Tên luận án:
Ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép
Ngành:
Không được đề cập trong tài liệu.
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án này tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của kết cấu cầu dầm bê tông cốt thép, đặc biệt trong môi trường biển khắc nghiệt. Tài liệu chỉ ra rằng các tác nhân như CO2-, Cl-, O2- trong môi trường biển và khí hậu nóng ẩm ở Việt Nam gây ăn mòn cốt thép, dẫn đến gỉ sắt trương nở, nứt vỡ bê tông bảo vệ và giảm khả năng chịu lực của kết cấu cầu. Do đó, việc khảo sát thực trạng và nghiên cứu ăn mòn thép, cùng các ảnh hưởng của nó đến công trình hạ tầng giao thông bằng bê tông cốt thép là rất cần thiết.
Đề tài nghiên cứu các kết cấu dầm bê tông cốt thép chịu đồng thời tải trọng và ăn mòn cốt thép do ion Clorua, tập trung vào sức kháng uốn và mức độ ăn mòn. Phương pháp nghiên cứu bao gồm phân tích lý thuyết, điều tra khảo sát, thực nghiệm trong phòng thí nghiệm và mô phỏng số. Luận án đã tổng hợp các nghiên cứu trong và ngoài nước về cơ chế ăn mòn và tác động của nó, từ đó xây dựng phương pháp luận phù hợp và đóng góp các kết quả nghiên cứu mới về ảnh hưởng của ứng suất trong bê tông đến mức độ ăn mòn cốt thép và sức kháng của dầm BTCT bị ăn mòn.
Những đóng góp mới bao gồm việc xây dựng mô hình và quy trình thí nghiệm ăn mòn gia tốc trong phòng, có xét đến ảnh hưởng của ứng suất trong bê tông. Thí nghiệm sử dụng mẫu dầm BTCT C30 kích thước 500x100x100 mm với các cấp tải trọng khác nhau (0.2Pmax, 0.4Pmax, 0.6Pmax, 0.8Pmax) trong môi trường NaCl (3-5%) và kích hoạt điện ly. Kết quả thực nghiệm cho thấy tốc độ ăn mòn cốt thép gia tăng khi ứng suất duy trì trong dầm tăng, đặc biệt rõ rệt ở mức tải cao. Mô phỏng số bằng phần mềm ATENA cũng được thực hiện và kết quả phù hợp với thực nghiệm, khẳng định sức kháng uốn của dầm BTCT giảm khi cốt thép bị ăn mòn, tỉ lệ nghịch với mức độ ăn mòn và giảm khả năng dính bám.
Mục lục chi tiết:
MỞ ĐẦU
- 1. Đặt vấn đề nghiên cứu
- 2. Đối tượng nghiên cứu
- 3. Phạm vi nghiên cứu
- 4. Phương pháp nghiên cứu
- 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
CHƯƠNG 1 .TỔNG QUAN VỀ MỨC ĐỘ ĂN MÒN CỐT THÉP TRONG CẤU KIỆN BÊ TÔNG CỐT THÉP; THỰC TRẠNG, TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
- 1.1. Tổng quan về mức độ ăn mòn cốt thép trong cấu kiện bê tông cốt thép
- 1.1.1. Khái niệm ăn mòn kim loại
- a. Quá trình cacbonat hóa
- b. Quá trình xâm thực của ion Cl-
- 1.2. Thực trạng ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến kết cấu dầm bê tông cốt thép ở một số công trình cầu tại Việt Nam
- 1.3.Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA AN MON CỐT THEP DẾN SỨC KHANG UỐN CỦA DẦM BTCT
- 2.1. Ăn mòn cốt thép trong cấu kiện bê tông cốt thép
- 2.1.1. Ăn mòn thép do quá trình các bo nát hóa
- 2.1.2. Ăn mòn do ion Clo (ăn mòn điện hóa)
- 2.1.3. Cơ chế ăn mòn cốt thép trong bê tông
- 2.1.3.1. Ăn mòn cốt thép do Clorua gây ra
- 2.1.3.2. Hệ số khuếch tán clorua trong bê tông
- 2.1.3.3. Dự báo hệ số khuếch tán
- 2.1.3.4. Ngưỡng nồng độ clorua gây ăn mòn thép trong bê tông
- 2.1.4. Một số mô hình về lan truyền ăn mòn trong kết cấu BTCT
- 2.1.4.1. Mô hình toán của Bazant
- 2.1.4.2. Mô hình toán của Youping Liu
- 2.1.4.3. Mô hình thực nghiệm của Morinaga
- 2.1.4.4. Thời gian lan truyền ăn mòn theo Life 365
- 2.1.5. Các phương pháp đánh giá ăn mòn thép trong bê tông
- 2.1.5.1. Kỹ thuật điện thế nửa pin
- 2.1.5.2. Điện trở phân cực tuyến tính (LPR)
- 2.1.5.3. Kỹ thuật xung tĩnh điện
- 2.1.5.4. Kỹ thuật đo điện trở suất của bê tông
- 2.1.6. Cơ sở xác định mất mát diện tích tiết diện cốt thép do ăn mòn
- 2.1.6.1. Một số giả thiết:
- 2.1.6.2. Mô hình xác định mất mát diện tích tiết diện cốt thép do ăn mòn
- a) Mối quan hệ giữa mất mát trọng lượng của thép và áp lực xuyên tâm.
- b) Số lượng các sản phẩm ăn mòn xâm nhập vào các vết nứt
- 2.1.6.3. Các thông số của phương trình mất mát diện tích tiết diện cốt thép do ăn mòn
- a) Diện tích cốt thép
- b) Dự báo mật độ dòng điện i
- 2.2. Một số mô hính ứng xử của bê tông và cốt thép
- 2.2.1. Các mô hình ứng xử của vật liệu bê tông
- 2.2.1.1. Ứng xử của bê tông tuân theo luật đàn hồi
- 2.2.1.2. Ứng xử của bê tông tuân theo lí thuyết cơ học rạn nứt bê tông
- 2.2.1.3. Ứng xử của bê tông tuân theo luật đàn hồi - dẻo
- 2.2.1.4. Ứng xử của bê tông tuân theo luật đàn hồi - giòn
- 2.2.1.5. Ứng xử của bê tông tuân theo luật kết hợpCác mô hình ứng xử của cốt thép
- 2.2.2. Mô phỏng tương tác giữa bê tông và cốt thép
- 2.2.2.1. Biểu diễn hình học sự có mặt của các cốt thép
- 2.2.2.2. Biểu diễn liên kết bê tông – cốt thép
- 2.3. Nhận xét, kết luận chương 2
CHƯƠNG 3. CÁC NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG ĂN MÒN CỐT THÉP ĐẾN SỨC KHÁNG UỐN CỦA KẾT CẤU DẦM BTCT CÓ XÉT ĐẾN TẢI TRỌNG TÁC DỤNG
- 3.1. Thí nghiệm đánh giá chỉ tiêu cơ lý của vật liệu chế tạo mẫu
- 3.1.1. Thành phần vật liệu
- 3.2. Tính toán thiết kế thành phần cấp phối hỗn hợp bê tông thí nghiệm
- 3.2.1. Thiết kế cấp phối bê tông
- 3.3. Thí nghiệm xác định mô đun đàn hồi của bê tông
- 3.3.1. Thiết bị thí nghiệm
- 3.3.2. Mẫu thử
- 3.3.3. Quy trình thử nghiệm
- 3.4. Thí nghiệm xác định cường độ bê tông (fc)
- 3.4.1. Thiết bị thí nghiệm
- 3.4.2. Chuẩn bị thí nghiệm:
- 3.4.3. Tiến hành thử:
- 3.5. Chế tạo mẫu dầm thí nghiệm
- 3.5.1. Thiết bị dùng trong quá trình chế tạo dầm thí nghiệm
- 3.5.2. Chế tạo dầm thí nghiệm
- 3.6. Thí nghiệm xác định lực phá hoại Pmax
- 3.6.1. Chuẩn bị mẫu
- 3.6.2. Thực hiện uốn mẫu
- 3.7. Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của ứng suất do tải trọng tác dụng đến mức độ ăn mòn cốt thép
- 3.7.1. Qui trình thực hiện thí nghiệm
- 3.7.2. Thiết bị và công tác chuẩn bị thí nghiệm
- 3.7.3. Kết quả thí nghiệm:
- 3.7.4. Quan hệ ứng suất duy trì và mức độ ăn mòn cốt thép
- 3.8. Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của mức độ ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của cấu kiện dầm bê tông cốt thép
- 3.8.1. Thí nghiệm xác định lực kháng uốn các nhóm mẫu dầm
- 3.8.2. Xác định mức độ ăn mòn cốt thép
- 3.8.3. Ảnh hưởng của ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của dầm BTCT có xét đến ảnh hưởng của tải trọng
CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN GIẢI TÍCH VÀ MÔ PHỎNG SỐ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA TẢI TRỌNG TÁC DỤNG ĐẾN SỨC KHÁNG CỦA DẦM CẦU BTCT CÓ XÉT ĐẾN SỰ ĂN MÒN CỦA CỐT THÉP
- 4.1. Kết quả mô hình hóa dầm thực nghiệm
- 4.2. Ví dụ tính toán ảnh hưởng ăn mòn cốt thép đến sức kháng uốn của dầm cầu chịu tác dụng của tải trọng
- 4.3. Mô phỏng số đánh giá và so sánh kết quả giải tích dầm cầu t - btct
- 4.4. Kết luận Chương 4
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
- 1. KẾT LUẬN
- 1.1. Khối lượng thực hiện được của luận án
- 1.2. Đóng góp mới của luận án
- 2. KIẾN NGHỊ