Tên luận án:
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP GIẢM ỨNG SUẤT NHIỆT CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI THỦY ĐIỆN TẠI VIỆT NAM
Ngành:
Kỹ thuật
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án "Nghiên cứu giải pháp giảm ứng suất nhiệt của bê tông đầm lăn trong xây dựng công trình thủy lợi thủy điện tại Việt Nam" tập trung giải quyết vấn đề nứt do ứng suất nhiệt trong các đập bê tông đầm lăn (BTĐL), một hiện tượng phổ biến do quá trình nhiệt thủy hóa vật liệu chất kết dính. Mặc dù công nghệ BTĐL có ưu điểm về tốc độ thi công nhanh và giá thành hạ, việc thiết kế và thi công tại Việt Nam hiện vẫn dựa trên kinh nghiệm và tiêu chuẩn nước ngoài, dẫn đến các vết nứt, ngay cả ở các công trình lớn như đập thủy điện Sơn La.
Mục tiêu chính của nghiên cứu là xác định quá trình phát triển nhiệt độ và trường ứng suất nhiệt trong đập BTĐL dưới các điều kiện ban đầu và biên cụ thể. Từ đó, đề xuất các giải pháp lựa chọn hàm lượng và thành phần vật liệu chất kết dính, cùng các biện pháp giảm nhiệt để kiểm soát vết nứt do ứng suất nhiệt trong quá trình thi công, phù hợp với đặc thù từng vùng miền của Việt Nam. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các đập BTĐL đã và đang xây dựng tại Việt Nam.
Đề tài đã đạt được những điểm mới quan trọng: hiệu chỉnh công thức tính toán nhiệt thủy hóa của BTĐL phù hợp với đặc điểm một số loại xi măng của Việt Nam; xây dựng mô đun chuyên dụng tích hợp với phần mềm ANSYS để phân tích trường nhiệt và ứng suất nhiệt của đập BTĐL; và sử dụng mô đun này để khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố như nhiệt độ môi trường, độ ẩm không khí, hàm lượng khoáng C3A + C3S của xi măng, nhiệt độ đổ của bê tông, và hàm lượng phụ gia khoáng (PGK) đến trường ứng suất nhiệt, phù hợp với ba vùng đặc trưng của Việt Nam (miền núi phía Bắc, Bắc Trung bộ, Nam Trung bộ và Tây Nguyên).
Kết quả nghiên cứu đã đưa ra các kiến nghị cụ thể để khống chế nhiệt độ đổ bê tông và hàm lượng khoáng C3A + C3S trong xi măng cũng như hàm lượng PGK trên tổng lượng chất kết dính cho từng khu vực nhằm đảm bảo đập BTĐL không bị nứt. Ví dụ, đối với khu vực miền núi phía Bắc, nhiệt độ đổ bê tông không lớn hơn 18°C, hàm lượng khoáng C3A + C3S của XM không lớn hơn 53,5% và hàm lượng PGK ít nhất bằng 72,5% trên tổng lượng chất kết dính. Nghiên cứu cũng được kiểm nghiệm thành công trên đập BTĐL Trung Sơn, khẳng định độ tin cậy của giải pháp đề xuất. Các kết quả này có thể được ứng dụng trong thiết kế, thi công mới và đánh giá an toàn nhiệt cho các đập BTĐL hiện có.
Mục lục chi tiết:
- MỞ ĐẦU
- 1. Đặt vấn đề
- 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
- 3. Đối tượng nghiên cứu của đề tài
- 4. Phạm vi nghiên cứu
- 5. Phương pháp nghiên cứu
- 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- 7. Đánh giá những điểm mới của đề tài
- 8. Cấu trúc của luận án
- CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG ĐẦM LĂN VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU
- 1.1 Bê tông đầm lăn
- 1.2 Tính năng cơ học của BTĐL
- 1.3 Tình hình xây dựng đập BTĐL trên thế giới và tại Việt Nam
- 1.3.1 Tình hình xây dựng đập BTĐL trên thế giới
- 1.3.2 Tình hình xây dựng đập BTĐL tại Việt Nam
- 1.4 Tình hình nghiên cứu nhiệt và ứng suất nhiệt đập BTĐL
- 1.4.1 Tình hình nghiên cứu nhiệt và ứng suất nhiệt BTĐL trên thế giới
- 1.4.2 Tình hình nghiên cứu nhiệt và ứng suất nhiệt BTĐL tại Việt Nam
- 1.5 Vấn đề nứt do nhiệt đối với đập BTĐL
- 1.6 Vấn đề nghiên cứu đặt ra đối với luận án
- 1.7 Kết luận Chương 1
- CHƯƠNG 2 NHIỆT VÀ KHỐNG CHẾ ỨNG SUẤT NHIỆT TRONG ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN
- 2.1 Đặt vấn đề
- 2.2 Nguồn phát sinh nhiệt trong BTĐL
- 2.3 Vấn đề trao đổi nhiệt đối với BTĐL
- 2.3.1 Trao đổi nhiệt đối lưu
- 2.3.2 Trao đổi nhiệt bức xạ
- 2.4 Cơ chế nứt trong bê tông khối lớn
- 2.4.1 Nứt bề mặt
- 2.4.2 Nứt xuyên
- 2.5 Yêu cầu khống chế nhiệt cho đập BTĐL
- 2.6 Phương pháp giải bài toán nhiệt
- 2.7 Kết luận Chương 2
- CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN NHIỆT VÀ ỨNG SUẤT NHIỆT TRONG ĐẬP BTĐL THEO PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN VÀ ỨNG DỤNG TRONG PHẦN MỀM ANSYS
- 3.1 Đặt vấn đề
- 3.2 Cơ sở tính toán nhiệt và ứng suất nhiệt theo phương pháp PTHH
- 3.2.1 Các giả thiết
- 3.2.2 Xác định trường nhiệt độ
- 3.2.3 Xác định trường ứng suất nhiệt
- 3.3 Tính toán nhiệt thủy hóa của vật liệu chất kết dính BTĐL
- 3.4 Tính nhiệt và ứng suất nhiệt đập BTĐL trong quá trình thi công bằng ngôn ngữ lập trình tham số (APDL) trong ANSYS
- 3.4.1 Cơ sở xây dựng bài toán tính nhiệt và ứng suất nhiệt đập BTĐL
- 3.4.2 Sơ đồ khối tính nhiệt và ứng suất nhiệt đập BTTL
- 3.4.3 Xây dựng bài toán tính nhiệt và ứng suất nhiệt đập BTTL
- 3.5 Kiểm nghiệm tính toán nhiệt cho đập BTĐL Sơn La
- 3.6 Kết luận Chương 3
- CHƯƠNG 4 BIỆN PHÁP GIẢM NHIỆT VÀ ỨNG SUẤT NHIỆT ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM
- 4.1 Đặt vấn đề
- 4.2 Cơ sở phân vùng nghiên cứu
- 4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí đến ứng suất nhiệt đập BTĐL
- 4.4 Ảnh hưởng của độ ẩm không khí đến ứng suất nhiệt đập BTĐL
- 4.5 Ảnh hưởng của thành phần khoáng của vật liệu XM đến ứng suất nhiệt đập BTĐL
- 4.6 Ảnh hưởng nhiệt độ đổ bê tông đến ứng suất nhiệt đập BTĐL
- 4.7 Ảnh hưởng của hàm lượng PGK đến ứng suất nhiệt đập BTĐL
- 4.7.1 Ảnh hưởng của hàm lượng PGK đến nhiệt và ứng suất nhiệt
- 4.7.2 Kiến nghị hàm lượng PGK trên tổng lượng CKD cho từng khu vực
- 4.8 Giải pháp giảm ứng suất nhiệt BTĐL hợp lý cho từng khu vực
- 4.8.1 Cơ sở đề xuất giải pháp hợp lý
- 4.8.2 Đề xuất giải pháp giảm ứng suất nhiệt hợp lý cho từng khu vực
- 4.9 Kiểm nghiệm tính toán ứng suất nhiệt đập BTĐL Trung Sơn
- 4.9.1 Kết quả quan trắc nhiệt
- 4.9.2 Kết quả tính toán nhiệt và ứng suất nhiệt
- 4.9.3 Giải pháp giảm ứng suất nhiệt đập BTĐL Trung Sơn
- 4.10 Kết luận Chương 4
- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
- DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ