độ.
1.6. Nghiên cứu từ thực nghiệm sự làm việc của các dầm bê tông geopolymer cốt thép sử dụng hỗn hợp G_40 có cường độ 40,46 MPa. Kết quả cho thấy các dầm RGPC làm việc theo 3 giai đoạn chịu lực giống như dầm bê tông cốt thép thông thường và tương tự như các giai đoạn làm việc của dầm mô phỏng bằng phần mềm ABAQUS. Việc tính toán các giai đoạn làm việc của dầm RGPC theo tiêu chuẩn AASHTO dành cho bê tông xi măng được cho là vẫn phù hợp nếu thiên về an toàn. Tính toán các dầm RGPC ở trạng thái giới hạn cường độ theo mô hình vật liệu đề xuất của tác giả có thể sẽ phù hợp hơn với khả năng chịu lực thực tế của dầm.
1.7. Phương pháp tính toán thiết kế dầm cầu RGPC sử dụng hỗn hợp bê tông G_40: Dựa trên triết lý thiết kế và chấp nhận các giả thiết tính toán của tiêu chuẩn 22TCN-272-05 và sử dụng hệ số khối ứng suất chữ nhật đề xuất cho tính toán mặt cắt dầm là và .
1.8. Ví dụ tính toán cho dầm cầu T12m bê tông geopolymer tro bay chịu uốn cho thấy: dầm đảm bảo khả năng chịu lực theo trạng thái giới hạn cường độ và độ võng đảm bảo nằm trong giới hạn cho phép ở trạng thái giới hạn sử dụng. 2. Hướng nghiên cứu tiếp theo
- Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia đến tính công tác của hỗn hợp bê tông và cường độ của bê tông geopolymer tro bay.
- Nghiên cứu tìm loại phụ gia có thể tăng nhanh quá trình đóng rắn bê tông geopolymer tro bay mà không cần phải bảo dưỡng nhiệt.
- Ứng xử uốn của dầm bê tông geopolymer cốt thép dưới tác dụng của tải trọng động, ứng xử cắt của dầm bê tông geopolymer cốt thép.
- Ứng xử dài hạn của bê tông geopolymer tro bay:
• Quan hệ ứng suất - biến dạng dài hạn; • Đặc tính dính bám khi tải trọng tác dụng dài hạn…
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ
[1]. Trần Việt Hưng, Đào Văn Đông, Nguyễn Ngọc Long (2015), “Phân tích một số yếu tố ảnh hưởng đến tính chất cơ học của vữa Geopolymer tro bay”, Tạp chí Giao thông Vận tải, số đặc biệt, trang 91-94 (10/2015).
of Asian Concrete
[2]. Tran Viet Hung, Dao Van Dong and Nguyen Ngoc Long (2016), "Mix design for low calcium of fly ash base Geopolymer concrete", The 7th Federation International Conference “SUSTAINABLE CONCRETE FOR NOW AND THE FUTURE”, Hanoi, Vietnam.
[3]. Trần Việt Hưng, Đào Văn Đông, Nguyễn Ngọc Long (2017), “Nghiên cứu các tính chất cơ học của bê tông Geopolymer tro bay”, Tạp chí Giao thông Vận tải, Số 1/2017.
[4]. Hung Tran Viet, Dong Dao Van, Long Nguyen Ngoc and Hien Ta Duy (2017), “Study on the Mechanical Properties of the Fly Ash Geopolymer Concrete”, International Journal of Civil Engineering & Technology (IJCIET), Scopus Indexed, Volume 08, Issue 3, pp.950– 957.
[5]. Trần Việt Hưng, Phạm Duy Hữu, Đào Văn Đông, Nguyễn Ngọc Long (2017), “Mô hình ứng suất biến dạng khi nén của bê tông Geopolymer tro bay”, Tạp chí Giao thông Vận tải, Số 5/2017.
[6]. Trần Việt Hưng, Đào Văn Đông, Nguyễn Ngọc Long (2017), “Nghiên cứu khả năng dính bám với cốt thép của bê tông geopolymer tro bay”, Tạp chí Giao thông Vận tải, Số 6/2017.
[7]. Trần Việt Hưng, Đào Văn Đông, Nguyễn Ngọc Long (2017), “Nghiên cứu ứng xử uốn của dầm bê tông Geopolymer tro bay cốt thép”, Tạp chí Giao thông Vận tải, Số 8/2017.
