Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ứng xử nhiệt và một số giải pháp kiểm soát nhiệt, hạn chế vết nứt trong bê tông cường độ cao tuổi sớm kết cấu cầu

Mục tiêu của luận án "Nghiên cứu ứng xử nhiệt và một số giải pháp kiểm soát nhiệt, hạn chế vết nứt trong bê tông cường độ cao tuổi sớm kết cấu cầu" nhằm xác định được các đặc trưng nhiệt thủy hóa bao gồm: độ tăng nhiệt độ đoạn hiệt lượng tích lũy, tốc độ sinh nhiệt, các tham số đường cong nhiệt thủy hóa của BTCĐC có sử dụng phụ gia khoáng tro bay bằng thực nghiệm.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ứng xử nhiệt và một số giải pháp kiểm soát nhiệt, hạn chế vết nứt trong bê tông cường độ cao tuổi sớm kết cấu cầu BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ NHIỆT VÀ MỘT SỐ GIẢI PHÁP KIỂM SOÁT NHIỆT, HẠN CHẾ VẾT NỨT TRONG BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO TUỔI SỚM KẾT CẤU CẦU Ngành : Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông Mã số : 9580205 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÀ NỘI- 2022 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. Đỗ Anh Tú 2. PGS.TS. Nguyễn Hữu Thuấn Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận án cấp Trường tại Trường Đại học Giao thông Vận tải, vào hồi giờ ngày tháng năm Có thể tìm hiểu Luận án tại thư viện: - Thư viện Trường Đại học Giao thông vận tải; - Thư viện Quốc Gia. 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Bê tông với chất kết dính chính là xi măng Pooc-lăng được sử dụng nhiều trong xây dựng hạ tầng giao thông vận tải. Nhiệt được giải phóng trong quá trình thủy hóa xi măng gây ra sự phân bố nhiệt độ không đồng đều trong kết cấu bê tông. Vấn đề này có thể nghiêm trọng hơn khi bê tông trong giai đoạn đông cứng: nhiệt vẫn được sinh ra từ quá trình thủy hóa xi măng trong khi bề mặt của bê tông đang nguội dần theo nhiệt độ môi trường. Sự chênh lệch nhiệt độ giữa lõi bê tông và bề mặt bên ngoài của nó có thể gây ra ứng suất kéo đáng kể có thể làm tăng nguy cơ nứt ở bê tông tuổi sớm. Nứt trong các cấu kiện bê tông khối lớn (BTKL) do ứng suất nhiệt là một vấn đề đã xuất hiện từ lâu, rõ ràng nhất là khi nó được phát hiện lần đầu tiên trong các công trình đập thủy điện trên thế giới từ đầu thế kỷ XX. Khái niệm bê tông khối lớn từ đó cũng thường được hiểu là các kết cấu BT có kích thước lớn như đập, khối móng lớn. Tuy nhiên gần đây, thuật ngữ này cũng được sử dụng cho các bộ phận công trình cầu có kích thước lớn như bệ móng, trụ, xà mũ, dầm hộp,... Các tiêu chuẩn về BTKL luôn yêu cầu phải kiểm soát sự chênh lệch nhiệt độ giữa lõi và bề mặt của BT, từ đó giảm thiểu hoặc hạn chế vết nứt nhiệt ngay trong giai đoạn xây dựng. Hiện nay, ngành xây dựng cầu đã ứng dụng nhiều loại vật liệu bê tông cường độ cao, tính năng cao, siêu cao... Khái niệm bê tông khối lớn không còn đơn thuần là kết cấu có kích thước lớn nữa, mà ngay cả các kết cấu thanh mảnh cũng có nguy cơ nứt nhiệt khi sử dụng bê tông cường độ cao (có hàm lượng xi măng lớn). Khi đó vấn đề về nứt nhiệt cần phải được xem xét kỹ càng. Xu thế hiện nay khi chế tạo bê tông cường độ cao, tính năng cao,... là sử dụng hàm lượng xi măng Pooc-lăng lớn và giảm tỉ lệ nước/xi măng. Ngoài ra, các phụ gia khoáng hoạt tính như muội silic, xỉ lò cao, tro bay,... cũng được sử dụng nhằm giảm bớt lượng xi măng, giảm nhiệt tỏa ra, nhưng phần nào đó vẫn đảm bảo bê tông đạt được cường độ mong muốn. Các hỗn hợp bê tông sử dụng tro bay, xỉ lò cao còn góp phần giảm khí thải CO2 ra môi trường. Nhiều quan điểm trên thế giới và một số nghiên cứu ở Việt Nam cho rằng đưa tro bay vào bê tông sẽ làm giảm nhiệt thủy hóa đáng kể, điều này là hiển nhiên. Tuy nhiên các nghiên cứu đó ko xét được một cách định lượng, việc thay thế xi măng bằng tro bay như vậy sẽ giảm được nhiệt bao nhiêu và cường độ bê tông sẽ giảm như thế nào, có đảm bảo được cường độ mục tiêu (mong muốn) hay không? Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu ứng xử nhiệt và một số giải pháp kiểm soát nhiệt, hạn chế vết nứt trong bê tông cường độ cao tuổi sớm kết cấu cầu” sẽ góp phần giải quyết câu hỏi nêu trên. Luận án sẽ tiến hành thực nghiệm về nhiệt và cường độ cho một số hỗn hợp bê tông cường độ cao có sử dụng phụ gia khoáng là tro bay. Dựa vào kết quả thực nghiệm sẽ đánh giá định lượng được ảnh hưởng của tỉ lệ % tro bay đến nhiệt và cường độ và khả năng nứt nhiệt của bê tông. 2. Mục tiêu của luận án - Xác định được các đặc trưng nhiệt thủy hóa bao gồm: độ tăng nhiệt độ đoạn nhiệt, nhiệt lượng tích lũy, tốc độ sinh nhiệt, các tham số đường cong nhiệt thủy hóa của 2 BTCĐC có sử dụng phụ gia khoáng tro bay bằng thực nghiệm. - Đánh giá ảnh hưởng của tỉ lệ % tro bay thay thế xi măng đến hiệu ứng nhiệt, sự phát triển cường độ và khả năng nứt nhiệt của trụ cầu, từ đó đưa ra được giải pháp vật liệu bê tông tro bay cường độ cao hợp lý. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu a) Đối tượng nghiên cứu Các tham số và thuộc tính về nhiệt của bê tông tro bay cường độ cao, ứng suất nhiệt, nứt nhiệt của bê tông ở tuổi sớm. b) Phạm vi nghiên cứu - Bê tông cường độ cao (cường độ nén đặc trưng 55 MPa) có sử dụng phụ gia khoáng tro bay thay thế xi măng từ 0 ÷30%; kết cấu trụ cầu có kích thước mặt cắt ngang 2,0 m × 3,0 m ở tuổi sớm từ 0 – 7 ngày tuổi. - Chưa xét đến các ảnh hưởng về co ngót và phân bố cốt thép. 4. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu thực nghiệm: thực nghiệm đo nhiệt độ đoạn nhiệt của bê tông và thí nghiệm cường độ bê tông. - Nghiên cứu lý thuyết: thiết lập các mối quan hệ toán học trên các dữ liệu thí nghiệm đã có, lập mô hình tính toán theo phương pháp sai phân hữu hạn và phần tử hữu hạn để khảo sát và đánh giá. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án Luận án đã nghiên cứu thực nghiệm cường độ ở tuổi sớm và các tham số nhiệt thủy hóa từ phép đo nhiệt lượng đoạn nhiệt của một số cấp phối BTCĐC có sử dụng tro bay. Qua so sánh, luận án đã tìm ra được hàm lượng thay thế tro bay hợp lý từ 10÷20% (trong dải từ 0% đến 30%) đảm bảo rủi ro nứt nhiệt thấp. Đây có thể được coi là một giải pháp vật liệu để kiểm soát nhiệt ...