BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI
Vũ Thành Quang
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG DO CO NGÓT VÀ TỪ BIẾN ĐẾN MẤT MÁT
ỨNG SUẤT TRƯỚC CỦA DẦM CẦU BÊ TÔNG GEOPOLYMER ỨNG
SUẤT TRƯỚC CHẾ TẠO TẠI VIỆT NAM
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông - Xây dựng Cầu hầm
Mã số: 62580205-1
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN
Hà Nội – Năm 2024
Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Xây dựng Hà Nội
Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS. Nguyễn Bình Hà
Người hướng dẫn khoa học 2: TS. Nguyễn Quốc Bảo
Phản biện 1: GS. TSKH. Nguyễn Đông Anh
Phản biện 2: PGS. TS. Hoàng Hà
Phản biện 3: TS. Phùng Bá Thắng
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp trường họp tại Trường
Đại học Xây dựng Hà Nội
Vào hồi: ……. giờ … ngày … tháng … năm 2024
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện Quốc Gia và thư viện Trường Đại học Xây
dựng Hà Nội
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Tại Hội nghị thượng đỉnh về biến đổi khí hậu của Liên Hợp Quốc năm 2021
(COP 26), Chính phủ Việt Nam cam kết đạt mức phát thải ròng bằng không vào
năm 2050.
Hiện nay tại Việt Nam, cứ mỗi tấn xi măng phát thải ra 667,57kg CO2, trong
khi sản lượng xi măng m 2022 của Việt Nam 99,7 triệu tấn. Do đó, việc
giảm lượng xi măng trong quá trình xây dựng tại nước ta sẽ đóng góp tích cực
cho cam kết của Chính phủ.
Bê tông Geopolymer (GPC) là bê tông không sử dụng chất kết dính xi măng
và tận dụng được nguồn phế thải của quá trình sản xuất công nghiệp như tro bay
của nhà máy nhiệt điện; xỉ cao của nhà máy luyện gang, thép… Do đó, trên
thế giới GPC được biết đến như một vật liệu xanh, thân thiện với môi trường
nhiều đặc tính kỹ thuật tốt như hạn chế ăn mòn hóa học, bền trong môi
trường xâm thực, phát triển cường độ ngắn ngày nhanh, khả năng chịu nhiệt tốt,
không sinh nhiệt trong quá trình đổ bê tông...
Tại Việt Nam, khối lượng tông xi măng (OPC) sử dụng trong các công
trình cầu hiện nayrất lớn, kết cấu dầm chủ yếu là OPC, kết cấu trụ thì gần như
hoàn toàn OPC. Các kết cấu nhịp cầu đa số dầm OPC ng suất trước (UST),
do đó cần nghiên cứu áp dụng GPC UST vào trong công trình cầu sẽ góp phần
giảm phát thải CO2.
Khi thiết kế kết cấu BT UST thì việc xác định được mất mát ứng suất trước
(MMUST) do ma sát, co ngắn đàn hồi, tụt neo, chùng dão, co ngót và từ biến là
bắt buộc phải thực hiện, trong đó xác định được mất mát theo thời gian của co
ngót và từ biến là rất quan trọng và khó khăn.
Các nghiên cứu về kết cấu GPC UST hầu như không thấy công bố. Các nghiên
cứu về biến dạng dài hạn do co ngót từ biến của GPC trên thế giới đến nay
vẫn còn ít, kết quả rất phân tán, trước đây cho kết quả nhỏ hơn của OPC nhưng
gần đây một số nghiên cứu lại cho kết quả ngược lại giá trị của GPC lại lớn
hơn.
Với những lý do nêu trên, việc tiến hành: “Nghiên cứu ảnh hưởng do co ngót
từ biến đến mất mát ứng suất trước của dầm cầu tông Geopolymer ứng
suất trước chế tạo tại Việt Nam” là rất cần thiết.
2. Mục đích của đề tài
Nghiên cứu về MMUST do co ngót, từ biến của dầm cầu GPC UST, trong đó
GPC sử dụng vật liệu ở Việt Nam.
3. Mục tiêu của đề tài
(1) Tổng quan về nghiên cứu và ứng dụng GPC trên thế giới và ở Việt Nam.
(2) Nghiên cứu đề xuất đường quan hệ ứng suất - biến dạng khi nén của GPC
sử dụng vật liệu tại Việt Nam.
2
(3) Nghiên cứu thực nghiệm về co ngót, từ biến của GPC, đo đạc MMUST
trong cáp UST do co ngót, từ biến theo thời gian của dầm GPC UST.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Quan hệ ứng suất biến dạng khi nén; MMUST do co
ngót và từ biến của dầm cầu GPC UST.
Phạm vi nghiên cứu: GPC được chế tạo từ các vật liệu của Việt Nam và GPC
UST được áp dụng cho công trình cầu.
5. Phương pháp nghiên cứu
(1) Phương pháp nghiên cứu tài liệu: sdụng để nghiên cứu tổng quan tài liệu
nhằm kế thừa, tổng hợp, phân tích các nghiên cứu, ứng dụng GPC trong và ngoài
nước.
(2) Phương pháp lý thuyết: sử dụng các lý thuyết về tông; mô hình co ngót
và từ biến; mất mát ứng suất trước do co ngót và từ biến trong dầm UST.
(3) Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: để xác định đường quan hệ ứng
suất biến dạng, co ngót, từ biến, mất mát ứng suất trước do co ngót, từ biến theo
thời gian.
(4) Phương pháp xử lý thông tin: các thông tin định tính và định lượng được
xử nhằm tìm ra các quy luật các mối quan hệ phục vụ phân tích, so sánh
kết quả nghiên cứu.
6. Đóng góp mới của luận án
1. Đã xác định được mô đun đàn hồi, cường độ chịu nén, quan hệ ứng suất -
biến dạng, biến dạng dài hạn do co ngót và từ biến trong 180 ngày và so sánh kết
quả với mô hình co ngót từ biến của của OPC theo tiêu chuẩn AASHTO
LRFD 2017 cho GPC chế tạo tại Trường Đại học Xây dựng Hà Nội.
2. Kết quả thực nghiệm đo đạc MMUST do co ngót từ biến (bỏ qua mất
mát do chùng dão) trong thời gian 6 tháng trên mô hình dầm GPC UST tiết diện
chữ T dài 10,4m.
3. Luận án đã sử dụng các hệ số co ngót từ biến, cường độ, mất t ứng
suất do co ngót từ biến để tính toán dầm cầu liên hợp I33m bằng GPC, các
kết quả tính toán được so sánh với dầm tương tự sử dụng OPC cho thấy rằng sự
làm việc của dầm GPC UST tương tự như dầm OPC UST.
7. Ý nghĩa khoa học của đề tài.
- Xác định được mô đun đàn hồi, cường độ chịu nén, quan hệ ứng suất biến
dạng của vật liệu GPC sử dụng vật liệu tại Việt Nam;
- Các số liệu thực nghiệm về co ngót, từ biến của GPC, xác định đường cong
thực nghiệm co ngót từ biến, so sánh với mô hình co ngót, từ biến của OPC theo
tiêu chuẩn AASHTO LRFD 2017, TCVN 11823-5:2017 sẽ giúp cho chúng ta
nhận thức chính xác và rõ ràng hơn về GPC.
- Kết quả đo đạc mất mát ứng suất trong cáp UST do co ngót, từ biến trên mô
hình dầm GPC UST tiết diện chữ T dài 10,4m được đo liên tục trong thời gian 6
3
tháng kể từ khi chế tạo dầm rất quý giá cho những người nghiên cứu và thiết
kế dầm GPC UST.
- Phân tích về MMUST do co ngót, từ biến trên hình cầu dầm giản đơn
sử dụng GPC và OPC.
8. Nội dung của luận án được trình bày theo bố cục như sau:
Ngoài phần mở đầu, phần kết luận, các mục lục, luận án sẽ được bố cục thành
5 chương với cấu trúc và nội dung như sau:
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về việc nghiên cứu ứng dụng GPC trên thế giới Việt
Nam
Chương 2: Cơ sở khoa học và phương pháp nghiên cứu
Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm xác định mô đun đàn hồi, cường độ chịu
nén, quan hệ ứng suất biến dạng, hệ số từ biến và co ngót của GPC
Chương 4: Thiết kế, đúc dầm thí nghiệm, theo dõi MMUS trong cáp UST do
co ngót và từ biến
Chương 5: Áp dụng GPC vào cầu dầm UST nhịp giản đơn 33m, so sánh
MMUST do co ngót và từ biến khi sử dụng GPC và OPC
Kết luận
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VIỆC NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GPC
TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM CẦU
1.1. Giới thiệu về GPC
Theo nhà khoa học người Pháp Joseph Davidovits, GPC loại tông không
sử dụng xi măng làm chất kết dính (CKD), sử dụng nguồn vật liệu giàu
khoáng Al2O3Si2O3 (alumino-silicat ) trong xcao và tro bay, được hoạt
hóa trong môi trường kiềm làm CKD.
1.1.1. Cấu trúc hình thành CKD geopolymer
khá nhiều nghiên cứu trên thế giới về chế động học phản ứng giải thích
quá trình đông kết và rắn chắc của CKD kiềm hoạt hóa. Theo Davidovits J.,
chế quá trình kiềm hoạt hóa bao gồm các phản ứng phân hủy nguyên liệu thành
dạng cấu trúc ổn định thấp phản ng nội tại. Trước tiên quá trình bẻ y
các liên kết cộng hóa trị Si-O-Si Al-O-Si khi pH của kiềm tăng lên. thế
những nhóm nguyên tố này được chuyển sang hệ keo. Sau đó xảy ra sự tích tụ
các sản phẩm bị phá hủy với phản ứng nội tại giữa chúng tạo cấu trúc ổn định
thấp, tiếp theo ở giai đoạn thứ 3 là quá trình hình thành cấu trúc đông đặc.
1.1.2. Những ưu, nhược điểm của GPC
Hiện nay GPC đã và đang được nghiên cứu rộng rãi do GPC có các tính chất
kỹ thuật cho các công trình xây dựng góp phần bảo vệ môi trường, với các ưu
nhược điểm chính sau.
Ưu điểm :
+ Về khả năng chịu lực, GPC sử dụng tro bay sớm đạt cường độ cao sau phản
ứng kiềm (đạt 60-70 MPa sau 24h).