Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ứng dụng sóng siêu âm dự đoán cường độ chịu nén và vết nứt của bê tông sử dụng tro bay và bột đá

Mục đích nghiên cứu của luận án "Nghiên cứu ứng dụng sóng siêu âm dự đoán cường độ chịu nén và vết nứt của bê tông sử dụng tro bay và bột đá" nhằm xây dựng mô hình hồi quy và mô hình mạng ANN để dự đoán cường độ chịu nén của bê tông sử dụng tro bay và bột đá, đạt cấp độ bền chịu nén từ B10 đến B45, dựa trên vận tốc xung siêu âm, tỉ lệ suy giảm biên độ sóng siêu âm và cấp phối bê tông.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ứng dụng sóng siêu âm dự đoán cường độ chịu nén và vết nứt của bê tông sử dụng tro bay và bột đá ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VƯƠNG LÊ THẮNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SÓNG SIÊU ÂM DỰ ĐOÁN CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN VÀ VẾT NỨT CỦA BÊ TÔNG SỬ DỤNG TRO BAY VÀ BỘT ĐÁ Chuyên ngành: CƠ KỸ THUẬT Mã số ngành: 9520101 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2021 Công trình này được hoàn thành tại: ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Lê Cung 2. TS. Nguyễn Đình Sơn Phản biện 1: Phản biện 2: Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận án tiến sĩ cấp Trường họp tại Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng vào hồi ……giờ, ngày ……. tháng …… năm 2021 Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Trung tâm Thông tin Học liệu và thư viện Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng. MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Bê tông là vật liệu được sử dụng phổ biến tại các công trình xây dựng ở Việt Nam, vì vậy chất lượng của bê tông cần thiết phải được quan tâm để công trình đảm bảo khả năng chịu lực. Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4453:1995, chất lượng bê tông được thể hiện qua nhiều thông số như: cường độ chịu nén, cường độ kéo uốn, độ chống thấm và chống mài mòn, độ sụt,... Trong đó, cường độ chịu nén là thông số quan trọng nhất và thường xuyên được kiểm tra trong các công trình. Vật liệu truyền thống để chế tạo bê tông là cát, đá dăm, xi măng Portland và nước. Hiện nay do tình trạng khai thác quá mức các vật liệu này, đặc biệt là khai thác cát tại các sông ngòi, gây ảnh hưởng xấu đến tự nhiên. Vì vậy, vấn đề cấp bách là cần thiết phải tìm các nguồn vật liệu thay thế cho các vật liệu truyền thống này. Tại miền Trung, theo báo cáo của Nhà máy nhiệt điện Vũng Áng - Hà Tĩnh, mỗi năm nhà máy phát sinh khoảng 1 triệu tấn phế phẩm tro và xỉ, và tại các mỏ đá có một lượng lớn là phế phẩm bột đá từ việc khai thác đá (Hình 1). Hai phế phẩm này có khả năng thay thế một phần cho vật liệu chế tạo bê tông và sự thay thế này sẽ ảnh hưởng đến cường độ chịu nén, một thông số chính của chất lượng bê tông. Hình 1. Nhà máy nhiệt điện Vũng Áng – Hà Tĩnh và Mỏ đá Phước Tường – Đà Nẵng Hiện nay, có hai phương pháp xác định cường độ chịu nén bê tông là phương pháp kiểm tra phá hủy và phương pháp kiểm tra không phá hủy. Phương pháp kiểm tra phá hủy cho kết quả trực tiếp, tuy nhiên sẽ phá hủy mẫu thử. Phương pháp kiểm tra không phá hủy vẫn dự đoán được cường độ chịu nén mà không gây ảnh hưởng đến mẫu thử. Tuy 1 nhiên, cả hai phương pháp này đều chỉ xác định được cường độ chịu nén bê tông thành phẩm, không thể dự đoán cấp phối bê tông cũng như tỉ lệ vật liệu thay thế để đảm bảo cường độ chịu nén yêu cầu của bê tông. Nhiều nghiên cứu với các vật liệu mới sử dụng các mô hình hồi quy (tuyến tính, phi tuyến, đơn biến, đa biến) và mô hình mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) để dự đoán cường độ chịu nén bê tông theo các tham số đầu vào của mô hình. Trong nước, một số nghiên cứu gần đây đã sử dụng mạng ANN để dự đoán cường độ chịu nén của bê tông, nhưng chưa có công bố nào dự đoán cường độ chịu nén khi sử dụng các vật liệu phế phẩm tro bay và bột đá. Chính vì vậy, việc xây dựng mô hình dự đoán cường độ chịu nén cho bê tông sử dụng hai phế phẩm này là một vấn đề cần thiết. Trong quá trình sử dụng các vật liệu thay thế, bên cạnh cường độ chịu nén, các vết nứt trong bê tông cũng là vấn đề cần được nghiên cứu. Một vấn đề đặt ra, làm thế nào để xác định được kích thước các vết nứt, mà quan trọng nhất là chiều sâu vết nứt trong bê tông, đặc biệt với bê tông sử dụng hai phế phẩm nêu trên. Hiện nay, có một số nghiên cứu sử dụng phương pháp siêu âm để xác định chiều sâu các vết nứt như: phương pháp tác động tiếng vang (Impact-Echo Method), phương pháp xác định thời gian của sự lan truyền nhiễu xạ (Time of Flight Diffraction Method-TOFD), phương pháp lan truyền sóng bề mặt (Surface Wave Transmission Method) và phương pháp siêu âm khuếch tán (Diffusion Method). Vì vậy, để nghiên cứu đánh giá vết nứt, cần nghiên cứu và mô phỏng sự lan truyền sóng trong bê tông, từ đó nghiên cứu đặc tính lan truyền của sóng siêu âm trong bê tông có vết nứt, hình thành nên các phương pháp thực nghiệm xác định chiều sâu vết nứt. Từ những phân tích trên, việc nghiên cứu ứng dụng sóng siêu âm dự đoán cường độ chịu nén và vết nứt bê tông sử dụng hai phế phẩm tro bay và bột đá tại miền Trung là vấn đề rất cấp thiết và có tính ứng dụng cao. 2. Mục tiêu nghiên cứu • Xây dựng chương trình mô phỏng sự lan truyền sóng siêu âm trong 2 bê tông sử dụng tro bay và bột đá, có xét đến sự suy giảm biên độ sóng siêu âm ứng với các cấp phối khác nhau, từ đó nghiên cứu đặc tính lan truyền của sóng siêu âm trong bê tông khi có và không có khuyết tật (vết nứt, lỗ trống…). • Xây dựng mô hình hồi quy và mô hình mạng ANN để dự đoán cường độ chịu nén của bê tông sử dụng tro bay và bột đá, đạt cấp độ bền chịu nén từ B10 đến B45, dựa trên vận tốc xung siêu âm, tỉ lệ suy giảm biên độ sóng siêu âm và cấp phối bê tông. • Lựa chọn phương pháp dự đoán chiều sâu vết nứt mở trong bê tông sử dụng vật liệu phế phẩm là tro bay và bột đá, mô phỏng số và thực nghiệm dự đoán chiều sâu vết nứt mở trong bê tông. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu • Đối tượng nghiên cứu: Cường độ chịu nén của bê tông, hệ số cản Rayleigh của bê tông và chiều sâu vết nứt trong bê tông. • Phạm vi nghiên cứu của đề tài: o Vật liệu chế tạo bê tông là các vật liệu tại miền Trung Việt Nam: cát, đá dăm, xi măng Portland, bột đá (thay thế 20% cát), tro bay (thay thế 20% xi măng) và nước. o Trong bài toán mô phỏng sự lan truyền són ...