NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU POLYME-CLAY NANOCOMPOZIT ĐỂ CHẾ TẠO THANH CỐT NEO CHỐNG GIỮ CÔNG TRÌNH NGẦM

Neo là một loại kết cấu chống được sử dụng rộng rãi trong ngành khai thác mỏ và xây dựng nói chung trên thế giới và trong nước. Thực tế cho thấy, neo với vai trò kết cấu chống tạm và chống cố định trong xây dựng công trình ngầm có hiệu quả kỹ thuật và kinh tế cao. Neo được coi là kết cấu chống "đa năng", có thể sử dụng với mọi công trình ngầm có hình dạng, kích thước khác nhau, trong những điều kiện địa cơ học khối đá từ tốt đến xấu. Ngoài ra, thực...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU POLYME-CLAY NANOCOMPOZIT ĐỂ CHẾ TẠO THANH CỐT NEO CHỐNG GIỮ CÔNG TRÌNH NGẦM BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN MẠNH KHẢI NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU POLYME-CLAY NANOCOMPOZIT ĐỂ CHẾ TẠOTHANH CỐT NEO CHỐNG GIỮ CÔNG TRÌNH NGẦM Chuyên ngành : Xây dựng công trình ngầm và mỏ Mã số : 62.58.50.01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2012Công trình được hoàn thành tại Bộ môn Xây dựng công trình Ngầm và Mỏ, Khoa Xây dựng Trường Đại học Mỏ - Địa chất Người hướng dẫn khoa học: GS. TS Nguyễn Quang Phích Phản biện 1: PGS.TS. Bạch Trọng Phúc Phản biện 2: PGS.TS. Ngô Thị Xuân Hằng Phản biện 3: TS. Phạm Mạnh Hào Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận án cấp Trường tại trường Đại học Mỏ - Địa chất Vào hồi ……… ngày ……. tháng …… năm 2012 Có thể tìm hiểu Luận án tại: - Thư viện Quốc gia. - Thư viện Khoa học kỹ thuật Trung ương. - Thư viện trường Đại học Mỏ - Địa chất. CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ1. Nguyễn Mạnh Khải, Nguyễn Quang Phích, Nguyễn Văn Mạnh, Lê Văn Công (2012), “Một phương pháp thiết kế neo dính kết theo nguyên lý gia cố khối đá”. Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất, số 37, tr. 39-43.2. Nguyễn Mạnh Khải, Nguyễn Quang Phích, Vũ Tân Cảnh (2010), “Nghiên cứu lựa chọn khoáng vật sét để chế tạo thanh neo bằng vật liệu polyme-clay nanocompozit”. Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất, số 31, tr. 84-87.3. Nguyễn Mạnh Khải, Nguyễn Văn Hậu (2003), “Một số kết quả nghiên cứu ban đầu về bê tông cốt sợi thực vật có thể sử dụng trong nghành mỏ”. Thông tin KHCN Mỏ - Viện KHCN Mỏ, số 4, tr. 11-13.4. Phạm Minh Đức, Bùi Đình Cư, Nguyễn Mạnh Khải (2001), “Polyme- compozit sử dụng trong ngành Mỏ”. Tạp chí công nghiệp Mỏ, số 6, tr.5-6.5. Nguyễn Mạnh Khải, Nguyễn Quang Phích (2001), “Nghiên cứu khảo sát khả năng bám dính của nhựa polyester không no và sợi thuỷ tinh trong vật liệu polyme-compozit”. Tuyển tập các công trình khoa học Đại Học Mỏ - Địa chất, số 23, tr. 55-57.6. Phạm Minh Đức, Nguyễn Mạnh Khải (2000),“Chế tạo thử nghiệm một số sản phẩm từ vật liệu polyme-compozit sử dụng trong ngành Mỏ”. Hội nghị Khoa học Đại học Mỏ - Địa chất lần thứ 14, Hà Nội, tr.87-92. PHẦN MỞ ĐẦUTính cấp thiết của đề tài luận án Neo là một loại kết cấu chống được sử dụng rộng rãi trong ngành khai thácmỏ và xây dựng nói chung trên thế giới và trong nước. Thực tế cho thấy, neo vớivai trò kết cấu chống tạm và chống cố định trong xây dựng công trình ngầm cóhiệu quả kỹ thuật và kinh tế cao. Neo được coi là kết cấu chống đa năng, có thểsử dụng với mọi công trình ngầm có hình dạng, kích thước khác nhau, trongnhững điều kiện địa cơ học khối đá từ tốt đến xấu. Ngoài ra, thực tế cũng đãchứng minh khả năng kết hợp rất tốt của kết cấu neo với các loại kết cấu chốngkhác như bê tông phun, lưới thép, khung thép tổ hợp cũng như vỏ bê tông cốt thépliền khối... Để chống tạm trong quá trình thi công chia gương ở các công trình ngầmtiết diện lớn và “cược gương” khi khai đào trong khối đất, đá mềm yếu, kém ổnđịnh hay gia cố tránh sập lở trong khai thác than, nếu sử dụng thanh neo bằngthép sẽ gặp trở ngại lớn trong giai đoạn thi công tiếp theo. Cụ thể là khi tiếnhành đào tiếp để tiến gương, mở rộng hay khai thác than sử dụng máy đào, máykhai thác hoặc bằng phương pháp khoan nổ mìn thì các thanh neo bằng thép khóbị cắt đứt do khả năng kháng cắt của thép lớn, dễ gây sập lở do kéo tụt thanhneo, gây khó nhăn cho công tác xúc bốc vận chuyển khối đá sau khi phá nổ, docó lẫn các thanh neo. Ngoài ra nếu sử dụng các thanh neo bằng thép làm kết cấuchống cố định hay một bộ phận của vỏ chống cố định hỗn hợp thì trong môitrường ẩm ướt hay môi trường axit thanh cốt neo dễ có thể bị ăn mòn (điện hoá,hoá học), làm giảm tuổi thọ của công trình.. Mặt khác, do trọng lượng thanh neothép lớn nên thường gây khó khăn, không đảm bảo cắm neo chính xác khi thicông thủ công. Trong xu thế tăng cường xây dựng các hệ thống giao thông ngầm ở thànhphố Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, khai thác than ở đồng bằng Bắc bộ trongcác khối đất, đá mềm yếu, kết cấu neo sẽ có cơ hội được sử dụng ngày càngnhiều, tuy nhiên bằng vật liệu và các tính chất hợp lý. Để khắc phục một số nhược điểm của neo cốt thép, trên thế giới đã chế tạocác thanh cốt neo bằng chất dẻo và cho các kết quả khả quan trong thực tế. Ở nướcta, công tác nghiên cứu cải thiện kết cấu neo cũng đã được tiến hành từ những năm1996 đến nay tại Viện Khoa học Công nghệ mỏ. Tuy nhiên, vấn đề nghiên cứumới chỉ tập trung vào việc thay thế từ chất kết dính vô cơ bằng chất kết dính hữucơ. Nghiên cứu thanh cốt neo thay cho thép đang sử dụng cũng đã được triển khai,nhưng bước đầu mới chỉ nghiên cứu chế tạo thanh cốt neo từ vật liệu polyme-compozit cốt sợi thuỷ tinh và chưa được áp dụng thử nghiệm tại hiện trường. Cáckết quả nghiên cứu này đã được trình bày trong luận văn Thạc sỹ kỹ thuật của NCSnăm 2001. Vật liệu polyme-clay nanocompozit là loại vật liệu lai tạo từ polyme (vậtliệu nền) và khoáng sét (chất phân tán), đã thu hút sự quan tâm nghiên cứu vàứng dụng trong vài thập niên gần đây trên thế giới. Các kết quả nghiên cứu đều 1cho thấy các đặc điểm vượt trội về cơ tính, hoá tính và lý tính của vật liệupolyme-clay nanocompozit so với vật liệu polyme-compozit thông thường, xuấtphát từ sự tương hợp của polyme nền với khoáng sét và phát huy hiệu ứng cấutrúc nano của các lớp khoáng sét. Ở Việt Nam, vật liệu polyme-clay nanocompozit cũng đã được một số đơnvị khoa học triển khai nghiên cứu như: Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam,Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Họ ...