ĐÁNH GIÁ ĐỘ BỀN THẤM NƯỚC VÀ KHUẾCH TÁN ION CLORUA CỦA BÊ TÔNG CÓ XÉT ĐẾN YẾU TỐ ỨNG SUẤT NÉN, ỨNG DỤNG TRONG KẾT CẤU CẦU
Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông
Luận án "Đánh giá độ bền thấm nước và khuếch tán ion clorua của bê tông có xét đến yếu tố ứng suất nén, ứng dụng trong kết cấu cầu" của Hồ Xuân Ba, thuộc ngành Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông, chuyên ngành Xây dựng Cầu Hầm, tập trung nghiên cứu một vấn đề cấp thiết trong xây dựng cầu, hầm tại Việt Nam: độ bền của bê tông cốt thép dưới tác động của thấm nước và khuếch tán ion clorua, đặc biệt khi có xét đến yếu tố ứng suất nén.
Mục tiêu chính của luận án là xác định hệ số thấm nước, mác chống thấm và hệ số khuếch tán ion clorua của các loại bê tông thường dùng (C30, C40) dưới tải trọng nén trước và nén trực tiếp. Đồng thời, luận án xây dựng mối quan hệ giữa độ thấm nước và hệ số khuếch tán ion clorua có xét đến hiệu ứng của tải trọng nén trực tiếp, và phát triển mô hình dự báo tuổi thọ cầu bê tông cốt thép theo tiêu chí khởi đầu ăn mòn cốt thép.
Nội dung nghiên cứu bao gồm tổng quan về độ bền bê tông, các thí nghiệm phân tích độ thấm nước và khuếch tán ion clorua của bê tông có xét đến trạng thái ứng suất nén, và tính toán dự báo tuổi thọ công trình cầu bê tông cốt thép dưới ảnh hưởng đồng thời của tải trọng và môi trường.
Những đóng góp mới của luận án bao gồm việc tiến hành các nghiên cứu thực nghiệm chi tiết về tính thấm nước và thấm ion clorua qua bê tông C30 và C40 chịu ảnh hưởng của tải trọng. Đặc biệt, luận án đã thiết kế, chế tạo và thử nghiệm mô hình thí nghiệm thấm nước và thấm ion clorua có xét đến tải trọng nén trực tiếp, với các cải tiến giúp quá trình đo đạc thuận lợi và tự động hơn. Luận án cũng đề xuất mối quan hệ giữa khuếch tán ion clorua và hệ số thấm nước của bê tông, đồng thời áp dụng mô hình đề xuất để tính toán dự báo tuổi thọ sử dụng của các kết cấu bê tông cốt thép ở Việt Nam trong điều kiện chịu tải trọng thường xuyên và khai thác.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi tăng cấp tải trọng nén thì độ thấm nước của bê tông tăng đáng kể, đặc biệt khi cấu trúc rỗng bắt đầu có thay đổi. Độ thấm nước và khuếch tán ion clorua tăng nhanh khi ứng suất tương đối vượt ngưỡng nhất định (ví dụ, σ/σmax > 0.5 cho thấm nước và σ/σmax > 0.8 cho khuếch tán ion clorua). Tuy nhiên, ở mức ứng suất nén thấp (khoảng 30% σmax), độ thấm có thể giảm do ứng suất gây biến dạng vi mô, làm tăng độ đặc và giảm lỗ rỗng. Luận án cũng chỉ ra rằng tuổi thọ của kết cấu bê tông cốt thép giảm đáng kể khi ứng suất nén trước tăng, và môi trường biển có ảnh hưởng mạnh mẽ đến tuổi thọ cấu kiện. Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ. Luận án đã góp phần chế tạo bộ thiết bị đo thấm nước và thấm ion clorua chịu ứng suất nén trực tiếp.