Tài liệu Luận văn thạc sĩ nghiên cứu thiết kế tăng cường khả năng chịu lực của kết cấu cột bê tông cốt thép bằng tấm sợi thủy tinh

B ăGIÁOăD CăVÀăĐÀOăT O Đ IăH CăĐÀăN NG PH MăTRệăTỂM NGHIÊNăC UăTHI TăK ăTĔNGăC NGăKH ăNĔNGăCH Uă L CăC AăK TăC UăC TăBÊăTỌNGăC TăTHÉPă TT H L va TT B NGăT MăS IăTH YăTINH LU NăVĔNăTH CăSƾăK ăTHU T K ăthu tăxơyăd ngăcôngătrìnhăgiaoăthông ĐÀ N NGă2017 B ăGIÁOăD CăVÀăĐÀOăT O Đ IăH CăĐÀăN NG PH MăTRệăTỂM TT NGHIÊNăC UăTHI TăK ăTĔNGăC NGăKH ăNĔNGăCH Uă L CăC AăK TăC UăC TăBÊăTỌNGăC TăTHÉPă B NGăT MăS IăTH YăTINH TT H L va ChuyênăngƠnh:ăK ăthu tăxơyăd ngăcôngătrìnhăgiaoăthông Mƣăs :ă60. 58. 02. 05 LU NăVĔNăTH CăSƾăK ăTHU T K ăthu tăxơyăd ngăcôngătrìnhăgiaoăthông NG IăH NGăD NăKHOAăH C: PGS.TS. LÊ TH BÍCH TH Y ĐÀăN NGă2017 L IăCAMăĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên c u c a riêng tôi.Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tácăgi ălu năvĕn TT H L va TT Ph m Trí Tâm DANHăM CăCÁCăT ăVI TăT T BTCT Bêtôngăc tăthép BTCTD L Bêtôngăc tăthépăd ă ngăl c D L D ă ngăl c TCN Tiêuăchu năngƠnh FRP Fiber Reinforced Polymer AFRP Aramid Fiber Reinforced Polymer GFRP Glass Fiber Reinforced Polymer CFRP Carbon Fiber Reinforced Polymer ACI American Concrete Institu AASHTO American Association of State Highway Officials H L va TT American Composites Manufactures Association TT ACMA and Transportation M CăL C M ăĐ U .................................................................................................................... 1 I.ăTínhăc păthi tăc aăđ ătƠi: ......................................................................................... 1 II.ăM cătiêuănghiênăc uăc aăđ ătƠi: ............................................................................. 1 III.ăĐ iăt IV.ăPh ngăvƠăph măviănghiênăc u: ....................................................................... 1 ngăphápănghiênăc u: ..................................................................................... 1 V.ăC uătrúcălu năvĕn: .................................................................................................. 2 CH PH NGă 1 T NGă QUANă BÊ TỌNGă C Tă THÉPă VÀ GI Iă THI U CÁC NGăPHÁPăGIAăC NGăK TăC UăBÊTỌNGăC TăTHÉP ................... 3 1.1. BÊ TÔNG ............................................................................................................ 3 1.1.1.ăV tăli uăc uăthƠnhăbêtông ................................................................................. 3 1.2.ăQUÁăTRỊNHăXU NGăC PăVĨăH ăH NGăC AăBTCT ................................ 5 TT 1.2.1.ăCácăquáătrìnhăxu ngăc p ................................................................................... 5 1.2.2.ăĔnămònăsunăphát ............................................................................................... 5 va 1.2.3.ăPh nă ngăki m-silica ........................................................................................ 6 H L 1.2.4.ăCácăd ngăpháăho iăkhác .................................................................................... 6 TT 1.3.ăNGUYểNăNHỂNăD NăĐ NăH ăH NGăTRONGăK TăC UăBTCT ............. 7 1.3.1.ăBêtôngăb ărỗ ...................................................................................................... 7 1.3.2.ăBêtôngăb ărỗng .................................................................................................. 7 1.3.3.ăBêtôngăb ăn tăn ............................................................................................... 8 1.3.4.ăBêtôngăb ăv ăl ................................................................................................. 9 1.3.5. Bêtông quá khô ................................................................................................. 9 1.3.6.ăSuyăthoáiăc aăbêtông ........................................................................................ 9 1.3.7.ăS ălƠmăvi căm iăc aăBTCTăth ng .................................................................. 9 1.4.ăCÁCăPH NGăPHÁPăGIAăC NGăK TăC UăM ,ăTR ăC U,ăMịNGăC C. .................................................................................................................................. 10 1.4.1. Tổngăquanăv ăcácăd ngăh ăh ngăm ,ătr . ....................................................... 10 1.4.2. S aăch aăh ăh ngăk tăc u,ăm ătr : ................................................................. 11 1.4.3. Tĕngăc ngăkh ănĕngăch uăl căc aăm ăc u. ................................................... 12 1.4.4. Tĕngăc ngăkh ănĕngăch uăl căc aătr ăc u ..................................................... 12 1.4.5. Tĕngăc ngăkh ănĕngăch uăl căc aăk tăc uămóngăc c,ăc t. ............................ 13 1.5.ăĐÁNHăGIÁăV ăCÁCăPH 1.6.ăK TăLU NăCH NGăPHÁPăGIAăC NGăK TăC U ................. 15 NG ..................................................................................... 16 CH NGă2 T NGăQUANăV ăV TăLI UăFRPăVÀăCỌNGăNGH ăTHIăCỌNGă DÁN T MăCOMPOSITE ...................................................................................... 17 2.1.ăS ăL CăV ăV TăLI UăFRPăVĨăL CHăS ăPHÁTăTRI N ........................ 17 2.2.ăC UăTRỎCăVĨăCÁCăĐ CăTR NGăC ăH CăC AăV TăLI UăFRP ......... 19 2.2.1.ăC uătrúcăv tăli uăFRP ..................................................................................... 19 2.2.2.ăCácăđ cătr ngăc ăh căc aăv tăli uăFRP .......................................................... 23 2.3.ăCỌNGăNGH ăDÁNăT MăD OăS IăFRP ....................................................... 25 2.4.ăTHI TăB ăTHIăCỌNG....................................................................................... 28 2.4.1.ăThi tăb ădoaăvƠămƠiăboătrònăcácăgócăc nhăc aăbêtông .................................... 28 ng,ăs tăv ................ 28 TT 2.4.2.ăThi tăb ăs a,ăđ căb ăvƠăcắtăb ăm tăbêtôngăkémăch tăl 2.4.3.ăThi tăb ăb măkeoăEpoxyăchámăváăv tăn tă(ápăl căt iăthi uă2ăbar).................. 29 va 2.4.4.ăThi tăb ălƠmăs chăb ăm tăbằngăth yăl c .......................................................... 29 H L 2.4.5.ăThi tăb ăthổiăb iăkhôăc mătay .......................................................................... 29 TT 2.4.6.ăThi tăb ăt măkeoăvƠădánăt măs i ..................................................................... 29 2.4.7.ăB oăh ălaoăđ ngăbaoăgồm ............................................................................... 30 2.5.ăK TăLU NăCH NG ..................................................................................... 30 NGăKH ăNĔNGă CH NGă3 C ăS ăTệNHăTOÁNăVÀăTHI TăK ăTĔNGăC CH Uă L Că C Aă C Uă V Tă ĐAă L C,ă T NHă TRÀă VINHă B NGă V Tă LI Uă FRP .......................................................................................................................... 31 3.1.ăNghiênăc uălỦăthuy t. ........................................................................................ 31 3.1.1.ăKho ngăcáchăgi aăcácăd iăv tăli uăFRPătrongătĕngăc 3.1.2.ăCácăgi iăh nătĕngăc ngăch uăcắt ................ 31 ngăs căkhángăcắt .......................................................... 31 3.1.3.ăTĕngăc ngăkh ănĕngăch uăl căd cătr căvƠăd cătr căk tăh păv iău n. ........... 31 3.1.4.ăTĕngăc ngăk tăc uăbêătôngăch uănénăd cătr căthu nătúyăbằngăv tăli uăFRP . 32 3.1.5.ăTĕngăc ngăkh ănĕngăch uănénăv iăti tădi năhìnhătròn ................................... 36 3.1.6.ăTĕngăc ngăkh ănĕngăch uănénăv iăcácăti tădi năkhác. .................................. 37 3.1.7ăTĕngăc ngăkh ănĕngăch uănénăcóăxétăđ nătr ngătháiăgi iăh năs ăd ng .......... 38 3.1.8.ăTĕngăc ngăk tăc uăch uănén,ău năđồngăth i ................................................. 38 3.1.9.ăNơngăcaoătínhăd oăchoăk tăc uătĕngăc ngăbằngăv tăli uăFRP ....................... 39 3.1.10ăV iăm tăcắtăti tădi nătròn ............................................................................... 40 3.1.11ăV iăm tăcắtăkhácăti tădi nătròn ...................................................................... 40 3.1.12ăXỂYăD NGăĐ NGăCONGăQUANăH ăT NGăTÁCăP-M .................. 40 3.2.ăThi tăk ătĕngăc ngăkh ănĕngăch uăl căc aăc uăv tăĐaăL c,ăt nhăTrƠăVinhăbằngă v tăli uăFRP. ............................................................................................................. 44 3.9.9.ăTĕngăc ngăkh ănĕngăch uănénău năđồngăth iăchoăc tăbêătôngăbằngăv tăli uăFRP .................................................................................................................................. 46 3.3.ăK TăLU NăCH NG ..................................................................................... 52 K TăLU NăVÀăKI NăNGH ................................................................................ 53 1.ăK tălu n................................................................................................................. 53 3.ăH TT 2.ăKi năngh : ............................................................................................................. 53 ngănghiênăc uăti pătheo: ................................................................................ 53 TT H L va TÀIăLI UăTHAMăKH O...................................................................................... 54 DANHăM CăHỊNHă NH Hình 1.1. Mặt cắt bêtông ................................................................................................ 4 Hình 1.2. Quá trình xuống cấp c a bêtông và ăn mòn cốt thỨp ...................................... 5 Hình 1.3. Tăng cường mố bằng cách xắp xếp đá sau mố thay cho đất cũ .................... 12 Hình 1.4. Tăng cường mố bằng cách làm thêm thanh chống........................................ 12 Hình 1.5. Sữa chữa cọc cầu Trà Khúc .......................................................................... 13 Hình 1.6. Sữa chữa cọc cầu Trà Khúc .......................................................................... 14 Hình 1.8. Kết quả sữa chữa cầu – Mỹ ........................................................................... 15 Hình 1.9. Kết quả sữa chữa cầu – Mỹ ........................................................................... 15 Hình 1.10. Kết quả sữa chữa cầu – Mỹ ......................................................................... 15 Hình 2.1. Một số sản phẩm vật liệu FRP ..................................................................... 17 Hình 2.2. Biểu đồ thể hiện sự phân bố ng dụng vật liệu composit ở .......................... 18 TT Mỹ năm 2004 (Nguồn ACMA ) ...................................................................................... 18 ng suất - biến dạng c a các loại vật liệu FRP ........................................... 24 L Hình 2.4. va Hình 2.3. Cấu trúc c a vật liệu FRP ............................................................................. 19 TT H Hình 2.5. Sửa chữa lớp bề mặt bêtông có chất lượng kỨm ........................................... 25 Hình 2.6. Xử lý các vết n t có chiều rộng > 0.30mm bằng keo chuyên dụng .............. 25 Hình 2.7. Công tác bo tròn cạnh với bán kính tối thiểu 20mm ..................................... 26 Hình 2.8. Công tác vệ sinh bề mặt................................................................................. 26 Hình 2.9. Quy trình thi công quỨt keo lên bề mặt kết cấu ............................................. 27 Hình 2.10. Tẩm keo lên tấm sợi (trường hợp tăng cường cho cột) ............................... 27 Hình 2.11. Công tác dán tấm sợi carbon cho dầm và cột ............................................. 27 Hình 2.12. Công tác hoàn thiện..................................................................................... 28 Hình 2.13. Thiết bị doa và mài bo tròn các góc, cạnh kết cấu bêtông .......................... 28 Hình 2.14. Thiết bị sửa, đục bỏ và cắt kết cấu bêtông .................................................. 28 Hình 2.15. Thiết bị bơm keo tram vết n t kết cấu bêtông ............................................. 29 Hình 2.16. Thiết bị làm sạch bằng th y lực kết cấu bêtông .......................................... 29 Hình 2.17. Thiết bị thổi bụi kết cấu bêtông ................................................................... 29 Hình 2.18. Thiết bị tẩm keo dán tấm sợi ....................................................................... 29 Hình 3.1: Mối quan hệ ng suất – Biến dạng trong kết cấu bê tông chịu nỨn có tăng cường và không tăng cường vật liệu FRP ..................................................................... 32 Hình 3.2: Biểu đồ ng suất – biến dạng cho cột bê tông cốt thỨp bọc và không bọc vật liệu FRP (Rocca et al.2006) .......................................................................................... 33 Hình 3.3: Mô hình tính toán tăng cường khả năng chịu lực cho cột ............................ 34 Hình 3.4: Mô hình ng suất – biến dạng cho bê tông bị vật liệu FRP kìm chế biến dạng nở hông (Lam và Teng 2003a) ............................................................................. 36 Hình 3.5: Biến đổi tương đương về mặt cắt dạng tròn ................................................. 37 Hình 3.5: Biểu đồ quan hệ tương tác P – M.................................................................. 39 Hình 3.6: Mô hình biến dạng c a quan hệ tương t c P – M trên mặt cắt tại điểm B ... 40 TT H L va TT Hình 3.7: Mô hình biến dạng c a quan hệ tương t c P – M trên mặt cắt tại điểm C .. 41 DANHăM CăB NGăBI U Bảng 2.1. Các đặc trưng loại sợi carbon khác nhau..................................................... 20 Bảng 2.2. Các đặc trưng loại sợi th y tinh khác nhau .................................................. 21 Bảng 2.3. So sánh đặc trưng ba loại sợi ....................................................................... 21 Bảng 2.5. Một số đặc trưng tiêu biểu c a hệ thống tấm sợi FRP ................................ 23 Bảng 2.6. Hệ số giãn nở nhiệt theo các phương c a vật liệu FRP .............................. 24 TT H L va TT Bảng 3.8: Thông số kỹ thuật c a vật liệu FRP .............................................................. 44 NGHIÊNăC UăTHI TăK ăTĔNGăC NGăKH ăNĔNGăCH Uă L CăC AăC TăBÊăTỌNGăC TăTHÉPăB NGăT MăS IăTH Yă TİNH H căviên:ăPh măTríăTơmăChuyênăngƠnh:ăK ăthu tăxơyăd ngăcôngătrìnhăgiaoăthông Mƣăs :ă60580205ăKhóa: 31 Tr ngăĐ iăh căBáchăkhoaăậ ĐHĐN Tómăt tă- T măs iăth yătinhăchoăth yăph th căhi nănhanhăchóngăv iăchiăphíăt ngăphápăgiaăc ngăđ năgi n,ăcóăth ă ngăđ iăth păvƠăkhôngălƠmătĕng kíchăth căc uă ki n,ălƠmătĕngăkh ănĕngăch uăcắtăc aăk tăc uăbêătôngăc tăthép,ăđồngăth iălƠmătĕngăđ ă c ngăvƠăđ ăd oăc aăk tăc uăbêătôngăc tăthép Trìnhă bƠyă cácă nguyênă nhơnă gơyă h ă h ngă vƠă cácă bi nă phápă ki mă đ nhă kh ă nĕngă lƠmăvi căc aăk tăc uăc tăbêătôngăc tăthép,ăt ăđóăđ ăxu tăcácăbi năphápăgiaăc gi iăthi uăm tăph đ ngăk tăc uăc tăbêătôngăc tăthépăbằngăt mădánăFRPă că ngăd ngă ăVi tă Nam.ă Quaănghiênăc uăc aălu năvĕnăcóăth ănh năth yă rõă căcácă uăđi măc aăph ngăphápăs aăch a,ătĕngăc lo i,ătr ngăl ngăbằngădánăt măFRPă ăm tăs ă ngăđ ăch uăkéoăvƠămôăđunăđƠnăhồiăcao,ăđaăd ngăv ăch ngă va m tăsau:ăV tăli uăFRPăcóăc TT đangăđ ngăphápăgiaăc ng,ăvƠă ngănh ,ăthiăcôngăd ădƠngănhanhăchóng,ăkhôngăc năđ păpháăk tăc uăgi ă H L nguyênă hìnhă d ngă k tă c uă cũ,ă thiă côngă khôngă c nă s ă d ngă coffa,ă ítă t nă nhơnă công,ă TT khôngăc nămáyămócăđ căbi t,ăkhôngăc năb oăd ngăch ngăr ătrongăquáătrìnhăkhaiăthác. Vi cănghiênăc uăc aăđ ătƠiăgiúpăthêmăthôngătinăh uăíchăv ăv tăli uăFRP,ăcácăcôngă th cătínhătoánăk tăc uăBTCTăđ cădánăt măFRPătheoătiêuăchu năc aăACI.ăK tăqu ătínhă toánăs căl căd căc aăk tăc u:ă Hi uăqu ătĕngăc ngăch uănénău năđồngăth iăt iăđi măAătĕngă82,71%,ăđi măBă tĕngă84,07%,ăđi măCătĕngă70,32%. Vìăv y,ăcóăth ăth yărằngăs ăd ngăt măs iăth yătinhătĕngăc ngăchoăk tăc uăăBTCTă c iăthi năđángăk ăkh ănĕngăch uăl căc aăc t.ă T ăkhóaăậ t m s iăth yătinh; c tăbêătôngăc tăthép; V tăli uăFRP; tĕngăc l c;ănghiênăc uăthi tăk . ngăch uă DESIGN STUDY TO BEARING CAPACITY OF REINFORCED CONCRETE COLUMN WITH HYDRAULIC SHEETS Abstract - Fiberglass panels show simple reinforcement methods that can be implemented quickly at relatively low cost and do not increase the size of the structure, increase the cutting resistance of the reinforced concrete structure. Increases the hardness and ductility of the reinforced concrete structure. Describe the causes of damage and measures to verify the performance of the reinforced concrete column structure, thereby recommending reinforcement measures, and introducing a reinforced concrete column reinforcement method. FRP reinforcement is being applied in Vietnam. The study of the thesis can clearly see the advantages of the repair method, reinforced by FRP sticking in several ways: FRP materials have high tensile strength and modulus of elasticity, diversity light weight, quick and easy construction, no need to break the structure, keep the shape of the old structure, no coffa construction, less labor, no special machinery, no Anticorrosive maintenance during the extraction process is required. The study of the topic gives more useful information about FRP materials, TT reinforced concrete formula formulas that are pasted with FRP-compliant FRP sheets. va Results of calculating the vertical strength of the structure: At the same time, the bending efficiency of bending at bending increased by H L 82.71%, B increased by 84.07% and C by 70.32%. TT Therefore, it can be seen that the use of reinforced fiberglass panels for reinforced concrete structures significantly improves the bearing strength of the columns. Key words ậ fiberglass panels; reinforced concrete column; FRP materials; intensify to force; desốgnăstudy. 1 M ăĐ Uă I.ăTínhăc păthi tăc aăđ ătƠi: Trênăconăđ ngăcôngănghi păhóa,ăhi năđ iăhóaăphátătri năđ tăn c,ăn năkinhăt ă n cătaăcóănh ngăb căphátătri năr tănhanhătrongănh ngănĕmăg năđơy.ăĐiăkèmăv iăs ă phátă tri nă dơnă s ă ngƠyă cƠngă tĕngă d nă đ nă cácă côngă trìnhă giaoă thôngă ngƠyă cƠngă đ că xơyăd ngănhi u.ăNhuăc uăxơyăm iăngƠyăcƠngănhi u,ănh ngăngơnăsáchăđ aăph ngăcóă h n,ăchoănênăvi cănơngăc p,ăc iăt o nhằmănơngăcaoănĕngăl căho tăđ ng,ăkéoădƠiătuổiă th ăcácăcôngătrìnhăgiaoăthông,ădơnăd ngăvƠăth yăl iătr ănênăr tăc năthi t.ăNgoƠiăyêuăc uă v ăvi căđ măb oăch tăl ng,ăcònăph iăyêuăc uăv ătínhăth măm ,ăt oăv ăm ăquanăchoăđôă th ălƠănhi măv ăh tăs căc păbách. T măs iăth yătinhă(glassăfiberăreinforcedăpolymer)ălƠă m tălo iăv tăli uăm iăcóă nhi uă uăđi măv ăc ngăđ ,ătr ngăl ngănh ,ăkh ănĕngăch uăĕnămònătrongămôiătr ngă nhi măm n,ăti tăki măchiăphíăchoăvi căs aăch a,ăc iăt oăcácăcôngătrìnhăcũ,ăth iăgianăthiă công nhanh,ătínhăth măm ăcao. TT H L va TT Vìă v y,ă T mă s iă th yă tinhă choă th yă ph ngă phápă giaă c ngă đ nă gi n,ă cóă th ă th căhi nănhanhăch ngăv iăchiăphíăt ngăđ iăth păvƠăkhôngălƠmătĕngăăkíchăth căc uă ki n,ălƠmătĕngăkh ănĕngăch uăcắtăc aăk tăc uăbêătôngăc tăthép,ăđồngăth iălƠm tĕngăđ ă c ngăvƠăđ ăd oăc aăk tăc uăbêătôngăc tăthép.ăXu tăphátăt ăth căt ăđó,ăđ ătƠiăă“ăNghiênă c uăthi tăk ătĕngăc ngăkh ănĕngăch uăl căc aăbêătôngăc tăthépăbằngăt măs iăth yătinh”ă nhằmă ngăd ngăr ngărƣiăcôngăngh ănƠyă ăVi tăNam. II.ăM cătiêuănghiênăc uăc aăđ ătƠi: - Nghiênăc uăquáătrìnhăxu ngăc p,ăh ăh ngăk tăc uăBTCT. - Nghiênăc uăcácăđ cătr ngăc ăh căc aăv tăliêuăFRP. - Đánhăgiáăv ăcôngăngh ădánăt măs iăth yătinhătrongăs aăch aăvƠătĕngăc c uăBTCTăvƠăkh ănĕngăápăd ngăcôngăngh ănƠyă ăn căta. III.ăĐ iăt c ngăk tă ngăvƠăph măviănghiênăc u: - Đ iăt ngănghiênăc u:ăCácăc ăs ălỦăthuy t,ămôăhìnhătínhătoánălỦăthuy tătĕngă ngăchoăk tăc uăBTCTăbằngăcôngăngh ădánăt măs iăth yătinh. - Ph măviănghiênăc u:ăNghiênăc uăs ăd ngăcôngăngh ădánăt măs iăth yătinhăđ ă tĕngăc ngăkh ănĕngăch uăl căchoăk tăc uăBTCT. IV.ăPh ngăphápănghiênăc u: - Ph ngăphápănghiênăc uălỦăthuy t,ăvi cătínhătoánăd aătrênămôăhìnhălỦăthuy t. 2 - Tínhătoánăhi uăqu ătĕngăc ngăthôngăquaălỦăthuy tătínhătoán.ă V.ăC uătrúcălu năvĕn: Ph năm ăđ u:ăGi iăthi uăkháiăquátăchungăv ăBTCTătrongăquáătrìnhăkhaiăthácăs ă d ngăvƠăm tăs ăbi năphápăs aăch a,ăc iăt oăvƠăgiaăc ngăcácăc uăki năđƣăb ăh ăh ng,ă xu ngăc păđ ăkhôiăph căl iăkh ănĕngălƠmăvi căc aăcôngătrình. Ch ngă1:ăTổngăquanăv ăBTCT,ăvƠăcácăph ngăphápăgiaăc ngăk tăc uăBTCT. Ch ngă2:ăS ăl căv ăv tăli uăFRP,ăl chăs ăphátătri n,ăcácăđ cătr ngăc ăh căc aă v tăli uăFRP,ăgi iăthi uăcácă ngăd ngăv tăli uăFRPătrongăs aăch aăvƠătĕngăc ngăk tă c uăBTCT,ăcôngăngh ăthiăcôngădánăt măFRP. Ch ngă3:ăC ăs ălỦăthuy t,ătínhătoánătĕngăc ĐaăL c,ăt nhăTrƠăVinh. ngăkh ănĕngăch uăl căc aăc uăv TT H L va TT Cu iăcùngălƠănh ngăk tălu năvƠăki năngh ăc aăđ ătƠi. tă 3 CH NGă1 T NGăQUANăBÊTỌNGăC TăTHÉPăăVÀăGI IăTHI UăCÁCă PH NGăPHÁPăGIAăC NGăK TăC UăBÊTỌNGăC TăTHÉP 1.1. BÊTÔNG 1.1.1.ăVậtăliệuăcấuăthànhăbêtông Bê tông lƠălo iăđáănhơnăt o,ăđ ph ăgiaăn uăcó. căch ăt oăt ăcácălo iăv tăli uăr i,ăch tăk tădínhăvƠă +ăC tăli uăr i (cát,ăs i,ăđá dĕmầ):  Cát ậ c tăli uăli uăbéă:ăCóăkíchăth  că(1-:- 5)mm S i,ăđá dĕm ậ c tăli uăl nă:ăCóăkíchăth că(5 -:- 40)mm TT H L va TT +ăCh tă k tădính: Ch tăk tădínhăthôngăth ngălƠăv aăxiă mĕng.ă V aăxiă mĕngălƠă hỗnăh păc aăăxiămĕngăăvƠăăn căăph nă ngăăv iăănhauăăt oăănênăăs năph măăth yăăhóaăăvƠăă cácăălỗăărỗngăăch aăăn c.ăăS năăph măth yăăhóaăăch ăăy uăălƠăăcácăgelăăcanxiăăsilicat th yăăhóaăăvôăđ nhăăhìnhăăvƠăăcanxiăăhydroxit.ăR tăănhi uăăcácăăs năăph mănh ăăkhácăă cũngăăhìnhăăthƠnh,ăăđángăăk ăănh ăăcácăăphaăăc aăkhoángăaluminată(Taylor,ă1997).ăăCó r tănhi uălo iăximĕng,ăphổăbi nănh tălƠăxiămĕngăPortlandăth ngă(OPC)ăđ căs n xu tă b iăđ tănóngăcácănguyênăli uăthôăch aăcanxiăvƠăsilicaăđ nănhi tăđ ăcaoăvƠănghi năm nă clinker.Troă bayă t ă cácă nhƠă máyă đi năvƠă x ăc aă cácă nhƠă máyă luy nă thépăcũngăcóă tínhă ch tăxiămĕngăvƠătroănhiênăli uănghi nă(PFA)ăhayăx ălòăcaoă(GGBS)ăcóăth ădùngăđ ăthay th ăxiămĕngăPortlandătrongăbêtông.ăĐi năhìnhănh ătrongăxiămĕngăcóăth ăch aăđ nă35%ă PFAăhayă70%ăGGBS.ăCácăh tăsilicaăsiêuăm năvƠămetakaolinălƠănh ngăv tăli uăcóătínhă ch tăxiămĕngăkhácăcũngăcóăth ăđ cătr năv iăPortlandăxiămĕngăv iăhƠmăl ngănh ăh n.ă Nh ng xiămĕngăhỗnăh pănh ăv yăđ cădùngănhằmăc iăthi năcácătínhăch tăc aăbêtôngă vƠăđôiăkhiăh ăgiáăthƠnhăs năxu t.ă +ăPh ăgia: C iăthi năm tăs ătínhăch tăc aăbêătôngătrongălúcăthiăcôngăcũngănh trongăquáătrìnhăs ăd ngănh ăl ngăn cănhƠoătr n,đ ăninhăk t,ăl u đ ng,ăc ngăđ ăbêă tông,ăch ngăĕnămòn,ăch ngăth mầă Cóăth ăvíăd ănh ăcácăph ăgiaăsiêuăd o,ăcácăph ăgiaăch ngăth m,ăph ăgiaăcu nă khíăvƠăcácăch tălƠmăch măhayătĕngăt căquáătrìnhăth yăhóaăc aăxiămĕng.ăPh ăgiaăsiêuă d oăc iăthi nătínhăcôngătácăc aăbêtông,ăvìăth choăphépăgi măl ngăn cănhƠoătr năđ nă 20%.ăPh ăgiaăcu năkhíădùngăđ ăc iăthi năkh ănĕngăch ngăs ăxu ngăc păc aăbêtôngădoă quáătrìnhăđóngătanăbĕng.ăBêtôngăph iăduyătrìătínhăcôngătácătrongăkhiăđổăvƠoăvánăkhuôn.ă Cácăph ăgiaă ki măhƣmăquáătrìnhăth yăhóaăcóăth ă đ cădùngănhằmă kéoădƠiăth iăgiană 4 ninhăk t,ătrongăkhiăcácăph ăgiaăđóngărắnănhanhăcóătácăd ngărútăngắnăth iăgianăninhăk t,ă nhanhăchóngăđ tăđ căc ngăđ ăsauăđiăđổăbêtông. Nguyên ệý chế tạo bê tông: LƠăcácăc tăli uăl nălƠmăb ăx ng,ăc tăli uănh ăl pă đ yăcácăkho ngătr ng,ăch tăk tădínhăcóătácăd ngăliênăk tăcácăc tăli uăl iăv iănhauăt oă nênăth ăđ căchắcăcóăkh ănĕngăch ngăl iăbi năd ng. Hình 1.1. Mặt cắt bêtông TT 1.1.2.ăTínhăchấtăcủaăbêtôngăă cădùngătrongăbêtôngănhằmătĕngăc TT - C tăthépă(CT)ăđ bêtông. H L va - BêtôngălƠă v tăli uă c ngăđ ăch uănénăcao,ă phátătri năc ngăđ ănénă r tănhanh.ă Ch tăl ngăbêtôngăh pălỦăcóăth ăđ tăc ngăđ ăl năh nă40ăMPa.Bêătôngăcóăkh ănĕngă ch uănénăkháăt t. Nh ngăcóăkh ănĕngăch uăkéoăl iăr tăkémă(kémăt ă8ă- 15ăl năsoăv iăkh ă nĕngăch uănén).ă ngăkh ănĕngăch uăkéoăc aă BêtôngăcóăcácălỗărỗngăvƠăchúngăcóă nhăh ngăr tăquanătr ngăđ nătínhăch tăc aă bêtông. Canxi-silicată th yă hóa,ă s nă ph mă chínhă c aă quáă trìnhă th yă hóa,ă cóă đ ă rỗngă kho ngă28%ă(lỗărỗngăgel).ăN căd ăth aăs ăchi măchỗătrongăbêtông,ăd năđ n s ăhìnhă thƠnhăcácălỗărỗngămaoăd n.ăTrongăbêtôngăcũngăcóăch aăkhôngăkhíăvƠăcácălỗărỗngăkhác.ă Cácălỗărỗngămaoăd năcóăđ ngăkínhăđ nă1µm,ătrongăkhiăcácălỗărỗngăgelăcóăđ ngăkínhă vƠiă nm.ă Nh ngă b tă túiă cu nă khíă đi nă hìnhă cóă đ ngă kínhă 0.1ă mmă vƠă đ că phơnă b ă khắpăn iătrongăv aăxiămĕng.ăNh ngăkhuy tăt tăkhácăcũngăcóăth ătồnăt iănh ăcácăv tăn tă bênătrong,ăcácălỗărỗngăbênăd iăcácăh tăc tăli u,ăvƠărỗă“tổăong”ă(GlassăandăBuenfeld,ă 2000a). Cácăch tăd năđi năth ngăxu tăhi nătrongăcácălỗărỗngăvƠăcácăkhuy tăt tăl năh n trongăbêtông.ăNóăch aăcácăionănh ăNa+,ăK+,ăCa2+,ăOH- và SO42-,ăcũngănh ăoxyăhòaă tan.ă Đi mă đángă chúă Ủă c aă xiă mĕngă th yă hóaă lƠă cácă phaă ch aă n că nhanhă chóngă đ tă đ căpHăcao.ăH năn a,ăv tăli uăcóăph năl uătr ăki măl năd iăd ngăcácăs năph măth yă hóa hòa tan ch ngăl iăs ăgi măpHă ăcácăgiáătr ătrênă10.ăDungăd chăcóătínhăki mătrongă cácălỗărỗngăc aăbêtôngăt oăđi uăki năthu năl iăchoăs ăhìnhăthƠnhăl păth ăđ ngătrênăb ă 5 m tăc tăthép.ăL păth ăđ ngăđ căhìnhăthƠnhăt ăcácăoxităkhôngăhòaătan,ăs năph măc aă cácă ph nă ngă nhi tă đ ngă h că gi aă thép,ă n că vƠă oxyă trongă môiă tr ngă cóă pHă cao.ă MƠngăth ăđ ngăđóngă vaiătròăl părƠoă c n,ăc nătr ăquáătrìnhăĕnă mònăc tăthép.ăS ăxơmă nh păc aăcácăch tăđ căh iăcóăth ădi năraătrongăbêtôngăquaăh ăth ngălỗărỗng,ăth ngăch ă y uăquaăcácălỗărỗngămaoăd n.ăV tăn tăs ăphátătri nă ănh ngăn iăbêtôngăch uă ngăsu tă kéoăvƠăc tăthépăch uăt iătr ng,ădoăđóăs ălƠmăgi măch cănĕngăb oăv ăc aăl păbêtôngăb oă v .ăCũngăcóăr tănhi uănguyênănhơnăkhácănhauăgơyăcoăngótăc aăbêtôngăcóăth ăgơyăraăcácă v tăn tătrongăbêtôngă(Neville, 1996). 1.2.ăQUÁăTRỊNHăXU NGăC PăVÀăH ăH NGăC AăBTCT TT H L va TT 1.2.1.ăCácăquáătrìnhăxuốngăcấp Hình 1.2. Quá trình xuống cấp c a bêtông và ăn mòn cốt thỨp Cóăr tănhi uăquáătrìnhălƠmăgi măch tăl ngăkhaiăthácăc aăcácăcôngătrìnhăbêtôngă c tăthép,ăbaoăgồmăquáătrìnhăxu ngăc păc aăchínhăv tăli uăbêtôngăvƠăquáătrìnhăĕnămònă c tăthépă(hìnhă1.2)ă(ENVă1504-9, 1997) 1.2.2.ăĔnămònăsunăphátăăăăă Ĕnă mònă sună phátă doă quáă trìnhă ph nă ngă hóaă h că gi aă sună phátă hòaă tană vƠă cácă thƠnhăph nătrongăxiămĕng.ăCácăs năph măhìnhăthƠnhăchi măth ătíchăl năh năr tănhi uă soăv iăcácăch tămƠăchúngăđƣăthayăth ăvƠălƠmăchoăv aăxiămĕngăb ăpháăho i;ădoăđóăgơyă 6 giƣnă n ă vƠă pháă ho iă bêtông.ă S ă pháă ho iă doă sună phátă cóă th ă baoă gồmă s ă hìnhăthƠnhă ettringite,ăquáătrìnhăettringiteămu năvƠăs ăhìnhăthƠnhăthaumasite (Hobbs, 2001). Ettringiteă hayă Canxiă aluminumă sună phátă hydroxită th yă hóaăăă (Ca6Al2(SO4)3(OH)12.26H2O)ăđ căhìnhăthƠnhăt ăph nă ngăgi aăionăsunăăphátăvƠăcácăă phaăaluminatătrongăxiămĕng.ăNóăđ căhìnhăthƠnhătrongăquáătrìnhăth yăhóaăxiămĕngăkhiă canxi sun phátăđ cătr năvƠoătrongăbêtôngăđ ăki măsoátăquáătrìnhăth yăhóa.ăNóălƠăch tă cóătínhăgiƣnăn ănh ngăch ăcóătácăd ngăpháăho iăkhiăhìnhăthƠnhăsauăkhiăxiămĕngăđƣăhóaă c ng.Tr ngăh păphổă bi năc aăquáătrìnhăĕnă mònăsunăphátălƠăquáătrìnhăxơmăth căsună phátăt ămôiătr ngăbênăngoƠiăvƠoătrongăbêtôngăvƠăt oăraăettringite.ăCácăgócăc nhăđ că bi tăr tăd ăb ă nhăh ngăvƠăk tăqu ălƠăb ăm tăbêtôngăd ăb ăpháăv ,ăxemăhìnhă1.3.ăăă Thaumasiteă hayă Canxiă silicată cacbonată sună phátă th yă hóaă (Ca3Si(OH)6CO3SO4.12H2O)ăđ căhìnhăthƠnhădoăsun phátăxơmă nh păvƠoăbêtôngăhayă v a.ă Nóă th ngă bắtă g pă ă môiă tr ngă mă vƠă l nhă nh ă cácă côngă trìnhă ng mă v iă cácă đi uăki năcóăs năsunăphát,ăcacbonatăvƠăn c.ăBêtôngăs ăd ngăc tăli uăđáăvôiăth ngăăb ă nhă h ngă c aă thaumasite,ă b iă chúngă lƠă nguồnă cungă c pă ionă cacbonat. Thaumasite tr ngăn ăvƠătácăđ ngăđ năc ăhồăxiămĕngăvƠăc tăli u.ă TT 1.2.3.ăPhảnăứngăkiềm-silica L va Ph nă ngăki m-silicaălƠăph nă ngăhóaăh căgi aăcácăkhoángăsilicătrongăc tăli uăv iă ki mătrongăbêtông.ăPh nă ngăt oăraăgelătr ngăn ăsauăkhiăxiămĕngăhìnhăthƠnhăc ngă đ ,ăgơyă ngăsu tăbênătrongăd năđ năgiƣnăn ăvƠăn tăbêtông.ă TT H Cácănhơnăt ă nhăh ngăđ năt căđ ăph nă ngăvƠăm căđ ăgiƣnăn ăgồmăhƠmăl ngă ki m,ăl ngăc tăli uăho tătínhăvƠăkíchăth căh t,ăđ ă măc aăbêtông,ăs ăchênhăl chăđ ă m,ă nhi tă đ ă vƠă tínhă xuyênă th mă c aă bêtông.ă HƠmă l ngă ki mă (đoă bằngă hƠmă l ngă NatriăvƠăKaliătrongădungăd chăpHăcaoăch aătrongălỗărỗngăbêtông)ăph ăthu căvƠoălo iăxiă mĕng. 1.2.4.ăCácădạngăpháăhoạiăkhácă NgoƠiăpháăho iătrênăcácăd ngăsuyăgi măch tăl ngăbêtôngăkhácăítăphổăbi nănh ă sau: nhă h ngăc aă cácă ch tă hóaă h că tácă đ ngă đ nă bêă tôngă lƠă chúngă pháă h yă hồă xiă mĕng,ălƠmăsuyă y uăbêtông.ăTrongă nhi uătr ngăh p,ăkh ă nĕngăkhángăc aăbêtôngăđ iă v iăcácăd ngăpháăho iătrênăđ căxácăđ nhăch ăy uăb iăkh ănĕngăch ngăxuyênăth măc aă cácănhơnăt ăgơyăh i. S ă pháă ho iă c aă n că bi nă doă ph nă ngă hóaă h că c aă sună phátă trongă n căbi nă cũngănh ăquáătrìnhătinhăth ăhóaăcácămu iătrongălỗărỗng.ăB iăvìăquáătrìnhăk tătinhăc aă mu iăx yăraădoăs ăbayăh iăc aăn c,ădoăđóănh ngăph năbêtôngă ăvùngăm căn căthayă đổiăthìăs ăpháăh yănƠyădi năraăr tăm nhăm .ă 7 Tácăđ ngăch ăy uăc aăl aălƠăgơyăraăbiênăđ ăthayăđổiănhi tăđ ăr tăl nătrongăbêtông.ă S ăkhácănhauăv ăs ăgiƣnăn ănhi tălƠmăbongăv ăl păph ăb ăm tăvƠăgi măc ngăđ .ă nhă h ngătr căti păc aănhi tăđ ăđ năc ngăđ ăc aăbêtôngălƠănh .ăS ăm tăđ ă măkhiănhi tă đ ăcaoăcóăth ăd năđ năs ăsuyăgi măc ngăđ ăvƠătínhăđƠnăhồi.ă 1.3.ăNGUYÊNăNHỂNăD NăĐ NăH ăH NGăTRONGăK TăC UăBTCT 1.3.1.ăBêtôngăbịărỗ Hi năt ngănƠyăkháăphổăbi nătrongăquáătrìnhăđúcăbêtôngălƠmăgi măkh ănĕngăch uă l căc aăk tăc uăvƠăk tăc uăd ăb ăxơmăth căt ămôiătr ngăngoƠiăgơyănênăh ăh ngăvƠăs pă đổăcôngătrình,ăcóă3ălo iărỗănh ăsau: - Rỗăm tăhayărỗătổăong,ăcácălỗărỗănƠyăch ăcóăđ ăsơuăt ă1-2cm,ăthƠnhăt ngăm ngă trênăm tăk tăc u; - Rỗăsơu,ăv iălo iărỗănƠyăng iătaăcóăth ădùngăthanhăsắtăb yăr iăcácăviênăc tăli uă khôngă đ că v aă xiă mĕngă liênă k tă ch t,ă choă đ nă khiă g pă l pă bêtôngă quánhă chắcă bênă trong,ăthìăđƣăhìnhăthƠnhăm tălỗăsơuătrongăbêtôngăđ ăl ăc tăthépăraăngoƠi; - Rỗăth uăsu tălƠălo iărỗăĕnăthôngăquaă2ăm tăc aăk tăc uăBTCT. ngărỗ:ă TT Nh ngănguyênănhơnăgơyăraăhi năt va - Bêtôngăb ăphơnăt ngăkhiăchi uăcaoăr iăbêtôngăkhôngăđ măb oăyêuăc u; căxiămĕngăho căđ ăs tăkhôngăđ tăyêuăc u; H - Bêtôngăb ăm tăn L - Côngătácăthiăcôngăđ măkhôngăt t; TT - ThƠnhăph năc păph iăbêtôngăkhôngăh pălỦ; - C ălyăc tăthépăkhôngăđúngăquyăđ nh. 1.3.2.ăBêtôngăbịărỗng Hi nă t ngăbêtôngă trongă k tă c uă b ă rỗngă lƠă vìă v aă bêtôngă trongă khiă đổă b ă ngĕnă ch nă ăm tăđo nănƠoăđóăvƠăth ngăxu tăhi nă ănh ngăv ătríănh ăsau: - ă m tă d iăc aă cácă d măbêtông,ăc tă thépă h uănh ăl ă hẳnăraă ngoƠi,ăhoƠn toàn khôngăcóăl păb oăv ,ăs ădƿăcóăhi năt ngănƠyăvìăkhiăđổăbêtôngăl ngăc tăthépăb ătríă quáădƠyănênăhỗnăh păbêtôngăkhôngăth ăxu ngăđ năd iămƠăch ăcóăv aăximĕngăxu ngă c tăli uăl năđƣăb ăc tăthépăgi ăl i; - ăcácăgócăn iăgi aăd măv iăc t,ăn iăbêtôngăc tăcoăngótăb ăc nătr ăb iăbêtôngă d mă v nă đ că ch ngă đ ă cĕngă bênă d i,ă c tă thépă đ uă c tă th ngă b ă tr ă tr iă ra,ă ph nă bêtôngăt aăc aăd mălênăc tăhoƠnătoƠnănh ăkhôngăcó; 8 - ăcácăn iăcóăb năthépăchônăs năđ ăhƠnăliênăk tăcácăk tăc uăv iănhau,ăkhiăđúcă bêtông,ăv aăkhôngăchuiăxu ngăđ căd iăcácăb năthépăđó,ănênăhìnhăthƠnhăkhoanătr ngă rỗngăbênăd i; 1.3.3.ăBêtôngăbịănứtănẻ Hi năt ngăbêtôngăb ăn tăn ălƠătri uăch ngăbêtôngăch uă ngăsu tăvƠăbi năd ng,ăcóă nh ngă ngăsu tăt ăb năthơnăbêtôngăgơyăraătr căkhiăch uăt iădoăcoăngótătr ngăn ăho că ph nă ngăphátănhi tătrongăbêtông. a) Vết n t do co ngựt Lo iăv tăn tănƠyăth ngăxu tăhi nătrongăl păb ăm tăc aăbêătôngădoăquáătrìnhăcoă ngótăkhôngăđ u.ăNguyênănhơnălƠădoăhƠmăl ngăxiămĕngăquáănhi uătrongăhỗnăh păbêă tông,ădoăđ căđi măc aăd ngăk tăc u,ădoăcáchăb ătríăc tăthépăkhôngăh păvvvầ.ă b) Vết nứt nghiêng V tăn tănƠyăth ngăxu tăhi nă ăb ngăd mădoă ngăsu tăch ăquáăl n. c) Vết nứt dọc va TT Chúngăxu tăhi nă ăchỗăti păgiápăđáyăb năm tăc uăgiápăv iăph năs năd m,ăđ că coiălƠănguyăhi măvìăgi mănĕngăl căch uăt iăc aăk tăc uănh p.ăNguyênănhơnăchínhălƠădoă saiăsótătrongăcôngăngh ăch ăt oăk tăc u L d) Vết nứt ngang trong bản mặt cầu TT H Nguyênănhơnădoămôămenău năt oăraăquáăl nălúcăc uăd măđ ălắpăghép,ăho cădoăd ă ngăl cănénăquáăm nh. e) Vết nứt ngang trong bầu dưới ở vùng chịu kéo chứa cốt thép dự ứng lực V tăn tănƠyăch ngăt ăthi uăd ă ngăl c,ăm tămátăd ă ngăsu tăquáănhi uădoăcoă ngót,ă t ă bi nă c aă bêă tôngă vƠă m uă neoă lƠmă vi că khôngă bìnhă th ng.ă Cácă v tă n tă nƠyă khôngă lƠmă gi mă kh ă nĕngă ch uă t iă tínhă toánă c aă k tă c uă nh pă nh ngă cóă th ă t oă đi uă ki năchoăr ăĕnămònăc tăthépăd ă ngăl căvƠăgi măd nătuổiăth ăc aănó. e) Vết nứt ngang trong bầu dưới ở vùng chịu kéo chứa cốt thép dự ứng lực V tăn tănƠyăch ngăt ăthi uăd ă ngăl c,ăm tămátăd ă ngăsu tăquáănhi uădoăcoă ngót, t ă bi nă c aă bêă tôngă vƠă m uă neoă lƠmă vi că khôngă bìnhă th ng.ă Cácă v tă n tă nƠyă khôngă lƠmă gi mă kh ă nĕngă ch uă t iă tínhă toánă c aă k tă c uă nh pă nh ngă cóă th ă t oă đi uă ki năchoăr ăĕnămònăc tăthépăd ă ngăl căvƠăgi măd nătuổiăth ăc aănó. f) Vết nứt dọc trong bầu dầm chứa cốt thép dự ứng lực Xu tă hi nă ngayă trongă nh ngă nĕmă đ uă khaiă thácă c u.ă Nguyênă nhơnă lƠă doă bi nă d ngăngangăl năkhiăd ă ngăl cănénăm nhăbêătôngăvƠădoăcoăngótăb ăc nătr .ăH uăqu ălƠă