Nghiên cứu tính chất cơ học của bê tông siêu cường độ gia cố cốt sợi thép dưới tác dụng của tải trọng va đập, nổ

Bài viết Nghiên cứu tính chất cơ học của bê tông siêu cường độ gia cố cốt sợi thép dưới tác dụng của tải trọng va đập, nổ nghiên cứu tính chất cơ học của vật liệu UHPFRCs dưới tác dụng của tải trọng tĩnh và tải trọng động sử dụng thiết bị I-SEFIM, làm tiền đề cho việc nghiên cứu, thiết kế kết cấu sử dụng vật liệu UHPFRCs chịu tải trọng cực đoan như va đập, nổ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu tính chất cơ học của bê tông siêu cường độ gia cố cốt sợi thép dưới tác dụng của tải trọng va đập, nổ Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA BÊ TÔNG SIÊU CƯỜNG ĐỘ GIA CỐ CỐT SỢI THÉP DƯỚI TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG VA ĐẬP, NỔ Ngô Trí Thường Trường Đại học Thủy lợi, email: trithuong@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG động sử dụng thiết bị I-SEFIM, làm tiền đề cho việc nghiên cứu, thiết kế kết cấu sử dụng Bê tông siêu cường độ gia cố cốt sợi thép vật liệu UHPFRCs chịu tải trọng cực đoan (Ultra - high - performance fiber - reinforced như va đập, nổ. concrete - UHPFRCs) là một loại vật liệu bê tông có cường độ chịu nén, cường độ chịu 2. CHƯƠNG TRÌNH THÍ NGHIỆM kéo, khả năng hấp thụ năng lượng cao [1]. Đặc biệt, UHPFRCs có khả năng tăng cường 2.1. Vật liệu và mẫu thí nghiệm độ sau vết nứt đầu tiên, “strain-hardening Thành phần cấp phối của bê tông siêu response”, khi bị phá hoại cũng như khi tốc cường độ (ultra - high - performance matrix - độ gia tải tăng [2]. Những tính năng đặc biệt UHPC) được thể hiện trong Bảng 1. Cốt sợi này giúp vật liệu UHPFRCs phù hợp để sử gia cố là loại cốt sợi thép trơn, đường kính dụng cho các công trình hạ tầng kỹ thuật, 0.2 mm, chiều dài 19 mm, và hàm lượng cốt công trình quân sự chịu tác động của tải trọng sợi là 3% thể tích. Quá trình trộn và chuẩn bị cực đoan như va đập, nổ. Ví dụ: Tường bê mẫu có thể tham khảo trong các tài liệu [4,5]. tông chống đạn trong các công trình quân sự. Đầu tiên, muội silic (silica fume) và cát Tuy nhiên, sự hiểu biết về tính chất cơ học của vật liệu, sự ứng xử (đường cong ứng suất quartz (silica sand) được trộn khô với nhau - biến dạng) của vật liệu UHPFRC, đặc biệt trong vòng khoảng 5 phút. Sau đó, xi măng là dưới tác dụng của tải trọng tốc độ cao vẫn (Cement - Type I) và bột khoáng (silica còn rất hạng chế, bởi tính chất phức tạp của powder) được cho vào trộn tiếp trong khoảng nó cũng như thiếu hệ thống thiết bị thí 5 phút (với tốc độ vòng quay của máy trộn nghiệm và một tiêu chuẩn thí nghiệm cho khác nhau). Khi hỗn hợp khô đã đồng đều, loại vật liệu này. nước và phụ gia siêu dẻo (superplazticsizer) Park et al. (2016) [2] xây dựng hệ thống được cho vào từ từ và trộn tiếp cho đến khi thiết bị thí nghiệm, dựa trên nguyên lý khung hỗn hợp đạt được độ dẻo cần thiết. Độ dẻo năng lượng biến dạng (strain energy frame của hỗn hợp được kiểm tra bằng thí nghiệm impact machine-SEFIM) của Tran & Kim độ chảy theo tiêu chuẩn ASTM C1437. Cuối (2012) [3], tại trường Đại học Sejong (Hàn cùng, cốt sợi thép được rải đều vào hỗn hợp Quốc) để khảo sát đường cong ứng suất biến bằng tay và tiếp tục trộn thêm khoảng 2 phút. dạng kéo trực tiếp của vật liệu UHPFRCs Hỗn hợp được cho vào khuôn chuẩn bị sẵn chịu tác dụng của tốc độ biến dạng cao (lên mà không cần phải đầm lèn. Mẫu và khuôn đến 160 s-1 ), gọi tắt là I-SEFIM. được chứa trong phòng thí nghiệm khoảng 48 Mục đích của nghiên cứu này là nghiên h trước khi tháo khuôn và bảo dưỡng trong cứu tính chất cơ học của vật liệu UHPFRCs téc nước nóng 90 ± 2C trong vòng 72 h để dưới tác dụng của tải trọng tĩnh và tải trọng đạt 100% cường độ. 103 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 Bảng 1. Thành phần cấp phối UHPC theo tỷ lệ khối lượng Phụ Xi Muội Cát Bột gia măng silic quartz khoáng Nước siêu (Loại I) dẻo 1.00 0.25 1.10 0.30 0.067 0.2 2.2. Thí nghiệm Thí nghiệm nén được vận hành bằng máy nén đa năng (universal test machine - UTM) với chế độ kiểm soát chuyển vị, như trong Hình 1. Mẫu nén là mẫu lập phương, kích Hình 3. Thí nghiệm kéo động (I-SEFIM) thước 50  50  50 mm3. 2.3. Kết quả thí nghiệm và nhận xét Kết quả thí nghiệm nén được thống kê trong các Bảng 2. Cường độ chịu nén của UHPFRCs tăng lên và độ chảy giảm xuống khi được gia cố cốt sợi thép. Sự tăng cường độ của vật liệu đến từ sự hạn chết phát triển vết nứt trong mẫu của cốt sợi. Bảng 2. Cường độ chịu nén Hình 1. Thí nghiệm nén và Tiêu chí UHPC UHPFRCs thí nghiệm độ chảy Cường độ nén(MPa) 189 206 Thí nghiệm kéo tĩnh trực tiếp cũng được Độ chảy (mm) 220 205 thực hiện trên máy UTM như cấu tạo trong Hình 2. Mẫu kéo trực tiếp là mẫu “dog bone”, Bảng 3. Cường độ chịu kéo dưới tác dụng mặt cắt ngang 50  25 mm2. Hai đầu mẫu của tốc độ tải trọng khác nhau được gia cố bằng các lưới thép để tránh mẫu Cường độ Khả năng bị phá hoại ngoài vùng đo chuyển vị (gauge Tốc độ Mẫu thí chịu kéo, biến dạng length = 100 mm trong nghiên cứu này). biến dạng ...